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EL DIÓXIDO DE TITANIO COMO MATERIAL FOTOCATALITICO Y SU
INFLUENCIA EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN EN MORTEROS.
POR:
JULIANA GONZALEZ TOBÓN
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL BELLO
FACULTAD DE ARTES INTEGRADAS
ARQUITECTURA
BELLO
2015
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EL DIÓXIDO DE TITANIO COMO MATERIAL FOTOCATALITICO Y SU
INFLUENCIA EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN EN MORTEROS.
JULIANA GONZALEZ TOBON
PROYECTO DE GRADO INVESTIGATIVO
Asesor
Arq. CARLOS ALBERTO MEJÍA BARRERA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL BELLO
FACULTAD DE ARTES INTEGRADAS
ARQUITECTURA
BELLO
2015
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Nota de aceptación
__________________________
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__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
Firma del jurado
__________________________
Firma del jurado
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DEDICATORIA
Este proyecto de grado es dedicado a mi Madre como mi motor, quien me motivo a ser de mí una gran persona, inculcándome valores y principios que me serían útiles a medida que avanzo para culminar mi carrera, y sobre todo durante el tiempo en que realice mi proyecto, porque gracias a su apoyo incondicional me dio las fuerzas suficientes para no darme por vencida, también agradezco a mi abuela por sus atenciones, por sus aportes de conocimiento y por sus humildes deseos para llegar hacer una excelente profesional, a mi asesor de grado Carlos Mejía por estar siempre disponible, por su colaboración, acompañamiento, por transmitirme sus conocimientos y el seguimiento constante para avanzar en mi proyecto.
Muchas Gracias.
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AGRADECIMIENTOS
Este agradecimiento se lo ofrezco a mi asesor de Grado por su acompañamiento
constante ya que gracias a el fue posible la realización satisfactoria de mi Proyecto
de grado durante este periodo, también debo agradecerle al profesor Jesús
„‟Chucho‟‟ de la Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia por su
constancia y colaboración desinteresada y conocimientos que fueron de gran
aporte durante el tiempo en que asistí a los ensayos en el laboratorio de suelos, al
profesor Mauricio Bedoya por su oportuna ayuda en mejorar mi proyecto de forma
más práctica y concisa. Y Todos los demás docentes que me guiaron para
aprender y alcanzar mis logros satisfactoriamente en mi proceso de aprendizaje. A
todos ustedes.
Mil Gracias.
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CONTENIDO
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………10-12 Pág
1. ESTADO DEL ARTE……………………………………………………………13Pág
1.2.1 ESTADO DEL ARTE DE LOS MATERIALES A BASE DE CEMENTO QUE
CONTIENEN TIO2: PROPIEDADES AUTO-LIMPIANTES…………………13 Pág.
1.2.2 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y EL MEDIO AMBIENTE´´ ……………………………………………………………………………………14 Pág 1.2.3 LA FOTOCATÁLISIS: ASPECTOS FUNDAMENTALES PARA UNA BUENA
REMOCIÓN DE CONTAMINANTES ………………………………………..…15 Pág
1.2.4 MATERIALES DE CONSTRUCCION PARA FRENAR LA CONTAMINACION
AMBIENTA………………………………………………………………………….16 Pág
1.2.5 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN COMO ELEMENTOS URBANOS
PARA LA DESCONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA ………………………17-18 Pág
1.2.6 NUEVOS AVANCES EN LA PREPARACIÓN DE MATERIALES DE
CONSTRUCCIÓN FOTOCATALÍTICA…………………………………………19 Pág
1.2.7 PATOLOGIA DE CERRAMIENTOS Y ACABADOS ARQUITECTONICOS
………………………………………………………………………………………20 Pág.
1.2.8 EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y FOTOCATALÍTICAS DE
CEMENTO ADICIONADO CON NANOPARTÍCULAS DE DIÓXIDO DE
TITANIO ……………………………………………………………………………21 Pág.
1.2.9 FACHADA- ARUITECTURA……………………………………………….22 Pág
1.2.10 ES EL DIOXIDO DE TITANIO UN VENENO SILENCIOSO………23-24 Pág
2.0. MARCO TEORICO…………………………………………………………....25 Pág
7
2.1 NORMA NTC 3356 …………………………………………………………...25 Pág.
2.2 DEFINICIONES …………………………………………………………........25 Pág
3.0 NORMA NTC 550……………………………………………………………...26 Pág
3.1 CONCRETOS: ELABORACION Y CURADO DE ESPECIMENES DE
CONCRETO EN OBRA ………………………………………………………….26 Pág
3.2 IMPORTANCIA Y USO…………………..……………………………………27Pág
3.3 CONTROL DE CALIDAD……………………………………………………..27 Pág
CAPITULO I…………..…………………………………………………………….28 Pág
4.0 TRABAJO TEORICO PRACTICO DESDE LABORATORIO …..………..29 Pág
4.1 ENSAYO NO. 1 „‟DETERMINACION DE MATERIA ORGANICA EN EL ARIDO
FINO‟‟ –NTC 127………………………………………………………………….29 Pág
4.2 SEPARACIÓN DE LODOS ………………….………………………………32 Pág
4.3 ENSAYO NO. 2 “DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE LODOS Y
ARCILLAS EN EL ÁRIDO FINO Ó ENSAYO DE PÉRDIDAS POR LAVADO”
– NTC 78 ……………………………………………………………………..34-36 Pág
4.4 ENSAYO NO. 3 ENSAYO GRANULOMETRICO DEL ARIDO
FINO………………………………………………………………………………...37 Pág
4.4.1 GRAFICAS DEL ENSAYO …………………………………………………40 Pág
4.4.2 TABLA NO. 1 CALCULOS ………………………………………………....41 Pág
8
4.4.3 RESULTADO OBTENIDO DE LOS TAMICES………………………….42 Pág
5.0 PORCENTAJE DE LODOS...……………………………………………….43 Pág
5.1 MODULO DE FINURA……………………………………………………….4.3 Pág
6.0 RESULTADOS OBTENIDOS ABRIL 11/ 2015..…………………………..44 Pág
6.1 MATERIA ORGANICA ………….……………………………………………44 Pág
6.2 LIMITES DE CONSTANCIA…………………………………………………..44 Pág
7.0 EJERCICIO „‟PARTICULAS DELEZNAULES………………………………44 Pág
CAPITULO II………………………………………. ………………………………45 Pág
8.0 VACIADO EN FORMALETAS DE PRUEBAS Y CUBOS DE RESISTENCIA
REEMPLZANDO CEMENTO TIPO I POR DIOXIDO DE TITANIO…………..46 Pág
8.1 DOSIFICACION DEL CEMENTO POR TiO2…………………………..46-48 Pág
8.2 FRAGUADO……………………………………………………………………49 Pág
8.2.1 RESISTENCIA DEL MORTERO……………………… …………………49 Pág
8.3 PRUEBAS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION …………………50 Pág
8.4 GRAFICA DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN ….………………………52 Pág
CAPITULO III ………………………………………………………………………53 Pág
9.0 COMPORTAMIENTO AUTOLIMPIANTE DE MORTEROS CON
SUSTITUCIÓN DE CEMENTO TIPO 1 POR TiO2 DESDE LA PERCEPCION
VISUAL ……………………………………………..………………………………54 Pág
9.1 FOTOGRAFIA PATRON ……………………………………………………..54 Pág
9.2 COMPORTAMIENTO VISUAL………...……………………………………..55 Pág
9.2.1 OTRAS FOTOS………...…………………………………………………....56 Pág
CONCLUSIONES …………………………………………………………………57 Pág
RECOMENDACIONES …………………………………………………………..58 Pág
9
LISTA DE TABLAS ………... ……………………………………………………..59 Pág
LISTA DE FOTOS ………... ………………………………………………………60 Pág
LISTA DE GRAFICAS ………... …………………………………………………61 Pág
BIBLIOGRAFIA ………... …………………………………………………….62-63.Pág
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TITULO
El dióxido de titanio como material fotocatalitico y su influencia en la resistencia a
la compresión en morteros.
