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Abstract

En el ámbito de la construcción de tierra, se tienen como antecedentes estructuras y conjuntos de gran antigüedad, que forman parte del patrimonio cultural; también se encuentra todos ls tipos vernáculas, para la edificación de viviendas con materiales tradicionales y disponibles en el contexto local. Hoy en día se tiene por correcta la apreciación de que el adobe en zonas de gran precipitación pluvial tiene una menor vida útil que otros materiales cerámicos, aun sí es más amigable con el medio ambiente, ya que no requiere el consumo de algún combustible para el secado, por lo cual, con esta investigación, se busca dar a la tierra una previa adición que mejore las propiedades ante la humedad y pueda ser considerado como un material durable en la construcción de vivienda y más estructuras. Los suelos como materia prima presentan gran disponibilidad en la región de Michoacán, México. Este trabajo analiza las propiedades mecánicas, dinámicas y apreciación estética de varias muestras de suelo arcilloso estabilizado con cemento, cal, hidróxido de sodio, yeso, y mucílago de nopal, respecto a una muestra natural sin estabilizante que funcionó como testigo. Se estudiaron proporciones diferentes de los estabilizantes y la tierra arcillosa, que proviene de bancos de la localidad de Santiago Undameo, donde actualmente se explota para su uso como material para elaborar ladrillos cerámicos. Además, las propiedades dinámicas como la velocidad de pulso ultrasónico (VPU), que es una prueba no destructiva, se correlacionaron con otras pruebas mecánicas destructivas.
SIACOT 2022 Revive la tierra
20º Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra
Trinidad (Cuba), 4 al 9 de abril de 2022 http://www.redproterra.org
133
PROPIEDADES MECÁNICAS, ESTÉTICAS Y DINÁMICAS DE
ARCILLAS ESTABILIZADAS
Elia Mercedes Alonso-Guzman1, Wilfrido Martinez-Molina2, Adrià Sanchez-Calvillo3, Hugo Luis
Chavez-Garcia4, José Luis Ruvalcaba-Sil4
1Facultad de Arquitectura, Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo; Michoacán, México,
1elia.alonso@umich.mx; 3adria.sanchez@umich.mx
2Faculdad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo; Michoacán, México,
2wilfrido.martinez@umich.mx; 4luis.chavez@umich.mx
4Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México
joseluis.ruvalcaba@gmail.com
Palabras clave: suelos, propiedades de materiales, estabilización volumétrica, SUCS, VPU.
Resumen
En el ámbito de la construcción de tierra, se tienen como antecedentes estructuras y conjuntos de
gran antigüedad, que forman parte del patrimonio cultural; también se encuentra todos ls tipos
vernáculas, para la edificación de viviendas con materiales tradicionales y disponibles en el contexto
local. Hoy en día se tiene por correcta la apreciación de que el adobe en zonas de gran precipitación
pluvial tiene una menor vida útil que otros materiales cerámicos, aun sí es más amigable con el medio
ambiente, ya que no requiere el consumo de algún combustible para el secado, por lo cual, con esta
investigación, se busca dar a la tierra una previa adición que mejore las propiedades ante la humedad
y pueda ser considerado como un material durable en la construcción de vivienda y más estructuras.
Los suelos como materia prima presentan gran disponibilidad en la región de Michoacán, México.
Este trabajo analiza las propiedades mecánicas, dinámicas y apreciación estética de varias muestras
de suelo arcilloso estabilizado con cemento, cal, hidróxido de sodio, yeso, y mucílago de nopal,
respecto a una muestra natural sin estabilizante que funcio como testigo. Se estudiaron
proporciones diferentes de los estabilizantes y la tierra arcillosa, que proviene de bancos de la
localidad de Santiago Undameo, donde actualmente se explota para su uso como material para
elaborar ladrillos cerámicos. Además, las propiedades dinámicas como la velocidad de pulso
ultrasónico (VPU), que es una prueba no destructiva, se correlacionaron con otras pruebas
mecánicas destructivas.
1. INTRODUCCIÓN
La construcción con tierra es un fenómeno extendido a lo largo del planeta, con regiones
que cuentan con una fuerte presencia de construcciones a base de técnicas tan reconocidas
como el adobe, la tapia o el bajareque. Sin embargo, no es posible entender todos estos
sistemas tradicionales sin la función aglutinante de las arcillas, las partículas más pequeñas
que se puede encontrar en los suelos naturales.
