Ladrillo Ecológico Modular Tipo Lego A base de arcilla y acetato de celulosa extraída de las colillas de cigarrillo

 Fuente: https://repositorio.unicolmayor.edu.co/handle/unicolmayor/3630?show=full&locale-attribute=es

Ladrillo Ecológico Modular Tipo Lego A base de arcilla y acetato de celulosa extraída de las colillas de cigarrillo, en el departamento de Cundinamarca dirigido a la industria de la construcción. Docente: Sandra Milena Benítez Villamizar Investigadores: Cesar Augusto Castillo Fierro Diana Kateryn de Los Ángeles Gómez Juliana González Álvarez Junio 2021 Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca Facultad de Ingeniería y Arquitectura Programa Construcción y Gestión en Arquitectura Componente: Proyecto de Investigación y Desarrollo Copyright © 2016 por Cristian Rojas & “ESTA PAGINA ES OPCIONAL” Miguel ii Gutiérrez. Todos los derechos reservados. (Ver Anexo) Dedicatoria iii A Dios como formador e integrador de todo lo creado por permitirnos estar juntos y culminar con gran éxito este proyecto. A nuestras familias y amigos, quienes nos brindaron apoyo afectivo e incondicional acompañándonos en cada paso de nuestras vidas, a la docente Florinda Sánchez por su orientación, paciencia y dedicación en la primera etapa del proceso investigativo y a todos los docentes que hicieron parte integral de este proyecto. Le agradecemos principalmente a la profesora Sandra Milena Benítez, docente del componente Proyecto I + D y al profesor Henry Norueña docente del componente administración de la Edificación, por su apoyo en nuestra formación académica y compresión durante nuestro proceso formativo durante estos semestres; por cuanto estos, han sido de gran utilidad en nuestro ambiente investigativo, académico y personal. Los conocimientos de los docentes van más allá de una teoría explicada, son conocimientos que la experiencia le ha otorgado. Por último y no menos importante, agradecemos a nuestro equipo de trabajo, por crear un ambiente sano y amigable durante este proceso; además, de todo el tiempo y esfuerzo invertido por cada actividad designada a desarrollar. Resumen iv Se plantea la fabricación de un Ladrillo Ecológico Estructural Modular tipo lego, color terracota fabricado mediante un proceso de prensado y secado natural, implementando como insumos principales: arena sílice, aglutinante a base de arcilla extraída de forma manual, cemento de uso estructural, óxido de hierro, 30 colillas de cigarrillo descontaminadas y desfibradas, obteniendo acetato de celulosa de forma casera, las cuales fueron recolectadas por medio de 11 botellas recicladas e instaladas en 6 localidades de Bogotá y agua para conseguir la consistencia y humectación requerida. Para determinar la proporción óptima de los insumos y especificaciones técnicas del producto, se realizaron 6 prototipos en un molde artesanal elaborado por el grupo de trabajo, con las medidas requeridas. La cantidad requerida de colillas es de 30 unidades por ladrillo y la compresión y compactación del espécimen se genera mediante fuerza corporal. El nombre determinado para el producto es Ecourban N°6, un ladrillo de gran formato con medidas de 30x12x6cm con una ranura de 2x7cm en el centro y dos perforaciones verticales circulares una en cada extremo con un diámetro de 3”, cuenta con pestañas de 1 cm en la parte superior trabajando como adaptador macho y en la parte inferior de medio centímetro trabajando como conector hembra, logrando una instalación tipo lego disminuyendo el 30% en los procesos constructivo. Para la unión entre juntas solo se requiere un cordón de pega de medio centímetro, reduciendo el 70% de mezcla, de igual manera se plantea una presentación de medio ladrillo con medidas de 15x12x6cm con el fin de disminuir el 90% de desperdicio en obra. Se caracteriza por ser liso por sus cuatro caras, rendimiento de 56 Unidades por m2, aplica para uso en mampostería reforzada y no reforzada, muros divisorios y a la vista, su peso de 2,7 kg, un producto extra liviano, comparándolo con productos que tienen características y medidas v similares, los cuales arrojan un peso que oscila entre 3,1 y 7.5 kg. Palabras Claves: Colillas de cigarrillo, Ladrillo ecológico, Acetato de celulosa, Dióxido de Carbono, Gran Formato. Abstract We propose the manufacture of an Ecological Modular Structural Brick, lego type, terracotta color, manufactured through a process of pressing and natural drying, implementing as main inputs: silica sand, binder based on manually extracted clay, cement for structural use, iron oxide, 30 decontaminated and defibrated cigarette butts, obtaining cellulose acetate in a homemade way, which were collected through 11 recycled bottles and installed in 6 locations in Bogota and water to achieve the required consistency and wetting. To determine the optimum proportion of inputs and technical specifications of the product, 6 prototypes were made in a handmade mold prepared by the working group, with the required measurements. The required quantity of butts is 30 units per brick and the compression and compaction of the specimen is generated by body force. The name determined for the product is Ecourban N°6, a large format brick measuring 30x12x6cm with a slot of 2x7cm in the center and two circular vertical perforations one at each end with a diameter of 3", it has tabs of 1 cm in the upper part working as a male adapter and in the lower part of half a centimeter working as a female connector, achieving a lego type installation reducing 30% in the constructive processes. For the union between joints, only a half centimeter glue cord is required, reducing 70% of the mixture, in the same way, a half brick presentation vi with measures of 15x12x6cm is proposed in order to reduce 90% of waste in the construction site. It is characterized by being smooth on all four sides, yield of 56 units per m2, applicable for use in reinforced and non-reinforced masonry, partition walls and in sight, its weight of 2.7 kg, an extra light product, compared with products that have similar characteristics and measures, which yield a weight ranging between 3.1 and 7.5 kg. Key Words: Cigarette butts, Ecological brick, Cellulose acetate, Carbon dioxide, Large format. Prefacio vii Una Colilla de cigarrillo arrojada a la calle contamina 50 litros de agua y al año llegan al océano aproximadamente 4.5 trillones. En la ciudad de Bogotá al año se arrojan a las calles 1´825 millones, generando impactos ambientales irreversibles, por ello se emplea un proceso para procesar y reutilizar estos residuos, logrando extraer el acetato de celulosa que se encuentra presente en ellas y el cual cuenta con propiedades térmicas, acústicas y mecánicas. La industria ladrillera colombiana produce al año alrededor de 3 tres millones de toneladas de dióxido de carbono en la cocción de ladrillo, encontrando que en Cundinamarca se generan 200 toneladas al año con una producción del 26%, factores que contribuyen al calentamiento global. Se plantea la Fabricación de