INTRODUCCIÓN
Esta investigación se enfoca en el uso del Dióxido de Titanio, en adelante TiO2, y su influencia en la resistencia a la compresión y su aspecto estético como material fotocatalitico para la fabricación de morteros lo cual, se logra mediante la elaboración de ensayos donde se sustituyó de manera gradual el cemento por dióxido de titanio en morteros. El TiO2 es utilizado en la construcción usualmente en lechadas para evitar la absorción del polvo y suciedades en superficies como mesones de cocina o también la lechada entre cerámicas como es el baño, patios y también en la desinfección de aguas que diariamente nos vemos sometidos directamente con el exterior. Muchas de las investigaciones nos comparten acerca de los pros y los contras en que caracteriza este material ya que ha permitido que se incorpore más a menudo en el uso de pigmentos principalmente, y también por sus beneficios auto-limpiantes a favor del ser humano.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN O PROYECTUAL
Al momento de diseñar fachadas, uno de los mayores problemas de carácter estético en las fachadas, proviene de las patologías provenientes del lavado diferencial, líquenes y eflorescencias, patologías que si bien comprometen la estabilidad estructura del edificio como la presencia de hongos y bacterias, lo cual afecta su apariencia en su exterior, esto se podría relacionar con la investigación habla que: “se identifica que las patologías existentes en las obras están íntimamente ligadas las características del material terminado y su materia prima ”(Rojas Echeverri, 2005), motivo por el cual es posible incurrir en altos costos para aplicar acciones de tipo preventiva o correctiva en: mantenimiento, lavado, cambios de piezas deterioradas, en este caso las fachadas, como posible alternativa para evitar este anomalía donde se podría hacer uso de un método químico que incorpore al material de tal forma que lo proteja del entorno y que sea exequible en el mercado.
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MATERIALES DE INVESTIGACION
Al momento de realizar de esta investigación practica y de prueba física se utilizaron los siguientes materiales:
Arena de Pega ( Cantera Builes)
Cemento Tipo 1
Dióxido de Titanio( sustituyente)
Agua
Máquina de Ensayo Universal
Formaleta en Madera
Para la realización de estos ejercicios se asistió a un laboratorio de estudio el cual se realizó en el Colegio Mayor con una duración de 1 mes y 20 días aproximadamente, ejercicios especializados en la composición, forma y color de la materia prima, con su respectivo proceso tal y como indica la norma. Entre estas como la granulometría, módulo de finura y porcentaje de lodos, entre otros de tal forma que este fuera verificable y valido desde su proceso y composición final como resultado.
JUSTIFICACIÓN
El proyecto de investigación surge a partir de la necesidad de disponer materiales que tengan propiedades que impliquen menores costos de mantenimiento por limpieza, alargar la vida útil de los materiales evitando patologías superficiales por lavados diferenciales y contribuir a la permanencia de características estéticas en la línea del tiempo con productos que se puedan proteger de manera autónoma.
OBJETIVO
Establecer las propiedades auto-limpiantes desde la percepción visual del Dióxido de Titanio y su influencia en la resistencia a la compresión en morteros con sustitución de cemento tipo 1 por TIO2.
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FORMULACIÓN
IDEA
Surge a partir de la necesidad de disponer materiales que tengan propiedades que impliquen menor costos de mantenimiento por limpieza, alargar la vida útil de los materiales evitando patologías superficiales por lavados diferenciales y contribuir a la permanencia de características estéticas en la línea del tiempo Tema: Materiales auto-limpiante – nuevos materiales – estética – Propiedades físicas de los materiales Problema: Patologías en acabados y fachadas, altos costos en mantenimientos y limpiezas de fachadas Objetivo General 1. Establecer las propiedades auto-limpiantes y su influencia en la resistencia a la compresión en morteros con sustitución de cemento por TIO2 Objetivo Específico
Establecer el diseño de mezclas para la confección de morteros reemplazando el cemento Tipo 1 por TIO2.
Determinar la resistencia a la compresión de morteros con sustitución de cemento Tipo 1 por TIO2.
Examinar el comportamiento auto limpiante de morteros con sustitución de cemento Tipo 1 por TIO2 desde la percepción visual.
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ESTADO DEL ARTE
Todos los materiales que se emplean en la construcción contienen características
tanto físicas como estéticas y que determinan su uso con respecto a la
funcionalidad que este implica, la calidad de los materiales a medida que pasa el
tiempo tienden a disminuir sus bondades, estas son causadas por agentes
externos en este caso el clima y el mugre y demás componentes que van
deteriorando estos materiales, como también la inestabilidad en el terreno
provocados por los fenómenos naturales como la lluvia, la erosión, e inestabilidad
del terreno, entre otros.
En La revista materiales de construcción en su volumen 60 en la publicación de abril junio de 2010 el articulo „„Estado del arte de los materiales a base de cemento que contienen TiO2:Propiedades auto-limpiantes´´ a ha incorporado recientemente materiales con propiedades de Auto-limpieza y purificación del aire, es decir que por su composición permiten cierta reacción y permiten que esta acción se produzca, con el fin de que la materia prima conserve y su durabilidad y el mantenimiento sea independiente en favor de sí mismo. Materiales como el cemento blanco en este caso, ha permitido conocer su comportamiento y las bondades con que se compone, en base de la información que nos brinda el medio y siendo coherentes con lo que esperamos lograr con materiales del común en el mercado que aunque no es de gran cantidad nos ha permitido asumir la importancia del dióxido de titanio en materia prima en favor de las construcciones, específicamente en fachadas. El articulo nos cuenta que ´´ el dióxido de titanio podría ser utilizado para
incrementar la vida útil de los materiales a base de cemento al tiempo que podría
utilizarse para disminuir la concentración de algunos contaminantes en el aire´´ es
decir, permitirá que ciertos materiales atribuyan de manera útil y estética su
vitalidad en áreas específicas como la construcción, y conseguir que otros
materiales del común nos permita hacer esta relación.
Actualmente el uso del dióxido de titanio se emplea para la pigmentación de
cosméticos, alimentos o pinturas entre otras cosas, y ha hecho que sus beneficios
aporten en casos como en ciertos componentes orgánicos de nuestro común, y
ya que su composición parte de sustancias químicas, son las que aportan un
mejor aspecto de estos, su finalidad y comportamiento que intencionalmente no es
tan dañino para el consumo humano.
Al hablar en este caso de materiales en las construcciones podríamos decir que
hay ciertos cambios en su composición física y variaciones desde su función en
relación con la estética del material, considerando que ciertas afectaciones del
entorno que podrían considerarse de gran importancia, se valoran aquellos
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materiales que aportan y que son suficientemente favorables para el ecosistema,
de tal forma que su uso sea más prolongado y con un mejor resultado.
Cuando se implica el medio ambiente como parte de la reacción que va a generar
un material o compuesto en beneficio de materiales y su uso mismo y nos lleva a
citar sobre un documento como es el caso de ´´Los materiales de construcción y el
medio ambiente´´ que nos habla acerca de los efectos que causan los materiales
tanto física como su funcionamiento y que a su vez no siempre son muy
favorables para el medio ambiente. Todo esto conduce a la gran variedad de
demandas de materiales de las construcciones que se fueron dando desde a
mediados del siglo XX. Esto ha permitido la creación de nuevos materiales con
procesos de mejor calidad y en algunos casos la reutilización de materiales que
son demolido pero que se podría contribuir para propiciar un bajo impacto
ambiental, tal y como nos cuenta el artículo anterior que se implican sobre el
medio natural, sin descartar otros impactos relacionados con el consumo de
energía o los residuos.
Todo este nos conduce hablar sobre un comportamiento físico llamado:
Fotocatálisis como una reacción con ciertas características principales que nos
da a conocer por medio del dióxido de titanio, es por esto que la definición que
nos brinda la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) define el
término de fotocatálisis como la reacción catalítica que implica la absorción de luz
por medio de un catalizador o sustrato, es decir la reacción de un compuesto físico
con cierta energía obtenida de la luz ya sea natural o artificial y que reacciona en
favor tanto del elemento mismo como en nuestro entorno ambiental.
