COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE …

REFI UPN.2014; 2(2): 01-15 Comparación de la resistencia a la compresión

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COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE UNIDADES DE

ADOBE SIN PAJA CON UNIDADES DE ADOBE CON PAJA EN CRUZ BLANCA

- CAJAMARCA

Comparison of compressive strength resistance of adobe brick built without straw

and adobe bricks built with straw in Cruz Blanca - Cajamarca

Alex Cotrina-Mendoza1; Walner Limay-Silva1; Deyvis López-Alejandría1

1Universidad Privada del Norte

Recibido may. 2014; aceptado jul. 2014; versión final nov. 2014.

Autor de correspondencia: Alex Cotrina, e-mail: [email protected].

_______________________________________________________________

Resumen

Se construyeron ladrillos de adobe con paja y sin paja para comparar la resistencia de ambos a la compresión.

El proceso incluyó la elaboración de los ladrillos de adobe con materiales de la localidad de Cruz Blanca

(Cajamarca) y la posterior prueba en los laboratorios de la Universidad Privada del Norte. Los resultados

indican que los ladrillos de adobe elaborados con paja tienen mayor resistencia. Es recomendable promover la

elaboración de ese tipo de ladrillos de adobe.

Palabras clave: Ladrillos de adobe y paja, resistencia a la compresión.

Abstract

Adobe bricks were built with straw and adobe bricks without straw to compare both resistance to compression.

The process included the development of adobe bricks with materials of the Cruz Blanca (Cajamarca) and

subsequent testing in the laboratories of the Universidad Privada del Norte. The results indicate that the adobe

bricks made with straw are more resistant. It is advisable to promote the development of this type of adobe

bricks.

Keywords: Adobe and straw bricks, compressive Strength Resistance.


2

I. INTRODUCCIÓN

Es frecuente encontrar en el Perú y en toda Latinoamérica el uso del adobe puesto que

es muy común en zonas rurales, en las que la construcción con este material demostró

una respuesta apropiada y, quizás, la única vía posible mediante la cual la gente de

escasos recursos económicos pueda construir una casa digna.

El adobe es un material muy barato y que tiene un gran aislamiento térmico por lo que las

casas construidas con este material son muy acogedoras; las estructuras de adobe son

generalmente autoconstruidas, porque la técnica constructiva tradicional es simple y no

requiere consumo adicional de energía (Gama et al., 2012). Profesionales calificados

(ingenieros y arquitectos) generalmente no están involucrados con este tipo de

construcción y de allí la designación de “construcción no ingenieril”, el proyecto es

importante porque se está dando a conocer a los pobladores de la Cruz Blanca,

Cajamarca, cómo mejorar la calidad de unidades de adobe para que tengan más

resistencia y durabilidad. Según la Norma Peruana E.080, el adobe es un bloque macizo

de tierra sin cocer, el cual puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad

frente a agentes externos y atenúe las fisuras por contracción de secado (Ministerio de

Vivienda, 2013).

La resistencia a la compresión de ladrillos de barro (adobe) reforzados con fibra (paja) es

mayor que los adobes tradicionales; por lo tanto, los reforzados son más resistentes a los

terremotos. Por otra parte, la presencia de fibras en ladrillos de adobe proporciona

flexibilidad a las estructuras que favorezcan también a su resistencia a los terremotos

(Binici et al., 2005).

Estudios que miden cómo mejoran las propiedades físicas de los ladrillos de adobe al

añadírseles en su elaboración materiales como paja, ceniza y pequeñas cantidades de

cemento se realizaron. Un estudio se ha dedicado a la evaluación de los efectos de las

adiciones de cal sobre la microestructura y las propiedades físicas de ladrillos de adobe

(Millogo et al., 2008), encontró que la adición de cal a la mezcla de preparación del

adobe contribuyó a su fortalecimiento. Sin embargo, también se notó una leve afectación

negativa de la resistencia mecánica de ladrillos de adobe si se usaba mucha cal.