un ladrillo ecológico modular tipo lego, implementando como insumos principales la arcilla como material aglutinante y el aprovechamiento de un residuo tóxico colillas de cigarrillo. Se fabricaron prototipos incorporando insumos con diferentes proporciones, determinando los porcentajes óptimos para su funcionabilidad y comprobando que la compactación de los materiales es compatible y la cantidad requerida de colillas es de 30 unidades por ladrillo. Para determinar sus propiedades mecánicas, los prototipos se sometieron a ensayos en un laboratorio especializado denominado Concolab SAS, las pruebas realizadas se encuentran sujetas bajo la NTC 4205 y 4017. Cabe resaltar que los porcentajes que se estipulan en la misma van dirigidos a mampostería en arcilla sometida a proceso de cocción: • En el Ensayo de compresión se determina la mínima resistencia nominal del elemento, obteniendo como resultado fisuras y aplastamiento, arrojando un módulo de ruptura en 4.5 MPa. resistencia mínima permitida es de 15 MPa. • En el Ensayo de Flexión se determina la falla cuando se solicitan los viii mampuestos con resistencia a esfuerzos de compresión y flexión, se registra un módulo de ruptura en 0.83 MPa. la resistencia mínima permitida es de 1.4 a 4 MPa. • En el Ensayo de Adsorción Los prototipos se pesaron y se sumergieron en agua durante 24 horas, obteniendo un 23.7%, la adsorción máxima permitida es del 16%. • Para el Ensayo de Aislamiento acústico se realizó por medio de un dispositivo tecnológico APP Sonómetro SB a los prototipos fabricados, realizando sonidos fuertes obteniendo como resultado de 28.8 dB. Según los resultados se puede concluir que: • Ecourban N°6 genera el 0,0% de emisiones atmosféricas de dióxido de carbono, ya que no requiere horno para su cocción debido a su secado natural. • De 90 millones de colillas arrojadas al mes en las calles de Bogotá se recolectaron aproximadamente 4.500 colillas en 30 días, abarcando el 0,005% de estos residuos tóxicos, es decir que, si en Bogotá instalamos colectores de colillas en las 102.836 canecas plásticas y metálicas dobles existentes en la capital, se pueden recolectar aproximadamente 41 millones de colillas al mes, disminuyendo el contacto y la afectación al medio ambiente en un 46%. • El aislamiento acústico es superior por 3.3 decibeles Frente al mismo ensayo en otros ladrillos los cuales arrojaron 32.1 dB. Tabla de Contenidos ix Capítulo 1........................................................................................................................................ 1 1.1 Concepto del Negocio..................................................................................................... 1 1.2 Potencial del mercado en cifras...................................................................................... 1 1.3 Ventaja competitiva y propuesta de valor....................................................................... 1 Capítulo 2 La Empresa................................................................................................................... 5 2.1 Nombre de la Empresa.................................................................................................... 5 2.2 Actividad de la Empresa ................................................................................................. 5 2.2.1 Sector productivo en que se encuentra la empresa. .................................................... 5 2.2.2 Clientes a quienes se dirige......................................................................................... 5 2.3 Visión y Misión............................................................................................................... 6 2.3.1 Misión ......................................................................................................................... 6 2.3.2 Visión.......................................................................................................................... 6 2.4 Objetivos de la empresa.................................................................................................. 7 2.5 Razón social y logo......................................................................................................... 8 2.6 Referencia de los promotores.......................................................................................... 8 2.6.1 Gerente General - Juliana González Álvarez.............................................................. 8 2.6.2 Gerente Administrativo y Financiero – Cesar Augusto Castillo Fierro...................... 9 2.6.3 Gerente de Producción – Diana Kateryn de los Ángeles Gómez ............................... 9 2.7 Localización de la empresa............................................................................................. 9 Capítulo 3 Identificación de Producto o Servicio ........................................................................ 12 3.1 Presentación .................................................................................................................. 12 3.2 Ficha Técnica ................................................................................................................ 14 3.3 Línea de Investigación .................................................................................................. 16 Capítulo 4 Estudio de Mercado..................................................................................................... 17 4.1 Análisis del Sector ........................................................................................................ 17 4.1.1 Condiciones del entorno global de la empresa. ........................................................... 17 4.1.2 Desarrollo tecnológico e industrial del sector y mercados objetivos........................ 30 4.1.3 Relación con agremiaciones existentes..................................................................... 31 4.2 Análisis del mercado..................................................................................................... 32 4.2.1 Análisis del mercado objetivo y su comportamiento histórico................................. 32 4.2.2 Estimación del mercado potencial. ........................................................................... 33 4.2.3 Estimación del segmento o nicho del mercado......................................................... 38 4.3 Análisis del cliente o consumidor................................................................................. 39 4.3.1 Esbozo del perfil del consumidor. ............................................................................ 39 4.3.2 Elementos que influyen en la compra y aceptación del producto o servicio. ........... 44 4.3.3 Tendencias de consumo. ........................................................................................... 45 4.4 Análisis de la competencia............................................................................................ 50 4.4.1 Identificación de los principales competidores actuales o potenciales. .................... 