Esta definición implica dos tipos de reacciones químicas, una debida a la
excitación directa del semiconductor, de manera que este absorba los fotones
usados en el proceso, pero en este caso se enfoca aún más en la segunda siendo
esta una reacción debida a la excitación de moléculas contaminantes absorbidas
sobre la superficie del catalizador que a su vez podrían ceder electronones al
catalizador. El disponer de esa característica nos da la posibilidad de ser enfáticos
en las bondades que tiene un material en relación con el dióxido de titanio, no
todos permiten este complemento al momento de proteger un material de las
diferentes patologías no funcionales ni estéticas al momento de relacionarse como
materia prima con químicos que lo protejan del entorno.
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OTROS REFERETES
1.2.3 LA FOTOCATÁLISIS: ASPECTOS FUNDAMENTALES PARA UNA BUENA
REMOCIÓN DE CONTAMINANTES.
La fotocatálisis ha sido muy estudiada en los últimos 25 años gracias a su
versatilidad en la utilización como un proceso de degradación de contaminantes,
debido a las regulaciones sociedad por la preocupación de mantener su medio
limpio de contaminantes. El proceso de fotocatálisis se basa en la transferencia de
carga a través de la interfaz entre el semiconductor y la solución acuosa
contaminada.
En la fotocatálisis se necesita la presencia de un semiconductor, en el cual la
conductividad aumenta con la temperatura, pero esta es menor que en los
metales. Uno de los aspectos más relevantes es la generación del par electrón-
hueco que es el principio por el cual se fundamenta la fotocatálisis, ya que por
este modelo se explica la absorción de los fotones y la distribución de diferentes
estados electrónicos y que se pueda darse la degradación de moléculas
orgánicas, ciertos colorantes y metales como cadmio, níquel, mercurio, cobre,
cromo, entre otros. Debido a que se utilizan sustancias con baja energía y con alto
poder oxidable, también asume ciertos procesos que pueden ser cíclicos ya que
no presenta ciertas reacciones alternas que puedan degradar los
fotocatalizadores.
Estas reacciones pueden utilizar un rango amplio del espectro solar tanto como
sea posible, y además de esto la reacción inicial puede ser lenta pero cuando
alcanza el contenido energético adecuado, esta aumenta su velocidad. Adicional,
que se puede utilizar una sola longitud de onda, la cual será la que excite al
semiconductor para que comience su trabajo.
Las reacciones fotoquímicas pueden ser utilizadas para generar síntesis tanto
simples como complejas, pero el principal uso es destruir compuestos complejos
que son difícilmente degradables, de esta manera los fotones serán tratados como
un reactivo más dentro de las reacciones que se plantean para este uso
específico.
Por estas y muchas razones más, se ve la necesidad de trabajar en nuevas
tecnologías, que apunten al manejo adecuado y completo de los residuos; por lo
tanto, se ve la fotocatálisis como una alternativa que comprende versatilidad,
economía y buenos resultados frente al manejo de los desechos principalmente en
solución.
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Las aguas contaminadas por las ciudades pueden ser tratadas por métodos como
son los biológicos, adsorción de carbón activado, o por tratamientos de oxidación
con permanganato, térmica, cloración, ozonización, entre otros, pero muchas
veces estos procedimientos no logran alcanzar los requerimientos para su
utilización después del tratamiento, debido estas razones se están utilizando cada
vez más los procesos de oxidación avanzada.
Estos métodos se pueden utilizar para la remoción de agentes contaminantes de
aguas especiales sobre todo a pequeña y mediana escala, pero también se
pueden utilizar para purificación del aire, el suelo, la descontaminación por
desactivación de bacterias y virus.
1.2.4 MATERIALES DE CONSTRUCCION PARA FRENAR LA CONTAMINACION
AMBIENTAL
Teniendo en cuenta los importantes efectos nocivos en la salud y en el medio
ambiente, disponer de un aire limpio se ha convertido en un objetivo prioritario de
la política ambiental y de las estrategias de desarrollo sostenible, ya que es un
factor determinante de la calidad de vida y que se percibe como una demanda
social creciente.
Uno de los grandes desafíos al que se enfrenta la sostenibilidad urbana es el de
los cambios e impactos cuantitativos y cualitativos no deseados, que surgen
dentro de las ciudades como consecuencia de los modos de vida urbanos. El gran
incremento de la actividad industrial en nuestras ciudades, así como el crecimiento
desordenado de las mismas, ha originado cambios muy profundos en la
composición de la atmósfera, siendo la quema de combustibles fósiles y las
emisiones procedentes de la industria y de los sistemas de transporte las
principales fuentes de emisión de sustancias nocivas. El resultado final es la
contaminación de la atmósfera urbana que afecta directamente a la salud de las
personas y a los ecosistemas. Dado que respirar aire limpio y sin riesgos para la
salud es un derecho inalienable de todo ser humano, resulta necesario exigir la
puesta en valor de políticas integradas innovadoras que incidan no solo en la
forma de vivir de los ciudadanos, sino también en los patrones de planificación
urbanística, en los elementos estructurales de las ciudades y en los modelos de
transporte de la población.
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En los entornos urbanos, el transporte es uno de los focos principales de emisión
de contaminantes y gases. Así, un vehículo medio emite por su tubo de escape
una combinación de sustancias contaminantes entre las que destacan por su
nocividad las siguientes:
El CO2, gas que acentúa el efecto invernadero y el cambio climático en
nuestro planeta.
Los óxidos de nitrógeno (NOX), gases que afectan a la salud humana,
contribuyen a la formación de lluvia ácida y también acentúan el efecto
invernadero y el cambio climático del planeta.
Los hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles (COVs) procedentes de
la combustión incompleta de los combustibles, siendo cancerígenos los
policíclicos (HAPs) y aromáticos, y produciendo otros la irritación de la vista
y de las vías respiratorias superiores.
La reacción de los compuestos orgánicos con los óxidos de nitrógeno
genera ozono en las capas bajas de la atmósfera, especialmente en una
región que, como la mediterránea, alcanza temperaturas muy elevadas en
el periodo estival. Este cóctel fotoquímico produce dolor de cabeza e
irritación del sistema respiratorio, además de contribuir a la degradación de
las masas forestales.
1.2.5 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN COMO ELEMENTOS URBANOS
PARA LA DESCONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Independientemente de que se mejore la eficiencia energética y medioambiental
de los medios de transporte, y de que se limiten al máximo las emisiones
industriales, nuestra sociedad está aún lejos de evitar las emisiones de gases
NOx. En este sentido, resulta imprescindible estudiar acciones que favorezcan su
eliminación de la atmósfera en los centros urbanos. Una manera de disminuir la
concentración de estos gases en la atmósfera de una ciudad sería mediante la
creación de grandes superficies descontaminantes que permitan la «limpieza » de
los mismos en su entorno, o más específicamente, utilizar los edificios para este
propósito.
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Aunque en las últimas décadas ha existido una tendencia a la utilización del vidrio
y el acero para cubrir las fachadas exteriores de edificios (principalmente
públicos), sigue siendo todavía mayoritario el recubrimiento externo de las
edificaciones, sobre todo en viviendas familiares, con acabados de cemento,
hormigón o mortero. Recientemente se han propuesto nuevas funcionalidades
para estos materiales, aparte de las requeridas con fines estructurales y de
aislamiento térmico/acústico. Cierto grupo italiano ha patentado últimamente el
uso de aditivos foto-catalizadores en el cemento y productos derivados. De este
modo, con el empleo de estos aditivos, los materiales de construcción pueden
actuar como descontaminantes de gases NOx y de la fracción de BTEX (Benceno,
Tolueno, Etanol y Xileno) de los compuestos orgánicos volátiles, siendo ambos los
principales gases tóxicos emitidos por los motores de combustión. Esto es posible
gracias al mecanismo de reacción fotoquímica que presentan aditivos como el
TiO2, que se activa por la exposición a la luz solar y origina descomposición
química de los contaminantes anteriormente mencionados, y por tanto su
eliminación del aire. En el caso específico de los gases NOx, la degradación
transcurriría según la secuencia de reacciones de la figura. Mediante este
mecanismo, los gases se oxidan y se retienen como especies nitrato en el material
de construcción o, más probablemente, se eliminan de la superficie del mortero
como ácido nítrico débil.
