Ladrillos

Resistencia mecánica de ladrillos preparadoscon mezclas de arcilla y lodos provenientesdel tratamiento de aguas residualesMechanical Resistance of bricks made of mixtures of clayand sludge from sewage treatment

CÉSAR AUGUSTO GARCÍA UBAQUE

Ingeniero Civil, doctor en Ingeniería. Docente Asistente de la Universidad Dis-trital Francisco José de Caldas. Bogotá, Colombia.Contacto : cagarciau@udistrital. edu. co.

MARÍA CAMILA GARCÍA VACA

Ingeniera Quimica. Estudiante de maestría en Ingeniería Química de la Universi-dad de los Andes. Bogotá, Colombia. Contacto: [email protected].

MARTHA LUCÍA VACA BOHÓRQUEZ

Psicóloga, MBA. Consultora e investigadora de la Universidad de los Andes.Bogotá, Colombia. Contacto: [email protected].

Fecha de recepción: 30 de enero de 2013

Feclia de aceptación: 15 de abril de 2013

Clasificación del articulo: investigación

Financiamiento: Colcienoias - INAMCO

Palabras clave: elimitiación de residuos, ensayo de materiales, productos de arcilla,

residuos industriales.

Key words: clay products,testing of materials, industrial waste disposal.

RESUMEN

En este articulo se analizan las propiedades mecá-nicas de resistencia a la compresión y absorciónde humedad de ladrillos fabricados con mezclasde arcilla y lodos provenientes de plantas de tra-tamiento de aguas residuales. Se elaboraron mez-clas en proporciones 100:0, 99:1, 95:5, 90:10,80:20 y 60:40 de arcilla y lodo respectivamente.Los ladríllos fueron calcinados entre 35 °C y 1100

°C. Los lodos utilizados provienen de la planta detratamiento de aguas residuales industriales de laempresa G.M. Colmotores. Se realizaron pruebasde absorción de agua y resistencia mecánica a lacompresión. De acuerdo con los resultados obte-nidos, se concluyó que el rango o el porcentajede lodo más adecuado para hacer la mezcla conla arcilla, se encuentra entre el 5 y el 10 %, yaque con esta medida, el producto cumple con losestándares de calidad exigidos en Colombia.

68 Tecnura I Vol. 17 No. 38 pp. 68 - 81 Octubre - Diciembre de 2013

ABSTRACT

This work discusses the mechanical propertiesof bricks that were made with clay and sludgemixtures. We analyzed 100:0, 99:1, 95:5, 90:10,80:20 and 60:40 proportions of clay and sludge.Bricks were cooked between 35 °C to 1100 "C.The sludge used in this study carne from sewage

investigación

treatment plant of G.M. Colmotors Company.These tests were carried out: Water Absorptionand mechanical resistance of bricks compres-sion. The results of this study showed that thebest percentage of sludge to mix with clay was5% to 10%. Since, this percentage range meetsthe quality standards of the product demanded inColombia.

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad se viene estudiando el uso denuevos materiales para la construcción, dentrode los cuales se encuentra el reemplazo de partede la arcilla utilizada en la producción de ladri-llos por otros materiales menos densos. Uno deestos materiales es el lodo proveniente de plantasde tratamiento de aguas residuales PTAR, que seconvierte además en una solución de tipo ambien-tal para este tipo de residuos, pues la generación,tratamiento y disposición final de estos lodos,constituyen una de las limitantes y problemas aresolver en el tratamiento de aguas residuales.Cabe destacar que, en la mayoría de países envía de desarrollo, no se cuenta con mecanismosacordes a las necesidades ambientales que seaneconómicamente viables y seguros para el trata-miento de residuos. La alternativa estudiada pue-de llegar a permitir la reducción de la cantidad dearcilla requerida. En China, por ejemplo, existeuna prohibición para el uso de bloques de arci-lla debido a la gran cantidad que se consume yla escasez de dicho material en este país [1]. Seha estudiado el uso de diferentes residuos comomaterial de reemplazo en bloques y estructuras deconcreto y cemento sin resultados concluyentes,dadas las dificultades en el proceso de fraguadoy el deterioro de la calidad del producto final [2-4]. La disposición final de residuos sólidos es unproblema ambiental crítico en la mayoría de paí-