Muros construidos en antiguas iglesias españolas con ladrillos de adobe constituido por

arena fina, arcilla y gran cantidad de paja mostraron una mayor cohesión interna y


3

evitaron la retracción del secado de los adobes (Sánchez et al., 2000). Esto demuestra la

gran importancia de añadir paja a las mezclas para la elaboración de ladrillos de adobe.

El objetivo de este trabajo es comparar la resistencia a compresión de unidades de

adobe elaborados con paja y sin paja; también se determinará la deformación del

material utilizado, su esfuerzo, módulo de Young y módulo de Poisson.

II. MATERIALES Y MÉTODO

Se realizaron diferentes pruebas con unidades de adobe, con una serie de

procedimientos para la elaboración de las unidades de adobe con paja; esto se realizó

en la localidad de Cruz Blanca en Cajamarca y su respectiva comparación a la

compresión de ambas unidades utilizando la máquina compresora del laboratorio de la

Universidad Privada del Norte (UPN).

Para la investigación experimental se utilizó una máquina compresora, moldes para la

elaboración de los adobes, hojas de cálculo y los siguientes materiales tres carretillas

de arena (27 latas), ¼ de paja y 12 litros de agua potable.

Para la composición de las unidades de adobe seguimos los procedimientos de la

norma RNE (E-080,2006), del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, para

adobes rectangulares: el largo del ladrillo debe ser aproximadamente el doble del

ancho; la relación entre el largo y la altura debe ser de 4 a 1; y, en lo posible, la altura

debe ser mayor a 8 cm.

Para la elaboración del adobe se utilizó una “adobera” con medidas de 40 x 40 x 8 cm;

se preparó el barro, se adicionó la paja cuidando que los adobes no se rajen; se dejó

secar el adobe en las adoberas entre 24 a 48 horas.

Para el análisis se prepararon 04 unidades de adobe con paja y 04 sin paja. Se evalúo

la resistencia a la compresión para lo cual se utilizó arcilla (entre 10 y 20%), limo (entre

15 y 25%) y arena (entre 55 y 70%). Se retiraron de la mezcla las piedras con una

dimensión mayor a 5mm y otros elementos extraños (Norma E-080 ,2006).

Para probar si los suelos que darían el insumo para preparar los adobes contenían

suficiente arcilla se realizó el llamado “ensayo de resistencia seca”. Este ensayo

consiste en hacer, por lo menos, tres bolitas de barro de aproximadamente 2 cm de


4

diámetro. Luego de dejarlas secar por más de 24 horas, se intenta destruir cada bolita,

presionándolas con los dedos pulgar e índice. Si ninguna de las bolitas se rompe, el

suelo contiene suficiente arcilla como para ser usado en la construcción de adobe,

siempre y cuando que se controle la figuración (tendencia de un material a formar

grietas); del mortero debido a la contracción por secado. Si alguna de las bolitas pueden

ser aplastadas, el suelo no es adecuado, ya que carece de la cantidad suficiente de

arcilla y debería ser descartado.

Luego se procedió a la elaboración de las unidades de adobe con paja de acuerdo a la

norma peruana E-080, referente a la cantidad de materiales (ver tablas 1 y 2).

Tabla 1: Materiales para adobes con paja

Materiales Cantidad de material

Arena

Agua

Paja

13 latas

35 lt- a más

¼ de fardo

Fuente: Elaboración Propia

Tabla 1: Materiales para adobe sin paja

Materiales Cantidad de material

Arena

Agua

13 latas

40 lt- 50 lt

Fuente: Elaboración Propia

Se extrajo el material (aproximadamente 30 latas), luego se “chancó” la arcilla obtener

un material más óptimo, luego se procedió a retirar las piedras mayores a 5mm;

finalmente se midió la cantidad de material que se utilizó para elaborar las unidades con

paja (ver Figura 1).