Imagen 1: PRESENCIA DEL MONOXIDO DE CARBONO EN NANO PARTICULAS EN UNASUPERFICIE CON DIOXIDO DE TITANIO QUE SE ACTIVA DIRECTAMENTE CON LAS LUZ NATURAL QUE MANTIENE LIMPIA LA SUPERFICIE.GRACIAS A SU EFECTO CATALIZADOR.
Fuente: Fuente: http://www.mapfre.com/fundacion/html/revistas/seguridad/n126/es/articulo2.html
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La elección de TiO2 como aditivo fotocatalizador es consecuencia de sus
propiedades inherentes, tales como elevadas estabilidades, baja toxicidad,
compatibilidad con los materiales de construcción tradicionales y su elevada
actividad fotocatalítica en comparación con otros óxidos metálicos. Estas
propiedades lo convierten en el fotocatalizador más adecuado para incluirlo en los
materiales de construcción fotocatalíticos.
Sin embargo, el coste de este aditivo es lo suficientemente elevado como para
excluir su uso de forma extensa, lo que hace que la implantación de estos nuevos
materiales de construcción con prometedoras aplicaciones descontaminantes
haya sido muy limitada en las ciudades. De hecho, no se observa una política
clara de implantación de productos de construcción con propiedades
descontaminantes en los proyectos de obras públicas, tanto nacionales como
internacionales.
Actualmente existen algunos edificios civiles en los que se han utilizado para su
construcción material con base de cemento que contienen TiO2 y que están en
uso. Así, la iglesia Dives in Misericordia (Roma, Italia) y el edificio público Cité de
la Musique et des Beaux-Arts (Chamberí, Francia) son dos de los más
referenciados. También existen otras edificaciones con este tipo de hormigón
terminado en Bélgica, Francia, Italia, Mónaco, Marruecos, Japón y China. En
España se ha utilizado solamente en obras puntuales debido al elevado coste que
tiene su aplicación. Entre ellas figuran el edificio que acoge el Polo de Innovación
Audiovisual (PIA) y la iglesia de Riberas de Loyola, ambos en Donostia-San
Sebastián, y otro edificio en la plaza Conresa de Míslata (Valencia).
1.2.6 NUEVOS AVANCES EN LA PREPARACIÓN DE MATERIALES DE
CONSTRUCCIÓN FOTOCATALÍTICOS
Si bien este desarrollo tecnológico se ha estudiado en cemento, hormigones y
bloques de granito, no se ha implementado en gran medida sobre morteros secos,
material de construcción muy empleado en nuestro país para el recubrimiento final
de las superficies edificables. Además, debe considerarse que la porosidad de
este material es elevada, por lo que el contacto con el aire atmosférico estaría
favorecido, obteniéndose de este modo un buen rendimiento de la acción
descontaminante. Por otra parte, como ya se ha comentado, el elevado coste del
aditivo fotocatalizador TiO2 resulta ser un inconveniente para la comercialización
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de estos productos. Partiendo de estas premisas, el Grupo de Investigación de la
Universidad de Córdoba ha elaborado un estudio cuyo principal objetivo ha sido el
desarrollo de materiales de construcción tradicionales con capacidad
descontaminante en los que, variando los componentes de su dosificación, se
pueda modular favorablemente su acción para la degradación de gases Nox.
Por tanto, como conclusión principal, se puede afirmar que la optimización de la
formulación de morteros de cemento con funcionalidad fotocatalítica permitirá
rebajar en un valor considerable la cantidad de cemento y aditivo fotocatalizador a
emplear –siendo estas las materias primas más caras de este tipo de producto –,
sin menoscabar en sobremanera sus funcionalidades en el mortero. Además, el
mejor rendimiento en la descontaminación de gases NOx se exhibe en morteros
con baja porosidad y elevada superficie específica. Por tanto, mediante la
preparación de nuevos morteros secos de última generación más económicos, y
de formulación optimizada, se facilitará la implantación de estos materiales en el
sector de la construcción y se podrán convertir los nuevos elementos edificables
en núcleos descontaminantes de la atmósfera de las grandes vías, plazas y calles
de nuestras ciudades.
1.2.7 EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y FOTOCATALÍTICAS
DE CEMENTO ADICIONADO CON NANOPARTÍCULAS DE DIÓXIDO DE TITANIO. Las aplicaciones de la nanotecnología y los avances en el campo de los materiales para la construcción han sido irregulares. El uso de la nanotecnología en materiales para la construcción a escala comercial ha sido limitado, con pocos resultados exitosos convertidos en productos en el mercado. Sin embargo, debemos concientizarnos de que los geles producidos en la reacción de hidratación del cemento tienen partículas nanométricas, y que ha sido notable un incremento en el conocimiento y la comprensión de dicho fenómeno en la estructura y propiedades mecánicas de las fases hidratadas principales, en el origen de la cohesión del cemento, en las interfaces en el concreto y en los mecanismos de degradación, que pueden ir sentando las bases para el entendimiento de sus interacciones con otros materiales a escala nanométrica. Estas interacciones pueden permitir la obtención de materiales compuestos con desempeños mecánicos superiores y gran durabilidad, que presenten nuevas propiedades tales como baja resistividad eléctrica, capacidad auto-limpiante y bactericida, alta ductilidad y autocontrol de fisuras.
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En la industria de la construcción se puede pensar en dos aproximaciones del uso de dichas nanopartículas. La primera consiste en introducir nanopartículas de TiO2, en su mayoría anatasa, en materiales a base de cemento [58, 59] para obtener materiales multifuncionales con propiedades autolimpiantes y con una alta capacidad de degradación de compuestos orgánicos presentes en el agua o en el aire. La segunda aproximación, consiste en realizar recubrimientos sobre sustratos cerámicos usados en la construcción [21] que finalmente cumplan las mismas propiedades que las obtenidas en el primer enfoque. Es de resaltar que cualquiera de estas dos rutas presenta grandes retos a nivel de una adecuada dispersión de las nanopartículas en la matriz empleada, la determinación del porcentaje óptimo de adición y la cuantificación de las propiedades finales del material obtenido La nanotecnología en el concreto se puede emplear incorporando objetos o bloques nanométricos (nanopartículas o nanotubos), para controlar el comportamiento del material final y añadir nuevas propiedades, como también se pueden implantar moléculas en las partículas o en las fases del cemento, en los agregados o aditivos para su funcionalidad.
1.2.8 PATOLOGIA DE CERRAMIENTOS Y ACABADOS ARQUITECTONICOS
El estudio de los procesos patológicos y, sobre todo, de sus causas nos permite
establecer un conjunto de medidas preventivas, destinadas a evitar la aparición de
nuevos procesos en próximas actuaciones constructivas. Estaremos, entonces, en
lo que podríamos llamar la Patología preventiva, por asimilación a la medicina
preventiva. En ella, habrá que considerar sobre todo la eliminación de lo que
hemos llamado causas indirectas, que afectan a las fases previas del proyecto y
ejecución, así como a la de mantenimiento.
Lesiones
El conjunto de lesiones que pueden aparecer en los cerramientos y acabados de
un edificio es bastante numeroso, sobre todo si tenemos en cuenta la gran
diversidad de materiales y elementos constructivos que se utilizan. Por ello, resulta
impredecible tratar de simplificar la tipología en familias y en tipos.
Se distinguen 3 grandes familias en función del carácter del proceso patológico ya
sean físicas, mecánicas y químicas.
Lesiones Físicas: se basa en hechos físicos tales como partículas ensuciantes,
heladas, condensaciones. Cambios de forma y color, o de estado de Humedad.
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Humedad
Suciedad
Erosión
Lesiones Mecánicas: se considera las lesiones en las que haya movimientos o
se produzcan aberturas o separación de materiales o elementos, o aquellas en las
que aparezca desgaste.
