SELECCIÓN DE CANTERASPRUEBAS DE CAMPO

Componentes Relevantes del Suelo como Material Constructivo

Como estudiar una cantera de suelo o tierra, para su empleo en construcción.

La bibliografía europea llega a América recomendando recetas de combinación de los componentes del suelo, según cada tecnología constructiva: adobe , Tapial, etc. y distingue cuatro componentes:

• Arcilla• Limo• Arena • Gravilla

El suelo de cada cantera tiene ya una mezcla dada y es muy difícil variarle los componentes para ajustarla a las recomendaciones. Las recomendaciones no son prácticas y menos para la autoconstrucción.

Investigación:Resistencia Sísmica de la Mampostería de Adobe.Vargas J., Bariola J., Blondet M. y Mehta P.K.PUCP/USAID 1. 1983

Objetivo: Estudio de componentes para mejorar la resistencia del material.

Componentes útiles:• Arcilla• Limo• Arenas fina y gruesa

La Arcilla• La arcilla es el único componente activo del suelo,

sus características mecánicas varían en contacto con el agua. Es la que produce la cohesión entre los componentes (forma el barro) y al secarse proporciona al barro resistencia seca.

• Su contenido de humedad está asociada a cambios volumétricos. Se encoje con el secado.

• Taximetría: el aumento de humedad disminuye su resistencia húmeda, en cambio la disminución de humedad aumenta su resistencia. Es una propiedad física de cambios reversibles.

La Arcilla y la Arena Gruesa• El amasado del barro es posible gracias a la plasticidad

de la arcilla húmeda, cuando el barro se seca por evaporación del agua, la arcilla se encoge y el barro adquiere una resistencia seca. Pero el encogimiento, normalmente no uniforme o restringido en sus bordes, viene acompañado de esfuerzos que crean fisuras.

• Un secado (evaporación del agua) lento, disminuye o evita la formación de fisuras, porque da tiempo al aumento de resistencia húmeda, para enfrentar los esfuerzos que aparecen por la restricción.

• El fenómeno del encogimiento de la arcilla, es posible controlarlo mezclándola con arena gruesa que forma el esqueleto granular del barro y cuando sus partículas se apoyan entre sí, impiden el encogimiento.

La Arena Gruesa• La calidad de la arena gruesa y arcilla están asociadas a

la resistencia seca del suelo y convierten al suelo o tierra en material de construcción.

• La proporción de arena gruesa controla la formación de fisuras durante el proceso de secado del barro.

• La tierra como material constructivo, requiere la eliminación de las grietas para el aumento de la resistencia global, a través de la arena gruesa que controla el encogimiento de la arcilla.

• En resumen, la combinación de la matriz de arcilla que al encogerse sujeta al esqueleto granular, formado por la arena gruesa, concede la resistencia seca. Este proceso es acompañado por una contracción volumétrica del barro.

La paja y otras fibras

• La paja es un aditivo naturales que actúa diferente a la arena gruesa para controlar el agrietamiento. No impide la formación de micro fisuras, pero controla su expansión .

• La paja impide que las micro fisuras se conviertan en fisuras, aumenta la capacidad de tracción del barro, que es muy baja respecto a la capacidad de compresión. Actúa como un refuerzo.

• La paja es más eficiente en aumentar la resistencia del barro, que la arena gruesa. Pueden combinarse apropiadamente.

• Otras fibras vegetales o animales también han sido utilizadas para el mismo fin.

“Luego del dormido de dos días o más,se añade la paja y se vuelve a amasar”• La cantidad de paja está limitada por la

comodidad, a más paja más resistencia• Hasta 1% en peso es adecuado y equivalente a

1:1 en volumen.

Experimentación

• Las afirmaciones que siguen y su aplicación práctica a manera de pruebas de campo, están rigurosamente respaldadas por ensayos de laboratorio conducidos por la pontificia Universidad Católica del Perú

• Programas similares realizados en USA y Alemania muy posteriormente, han corroborado estos resultados.

Pruebas de Campo• Se trata de dos pruebas de campo que por su

sencillez pueden parecer poco confiables, pero están respaldadas por numerosas pruebas de laboratorio.

• La sencillez era un objetivo, para poder difundir su uso en todo el país incluyendo sus áreas rurales.

• Son tan simples que no utilizan ninguna herramienta para su ejecución.

• Son tan confiables que serán parte de la Norma peruana de tierra.