ses latinoamericanos y solamente algunas de lasprincipales ciudades cuentan con métodos de dis-posición adecuados [5]. El tratamiento y disposi-ción, ambientalmente seguros y económicamenteviables, de los lodos provenientes de los sistemasde alcantarillado, del tratamiento de las aguas re-siduales domésticas y de las plantas de tratamien-to de aguas residuales industríales, constituye unreto de ingeniería para nuestros países.

2. MARCO CONCEPTUAL

Souza Santos [6], define una arcilla, en forma ge-neral, como un material terroso, de baja granu-lometría y que presenta plasticidad cuando esmezclado con cierta cantidad de agua. Las arci-llas están constituidas por partículas cristalinasextremadamente pequeñas (<2 )im) denomina-das "minerales de arcilla", de naturaleza inorgá-nica, compuesta principalmente por Si, Al, H^Oy, frecuentemente, cantidades apreciables de Fey metales alcalinos y alcalino- térreos. Ademásde minerales, una arcilla puede contener tTiate-ria orgánica y otros compuestos no cristalinos oamorfos.

La arcilla es el material tnás utilizado para la fa-bricación de ladrillos y piezas de mampostería enColombia. Dentro de la mampostería se conocentres tipos básicos de unidades de arcilla cocida,que se distinguen según la disposición de sus

Resistencia mecánica de ladrillos preparados con mezclas de arcilla y lodos provenientesdel tratamiento de aguas residuales

CÉSAR AUGUSTO GARCÍA UBAQUE / MARÍA CAMILA GARCÍA VACA / MARTHA LUCÍA VACA BOHÓRQUEZ

69

investigación

perforaciones y del volumen que éstas ocupen.De acuerdo con esto, las unidades pueden ser deperforación vertical (PV); perforación horizontal(PH) y macizos (M). La aplicación de cada tipo deunidad y las respectivas características físicas de-ben estar de acuerdo con los cálculos y requisitosestablecidos en la Reglamento de Sismoresisten-cia NSR-10, con el fin de que se garantice la esta-bilidad de la estructura [7]. Las propiedades quedeben cumplir las unidades de mampostería son:

• Absorción de agua: es la cantidad de agua quepenetra en los poros de la unidad con relaciónal peso seco.

• Resistencia mecánica a la compresión: es lamínima resistencia nominal de la mamposte-ria a compresión, medida sobre el área trans-versal neta y sobre la cual se basa su diseño.

• Tasa inicial de absorción: es la medida dela cantidad de agua que absorbe una unidadde mampostería de arcilla en contacto con elagua por unidad de área, durante un minuto.

Las propiedades descrítas anteriormente puedentener requisitos adicionales y características es-peciales de diseño y calidad, por razones de exi-gencias acústicas, térmicas, de resistencia al fue-go, arquitectónicas o constructivas, pero debenmantener los requisitos de absorción de agua yresistencia a la compresión para su uso principal-interior, exterior o estructural-. Las unidades demampostería arquitectónica pueden tener formas,texturas y acabados libres, pero, igualmente, de-ben mantener los requisitos pertinentes para suaplicación principal.

3. MATERIALES Y MÉTODOS

A continuación se describen los ensayos de absor-ción de agua y resistencia mecánica a la compre-sión realizados a los ladríllos de prueba, así comoel diseño experimental utilizado:

Absorción de agua: se siguió el procedimientodescrito en la Norma Técnica Colombiana NTC4017 [8], que equivale al procedimiento de laAmerican Society for Testing and MateríalsASTM C67. Corresponde al volumen de aguarecogida por una unidad, durante la inmersión alas condiciones prescritas en relación con el pesoseco inicial de la misma. El resultado de la absor-ción es la diferencia entre la absorción fria y la ca-liente. Dicha relación no puede ser inferíor a 0,8.