5

Figura 1: Retiro de piedras mayores a 5mm

Se trasladó el material a un lugar adecuado para proceder a mezclarlo con el agua

hasta que el material se humedeció completamente. Se mezcló con la ayuda de una

palana el agua con el material hasta obtener una pasta uniforme, se dejó reposar dos

días, para que el material absorba toda la cantidad de agua necesaria; luego se agregó

la paja hasta que todos los materiales estén completamente mezclados. Luego se

siguió con la elaboración de los adobes siguiendo lo recomendado por la norma E-080.

Resistencia del adobe a la Compresión

La resistencia a la compresión de la unidad se determinó ensayando los cubos labrados

cuya arista fue igual a la menor dimensión de la unidad de adobe, el valor del esfuerzo

resistente en compresión se obtuvo en base al área de la sección transversal, se

hicieron un mínimo de 4 cubos (Norma E-080, 2006).

Los ensayos se realizaron utilizando piezas completamente secas. El valor obtenido

mínimo fue de 12 kg/cm2 (Norma E-080,2006). La resistencia a la compresión de las

unidades de adobe es un índice de calidad de la misma.

III. RESULTADOS

De las ocho unidades de adobe cuatro con paja, cuatro sin paja se obtuvo los

siguientes resultados de resistencia a compresión.


6

3.1. Unidades de Adobe con Paja

Tabla 2: Unidad de adobe con paja. Probeta 1

Fuerza Área Var. longitud

Long. Inicial

Deformación σ(Kg/cm2)

100 224 0.92 380 0.002421053 0.446428571

200 224 1.67 380 0.004394737 0.892857143

300 224 2.00 380 0.005263158 1.339285714

400 224 2.25 380 0.005921053 1.785714286

500 224 2.50 380 0.006578947 2.232142857

600 224 2.60 380 0.006842105 2.678571429

700 224 2.82 380 0.007421053 3.125000000

800 224 2.95 380 0.007763158 3.571428571

900 224 3.08 380 0.008105263 4.017857143

1000 224 3.18 380 0.008368421 4.464285714

1100 224 3.29 380 0.008657895 4.910714286

1200 224 3.38 380 0.008894737 5.357142857

1300 224 3.48 380 0.009157895 5.803571429

1400 224 3.58 380 0.009421053 6.250000000

1500 224 3.69 380 0.009710526 6.696428571

1600 224 3.77 380 0.009921053 7.142857143

1700 224 3.80 380 0.010000000 7.589285714

1800 224 3.99 380 0.010500000 8.035714286

1900 224 4.08 380 0.010736842 8.482142857

2000 224 4.12 380 0.010842105 8.928571429

2100 224 4.26 380 0.011210526 9.375000000

2200 224 4.38 380 0.011526316 9.821428571

2300 224 4.47 380 0.011763158 10.26785714

2400 224 4.59 380 0.012078947 10.71428571

2500 224 4.72 380 0.012421053 11.16071429

2600 224 4.84 380 0.012736842 11.60714286

2700 224 4.95 380 0.013026316 12.05357143

2800 224 5.06 380 0.013315789 12.50000000

2900 224 5.19 380 0.013657895 12.94642857

3000 224 5.31 380 0.013973684 13.39285714

3100 224 5.44 380 0.014315789 13.83928571

3200 224 5.59 380 0.014710526 14.28571429

3270 224 5.89 380 0.015500000 14.59821429


7

Figura 2: Unidad de adobe con paja. Probeta 1

y = 1344.7x - 5.9088R² = 0.9677

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.005 0.01 0.015 0.02

esfu

erzo

deformacion

DIAGRAMA ESFUERZO VS DEFORMACION

Series1

Lineal (Series1)