Las arcillas se definen como partículas microscópicas en forma de escamas de mica,
minerales arcillosos y otros minerales. Las arcillas están constituidas básicamente por
silicatos de aluminio hidratados, presentando además, en algunas ocasiones, silicatos de
magnesio, hierro u otros metales, también hidratados. Estos minerales tienen, casi siempre,
una estructura cristalina definida, cuyos átomos se disponen en láminas.
Respecto al tamaño de partícula y en relación con la clasificación de los suelos, las arcillas
también se definen como partículas menores a 0.002 mm.
Las arcillas constituyen casi el 70% de la corteza terrestre y la mayor ventaja que ofrecen,
aparte de su disponibilidad, es que debido a su estructura laminar, obligan a que una
reacción química se produzca en un único plano y no en el espacio tridimensional. Además,
la facilidad para modificar sus propiedades adecuándolas a las necesidades concretas de la
aplicación a la que son destinadas, justifica su utilización.
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134
Los minerales arcillosos del tipo montmorillonita son comunes en suelos y sedimentos, y
debido a su abundancia, son materiales de los que se puede disponer en casi todas las
regiones del planeta. Desde la antigüedad, ha sido la materia prima de muchas culturas en
la construcción de sus viviendas y centros ceremoniales. El Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (SUCS) clasifica los suelos de granos finos (arcillas y limos)1 como
de alta, media y de baja compresibilidad; la expansión también es un índice para la
clasificación que hacen los mineralogistas: el grupo de las esmectitas2 es al que pertenecen
las arcillas jóvenes que presentan los mayores índices de expansión y contracción (Juárez;
Rico, 2006). Estas por lo tanto presentan mayores dificultades y retos a la hora de usarse en
la construcción y edificación, razón por la cual es tan importante y común la estabilización de
suelos.
Una clasificación general es la que incluye montmorillonita, illita, caolinita, vermiculita y
clorita (Klein y otros, 2003). La montmorillonita está compuesta estructuralmente por una
capa de aluminio hidratado o una de magnesio hidratada, s capas sílices; es la menos
resistente de las arcillas, ya que tiene gran cantidad de vacíos, por lo tanto alta humedad y
mucha plasticidad, la liga entre las distintas capas es débil, por lo que el agua que entra se
inserta con facilidad entre ellas produciendo expansión y al secarse, se produce retracción
considerable con el consiguiente agrietamiento. Este tipo de arcilla presenta muchas más
complicaciones en los usos para construcción, como por ejemplo la elaboración de adobes,
motivo por el cual es muy común el uso de estabilizantes que mejoren sus propiedades.
Siendo la arquitectura y construcción con tierra un tema pertinente en la sociedad actual
debido a los problemas medioambientales y la elevada emisión de gases de efecto
invernadero, es una obviedad explorar alternativas de edificación que empleen los
materiales locales y las técnicas tradicionales de cada región (Aranda-Jiménez; Suarez-
Dominguez, 2019).
Pese a que en los últimos años se ha puesto la mira en la tierra como material de
construcción sostenible todavía es necesario un grado mayor de análisis en estos sistemas,
que no cuentan con reglamentación en muchos países de América Latina pese a su
importante presencia histórica y cultural.
2. OBJETIVO
Los objetivos del presente trabajo pasaron por caracterizar y estudiar la combinación de
suelos arcillosos de uso común con estabilizantes de fácil acceso y disponibilidad en el
contexto estudiado. Estas adiciones permiten mejorar varias propiedades de los materiales,
y mediante esta investigación puede determinarse cuál es el porcentaje óptimo que logre
obtener las mejores condiciones.
3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
Para la presente investigación se estudiaron las propiedades de distintas mezclas de suelos
arcillosos con diferentes proporciones de estabilizantes. Para el estudio de estas mezclas se
aplicaron ensayos no destructivos, como la medición del potencial de hidrógeno, la
colorimetría, o la velocidad de pulso ultrasónico; ensayos de resistencia mecánica,
incluyendo pruebas a compresión, flexión y tensión; así como ensayos de mecánica de
suelos, con la obtención de los límites de Atterberg y la clasificación de suelos SUCS.