Resistencia mecánica a la compresión: las uni-dades de mampostería de arcilla cocida debencumplir con la resistencia mínima a la compre-sión, de acuerdo con el procedimiento de la NTC4017. Para los ladrillos de perforación vertical laresistencia neta se calcula dividiendo la carga derotura o de falla, por el área neta de la secciónperpendicular a la carga -se descuentan las áreasde celdas y perforaciones- y en los ladrillos ma-cizos, la resistencia neta y la resistencia bruta soniguales por que se calculan dividiendo por el áreade apoyo de los ladrillos.

3.1 Diseño experimental

Para encontrar la proporción óptima de lodo enla mezcla con arcilla, se aplicó un diseño de ex-perimentos de efectos fijos unifactorial, en razóna que el objeto del estudio consistía en encontrarla mejor respuesta del lodo frente a la resistenciamecánica a la compresión. El desarrollo de laspruebas se hizo de tal manera que se controlaronlas demás variables que pudieran afectar esta va-riable. La ecuación (1) es el modelo matemáticoasociado utilizando la herramienta SAS

Yijk= fj+ACi+ Ei

Con:

/ = 0, 1,2, 3, 4 y 5.

7 = 1 , 2 y 3 .

Â : = l , 2 , 3 , 4 y 5

rjijk (1)

70 Tecnura i Vol. 17 I No. 38 I Octubre - Diciembre de 2013

investigación

Donde:

Yijk = Variable respuesta, resistencia mecánicamedida en Mega Pascales.

¡A. = Valor medio total de la resistencia mecá-nica medido en M Pa.

ACi = Nivel de concentración de lodo agrega-do a la arcilla.

eij = Error experimental debido a las unida-des experimentales.

r¡ijk = Error de muestreo debido a las unidadesmuéstrales.

Se planteó como hipótesis que la concentraciónde lodo en la arcilla afecta la resistencia a la com-presión de los ladrillos, mientras que la hipótesisnula para este diseño experimental fue que la con-centración de lodos en la arcilla no la afecta.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La caracterización de la arcilla y los lodos pro-venientes de la PTAR de la empresa GM COL-MOTORES, a partir de DRX y FRX (tabla 1),

Tabla 1. Composición de lodos y arcilla

LODOS PTAR

Sustancia

SiO2

AI2O3

CaO

MgO

Fe2O3

P2O5

N2O5

CaC03

K20

MnO

TiO2

Fe2S¡O4

Humedad

%

41,0

16,0

12,5

2,5

8,6

8,4

3,5

2,5

0,8

0,7

1,1

0,4

2,0

ARCILLA

Sustancia

SiO2

AI2O3

CaO

iVIgO

Fe2O3

P2O5

TiO2

K20

MnO

Humedad

%

58,5

24,7

0,5

0,3

4,8

0,5

0,9

1,5

0,8

7,5

Fuente: elaboración propia

confirma una alta afinidad entre ellos. Los lodosutilizados presentan un alto contenido tanto demateria inorgánica como de minerales de sílicejunto con óxidos de diferentes metales, propiosdel proceso.

La figura 1 muestra los difractogramas obteni-dos en el análisis de Difracción de Rayos X de

•

i-nuta.

