APLICACIONES DE LA TIERRA ESTABILIZADA CON CEMENTO EN CONSTRUCCIONES EN EL MEDIO RURAL

Tolón Becerra1, R. de Castro Ferreira2, J A. Salinas Andújar1P

1 Universidad de Almería. Departamento de Ingeniería Rural.

2 Universidad Federal de Goiás - Goiânia - Brasil. Escuela de Agronomía.

RESUMEN

La tierra fue un de los primeros materiales de construcción empleados por la humanidad. Todavía, con el advenimiento de los materiales industrializados, su uso se quedó casi olvidado. Sin embargo, con la preocupación de poner en práctica los principios del desarrollo sostenible y la consiguiente tendencia de buscar productos y/o procesos que demandan bajo consumo energético, nuevos materiales alternativos o no-convencionales están siendo investigados. La tierra se encuadra en ese tipo de material y presenta un gran potencial para uso en obras en el medio rural, principalmente para la fabricación de ladrillos prensados. De ese modo, el presente trabajo tiene como objetivo estudiar las ventajas y los aspectos técnicos y normativos del uso de la tierra como material de construcción, con énfasis en su

empleo en la fabricación de ladrillos prensados. Se aborda el análisis de las potencialidades de uso, formas de estabilización y proceso de fabricación de ladrillos prensados, así como las técnicas constructivas. Para ello se recogieron informaciones a través de revisión bibliográfica, visitas a obras, relatos de experiencias prácticas y documentación fotográfica. Mediante las informaciones obtenidas, se concluye que la tierra tiene gran potencial de uso en las construcciones de diversas instalaciones agrícolas. Todavía, para ello, es imprescindible un mayor conocimiento de las propiedades del material y de las adecuadas tecnologías de construcción, a través de estudios continuos del material, de los métodos de producción de ladrillos, de las técnicas constructivas, y de estructuras adecuadas (arcos, cúpulas, etc.).

1) INTRODUCCIÓN

Los sistemas constructivos usando la tierra fueron, a lo largo de los siglos, muy utilizados por la humanidad. Todavía, fue a partir de la segunda guerra mundial que este tipo de sistema se desarrolló, aplicándose nuevas técnicas de selección de suelo y uso de productos estabilizadores, como el cemento.

La estabilización con cemento es la más difundida y forma el material conocido

como suelo-cemento, o sea, mezcla íntima de suelo pulverizado, cemento Portland y

agua que, bajo compactación a un tenor de humedad óptimo y máxima densidad,

forma un material estructuralmente resistente (Freire y Hassegawa, 1996).

En el medio rural el ladrillo de suelo–cemento es una excelente alternativa para la

construcción de albañileria en habitaciones u otras edificaciones. Este mismo,

después de un pequeño período de cura, presenta una resistencia a la compresión

similar a de los ladrillos cerámicos, siendo la resistencia tanto más elevada cuanto

mayor es la cantidad de cemento usada. Esta, todavía, debe ser limitada a un nivel

óptimo que de al ladrillo curado la necesaria calidad, sin aumento del coste de

fabricación.

En este trabajo, son presentadas las ventajas y los aspectos técnicos y normativos

del uso de la tierra como material de construcción, con énfasis en su empleo en la

fabricación de ladrillos prensados. Se aborda el análisis de las potencialidades de

uso, formas de estabilización y proceso de fabricación de ladrillos prensados, así

como las técnicas constructivas con ese tipo de material.

El trabajo fue desarrollado a partir de una revisión bibliográfica, contactos con

profesionales e instituciones relacionadas con construcciones y estudios con esa

técnica, y visitas a obras, donde fueron identificados detalles técnicos y visuales del

uso de los ladrillos prensados de tierra.

