1. Introducción
⌅El
sistema BENO fue desarrollado en el Centro Experimental de la Vivienda
Económica en la década del 70, con el objetivo de aportar soluciones
para el hábitat popular, sistematizar los componentes de la vivienda y
generar nuevos puestos de empleo (1(1) H. Berreta, H. Massuh, A. Ferrero, C. Bossio, and D. Pipa, Sistema de placas modulares de bovedillas “BENO”. Buenos Aires: Espacio Editora, 1979.
).
El sistema constructivo se materializa con placas cerámicas
prefabricadas armadas dobles, que actúan como cerramientos, tanto para
muros interiores como exteriores, en cuyo caso se utiliza aislación
térmica entre las placas (planchas de poliestireno expandido) para
mejorar su comportamiento higrotérmico. Estas placas se diseñan y
clasifican de acuerdo con su ubicación en los cerramientos, ya sean de
muro exterior o interior, dinteles, cumbreras, tímpanos, techos, etc. y
se vinculan entre sí mediante alambres de alta resistencia (2(2) A. Ferrero, L. Basso, D. Pipa, and A. Floreano, “Sistema constructivo ‘benuma’ para la producción del hábitat social,” Revista de Arquitectura El Cable, vol. 5, pp. 29-34, 2013, Accessed: Aug. 15, 2024. [Online]. Available: https://revistas.unal.edu.co/index.php/elcable/article/view/1249
).
Habitualmente, el conjunto se construye sobre una platea de hormigón
armado, con vigas de fundación bajo los ejes de los paramentos (3(3) H. Berreta, H. Massuh, C. Bosio, and D. Pipa, “Sistema de placas modulares de bovedillas ‘BENO,’” Programa especial de investigaciones de vivienda popular, Organización de Estados Americanos, 1979.
).
El conjunto se vincula en sentido vertical mediante columnas, y en
sentido horizontal por medio de una viga de encadenado superior que se
ubica en el cabezal superior de las placas (4(4)
D. Bedran, “Tecnologías CAD y vivienda económica. Propuesta de trabajo
para la gestión integral de viviendas de interés social, aplicado al
sistema constructivo BENO,” UNNE, 2002.
).
El elemento constructivo del sistema BENO para muros, es la placa premoldeada fabricada en un molde, donde se colocan 24 mampuestos tipo bovedillas, con una junta de mortero cementicio con armadura interior de acero estriado de 4,2 mm. Las placas tienen una dimensión de 0,43 x 2,30 m aunque puede variar ligeramente según las características del proyecto. El peso aproximado es de 60 kg, donde cerca del 50% corresponde a la estructura de vinculación y el otro 50% a los mampuestos que se grafican en la figura 1a. Se sugiere utilizar dos placas para la conformación de módulos de muro, y resulta conveniente completar con un revoque, usando de relleno algún material aislante, en lo que comprende el muro BENO, figura 1b. Por el contrario, el muro constituido por placas simples no es recomendable ya que no cumple los estándares mínimos de habitabilidad básica y seguridad estructural.
La tecnología del sistema BENO ha sido transferida con éxito desde el inicio de su desarrollo, a diferentes adoptantes del sector público, cooperativas y ONGs, y se estima que hasta el momento se han construido más de 500 viviendas y varios espacios de usos múltiples con esta tecnología. Una de las principales ventajas que llevó a la aceptación de los destinatarios y los constructores, ha sido la simpleza de la fabricación de la placa con elementos y materiales disponibles en el mercado, la facilidad de transporte y traslado manual, y la simpleza en la operación del montaje y vinculación entre placas y encuentros. En tal sentido, esta tecnología se ha caracterizado por requerir escasa capacitación en el proceso de fabricación y el montaje en obra que se realiza de forma relativamente sencilla por personas sin formación específica en el oficio de la construcción. Otra ventaja de las placas ha sido la posibilidad de integrar las instalaciones de electricidad (corrugados y bocas) durante la fabricación de las placas, como así también, las instalaciones de agua fría y caliente pueden ser montadas de manera sencilla en un muro sanitario.