Q"CiiM-zo.C-OistoLaUta

MA

M

i

Q C

j i MM

Q

C 1

O MM

Q

1 lil *"

2 0

M

M M

tK K

CM Q

A^A,

M C

Q

OM

4

M

M

1AD

M

J\ ^

M

Q

o1

M

Arcilla

Q M

Arcilla

0 M

6 0

1200 C

M

1300 C

M

•

Q

M

O

1

Figura 1. Difractogramas para la arcilla en (número de conteo Y vs. Ángulo X)


Resistencia mecánica de ladrillos preparados con mezclas de arcilla y lodos provenientes 71del tratamiento de aguas residuales


investigación

Tabla 2. Ensayo de resistencia a la compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricadoscon mezcla de arcilla y lodo (Proporción 100:0 respectivamente)

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm' MPa^

Absorciónde agua %^

Prueba 1 - Nov 04

1

2

3

4

5

Promedio

359

356

360

357

358

358

13500

15500

14600

13900

14000

14300

37,60

43,54

40,56

38,94

39,11

39,95

3,69

4,27

3,98

3,82

3,83

3,92

11,70

12,30

13,20

12,20

12,80

12,44

Prueba 2-feb. 05

1

2

3

4

5

Promedio

357

356

357

360

356

357

12800

14700

13900

14600

12600

13720

35,85

41,29

38,94

40,56

35,39

38,41

3,52

4,05

3,82

3,98

3,47

3,77

12,20

13,00

12,50

13,30

12,20

12,64

Prueba 3-jun. 05

1

2

3

4

5

Promedio

358

356

360

357

360

358

12500

14900

11600

15900

11900

13360

34,92

41,85

32,22

44,54

33,06

37,32

3,42

4,10

3,16

4,37

3,24

3,66

12,20

11,90

13,10

12,10

12,20

12,30

1 Valor mínimo según NTC 4205 = >32 Valor máximo según NTC 4205 = <14


las arcillas utilizadas a 1200 °C y 1300 °C. Comoresultado de este análisis, se aprecia que estas ar-cillas, compuestas principalmente por caolinita(M), illita (I), montmorillonita (M) y cuarzo (Q),con la perdida de humedad y el reacomodamiento

de su estructura, se fonnan en minerales muy es-tables conocidos como mullita y cristobalita (C)además del cuarzo (Q), que según diferentes au-tores, confieren las propiedades mecánicas de losladrillos [9].

72 Tecnura | Vol. 17 ! No. 38 j Octubre - Diciembre de 2013

investigación

Tabla 3. Ensayo de resistencia a ia compresión y absorción de agua para bioques No. 5 fabricadoscon mezcia de arcilia y lodo (Proporción 99:1 respectivamente).

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pa' '

Absorciónde agua %<2)

Prueba 1 - Nov 04

1

2

3

4

5

Promedio

359

358

366

356

360

357,8

14500

13600

14800

14100

13900

14180

40,39

37,99

41,57

39,61

38,61

39,63

3,96

3,72

4,08

3,88

3,79

3,89

12,50

12,10

12,90

13,30

12,90

12,74

Prueba 2-feb. 05

1

2

3

4

5

Promedio

356

358

359

357

356

357

13700

14500

13200

14 600

13900

13 980

38,48

40,50

36,77

40,90

39,04

39,14

3,77

3,97

3,60

4,01

3,83

3,84

12,70

12,40

13,20

13,40

12,40

12,82

Prueba 3-jun. 05

1

2

3

4

5

Promedio

357

359

360

359

357

358

14600

14 800

13900

13500

14100

14180

40,90

41,23

38,61

37,60

39,50

39,57

4,01

4,04

3,79

3,69

3,87

3,88

13,50

12,30

13,10

12,50

13,20

12,92

(1) Valor minimo según NTC 4205 = >3(2) Valor máximo según NTC 4205 = <14

Fuente; elaboración propia

Lo anterior evidencia que, aparentemente, el ma-terial adquiere una gran estabilidad con la tem-peratura, lo cual quiere decir que no se va a des-componer y tampoco va a desprender, produciro generar ningún tipo de sustancia al someterlo

a condiciones elevadas de temperatura. Esta pro-piedad es bastante apreciable dado el uso que sepretende dar a los ladrillos.


