Los bloques de construcción ligeros son producidos mayormente con concreto ligero a
base de cemento Portland (OPC), el cual es un material de construcción con baja
densidad, baja conductividad térmica, alto aislamiento acústico y resistencia al fuego. A
pesar de que los bloques de construcción ligeros son ampliamente aceptados en el sector
de la construcción, algunas investigaciones recientes proponen reducir el uso de OPC
debido a su alto impacto ambiental y al consumo de una gran cantidad de recursos
naturales en su proceso de producción. Esta investigación presenta el desarrollo de un
bloque de construcción ligero utilizando un mortero de geopolímero a base de puzolana
y fibras naturales como alternativa de bajo impacto ambiental a los bloques de
construcción tradicionales.
Con esta finalidad, se presenta una revisión de literatura sobre los avances en el campo
de geopolímeros y geopolímeros ligeros, el uso de fibras naturales en los geopolímeros y
el uso de geopolímeros en bloques de construcción. La revisión de literatura permitió
determinar los parámetros importantes para la formulación de geopolímeros como el
tamaño y forma de las partículas de la materia prima, así como la relación molar de
SiO2/Al2O3; la relación molar SiO2/Na2O, el contenido de Na2O y la relación agua-sólido
de la solución alcalina activadora y las condiciones de curado. También se definió el
contenido de agente espumante (H2O2) y de agregado fino como los parámetros de control
para la fabricación de los geopolímeros ligeros. Por otro lado, se encontró que las fibras
naturales mejoran las características mecánicas de las matrices de los geopolímeros.
Finalmente, se registraron algunas investigaciones sobre el uso de geopolímeros como
material para la fabricación de bloques de construcción.
El plan experimental consistió en la caracterización química y física de la puzolana
molida, la optimización de las condiciones de producción de la matriz geopolimérica, del
contenido de agente espumante (H2O2) y de agregado fino para la producción de morteros
de geopolímero ligero y del proceso de producción del bloque de construcción; así como
la caracterización física y mecánica de las unidades fabricadas.
La caracterización química mediante ensayos de fluorescencia de rayos X (XRF) y
difracción de rayos X (XRD) permitieron confirmar que la puzolana es un mineral con
iv
alto contenido de SiO2 (53.55%) y Al2O3 (10.81%) y con una composición mineralógica
con alto contenido de fase amorfa (65-75%), respectivamente. La caracterización física
mediante análisis granulométrico determinó que el tamaño medio de partícula es de
11.19 μm. Los ensayos de caracterización demostraron que la puzolana es una buena
materia prima para la fabricación de geopolímeros debido a su buena composición
química, su alto contenido de fase amorfa y su bajo tamaño de partículas.
La optimización de las condiciones de producción de la matriz geopolimérica se realizó
mediante el estudio de cinco parámetros influyentes en las propiedades mecánicas del
geopolímero (relación molar SiO2/Na2O, contenido de Na2O, la relación agua/sólido, la
temperatura de curado y el tiempo de curado en horno). Esta optimización permitió
obtener una matriz geopolimérica con una resistencia a compresión de 26 MPa. Para el
desarrollo del mortero ligero se estudiaron distintos componentes de H2O2 (0.5%, 1%,
2% y 3%) y distintas relaciones en peso de puzolana : agregado fino (1:0, 3:1, 2:1 y 1:1)
obteniéndose una mezcla con una resistencia a compresión de 5.9 MPa y una densidad de
1.13 g/cm3
.
Finalmente, para la optimización del proceso de producción del bloque de construcción
ligero se realizó el diseño de geometría de la unidad y la evaluación de diferentes procesos
de desmolde y curado que permitieron que la unidad alcance la resistencia mecánica y
densidad encontrada previamente. En esta última fase se detectaron problemas de
fisuración en las paredes de la unidad de albañilería, los cuales se resolvieron mediante
la adición de fibras de yute. El bloque de construcción alcanzó una resistencia a
compresión de 5.3 MPa a los 7 días de fabricación con una densidad de 1.27 g/cm3
.
Los resultados de esta investigación indican que es posible desarrollar un bloque de
construcción ligero utilizando un mortero de geopolímero a base de puzolana. Debido a
las características de este bloque de construcción, es posible utilizarlo en la construcción
de muros de albañilería portantes y no portantes. / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/14939 |
| Date | 09 September 2019 |
| Creators | Castañeda Granda, David Israel |
| Contributors | Aguilar Vélez, Rafael |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/closedAccess |
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