50 4.4.2 Análisis de empresas competidoras. ......................................................................... 53 4.4.3 Análisis de productos sustitutos................................................................................ 58 4.4.4 Análisis de los precios de venta de la competencia. ................................................. 60 4.4.5 Estudio de la imagen de la competencia ante los clientes. ....................................... 60 Capítulo 5 Descripción del Producto ........................................................................................... 62 5.1 Problema ............................................................................................................................62x 5.1.1 Árbol del Problema ...................................................................................................... 70 5.2 Descripción ................................................................................................................... 70 5.2.1 Concepto general del producto ................................................................................. 70 5.2.2 Impacto tecnológico, social y ambiental...................................................................... 71 5.2.3 Potencial innovador. .................................................................................................... 72 5.3 Justificación .................................................................................................................. 75 5.3.1 Conveniencia................................................................................................................ 75 5.3.2 Relevancia Social......................................................................................................... 76 5.3.3 Implicaciones prácticas................................................................................................ 78 5.3.4 Valor teórico ................................................................................................................ 83 5.3.5 Utilidad Metodológica ................................................................................................. 85 5.4 Objetivos....................................................................................................................... 86 5.4.1 Árbol de Objetivos....................................................................................................... 86 5.4.2 Objetivo General y específico...................................................................................... 86 5.5 Metodología .................................................................................................................. 87 5.5.1 Alcance ........................................................................................................................ 87 5.5.2 Tipo y clase de investigación....................................................................................... 88 5.5.3 Herramientas de investigación..................................................................................... 89 5.5.4 Cronograma resumen................................................................................................... 91 5.6 Marco Referencial......................................................................................................... 94 5.6.1 Estado del Arte............................................................................................................. 94 5.6.2 Marco Conceptual...................................................................................................... 103 5.6.3 Marco Legal............................................................................................................... 133 5.6.4 Marco Productivo....................................................................................................... 137 5.6.5 Marco Sociocultural................................................................................................... 137 Capítulo 6 Producto ................................................................................................................... 138 6.1 Nombre e imagen producto............................................................................................... 138 6.2 Ficha técnica ............................................................................................................... 139 6.2.1 Elementos y Componentes...................................................................................... 139 6.2.2 Especificaciones Técnicas del Producto ................................................................. 142 6.3 Proceso de producción ................................................................................................ 161 6.3.1 Descripción Proceso de Producción........................................................................ 161 6.3.2 Duración del ciclo productivo................................................................................. 162 6.3.3 Layoyt (Capacidad Instalada)................................................................................. 162 6.3.4 Puesta en Obra/Marcha ........................................................................................... 171 6.4 Necesidades y requerimientos..................................................................................... 175 6.4.1 Materias primas e insumos requeridos.................................................................... 175 6.5 Costos.......................................................................................................................... 176 6.5.1 Precios unitarios...................................................................................................... 176 6.5.2 Costos globales de producción................................................................................ 177 6.5.3 Valor comercial del producto.................................................................................. 178 Capítulo 7 Gestión organizacional y administrativa .................................................................. 179 7.1 Políticas empresariales...................................................................................................... 179 7.1.1 Directivos, Gerencias y Coordinaciones................................................................. 179 7.1.2 Empleados de la Compañía..................................................................................... 180 7.1.3 Proveedores y Clientes xi ......................................................................................... 181 7.1.4 Política Ambiental Empresarial .............................................................................. 181 7.1.5 Objetivo Global Empresarial ..................................................................................... 182 7.1.6 Visión......................................................................................................................... 