La tierra estudiada proviene de bancos del estado de Michoacán, México; concretamente de
la localidad de Santiago Undameo, donde actualmente se explota para su uso como material
para elaborar ladrillos cerámicos. Primeramente, se analizaron los distintos materiales en el
laboratorio para caracterizarlo mediante el SUCS. Para las mezclas, se utilizaron
combinaciones de suelos naturales con cemento, cal, yeso, hidróxido de sodio (NaOH) y
1 Suelos que contienen por lo menos 50% de limo + arcilla.
2 Grupo de minerales arcillosos y micáceos que incluyen a la montmorillonita, beidelita y nontronita, entre otros.
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mucílago de nopal (cactus) como estabilizantes, con proporciones de 2, 4, 6, 8 y 10%
respectivamente. También se determinaron los límites de Atterberg: el límite líquido (LL),
límite plástico (LP), índice de plasticidad (IP), límite de consistencia (LC) y la clasificación de
los suelos (CL), de acuerdo con los procedimientos establecidos en la norma.
En cuanto a las pruebas no destructivas, se determinó el potencial de hidrógeno (pH), tanto
para una muestra saturada del suelo natural (fungiendo como testigo), así como para las
muestras preparadas con la adición de los estabilizantes en sus distintas proporciones para
verificar si las mezclas cumplen con el valor de 12.4 especificado como mínimo aceptable
por la norma ASTM D 6276 (2019). Son conocidos y especificados los valores para el uso
de la cal, siendo uno de los estabilizantes más antiguos y comunes en el territorio mexicano,
con una presencia prehispánica muy importante en el sur del país (Navarro y otros, 2019), y
un uso tradicional descontinuado en la construcción, ya que en los últimos años ha sufrido
un relevo por parte del cemento (Guerrero, 2013).
Otro de los ensayos aplicados a las mezclas fue el de colorimetría. La prueba de
colorimetría permite medir objetivamente el color de un objeto a partir de la reflectancia, para
ello, el equipo arroja tres parámetros: a*, b* y L* (Sánchez-Calvillo y otros, 2020)3. Como es
lógico, cada una de las adiciones y sus porcentajes provocaron cambios en el color de los
suelos, siendo este un aspecto muy importante en la restauración patrimonial a fin de
preservar el aspecto original de las edificaciones (Martínez y otros, 2018).
Respecto al resto de los ensayos, se elaboraron especímenes cúbicos de 5 cm de arista
para las pruebas de compresión simple, para las pruebas de flexión y velocidad de pulso
ultrasónico (VPU) se elaboraron prismas de 4cm x 4cm x 16 cm; mientras que para las
pruebas de tensión simple se elaboraron briquetas de 7.5cm x 1.91 cm x 3.81cm. Para las
pruebas mecánicas de compresión, tensión y flexión se decidió utilizar para hacer los
especímenes, los porcentajes de 6% en la cal, el cemento, y el yeso, ya que en porcentajes
mayores ocurría un cambio muy brusco de coloración y con los porcentajes de 2% de
hidróxido de sodio y nopal ya que en estos elementos a mayores proporciones aparecía una
especie de cristales en la superficie del espécimen. En las pruebas mecánicas, para la
mezcla suelo-hidróxido de sodio no se pudieron elaborar especímenes ya que todos se
fracturaban durante el proceso de secado.
Tabla 1. Preparación y dimensiones de especímenes para los ensayos
Propiedad Probeta Estabilizante (%)
Cemento Cal Yeso NaOH Nopal
Resistencia a compresión Cubo (5x5x5) cm 6 6 6 2 2
Resistencia a flexión
Velocidad de pulso ultrasónico Prisma (4x4x16) cm 6 6 6 2 2
Resistencia a tensión Briqueta (7.5x1.9x3.8) cm 6 6 6 2 2
Los moldes se recubrieron con aceite mineral en capas lo más delgadas posibles para evitar
que influyeran sobre el color de la cara expuesta. En algunos casos los especímenes no
pudieron descimbrarse a 8 días, por lo tanto, no existen resultados a edades tempranas. Se
realizaron infinidad de especímenes, los especímenes prismáticos tendieron a agrietarse y
fracturarse con mayor facilidad y hubo que repetir muchos de ellos, también ocurrió ese
problema en todos los especímenes sin adiciones. En promedio sólo pudieron usarse un
50% de los especímenes elaborados, el resto se desechó por presentar problemas como los
descritos.