Grietas
Fisuras
Desprendimientos
Erosiones
1.2.9 FACHADA- ARUITECTURA Se llama fachada a cualquier paramento exterior de una edificación. Al utilizar este
término, es frecuente que se aluda a la fachada frontal, que suele ser la principal,
de hablarse de una de las otras suele especificarse si es una de las fachadas
laterales o la trasera. Cuando se realiza algún diseño arquitectónico, se toma muy
en serio esta parte de la obra, pues es la primera impresión que se tendrá desde
el exterior del edificio y en algunos casos es la única vía por donde puede
expresarse o jerarquizarse la construcción. Cuando la cubierta tiene alguna
intención estética, suele hacerse referencia a la misma como la quinta fachada. Al
paso del tiempo la fachada ha sufrido incontables transformaciones, pues esta
cumple la función de ser el soporte o lienzo en que se expresan los estilos
arquitectónicos, así como también a causa de las evoluciones de las técnicas de
construcción. Por tradición, la fachada trabaja como estructura y como cerramiento
del edificio. En ella se abren huecos para ayudar con la iluminación, con la
ventilación, y para crear una comunicación del exterior al interior o viceversa. El
tamaño y la forma en que se disponen los huecos en las fachadas, se ha visto
condicionado por la capacidad para abrirlos, que tiene relación directa a la forma
en que ha evolucionado el muro de carga, y la capacidad de protección que
23
ofrezca, la cual se ve complementada con el vidrio y su desarrollo. En tiempos
antiguos no era posible fabricar vidrios de grandes dimensiones, por ello se
dividían las hojas de ventana en secciones menores, que pudieran cubrirse con
vidrios más pequeños. Luego de resuelto el problema de cubrir los huecos con
vidrio, se trabajó con las estructuras de la fachada, pues al abrir un hueco, el dintel
debía soportar más cargas. Por esta razón no era posible hacer huecos más
amplios y se optó por hacerlos verticales. Este problema también encontró
solución, pues crearon para ello el arco de medio punto y el arco apuntado. El
primer avance significativo se produjo en las catedrales góticas, pues allí se
despojó de las funciones estructurales a la fachada, al sustituir el muro de carga
por un muro de pilares puntuales, de modo que la carga de la cubierta era
distribuida por medio de arbotantes a los contrafuertes del exterior. Cuando inició
el uso del acero en el siglo XIX, así también como el uso del hormigón armado en
el siglo XX, se completó el trabajo de liberar la fachada de su dependencia
estructural.
Surge la fachada libre, con el Movimiento Moderno, pues en este movimiento se
emplearon las ventanas corridas y los huecos horizontales. Ya en la actualidad,
las fachadas se caracterizan por poseer una composición de huecos que surgen
como respuesta a la demanda de iluminación de los interiores, además de que hay
una gran variedad de formas y de materiales, como son el plástico, el titanio y los
textiles.
1.2.10 ES EL DIOXIDO DE TITANIO UN VENENO SILENCIOSO El Dióxido de Titanio es un tema polémico hoy en día, sin embargo, es una sustancia tan antigua como la propia tierra. Es uno de los cincuenta mejores productos químicos producidos en todo el mundo. Es un mineral blanco, opaco y natural que se encuentra en dos formas principales: rutilo y anatasa. Ambas formas contienen Dióxido de titanio puro que se une a las impurezas. El Dióxido de titanio se procesa químicamente para eliminar estas impurezas, dejando el pigmento puro, blanco disponible para su uso. Realidades sobre el uso del dióxido de titanio: hoy en día para nosotros como consumidores es difícil evitar el uso del dióxido de titanio y este no es algo que deba ser consumido, es simplemente un veneno silencioso, el cual es usado
24
como aditivo en la alimentación, en el cuidado personal y otros productos del hogar. Actualmente se producen aproximadamente 7 millones de toneladas de Dióxido de titanio anualmente y se usan como pigmento blanco con el fin de proporcionar blancura y opacidad a los productos tales como pinturas, revestimientos, plásticos, papeles, tintas, alimentos, píldoras, así como la mayoría de las pastas de dientes, lociones de cuerpo, en los productos cosméticos y de cuidado personal, que se utiliza como un pigmento, protector solar y un ser espesante. La exposición de titanio puede ser perjudicial para el cerebro. Las partículas de titanio pueden entrar directamente en la región del hipocampo del cerebro a través de la nariz y el bulbo olfativo. La investigación llevada a cabo por la Escuela Superior de Medicina en el Instituto Politécnico Nacional encontró que el Dióxido de titanio tenía un efecto tóxico sobre las células gliales en el cerebro, lo que sugiere que la exposición al dióxido de titanio puede causar lesión cerebral y ser un peligro para la salud. La Sociedad Americana del Cáncer ha clasificado al Dióxido de Titanio entre las cinco sustancias más cancerígenas en el planeta. Se considera una causa del asma, el cáncer, la enfermedad renal, enfermedad de Alzheimer y la pérdida de fertilidad. Hay muchos estudios en animales sobre la Internet que enlazan a este producto químico a las enfermedades anteriores.
25
2.0 MARCO TEORICO
Se puede ver que existe una gran cantidad de estudios que se han hecho del TiO2
en la fotocatálisis, referidos a la desinfección de las aguas y las propiedades
auto-limpiantes en morteros en relación con el cemento.
2.1 NORMA NTC 3356
CONCRETO MORTERO PREMEZCLADO PARA MAMPOSTERIA
OBJETO
2.1.1 Esta norma establece los requisitos que debe cumplir todo mortero
premezclado, seco o húmedo, empleado en la construcción de mampostería
simple o reforzada, o en otros usos estructurales.
2.1.2 Los valores se rigen de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades.
Véase la NTC 1000 (ISO 1000).
2.1.3 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si hay
alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma
establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las
principales regulaciones a usar.
2.2 DEFINICIONES
2.2.1 Morteros premezclados húmedos: son los morteros constituidos por
materiales cementantes, agregados, agua y eventualmente aditivos, los cuales
son proporcionados y mezclados en planta. Puede tratarse de morteros
convencionales o morteros de larga duración.
2.2.2 Morteros premezclados secos: son los morteros constituidos por materiales
cementantes, agregados secos y aditivos en polvo, los cuales son proporcionados
y mezclados en planta. El proceso de mezclado del mortero seco debe concluirse
en el sitio de la obra, con la adición controlada de agua, siguiendo las
recomendaciones del fabricante. No se establece duración de este mortero, ya
que depende de las condiciones de almacenamiento.
2.2.3 Mortero convencional: es aquel mortero cuyo proceso de fraguado empieza
desde el momento de contacto del material cementante con el agua,dosificados en
la mezcla.
26
2.2.4 Mortero de larga duración: es aquel mortero que permite su almacenamiento
en estado fresco en la obra hasta por 48 h, de forma que su proceso de fraguado
solo se inicia una vez entra en contacto con las unidades de mampostería.
3.0 NORMA NTC 550
3.1CONCRETOS
ELABORACION Y CURADO DE ESPECIMENES DE CONCRETO EN OBRA
3.1.1. OBJETO
3.1.2 Esta norma establece los procedimientos para la elaboración y curado de
especímenes cilíndricos y prismáticos, tomados de muestras representativas de
concreto fresco para construcción.
3.1.3 El concreto utilizado para elaborar los especímenes moldeados debe tener
los mismos niveles de asentamiento, contenido de aire y porcentaje de agregado
grueso que el concreto que representa. Esta norma no es aplicable a la
preparación de especímenes de concretos sin asentamiento medible, o que
requieren otras formas de especímenes para representar un producto o estructura.
3.1.4 Los valores se deben regir de acuerdo con el Sistema Internacional de
Unidades. Véase la NTC 1000 (ISO 1000).
3.1.5 La presente norma no pretende considerar todos los problemas de
seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de
esta norma establecer las prácticas adecuadas de salud y seguridad y determinar
la aplicación de las limitaciones regulatorias antes de su uso.
3.1.6 El texto de esta norma incluye notas que suministran material explicativo.
Dichas notas no se deben considerar como requisitos de esta norma.