Si bien este sistema
posee muchas ventajas, se plantea como problema actual, la dificultad de
la falta de proveedores de bovedillas en varias zonas del país, donde, a
pesar de las gestiones emprendidas con las ladrilleras locales, no se
ha demostrado interés en su producción y por tanto se dificulta la
implementación de la tecnología. Por otra parte, el transporte desde
zonas de producción que no sean cercanas acarrea un costo de logística
que compromete la sostenibilidad económica y ambiental de la producción.
Por otra parte, desde el punto de vista de la sustentabilidad, el uso
de materiales en base a barro cocido está fuertemente cuestionado por la
liberación de CO2 en el proceso de cocción, y el uso de suelo fértil para su elaboración (5(5)
D. A. Ramos Huarachi, G. Gonçalves, A. C. de Francisco, M. H. G.
Canteri, and C. M. Piekarski, “Life cycle assessment of traditional and
alternative bricks: A review,” Environ Impact Assess Rev, vol. 80, p. 106335, Jan. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/J.EIAR.2019.106335.
).
En cuanto al sistema BENO, si bien se utilizan cemento y barras de
acero en su estructura, presenta ventajas importantes en cuanto a las
posibilidades de favorecer mejoras habitacionales y emprendimientos
sociales.
Las bovedillas son componentes constructivos de barro
cocido, similar al ladrillo tradicional en su elaboración, pero de menor
espesor. Las dimensiones de este componente son de 25,0 x 12,5 x 3,0 cm
(alto x ancho x espesor), con algunas pequeñas variaciones que pueden
encontrarse según la zona de fabricación (6(6) L. Fernandez Ortega, Manual Práctico de la Construcción, 1°. Buenos Aires: Nobuko, 2010.
).
Con este trabajo de investigación se busca ampliar la base de
materiales que podrían utilizarse para reemplazar las bovedillas de
barro cocido, no sólo utilizando materiales menos contaminantes, sino
también brindando la posibilidad de producir los mampuestos a los mismos
fabricantes de las placas BENO. Estas alternativas, podrían generar un
valor agregado al trabajo de los emprendedores, incorporando técnicas de
producción con materiales de baja energía incorporada en proyectos
integrales y de mayor impacto en los aspectos social y ambiental. Una de
las premisas a considerar en el desarrollo del mampuesto de reemplazo,
es que no disminuya de manera significativa las propiedades mecánicas de
la placa, y no incremente significativamente el peso total de la misma.
Respecto de los materiales alternativos elegidos, es sabido que
los bloques de tierra comprimida (BTC), son componentes constructivos
muy utilizados en la construcción tradicional por sus ventajas técnicas y
por usar un material de baja energía incorporada como materia prima
mayoritaria. En su composición, los BTC son bloques de tierra prensada
estabilizada con cemento o cal y fraguados en condiciones de humedad en
exceso a temperatura ambiente, aunque también es posible encontrar
ejemplos de otros estabilizantes como las puzolanas o adiciones
minerales (7(7)
J. R. González-López, C. A. Juárez-Alvarado, B. Ayub-Francis, and J. M.
Mendoza-Rangel, “Compaction effect on the compressive strength and
durability of stabilized earth blocks,” Constr Build Mater, vol. 163, pp. 179-188, Feb. 2018, doi: https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2017.12.074.
). El equipamiento necesario consta de una desterronadora (o un pisón), una mezcladora tipo hormigonera y una prensa Cinva-RAM (8(8)
C. Jaramillo Valencia, “Elaboración de (BTC) bloques de tierra
comprimida con suelos derivados de cenizas volcánicas y materiales
alternativos,” Universidad Libre Seccional Pereira, Facultad De
Ingeniería, Risaralda, Colombia, 2017.
), aunque también es posible escalar la producción con equipos semi-automáticos.
Por
otra parte, la economía circular y la revalorización de residuos
mediante su incorporación en la industria de la construcción creció
notablemente en los últimos años, debido no solo a las ventajas técnicas
de los residuos usados como materia prima para la fabricación de
materiales de construcción, sino también al gran volumen y diversidad de
materiales que demanda esta industria. En tal sentido, se destacan dos
tecnologías desarrolladas en el CEVE que pueden ser aptas para fabricar
mampuestos alternativos. Por un lado, la tecnología de elaboración de
elementos constructivos en base a residuos de polietilen-tereftalto
(PET), proveniente de envases de gaseosas y bebidas post-consumo ligados
con cemento Portland que ha sido transferida de manera exitosa a varios
municipios y cooperativas para fabricar ladrillos y bloques de PET (9(9) R. Gaggino, J. Kreiker, L. E. Peisino, and J. Gonzales Laria, “Una casa construida con ladrillos de PET,” Obras y Protagonistas, vol. 253, pp. 31-32, 2017.