Por último, los resultados del ensayo de VPU fueron correlacionados con la resistencia a
compresión mediante una ecuación de correlación simple. La ecuación está diseñada para
3 El parámetro a* corresponde al eje rojo-verde del color, el parámetro b* al eje amarillo-azul, mientras que el
parámetro L* o luminosidad corresponde al eje blanco-negro.
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136
determinar el módulo de elasticidad dinámico del concreto, buscando aplicarse en este caso
a materiales en tierra, puesto que no existe un parámetro o fórmula establecido para calcular
este módulo en elementos como los adobes, pese a algunos ejemplos en investigaciones
patrimoniales (Aguilar y otros, 2015).
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A continuación se presentan los resultados de las distintas pruebas efectuadas en las
mezclas de suelo-estabilizante, desglosando entre los análisis de mecánica de suelos,
pruebas no destructivas y ensayos de resistencia mecánica.
4.1. Límites de consistencia (límites de Atterberg) y clasificación SUCS
Los límites de consistencia, comúnmente referidos en la literatura como límites de Atterberg,
son presentados a continuación en las tablas 2 a 6 en función del estabilizante empleado
para la mezcla con suelos. En las tablas también se incluye la clasificación de los suelos
mediante el sistema SUCS, dando una idea de la reducción de plasticidad en las mezclas
según los distintos estabilizantes.
Tabla 2. Límites de Atterberg y clasificación para la mezcla de suelo-cemento
Límites Testigo
Adicción de cemento
2%
10%
LL (%)
66.00
50.50
50.16
LP (%)
24.80
29.69
39.57
IP (%)
41.20
20.81
10.59
LC (%)
14.12
15.34
35.77
CL (%)
17.50
13.00
4.90
SUCS
CH
MH
ML
Δ C. agua%
51.88
35.16
14.39
Tabla 3. Límites de Atterberg y clasificación para la mezcla suelo-cal
Límites Testigo
Adicción de cal
2%
10%
LL (%)
66.00
51.20
43.28
LP (%)
24.80
25.80
36.46
IP (%)
41.20
25.40
6.82
LC (%)
14.12
17.43
40.46
CL (%)
17.50
13.10
4.20
SUCS
CH
CH
ML
Δ C. agua%
51.88
33.77
2.82
Tabla 4. Límites de Atterberg y clasificación para la mezcla suelo-yeso
Límites Testigo
Adicción de yeso
2%
10%
LL (%)
66.00
60.80
49.83
LP(%)
24.80
22.32
19.91
IP (%)
41.20
38.48
29.92
LC (%)
14.12
14.95
16.06
CL (%)
17.50
15.90
20.27
SUCS
CH
CH
CL
Δ C. agua%
51.88
45.85
33.77
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137
Tabla 5. Límites de Atterberg y clasificación para la mezcla de suelo-hidróxido de sodio
Límites Testigo
Adicción con hidróxido de sodio
2%
10%
LL (%)
66.00
59.20
53.86
LP (%)
24.80
53.91
28.40
IP (%)
41.20
5.29
25.46
LC (%)
14.12
15.91
33.69
CL (%)
17.50
16.10
6.80
SUCS
CH
MH
CH
Δ C. agua%
51.88
43.29
20.17
Tabla 6. Límites de Atterberg y clasificación para la mezcla suelo-nopal
Límites Testigo
Adicción con nopal
2%
10%
LL (%)
66.00
68.00
91.34
LP (%)
24.80
22.31
19.66
IP (%)
41.20
45.69
71.68
LC (%)
14.12
20.61
16.82
CL (%)
17.50
16.10
19.30
SUCS
CH
CH
CH
Δ C. agua%
51.88
47.39
74.52
Se observó que las mezclas de suelo-cemento (tabla 2) y suelo-cal (tabla 3) presentaron
mejora considerable en controlar los cambios volumétricos de la arcilla, como puede
observarse con los valores SUCS de clasificación de suelos. Se puede observar como las
estabilizaciones con cal y cemento reducen la plasticidad de las muestras, pasando de
arcillas de alta plasticidad (CH), a arcillas y limos de baja plasticidad (CL y ML)4. El resto de
estabilizantes no presentaron cambios volumétricos significativos, como se ve en las tablas
4, 5 y 6; excepto por el uso de yeso en proporción del 10%.
Cabe destacar que, a partir de la experimentación, se observó que la mezcla de arcilla-
hidróxido de sodio en el porcentaje de 6% en adelante, se generaba una capa de cristales
que provocaba desmoronamiento de la muestra. También es notoria la reducción del
contenido de humedad, con decrementos tan significativos como el de la estabilización con
cal, propiedad que ya ha sido empleada históricamente para el secado de suelos (Navarro y
otros, 2019).