2) LADRILLOS PRENSADOS DE SUELO-CEMENTO: SELECCIÓN DE SUELOS

Si la construcción con ladrillos de barro (adobes) es una tradición milenar, no se

puede afirmar lo mismo de los ladrillos prensados de tierra. Estos representan una

forma “moderna” de aplicación de la tierra que surgió en los años cincuenta con el

desarrollo de la primera prensa manual, la CINVA-Ram (Figura 1, CEPED, 1984), en

Colombia, por el chileno Raul Ramirez que trabajaba en el Centro Interamericano de

la Vivienda (CINVA). Sólo recientemente, en los años ochenta, cuando se tomó

conciencia de su gran potencial, estos productos pasaron a ser estudiados más

profundamente (Barbosa et al., 1997).

La difusión de ese tipo de material para construcción en el medio rural se dio,

principalmente, por las siguientes ventajas en relación a los ladrillos convencionales

(ABCP, 1985): 

a) puede ser producido con el propio suelo local y en la propia

cantera de obras, reduciendo o eliminando el coste de transporte; 

b) utiliza básicamente mano de obra no especializada; 

c) no consume combustible en su fabricación, por dispensar la quema (un proceso de fabricación ecológico); 

d) la regularidad de sus formas posibilitan la utilización de menores cantidades de

argamasa; e) pueden, también, dispensar el uso de revestimiento, para protección

de la acción directa del agua, siendo por lo tanto, recomendables para paredes con

ladrillo visto.

No todo tipo de suelo es adecuado para la fabricación de ladrillos de suelo-cemento.

Los más adecuados son los que poseen las características indicadas en la Tabla 1.

Tabla 1. Especificación para los tenores de la fración de suelo abajo de la criba n° 4 (4,8 mm)

recomendada para utilización en mezclas de suelo-cemento (CEPED, 1984).

Fracción Tenores

Arena 45 – 90%

Silte + arcilla 10%

Arcilla < 20%

Límite de liquidez < 45%

Índice de plasticidad < 18%

Normalmente, los suelos arenosos se estabilizan con pequeñas cantidades de

cemento. Todavía, la presencia de arcilla en la composición del suelo es necesaria

para dar a la mezcla de suelo y cemento, cuando esté humedecida y compactada,

cohesión suficiente que permita el desmolde y el manoseo de los ladrillos después

de la prensa. No deben ser utilizados suelos que contengan materia orgánica, pues

ésta puede comprometer la hidratación del cemento (Davis, 1994).

Aunque existan suelos que solos no puedan ser utilizados en el proceso, hay

posibilidad de mezclar dos o mas tipos de suelos para obtención de un suelo viable

para estabilizarse como suelo-cemento. Según la ABCP (1985), la selección del

suelo debe ser hecha a través de ensayos de laboratorio. Todavía, si eso no fuera

posible, se recomienda el ensayo práctico de “la caja” que tiene el siguiente

procedimiento:

a) tomar una porción de suelo cribado (criba de abertura 4,8 mm); mezclar agua

hasta que el suelo comience a encolar a la lámina de la cuchara de abañil;

b) colocar el suelo humedecido en una caja de madera, con dimensiones internas

de 60 x 8,5 x 3,5 cm, previamente lubrificada con óleo diésel o similar.

c) guardar la caja, al abrigo del sol y de la lluvia, durante 7 días.

d) Tras este periodo, hacer la lectura de la retracción en el sentido del largo de la

caja. Si la retracción total no pasa de los 2 cm y no aparecen fisuras en la

muestra, el suelo puede ser utilizado; en caso contrario, añadir arena hasta

obtener un suelo con las características deseadas.

3) TIPOS DE PRENSA Y PROCESO DE FABRICACIÓN

Las prensas pueden clasificarse en 3 categorias (Olivier et. al., 1989):

a) prensas que operan en condiciones casi-estáticas: representan la gran mayoría

de las prensas. Su principio de funcionamento se basa en la aplicación de una

compresión estática al suelo por desplazamiento de un pistón en un molde

previamente definido. El desplazamiento del pistón puede ser hecho de forma

manual (Figura 2) o mecánica a través de un motor eléctrico (Figura 3).

b) prensas que operan en vibro-compresión: son suministradas por las fábricas ya

automatizadas. La técnica de vibración tiene sus límites, pues además de usar

una tecnología cara, los materiales muy arcillosos son difíciles de ser usados.

c) prensas que operan en compresión dinámica: los bloques son compactados con

ayuda de martillos compactadores. El comportamiento del suelo dentro de los

moldes pude ser comparado al del suelo en el ensayo de compactación (o de

Proctor modificado). La producción de bloques a partir de suelos arcillosos es

bastante difícil.