,10(10)
R. Gaggino, J. Kreiker, and L. Peisino, “Ladrillos de PET reciclado y
residuos minerales para reducir la contaminación ambiental,” 2017.
),
y que actualmente se encuentra con alta demanda y varias unidades
habitacionales construidas con este tipo de mampuestos. Por otro lado,
en el CEVE se desarrolló una tecnología para revalorizar la fracción
plástica de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE), la
cual consiste en la fabricación de un agregado de plástico reciclado por
la estrategia del core-shell, en la cual la partícula de plástico se
recubre de una coraza de cemento de albañilería y aditivos
estabilizantes, para inhibir la salida de retardantes de llama y otros
compuestos potencialmente contaminantes que pudieran estar presentes en
el residuo (11-14(11)
M. G. Gómez, J. Kreiker, L. E. Peisino, and B. B. Raggiotti,
“Fabricación de Componentes Constructivos con la Fracción Plástica de
Residuos Provenientes del Reciclado de RAEE,” AJEA, no. 4, 2019, doi: https://doi.org/10.33414/ajea.4.371.2019.
(12)
L. E. Peisino, M. Gómez, J. Kreiker, R. Gaggino, and M. Angelelli,
“Metal leaching analysis from a core-shell WEEE plastic synthetic
aggregate,” Sustain Chem Pharm, vol. 12, no. August 2018, p. 100134, Jun. 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.scp.2019.100134.
(13)
L. E. Peisino, A. L. Cappelletti, M. Gómez, R. Gaggino, B. B. Raggiott,
and J. Kreiker, “Recycled aggregates based on plastic waste from WEEE,”
in Recycled Aggregates Materials and Uses, 1st ed., G. Saini, Ed., New York: Nova Science Publishers, Inc., 2021, ch. 3, pp. 51-95.
(14) L. E. Peisino et al.,
“Pilot Production Experience of a Recycled Plastic Aggregate
Manufactured Using Plastic From Waste of Electrical and Electronic
Equipment,” in Paradigm Shift in E-waste Management, 1st ed., A. Das, B. Debnath, P. A. Chowdary, and S. Bhattacharyya, Eds., New York: CRC Press, 2022, ch. 9, pp. 201-224. doi: https://doi.org/10.1201/9781003095972.
).
De esta forma, con el agregado de plástico reciclado (APR)
desarrollado, se pueden fabricar mampuestos del tipo ladrillos, bloques y
placas por el reemplazo parcial de los áridos en morteros de cemento.
El
objetivo de este trabajo de investigación fue proponer alternativas
para reemplazar las bovedillas tradicionales de barro cocido por
mampuestos de tierra o de materiales reciclados en la fabricación de las
placas y determinar su incidencia en la resistencia final del muro
BENO, bajo la premisa de mantener el cumplimiento con la normativa
CIRSOC501E (15(15) M. S. Parmigiani, Reglameto Argentino de Estructuras de Mampostería, Julio 2007. Argentina, 2007.
).
En este artículo se presentan los resultados obtenidos en cuatro tipos
diferentes de muros BENO, el tradicional con bovedillas de barro cocido
(llamadas simplemente bovedillas), y los sistemas alternativos con
mampuestos de tierra estabilizada con cemento Portland (bovedilla-BTC);
mampuestos de PET y cemento Portland (bovedilla-PET); y mampuestos de
APR y cemento Portland (bovedilla-APR). Se estudiaron de manera
individual las propiedades físicas y mecánicas de las diferentes
alternativas de mampuestos, la tensión de adherencia entre los
mampuestos y el mortero de unión, y el comportamiento mecánico de un
módulo de muro BENO construidos con los dos tipos de placas con
mampuestos alternativos.