4.2. Ensayos no destructivos
Sobre los resultados de la medición del pH de los materiales que se utilizaron como
estabilizantes, dos no cumplieron con la norma ASTM D 6276, ya que se obtuvieron valores
menores de 12.4, estos valores fueron de entre 7 y 8 siendo el yeso y el mucílago de nopal
respectivamente las adiciones que no cumplieron la norma. Las adiciones de hidróxido de
sodio, cemento y cal mínimo cumplían en los casos de las proporciones de 8 y 10 %. Sin
embargo, debe tomarse en cuenta que la norma referida aconseja estos valores únicamente
para la estabilización mediante cal, sin tomar en cuenta el empleo de otros materiales como
los presentes en esta investigación.
4 El sistema de clasificación de suelos SUCS presenta símbolos de dos letras para denominar los suelos a partir
de la granulometría: CH corresponde a high plasticity clay, mientras que CL y ML a low plasticity clay y low
plasticity silt.
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138
Tabla 7. Potencial de hidrógeno (pH) de los estabilizantes
Estabilizante (%) Potencial de hidrógeno (pH)
Cemento Cal Yeso NaOH Nopal
2.0 10.8 11.3 5.6 12.3 5.8
4.0 11.5 12.0 5.8 12.5 5.9
6.0 11.7 12.3 5.9 12.6 6.2
8.0 12.1 12.6 6.2 12.9 6.5
10.0 12.9 13.2 6.6 13.7 7.8
Según se reportó en Martínez y otros (2018), las variaciones de color medidas con el equipo
colorímetro fueron mínimas, obteniendo los mejores resultados con la mezcla suelo-yeso,
puesto que apenas presentó variaciones significativas en los cinco porcentajes empleados.
Esta técnica también puede ser empleada para identificar el cambio de color de suelos
naturales y elementos constructivos como la mampostería de adobe, permitiendo relacionar
los estabilizantes encontrados mediante otros análisis con la variación según la escala CIE5,
además de la posibilidad de poder implementar el ensayo in situ.
Figura 1. Comparativa de la variación colorimétrica entre la muestra testigo de suelo natural y las
distintas mezclas con proporciones de estabilizantes. Fuente: Martínez y otros, 2018
4.3. Propiedades mecánicas
En las figuras 2, 3 y 4 pueden observarse respectivamente los valores de resistencia a
compresión, flexión y tensión de las muestras suelo-estabilizante, permiendo identificar la
afectación de cada adición a las propiedades mecánicas del material, siendo esto
fundamental para los usos de edificación y construcción.
5 Acrónimo de Commission Internationale de l’Éclairage
cal
cemento
hidróxido
de sódio
nopal
yeso
suelo
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139
Figura 2. Resistencia a compresión en cubos
Figura 3. Resistencia a flexión en prismas
Figura 4. Resistencia a la tensión en briquetas
Los valores de compresión fueron comparados mediante una ecuación de correlación simple
con los valores de VPU, para de este modo poder estimar el módulo de elasticidad dinámico
de las mezclas, siendo este difícil de obtener para materiales de tierra.
Resistencia a compresión kgf/cm2
Resistencia a flexión kgf/cm2
Resistencia a tensión kgf/cm2
nopal
yeso
cemento
cal
tierra
suelo
suelo + 6% cal
suelo + 6% cemento
suelo + 6% yeso
suelo + 2% nopal
suelo
suelo + 6% cal
suelo + 6% cemento
suelo + 6% yeso
suelo + 2% nopal
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140
Tabla 8. Ecuaciones de correlación simple entre la velocidad de pulso ultrasónico y resistencia a
compresión
Material Ecuación
Suelo natural Y= -0.0334x + 89.5690
Suelo + 6% cal Y= -1E-0.5x + 1.1115
Suelo + 6% cemento Y= 0.0034x + 0.7225
Suelo + 6% yeso Y= 0.0112x + 45.3010
Suelo + 2% m. nopal Y= -0.0118x + 67.2710
Tabla 9. Ecuaciones de correlación simple entre la velocidad de pulso ultrasónico y resistencia a
flexión
Material Ecuación
Suelo natural Y= -0.0274x + 39.0890
Suelo + 6% cal No resiste
Suelo + 6% cemento Y= 0.0059x + 3.7952
Suelo + 6% yeso Y= -0.0024x + 14.3450
Suelo + 2% m. nopal Y= -0.0099x + 19.8780
5. CONCLUSIONES
Se determinaron los límites de consistencia dando como resultado que la mejor adición fue
el porcentaje de 10% de cal, controlando prácticamente los cambios volumétricos de la
arcilla; los porcentajes de cemento presentaron un comportamiento similar a las adiciones
de cal, ya que ambos materiales fueron los que propiciaron mayor disminución de la
plasticidad. En las adiciones mayores de 6 % del hidróxido de sodio y del mucílago de nopal
se generaba una cubierta de cristales, en el caso del hidróxido de sodio, y una especie de
lama en el mucílago de nopal.
