Determinación de las propiedades físico-mecánicas del grout con adición de gravilla para su uso en rellenos de albañilería armada

Abstract

En el Perú, existe un déficit habitacional tanto cuantitativo como cualitativo, abordado con métodos constructivos deficientes y prácticas autoconstruidas que no cumplen con las normativas peruanas vigentes, poniendo en riesgo la seguridad de las edificaciones. La albañilería armada surge como una alternativa sismorresistente y económica para reducir este déficit. Sin embargo, es crucial conocer las propiedades de sus componentes: bloques, mortero y grout, siendo este último fundamental para la integridad del sistema. La presente investigación tiene como objetivo principal determinar las propiedades físicas y mecánicas de mezclas de grout influenciadas por la adición de gravillas para su uso en rellenos de albañilería armada. Para ello, se caracterizaron las propiedades físicas de los agregados (arena gruesa y gravillas de distinta granulometría dentro del rango recomendado por la Norma E.070 de albañilería) y se utilizó en las mezclas el cemento Sol tipo I. El grout patrón se diseñó con una proporción volumétrica de cemento y arena gruesa de 1:2,5, variando la relación agua/cemento entre 0,70 y 0,82. Los ensayos mostraron que con una relación agua/cemento de 0,75 se obtuvo un tiempo de flujo de 32,10 segundos, en el cono de Marsh y un asentamiento de 10,75 pulgadas en el cono de Abrams. Con estos resultados, se procedió a producir mezclas de grout con adición de gravillas G1, G2 y G3 en proporciones de 1, 1,5 y 2 veces el material cementante (P1, P2 y P3). A cada mezcla en estado fresco se evaluó su consistencia, peso unitario, temperatura, contenido de pH y se prepararon testigos prismáticos y testigos de tipo viga utilizando bloques de concreto como moldes absorbentes. Los resultados experimentales de las mezclas de grout en estado fresco mostraron cómo la inclusión de gravilla afecta sus propiedades, manteniéndose dentro de los rangos recomendados por el Reglamento Nacional de Edificaciones. En estado endurecido, el grout patrón superó la resistencia mínima de 140 kg/cm² exigida el Reglamento Nacional de Edificaciones. Las mezclas de grout con gravilla también se mantuvieron por encima de este valor, aunque presentaron menores resistencias en comparación con el grout patrón. Finalmente, se realizó un análisis de costos unitarios comparando el grout patrón y las mezclas con gravilla, evaluando tanto el costo de producción como el desempeño en obra. Este análisis es clave para determinar la viabilidad económica de implementar estas mezclas en proyectos de albañilería armada, ofreciendo una solución eficiente y económica para la construcción.

In Peru, there is a housing deficit, both quantitative and qualitative, addressed with poor construction methods and self-built practices that do not comply with current Peruvian regulations, putting the safety of buildings at risk. Reinforced masonry emerges as a seismic-resistant and economical alternative to reduce this deficit. However, it is crucial to know the properties of its components: blocks, mortar and grout, the latter being fundamental for the integrity of the system.

The main objective of this research is to determine the physical and mechanical properties of grout mixtures influenced by the addition of gravel for use in reinforced masonry fills. To do this, the physical properties of the aggregates were characterized (coarse sand and gravel of different granulometry within the range recommended by Masonry Standard E.070) and type I Sol cement was used in the mixtures. The grout pattern was designed with a volumetric proportion of cement and coarse sand of 1:2,5, varying the water/cement ratio between 0,70 and 0,82. The tests showed that with a water/cement ratio of 0,75, a flow time of 32,10 seconds was obtained in the Marsh cone and a settlement of 10,75 inches in the Abrams cone. With these results, grout mixtures were produced with the addition of gravel G1, G2 and G3 in proportions of 1, 1,5 and 2 times the cementitious material (P1, P2 and P3). Each fresh mixture was evaluated for consistency, unit weight, temperature, and pH content, and prismatic cores and beam-type cores were prepared using concrete blocks as absorbent molds. The experimental results of the fresh grout mixtures showed how the inclusion of gravel affects their properties, remaining within the ranges recommended by the National Building Regulations. In the hardened state, the grout pattern exceeded the minimum resistance of 140 kg/cm² required by the National Building Regulations. The grout mixtures with gravel also remained above this value, although they presented lower resistance compared to the standard grout. Finally, a unit cost analysis was carried out comparing the pattern grout and the mixtures with gravel, evaluating both the production cost and on-site performance. This analysis is key to determining the economic viability of implementing these mixtures in reinforced masonry projects, offering an efficient and economical solution for construction.