Estudio de las propiedades térmicas, mecánicas, morfológicas y estructurales del adobe como material biocompósito

Abstract

El presente trabajo de investigación presenta el estudio de las propiedades térmicas, mecánicas, morfológicas y estructurales del material biocompósito ampliamente usado en las construcciones de las viviendas de las zonas altoandinas: el adobe. Para el desarrollo de esta investigación se elaboraron bloques de adobe, reproduciendo las condiciones típicas que los pobladores rurales utilizan para su fabricación. Además, se consideró el estudio de la presencia de Stipa ichu (nombre científico del ichu) en el biocompósito. La caracterización térmica del adobe se realizó empleando un Aparato de Placa Caliente con Guarda (APCG) realizando las medidas según la norma ASTM C 177. Esta parte del trabajo se desarrolló en el Centro Nacional de Metrología (CENAM) de México. Por otro lado, la caracterización mecánica del adobe consistió en el desarrollo de los ensayos mecánicos de comprensión, flexión y cizalladura; todos ellos realizados en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería. Con relación al estudio de las propiedades estructurales y morfológicas del biocompósito se empleó Difracción de Rayos X y Microscopía Electrónica de Barrido, ambas técnicas fueron desarrolladas en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Ingeniería. De acuerdo con los resultados de granulometría y limite líquido y plástico se tiene que la tierra usada para la fabricación de adobes es considera como CL (un suelo de partículas finas- inorgánicas de arcilla de baja plasticidad), según Norma ASTM D2487. De acuerdo con los resultados de compresión a la unidad de adobe sin Stipa ichu y con Stipa ichu se tiene un valor promedio de 24,44 kg cm-2 y 24,54 kg cm-2, respectivamente. En el caso de compresión de pilas de adobe sin fibra y con fibra se obtuvo un valor promedio de 30,22 kg cm-2 y 26,41 kg cm-2, respectivamente. Estos resultados cumplen los valores mínimos indicados en la Norma Peruana E.080 Adobes. En el caso de los resultados del ensayo de flexión de adobe sin fibra y con fibra se tiene un valor promedio de 0,56 MPa y 0,30 MPa, respectivamente. Estos resultados fueron siguiendo las pautas de la Norma Española UNE.EN.196.1. Finalmente, en el ensayo de cizalladura para adobes sin ichu y con ichu se obtuvo un valor promedio de 5,33 kg cm- 2 y 2,73 kg.cm-2, respectivamente; siguiendo las pautas de la Norma Técnica Peruana en Maderas NTP 251.013. Como resultados se tiene que el adobe sin Stipa ichu y con Stipa ichu tiene una conductividad térmica de 0,371 W m-1K-1y 0,349 W m-1K-1respectivamente. Según las fotografías de microscopia electrónica de barrido se puede observar que la morfología interna del adobe es altamente heterogénea y porosa, la cual contiene partículas de diferentes tamaños que contienen cavidades entre ellas. La fibra (Stipa ichu) presenta una distribución aleatoria y se observa cercanamente unida a la matriz que la circunda. Finalmente, de los estudios de DRX, se tuvo que el tipo de arcilla presente, en la tierra usada para la fabricación de los adobes, predominantemente fue illita-montmorillonita. Palabras clave: Biocompósito, Adobe, Stipa ichu, ASTM, Difracción de Rayos X, Microscopía Electrónica de Barrido, Conductividad Térmica.