182 7.1.7 Misión ........................................................................................................................ 182 7.1.8 Objetivos empresariales............................................................................................. 183 7.2 Estructura organizacional............................................................................................ 184 7.2.1 Departamentalización de la empresa. ..................................................................... 184 7.3 Constitución de la empresa y aspectos legales. .......................................................... 185 7.3.1 Tipo de sociedad a constituir .................................................................................. 185 7.3.2 Análisis y aplicación de la legislación vigente. ...................................................... 186 7.3.3 Protección intelectual e industrial de los productos o servicios. ............................ 186 Capítulo 8 Plan de marketing..................................................................................................... 187 8.1 Estrategia de producto o servicio...................................................................................... 188 8.1.1 Marca comercial producto ...................................................................................... 190 8.1.2 Presentación, dimensión, modulación, empaque y embalaje.................................. 191 8.1.3 Garantía y servicio de postventa............................................................................. 196 8.1.4 Mecanismos de atención a clientes......................................................................... 200 8.2 Estrategia de precio..................................................................................................... 200 8.2.1 Definición y lista de precios de venta ..................................................................... 200 8.2.2 Impuesto de ventas y descuentos. ........................................................................... 204 8.2.3 Condiciones de pago y condiciones de crédito....................................................... 204 8.2.4 Seguros necesarios, impuesto a las ventas.............................................................. 205 8.2.5 Costos de transporte................................................................................................ 206 8.3 Estrategia de promoción y comunicación. .................................................................. 206 8.3.1 Tácticas de mercadeo.............................................................................................. 206 8.3.2 Costos de publicidad............................................................................................... 207 8.3.3 Fuerza de ventas...................................................................................................... 208 8.4 Estrategia de distribución............................................................................................ 209 8.4.1 Capacidad de cobertura o de atención de pedidos. ................................................. 209 8.4.2 Alternativas de penetración en el mercado, canales de distribución. ..................... 209 8.4.3 Alternativas de comercialización, cobertura logística. ........................................... 211 8.5 Plan de compras. ......................................................................................................... 212 8.5.1 Identificación de proveedores................................................................................. 212 8.5.2 Planeación de compras............................................................................................ 212 Capítulo 9 Plan financiero ......................................................................................................... 213 9.1 Inversiones.................................................................................................................. 213 9.1.1 Condiciones económicas......................................................................................... 215 9.1.2 Inversión inicial o necesidades de capital............................................................... 216 9.1.3 Costos administrativos............................................................................................ 216 9.1.4 Costos de producción.............................................................................................. 217 9.1.5 Costos de ventas...................................................................................................... 217 9.2 Cronograma de inversiones y financiación................................................................. 217 9.2.1 Fuentes de financiación........................................................................................... 218 9.3 Presupuestos................................................................................................................ 218 9.3.1 Flujo de caja proyectado ......................................................................................... 220 9.3.2 Balance general proyectado. xii ............................................................................... 220 9.3.3 Estado de ganancias o pérdidas............................................................................... 222 9.3.4 Tasa Interna de Retorno TIR, Valor Presente Neto VAN, Punto de equilibrio y periodo de recuperación de la inversión. ............................................................................ 223 9.3.5 Situaciones que pueden afectar el proyecto. ........................................................... 227 9.3.6 Conclusiones del producto...................................................................................... 227 Conclusiones de la empresa................................................................................................ 229 Conclusiones del proyecto financiero................................................................................. 229 9.3.7 Bibliografía ............................................................................................................. 231 9.3.8 Glosario de términos............................................................................................... 242 Apéndice ..................................................................................................................................... 248 Tabla de Anexos ..................................................................................................................... 252 Vita.............................................................................................................................................. 253 Anexos ........................................................................................................................................ 262 Portafolio empresarial................................................................................................................. 262

