ENSAYOS EN EL LADRILLO INTRODUCCIÓN: Es necesario conocerlas propiedades de las unidades, básicamente tener una idea sobre la resistencia de la albañilería, así como de su durabilidad ante el intemperismo. El presente trabajo para el curso de “CONSTRUCCIONES II” se indica como es la elaboración de los ensayos para las unidades de arcilla (ladrillos) presentes en la norma ITINTEC 331.018. (1) Los criterios de rechazo de las piezas cuando no se cumplan las exigencias, figuran en las normas UNE 67019 y NBE-MV-201/1972. (2) CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS: El ladrillo está destinado principalmente a la construcción de muros, tabiques, suelos, etc., por lo que debe ser invulnerable a los efectos de la intemperie, y poseer suficiente resistencia a la compresión. (3) Del Río (1975), Moreno (1981), Somayaji (2001) y Gallegos (2005), coinciden en que un ladrillo considerado como bueno, para muros de albañilería, debe poseer las características generales siguientes: estar bien moldeado, lo que da lugar a caras planas, lados paralelos y los bordes y ángulos agudos. Ser poroso, sin exceso, para poder tomar bien el mortero, no contener sales solubles para no propiciar la eflorescencia, poseer un sonido metálico al ser golpeado con un martillo u otro objeto similar, puesto que cuando 4 se da este sonido es una muestra que el ladrillo está bien cocido y no tiene defectos como fisuras. (4) El Reglamento Nacional de Edificaciones (Norma E.070 Albañilería) manifiesta que el ladrillo no tendrá materias extrañas en sus superficies o en su interior, tales como guijarros, conchuelas o nódulos de naturaleza calcárea. Además el ladrillo estará bien cocido, tendrá un color uniforme y no presentará vitrificaciones. No tendrá resquebrajaduras, fracturas, hendiduras o grietas u otros defectos similares que degraden su durabilidad y/o resistencia. No tendrá manchas o vetas blanquecinas de origen salitroso o de otro tipo. (5) Según la NTP 331.017, los ladrillos estarán libres de defectos, deficiencias y tratamientos superficiales, incluyendo recubrimientos, que pudieran interferir con la adecuada colación del ladrillo o perjudicar significativamente la resistencia o el desempeño de la construcción. ENSAYOS EN EL LADRILLO: Ensayos organolépticos: Nos determinan por observación visual de forma rápida y sencilla, una serie de datos sobre el material que luego será preciso comprobar en laboratorio.
Propiedades físicas: Color, grietas, mellas y deformaciones. (6) Los ladrillos de la clase V tendrán una coloración uniforme, aunque podrán presentar variaciones en tonos e intensidad siempre que se mantenga una entonación homogénea a lo largo de todo el suministro de la obra. Los ladrillos de la clase V coloreados superficialmente se someterán a un ensayo de cocción en horno eléctrico a 600 ºC durante dos horas, no debiendo sufrir las superficies de las caras coloreadas variaciones de color ni de aspecto.
Propiedades mecánicas: En base al color se puede intuir el contenido de hierro que está en relación directa con la resistencia mecánica. Propiedades químicas: Como primera aproximación a la alterabilidad de la pieza está la observación de caliches en forma de puntos blancos. Fisura: Hendidura más o menos irregular que afecta a la totalidad del espesor de una pared del ladrillo. Caliche: Grano de óxido cálcico, producido durante la cocción del ladrillo, que se expansiona al hidratarse dando lugar a la aparición de desconchados. Desconchado: Desprendimiento de una parte superficial del material que hace aparecer un cráter más o menos profundo en el ladrillo de dimensión media superior a siete milímetros. La dimensión media de un desconchado es la media aritmética de los lados del menor rectángulo circunscrito. Los desconchados no producidos por caliche no se consideraran por no ser un problema de recepción del material en obra. Exfoliación: Todo defecto originado en el moldeo consistente en una estructura hojosa o laminar del ladrillo. Ensayos físicos. Color, mellas, deformaciones o desviaciones de aristas correctamente medidos, nos permiten comprobar si las piezas cumplen los criterios de clasificación de la norma UNE. (7) LA NORMA UNE 67030, establece los ensayos de planicidad de caras y dimensiones para ladrillos. El tamaño de la muestra será de 5 probetas. Las probetas para la medición de dimensiones y comprobación de la forma de ladrillos serán piezas enteras.
Los aparatos a emplear serán: - Regla graduada para medida de longitudes con exactitud no inferior a 1 mm. Desviómetro para medida de flechas con exactitud no inferior a 1 mm. En cada ladrillo se medirá: - La longitud o soga efectuando una sola medida en el eje de la cara vista (V), o en uno de los cantos si no es ladrillo cara vista (NV).
