Adobe reforzado con fibras de coco, cascarilla de arroz, paja, ceniza volante, arcilla cocida y su aplicación a la construcción.

Abstract

El presente trabajo plantea el análisis de las propiedades mecánicas de adobes elaborados con diferentes materiales estabilizantes, los cuales pueden ser de origen vegetal como lo son la fibra de coco, la cascarilla de arroz, así como elementos considerados residuos dentro de la fabricación de artesanías de arcilla cocida como lo son las cenizas volantes, provenientes de la calcinación o combustión del carbón y el denominado chamote. Con el uso de estos dos últimos materiales además se propone una alternativa para la reutilización de materiales residuales o de desecho, provenientes de la industria alfarera que, por un manejo no adecuado, impactan negativamente al medio ambiente y representan además un problema dentro de las actividades cotidianas en diferentes fábricas o talleres de artesanías en el municipio de Ráquira.

Es por lo anterior que, durante el proceso de la investigación fue necesario desarrollar varios tipos de mezclas utilizando las fibras naturales en unos casos y en otros los residuos de los talleres artesanos, para buscar una proporción ideal de uso en la mezcla que conforma cada una de las muestras de adobe, para poder determinar la cantidad óptima del material que no comprometa la resistencia e integridad del bloque y que permita la disminución de materiales nocivos para el medio ambiente, brindando un material novedoso y útil en el campo de la construcción. Es así que, dentro de las fases que se plantearon dentro del trabajo, la experimentación fue un factor importante, a través del cual se pudo determinar cuáles fueron las mejoras en cuanto a resistencia mecánica, absorción que cada uno de los materiales le brindaron al adobe al ser sometidos a esfuerzos de compresión o flexo-compresión, inmersión, comparándolo con resultados obtenidos de pruebas similares realizadas en adobes tradicionales, es decir aquellos que dentro de sus mezclas incorporan fibras de paja. Es importante resaltar que, los adobes con las adiciones de fibras de coco, cascarilla de arroz, cenizas y arcillas cocidas, fueron elaborados de manera tradicional, siguiendo las sugerencias de proporciones básicas de elementos como la arcillas, limos y arenas, que se encontraron en la literatura especializada que se consultó. Dicha información fue la base para el diseño de las mezclas y de las proporciones de aditivos aquí utilizadas.

En consecuencia, se planteó una metodología experimental teniendo como referencia los estándares que se fijan en las Normas Técnicas Colombianas (NTC) 4017, 5324, la norma peruana E.080 como principales referentes las cuales abordan pruebas correspondientes a la calidad y resistencia de bloques de arcilla. Así mismo, se siguieron los parámetros allí establecidos para el desarrollo de las pruebas de esfuerzo, registrando los resultados en diferentes matrices clasificando la información de acuerdo al tipo de mezcla establecido en cada una de las probetas. Los resultados obtenidos en cada una de las pruebas fueron comparados con los resultados encontrados en la literatura consultada correspondiente a pruebas aplicadas en adobes tradicionales, lo cual permitió determinar si hubo mejoras en la resistencia tanto mecánicamente como en la reducción del coeficiente de absorción.

Por último, se deja establecido que es necesario poder hacer variaciones en las mezclas aumentando el tamaño de la granulometría de las arenas sin que esto afecte la cohesión de los materiales y se presenten daños durante la etapa de fraguado o al momento de la puesta en obra del material. También se concluyó que el uso de fibras naturales y materiales aglomerantes mejoran la capacidad de absorción del bloque lo que redunda en la resistencia del mismo cuando es sometido a esfuerzos de compresión y flexo-compresión en un estado de saturación luego de la inmersión en agua. Así mismo se determinó que a través del uso de materiales reciclados, se puede reducir de manera significativa el impacto generado al medio ambiente, brindando una alternativa de material para la construcción coherente con la actividad económica del municipio, motivando la autoconstrucción y apropiación de las técnicas de construcción con tierra cruda.

The present work proposes the analysis of the mechanical properties of adobes elaborated with different stabilizing materials, which can be of vegetal origin such as coconut fiber, rice husk, as well as elements considered residues within the manufacture of baked clay handicrafts such as fly ashes, coming from the calcination or combustion of coal and the so-called chamote. With the use of these last two materials, an alternative is also proposed for the reuse of residual or waste materials from the pottery industry that, due to inadequate management, have a negative impact on the environment and also represent a problem in the daily activities in different factories or handicraft workshops in the municipality of Ráquira.

For this reason, during the research process it was necessary to develop several types of mixtures using natural fibers in some cases and in others the residues of the artisan workshops, to find an ideal proportion of use in the mixture that makes up each of the adobe samples, in order to determine the optimal amount of material that does not compromise the strength and integrity of the block and that allows the reduction of materials harmful to the environment, providing a new and useful material in the field of construction. Thus, within the phases of the work, experimentation was an important factor, through which it was possible to determine which were the improvements in terms of mechanical resistance and absorption that each of the materials provided to the adobe when subjected to compressive or flexo-compressive stresses and immersion, comparing it with results obtained from similar tests carried out on traditional adobes, that is, those that incorporate straw fibers in their mixtures. It is important to emphasize that the adobes with the additions of coconut fibers, rice husks, ashes and baked clays were made in the traditional way, following the suggestions of basic proportions of elements such as clays, silts and sands, which were found in the specialized literature that was consulted. This information was the basis for the design of the mixes and the proportions of additives used here.

Consequently, an experimental methodology was proposed taking as reference the standards set in the Colombian Technical Norms (NTC) 4017, 5324, and the Peruvian norm E.080 as main references, which address tests corresponding to the quality and resistance of clay blocks. Likewise, the parameters established therein were followed for the development of the stress tests, recording the results in different matrices, classifying the information according to the type of mix established in each of the specimens. The results obtained in each of the tests were compared with the results found in the consulted literature corresponding to tests applied to traditional adobe, which allowed determining if there were improvements in resistance both mechanically and in the reduction of the absorption coefficient.

Finally, it was established that it is necessary to be able to make variations in the mixes by increasing the grain size of the sands without affecting the cohesion of the materials and without causing damage during the setting stage or at the time of placing the material. It was also concluded that the use of natural fibers and agglomerating materials improve the absorption capacity of the block, which results in its resistance when it is subjected to compressive and flexo-compressive stresses in a saturated state after immersion in water. It was also determined that through the use of recycled materials, the impact on the environment can be significantly reduced, providing an alternative construction material consistent with the economic activity of the municipality, motivating self-construction and appropriation of construction techniques with raw earth.