Elaboración y estudio de adobes

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28/11/14 Síntesis de Materiales Facultad de Química Prof. José Martín Enrique Carreto Cortés De la Rosa Cortés Guadalupe Flores Morelos Abel Mendoza Melchor Daniela ELABORACIÓN Y ESTUDIO DE ADOBES

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Síntesis y estudio de adobes

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Elaboracin y estudio de adobes

28/11/14

Sntesis de Materiales

Facultad de Qumica

Prof. Jos Martn Enrique Carreto Corts

De la Rosa Corts Guadalupe

Flores Morelos Abel

Mendoza Melchor Daniela

Elaboracin y estudio de adobes

INTRODUCCIN

Adobe

El adobe es una pieza para construccin hecha de masa de barro (generalmente arcilla y arena) mezclado con paja, moldeada en forma de ladrillo y secado al sol; con ellos se construyen paredes y muros de variadas edificaciones.

Para evitar que se agriete al secar, se aade a la masa paja, crin de caballo, heno seco o cualquier otro tipo de fibra, que sirven como armadura.

Actualmente se fabrican de manera ms certera con respecto a la composicin, y suelen tener un 20% de arcillas y un 80% de arena, eso en funcin de la composicin del suelo, cuanto ms arcilloso, ms arena se agrega, sin agregar paja u otros elementos a la mezcla. Las investigaciones han mostrado que la inclusin de fibras vegetales puede servir como atraccin para las termitas y adems, si el secado del adobe sin fibras ocurre e la sombra, la retraccin es menor.

Tienen una gran inercia trmica, debido a los espesores necesarios para construir, por lo que sirve de regulador de la temperatura interna; en verano conserva el frescor y durante el invierno el calor.

La mayora de los compuestos reforzados con fibra consiguen una mejor resistencia a la fatiga, mejor rigidez y una mejor relacin resistenciapeso, al incorporar fibras resistentes y rgidas aunque frgiles, en una matriz ms blanda y dctil. El material de la matriz transmite la fuerza a las fibras, las cuales soportan la mayor parte de la fuerza aplicada. La resistencia del compuesto puede resultar alta a temperatura ambiente y a temperaturas elevadas.

Caractersticas

El adobe es higrfilo, tiende a absorber la humedad atmosfrica cuando el aire est saturado, de manera que por ello pierde su resistencia a los esfuerzos, an a los de su propio peso.

Su resistencia a la compresin es baja (de 3 a 5 kg por cm2) cuando est seco y pueden considerarse nula a los esfuerzos de traccin. Por esas mismas caractersticas, su manipulacin se vuelve difcil y los adobes se quiebran al no haber sido curados es decir, sometidos a tratamientos de sinterizacin.

Sinterizado

Es el tratamiento a alta temperatura que ocasiona que las partculas se unan, reduciendo de manera gradual el volumen del espacio poroso entre ellas.

En la sinterizacin las partculas coalescen por difusin al estado slido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto de fusin o vitrificacin del compuesto que se desea sinterizar. En el proceso, se produce difusin atmica entre las superficies de contacto de las partculas, lo que provoca que resulten qumicamente unidas.

La adaptabilidad de un material dado a la fabricacin por sinterizado depende de las propiedades de su polvo y del modo de manufactura. Las propiedades de los polvos que tienen fundamental importancia, como se explicar ms adelante, son: el tamao de las partculas; la distribucin de tamaos; la forma; la compresibilidad; la pureza y la densidad aparente. Muchas de estas propiedades se hallan ligadas al procedimiento de fabricacin del polvo. El tamao de partculas que normalmente se emplea en el sinterizado oscila entre 0,5 m y 200 m. La velocidad de sinterizacin aumenta al disminuir el tamao de las partculas dentro de cierto rango de valores.

Etapas de la sinterizacin

A continuacin en la siguiente imagen, es posible apreciar las etapas que se van presentando conforme ocurre el proceso de sinterizacin.