2. Materiales y métodos
⌅2.1. Materiales usados y proceso de fabricación
⌅Los
materiales usados fueron: cemento Portland CPF-40; cal hidratada de
proveedores de Córdoba, Argentina; tierra de la zona de Córdoba,
Argentina, que corresponde a un material limo arcilloso; agua de red sin
purificar; arena gruesa de los ríos de Córdoba, Argentina; PET
triturado a 4-5 mm proveniente de envases de bebidas post-consumo,
plástico de RAEE triturado a 4-5 mm adquirido a empresas de reciclado de
RAEE de Córdoba, Argentina, cemento de albañilería, carbón activado de
origen mineral, barras de acero estriado de 4,2 mm para las placas BENO y
de 8 mm para el armado de los muros de BENO. Los diferentes tipos de
mampuestos fueron obtenidos como se describe a continuación: a)
bovedillas de barro cocido: este mampuesto fue provisto por ladrilleras
de la zona de Córdoba, Argentina; b) mampuestos de tierra, denominados
bovedillas-BTC: fueron fabricadas en el CEVE. Para ello se utilizó
cemento Portland; cal hidratada y tierra. Se inició con el desterronado y
luego se tamizó la tierra para retirar la materia orgánica y los
gruesos mayores a 1 mm. Seguidamente, se mezcló con una proporción
aproximada en volumen de 5:10:85 para cemento:cal:tierra en una
hormigonera tradicional. Se agregó el agua hasta lograr la plasticidad
de trabajo que permite el conformado de la mezcla en la mano sin que se
convierta en un lodo que quede pegado, para moldearlo con relativa
facilidad sin que desprenda líquido al presionarlo, pero con la
suficiente humedad para que reaccione con el cemento. Cuando la mezcla
estuvo lista se agregó una cantidad definida por unidad de peso para
alcanzar la altura de 25 mm de la bovedilla. Se utilizó una máquina
Cinva-RAM para el prensado manual, agregando una base de madera para
disminuir la altura del mampuesto. La mezcla fue prensada durante 1 min a
3 MPa y 30 segundos a 0,5 MPa. Luego del prensado, la bovedilla-BTC se
fraguó a temperatura ambiente con rociado diario de agua y cobertor de
polietileno durante 14 días; c) mampuestos de PET denominados
bovedillas-PET: fueron fabricadas en el CEVE bajo el siguiente
procedimiento: el PET triturado a 4 mm se mezcló con cemento Portland en
una proporción en volumen aproximada de 1:4 para cemento:PET. Se agregó
agua hasta lograr una plasticidad de mezcla que permitiera el
conformado con la mano. Luego, se usó una bloquera con moldes de 25,0 x
12,0 x 5,5 cm para postura de compuestos prismáticos tipo ladrillos. No
se efectuó vibrado de la pasta y se ejecutó una compactación por golpes
(entre 5-8 golpes por postura). En este caso se utilizó una base para
que el componente tuviera un espesor de 3,0 cm. Luego de la postura, las
bovedillas se mantuvieron 24 h hasta manipulación y traslado a la zona
de curado. Fueron curadas a temperatura ambiente durante 28 días con
rociado diario de agua y cobertor de polietileno; d) mampuesto de APR
denominado bovedilla-APR: fueron preparadas en el CEVE bajo el siguiente
procedimiento: el APR fue elaborado previamente de acuerdo con el
procedimiento descripto por Gómez y Col. (16-18(16)
M. G. Gómez, “Fabricación de componentes constructivos con la fracción
plástica de los residuos provenientes del reciclado de RAEE,” PhD,
Universidad Tecnológica Nacional, 2023.
(17) M. Gomez et al., “A Novel Core-Shell Synthetic Aggregate from WEEE Plastic and Portland Cement,” in 3rd Green & Sustainable Chemistry Conference, Berlin: Elsevier, 2018.
(18) C. Baronetto et al.,
“Proceso para adecuación de residuos plásticos contaminados para su
utilización en la fabricación de agregados sintéticos,” AR115215A1,
2019.
