LA INNOVACIÓN EN MATERIALES Y SISTEMAS CONSTRUCTIVOS Los materiales aligerados. Master Innovación Tecnológica en Edificación

Transcripción

1 Master Innovación Tecnológica en Edificación

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3 son aquellos que en su origen tienen densidades normales y mediante algún procedimiento se hace disminuir su densidad. Procedimiento: consiste en ocupar parte de su volumen con algún material de mucha menor densidad (sólidos celulares como los áridos ligeros ó incluso aire), convirtiéndolo en un material celular. Panteón de Roma. Añadiendo aditivos espumantes apropiados que pueden tener como base una reacción física (vapor), química (H2S) o incluso biológica (levadura). Alimentos: pan, cereales inflados, chocolates

4 Reducción de la densidad, facilitando: La puesta en obra y por tanto el rendimiento de la mano de obra. El transporte, al ser más manejables se minimizan las roturas y desconchones. Posibilitando la realización de rellenos, evitando el colapso por sobrecargas debido al peso propio, principalmente en la rehabilitación de edificios. Permitiendo la fabricación de prefabricados de gran tamaño. Mejora del aislamiento: A Térmico: por la inclusión de celdillas de aire en reposo. Mejora del coeficiente de conductividad térmica de los materiales. A. Acústico: absorción de la energía de impacto. Incremento de la resistencia al fuego.

5 Incremento de la vida útil del material: Mejorando su comportamiento ante la heladicidad. INCONVENIENTES: REDUCCIÓN DE LA DENSIDAD...AUMENTO POROSIDAD. En ocasiones puede que la mejora de alguna de estas características suponga una reducción en las resistencias mecánicas del material o de su dureza superficial. DISMINUCIÓN DEL A. ACÚSTICO (reducción de masa). NECESIDAD DE REVESTIMIENTOS.

6 1. Realizar huecos o alvéolos. Ladrillos huecos de gran formato, bovedillas, paneles de escayola aligerados Ocluir aire en su interior. Se puede introducir aire en el interior de un material mediante los siguientes procedimientos: Mediante la incorporación de aditivos Mediante la adición de cargas ligeras

7 Mediante la incorporación de aditivos: Inclusores de aire ó aireantes. Espumantes. Generadores de gas. Generadores de expansión.

8 AIREANTES O INCLUSORES DE AIRE: Introducen finas burbujas de aire repartidas uniformemente. Ej: Resinas, materiales proteínicos, ácidos derivados del petróleo. FUNCIÓN PRINCIPAL: REDUCIR LA DENSIDAD. (aproximadamente en un 15%) FUNCIÓN SECUNDARIA: MEJORAR LA TRABAJABILIDAD. MEJORAR LA RESISTENCIA AL HIELO ( durabilidad). MEJORAR EL AISLAMIENTO TÉRMICO Y ACÚSTICO. EFECTO SECUNDARIO: DISMINUIR RESISTENCIA.

9 ESPUMANTES, GENERADORES DE ESPUMA: Producen espuma estable por medios manuales ó mecánicos, estructura alveolar. FUNCIÓN PRINCIPAL: REDUCIR LA DENSIDAD. ( divide por 4 o 5 el peso inicial). MORTEROS Y HORMIGONES CELULARES. FUNCIÓN SECUNDARIA: MEJORAR LA TRABAJABILIDAD MEJORAR LA RESISTENCIA AL HIELO. ( durabilidad). MEJORAR EL AISLAMIENTO TÉRMICO Y ACÚSTICO. EFECTO SECUNDARIO: DISMINUIR RESISTENCIA.

10 Mediante la adición de cargas ligeras: más del 5% s/ peso del conglomerante. Pueden sustituir parte de los áridos de la mezcla de hormigones, morteros y pastas. FUNCIÓN PRINCIPAL: REDUCE LA DENSIDAD FUNCIONES SECUNDARIAS: MEJORA LA GRANULOMETRÍA: Docilidad. Resistencia mecánica. Dureza superficial. MEJORA DEL AISLAMIENTO TÉRMICO: Baja densidad. MEJORA DEL AISLAMIENTO ACÚSTICO: Impacto, vibraciones. MEJORA RESISTENCIA AL FUEGO: Punto de fusión alto. MEJORA DEL RENDIMIENTO: Proyección.