CÉSAR AUGUSTO GARCI.A UBAQUE / MARÍA CAMILA GARCÍA VACA / MARTHA LUCÍA VACA BOHÓRQUEZ

investigación

Tabla 4. Ensayo de resistencia a la compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricadoscon mezcla de arcilla y lodo (Proporción 95:5 respectivamente)

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pai^i

Absorciónde agua %i^ '

Prueba 1 - nov. 04

1

2

3

4

5

Promedio

357

358

358

356

360

358

15100

16000

18200

14600

17400

16260

42,30

44,69

50,84

41,01

48,33

45,43

4,10

4,40

5,00

4,00

4,70

4,44

12,90

12,60

12,90

13,50

13,40

13,06

Prueba 2 - feb . 05

1

2

3

4

5

Promedio

360

360

356

358

357

358

17300

15300

19300

15200

16100

16640

48,06

42,50

54,21

42,46

45,10

46,47

4,70

4,20

5,30

4,20

4,40

4,56

12,90

12,70

13,10

12,50

13,50

12,94

Prueba 3 - jun . 05

1

2

3

4

5

Promedio

358

356

359

357

357

357

18200

15300

13800

16700

18500

16500

50,84

42,98

38,44

46,78

51,82

46,17

5,00

4,20

3,80

4,60

5,10

4,54

13,20

12,50

13,30

12,90

12,70

12,92

(1) Valor mínimo según NTC 4205 = >3(2) Valor máximo según NTC 4205 = <14


4.1 Análisis de calidad de los ladrillos

Los resultados de las pruebas de absorción en frío,carga rotura y resistencia, para los ladrillos elabo-rados con las diferentes mezclas de arcilla-lodo,de acuerdo con los procedimientos de la NTC4205 [10] se presentan en las tablas 2 a 7.

De los resultados obtenidos, se observa que laresistencia a la cornpresión de los ladrillos fabri-cados con todas las proporciones, excepto 60:40,se encuentra dentro de los estándares establecidospara el país. Se observa un ligero aumento de laresistencia a medida que se aumenta la concentra-ción de lodos, lo cual es favorable. Sin embargo.

74 Tecnura j Vol. 17 I No. 38 I Octubre - Diciembre de 2013

investigación

Tabla 5. Ensayo de resistencia a ia compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricadoscon mezcia de arciila y lodo (Proporción 90:10 respectivamente)

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pa'"

Absorciónde agua %i^ '

Prueba 1 - nov. 04

1

2

3

4

5

Promedio

358

358

356

360

357

358

15700

16500

17500

14900

17800

16480

43,85

46,09

49,16

41,39

49,86

46,07

4,30

4,52

4,82

4,06

4,89

4,52

12,90

13,40

13,50

13,30

13,00

13,22

Prueba 2 - feb. 05

1

2

3

4

5

Promedio

356

359

360

357

360

358

17600

15900

19600

15500

16500

17 020

49,44

44,29

54,44

43,42

45,83

47,48

4,85

4,34

5,34

4,26

4,49

4,66

13,50

13,10

13,40

12,80

13,20

13,20

Prueba 3 - jun . 05

1

2

3

4

5

Promedio

360

358

356

357

358

358

18600

16000

14 500

16800

18900

16960

51,67

44,69

40,73

47,06

52,79

47,39

5,07

4,38

3,99

4,61

5,18

4,65

13,40

13,30

13,20

13,50

13,10

13,30

(1 ) Valor mínimo según NTC 4205 = >3(2) Vaior máximo según NTC 4205 = <14


la absorción de agua también aumenta a medidaque aumenta la concentración de lodo en los blo-ques, lo que es altamente desfavorable, porqueuna mayor absorción de agua reduce la estabili-dad de la pieza en el tiempo.

