Integrantes

Eliana Agudelo Mejia
Andres Felipe Botero
Carmen Alicia Delgado Navia
Michel Dayana Parra Salazar
Laura Cristina Posada
Sara Zapata Valencia

Objetivos

OBJETIVO GENERAL

Diseñar una dosificación ideal para mezclas de mortero, la cual permita agregar el desecho cascarilla de arroz para reducir el peso de los morteros y al mismo tiempo mantener su resistencia mecánica

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•  Determinar experimentalmente la resistencia mecánica y el peso de un mortero con una relación agua cemento de 0.8 y dosificación 1:3.
•  Diseñar la dosificación con la cual serán realizados los cilindros de mortero que tendrán cascarilla de arroz como parte de la mezcla.
• Evaluar la resistencia y el peso de los cilindros obtenidos y asociar estas mismas propiedades con los cilindros base posteriormente obtenidos.

Residuos Utilizados

Cascarilla de arroz
 
La cascarilla es el residuo que se genera en el proceso de molienda o trilla del arroz  verde para la obtención del arroz. Por cada grano de arroz consumido se genera una cascarilla. Por cada 5 Toneladas de arroz se genera 1 Tonelada de Cascarilla. [1].
 
La cascarilla de arroz proviene de la  zona arrocera del norte de Colombia existe un potencial de:

• 16 Mil ton/año de Barranquilla
• 10 Mil ton/año de Magangué

Sus características físicas más significativas son las siguientes: 

• Peso específico 0,78 g/cm3
• Densidad aparente sin compactar 0,108 g/cm3
• Densidad aparente compactado 0,143 g/cm3 [3].

La composición orgánica de la cáscara de arroz es similar a la de la mayoría de las fibras orgánicas, conteniendo celulosa, hemicelulosa, lignina, compuestos nitrogenados, lípidos y ácidos orgánicos Los componentes inorgánicos generalmente se determinan en la ceniza de cáscara de arroz. La composición inorgánica de la ceniza difiere de las cenizas de otras fibras orgánicas, ya que tiene un elevado contenido en sílice [2]. Este elevado contenido de sílice amorfa que posee la ceniza de cáscara de arroz, hace que resulte interesante su utilización como adición puzolánica en el hormigón basado en cemento Pórtland, permitiendo un reemplazo parcial del cemento [3], y reduciendo la permeabilidad de los hormigones a tiempos medios y largos de curado [4].

La cascarilla pesa 10 veces menos que el agua. Su densidad es baja, por lo cual al apilarse ocupa grandes espacios. Tiene aproximadamente la mitad del poder calorífico del carbón.

Los principales inconvenientes que presenta el utilizar la cáscara de arroz como material de construcción son su porosidad, su humead, y sus componentes orgánicos. Al agregar agua por encima a la cascarilla de arroz, esta se "canaliza" y se producen zonas muy húmedas al lado de zonas muy secas. Tiene un efecto de retardo en el inicio de fraguado y pérdida de resistencia, debido a su solubilidad parcial en agua.  Debido a la estructura cerrada, la combustión se dificulta, y, por
el alto contenido de sílice (el 20 %), es de muy baja biodegradabilidad en condiciones del ambiente natural.

Ceniza de cascarilla de arroz:
La cascarilla tiene aproximadamente la mitad del poder calorífico del carbón. Y a pesar de ser una fuente calorífica, requiere de mecanismos de aceleración para el proceso de la combustión. 

Un elevado porcentaje de humedad reduce la eficiencia en la combustión debido a que gran parte del calor liberado se utiliza para evaporar el agua y no se aprovecha para la reducción química del material. Al  quemarse, la cascarilla de arroz no debe presentarse problemas de escorificación por bajo punto de fusión de sus cenizas, que está alrededor de los 1500°C.  Lo usual es que se produzca una ceniza muy fina. [5]

Fase Experimental

Metodología

Fase experimental

El primer paso experimental después de haber realizado una investigación y revisión bibliográfica fue hacer la caracterización de los materiales en el laboratorio.

• Árido fino: El ensayo granulométrico nos permite determinar un módulo de finura de 3,26. Humedad: 5,23% (se realizan los ajustes pertinentes a la dosificación)

 

•   Cascarilla de arroz: Lavado y secado

• Cemento ARGOS tipo I

2. Se realizan 5 mezclas con diferente dosificación
- Mortero Base:

•  Relación agua/material cementante: 0,8
•  Relación Cemento: Árido fino  1:3
•   Asentamiento promedio: 20,1 cm

 
-Cascarilla sola

• Relación cemento: árido: agua  1:3:0,8
• Asentamiento promedio 4,5

 

 

Cascarilla 1

• Relación cemento:arido:agua  1:3:0,8
•   Asentamiento promedio 18,5

-Cascarilla 2

• Relación cemento: Árido:agua  1:3:0,8
• Asentamiento promedio 17,3

Cascarilla quemada

•  Relación cemento:Árido:agua  1:3:0,8
•  Asentamiento promedio: 15,4
•  Se pasa la ceniza por el tamiz 100 para seleccionar solo cenizas volantes.