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Hacer ladrillos con cualquier tipo de suelo?

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10. DIVERSAS PROPIEDADES DEL SUELO

 

 FUENTE: https://www.fao.org/fishery/docs/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s10.htm#top

10.0 Otras propiedades importantes del suelo

Las secciones siguientes definen brevemente otras propiedades del suelo que son importantes para planificar la construcción de diques, presas y canales de tierra. En las �ltimas seis columnas del Cuadro 26 se enumeran algunos ejemplos de grupos específicos de suelos para diques y presas.

10.1 Permeabilidad del suelo compactado

El grado de permeabilidad del suelo compactado se relaciona con la velocidad a que penetra el agua en éste después de la compactación. Si, después de la compactación, un suelo de grano grueso presenta poros grandes contínuos, el agua penetra con rapidez y se dice que su permeabilidad es alta. Los suelos de grano fino contienen poros muy pequeños continuos y en un suelo fino compactado de grava el agua penetrará muy lentamente y la permeabilidad será baja.

10.2 Características de compactación

Las características de compactación de un suelo indican la reacción relativa de ese suelo al esfuerzo de apisonamiento (consolidación). Los suelos con buenas características de compactación se pueden apisonar mucho con un mínimo de esfuerzo. El material edáfico con un �ndice de plasticidad de aproximadamente 16% presenta las mayores características de compactación.

Todo suelo tiene un contenido de humedad óptimo que permite compactarlo al máximo con el menor esfuerzo y que hará que el suelo compactado alcance su permeabilidad más baja. Los contenidos de humedad óptimos de los diferentes tipos de suelos son los siguientes:

Suelo Contenido óptimo de humedad para la compactación (variación en %) Arenas arcillosas mezcla arena-arciIla 11 - 10 Mezcla arena-limo-arcilla con plástico, limo + fracción arcilla 15 - 11 Limo inorgánico, limo arcilloso 24 - 12 Arcilla inorgánica 24 - 12 Limo orgánico 33 - 21 ArciIla inorgánica altamente plástica 36 - 19 Arcilla orgánica 45 - 21 Nota: el contenido de humedad óptimo suele ser de 2 a 3% menor que el límite plástico del suelo.

10.3 Compresibilidad

La compresibilidad es el grado en que una masa de suelo disminuye su volumen bajo el efecto de una carga. Es mínima en los suelos de textura gruesa, que tienen las partículas en contacto. Aumenta a medida que crece la proporción de partículas pequeñas y llega al máximo en los suelos de grano fino que contienen materia orgánica. A continuación se dan algunos ejemplos de compresibilidad para diversos suelos:

• Las gravas y las arenas son prácticamente incompresibles. Si se comprime una masa húmeda de estos materiales no se produce ningún cambio significativo en su volumen;
• Las arcillas son compresibles. Si se comprime una mása húmeda de arcilla, la humedad y el aire pueden ser expelidos, lo que trae como resultado una reducción de volumen que no se recupera inmediatamente cuando se elimina la carga.

Los suelos de grano fino que contienen por lo menos 50% de limo + arcilla, pueden clasificarse con arreglo a tres clases de compresibilidad sobre la base de su l�mite liquido . Estas clases son las siguientes:

• Compresibilidad baja: LL inferior a 30;
• Compresibilidad media: LL de 30 a 50;
• Compresibilidad alta: LL superior a 50.

En general, la compresibilidad es aproximadamente proporcional al �ndice de plasticidad (véase la Sección 8.5). Mientras mayor es el IP, mayor es la compresibilidad del suelo.