Sobre los resultados del valor del pH de las mezclas, se observó que con la adicción del
yeso y del nopal no es posible cumplir con la norma ASTM D 6276, ya que los valores son
menores a 12.4. Por otro lado, las adiciones de hidróxido de sodio (4, 6, 8 y 10%), y
cemento y cal (8 y 10%) si cumplen los requisitos. No obstante, debe tomarse en cuenta que
la norma únicamente ha sido diseñada para el uso de la cal como estabilizante, por lo que
es necesario expandir la investigación con otros materiales y probar su viabilidad.
Un punto importante a mencionar es que se genera un cambio notorio en el color de las
mezclas con proporciones mayores a 6 %. Para las diferentes adiciones, sólo en la mezcla
de yeso conserva coloración similar con todos los porcentajes. Este aspecto puede ser
importante para los trabajos de restauración y conservación de arquitectura patrimonial con
acabados visibles en tierra, ya que siempre se busca preservar el aspecto original de estas
edificaciones sin aplicar grandes cambios estéticos. Sin embargo, si se busca desarrollar un
material de construcción con condiciones de durabilidad sin tener en cuenta estos
requerimientos, puede obviarse el factor de la colorimetría.
Las pruebas mecánicas se realizaron en especímenes con porcentajes de 6% de adición
máximo para guardar la similitud en las tonalidades de los especímenes. Respecto a las
propiedades mecánicas, mientras que las adiciones de 6% de cemento y cal fueron las
mejores para controlar los cambios volumétricos; sin embargo, obtuvieron valores bajos en
su capacidad de carga a compresión, flexión e incluso nula para la tensión, mucho menores
que las de la muestra testigo. En las pruebas mecánicas, la adición que mejores resultados
brindó fue la de 6% de yeso, tanto en compresión y flexión dando un mejoramiento respecto
a la muestra testigo. El mucílago de nopal presento comportamiento similar a la muestra
testigo con una mejora discreta en compresión y flexión, pero siendo la de mejor
comportamiento en las pruebas de tensión.
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141
Para las pruebas de pulso ultrasónico se obtuvo el valor de la velocidad VPU (m/s), el cual
se correlacionó directamente con la resistencia mecánica obtenida de la prueba destructiva
ya que no se puede obtener directamente el módulo de elasticidad dinámico con el equipo
ya que la ecuación está diseñada para determinar el módulo de elasticidad dinámico del
concreto, y así se obtuvo una ecuación que determina la resistencia del suelo arcilloso
estudiado, en base a la velocidad de pulso.
El presente estudio cuenta con el valor de tomar en cuenta varias propiedades de los
materiales: tanto la capacidad mecánica, como los cambios volumétricos, la percepción
estética, o la densidad y estructura interna de las muestras entre otros. Es importante
discernir en qué propiedades de los materiales se quiere actuar en función del uso
constructivo y las características requeridas. Resulta muy interesante ver como ciertos
estabilizantes mejoran algunas propiedades mientras que afectan negativamente en otras;
por ello, es importante lograr un balance entre el porcentaje y el tipo de adición. En general,
es de suma importancia continuar con el estudio de los materiales de construcción con
tierra, por sus excelentes cualidades y el bajo impacto ambiental que presentan.