11 Clasificación n de las cargas ligeras: NATURALES INORGÁNICOS: (Inertes) Naturales inorgánicos no elaborados: Proceden de la desintegración natural o artificial de las rocas, debido a fenómenos erosivos. Ej: Puzolanas; Travertinos; Lapilli; Escorias; Tobas volcánicas; Diatomitas; Conchas machacadas; Piedra pomez.. Naturales inorgánicos elaborados: áridos obtenidos a través de un proceso industrial. De estructura porosa cerrada o abierta formada por los gases producidos por la materia orgánica incinerada o la evaporación del agua de cristalización, durante el proceso de fabricación. Alto punto de fusión. Ej: Arcilla expandida; Esquisto exp; Pizarra ex; Vermiculita exf; Perlita exp.; Diatomita exp; Obsidiana exp; Arcilla sinterizada; Esquistos sinterizados.

12 NATURALES ORGÁNICOS NO ELABORADOS: granulado de los desechos de corcho, cáscaras de cereales, virutas de madera, etc. INDUSTRIALES: Industriales no elaborados, su utilización se hace cada día más importante por suponer un reciclaje de los desechos de la industria. Escoria de alto horno; Ceniza volante. Industriales elaborados: Escoria expandida; Espuma de escoria; Cenizas expandidas; Cenizas sinterizadas. ORGÁNICOS: Partículas de plástico, poliestireno expandido, etc.

13 Arcilla expandida: Arcilla expandida: La arcilla expandida se obtiene sometiendo arcillas especiales a un proceso de cocción a temperaturas de 1.200º C en grandes hornos rotatorios. Mediante este tratamiento la arcilla se transforma en gránulos esféricos porosos y ligeros, con una superficie resistente de color pardo y un interior grisáceo formado por innumerables burbujas que contienen aire estancado, esta característica le otorga un poder altamente aislante y a la vez permite el libre paso del vapor de agua. Después de la cocción, la arcilla expandida se somete a proceso de cribado y clasificación que selecciona las diversas granulometrías y densidades, obteniéndose los siguientes tipos: La arcilla expandida es un producto químicamente neutro, que no desprende gases ni malos olores, es imputrescible y no atacable por parásitos, hongos o roedores. No le afectan las sustancias químicas y es altamente resistente a las heladas y a los cambios bruscos de temperatura. ECOPIEDRA-BLOQUES ARCILLA ALIGERADA-ARLITA.

14 Perlita: La perlita es un silicato de origen volcánico que contiene agua de cristalización en la molécula. Este mineral, debidamente triturado a una granulometría preestablecida, se lleva a fusión sobre los ºC en hornos especiales. A dicha temperatura el agua ocluida se transforma en vapor y obra como expandente, hasta constituir un gránulo ligero, formado por microceldas cerradas, con un volumen hasta veinte veces superior al inicial. De ello resulta un excelente material para aislamiento térmico y acústico, utilizado tal cual en el relleno de dobles paredes o en mezcla con cementantes (cemento, yeso o escayola). Es incombustible por su alto punto de fusión e imputrescible por su naturaleza mineral. YESO ALIGERADO: PERLESCA-PERALIT.

15 Vermiculita: Mineral de la familia de la mica, compuesto básicamente por silicatos de Aluminio, Hierro y Magnesio. Con un tratamiento térmicamente controlado, a temperaturas del orden de 700º C, el mineral se expande, exfoliándose y aumentando su volumen inicial de 20 a 30 veces. En este proceso térmico se originan en el interior del mineral, entre sus paredes, una extraordinaria cantidad de células microscópicas cerradas, conteniendo aire inmóvil y deshidratado. La vermiculita se encuentra en varios lugares del mundo, pero de los datos técnicos obtenidos se establece que el yacimiento de Palabora es la mayor fuente mundial (del 95/100% de la demanda del mercado europeo procede de allí). Seis tamaños de clasificación, el tamaño mayor oscila entre 5,6 y 16 mm. y el menor tamaño entre 0,71 mm. YESO DE ALTA RESISTENCIA AL FUEGO.