10.4 Coeficiente de dilatación-contracción de los suelos

La dilatación-contracción de un suelo es la cualidad que determina su cambio de volumen cuando cambian las condiciones de humedad. Algunos suelos se contraen cuando están secos y se dilatan cuando están mojados.

El cambio de volumen de la masa de suelo depende de la magnitud del cambio de la humedad y de la cantidad y la clase de arcilla presente en el suelo. A continuación se brindan algunos ejemplos del coeficiente de dilatación-contracción para diversos suelos:

• Coeficiente de dilatación-contracción bajo: arenoso franco, arena y arcilla caolinita ;
  
• Coeficiente de dilatación-contracción alto: arcilla mont morillonita.
  

10.5 Resistencia al esfuerzo cortante

La resistencia de un suelo al esfuerzo contante indica la resistencia relativa de éste a los corrimientos de tierra bajo carga. La resistencia máxima a los corrimientos de tierra se da en los suelos compuestos de grava limpia con menos de 5% de limo + arcilla. La resistencia de los suelos al esfuerzo cortante disminuye a medida que aumentan las partículas finas. Es mínima en los suelos orgánicos de grano fino y, por ejemplo, al construir una presa, es importante eliminar todo el suelo orgánico para disminuir la posibilidad de corrimientos.

10.6 Susceptibilidad a la socavación

La susceptibilidad de un suelo a la socavación indica el grado de erosión interna que tiene lugar cuando el agua atraviesa los poros o las grietas de dicho suelo. Los suelos muy susceptibles a la socavación son los que tienen grandes poros por los que el agua pasa rápidamente, pero cuyos granos son tan finos y faltos de cohesión como para desplazarse con facilidad por separado. Los materiales más susceptibles son las arenas finas y los limos no plásticos que tienen un índice de plasticidad inferior a 5. Aunque quizás las arenas gruesas y la grava también dejen pasar el agua rápidamente, ofrecen mayor resistencia a la erosión interna porque se componen de partículas grandes separadas. Otros suelos de baja susceptibilidad a la socavación son los de grano fino, cohesivos y plásticos que dejan pasar el agua con mucha lentitud y resisten bien la erosión interna.

Ecologia: Los Arboles Necesarios para la Vida

 

Orientación para Ladrillos Ecologicos

 

El Cemento para La Estabilización

INICIOEL CEMENTO PARA LA ESTABILIZACIÓN

Suficiente cemento va a dar la resistencia requerida en una gran variedad de suelos, sin embargo, no es lo ideal. El mundo ha recorrido un gran camino cuando de aplicaciones viales del cemento se trata. El utilizar cemento para mejorar las propiedades mecánicas del suelo natural (o casi natural) y crear la capa base de la vía con suficiente capacidad de soporte, se ha vuelto una técnica altamente común por sus grandes beneficios. A pesar de lo anterior, es equívoco asumir que esta es una solución universal que aumenta la resistencia del suelo de forma “milagrosa”. Equivocaciones en la concepción del mejoramiento de suelos con materiales alternativos, pueden hacer perder toneladas de cemento o químicos.

El cemento, generalmente el cemento gris, puede ser utilizado en una amplia gama de suelos como agente estabilizador, desde suelos arcillosos, suelos finos, limosos, arenosos, entre otros, siempre y cuando cumpla con unas características determinadas, tales como el contenido de materia orgánica, contenido de sulfatos (ataque químico), entre otros. Una exitosa estabilización del suelo con cemento necesariamente requiere un análisis de todos los factores involucrados en el trabajo en los estudios previos, tal como el grado de humedad, humedad natural, humedad óptima, características del suelo, tipo de cemento, cantidad de cemento, entre otros factores. Más allá del análisis previo, compatibilidad del suelo, entre otros, el proceso constructivo también juega un rol fundamental en la calidad de la capa final de los trabajos. 

Cemento extendido sobre la vía para hacer suelo cemento

Lo anterior deberá ser realizado teniendo en cuenta los costos asociados a los trabajos en función de la fórmula de trabajo, contenido de agua, equipos y demás particularidades del proyecto, y en general, de las aplicaciones viales. Los suelos estabilizados con buena resistencia a compresión, durabilidad, entre otros, no sirven de nada si no son económicamente viables. En dado caso, deberán ser analizados otros componentes suplementarios o complementarios que le permitan al suelo llegar a mayores resistencias con menor dinero por metro cúbico utilizando el contenido mínimo de productos por metro cúbico mediante la optimización del diseño de la estabilización. Es importante considerar que no siempre los materiales cementantes resuelven la resistencia de los suelos, puede ser sumamente valioso el aporte de estabilizantes iónicos o acrílicos para obtener una estructura de suelo de alta calidad con menor dinero por metro cúbico. 