). El plástico de RAEE de 4-5 mm se colocó en un
mezclador y se lo roció con agua para aumentar la adherencia de la
coraza cementicia. A continuación, se añadió la mezcla cementicia
(cemento de albañilería + carbón activado) en pequeñas porciones y se
mejoró la mezcla mediante movimientos envolventes manuales. Se añadió
agua en las cantidades necesarias para obtener una cobertura homogénea
de la cáscara de cemento. El material se retiró del mezclador y se dejó
secar por 24 h. Luego, se tamizó con malla de 4,8 mm y se repitió el
proceso hasta lograr 3 capas de coraza. Finalmente, el APR se curó por
rociado con agua bajo cobertor de polietileno durante 14 días a 20 °C.
El APR se mezcló en una hormigonera con cemento Portland en una
proporción en volumen de 1:6 para cemento:APR. Se agregó agua hasta una
plasticidad que permitiera la conformación en la mano. La mezcla se
agregó en la bloquera con noyos prismáticos y la base para alcanzar un
espesor de 3,0 cm en la bovedilla. No se realizó vibrado y se ejecutaron
3 golpes para la compactación. Las bovedillas-APR se dejaron 24 h hasta
la manipulación y traslado a la zona de fraguado. Fueron curadas a
temperatura ambiente con rociado de agua y cobertor de polietileno
durante 28 días. En la figura 2 se muestran los diferentes tipos de bovedillas.
Las placas BENO en sus diferentes variantes fueron elaboradas de la siguiente manera: dentro de un molde de chapa construido con tubos de sección cuadrada de 40 x 40 x 1,6 mm recostado en el piso se colocaron 24 bovedillas, de manera equidistante. Luego, se colocó el mortero de unión elaborado con cemento Portland y arena en proporción 1:3 hasta la mitad de la altura de la bovedilla. Seguidamente, se colocó el acero estriado de 4,2 mm entre las bovedillas en las uniones verticales y horizontales. Se completó con mortero de unión y se hizo un “barrido” del mortero para alisar la superficie. Finalmente, se colocaron los moldes adicionales para los nervios de la placa, se completaron con mortero, se quitaron y se dejó fraguar la placa durante 24 h hasta el desmolde. Luego de este tiempo, las placas así elaboradas fueron estacionadas a temperatura ambiente durante 28 días con agua suficiente para garantizar el correcto fraguado. La figura 3, muestra partes del proceso de elaboración de la placa BENO con bovedilla-BTC, a) distribución de las bovedillas, b) barrido de superficie y colado de nervios.
El montaje de los muros BENO se realizó de la siguiente manera: el muro se colocó en la zona de la prensa de ensayo, uniendo las 2 placas BENO, con una viga de encadenado de 18 cm reforzada con acero estriado de 8 mm, hormigonado el interior con un sistema de encofrado y un mortero de cemento Portland y arena de proporción 1:3 en volumen. Luego, se dejó el muro fraguando durante 28 días para realizar el ensayo de compresión. La figura 4a muestra el montaje del muro BENO en la zona de prensado y la figura 4b muestra los hierros para el armado de la viga de encadenado.
2.2. Materiales usados y proceso de fabricación
⌅Los métodos de caracterización se describen a continuación.
Caracterización
física de las bovedillas: se llevó a cabo usando equipamiento simple de
laboratorio de CEVE. El peso específico de las bovedillas se determinó
empíricamente mediante la relación peso/volumen. El peso se determinó en
una balanza analítica de 3000±1 g con bovedillas curadas y secadas en
estufa durante 24 h a 60 °C o masa constante. El volumen fue calculado
en base a la fórmula geométrica de volumen del prisma con una precisión
de 0,1 cm. El coeficiente de absorción de agua Cabs de las bovedillas se
determinó siguiendo los lineamientos de la Norma IRAM 11561 (19(19) IRAM, “IRAM 11561-4 Bloques de hormigón. Parte 4 - Métodos de ensayo de los bloques portantes y no portantes.,” 2018, IRAM.
), de acuerdo con la Ecuación 1.
Donde Psat corresponde al peso saturado en agua y Psec es el peso seco obtenido en estufa.
Ensayos mecánicos sobre las bovedillas: se utilizó una prensa universal de ensayos marca Shimadzu AGS-X 50 kN, con los accesorios para la compresión provisto por el fabricante y los ensayos de tensión de adherencia fabricados en CEVE.