A) Prueba de Resistencia Seca oPresencia de Arcilla

• Esta prueba indica si un suelo es apto para la construcción en tierra.

• Un suelo no apto, que no tiene la arcilla suficiente (cantidad/calidad), puede ser mezclado con arcillas o suelos muy arcillosos para lograr clasificar como apto.

• Un buen suelo puede contener mucha arcilla de baja calidad o poca arcilla de muy alta calidad y por supuesto cualquier situación intermedia.

Descripción de la prueba de presencia de arcilla o resistencia seca.

• Se elaboran 12 bolitas de 2 cms de diámetro y se dejan secar en 4 grupos de tres bolitas cada uno.

• Se ensayan 4 bolitas a las 12, 24 y 48 horas.• El ensayo consiste en aplicar dos fuerzas

diametralmente opuestas con el dedo pulgar y el dedo índice de tu mano más fuerte.

• Este ensayo es realmente uno de tracción indirecta, por compresión diametral. La tracción es la indicadora de la resistencia del barro seco

Prueba de campo• Presencia de Arcilla

B) Prueba de control de fisuras con arena gruesa

• Como sabemos que la arena gruesa ayuda a controlar las fisuras, es posible conocer cuál es la cantidad óptima de arena gruesa que se debe añadir a cada suelo diferente.

• Agregaremos al suelo natural elegido por su suficiente presencia de arcilla, poco a poco más arena gruesa hasta observar que ya no es posible ver fisuras en el barro.

• Para ello haremos emparedados de dos adobes existentes de cualquier suelo, unidos por una capa de mortero de barro del suelo que vamos a estudiar.

Confección de emparedados con morteros de prueba

• Fabricaremos 6 emparedados de dos adobes unidos por diferentes morteros de prueba.

• El primero tendrá un mortero de suelo en estudio• El segundo tendrá un mortero de 1 parte de suelo

y ½ de arena gruesa.• El tercero tendrá un mortero de 1 parte de suelo

y 1 de arena gruesa y así hasta que el último o sexto tenga 1 parte de suelo y 2 ½ de arena gruesa.

A las 48 horas…abrimos los emparedados con los morteros ya casi secos

Abrimos en orden los emparedados con cada vez más arena gruesa. El 1ro tendrá muchas fisuras, el 2do tendrá menos, por ejemplo, el 3ro casi ninguna y el 4to ya no tiene ninguna: esa es la mezcla óptima

La elegimos comoreceta de mezcla!!para ese suelo.

Suelo solo

Suelo óptimo

Procedimiento para el uso ordenado de las pruebas de campo

Primer paso: • Hacemos 1ro la prueba de presencia de arcilla.• Si se rompe alguna bolita a las 48 horas, el

resultado en negativo y rechazamos la cantera. Buscamos otra cantera con suelo más arcilloso.

• Si no se rompe ninguna de las 3 bolitas a las 48 horas, el resultado es positivo, la cantera es buena.

• Las roturas a tiempos menores son indicadores de la mayor o menor presencia de arcilla, las que deciden son las 3 bolitas de las 48 horas.

¿Existe paja o fibras en los alrededores?

• Si hay paja o fibra suficiente, debemos mezclar el suelo natural con la mayor cantidad posible de paja. El exceso hace difícil la trabajabilidad o consistencia de la mezcla.

• A mayor cantidad de paja habrá menos fisuras y más resistencia, esto en la mampostería de adobe, es muy importante en los morteros, que son los elementos críticos.

• Si no hay paja, hay que hacer la prueba del control de fisuras con arena gruesa

Conclusión de las pruebas• La prueba de campo de control de fisuras, no

es indispensable si es que vamos a usar paja.• Sin embargo, conviene hacerla siempre, para

conocer qué tan arcilloso es nuestro suelo y poder compararlo con otras canteras u otras experiencias.

• Conocer cuánta arena gruesa equilibró la arcilla del suelo, es como tener una medida comparativa de la presencia de arcilla.

• A más arena gruesa necesaria, más presencia de arcilla hay en el suelo.

HAY QUE HACER SIEMPRE LAS DOS PRUEBAS DE CAMPO

• Las lecciones aprendidas son aplicables a la albañilería de adobe.

• Son aplicables para los muros de tapial, siempre que se usen humedades mayores a las basadas en la densidad Proctor.

• Son aplicables a la albañilería de piedra con mortero de barro.