27
3.2.0 IMPORTANCIA Y USO
3.2.1 Esta norma establece los requisitos normalizados para la elaboración,
curado, protección y transporte de los especímenes de ensayo de concreto en las
condiciones de la obra.
3.2.2 Si los especímenes se elaboran y curan como se especifica en esta norma,
los resultados obtenidos pueden ser usados para los siguientes propósitos:
3.2.3 Determinación del cumplimiento de la resistencia especificada.
3.2.4 Comprobación de las proporciones adecuadas de mezcla para obtener la
resistencia.
3.3.0 CONTROL DE CALIDAD.
3.3.1 Si los especímenes se preparan y curan en las condiciones de la obra, como
se estipula aquí, los datos de ensayo resultantes se deben poder usar para los
siguientes propósitos:
3.3.2 Determinación del momento en que la estructura puede ser puesta en
servicio.
3.3.3 Comparación con los resultados de ensayo de los especímenes curados en
condiciones estándar o con los resultados provenientes de otros métodos de
ensayo en obra.
3.3.4 Determinación de la eficiencia del curado y la protección del concreto de la
estructura.
3.3.5 Determinación del momento de remoción de la formaleta o los puntales.
28
CAPITULO I
29
4.0 CAPITULO I
TRABAJO TEORICO-PRACTICO DESDE EL LABORATORIO Para realizar de forma valida, acertada y gráficamente debemos iniciar por lo básico es decir:
1. Granulometría 2. Contenido de Materia Orgánica 3. Porcentaje de Lodos 4. Terrenos de Arcilla y partículas deleznaules ( Partículas) 5. Equivalente de Arena 6. Límites de Constancia (ATTERBERG) 7. Diseño de Mortero
4.1 Marzo 26
Ensayo Nº 1 – “Determinación de la presencia de materia orgánica en el
árido fino” – NTC 127
I. Objeto del Ensayo: Determinar por medio de un ensayo colorimétrico la presencia de materia orgánica en el árido; con esto se logra saber si la presencia de esta materia es perjudicial para la elaboración de mezclas de hormigón o mortero.
II. Descripción de la muestra: Tipo de árido: árido fino obtenido de río
Aspecto físico: árido meteorizado con presencia de impurezas orgánicas.
Presenta diferentes tamaños de partículas, formas (cúbicas, redondeadas y
planas) y texturas superficiales (lisas y rugosas).
Color: gris - verde amarillento
Procedencia: Cantona los Builes
30
MATERIALES
1. Agua 16% 2. Soda Caustica en escamas 6% 3. Arena 4. Probeta 5. Tetero o recipiente plástico 6. Balanza con lecturas hasta 0.1 g. 7. Probeta graduada con capacidad de 250 ml. 8. Tabla de colores estándar ASTM (tester) o soluciones químicas
con patrones de colores.
III. Preparación de la muestra: se debe obtener una muestra cuarteando el material; esto se hace con un cuarteador o con el método del plástico (haciendo un círculo uniforme sobre el plástico con el material y quitando dos cuartos opuestos de este, luego repitiendo el proceso). La muestra debe estar totalmente seca.
Teoría: la presencia de materia orgánica (humus) en el material puede ocasionar
problemas a la hora de las reacciones químicas de hidratación que se dan durante el fraguado, por esto la presencia debe ser conocida y controlada.
Color Número del color normal Gardner Número de la referencia orgánica
Amarillo
Claro
5 1
Amarillo
Oscuro
8 2
Ámbar 11 3
Ámbar
Oscuro
14 4
Negro 16 5
31
IV. Procedimiento: Se preparan 300 g de hidróxido de sodio (NAOH= 291g de agua destilada + 9g de soda cáustica). Se llena el recipiente con el árido hasta las 4 1/2 onzas, luego se agita la solución y se agrega al recipiente una buena cantidad, se agita para que el árido absorba más rápido la solución y finalmente se agrega la solución hasta llegar a las 7 onzas procurando limpiar el frasco. Se debe dejar reposar por 24 horas para poder comparar el color del líquido y el porcentaje de sedimentos que tiene. Esto se hace simultáneamente en los dos recipientes.
GRAFICOS…
FOTOS
AGUA + SODA-CAUSTICA
TETERO CON ARENA
32
4.2 SEPARACION DE LODOS (se debe agitar el agua con la soda hasta logar subir la temperatura)
FOTO 1 (Tetero + Arena seca 4% + soda Acústica disuelta en agua) en este caso se agita la soda con la arena hasta quedar compacta completamente.
FOTO 2 A la anterior mezcla se le agrega más soda hasta llegar 7% del recipiente con la arena contenida en el recipiente.
FOTO 3 Se muestra una aproximación de separación del material por capas.
GRAFICOS
FOTO # 4 FOTO # 5 FOTO # 6 VIII. Resultados:
Color de la muestra entre el 1 de acuerdo a la tabla de colores Standard (ASTH)
33
Capa de sedimento de la muestra después de 24 horas: 0,3 cm.
Capa de material grueso de la muestra 6,9 cm.
Porcentaje de sedimentos: 4,1666 % IX .Análisis de resultados – Conclusiones: teniendo en cuenta que el color obtenido esta entre las referencias 1 y el 2, el árido fino (arena), es apto para la fabricación de morteros y hormigones por tener resistencia próximas a 3.500 psi. La capa de sedimentos al ser pequeña permite que sea más económico pues al tener menor superficie para cubrir se gasta menos material.
X. Referencias: ASTM 240 – impurezas orgánicas en arenas para hormigón UNE 7-082 – determinación de la materia orgánica en arenas para Morteros y hormigones. ICONTEC 127 – método para determinar el contenido aproximado de materia orgánica en arenas usadas en la preparación de morteros y hormigones. GRAFICO FINAL NIVEL DE COLORACION NIVEL N. 1
FOTO #7
34
4.3 Ensayo Nº 2 – “Determinación del porcentaje de lodos y arcillas en el
árido fino ó ensayo de pérdidas por lavado” – NTC 78
I. Objeto del ensayo: determinar la cantidad total de material que pasa a través del tamiz Nº 200 contenido en el árido fino. También llamado porcentaje de lodos y arcillas en la arena.
II. Descripción de la muestra
Tipo de árido: árido fino obtenido de río Aspecto físico: árido meteorizado con presencia de impurezas orgánicas. Presenta diferentes tamaños de partículas, formas (cúbicas, redondeadas y planas) y texturas superficiales (lisas y rugosas). Color: gris - verde amarillento Procedencia: desconocida Peso de la muestra sucia y seca: B= 500g Peso del recipiente para llevar muestra al horno = 159g III. Aparatos y equipos utilizados en el ensayo - Cuarteador con sus accesorios - Balanza con lecturas hasta 0.1 g. - Recipientes metálicos - Tamiz Nº 200 - Estufa con capacidad de calor de 103º C 2º C - Palustres - Frascos de vidrio para la toma de muestras del agua sucia de lavado. IV. Preparación de la muestra: se selecciona una muestra por
medio del “método del cuarteo”.
35
Teoría: la arcilla, el limo y los polvos procedentes de la trituración son
perjudiciales para la elaboración de morteros y hormigones, esto debido a que no permiten los enlaces entra la pasta de cemento y los agregados. Las partículas perjudiciales son aquellas con un diámetro menor a 74 micras ya que son menores que las partículas del cemento. Si la arcilla es expansiva es aún peor porque absorben el agua hinchándose y produciendo una tensión dentro del mortero y el hormigón. Los limos y polvos de trituración hacen que sea más costosa la elaboración del mortero y el hormigón pues al tener más superficie requieren más material. Los límites de presencia de éste material se dan en la siguiente tabla:
V. Procedimiento: La muestra se seca en el horno a 110º C por
15 minutos y se toman 500g. Luego se empieza con el lavado, se pone la muestra en un recipiente de plástico y se le agrega agua hasta cubrirla, luego se mezcla e inmediatamente después de lograr que los sedimentos estén en suspensión se pasa el agua por el tamiz Nº 200 teniendo en cuenta no dejar caer el material grueso; esto se repite hasta que el agua salga limpia. Se debe de tener en cuenta tomar muestras de las lavadas 1, 5 ,10 y así sucesivamente. La muestra junto con el material fino que hay en el tamiz se ponen en un recipiente metálico para después ser llevadas al horno durante 24 horas a una temperatura de 103º C 2º C. Luego se toma el peso en la balanza.