Al examinar los diagramas de caja, para cadanivel de concentración de lodos, se observa que

la resistencia mecánica a la compresión se incre-menta, cuando la concentración de lodo aumenta,hasta cerca del 10 % y que por encima de éste seaprecia un ligero descenso. Con base en este aná-lisis de la figura 2, se infiere que la concentraciónde lodo en la arcilla si afecta la resistencia me-cánica de los ladrillos y que la concentración delodo que produce la máxima resistencia a la com-



investigación

Tabla 6. Ensayo de resistencia a la compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricadoscon mezcia de arcilia y iodo (Proporción 90:10 respectivamente)

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pa"i

Absorciónde agua %' '

Prueba 1 - nov. 04

1

2

3

4

5

Promedio

358

358

356

360

357

358

15700

16500

17500

14900

17800

16480

43,85

46,09

49,16

41,39

49,86

46,07

4,30

4,52

4,82

4,06

4,89

4,52

12,90

13,40

13,50

13,30

13,00

13,22

Prueba 2 - feb. 05

1

2

3

4

5

Promedio

356

359

360

357

360

358

17600

15900

19600

15500

16500

17020

49,44

44,29

54,44

43,42

45,83

47,48

4,85

4,34

5,34

4,26

4,49

4,66

13,50

13,10

13.40

12,80

13,20

13,20

Prueba 3 - jun . 05

1

2

3

4

5

Promedio

360

358

356

357

358

358

18600

16000

14 500

16800

18900

16960

51,67

44,69

40,73

47,06

52,79

47,39

5,07

4,38

3,99

4,61

5,18

4,65

13,40

13,30

13,20

13,50

13,10

13,30

(1) Valor minimo según NTC 4205 = >3(2) Valor máximo según NTC 4205 = <14


presión está entre el 5% y el 10%. Así mismo, sededuce que una concentración de 40 % de lodo enla mezcla, genera piezas que no cumplen con lasnormas de calidad.

Se corrió el procedimiento estadístico General Li-near Model GLM con la herramienta Statistical

Analysis System SAS (tabla 8), para contrastar elsiguiente sistema de hipótesis:

Ho: ¡xO = ^1 = ^2 = |i3 = |i4 = ^5

Ha: Al menos un par de medias |ii 7 \i] para i j

76 Tecnura Vol. 17 j No. 38 i Octubre - Diciembre de 2013

investigación

Tabla 7. Ensayo de resistencia a ia compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricadoscon mezcla de arcilla y iodo (Proporción 80:20 respectivamente)

MuestraNo.

1

2

3

4

5

Promedio

1

2

3

4

5

Promedio

1

2

3

4

5

Promedio

Áreacm*

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pa("

Absorciónde agua %' '

Prueba 1 - nov. 04

356

358

359

360

359

358

12500

12600

11900

11600

12200

12160

35,11

35,20

33,15

32,22

33,98

33,93

3,44

3,45

3,25

3,16

3,33

3,33

14,00

13,70

13,00

13,20

13,60

13,50

Prueba 2 - feb. 05

359

359

360

357

356

358

12400

11800

12700

11500

12300

12140

34,54

32,87

35,28

32,21

34,55

33,89

3,39

3,22

3,46

3,16

3,39

3,32

13,70

13,90

13,50

14,10

13,20

13,68

Prueba 3 - jun . 05

357

359

358

360

356

358

12800

12600

11800

12300

11700

12240

35,85

35,10

32,96

34,17

32,87

34,19

3,52

3,44

3,23

3,35

3,22

3,35

13,20

13,70

14,20

13,50

13,10

13,54

(1) Valor mínimo según NTC 4205 = >3(2) Valor máximo según NTC 4205 = <14

Fuente: eiaboración propia

Según esta información, se observa que el F-valor<,0001 correspondiente a la concentración de lo-dos, rechaza la hipótesis nula de igualdad entrela resistencias mecánica a la compresión para losseis niveles de concentración analizados. Ade-más, el F-valor correspondiente al Error Experi-mental 0,9964 > 0,05 no rechaza Ho: G2e = O, lo

cual sugiere que no es importante hacer submues-treo en este experimento.