16 Poliestireno expandido: Material plástico no cristalino, fabricado a partir del moldeo de perlas preexpandidas de poliestireno expandible, presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire, con densidades nominales que oscilan entre los 10 kg/m3 hasta los 35 kg/m3. Baja conductividad térmica a 10º C (W/m.K) desde a y de absorción de agua (0,5% y el 3% en volumen). Comportamiento ante el fuego: 98% de aire tiene emisiones de gases moderadas (dióxido de carbono y vapor de agua). Las temperaturas de uso ( -150º C a + 90º C). Es imputrescible y mantiene sus propiedades en el tiempo. Es inerte y no tóxico, no liberando sustancias nocivas. Compatible con materiales de construcción, mala resistencia frente a disolventes orgánicos. Es ecológico, no contiene CFC s ni HCFC s y por tanto ayuda a proteger la capa de ozono. POLITHERM: Hormigón aligerado; BOVEDILLAS DE POREX; PLANCHAS, etc.

17 Corcho: El corcho es un material que constituye la corteza del alcornoque (Quercus Suber, L). La estructura del corcho es muy similar a la de un panal: cada cm3 se compone de 40 millones de células. Estas células, así como los espacios existentes entre ellas, se llenan de una mezcla gaseosa similar al aire. Pocos materiales manifiestan al tiempo tantas características útiles. El corcho es impermeable, inodoro, resistente a los agentes químicos e inatacable por los líquidos, prácticamente imputrescible y muy resistente a los ataques de los insectos, compresible y elástico, con extraordinaria capacidad de recuperación dimensional, escasa conductividad térmica, excelente aislamiento acústico y de vibraciones, muy liviano y con elevada resistencia mecánica. PAVIMENTOS-REVESTIMIENTOS-JUNTAS.

18 3. Sustituyendo soluciones macizas por soluciones multicapa: Resueltas a modo de sandwich, dos láminas, de mínimo espesor, rígidas y de elevada densidad, encerrando un núcleo de un material celular (fibra de vidrio, espuma de poliuretano, poliestireno expandido, nidos de abeja de celulosa...).

19 APLICACIONES: PARTICIONES: PLADUR, FERMACELL, PLACOPLATRE, KNAUF.. PLACAS: yeso laminado; Yeso-fibra (pueden llevar incorporado paneles de poliestireno expandido; poliestireno extrudido; lana de fibra de vidrio; lana de roca ó espuma de poliuretano). ESTRUCTURA: madera o acero galvanizado. CUBIERTAS: THERMOCHIP, PACESA. LAMINAS: Madera ; Chapa de acero; Aluminio... NÚCLEO: Madera de balsa; espuma de poliuretano; poliestireno expandido; Paneles de fibra de vidrio; Paneles de lana de roca... PANELES DE FACHADA O CERRAMIENTO: PACESA, ROBERTSON... LAMINAS: Madera ; Chapa de acero; Aluminio... NÚCLEO: Madera de balsa; espuma de poliuretano; poliestireno expandido; Paneles de fibra de vidrio; Paneles de lana de roca... Lo último son los núcleos de metales granulados o espumados.

20 TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN MORTEROS DE CEMENTO, CAL Y YESO: REDUCCIÓN DENSIDAD REFUERZO DEL M. ALIGERADO APLICACIONES: RELLENOS REVESTIMIENTOS AISLANTES (PAVIMENTOS ASFÁLTICOS...) PREFABRICADOS: M. Celular (PAVIMENTOS ASFÁLTICOS...) (GRC) (VETROTEX, DRACE...)

21 TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN M. DE CEMENTO: RELLENOS Y REVESTIMIENTOS REDUCCIÓN DENSIDAD (LIGEREZA Y AISLAMIENTO) REFUERZO DEL M. DE CEMENTO ALIGERADO (MEJORA RESISTENCIA MECÁNICA) M. DE CAL: REVESTIMIENTOS REDUCCIÓN DENSIDAD (LIGEREZA Y AISLAMIENTO) REFUERZO DEL M. DE CAL ALIGERADO (MEJORA RESISTENCIA MECÁNICA)