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doi:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.862.56
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el soporte financiero de la Coordinación de Investigación Científica de la
UMSNH, del CONACYT con las 315660 y 315680, y del Programa SEP-PRODEP. Además, los
autores agradecen el apoyo del proyecto ganador del premio del 1r Concurso Internacional de
Proyectos de Cooperación y Desarrollo del 15th International Conference on Durability of Building
Materials and Components (DBMC 2020), Barcelona, España. También fue invaluable el soporte
técnico de los Ingenieros Civiles Amado Flores Rentería y Mario Alberto Olguín Domínguez, y del
Laboratorio de Materiales “Ing. Luis Silva Ruelas” de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad
Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra 20o SIACOT
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AUTORES
Elia Mercedes Alonso-Guzmán, doctora en química por la Universidad Nacional Autónoma de México
y profesora investigadora en la Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo. Trabaja en la
caracterización de materiales de construcción patrimoniales, históricos, vernáculos, artísticos,
tradicionales, nano y sustentables. Publicaciones completas en:
https://www.researchgate.net/profile/E-Alonso-Guzman
Wilfrido Martínez-Molina, doctor en ingeniería por la Universidad Autónoma de Querétaro y profesor
investigador en la Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo. Trabaja en la durabilidad y
mecanismos de daño de los distintos materiales de construcción: patrimoniales, históricos,
vernáculos, artísticos, tradicionales, nano y sustentables. Publicaciones completas en:
https://www.researchgate.net/profile/Wilfrido-Martinez-Molina
Adrià Sánchez-Calvillo, doctorante en arquitectura, máster en construcción avanzada en la
edificación, especialista en restauración de monumentos, graduado en arquitectura técnica y
edificación. Investigador de doctorado y profesor en la Universidad Michoacana San Nicolás Hidalgo.
Director del proyecto DBMC 2020 para el estudio del patrimonio vernáculo del estado de Michoacán,
México. Publicaciones completas en: https://www.researchgate.net/profile/Adria-Sanchez-Calvillo
Hugo Luis Chávez-García, profesor investigador en la Universidad Michoacana San Nicolás de
Hidalgo. Trabaja con pruebas no destructivas con los distintos materiales de construcción:
patrimoniales, históricos, vernáculos, artísticos, tradicionales, nano y sustentables. Publicaciones
completas en: https://www.researchgate.net/profile/Hugo-Garcia-2
José Luis Ruvalcaba Sil, doctor en ciencias, jefe del departamento de física experimental en la
Universidad Nacional Autónoma de México y coordinador del Laboratorio Nacional de Ciencias para
la Investigación y la Conservación del Patrimonio Cultural (LANCIC). Sus líneas de investigación
incluyen la física atómica y molecular y el estudio y preservación del patrimonio cultural.
Publicaciones completas en: https://www.researchgate.net/profile/Jose-Luis-Ruvalcaba-2
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Conference Paper
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se le asocia directamente con el calentamiento global. Por otro lado, la industria de la construcción es una de las que más contamina, por lo que es necesario crear conciencia acerca del uso de materiales de bajo impacto como lo son los elaborados con tierra. La arquitectura con tierra y sus diversos sistemas constructivos, tanto en mampostería, muros monolíticos y técnicas mixtas, así como sus acabados, se postula para reducir dichas emisiones, sin embargo, es fundamental demostrarlo. El objetivo de este trabajo es demostrar que la arquitectura con tierra en dos de sus elementos es capaz de mitigar los GEI y por tanto las emisiones de CO2 que son importante causa del calentamiento global. Se muestra la metodología y los resultados e impacto referido a los GEI o huella de carbono de elementos de tierra como son los bloques de tierra comprimida o BTC estabilizados y un recubrimiento de tierra con fibra de ixtle obteniéndose una reducción desde un 20% hasta un 75% en peso de emisiones cuando se comparan con materiales tradicionales como ladrillo y mortero cemento-arena, respectivamente.