Como se rechazó la hipótesis de igualdad de me-dias, se requiere contrastar las siguientes hipóte-sis:

Resistencia mecánica de iadrilios preparados con mezcias de arcilla y lodos provenientes 77del tratamiento de aguas residuales


investigación

Tabla 8. Ensayo de resistencia a ia compresión y absorción de agua para bloques No. 5 fabricados con mezcla deardua y iodo (Proporción 60:40 respectivamente)

MuestraNo.

Áreacm^

Carga derotura (kg)

Resistencia

kg/cm^ M Pai i

Absorciónde agua %»'

Prueba 1-nov. 04

1

2

3

4

5

Promedio

356

358

356

360

357

357

10600

11000

11200

10800

10300

10780

29,78

30,73

31,46

30,00

28,85

30,16

2,92

3,01

3,08

2,94

2,83

2,96

14,50

15,30

14,80

15,60

14,20

14,88

Prueba 2-feb. 05

1

2

3

4

5

Promedio

358

356

360

357

359

358

10800

11500

11300

9950

10700

10850

30,17

32,30

31,39

27,87

29,81

30,31

2,96

3,17

3,08

2,73

2,92

2,97

15,20

15,90

14,70

14,30

15,60

15,14

Prueba 3-jun. 05

1

2

3

4

5

Promedio

359

360

357

357

356

358

10100

10 800

11900

10100

10800

10740

28,13

30,00

33,33

28,29

30,34

30,02

2,76

2,94

3,27

2,77

2,97

2,94

15,30

15,80

14,80

15,40

14,40

15,14

(1) VALOR MÍNIMO SEGÚN NTC 4205 = >3(2) VALOR MÁXIMO SEGÚN NTC 4205 = <14


Ho: \i2 = JJ.3

Ha: [L2 + \ß

Como el P-valor = 0,553, la prueba t no rechaza lahipótesis nula de igualdad de medias entre los tra-tamientos 2 y 3; es decir, no existe diferencia sig-nificativa entre las medias de las concentraciones

del 5 % y 10% de lodo. También se quiere deter-minar si existe diferencia o no entre la resistenciamecánica a la compresión entre el tratamiento de0% de lodos y el de 10% de lodos.

Ho: 10 = |i3

Ha: jxO ^ ^3

78 Tecnura ¡ Vol. 17 I No. 38 I Octubre - Diciembre de 2013

investigación

Tabla 9. Resultados análisis estadístico de hipótesis - Procedimiento GLM

Variable dependiente: compresión

Fuente

Modelo

Error

Total

R-cuadrado

0,809279

Fuente

AC

REPLICA(AL)

DF

17

72

89

Coef Var

8,355883

DF

5

12

Suma de Cuadrados

31,50696556

7,42520000

38,93216556

Raiz MSE

0,321135

Tipo 1 SS

31,22394

0,28302667

Cuadrado de la media

1,85335092

0,10312778

Compresión Media

3.843.222

Cuadrado de la media

6,2447878

0,02358556

F-valor

17,97

F-valor

60,55

0,23

Pr> F

<,0001

Pr> F

<,0001

0,9964


Figura 2. Porcentaje de concentración de lodo vs resistencia mecánica de los ladrillos




investigación

Para esta prueba, con un P-Valor = 0,000 se re-chaza la hipótesis de igualdad de medias, luego,la diferencia media entre los tratamientos cero ytres es estadisticamente significativa.

Con base en el tratamiento estadístico, se puedeinferir que las mejores respuestas se dan con eltratamiento 3, que corresponde a la concentraciónde lodos en la arcilla de 10%. Esta proporciónpermite obtener la resistencia máxima a la com-presión y utiliza la mayor cantidad posible de lo-dos sin afectar drásticamente la cantidad máximade absorción de agua permitida.