- La anchura, o tizón midiendo el eje de cada una de las dos testas y tomando su valor medio. - El grueso, realizando una sola medida en el eje de la cara vista o en uno de los cantos si no es ladrillo cara vista. La curvatura y alabeo de los ladrillos cara vista (V) se determinara midiendo la flecha en una de las diagonales de cada una de las tres caras vistas (un canto y dos testas), e igualmente en una de las tablas. En los ladrillos que no sean cara vista (NV) bastara con medir la flecha en la diagonal de una tabla y un canto. La medición se realizara con el desviometro apoyando la punta fija en un extremo de la diagonal y desplazando el cursor de la punta deslizante hasta que esta apoye en el otro extremo El micrómetro se situará en el punto de máxima flecha, no teniendo en consideración los defectos locales. Todas las medidas se realizaran con exactitud de 1 mm. También se podrá emplear para esta medición una regla y una galga en forma de curia. Densidad: La densidad real varía de 2.05 a 2.5 Kg/dm3 según el contenido de metales pesados como el Fe. La densidad aparente se determina teniendo en cuenta como porosidad los huecos artificialmente creados en las piezas, por lo que puede ser inferior a la unidad cuando éstas sean muy huecas. En ladrillos, oscila entre 1 Kg/dm3 para los huecos, 1.7 para los perforados y 1.9 en los macizos, con valores de 2.3 - 2.4 para productos vitrificados. Ambos valores nos dan idea de la ligereza de la cerámica como material de construcción, de gran interés en alguna aplicación. La masa de los ladrillos perforados desecados será, como mínimo, la siguiente:
Cuando el grueso nominal del ladrillo no coincida con los indicados en la tabla se tomara el valor más próximo. Porosidad y Compacidad: Se determinan como en los pétreos naturales al igual que las densidades. La porosidad es enormemente importante por su relación con otras propiedades, tanto físicas como mecánicas y químicas. Hay que tener en cuenta la porosidad abierta Pa y la cerrada Pc, teniendo en cuenta que en Pa se miden los huecos artificiales. Propiedades físicas relacionadas con la porosidad y el agua. Absorción de agua: Las probetas para el ensayo de absorción específica de ladrillos macizos perforados o huecos, serán ladrillos enteros. El tamaño de la muestra será de tres probetas. (8) Cantidad de agua que es capaz de absorber una pieza expresada en % de su peso en seco (NORMA UNE 67027).
Las probetas se desecan en estufa a 100 °C, pesándolas a las 21 y a las 24 h de desecación. Si la diferencia de peso es inferior al 0.1 % se dan por desecadas. En caso contrario, se continúa desecando y pesando hasta que la diferencia entre pesadas consecutivas sea inferior al límite señalado. El intervalo mínimo entre pesadas consecutivas será de tres horas. La ultima pesada es el peso en seco, Gs. Después de enfriadas al aire, las probetas se introducen de canto en un tanque de inmersión de forma que su inmersión completa se consiga en un tiempo mínimo de tres horas. A las 24 h de comenzar la inmersión, se saca del agua cada probeta, se seca con un paño húmedo y se pesa, volviendo a introducirla en el agua. Cada 24 h se continua pesando hasta
que dos pesadas consecutivas difieran en menos de 0.1 %. La última pesada es el peso después de la absorción, Ge. El agua absorbida es la diferencia entre Ge y Gs. La absorción A de cada probeta, se calculara mediante la aplicación de la expresión siguiente:
El peso a saturación (Ge) depende del volumen de huecos accesibles al agua. La absorción específica que se tomara coma resultado del ensayo será la media aritmética de los resultados obtenidos con las tres probetas. Capilaridad o succión: Es la velocidad inicial con la que el ladrillo toma agua por capilaridad, medida en gramos de agua absorbidos por cada cm2 de superficie puesta en contacto con el agua en un minuto, que mide la capacidad de imbibición de agua por capilaridad mediante inmersión parcial del ladrillo en un periodo corto de tiempo, es decir es la cantidad de agua que puede ascender por tensión capilar en una pieza. El número de piezas de la muestra será de 6 ladrillos Se pesa cada ladrillo con precisión de 0.1 g y se deseca a una temperatura comprendida entre 100 y 110 °C hasta peso constante, Pi. Se mide el área Ai de la cara de la pieza que va a estar en contacto con el agua, con precisión del 1 %, descontando el área de los taladros en tabla en caso de que existan. En una bandeja nivelada, se añade agua hasta que queden cubiertos unos apoyos para los ladrillos, unos 3 mm manteniendo el nivel constante durante todo el ensayo. Cada pieza se coloca en posición de tabla, se asienta sobre los apoyos y se mantiene así durante 1 minuto. Se saca el ladrillo, se seca superficialmente con un paño escurrido y se obtiene su peso, Qi en gramos. La succión, Si, de cada pieza, expresada en gramos por centímetro cuadrado y minuto con precisión de 0.01 g/cm2 .min, viene dada por la fórmula:
Como resultado del ensayo se dará el valor individual de la succión de cada uno de los ladrillos y el valor medio de los seis. El pliego de condiciones técnicas particulares podrá fijar el límite de succión de agua de los ladrillos. En ningún caso deberá ser superior a 0.45 g /cm 2 por minuto. La práctica de sumergir brevemente en agua los ladrillos antes de su colocación es aconsejable en cualquier caso e imprescindible si la succión es mayor de 0.15 g/cm 2.minuto, para evitar la deshidratación del mortero que puede ocasionar problemas de penetración de agua a través de las fábricas. (9) LA NORMA UNE 67019 sólo establece que los ladrillos cuya succión sea superior a: 0.10 g/cm2.min deberán humedecerse antes de su colocación. (10) Heladicidad. En resistencia de materiales la heladicidad de un material poroso se define como la capacidad del mismo para resistir ciclos sucesivos de congelamiento / descongelamiento al estar totalmente impregnado con agua. Un material poroso como por ejemplo la cerámica, es capaz de absorber por capilaridad una gran cantidad de agua, que a baja temperatura se congela dentro de la red capilar del material. El agua en estado sólido ocupa un mayor volumen que el agua en estado líquido, por lo que al congelarse genera tensiones importantes en el interior del material que pueden llegar a fracturarlo.
Lo que determinamos con el ensayo de heladicidad es el comportamiento de los ladrillos frente a la acción del hielo, que es indicativo de su durabilidad. El agua penetra en la capilaridad del ladrillo en el interior de los poros accesibles y una disminución de la temperatura por debajo de los 0 ºC provoca que se transforme en hielo, el cual ocupa un volumen mayor y por lo tanto, ejerce una presión intersticial. A través de este ensayo, sometiendo el ladrillo a ciclos hielo y deshielo, se detectan fallos de fabricación, especialmente de cocción, que pueden afectar a la durabilidad del mismo. Por ello este ensayo se considera preceptivo para ladrillo visto independientemente de las características climáticas del emplazamiento de la obra. Un ladrillo ha sido bien (cocido) cuando dentro de su masa se ha formado una estructura cerámica adecuada. Sin embargo no es posible determinar por el aspecto u otros ensayos sencillos si tal estructura ha tenido lugar. Para personas muy familiarizadas con un determinado ladrillo, el color puede ser suficiente para conocer su grado de cocción, pero para el que lo vaya a utilizar puede ser completamente engañoso. El sonido metálico y campanil, claro y agudo, que se obtiene cuando se golpea con un cuerpo duro o con otro ladrillo, puede ser también una buena
indicación para el experto. Pero, obviamente, este criterio no puede aplicarse a todos los ladrillos. (11) La resistencia al hielo del material se define por la disminución de la resistencia a la compresión de las probetas antes y después de 25 ciclos de hielo y deshielo (NORMA UNE 67028).
Se toman diez ladrillos y se numeran del 1 al 10. Se cortan por la mitad según un plano paralelo a la testa denominando A y B a cada una de las dos mitades correspondientes a un mismo ladrillo. Los diez medios ladrillos A serán sometidos al ensayo de heladicidad. Los otros 10 medios ladrillos B se reservaran para el ensayo comparativo de resistencia a la compresión. Para la realización de éste ensayo se necesitan los siguientes aparatos: - Cámara frigorífica capaz de mantener la temperatura de -15 ± 5 °C durante el tiempo de duración del ensayo. - Tanque de deshielo con las medidas necesarias para permitir la inmersi6n completa de las probetas. Se introducen los 10 medios ladrillos A en el tanque de deshielo durante 48 h a una temperatura de 15°±5 °C, de forma que la inmersión completa de las probetas se produzca gradualmente en un tiempo minimo de tres horas. Transcurridas las 48 h. se sacan del agua y se dejan escurrir durante 1 minuto y se introducen en la cámara frigorífica de forma tal que no exista contacto entre ellos ni con las paredes de la cámara. Se mantienen así durante 18 h. Seguidamente se introducen en el tanque de deshielo durante 6 h. Este ciclo de hielo deshielo se repite 25 veces. Completados los 25 ciclos de hielo y deshielo, se procede a la inspección ocular de las piezas, comprobando que durante el ensayo no se han producido roturas, exfoliaciones, ni desconchados de dimensión media superior a 15 mm en ninguna pieza, o que aparezca más de 1 pieza fisurada. Si se presenta alguno de estos defectos, se califica al ladrillo como heladizo. Durante cualquier período de interrupción del ensayo, las probetas se mantienen en la cámara frigorífica. Se pueden utilizar ciclos de 5 horas de congelación y 1 hora de deshielo, siempre que la cámara sea capaz de alcanzar los -8 ºC + 3 ºC en un máximo de 2 horas, después de meter los ladrillos. La velocidad de descenso de la temperatura, en ambos casos, no será superior a 20 ºC / h. Para ello se tomaran los 10 medios ladrillos A de dos en dos y de forma correlativa para confeccionar 5 probetas (1 A con 2A, 3A con 4A, etc). Con la serie B se procederá de forma análoga.