Ensayo de resistencia a la compresión: fue necesario achicar las bovedillas, para poder utilizar el accesorio provisto en el equipo que permite un ancho máximo de 95 mm. Así, el tamaño de las muestras de ensayo fue de 18,7 x 9,0 cm para mantener la relación de largo x ancho correspondiente a la bovedilla original. Si bien esta adecuación no permite determinar la resistencia a la compresión de la bovedilla, permite establecer una relación entre los diferentes tipos de materiales que se usan en su fabricación. El ensayo se realizó a una velocidad de carga de 600 N/min, figura 5a. Se ensayaron 4 bovedillas de cada tipo de material.
Ensayo de tensión de adherencia: se realizó entre las bovedillas y el mortero de unión, con probetas y dispositivos de fijaciones diseñadas en CEVE. Se usó como referencia la Norma IRAM 1764 (20). En primera instancia se utilizaron probetas cilíndricas características del ensayo pull-off, pero debido a la dificultad para obtener probetas homogéneas y la variabilidad de los resultados, se utilizó una variante que consistió en usar una probeta compuesta por mitad bovedilla y mitad mortero de unión. El mortero de unión utilizado fue preparado con arena: cemento Portland:arena en una proporción 1:3 en volumen y con la relación de agua cemento (AC) de 0,5, respetando un fraguado de 28 días para realizar el ensayo, figura 5b. Se ensayaron al menos 4 muestras de cada tipo de bovedilla.
Ensayo de resistencia a la compresión del muro BENO: las alternativas de muro fueron ensayadas a la compresión en su módulo vertical. Por una limitación de tiempo y de materiales solo se ensayó un muro de cada tipo de placa BENO, ya que la prensa es fija y debe montarse el muro debajo del pistón y esperar el tiempo de fraguado de 28 días para cada ensayo. Se analizó la carga máxima de rotura y el tipo de rotura de la estructura. Se utilizó una prensa hidráulica Toressa de 30 t, con una velocidad de carga de 5 mm/min, aplicando presión por tramos de 500 kg y analizando la aparición de fisuras en el muro.
El cálculo de la resistencia se hizo tomando en cuenta la superficie del muro en la sección de apoyo de 13 x 43 cm (559 cm2). La resistencia a la compresión Rc en MPa se calculó usando la Ecuación 2.
Donde P es la presión en kgf y sup es la superficie de la placa en el apoyo en cm2.
3. Resultados y discusion
⌅En la Tabla 1 se muestran los resultados obtenidos para la caracterización física de las bovedillas. El valor informado corresponde al promedio de 4 mediciones, el coeficiente de variación es menor al 5% en todos los casos por lo cual no fue informado.
| Mampuesto | Propiedades físicas | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Tamaño, cm | Masa, g | Vol., cm3 | Peso esp., kg/cm3 | % abs. agua | |
| bovedilla | 24,8 x 11,8 x 3,0 | 1359 | 900 | 1510 | 21,6 |
| bovedilla-BTC | 26,5 x 12,5 x 2,5 | 1228 | 762 | 1611 | 19,3 |
| bovedilla-PET | 26,3 x 12,5 x 3,0 | 636 | 986 | 640 | 19,1 |
| bovedilla-APR | 26,6 x 12,6 x 3,2 | 924 | 1072 | 860 | 23,3 |
Respecto del tamaño, fue en general homogéneo, excepto las bovedillas de barro cocido que resultaron un poco menores en su largo. El mayor problema se detectó en el espesor de la bovedilla-BTC, que resultó menor de lo esperado en 0,5 cm, y en cierta forma esta diferencia pudo haber incidido en el comportamiento mecánico del mampuesto. Como se mencionó anteriormente, uno de los factores a considerar es el peso del mampuesto para no incrementar de manera significativa el peso de la placa. En los mampuestos alternativos, la bovedilla-BTC tiene un peso específico un poco más elevado que la bovedilla de barro cocido, por lo cual la placa tendrá mayor peso, pero el incremento no sería significativo. Por el contrario, el uso de las bovedillas-PET y bovedillas-APR disminuye significativamente el peso total de la placa, lo cual resulta en una ventaja al usar estos dos tipos de mampuestos. Respecto del porcentaje de absorción de agua, a los fines del uso propuesto se puede considerar que los valores para las bovedillas alternativas son similares y no influirían en el comportamiento de la placa ni del muro BENO.