Figura 1. Etapas que ocurren durante el proceso de sinterizacin.

Factores que afectan la sinterizacin

Entre estos factores se encuentran:

Temperatura

Tiempo

Composicin del material

Velocidades de calentamiento y enfriamiento

Tamao de partcula

Siendo este ltimo, el que ms se tom en cuenta y la variable, as como tambin la composicin del material para la elaboracin de los adobes en esta prctica.

OBJETIVOS

Obtener diferentes tipos de adobe variando su composicin.

Comprender y tener una visin ms clara del proceso de sinterizado.

Determinar cual es la mejor composicin para obtener adobes ms resistentes.

HIPTESIS

Se predice que con un menor tamao de partcula, debido a que los espacios que existen sern ms pequeos, habr una mejor unin de las mismas lo que provocar como consecuencia que el material sea ms resistente.

MATERIALES Y REACTIVOS

Elaboracin y estudio de adobes

Elaboracin y estudio de adobes

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Piedra de jardn

Poliestireno expandido

Aserrn

Talco

Yeso

Hojas y pasto

Acetona

Martillo

Tamiz (con malla de 80 y 250)

Prensa para pastillas

Mortero y pistilo

Esptula

Mufla

METODOLOGA

Para la elaboracin de los adobes, lo primero que se hizo fue con el martillo, trozar la piedra hasta dejarla de un tamao que pudiera molerse con el pistilo y el mortero. Posteriormente, se moli la piedra en el mortero hasta tener un polvo mas o menos homogneo. El polvo resultante se coloca en el tamiz y se hace pasar por una malla del no. 80, se separar el polvo ms fino de aquel que no se encuentra molido lo suficiente. Se repite el proceso hasta tener aproximadamente 100 gramos de polvo pasado por la malla del 80 y 100 gramos de polvo obtenidos por la malla del 250.

Una vez que se tenga la materia principal que conforma el adobe (piedra molida), se realizan diferentes adobes variando la composicin de los componentes. Idealmente, un adobe est compuesto de la materia prima, fibra y un polmero para hacerlo mas resistente.

Para esto se lleva a cabo el siguiente procedimiento:

Se eligen los materiales y las proporciones que se utilizaran de cada de uno de los componentes.

Se mezclan los componentes en un mortero y se aade la mnima cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla lo ms homognea posible.

Se coloca la mezcla en el dado de la prensa y se lleva a cabo el proceso para obtener las probetas.

Una vez que se tienen las probetas, se meten a la mufla por aproximadamente una hora a una temperatura de 700C.

Se sacan de la mufla y se dejan enfriar para realizar las pruebas de resistencia pertinentes. (En este caso, las pruebas no se realizaron por falta de tiempo).

RESULTADOS Y ANLISIS

En nuestro caso se realizaron 3 probetas de diferente composicin. A continuacin se muestra una tabla que incluye la descripcin de dichas composiciones. Las proporciones no fueron medidas con exactitud.

Tabla 1. Composicin de las probetas.

Componente

Adobe 1

Adobe 2

Adobe 3

Materia prima (piedra)

Si

Si

Si

Polmero (Poliestireno expandido)

No

No

Si

Fibra

Talco

Yeso

Aserrn

Talco

Yeso

Aserrn

Hojas

Talco

En este caso es posible observar que lo que ms se vari fue la cantidad y tipo de fibra aadida y si se incorpor polmero o no a mezcla.

De los adobes obtenidos, el 1 no soport siquiera el proceso de presin en la prensa, lo que pudo deberse a que la mezcla estaba o muy hmeda o muy seca.

En el adobe 2, despus de llevarse a cabo el proceso de coccin/secado, se pudo ver que se obtuvo un adobe bien formado, lo que quedara por determinar es que tanta resistencia tiene con las pruebas que no se realizaron.