Obtenidos los resultados del ensayo de resistencia a la compresión se calificara el ladrillo según los siguientes valores del coeficiente K:
Los ladrillos de clase V deberán obtener la calificación de (no heladizo), mientras que los ladrillos de la clase NV no precisan este requisito. (12) Expansión por humedad. Es el aumento en las dimensiones, producido en multitud de materiales, por efecto de la humedad. No existe ninguna referencia a un valor máximo de expansión por humedad que deba cumplir el ladrillo visto. (13) LA NORMA UNE 67020 de bovedillas habla de un valor medio máximo de 0.55 mm/m, no superando individualmente el valor de 0.65 mm/m. (14) Es un fenómeno lento, que de forma natural se produce a lo largo de varios años. Sin embargo se sabe que, en las primeras 2-3 semanas desde la salida del horno, se produce hasta un 25 % de la expansión total: un ladrillo cuya expansión total sea de 0.6 mm/m habría expandido 0.15 mm/m en unos 15 ó 21 días. (15) Para conocer la expansión por humedad sin esperar tanto tiempo se utiliza el método descrito en la NORMA UNE 67036.
Se cortan 6 probetas, que serán forma de paralelepípedo recto rectangular, se obtendrán por corte en húmedo de la pieza, estando sus dimensiones comprendidas entre: - 200 mm y 300 mm para la longitud. - 30 mm y 70 mm para el ancho. El espesor será el de la pared de la pieza, con un máximo de 30 mm Tras el corte de las probetas, en cada extremo de las mismas, se practicara una cavidad semiesférica. Dichas cavidades permitirán el acoplamiento adecuado de las puntas del aparato de medida, las cuales serán de forma semiesférica y con un diámetro ligeramente inferior al de la cavidad.
Medir con el calibre cada probeta anotando su valor, L0 (mm). Esta medida se realizará con una precisión de 0.1 mm. Mantener las probetas durante 48 h en la estufa a 60 °C ± 5 °C, dejándolas enfriar hasta temperatura ambiente en el interior del desecador. A continuación se procederá a medir con el comparador dos veces cada probeta, cambiándola de posición y anotando el valor medio de cada una, L1 (mm). Seguidamente introducir las probetas en un horno eléctrico a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento será tal que se alcance la temperatura de 600 °C en un tiempo mínimo de 2 h, manteniéndose a dicha temperatura durante 6 h. Las probetas se enfriaran dentro del horno durante un tiempo mínimo de 2 h, hasta que su temperatura alcance 110 °C, colocándolas a continuación dentro del desecador donde se enfriaran hasta temperatura ambiente. Seguidamente se procederá a medir con el comparador dos veces cada probeta, cambiándola de posición y anotando el valor medio de cada una, L2 (mm). Sumergir las probetas en un recipiente con agua hirviendo, durante un tiempo de 24 h. Extraerlas del recipiente y dejar enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente, que deberá ser la misma en que se realizaron las medidas anteriores. Medir con el comparador dos veces cada probeta, cambiándola de posición y anotando el valor medio de cada una, L3 (mm). Para cada probeta se determina el valor de la expansión por humedad como:
El valor de la expansión potencial, se expresara para cada probeta como:
Mientras que la expansión por humedad, es el incremento total de las dimensiones que puede sufrir una pieza cerámica desde que sale del horno de fabricación, la expansión potencial corresponde al diferencial que le restaría por crecer, a partir de un momento más o menos alejado de la fecha en que fue cocida.