Tipo de concreto
Porcentaje máximo de la masa total de la muestra
Agregado fino Agregado grueso
Natural Manufacturado Natural Manufacturado
Concreto de alta resistencia o sometido a desgaste
3% 5% --- ---
Concreto normal
5% 7% 1% 1,5%
36
VI. Observaciones: En arenas utilizadas en morteros de pega se el
material debe ser inferior al 12%. Las arenas usadas en morteros para revoques o pañetes no deben tener material orgánico, lodos y arcillas, esto porque se cuartearían las superficies de acabado.
VII. Resultados: La presencia de lodos y arcillas en el árido es de 5,38 %
VIII. Análisis de resultados – Conclusiones: como la presencia de
lodos y arcillas en el árido es inferior al 12% éste puede ser
utilizado en morteros de pega. Es apto para un concreto de
resistencia normal de agregado fino manufacturado por ser
menor del 7%; sin embargo no debe ser utilizado en concretos
de alta resistencia o sometido a desgaste.
IX. Referencias
ASTM C-117 - determinar el porcentaje de materia orgánica que
pase el tamiz Nº 200.
ICONTEC 78 – determinación del material que pasa el tamiz
ICONTEC de 74 micras.
37
4.4 Ensayo Nº 3 – “Ensayo granulométrico del árido fino” –
NTC 77
I. Objeto del ensayo: determinar la distribución de las partículas por tamaños presentes en el árido por medio de tamices. Los resultados se ven en una curva granulométrica, además se determina el modulo de finura y la buena o mala gradación del árido fino.
II. Descripción de la muestra Tipo de árido: árido fino obtenido de río.
Aspecto físico: árido meteorizado con presencia de impurezas
orgánicas. Presenta diferentes tamaños de partículas, formas
(cúbicas, redondeadas y planas) y texturas superficiales (lisas y
rugosas).
Color: gris - verde amarillento
III. Aparatos y equipos utilizados en el ensayo - Cuarteador con sus accesorios
- Balanza con lecturas hasta 0.1 g.
- Recipientes metálicos o plásticos.
- Ro – Tap o vibrador para tamices
- Palustres, cucharas
38
- Juego de 6 tamices: Nº 4 (4,76 mm)
Nº 8 (2,38 mm)
Nº 16 (1,19 mm)
Nº 30 (0,59 mm)
Nº 50 (0.297 mm)
Nº 100 (0,149 mm)
Nº 200 (0,149 mm)
Fondo y tapa
- Cepillos de alambre, de nylon y fibras de cerda
IV. Preparación de la muestra: se selecciona la muestra por medio del “método del cuarteo”; ésta debe estar totalmente seca.
V. Teoría: la granulometría es la división de las partículas según su tamaño en una masa de agregados, esta distribución se hace al hacer pasar el agregado por tamices de diferente número de divisiones por pulgada. La gradación del árido es buena si tiene el mayor número de
tamaños de partículas posibles y si éstos están
proporcionalmente distribuidos.
El módulo de finura del árido fino es un centésimo de la
sumatoria de los porcentajes retenidos en todos los tamices
excluyendo el fondo:
M de F = 100
50,100,2004,8,16,30, Noº amicesret.acum.t%
39
En la siguiente tabla se establece la denominación del árido y su
uso de acuerdo a su módulo de finura:
M de F Denominación del árido Posible uso
2,2 – 2,6 Arenas finas Morteros para revoques
2,6 – 2,9 Arenas medias o de media pega Morteros de pega de ladrillo
cerámico – concretos de baja
resistencia. fc =2500 lb./in2 o psi
2,9 – 3,2 Arenas gruesas o de pega Concretos prefabricados,
morteros de pega para bloques
3,2 – 5,0 Arenones Prefabricados en arenón para
piso, forros en arenón, arenón
vaciado “in situ” en aceras
VI. Procedimiento: se pesan 1000g de muestra y se pasa por los
tamices en orden yendo del Nº 4 al 100 hasta llegar al fondo, luego para
asegurarse de que pase todo se llevan los tamices al Ro – tap dónde
son agitados durante 15 minutos. Finalmente en la balanza se pesa
individualmente el contenido de cada tamiz. El error permisible es de 0,5
%.
PESO SECO SUCIO + TARA= 592.3 gr. Lavado por la Malla PESO TARA= 59.4 gr Después de que se realizó el lavado se pone en un recipiente a fuego alto hasta que el material quede totalmente seco (Fotos) En el lavado de las mallas se encontraron los siguientes resultados con respecto al peso de cada uno.
40
TABLA # 1 PORCENTAJE DE TAMISES EN GRAMOS
TARA #4
TARA #8
TARA #16
TARA #30
TARA #50
TARA #100
TARA #200
FONDO TOTAL
0 gr. 81.0gr. 87.1gr. 144.3gr. 76.7gr. 44.8gr. 59.6gr. 19.4gr. 532.9gr.
4.4.1 FOTOS DEL ENSAYO #1
A
9
8
10
00
0
11
12
41
4.4.2 Tabla de resultados (10 De Abril/2015)
Se desarrolló de la siguiente manera: 1. Representa serie de 5 mallas o tamices 2. Representa los Pesos alcanzados en cada malla o Tamiz (X) 3. Representa los porcentajes retenidos individuales en cada malla
o tamiz(Y) y se calcula por medio de la siguiente expresión 4. Representa los porcentajes retenidos acumulados en cada malla
o tamiz (Z) y se calcula con la siguiente expresión. 5. Representa el porcentaje que pasa por cada malla o tamiz (T) y
se calcula con la siguiente expresión.
VII. Tabla #2 Cálculos
MALLAS O
TAMICES
X
PESOS
RETENIDOS
Y PORCEN
RET
INDIVIDUAL
Z
PORCEN RET
ACOMULAD
TOTAL
PORCEN QUE
PASA
No. 4 0 0 0 100%
No. 8 81.1 gr. 15.2 % 15.2 % 84.%
No.16 87.1 gr. 16.3 % 31.5 % 68.5 %
No. 30 144.3 gr. 27.1 % 58.6 % 41.4 %
No. 50 76.7 gr. 14.4 % 73 % 27 %
No. 100 44.8 gr. 8.4 % 81.4 % 18.6 %
No. 200 59.6 gr. 11.20 % 92.6 % 7.4 %
FONDO 19.4 gr. 3.60 % 96.2% 3.8 %
TOTAL 532.9 gr.
42
4.4.3 Resultado Obtenido de los Tamices
Grafica #1
% QUE PASA
CONCLUSIÓN: Al ser el módulo de finura igual a 2,88 se concluye que este árido se
puede ser utilizado en arena de media o media pega, morteros de pega, de bloque de
ladrillo, prefabricados de concreto de mediana resistencia entre 2500 psi – 3500 psi.
43
5.0 PORCENTAJE DE LODOS
NO. 4 = 100 % NO. 8 = 84.8 % NO. 16 = 68.5 % NO. 30 = 41.4 % NO. 50 = 27 % NO. 100 = 18.6 % NO. 200 = 74 % FONDO = 3.8 %
5.1 MODULO DE FINURA
M.F = 15.2+31.5+58.6+73+81.4 = 2.597 / 2.60 100
VIII. Observaciones: la gradación óptima del material está dada por una curva que se ubique en el centro de los límites de los áridos gruesos y finos, esto porque producen una curva suave que se presupone produce el mejor hormigón
IX. Resultados: para la granulometría del material ver la tabla en el punto VII, el módulo de finura es de 2,88 y la curva pasa de estar cerca del límite de áridos finos a estar en el límite de áridos gruesos
X. Análisis de resultados – Conclusión : al ser el módulo de finura igual a 2,88 se concluye que este árido se puede ser utilizado en arena de media o media pega, morteros de pega, de bloque de ladrillo, prefabricados de concreto de mediana resistencia entre 2500 psi – 3500 psi. Por el cuadro de datos se ve que el árido presenta partículas de todos los tamaños, sin embargo éstas no están uniformemente distribuidas por lo que no se considera bien gradado, además la curva granulométrica no estañen centrada. Al tener 71,0g y 7,1099% de fondo (partículas finas) no se considera apto para su uso en concretos de alta resistencia, ver pág. 4 del documento de clase.
