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Máster Oficial en Proyecto de
Arquitectura y Ciudad
Laura Susana ZamudioVega
Presenta:
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
Responsable de la Materia: Gonzalo Barluenga Badiola
“ACERCAMIENTO“ACERCAMIENTO“ACERCAMIENTO“ACERCAMIENTO EXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTAL ALALALAL EMPLEOEMPLEOEMPLEOEMPLEO DEDEDEDE MATERIALESMATERIALESMATERIALESMATERIALES
RECICLADOSRECICLADOSRECICLADOSRECICLADOS ENENENEN MORTEROMORTEROMORTEROMORTERO YYYY HORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓN PARAPARAPARAPARA USOSUSOSUSOSUSOS
ARQUITECTÓNICOS”ARQUITECTÓNICOS”ARQUITECTÓNICOS”ARQUITECTÓNICOS” AUROTESAUROTESAUROTESAUROTES:::: BARLUEGABARLUEGABARLUEGABARLUEGAYYYY HERNÁDEZHERNÁDEZHERNÁDEZHERNÁDEZ
ANALISIS DEL ARTÍCULO CIENTÍFICO:
Se presenta a continuación un análisis del artículo cientifico llamado “EXPERIMENTAL
APPROACH TO THE USE OF RECYCLED MATERIALS IN MORTAR AND CONCRETE
FOR ARCHITECTURAL APPLICATIONS“ el cual trata tres programas experimentales
que incluyen materiales de desecho y subproductos industriales en el mortero y el
hormigón para usos arquitectónicos.
Dicha Investigación fue realizada en el Laboratorio de Pruebas de Materiales de la
Escuela de Arquitectura de Madrid por los investigadores: Gonzalo Barluenga y
ACERCAMIENTOACERCAMIENTOACERCAMIENTOACERCAMIENTO EXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTAL ALALALAL EMPLEOEMPLEOEMPLEOEMPLEO DEDEDEDE
MATERIALESMATERIALESMATERIALESMATERIALES RECICLADOSRECICLADOSRECICLADOSRECICLADOS ENENENEN MORTEROMORTEROMORTEROMORTERO YYYY HORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓN
PARAPARAPARAPARA USOSUSOSUSOSUSOSARQUITECTÓNICOSARQUITECTÓNICOSARQUITECTÓNICOSARQUITECTÓNICOS....
Escuela de Arquitectura de Madrid por los investigadores: Gonzalo Barluenga y
Francisco Hernández Olivares.
OBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOS DEDEDEDE LALALALA INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN::::
1.- Reutilización y valoración de materiales de desecho.
2.- Reducción del consumo de materias primas y energía.
3.- Reducción de costos de producción del hormigón (viabilidad económica)
4.- Modificación de las propiedades mecánicas y físicas del mortero y el hormigón.
5.- Diseño de aplicaciones en la construcción arquitectónica de los compuestos de
cemento.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
GENERALIDADES
FUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOSAPLICADOSAPLICADOSAPLICADOSAPLICADOSAAAA LALALALA INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN
RECICLAJE
PROPIEDADES
VIABILIDADGESTIÓN DE RESIDUOS
RECICLAJE
INTERESES SOCIALES (ADM.
PÚBILICA)
INTERESES ECONÓMICOS (FABRICANTES)
INTERESES TECNOLOGICOS
(INVESTIGADORES)
•INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS SOCIALSOCIALSOCIALSOCIAL:::: Se centra en aspectos ecológicos y medioambientales (gestión de
residuos)
•INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS ECONÓMICOECONÓMICOECONÓMICOECONÓMICO:::: Los productores de materiales de construcción y los
fabricantes de hormigón y morteros, están interesados en el valor añadido que representa la
reducción de costos en la gestión de residuos y la eficiencia económica.
•INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS CIENTÍFICOCIENTÍFICOCIENTÍFICOCIENTÍFICO:::: Los investigadores están interesados en las propiedades
tecnológicas de los nuevos materiales de construcción y sus posibilidades de aplicación.
INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS SOCIALSOCIALSOCIALSOCIAL ++++ INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS ECONÓMICOECONÓMICOECONÓMICOECONÓMICO ++++ INTERÉSINTERÉSINTERÉSINTERÉS CIENTÍFICOCIENTÍFICOCIENTÍFICOCIENTÍFICO
==== SOLUCIÓNSOLUCIÓNSOLUCIÓNSOLUCIÓNVALIDAVALIDAVALIDAVALIDA
CRITERIOSCRITERIOSCRITERIOSCRITERIOS DEDEDEDE DESARROLLODESARROLLODESARROLLODESARROLLO SOSTENIBLESOSTENIBLESOSTENIBLESOSTENIBLE ENENENEN LALALALA CONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓN::::
El concepto de sostenibilidad se relaciona con el estudio, la evaluación y la reducción de
consumo de recursos naturales, impacto ambiental y aspectos de seguridad humana,
en procesos y sistemas usados en las sociedades industrializadas.
1111....---- RECURSOSRECURSOSRECURSOSRECURSOS NATURALESNATURALESNATURALESNATURALES....----Se deben proponer nuevas soluciones para
construir, sin agotar los recursos naturales no renovables, realizando la misma función
y reduciendo el consumo de dichos recursos.y reduciendo el consumo de dichos recursos.
2222....---- IMPACTOIMPACTOIMPACTOIMPACTO AMBIENTALAMBIENTALAMBIENTALAMBIENTAL....---- Este aspecto es consecuencia de la actividad
humana cuando tiene un carácter intensivo, (procesos industriales).
3333....---- SEGURIDADSEGURIDADSEGURIDADSEGURIDAD HUMANAHUMANAHUMANAHUMANA....---- Todos los materiales y procesos implicados tienen
que garantizar la salud y la integridad de las personas y el ambiente en contacto con
ellos.
USOSUSOSUSOSUSOS DELDELDELDEL CONCRETOCONCRETOCONCRETOCONCRETO:::: Estructurales, de unión, acabados, sustratos, aislamiento.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
GENERALIDADES
No todos los residuos son útiles.
Deben cumplir criterios de viabilidad técnica y económica (bajo costo y disponibilidad).
El reciclaje debe significar un alto valor añadido.
La homogeneidad del residuo es fundamental.
CRITERIOSCRITERIOSCRITERIOSCRITERIOS BÁSICOSBÁSICOSBÁSICOSBÁSICOS DEDEDEDE INCORPORACIÓNINCORPORACIÓNINCORPORACIÓNINCORPORACIÓN DEDEDEDE RESIDUOSRESIDUOSRESIDUOSRESIDUOS ENENENEN LALALALA
FABRICACIÓNFABRICACIÓNFABRICACIÓNFABRICACIÓN DEDEDEDE COMPUESTOSCOMPUESTOSCOMPUESTOSCOMPUESTOS DEDEDEDE CEMENTOCEMENTOCEMENTOCEMENTO:::: CARACTERISTÍCASCARACTERISTÍCASCARACTERISTÍCASCARACTERISTÍCAS
DEDEDEDE LOSLOSLOSLOS MATERIALESMATERIALESMATERIALESMATERIALES
La homogeneidad del residuo es fundamental.
Compatibilidad y reactividad de los materiales reciclados cuando son mezclados con el
cemento.
No deber ser tóxicos ni peligrosos.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
GENERALIDADES
1.- Caracterización de las propiedades del residuo (su reacción en estado fresco y
fraguado del cemento y hormigón).
2.- Propuesta de posibles usos del residuo.
3.- Definición de los parámetros tecnológicos.
4.- Diseño del plan experimental y realización de ensayos. (Relacionar variables de
dosificación y las propiedades medidas en estado fresco y fraguado).