La dosificación y contenido de cemento

Cuando se trabaja con materiales tratados con cemento para la estabilización de suelos, un factor fundamental para garantizar la calidad de las obras, es la consistencia para que el resultado de la modificación con cemento del suelo sea constante. La consistencia parte del diseño donde se deben tener en cuenta una serie de factores tales como el tráfico, si es tráfico pesado o liviano, período de diseño de la vía, la capa de rodadura, las capas que van a conformar la estructura tales como la capa de base, el tipo de maquinaria a utilizar y por ejemplo, la densidad que puede lograr la compactación con rodillo determinado o bien las condiciones de compactación requerida para lograr la densidad deseada, entre muchos otros factores que afectan el diseño. En el diseño se determina una fórmula de trabajo o una relación de productos cementantes y/o químicos con respecto a la cantidad de material suelto, material seco o material a estabilizar, siempre tomando como material de partida el terreno natural de la vía (es lo recomendado). En caso que el desempeño del cemento no sea suficiente para lograr una capa resistente, se deberán considerar productos alternativos o complementarios como pro ejemplo el PREI-16 o PREA-03. Lo anterior siempre deberá ir de la mano con la consistencia de los trabajos y los diseños; la consistencia con los materiales o materias primas utilizadas para el diseño del suelo cemento entre los estudios realizados, deben ser las mismas a utilizar en campo para el suelo estabilizado, solo así se podrá garantizar la capacidad de soporte del suelo. El proceso de fabricación del suelo debe tener los mismos materiales de construcción (suelo + cemento + agua) que fueron utilizados durante la etapa de diseño, o similares, ya que variaciones en el cemento, marca o tipo, puede implicar variaciones en la composición química del mismo y arrojar resultados diferentes… Nunca asumir que por ser cemento gris, va a ser igual a cualquier otra marca de cemento gris, cemento de uso general o cemento portland. Las diferentes marcas, inclusive, cemento de la misma marca pero de diferentes regiones de un país, tienen diferente características, ya sea por sus características físicas o químicas o bien por su proceso de fabricación o las materias primas con las que se fabrica. Por tanto, los productos de cementos no siempre son los mismos, y se debe utilizar lo mismo en el diseño que se utilizará en el suelo estabilizado en obra. Lo anterior, buscando que la construcción de suelos con cemento, tenga la máxima fidelidad a el procedimiento realizado durante la etapa del diseño; desde el suelo natural hasta los contenidos de cemento utilizados. 

Tipos de Cemento

El cemento es un material de construcción importante ya que se utiliza para hacer hormigón o bien, en este caso, suelo estabilizado con cemento. Existen muchos tipos de cemento, pero para sintetizar y no desviar el tema principal, estos se pueden separar en dos: de origen arcilloso obtenidos a partir de la arcilla – caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente o bien de origen puzolánico, donde el origen puede ser bien orgánico o volcánico. La puzolana es un tipo de ceniza volcánica que se ha utilizado como material de construcción desde la antigüedad. También se conoce como ‘arena volcánica’ porque originalmente se extrajo de los volcanes. Comúnmente se mezcla con cal para formar una especie de hormigón llamado cemento puzolánico. Este cemento fragua duro cuando se expone al aire o al agua. El puerto de Cosa se construyó mezclando cal y puzolana. Esta mezcla se utilizó luego para hacer la pared del puerto. Después de 2.100 años, este muro sigue intacto. La puzolana se puede encontrar fácilmente. En un cemento moderno, debe agregar productos químicos adicionales para obtener el mismo efecto.El clínker Portland está compuesto por 55-70% cemento Portland, 30-45% puzolana y 2-4% yeso, mientras que puzolana se combina con cal para formar un cemento con bajo calor de hidratación. Por lo tanto, este tipo de cemento es adecuado para su uso en climas cálidos o fundición a gran escala.Los impermeables están hechos de tela cauchutada. El caucho es resistente al agua y a los productos químicos. Este material es muy duradero.

¿Dónde es recomendable utilizarlo?