22 REDUCCIÓN DENSIDAD ÁRIDOS LIGEROS: ANTECEDENTES RELLENOS: ARCILLA EXPANDIDA SUSTITUIR (SOSTENIBILIDAD) DESECHOS CAUCHO MEJORA DE LA RESISTENCIA MECÁNICA: FIBRAS DE VIDRIO AR (1%, 2% Y 25 MM) CEMENTO-CAUCHO MORTEROS DE CEMENTO ALIGERADO PARA RELLENOS

23 APLICACIONES (CEMENTO-CAUCHO): AZOTEAS (FORMACIÓN DE PENDIENTE) SOLERAS (HORMIGÓN POBRE) CIMENTACIONES (HORMIGÓN POBRE)

24 PLAN DE ENSAYOS Materiales utilizados: CEMENTO: Tipo CEM II/A- L32,5N. ARCILLA EXPANDIDA: F3 (3-8 mm) y A5 (0-3 mm). CAUCHO: GRANULADO Y FIBRA ( mm). M. CEMENTO REFERENCIA. M. ARCILLA EXPANDIDA. M. CAUCHO. M. ARCILLA EXPANDIDA+CAUCHO. Trabajabilidad: mm (fluidificante). Resistencia mecánica: Flexotracción y compresión. Análisis de la superficie de fractura. Dureza superficial. Comportamiento frente al agua.

25 RESULTADOS PLAN DE ENSAYOS R. Flexotracción (MPa) ,5 1 1,5 Densidad (g/cm3) Caucho 100% Caucho 75% Caucho 50% Arcilla exp 100% caucho 100%+1%fivi caucho 100%+2%fivi caucho 75%+1%fivi caucho 75%+2%fivi caucho 50%+1%fivi caucho 50% +2%fivi R. Compresión (Mpa) ,5 1 1,5 Densidad (g/cm3) Caucho 100% Caucho 75% Caucho 50% Arcilla exp 100% caucho 100%+1%fivi caucho 100%+2%fivi caucho 75%+1%fivi caucho 75%+2%fivi caucho 50%+1%fivi caucho 50% +2%fivi 90 Caucho 100% Shore C ,5 1 1,5 Densidad (g/cm3) Caucho 75% Caucho 50% Arcilla exp 100% caucho 100%+1%fivi caucho 100%+2%fivi caucho 75%+1%fivi caucho 75%+2%fivi caucho 50%+1%fivi caucho 50% +2%fivi CONCLUSIONES: Se recomienda en los morteros de cemento aligerado con arcilla expandida, la sustitución de hasta un 50% de ésta por granulado de caucho. No al refuerzo con fibras de vidrio Esta sustitución del caucho reciclado en rellenos proporciona además una mejora en la sostenibilidad

26 REVESTIMIENTOS M. CEMENTO; M. CAL; M. CEMENTO-CAL CAL REDUCCIÓN DENSIDAD (aligerar... aislar) ÁRIDOS LIGEROS:» ANTECEDENTES» PERLITA, VERMICULITA, POLIESTIRENO... SUSTITUIR (SOSTENIBILIDAD) DESECHOS» PAPEL, SERRÍN, CORCHO...

27 Componentes: CAL: procedente de la empresa Cal de Castilla. Cemento: CEM BL II. ÁRIDOS: Arena fina GL procedente de las canteras de la empresa P S.L; Filler silíceo RP 55 y Carbonato Imeco. Áridos ligeros: Perlita; Vermiculita y Perlas de poliestireno expandido recubiertas. Aireante: silipon, polvo de aluminio. Retenedor de agua: Waffex; MC y fibras de celulosa. Hidrofugantes utilizados: HISA; Siloxan (Sika). Resina: Vinnapas RI-5570 y RE 5028 y Fluidificante: Caseina. Espesante: Amylotex. Pigmentos: Estucos. 1/0,5/0,5/1 (cal/cemento/yeso/áridos finos)

28 Plan de ensayos: Densidad. Comportamiento al agua: Absorción de humedad. Permeabilidad al vapor de Agua. Capilaridad. Dureza superficial. Fisuración por retracción. Adherencia con el soporte. Comportamiento a fuego: Conductividad Térmica Aislamiento acústico =2 dias; 2= 7dias; 3= 14 dias; 4= 21 dias; 5= 21 dias Mcal M*cal Mcalyeso yeso

29 Gracias.. Master Oficial en Técnicas y Sistemas de Edificación