5. CONCLUSIONES

Se concluye que la adición de lodos, en fraccio-nes menores a 10% en peso a la arcilla utilizadaen el proceso ladrillero, no reduce la resistenciamecánica de los ladrillos fabricados en estas con-diciones. En los porcentajes de mezcla 95-5 y 90-10, se presenta un ligero aumento en la resistenciaa la compresión, mientras que en la proporción80-20 este aumento es menor, y en la proporción60-40 la resistencia se reduce significativamenteincluso por debajo del nivel minimo establecidopor la norma.

Los porcentajes de absorción de humedad se in-crementan a medida que se aumenta la proporciónde mezcla, llegando incluso a superar el valorpermisible para el caso de la proporción 60-40.

De acuerdo con el análisis estadístico de los re-sultados obtenidos, el rango o el porcentaje de

lodos más adecuado para hacer la mezcla con laarcilla para producir ladrillos, se encuentra entreel 5 y el 10%.

Para la aplicación a escala real de esta alternati-va se hace necesario llevar a cabo estudios deta-llados de caracterización y análisis elemental delos lodos y las arcillas para cada caso en parti-cular, con el fin de conocer de manera precisa sucomposición y establecer así su grado de com-patibilidad.

Los autores recomiendan complementar este es-tudio con otros similares, tanto en distintos luga-res del país como con diferentes tipos de lodosindustriales de aguas residuales y alcantarilladosentre otros, para establecer de manera más preci-sa la viabilidad técnica, ambiental y económicade esta alternativa de tratamiento.

6. FINANCIAMIENTO

Para el desarrollo de este proyecto se contó conel apoyo económico de la empresa INAMCO yel auspicio de COLCIENCIAS.

7. AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan su agradecimiento a lasempresas INAMCO y Ladrillos Los Quirogapor el apoyo logistico y la colaboración presta-da en el desarrollo de los ensayos a escala realsin lo cual no se habría podido desarrollar esteproyecto.

80 Tecnura I VQI. 17 I NQ. 38 I Octubre - Diciembre de 2013

investigación

REFERENCIAS

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[2] M. Allam, G. Garas and H. El Kady, "Recy-cled Chopped Rice Straw- Cement Bricks:Mechanical, Fire Resistance & Economi-cal Assessment", Australian Journal ofBasic and Applied Sciences, Vol. 5, No. 2,pp. 27-33,2011.

[3] G. Valdés, O. Reyes-Ortiz y G. González,"Aplicación de los residuos de hormigón enmateriales de construcción". Ingeniería &Desarrollo, Wol 29,^0. l,pp. 17-33,2011.

[4] C. Martínez, T. Cotes and F. Corpas, "Re-covering wastes from the paper industry:Development of ceramic materials". Fuelprocessing technology. Vol. 103, pp. 117-124, Nov. 2011.

[5] M. La Grega, P. Buckingham, and J. Evans,Hazardous Waste Management, Madrid:Ed McGraw-Hill Inc., 1994.

[6] P. Souza Santos, Tecnología de Argilas,Sao Paulo: Ed. Universidad de Sao Paulo,1975.

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[8] Métodos para muestreo y ensayos deuni-dades de mampostería y otrosproductos dearcilla, NTC 4017, Nov. 2005.

[9] C. Garcia-Ubaque, Co-incineración de re-siduos sólidos con alto contenido de hume-dad en hornos ladrilleros de tipo continuo:Estudio de la estabilización de las cenizasen las arcillas utilizadas en el proceso,[Tesis PhD], Universidad de los Andes,Colombia, 2007.

[10] Ingeniería Civil y Arquitectura. Unidadesde mampostería de arcillacocida. Ladri-llos y bloques cerámicos, NTC 4205, Oct.2000.

Tecnura Vol. 17 No. 38 i pp. 68-81 I Octubre - Diciembre de 2013 81

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