3. Se fallan los cilindros a los 7, 14 y 28 días

• Base (Falla cónica A2)

• Cascarilla sola (Falla reloj de arena, cónica)

   

• C1 (Falla creep)

• C2 (Destrozado en punta)

• Quemada ( falla 1/4 de la Base C2)

Mediante la elaboración de cada uno de los cilindros, fue posible observar como la resistencia a compresion de cada una de las mazclas varió inversamente proporcional a la cascarilla que fue adicionada.

Inicialmente se realizaron morteros con una relación de cemento, árido y agua establecidas en los parámetros del proyecto, éstos fueron tomados como morteros base. Al realizar las mezclas con la cascarilla de arroz, se pudo notar como ésta absorbe gran cantidad de agua, generando una mezcla demasiado seca y porosa, lo que trae como consecuencia una gran disminución de la resistencia. Debido a esto fue necesario realizar nuevas mezclas ajustando las dosificaciónes teniendo en cuenta la masa unitaria suelta del agregado fino y la cantidad en volumen de cascarilla, buscando obtener una homogeneidad en la mezcla.

La última dosificación con ceniza de cascarilla de arroz, se hizo después de una revisión bibliográfica en la que se evaluó el comportamiento de las cenizas volantes en concretos y morteros, y sus efectos como aligerante y reductor de poros, otra carasterística es que ayuda aumentar la resistencia del mortero a largo tiempo.

La experiencia en el laboratorio a nivel grupal nos enseñó a desenvolvernos un poco más en la parte práctica de lo que esperamos sea nuestro campo laboral, ya que debíamos enfrentarnos a situación de ingenio y tomar decisiones inmediatas, basadas en nuestros conocimientos para obtener los objetivos esperados.

Dosificaciones

La dosificación para los morteros de referencia se realizó teniendo en cuentas la densidad teórica del mortero y el volumen a vaciar de la siguiente forma:

Densidad Teórica del mortero (Kg/m3)	2400
Volumen a vaciar (m3)	0,010193864
Masa a vaciar (m3)	24,46527283
Masa de 1 cilindro	4,077545472

Material	Parte en el mortero	Masa para 1 cilindro (Kg)	Masa para 6 cilindros (Kg)
Cemento	1	0,84948864	5,09693184
Agua	0,8	0,679590912	4,077545472
Árido Fino	3	2,54846592	15,29079552

El objetivo que más tuvimos en cuenta al realizar las dosificaciones, fue reducir el peso del mortero, para lo que reemplazamos cantidades de agregado por cascarilla de arroz. En la primera dosificación se realizó este procedimiento tomando en cuenta la masa del agregado y el desecho así:

Material	Parte en el mortero	Masa para 1 cilindro (Kg)	Masa para 6 cilindros (Kg)
Cemento	1	0,84948864	5,09693184
Agua	0,8	0,679590912	4,077545472
Árido Fino	2,8	2,378568192	14,27140915
Desecho	0,2	0,169897728	1,019386368

Los resultados obtenidos con el peso fueron los esperados, pero se disminuyó la resistencia en alrededor del 90% por lo que para las siguientes dosificaciones reemplazamos el agregado en volumen:

C1: Se reemplazan 1,6 Litros de agregado suelto por 1,6l Litros de cascarilla de arroz calculando respecto al volumen total de mortero a vaciar.

Material	Parte en el mortero	Masa para 1 cilindro (Kg)	Masa para 6 cilindros (Kg)
Cemento	1	0,84948864	5,09693184
Agua	0,8	0,679590912	4,077545472
Árido Fino	2,4	2,197299253	13,18379552
Desecho	0,6	36,78333333	220,7

C2: Se reemplazan 1Litro de agregado suelto por 1 Litro de cascarilla de arroz calculando respecto al volumen total de mortero a vaciar.

Material	Parte en el mortero	Masa para 1 cilindro (Kg)	Masa para 6 cilindros (Kg)
Cemento	1	0,84948864	5,09693184
Agua	0,8	0,679590912	4,077545472
Árido Fino	2,9	2,318082587	13,90849552
Desecho	0,3	0,021666667	0,13

Aunque los resultados con el peso son favorables, la resistencia disminuye pero en menor proporción a la primera dosificación.

Se realiza una última mezcla en la que se utilizan las cenizas de quema de cascarilla de arroz y se dosifica respecto al cemento ya que las puzolanas reacciones directamente con este. Se reemplaza un 7,73% de cemento tipo I por cenizas volantes de cascarilla de arroz

Material	Parte en el mortero	Masa para 1 cilindro (Kg)	Masa para 6 cilindros (Kg)
Cemento	1	0,783823168	4,702939009
Agua	0,8	0,627058535	3,762351207
Árido Fino	2,9	2,318082587	13,90849552
Desecho	0.1	0,065665472	0,393992831