Article
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The objective of this investigation was to quantify the colorimetric values of clay with different types of additives. Aesthetic appreciation, based on the color of clay with different addition percentages (by clay mass), is explored using clay from the Santiago Undameo Bank, Mexico. The clay was kaolinite, and the additions were gypsum, lime, opuntia cactus mucilage, Portland cement, and sodium hydroxide. The addition percentages were 2%, 4%, 6%, 8% and 10%. The best colorimetric performances were obtained from Portland cement at 6%, sodium hydroxide at 4%, lime and gypsum at 8% and opuntia cactus mucilage at 4% and 8%. Some buildings where these clay materials were used are Casas grandes in Paquimé, Chihuahua, La Venta in Tabasco, and Yácatas in Tzintzuntzan, among others. Colorimetry of clays modified with mineral and organic additives W. Martínez, et al 164 Colorimetría de arcillas modificadas con adiciones minerales y orgánicas. RESUMEN El objetivo es cuantificar los valores de los diferentes colores obtenidos en arcillas con adiciones, comparados contra una arcilla base. Se explora la apreciación estética, en base al color de las arcillas con diferentes adiciones usando arcilla del Banco Santiago Undameo, México. Las adiciones son yeso, cal, mucílago de cactus opuntia, cemento portland e hidróxido de sodio. Los porcentajes en peso fueron 2, 4, 6, 8 y 10%. Los mejores comportamientos colorimétricos fueron los resultados obtenidos del cemento portland al 6%, hidróxido de sodio al 4%, cal y yeso al 8% y mucílago de cactus opuntia blanco con porcentajes al 4 y 8%. Algunas construcciones donde se emplearon estos materiales arcillosos son: Casas Grandes en Paquimé, Chihuahua, La Venta en Tabasco; Yácatas en Tzintzuntzán, entre otros. Palabras clave: arcilla; colorimetría; adiciones; restauración. Colorimetria de argilas modificadas com adições minerais e orgânicas. RESUMO O objetivo é quantificar os valores das diferentes cores obtidas em argilas com adições. Exploramos a apreciação estética de diferentes adições e porcentagens de argilas do Banco Santiago Undameo, no México. As adições são gesso, lima, mucilagem de cítrica de opuntia, cimento portland e hidróxido de sódio; os percentuais em peso da argila são 2, 4, 6, 8 e 10%; os melhores comportamentos colorimétricos foram obtidos a partir de cimento portland a 6%, hidróxido de sódio a 4%, lima e gesso a 8% e mucilagem de branco opuntia cactus com porcentagem de 4% e 8%. Alguns edifícios onde esses materiais de argila foram utilizados são:
Article
In the restoration field and the cultural heritage, the treatment of colour is very important, being an important factor for the decisions and interventions in historic buildings. However, some of these have not the same recognition and protection by authorities, being really vulnerable, especially against natural phenomena like the earthquakes. After the 2017 Puebla Earthquake, the remainders of the earthen architecture of Jojutla de Juarez were collected to be analysed. Natural clays of the quarries near the town were compared by colorimetry tests with the traditional adobe samples which were collected in the locality. There also were conducted particle size analysis and the Unified Soil Classification System, USCS, to obtain the composition and properties of the soils and the adobe bricks, as well as the additives used, mainly straw as fibre reinforcements of the adobe masonry. One of the factors observed which contributed to change the colorimetric values of the clays was the use of stabilizers like lime, on the other hand, these stabilizers also helped to change the USCS classification of the soils and their cohesive properties.
Caracterización mecánica de las unidades de adobe del complejo arqueológico Huaca de la Luna mediante ensayos de ultrasonido. Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra, 15
  • R Aguilar
  • C Saucedo
  • M Montesinos
  • E Ramírez
  • R Morales
  • S Uceda
Aguilar, R.; Saucedo C.; Montesinos, M.; Ramírez, E.; Morales, R.; Uceda, S. (2015). Caracterización mecánica de las unidades de adobe del complejo arqueológico Huaca de la Luna mediante ensayos de ultrasonido. Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra, 15. Cuenca, Ecuador: Universidad de Cuenca/PROTERRA. p.28-39
La cal y los sistemas constructivos. En: L. Barba Pingarrón; I. Villaseñor Alonso, La cal: historia, propiedades y usos
  • L Guerrero
Guerrero, L. (2013). La cal y los sistemas constructivos. En: L. Barba Pingarrón; I. Villaseñor Alonso, La cal: historia, propiedades y usos. Distrito Federal: UNAM, Instituto de Investigaciones Antropológicas;
Estabilización de suelos arcillosos con cal para firmes y blocks
  • E G Navarro Mendoza
  • A Sánchez Calvillo
  • E M Alonso Guzmán
Navarro Mendoza, E. G.; Sánchez Calvillo, A.; Alonso Guzmán, E. M. (2019). Estabilización de suelos arcillosos con cal para firmes y blocks. En C. Neves, Z. Salcedo Gutiérrez, O. Borges Faria (ed.), Seminario Iberoamericano de Arquitectura y Construcción con Tierra, 19. San Salvador, El Salvador: FUNDASAL / PROTERRA. p.284-201