UNIDAD DE ADOBE CON PAJA P°1


8

Tabla 4: Unidad de adobe con paja. Probeta 2


Long. Inicial


100 224 0.76 380 0.00200000 0.44642857

200 224 1.26 380 0.00331579 0.89285714

300 224 1.58 380 0.00415789 1.33928571

400 224 1.74 380 0.00457895 1.78571429

500 224 1.91 380 0.00502632 2.23214286

600 224 2.08 380 0.00547368 2.67857143

700 224 2.21 380 0.00581579 3.12500000

800 224 2.35 380 0.00618421 3.57142857

900 224 2.54 380 0.00668421 4.01785714

1000 224 2.74 380 0.00721053 4.46428571

1100 224 2.89 380 0.00760526 4.91071429

1200 224 3.04 380 0.00800000 5.35714286

1300 224 3.18 380 0.00836842 5.80357143

1400 224 3.29 380 0.00865789 6.25000000

1500 224 3.38 380 0.00889474 6.69642857

1600 224 3.58 380 0.00942105 7.14285714

1700 224 3.67 380 0.00965789 7.58928571

1800 224 3.78 380 0.00994737 8.03571429

1900 224 3.97 380 0.01044737 8.48214286

2000 224 4.06 380 0.01068421 8.92857143

2100 224 4.32 380 0.01136842 9.37500000

2200 224 4.42 380 0.01163158 9.82142857

2300 224 4.52 380 0.01189474 10.2678571

2400 224 4.60 380 0.01210526 10.7142857

2500 224 4.71 380 0.01239474 11.1607143

2600 224 4.85 380 0.01276316 11.6071429

2700 224 4.98 380 0.01310526 12.0535714

2800 224 5.14 380 0.01352632 12.5000000

2900 224 5.34 380 0.01405263 12.9464286

3000 224 5.51 380 0.01450000 13.3928571

3100 224 5.80 380 0.01526316 13.8392857

3200 224 6.16 380 0.01621053 14.2857143

3300 224 6.58 380 0.01731579 14.7321429

3400 224 6.88 380 0.01810526 15.1785714

3413 224 7.23 380 0.01902632 15.2366071


9

Figura 3: Unidad de adobe con paja. Probeta 2

Tabla 5: unidad de adobe con paja. Probeta 3


Long. Inicial


100 224 0.55 380 0.00 0.45

200 224 1.22 380 0.00 0.89

300 224 1.45 380 0.00 1.34

400 224 1.57 380 0.00 1.79

500 224 1.89 380 0.00 2.23

600 224 2.12 380 0.01 2.68

700 224 2.25 380 0.01 3.13

800 224 2.38 380 0.01 3.57

900 224 2.50 380 0.01 4.02

1000 224 2.76 380 0.01 4.46

1100 224 2.84 380 0.01 4.91

1200 224 3.05 380 0.01 5.36

1300 224 3.33 380 0.01 5.80

1400 224 3.59 380 0.01 6.25

y = 1042.7x - 2.5634R² = 0.9792

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.005 0.01 0.015 0.02

esfu

erzo

derformacion


Series2

Lineal (Series2)


10

1500 224 3.90 380 0.01 6.70

1600 224 4.12 380 0.01 7.14

1700 224 4.26 380 0.01 7.59

1800 224 4.39 380 0.01 8.04

1900 224 4.52 380 0.01 8.48

2000 224 4.68 380 0.01 8.93

2100 224 4.85 380 0.01 9.38

2200 224 5.01 380 0.01 9.82

2300 224 5.18 380 0.01 10.27

2400 224 5.32 380 0.01 10.71

2500 224 5.91 380 0.02 11.16

2600 224 6.18 380 0.02 11.61

2700 224 6.62 380 0.02 12.05

2800 224 7.28 380 0.02 12.50

Figura 4: Adobe con paja. Probeta 3

y = 795.12x - 1.2778R² = 0.9835

-2.00

-

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

- 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03

esf

ue

rzo

derformacion


Series1

Lineal (Series1)