44
XI. Referencias ICONTEC 77 – tamizado de materiales granulados (agregados o
áridos)
ICONTEC 129 – agregados pétreos – extracción y preparación
de muestras
ICONTEC 32 – tamices de ensayo de tejido de alambre
6.0 Resultados obtenidos (Abril 11/2015)
6.1 MATERIA ORGANICA = Nivel 1 6.2 LIMITES DE CONSTANCIA = N.P (No Plástico)
7.0 EJERCICIO PARTICULAS DELEZNAULES
TARA # 4 Y 16
En una tara o tamiz se determinó 25 gr. De material y luego se le agrego agua pasados 10 min, se comenzó a sacar las partículas manualmente y haciendo presión, esto se hizo hasta terminar por completo todo el material. (Fotos antes sin agua y con agua) El resultado se pone a fuego hasta quedar completamente seco. Esto me lanza el siguiente resultado Porcentaje de terrones De Arcilla y partículas Deleznaules = Peso inicial - Peso Final *100 Peso inicial
25 gr - 25.7 gr. *100 -2.8 gr. 25 r
45
CAPITULO II
46
8.0 VACIADO EN FORMALETAS DE PRUEBAS Y CUBOS DE
RESISTENCIA REEMPLAZANDO EL CEMENTO POR DIOXIDO DE TITANIO
PAULATINAMENTE (Abril 14/2015)
8.1 Dosificación del cemento por Dióxido de Titanio (TiO2)
1. 0% DE TiO2
CEMENTO ARENA AGUA
224.2 gr 4 unid 112.1 gr.
2. 20% de TiO2
CEMENTO ARENA TiO2 AGUA
179.4 gr. 4 unid 44.8 gr 112.1 gr.
3. 40% de TiO2
Foto 13 Foto 14 Foto 15
Foto 17 Foto 16 Foto 18
47
CEMENTO ARENA TiO2 AGUA
90.2 gr. 4 unid 134 gr. 112.1 gr.
4. 60% de TiO2
CEMENTO ARENA TiO2 AGUA
89.7 gr 4 unid 134.5 gr. 112.1 gr.
Foto 22 Foto 23 Foto 24
Foto 19 Foto 20 Foto 21
48
5. 80% de TiO2
CEMENTO ARENA TiO2 AGUA
44.8 gr. 4 unid 179.4 gr. 112.1 gr
Foto 25 Foto 26 Foto 27
49
8.2.1 FRAGUADO
FOTO # 14
8.2.2 RESISTENCIA DEL MORTERO CON TiO2
FOTO # 15 FOTO # 16
50
8.3 Pruebas de la Resistencia a la Compresión
FOTO # 17 0% (Sin Presencia de TiO2)
FOTO # 18 20% (Con Presencia de TiO2)
FOTO # 19 40% (Con Presencia de TiO2)
0% 20% 40%
51
FOTO # 20 60% (Con Presencia de TiO2) FOTO # 21 80% (Con Presencia de TiO2)
60% 80%
52
8.4 GRAFICA DE RESISTENCIA A COMPRESION
GRAFICA #2
F´c
(Kg / cm2 )
53
CAPITULO III
54
Grafica # 3 Cuadro de Tintas
FOTO # 22 Fotografía Patrón
9.0 COMPORTAMIENTO AUTO LIMPIANTE DE MORTEROS CON SUSTITUCIÓN DE CEMENTO TIPO 1POR TIO2 DESDE LA PERCEPCIÓN VISUAL.
1. Vino Tinto 2. Anilina Verde + Agua 3. Café + Agua 4. Pasto Licuado + Agua 5. Lodo
9.1 FOTOGRAFIA PATRON
9:30 AM
55
9.2 COMPORTAMIENTO VISUAL: Este ejercicio visual se realizó cada hora con exposición constante al sol para determinar su reacción auto-limpiante.
FUENTE: Realizadas por Juliana González
2:30 PM
1:30 PM
12:30 PM
11:30 PM
10:30 PM
56
OTRAS FOTOS
Fotos 48
Fotos 49
Fotos 51
Fotos 50
FUENTE: Realizadas por Juliana González Fotos 52
57
CONCLUSIONES
A medida que aumentaba la cantidad de TIO2 como reemplazo del cemento tipo 1, su resistencia al esfuerzo de la compresión disminuía.
La cantidad de días en el agua no afecta a la resistencia de los morteros.
Al aumentar la presencia del TIO2 en el momento de hacer la mezcla, esta absorbía más rápidamente la cantidad de agua determinada en el diseño de mezclas.
Siendo este el posible compuesto Auto-limpiante, su comportamiento visual no vario mucho con respecto a las horas en que se expuso a la radiación directa del sol cuando se encontraba sucio superficialmente, pero si se detectó que en los morteros que tenían mayor cantidad de TIO2 las suciedades desaparecían en un efecto ´´tipo tiza´´, es decir, se desintegra con el tacto en forma de polvo.
Aunque sus efectos auto- Limpiantes sean favorables en materiales constructivos como en este caso aplicado en Morteros , Según la Sociedad América del Cáncer, ha clasificado que el TIO2 está entre las cinco sustancias más cancerígenas en el planeta. Causante del Asma, el cáncer, las enfermedades Renales, enfermedades de Alzheimer y la perdida de fertilidad.
Haciendo en especial énfasis que si bien la sociedad americana de salud lo considera cancerígeno, en Latinoamérica y en especial en Colombia no hay Restricciones ni recomendaciones al respecto por parte del Ministerio de Salud.
Los cementos modificados con fotocatalizadores pueden ser empleados para diseñar materiales para la construcción amigables con el medio ambiente ya que degradan contaminantes y compuestos orgánicos que pueden deteriorar la parte estética de las estructuras.
58
RECOMENDACIONES
Se recomienda en una fase posterior determinar la influencia del TIO2 en
morteros a nivel Químico y molecular.
Se recomienda estudiar la influencia del TIO2 en la durabilidad de los morteros y concretos.
Se recomienda realizar un análisis socio ambiental, frente a la influencia del TIO2 en la salud de las personas que habitan en lugares con revestimientos que contienen TIO2.
Se recomienda realizar un estudio y análisis en personas que laboran estando expuestas con TIO2.
59
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Porcentajes obtenidos de los Tamices en Gr.................................................P.40
Tabla 2. Cálculos.…..………………………………………………………………..P. 41
60
LISTA DE FOTOS
Figura 1. Proceso de Colorimetría #1-2-3……………………………………….P. 31
Figura 2. Proceso de Colorimetría # 4-5-6………………………………………P. 32
Figura 3. Foto Final de Coloración………………………………………………P. 33
Figura 3. Fotos -Ensayo 1 # 8-12 ……………………………………………….P. 33
Figura 3. Foto Dosificación #13-27……………………………………………P. 46-48
Figura 3. Foto Fraguado #14……………………………………………………..P. 49
Figura 3. Foto Fraguado #15-46……………………………………….................P. 49
Figura 3. Foto Pruebas de la Resistencia a la compresión #17-18-19…………….P. 50
Figura 3. Foto Pruebas de la Resistencia a la compresión # 20-21……………….P. 51
Figura 3. Foto Patrón #22………………………………………...........................P. 53
Figura 3. Foto Comportamiento Visual desde las 10:30 am -2:30 pm/ # 23-47.........P. 54
Figura 3. Otras Fotos # 48-52……………………………………….........................P. 55
61
LISTA DE GRAFICAS
Grafica 1. Resultado Obtenido de los Tamices …………………………..P.31
Grafica 2. Resistencia de la compresión………………………………….P.52
Grafica 3. Cuadro de Tintas ………………………………………………P.53
62
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