(16) En los últimos tiempos, se ha convertido en un recurso simplista, el acusar a la expansión por humedad de los ladrillos cerámicos de todas las fisuras y grietas, aparecidos en las obras. Sin embargo, hay que tener presentes otros muchos factores: • Dilatación térmica • Asentamiento del edificio, • Defectos de cimentación, • Movimientos de la estructura, • Deformaciones de los forjados, • No utilización de juntas de dilatación o colocación a distancias mayores que las recomendadas (15 metros), • Ejecución incorrecta de las juntas de dilatación
Los ladrillos hidrofugados tienen ventaja para la expansión por humedad, ya que al ponerlos en contacto con agua (se hidrofugan por inmersión) se observa que ya en la primera semana se acelera la expansión entre un 15 y un 25 %, de este modo queda menos expansión por hacer en la obra.
Expansión por humedad de un ladrillo hidrofugado y sin hidrofugar. ENSAYOS MECÁNICOS. Resistencia a compresión: Se denomina resistencia a la compresión del ladrillo, la tensión aparente de rotura determinada en el ensayo descrito a continuación, ejerciendo esfuerzo axial de compresión en dirección perpendicular a la tabla o cara mayor del ladrillo. El tamaño de la muestra para realizar este ensayo es de siete ladrillos, los cuales de cortan transversalmente por cerrado. A continuación, se superponer las dos mitades correspondientes de cada ladrillo por su tabla, previamente humidificadas, de forma que se cumplan !as dos condiciones siguientes: -Que las dos mitades de un mismo canto estén en el mismo plano. -Que las dos testas estén en el mismo plano. Los dos medios ladrillos se unen mediante una capas de mortero de espesor no superior a 5 mm. También es necesario recubrir las caras de la probeta, normales a la dirección del esfuerzo, con una capa de mortero de espesor no superior a 5 mm, con objeto de conseguir la planicidad y el paralelismo entre las caras. Se tomaran las debidas precauciones para evitar el relleno de los huecos por el mortero. El mortero tendrá una dosificación ponderal (1:3) de cemento y arena normalizada, con una relación en peso agua/cemento de 0.5.
Una vez confeccionadas las probetas se dejaran fraguar y endurecer al aire un tiempo mínimo de 24 horas sumergiéndolas a continuación en agua durante 48 h antes de proceder al ensayo. Se utilizara un máquina de ensayo provista de una rotula de segmento. Todas las probetas se han de ensayar sometiéndolas a un esfuerzo normal, aplicando la carga centrada en la cara superior de la probeta. La velocidad de la carga no será superior a 9.8 Mpa/min. Los resultados de resistencia a la compresión se obtendrán aplicando la formula siguiente:
Es criterio de no admisión según norma UNE 67.026-84: - Ladrillos macizos < 100 Kgf/cm2 , < 10 MPa - Ladrillos perforados < 100 Kgf/ cm2 , < 10 MPa - Ladrillos huecos < 50 Kgf/ cm2 , < 5 MPa Resistencia a la tracción: Es aproximadamente 1/5 de la de compresión, lo que supone un valor alto en relación a los pétreos naturales. Resistencia a la flexión: Importante en tejas y pavimentos. Se realiza según norma DIN 51090 hasta rotura. En piezas de gres se alcanzan hasta 500 Kgf/cm2 aunque los valores normales rondan los 200 Kgf/cm2. Adherencia a morteros: Muy importante sobre todo en fábricas. Se realiza con probetas similares a las de compresión pero aplicando un esfuerzo de tracción. Con morteros bien dosificados y piezas rugosas, la adherencia es tal que la rotura se produce a veces por la pieza y no por la junta. Resistencia a la abrasión: Se mide por el desgaste en peso de la pieza al aplicar un disco con abrasivo de corindón y comprobando la huella que deja. (Ensayo PEI). Se clasifican según el desgaste en PEI- 1, 2, 3 o 4. BIBLIOGRAFIA: (1)http://www.aenor.es/aenor/normas/normas/fichanorma.asp?tipo=N&codigo=N0006742# .Va6dWPl_Oko (2)http://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/123456789/1755/ICI_199.pdf?sequence=1
(3)Del Río, J. (1975). Materiales de construcción (4ª). Barcelona: Juan Bruger. 6. Gallegos, H. (2005). Albañilería estructural. Perú: Fondo editorial PUCP. Moreno, F. (1981). El ladrillo en la construcción. España: Ediciones CEAC. Somayaji, S. (2001). Civil engineering materials (2ª). New Jersey: Prentice Hall. (4)http://blog.pucp.edu.pe/blog/wp-content/uploads/sites/82/2008/01/Norma-E-070-MV-
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