ETAPASETAPASETAPASETAPAS DEDEDEDE INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN::::
dosificación y las propiedades medidas en estado fresco y fraguado).
5.- Proceso de optimización del material compuesto. (Se busca alcanzar mayor
número de ventajas técnicas como sea posible. Retroalimentación).
6.- Aplicación del nuevo material a escala real y en condiciones de
fabricación/obra.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
GENERALIDADES
CASOCASOCASOCASO DEDEDEDE INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN 1111
HORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓNHORMIGÓN CONCONCONCON FIBRASFIBRASFIBRASFIBRAS DEDEDEDE CAUCHOCAUCHOCAUCHOCAUCHO RECICLADORECICLADORECICLADORECICLADO DEDEDEDE
NEUMÁTICOSNEUMÁTICOSNEUMÁTICOSNEUMÁTICOS USADOSUSADOSUSADOSUSADOS (HORMIGÓN(HORMIGÓN(HORMIGÓN(HORMIGÓN RECAUCHADORECAUCHADORECAUCHADORECAUCHADO....))))
Este programa experimental se realizó de acuerdo a la empresa PRIMICIA, SL.
Cuyo campo de trabajo es el pavimento de carreteras y la construcción.
OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO:::: “Mejora de la capacidad de amortiguamiento del hormigón frente a
cargas dinámicas, reduciendo la rigidez del material sin pérdida de resistencia”.
1111....----CARATERISTICASCARATERISTICASCARATERISTICASCARATERISTICAS DELDELDELDEL RESIDUORESIDUORESIDUORESIDUO::::
Partículas en forma de fibra debido al proceso de desmenuzado de los
neumáticos. (longitud de 0.8 - 2.1mm)
Baja densidad (0.84 g/cm3)
2222
Elevado coeficiente de absorción de agua. (del 25%) debido a la superficie rugosa
obtenida en el proceso de desmenuzado.
Baja Rigidez
Alta deformabilidad (falla al 590%).
Baja temperatura de combustión (200ºC)
Cuando se mezcla con cemento Portland ordinario y agua, la fibra de caucho
muestra buena compatibilidad. Para comprobar dicha compatibilidad se realizó el
análisis de difracción microscópica y de electrones (MEB y EDAX).
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
HORMIGÓN CON FIBRAS DE CAUCHO RECICLADO
3333....----DEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓN DEDEDEDE LOSLOSLOSLOS
22222222....---- POSIBLESPOSIBLESPOSIBLESPOSIBLES USOSUSOSUSOSUSOS::::
Pavimentos de carreteras
Pavimentos de aparcamientos y
zonas de paso.
Cimentaciones, bancadas de
maquinas.
Fig. 1
PARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOS::::
Mejora de la capacidad de
amortiguamiento.
Reducción de la rigidez.
Mejora del comportamiento a fatiga.
Control de la propagación de fisuras
tras la fractura.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
HORMIGÓN CON FIBRAS DE CAUCHO RECICLADO
Fig. 2
Incluir diferentes cantidades de fibra de caucho 3.5, 5 y 8% en VF. (Después de las
pruebas preliminares el 8% VF fue subestimado debido a la pérdida de fuerza.
Estado Fresco:
Ensayo de cono de Abrams y Consistómetro Ve-be.
Estado Endurecido:
Comportamiento frente a cargas estáticas y dinámicas. Reducción del 20-25% de
fuerza a compresión y del 10-15% de fuerza a flexión.
22224444....---- PROGRAMAPROGRAMAPROGRAMAPROGRAMA EXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTAL::::
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
HORMIGÓN CON FIBRAS DE CAUCHO RECICLADO
fuerza a compresión y del 10-15% de fuerza a flexión.
Comportamiento en fatiga. Los especímenes con fibra mostraron una falla, pero las
fibras de goma mantienen ambos lados de la grita juntos.
VF= Fracciones Volumétricas.