El proceso de fabricación consta de los siguientes pasos:

Criba del suelo: es hecha para quitar los materiales extraños (piedras, por ejemplo).

Mezcla de los componentes: la cantidad de cemento es en torno de 6% en peso en

relación al suelo. En la práctica se usa una proporción en volumén de 1:10 de

cemento y suelo. Se añade cemento al suelo cribado, homogeneizándolos hasta

obtenerse un color uniforme. Se añade agua hasta que se llegue al tenor ideal de

humedad. La verificación de la humedad puede ser hecha, con razonable precisión

de la siguiente manera práctica (Figura 4):

a) coger una poco de la mezcla y apretar energicamente entre los dedos y la palma

de la mano; al abrir, la mezcla deberá tener la marca dejada por los dedos;

b) dejando la mezcla caer de una altura cerca de 1 metro, sobre una superficie

dura, ella deberá pulverizarse al chocarse con la superficie, si eso no ocurriera, la

mezcla estará muy húmeda.

Figura 4. Verificación práctica del tenor de humedad de la mezcla de suelo-cemento.

Prensa de los ladrillos: puede ser hecha en prensa manual o mecánica. En la

primera el proceso se realiza moviendo el brazo de la barra (unido por una

articulación a la placa inferior del molde) de la posición vertical a una posición cerca

de la horizontal (Figura 5). En la mecánica, el proceso de prensa es hecho por el

desplazamiento del pistón que fuerza una o las dos placas del molde a comprimir el

suelo. La produción y la energía de prensa es mayor que en la prensa manual.

Cura: los ladrillos son colocados en la sombra o protegidos con una lona y apilados

hasta 1,5 m (Figura 6). Despúes de 6 horas de prensa y durante los 7 primeros días,

los ladrillos deben ser mantenidos húmedos a través de un regador o similar.

Figura 5. Prensa de los ladrillos de suelo-cemento Figura 6. Ladrillos siendo apilados para cura

4) ENSAYOS PARA CARACTERIZACIÓN Y NORMALIZACIÓN

En general son realizados dos tipos de determinaciones: ensayo de resistencia a la

compresión simple y ensayo de absorción de agua (Figuras 7 y 8). En el primero, la

velocidad del ensayo es de 0,02 mm/s. El ensayo de absorción de água, manera

indirecta de evaluarse la durabilidad, consiste en colocar los ladrillos en un recipiente

con agua durante 24 horas. Dividiendo por cien la diferencia de los pesos de los

ladrillos húmedos y mojados, se obtiene el valor de la absorción en porcentaje.

Figura 7. Ensayo de Resistencia a la compresión Figura 8. Ensayo de absorción de agua

En Brasil, los ladrillos de suelo-cemento deben cumplir algunos requisitos, según la

NBR 8492, a saber:

 a) tipos y dimensiones conforme la Tabla 2; 

b) resistencia a la compresión mínima de 2,0 MPa (20 kgf/cm2) con edad mínima de 7 días;

 c) absorción de agua no debe ser superior a 20%.

Tabla 2. Tipos y dimensiones de los ladrillos de suelo-cemento según la ABNT.