Finalmente, el adobe 3, antes de someterse al proceso de coccin pareca que no tendra ningn problema. Sin embargo, cuando se sac de la mufla, esta fracturado y partido por la mitad, lo que nos hace cuestionarnos que tan efectiva es esta composicin y si esto sucedi antes o despus de entrar a la mufla.

A continuacin se anexa una imagen de los adobes resultantes.

Figura 2. Adobes resultantes del experimento; a) Adobe 1 ; b) Adobe 2; c) Adobe 3.

a

b

c

Es importante mencionar que los adobes tienen un color caracterstico de rojizo anaranjado, sin embargo este vara en intensidad dependiendo de la composicin del mismo. Este fenmeno se puede apreciar en la figura 2, donde se observa a los tres adobes de diferente composicin.

Para las pruebas de resistencia, los adobes iban a ser sometidos a una prensa que ejerciera presin en ellos hasta que estos quedaran destruidos y se tomara la medida de presin ejercida en ellos previo a la ruptura.

Por la apariencia que los adobes tenan una vez que salieron de la mufla, es posible decir que por el aspecto el que parece tener ms resistencia es el adobe 2. Sin embargo, esto no se puede dar por hecho a menos de que se realizaran las pruebas, ya que a diferencia del adobe 3, el adobe 2 no contena el polmero lo que implicara una menor resistencia en el material.

Como nota importante, no se llevaron a cabo pruebas con la piedra molida que se tamiz con una malla del 80.

CONCLUSIONES

De acuerdo con los objetivos que se plantearon al inicio de la experimentacin, es posible decir que estos se cumplieron de manera satisfactoria, a excepcin del la realizacin de las pruebas, por lo que no fue posible determinar cual es la mejor composicin de las tres que se realizaron. En cuanto al proceso de sinterizado, es bien sabido que entre menor sea el tamao de partcula, mejor ser la unin de las partculas y por ende habr menor espacio existente entre estas. Esto produce materiales mejores y ms resistentes, no slo a la presin por que materiales ms porosos tienden a ser ms frgiles, si no tambin a la humedad que puede existir por la lluvia o por el mismo ambiente (en zonas tropicales y muy calurosas). As mismo, la adicin de fibras provoca una mayor resistencia por parte del material, debido a que la fuerza aplicada en el mismo es transferida a las fibras a pesar de que ests sean ms frgiles que la materia prima. Lamentablemente, no fue posible corroborar esto de manera experimental, por lo que lo reportado se basa nicamente en lo que se conoce por medio de investigacin bibliogrfica.

BIBLIOGRAFA

Pons, G. (s.f.). Caractersticas generales del adobe como material de construccin. [Recuperado el 24 de noviembre de 2014] de ECOSUR Sitio Web: http://www.ecosur.org/index.php/ecomateriales/adobe/43-caracteristicas-generales-del-adobe-como-material-de-construccion

(s.a.). (s.f.). Adobe. [Recuperado el 24 de noviembre del 2014] de Wikipedia Sitio web: http://es.wikipedia.org/wiki/Adobe

(s.a.). (s.f.). Sinterizacin. [Recuperado el 24 de noviembre del 2014] de Wikipedia Sitio web: http://es.wikipedia.org/wiki/Sinterizacin

Lorenzo, V. (s.f.). Sinterizado. [Recuperado el 24 de noviembre del 2014] de El hombre y sus materiales. Vol. 6. Sitio web: http://www.rmateriales.com.ar/index.php?option=com_content&view=article&id=109:sinterizado&catid=40:n6&Itemid=65

Campos, M., Torralba, J. (2008). Tema 5. Sinterizacin. [Recuperado el 24 de noviembre del 2014] de Universidad Carlos III de Madrid Sitio web: http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-polvos/material-de-clase-1/5.Sinterizacionx.pdf

Askeland, D., Fulay, P., Wright, W. (2012). Ciencia e ingeniera de materiales. CENGAGE Learning: Mxico. Pg. 183.