Fig. 3
OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO:::: “Incorporación de polvo de pizarra (250micras de tamaño máximo) como
parte de un mortero autocompactante, sustituyendo hasta el 75% del cemento”.
1111....----CARATERISTICASCARATERISTICASCARATERISTICASCARATERISTICAS DELDELDELDEL RESIDUORESIDUORESIDUORESIDUO::::
Partículas disgregadas.
Piedra de propiedades limitadas.
Baja densidad.
3333CASOCASOCASOCASO DEDEDEDE INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN 2222
MORTEROMORTEROMORTEROMORTERO CONCONCONCON MOLIDOMOLIDOMOLIDOMOLIDO DEDEDEDE RESTOSRESTOSRESTOSRESTOS DEDEDEDE CANTERÍACANTERÍACANTERÍACANTERÍA DEDEDEDE
PIZZARAPIZZARAPIZZARAPIZZARA
Baja densidad.
Baja resistencia y fractura frágil.
Elevado coeficiente de absorción.
Las partículas más pequeñas pueden reaccionar
con los productos de hidratación del cemento.
2222....---- POSIBLESPOSIBLESPOSIBLESPOSIBLES USOSUSOSUSOSUSOS::::
Pasta niveladora.
Capa de regulación.
Sustrato para la colocación de pavimentos.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
Baja densidad (1.7-2.0 g/cm3)
Elevada fluidez sin segregación de las partículas. (250-300 mm de
diámetro en la prueba de flujo).
Aditivos en polvo para su fabricación en mezcla seca.
Resistencia a compresión moderada (10 MPa).
Baja retracción (< 0.2 mm/m).
33333333....----DEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓN DEDEDEDE LOSLOSLOSLOS
PARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOS::::
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
Fig. 4
3333Composición:
Ligante: cemento y polvo de pizarra (1:3)
Arenas: silícea y pizarra granulada (T máx 4-5 mm).
Aditivos: Metil-celulosa (retenedor de agua) y resina (PVA).
Fibra de vidrio AR (Anticrack HD, Vetrotex).
Primera etapa: obtener la fluidez y resistencia requeridas.
Segunda etapa: controlar la retracción y segregación.
4444....---- PROGRAMAPROGRAMAPROGRAMAPROGRAMA EXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTAL::::
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
Fig. 5Fig. 6
Esta investigación se realizó con un equipo de investigación interdisciplinario de
ingenieros industriales, agrónomos y arquitectos, y se llevo a cabo por una
empresa que recicla papel.
OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO:::: “Inclusión de lodos de destintado de papel prensa como árido ligero
en un mortero de proyección ensacado”
4444CASOCASOCASOCASO DEDEDEDE INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN 3333
RESIDUOSRESIDUOSRESIDUOSRESIDUOS DEDEDEDE PAPELPAPELPAPELPAPEL RECICLADORECICLADORECICLADORECICLADO ENENENEN MORTEROMORTEROMORTEROMORTERO DEDEDEDE
PROYECCIÓNPROYECCIÓNPROYECCIÓNPROYECCIÓN
1.1.1.1.----CARATERISTICAS DEL RESIDUO:CARATERISTICAS DEL RESIDUO:CARATERISTICAS DEL RESIDUO:CARATERISTICAS DEL RESIDUO:
Baja densidad.
Compuesto por celulosa, calcita y tintas.
Presentación en forma de pasta húmeda (40% del peso es agua).
Tamaño de partícula heterogéneo.
Baja temperatura de combustión.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
Fig. 7
2222....---- POSIBLESPOSIBLESPOSIBLESPOSIBLES USOSUSOSUSOSUSOS::::
Capa de aislamiento térmico en cámara.
Mantenimiento de taludes (puede
incorporar semillas para fijación permanente
del terreno).
4444
3333....----DEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓNDEFINICIÓN DEDEDEDE LOSLOSLOSLOS PARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROS
TECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOS::::
Fig. 9 Fig. 10
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
TECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOS::::
Fácilmente proyectable con maquinaria convencional.