Designación Tamaño – cm Largura - cm Altura - cm

Tipo I 20,0 9,5 5,0

Tipo II 23,0 11,0 5,0

5) TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS Y ASPECTOS ECONÓMICOS

Según Barbosa et al. (1997), las fundaciones pueden ser hechas con piedras

asentadas con argamasa de cemento. En la parte superior debe ser hecha un

hormigonado (20 cm de anchura y 7 a 8 cm de altura) con herraje de 6,3 mm, cuya

parte superior debe estar en el nivel del piso. Las paredes son construidas en

seguida, sugiriéndose que la primera camada sea de hormigón simple (6 a 7 cm de

altura y 20 cm de anchura en las paredes externas, y 17 cm en las internas). Sobre

esa camada se asienta los ladrillos con argamasa de cemento-arena, cemento-cal o

cemento-cal-arena (la cantidad de aglomerante no necesita ser mayor de 10%). En

el tope de la pared (que coincide con la altura de las puertas y ventanas) se pasa

una camada de hormigón con hierro de 6,3 mm

.

Figura 9. Fundación, pared y hormigonado. Figura 10. Aspecto de casa con ladrillos prensados.

La eficiencia económica del sistema constructivo usando suelo-cemento puede ser

demostrada a partir del análisis comparativo en relación al sistema convencional.

Con 2 sacos de 50 kg de cemento se produce, en promedio, 1000 ladrillos a un

costo de mano de obra de 2,5 sacos de cemento. Por lo tanto se tiene un costo de

4,5 sacos de cemento para cada 1000 ladrillos. El costo de 1000 ladrillos comunes

cocidos en alfarería es cerca de 21,3 sacos de cemento. Añadiéndose la economía

con el flete, las obras construidas con suelo-cemento en comparación con el ladrillo

convencional, tiene una redución de cerca de 35% del costo final de la obra.

CONCLUSIONES

A través de las informaciones de ese trabajo, se puede notar el gran potencial de la

tierra estabilizada con cemento en el medio rural. Además de ello, por ser un

proceso de construcción clasificado como una tecnología apropiada, es ideal para la

aplicación en programas de habitación en regimen de auto-construcción.

Todavía, como toda tecnología apropiada, es imprescindible el conocimiento de

algunos factores, como la selección de los suelos más adecuados, tenor de

humedad ideal, cantidad del aglomerante, cura húmeda, control tecnológico regular

a través de ensayos de laboratorio (resistencia a la compresión y absorción de

agua), etc.

BIBLIOGRAFÍA

ABCP. Fabricação de tijolos de solo cimento com a utilização de prensas manuais.

Boletim Técnico, São Paulo, 1985, n.111, 4p.

ABNT. NBR 08492 - Tijolo Maciço de solo-cimento. Determinação da Resistência à

Compressão e da absorção d’água. Método de ensaio: Rio de Janeiro: ABNT,

1984. 5p.

BARBOSA, N.P., TOLÊDO FILHO, R.D., GHAVANNI, K. Construção com Terra

Crua. In: TOLÊDO FILHO, R.D., NASCIMENTO, J.W.B., GHAVAMI, K. (ed.) –

Materiais não Convencionais para Construções Rurais. Campina Grande:

UFPB/SBEA, 1997. cap. 4, p. 113-144.

CEPED, Centro de Pesquisas e Desenvolvimento. Manual de Construção com

Solo-cimento. 3.ed. São Paulo: ABCP, 1984. 147 p.

DAVIS, M. How to make low-cost building blocks: stabilized soil block

technology. London: Intermediate Technology Publications, 1994. 27p.

FREIRE, W. J. y HASSEGAWA, J. Impermeabilização do solo-cimento com aditivos

químicos. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, 25, 1996, Bauru.

Anais... Bauru: Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola, 1996. CD Rom.

OLIVIER, M., MESBAH, A., ADAM, W. The influence of the Mixing and the Type

of Press on the Making of Compacted Earth Bricks. In: CIB RILEM Symposium

on Materials for Low Income Housing, 3, 1989, México, 6-10 november.

CORRESPONDENCIA:

Alfredo Tolón Becerra.

Departamento de Ingeniería Rural. Universidad de Almería.

C/ Artés de Arcos, 32, 5º D . 04004 Almería.

TF : 950 (26-32-18) (01-59-02) Fax : 950-01-54-91

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