UNIDAD DE ADOBE CON PAJA P°3


11

3.2. Unidades de Adobe sin Paja

Tabla 6: Unidad de adobe sin paja. Probeta 1


Long. Inicial


100 224 0.29 380 0.001 0.4

200 224 0.60 380 0.002 0.9

300 224 1.10 380 0.003 1.3

400 224 1.94 380 0.005 1.8

500 224 2.32 380 0.006 2.2

600 224 2.58 380 0.007 2.7

700 224 3.02 380 0.008 3.1

800 224 3.44 380 0.009 3.6

900 224 3.89 380 0.010 4.0

1000 224 4.22 380 0.011 4.5

1072 224 5.31 380 0.014 4.8

Figura 5: Unidad de adobe sin paja. Probeta 1

y = 350.77x + 0.258R² = 0.981

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.000 0.005 0.010 0.015

esfu

erzo

deformacion

DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACION

Series1

Lineal (Series1)

UNIDAD DE ADOBE SIN PAJA P°1


12



Long. Inicial

Deformación Esfuerzo

100 224 0.16 380 0.00042 0.4

200 224 0.44 380 0.00116 0.9

300 224 0.61 380 0.00161 1.3

400 224 0.79 380 0.00208 1.8

500 224 0.96 380 0.00253 2.2

600 224 1.1 380 0.00289 2.7

700 224 1.23 380 0.00324 3.1

800 224 1.33 380 0.00350 3.6

900 224 1.44 380 0.00379 4.0

1000 224 1.53 380 0.00403 4.5

1090 224 1.72 380 0.00453 4.9


y = 1138.9x - 0.407R² = 0.9811

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.00000 0.00200 0.00400 0.00600

esfu

erzo

deformacion


Series1

Lineal (Series1)



13


Fuerza Área var. longitud

Long. Inicial


100 224 0.07 380 0.000 0.446

200 224 0.38 380 0.001 0.893

300 224 0.69 380 0.002 1.339

400 224 1.01 380 0.003 1.786

500 224 1.44 380 0.004 2.232

600 224 1.74 380 0.005 2.679

700 224 3.81 380 0.010 3.125

800 224 4.35 380 0.011 3.571

900 224 4.91 380 0.013 4.018

962 224 5.87 380 0.015 4.295


y = 230.52x + 0.9661R² = 0.9289

-

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

- 0.005 0.010 0.015 0.020

esf

ue

rzo

deformacion


Series1

Lineal (Series1)



14



Long. Inicial


100 240 0.23 380 0.0006 0.4167

200 240 0.47 380 0.0012 0.8333

300 240 0.64 380 0.0017 1.2500

400 240 0.87 380 0.0023 1.6667

500 240 1.07 380 0.0028 2.0833

600 240 1.31 380 0.0034 2.5000

700 240 1.56 380 0.0041 2.9167

800 240 2.34 380 0.0062 3.3333

900 240 2.95 380 0.0078 3.7500

1000 240 3.71 380 0.0098 4.1667

1100 240 5.71 380 0.0150 4.5833

1127 240 7.36 380 0.0194 4.6958


y = 180.17x + 0.6672R² = 0.8737

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

4.0000

4.5000

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250

esfu

erzo

deformacion


Series1

Lineal (Series1)



15

IV. DISCUSIÓN

De los resultados que se obtuvo se pueden evidenciar que al agregarle la paja a las

unidades de adobe son las que más resistente puesto a que la paja aparte de ser un

material que acumula calor también tiene la función de unir las partículas de arcilla.

Es, por consiguiente, recomendable promover la elaboración de ladrillos de adobe con

las el añadido de paja necesario para crear mayor resistencia y durabilidad de las

construcciones.

V. CONCLUSIONES

Se logra determinar que el adobe con paja es más resistente, que el adobe sin paja; por

lo tanto se puede decir este material es recomendable utilizarlo en las construcciones

de este tipo.

Aun 87% de confiabilidad el adobe sin paja es menos resistente, y aun 97% de

confiabilidad el adobe adicionado con paja tiene mejor estabilidad y mayor resistencia.

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