En la Tabla 2 se muestran los resultados de los ensayos mecánicos de resistencia a la compresión simple y tensión de adherencia con el mortero de unión para las diferentes bovedillas. Los valores informados corresponden al promedio de 4 determinaciones junto al desvío estándar (σ).
| Elemento de ensayo | Resistencia mecánica, MPa | |
|---|---|---|
| Compresión | Adherencia | |
| Bovedilla | 3,1 ± 0,1 | 0,21 ± 0,08 |
| Bovedilla-BTC | 1,7 ± 0,2 | 0,10 ± 0,06 |
| Bovedilla-PET | 0,8 ± 0,1 | 0,12 ± 0,03 |
| Bovedilla-APR | 3,0 ± 0,7 | 0,21 ± 0,08 |
Se observa que las bovedilla-PET y la Bovedilla-BTC tienen valores inferiores de resistencia a la compresión que la bovedilla y bovedilla-APR. En el caso del mampuesto de tierra, es sabido que este tipo de materiales presenta generalmente menor resistencia que su homólogo de barro cocido. Sumado al hecho de un espesor menor que las demás bovedillas su baja resistencia es esperable. Respecto de la bovedilla-PET, es sabido que la resistencia del material es también baja, debido a la escasa cohesión entre el polietileno-tereftalato y el cemento. En este sentido, valores tan bajos como los encontrados responden al escaso espesor de la bovedilla, sumado al efecto que producen las dos cavidades de la morfología propia de la bovedilla-PET desarrollada, es posible que, al ser sometida al esfuerzo axial en la posición del ensayo, el mampuesto haya colapsado a valores muy bajos de carga.
Respecto de la tensión de adherencia, tanto la bovedilla-BTC como la bovedilla-PET presentaron valores significativamente inferiores. En el caso de la bovedilla-BTC, sería de esperar que los valores de tensión de adherencia observados sean consecuencia de la escasa cohesión entre la superficie de tierra y el cemento. Sin embargo, como se observa en la figura 6a, la rotura se produjo en el material de la bovedilla y no en la zona de unión, lo cual se fundamenta debido a que la resistencia a la tracción de la bovedilla es menor que la tensión de adherencia entre la bovedilla y el mortero de unión. En la bovedilla-PET también se observó un valor bajo de tensión de adherencia, sin embargo, en este caso la rotura se produjo en la interfaz de unión entre el mortero y el mampuesto, por lo cual la baja resistencia se explica por la escasa cohesión entre el cemento del mortero y el material polimérico de la bovedilla-PET, figura 6b.
Los valores de tensión de adherencia en la bovedilla y bovedilla-APR son mayores y están en línea con los valores esperados para estos materiales. En el caso de la bovedilla, el barro cocido presenta muy buena adherencia con el mortero de unión, y a su vez el material tiene muy buena resistencia a la tracción. En la figura 7a se puede ver como la falla se produjo en la zona de unión del mortero con el mampuesto, como era esperable. Lo mismo ocurre con la bovedilla-APR, en la cual la cohesión se produce entre el cemento del mortero de unión y la superficie del APR que es principalmente un material cementicio y poroso. En este caso, el desprendimiento también se produjo en la zona de unión, como se muestra en la figura 7b.
En la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a la compresión del muro BENO.
| Muro | Resistencia máxima, MPa | ||
|---|---|---|---|
| 1° fisura | Colapso | Requisito | |
| BENO | 1,55 | 3,48 | >0,4MPa |
| BENO-BTC | 1,07 | 1,61 | |
| BENO-PET | 2,06 | 3,22 | |
| BENO-APR | 1,52 | 3,04 | |
Como se explicó en la sección de método, se aplica la carga de a 500 kgf y se observa la formación de fisuras, evaluando el desempeño del muro desde la aparición de las primeras fisuras hasta el momento de la falla y el colapso de la carga. En el caso del muro con la bovedilla tradicional, a 1,55 MPa se observan pequeñas fisuras en el encadenado superior. Luego, a los 3,1 MPa se empieza a observar una profundización de las fisuras y a los 3,48 MPa se produce el colapso, mostrando una falla en el mortero de unión del encadenado, figura 8a. Los muros BENO-PET y BENO-APR, mostraron valores bastante similares de resistencia, por encima de los 3 MPa, como así también del tipo de falla en la zona del encadenado superior, lo cual se atribuye al comportamiento de la estructura y una buena contribución por parte de los mampuestos. El caso más relevante fue el del muro BENO-BTC, que mostró un valor significativamente menor a los demás. En este caso, a diferencia de los otros, la falla se produjo en las bovedillas de la segunda fila y no en el encadenado. Es posible que la combinación de factores como fueron la baja tensión de adherencia y un menor espesor de la bovedilla-BTC, hayan resultado en una menor cohesión con el mortero de unión. Luego, como consecuencia de la menor superficie de contacto, la baja adherencia y resistencia a la compresión de la bovedilla-BTC hayan resultado en una contribución escasa del mampuesto al muro, y como consecuencia la bovedilla-BTC colapsó a 1,61 MPa, figura 8b.