Baja producción de polvo.
Bajo índice de rebote.
Baja densidad. (0.7 g/cm3).
Baja conductividad térmica.
Incombustible por debajo de 500ºC.
Permite la inclusión de semillas de césped.
Fig. 8
Fig. 12
Fig. 11
Tratamiento térmico del residuo para secado, posterior desmenuzado y
tamizado (clasificación homogénea). Tamaño máximo del producto 8mm.
Mezcla seca del residuo y cemento:
Inclusión de ligante no acuoso (aceite mineral). (Un mortero rociado de este
tipo por lo general es aplicado con una bomba seca y el agua necesaria es
añadida en el inyector de rocío).
Medida de las propiedades físicas y mecánicas del mortero proyectado:
Conductividad térmica, combustión y adherencia.
44444444....---- PROGRAMAPROGRAMAPROGRAMAPROGRAMA EXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTALEXPERIMENTAL::::
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
MORTERO CON RESTOS DE PIZZARA
Fig. 13
En los tres programas experimentales se siguen las directrices generales de
investigación.
Los tres residuos utilizados cumplen con los criterios básicos descritos (bajo
costo, disponibilidad, su reciclaje debe ser alto valor añadido, y no son tóxicos o
peligrosos).
Las propiedades de los compuestos son consecuencia de las características de
los residuos.
En todos los casos, la inclusión del residuo modifica las propiedades
tecnológicas del compuesto, mejorando el funcionamiento tecnológico en fresco y
CONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONES DEDEDEDE LALALALA INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN::::
tecnológicas del compuesto, mejorando el funcionamiento tecnológico en fresco y
en estado endurecido, de acuerdo a la aplicación propuesta.
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
CONCLUSIONES
CONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONES PERSONALESPERSONALESPERSONALESPERSONALES::::
La incorrecta gestión de los residuos ha
provocado un fuerte deterioro ambiental y
paisajístico.
El adecuado manejo y reutilización de los
materiales de desecho tiene un alto valor ecológico
y económico, que además replantea un
comportamiento social de concientización
ambiental.
Las nuevas investigaciones que incorporan
materiales de desecho no solo proponen una
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
CONCLUSIONES
materiales de desecho no solo proponen una
arquitectura sostenible, si no una nueva forma de
construir arquitectura, modificando y
perfeccionando las capacidades y propiedades de
dichos compuestos.
REFERENCIASREFERENCIASREFERENCIASREFERENCIAS
BARLUENGA, Gonzalo. HERNÁNDEZ, Francisco ”EXPERIMENTAL
APPROACH TO THE USE OF RECYCLED
MATERIALS IN MORTAR AND CONCRETE FOR ARCHITECTURAL
APPLICATIONS” Articulo científico. Universidad Politécnica de Madrid. España
Figuras 1,2,4,5,6,13.
http://www.rilem.net/
Ficha de la celulosa www.climacell.de (Fig. 7 a la 12)
www.ecohabitar.org
www.cait.rutgers.edu/finalreports/FHWA-NJ-2000-003.pdfhttp://www.ichasfalto.cl/noticias.php?id=12 (Fig. 3)
Materiales de Última Generación y Materiales Eficientes
REFERENCIAS
http://www.ichasfalto.cl/noticias.php?id=12 (Fig. 3)
AVILÉS, Pedro. “Hormigones y Caucho; Posibilidades Generales para el
Reciclaje de Neumáticos Usados”. Documento de análisis académico.
Universidad de Alcalá de Henares, Materia: Materiales de última generación y
materiales eficientes. Curso 2006-2007.
Aguilera, Andrea. " RECICLAJE DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y
DEMOLICIÓN
Y SU APLICACIÓN A NUEVOS MATERIALES”. Documento de análisis
académico. Universidad de Alcalá de Henares, Materia: Materiales de última
generación y materiales eficientes.