Lo primero para saber si se debe utilizar o no cemento, es analizar las características del suelo, bien su contenido de materia orgánica y si es posible, la cantidad de sales que contiene para saber si es un suelo dispersivo, susceptible a propiciar un ataque químico o bien si tiene un alto contenido de sulfatos. En dado caso, será necesario analizar si un cemento gris es suficiente para lograr un suelo estabilizado o bien deberá ser acompañado o complementado con aditivos como el PREI-16 o con cal. Al fin y al cabo, la meta de las obras viales de esta índole es lograr una resistencia mecánica y unas características determinadas, independientemente si son suelos con cemento o construcción de estructuras de suelos químicos o todas las anteriores. Posteriormente, deberá hacerse un diseño de mezcla para determinar el contenido óptimo de cemento para lograr la resistencia mecánica deseada en los suelos estabilizados, bien sea un trabajo en suelos arcillosos, suelos finos, granulares, siempre se deberá realizar un diseño de mezcla en base a la resistencia a compresión obtenida con las diferentes dosificaciones de cemento. Se deberá proyectar sobre una gráfica de compresión simple (idealmente – MPa) vs. dosificación, y trazar una línea sobre la misma. Previo al diseño, se deberá conocer el cemento disponible para la realización de las obras, para así poder utilizar el mismo cemento en el laboratorio, bien sea portland, emento especializado, cemento uso estabilización, etc. 

Preparación

Mezcla de cemento con el suelo

Lo primeo que se deberá realizar para el mejoramiento de suelos es el escarificado del suelo nativo hasta la profundidad deseada para la estructura del suelo. Posteriormente deberá esparcirse el cemento sobre le suelo nativo para su posterior mezclas de suelo. Luego de que el cemento esté mezclado con el suelo tratado, hasta que tenga un color uniforme, sin vetas, idealmente mezclado con un equipo reciclador, el suelo tratado deberá ser hidratado con agua hasta que el mismo llegue a su humedad óptima de compactación, idealmente 1-2% por encima si se está en una zona de alta temperatura para compensar por la evaporación del agua a razón de las altas temperaturas. El Fraguado del Cemento viene luego, que deberá tomar siete días como mínimo, donde se recomienda cerrar al tráfico o bien compensar por la pérdida de precarga con exceso de cemento. Lo ideal es que las partículas de cemento queden bien incorporadas para luego ser mezcladas con la cantidad de agua que le permita una reacción que llegue a la resistencia mecánica deseada. Todos los procesos son importantísimos, aunque muchas veces se descuida el fraguado del cemento, que es igual de importante que todos los pasos. Deberá seguir hidratándose en la superficie del suelo estabilizado con cemento para evitar el fisuramiento y microfisuramiento del suelo estabilizado con cemento. 

Durante la construcción y posteriormente, se deberán realizar los controles respectivos tales como los contenidos de cemento, densidades, contenido de humedad, resistencia a la compresión del suelo, hinchamiento del suelo, entre otros, para así garantizar la calidad y durabilidad de los trabajos.

El suelo cemento se ha convertido en una alternativa altamente atractiva en la construcción de carreteras a lo largo y ancho del mercado nacional, o bien, del mercado internacional dada su optimización de costos, tiempos y excelentes resultados en la durabilidad de la construcción de carreteras. 

Generalidades sobre el cemento para la estabilización de suelos

Con perspectiva, se puede entender que el fin de este tipo de trabajos es el mismo que cualquiera: generar una estructura de pavimento duradera y estable dentro de un presupuesto determinado. Generalmente se trata de convertir un suelo de baja capacidad, mediante la mezcla de suelo con cemento y/o aditivos suficientes para lograr  en un material tratado que cumpla con las condiciones de desempeño requeridas en un diseño, sea la capa superior, subrasante o una capa intermedia de una estructura. Dicha capa deberá cumplir con las condiciones requeridas en las estructuras de pavimento mediante las modificaciones realizadas al suelo para mejorar sus condiciones. Altos contenidos de cemento y/o aditivos generan que las obras sean anti-económicas y no generen los beneficios totales que deberían generar este tipo de obras en las diferentes capas del firme. La mezcla con cemento y otros aditivos busca el ahorro en costos, tiempos de ejecución, reducir la huella de carbono entre otros beneficios. Independientemente de las capas de rodadura que se consideren para colocar sobre las capas del firme, este se diseña con la misma finalidad, puede que varíe el espesor o condiciones de resistencia a la compresión, pero la finalidad va a ser la misma. 

En Pro-Road construimos estructuras de alta calidad, optimizando los diseños con una serie de herramientas exclusivas y propias del abanico de tecnología de materiales que tiene el grupo de empresas. No solo proveemos una mezcla de suelo con cemento, sino con otros aditivos para generar una capa o capas con propiedades estructurales que crean una estructura del pavimento duradera y a un precio muy competitivo, generalmente, el más competitivo. 

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