En consecuencia, los tres
sistemas de muros BENO; BENO-PET y BENO-APR demostraron muy buen
comportamiento a la compresión, no así el BENO-BTC que tiene una
resistencia significativamente menor. Sin embargo, las cuatro
alternativas mostraron valores por encima de lo exigido por la normativa
de aplicación CIRSOC501E (15(15) M. S. Parmigiani, Reglameto Argentino de Estructuras de Mampostería, Julio 2007. Argentina, 2007.
), que establece como tensión admisible 0,4 MPa para este tipo de muro.
4. Conclusiones
⌅Es posible reemplazar las bovedillas de barro cocido por las tres alternativas de mampuestos. Sin embargo, los muros construidos con las bovedillas-BTC presentaron valores bastante menores de resistencia, por lo cual solo se recomienda su uso en función de cerramientos que no se encuentren sometidos a esfuerzos portantes.
Por otro lado, sobre la base de estudios previos es posible inferir un mejor comportamiento higrotérmico en los muros con las bovedillas-PET y bovedilla-APR, ya que estos materiales presentan valores de conductividad térmica menores que el barro cocido. Una profundización mediante futuros estudios de simulación permitirá obtener datos más certeros sobre la ventaja del uso de estos mampuestos en la eficiencia energética de las edificaciones.
La alternativa más factible de implementar es el reemplazo de la bovedilla tradicional por la bovedilla-PET, ya que estos mampuestos podrían fabricarse de manera conjunta a la placa BENO. Este tipo de emprendimiento requiere de una inversión en infraestructura y equipamiento relativamente accesible y requiere de una capacitación básica para fabricar el mampuesto.
En base a los resultados obtenidos, se realizarán mayores ensayos físicos y mecánicos sobre las placas y los muros BENO, para ampliar el alcance del certificado de aptitud técnica de este sistema constructivo.
Agradecimientos
⌅Se agradece la colaboración de los técnicos Luis Alberto Sosa y Miguel Gonzalez, pertenecientes a la Carrera de Personal de Apoyo de CONICET por sus aportes en la elaboración de los mampuestos y la construcción de los muros BENO necesarios para el desarrollo experimental de esta investigación.
Declaración de conflicto de intereses
⌅Los/as autores/as de este artículo declaran no tener conflictos de intereses financieros, profesionales o personales que pudieran haber influido de manera inapropiada en este trabajo.
Fuentes de financiación
⌅Este trabajo fue realizado gracias al financiamiento del proyecto “Desarrollo de componentes constructivos reciclando la fracción plástica de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE). PIP-2021-2023. IF-2021-85081432-APN-DCP#CONICET, financiado por el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y por la generación de fondos a través de servicios a terceros.
La participación de la Arq. Natalia Fernández se debe gracias al aporte de una Beca Interna Doctoral de CONICET.
Declaración de contribución de autoría
⌅Natalia Fernández: Conceptualización, Análisis formal, investigación, metodología, Redacción - revisión.
Federico Strzelecki: Conceptualización, Investigación, Metodología, Curación de datos. Redacción - revisión.
Alberto Floreano: Conceptualización, Investigación, Metodología, Revisión, Obtención de fondos. Redacción - revisión.
Jerónimo Kreiker: Conceptualización, Análisis formal, Redacción - borrador original, revisión, edición. Obtención de fondos. Administración de Proyecto. Supervisión.