Congreso SAM/CONAMET 2007 San Nicolás, 4 al 7 Septiembre de 2007 ESTUDIO DEL RECICLADO DE RESIDUOS DE CONSTRUCCION CON YESO H. Begliardo, M.C. Panigatti, M. Sánchez, C. Griffa, R. Boglione, S. Casenave, D. Cassina Laboratorios de Ingeniería Civil y Química Facultad Regional Rafaela Universidad Tecnológica Nacional Bv. Roca 989 (2300) Rafaela, Argentina E-mail: hugo.begliardo@frra.utn.edu.ar E-mail: maria.panigatti@frra.utn.edu.ar RESUMEN Al yeso se lo puede encontrar como parte integrante de las construcciones civiles, por aplicación en húmedo o seco, bajo diferentes maneras y usos. Principalmente se lo utiliza como revestimiento y acabado de paredes y cielorrasos (enlucidos, enduidos, molduras), y como elemento de cerramiento (paneles acartonados, mampuestos). Durante la etapa constructiva esos usos generan un volumen de residuos importante que no es aprovechado y, habitualmente, tiene como destino final los Rellenos Sanitarios o basurales a cielo abierto. El objetivo del trabajo es presentar los resultados de estudios y ensayos realizados sobre yeso recuperado de obras en construcción, por aplicación en húmedo, con el fin de su reutilización. En el estudio de la posibilidad de rehusar el residuo de yeso, se destaca la recuperación de sus propiedades aglomerantes a través del secado a diferentes temperaturas y molienda. Palabras clave: yeso, residuos, reciclado, reutilización. 1. INTRODUCCIÓN El yeso natural es un mineral común constituido por sulfato de calcio di hidratado (CaSO 4. 2 H 2 O), el cual no es aglomerante sin previa transformación en otras formas mediante calcinación. El yeso aglomerante se obtiene deshidratando a temperaturas relativamente bajas (entre 100 y 130 ºC) al sulfato de calcio di hidratado, que se transforma en diversas fases y estados alotrópicos en función de la temperatura [1]: 90-130ºC 150-300ºC < 1180 ºC > 1180ºC CaSO 4. 2 H 2 O CaSO 4. 1/2 H 2 O CaSO 4 CaSO 4 CaSO 4 dihidrato hemihidrato anhidrita III anhidrita II anhidrita I Al agregar agua al yeso aglomerante (hemihidrato), para ser aplicado en revoque de paredes y cielorrasos, éste recupera las moléculas de agua perdidas durante el proceso de calentamiento, transformándose nuevamente en di hidrato [2]. Normalmente, es significativo el volumen de material con contenido de yeso que se genera en las construcciones de edificios bajo estas condiciones de aplicación, en concepto de descarte por sobrante, fragüe, caídas, etc. Con el fin de reutilizar dichos residuos, se estudió si a través del secado a diferentes temperaturas era posible recuperar el poder aglomerante del yeso. El objetivo de este trabajo es presentar los resultados de estudios y ensayos de laboratorio realizados sobre yeso recuperado de obras en construcción, por aplicación en húmedo, destinados a hacer posible su reutilización. 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL El material recuperado de obras en construcción (descarte, material ya fraguado, caído o desperdicios de yeso aplicado en húmedo como revestimiento de cielorrasos y paredes), fue sometido en laboratorio a un proceso manual de limpieza gruesa de contaminantes (trozos de madera, ladrillos, clavos, poliestireno expandido, etc.). Tras ello, y previo secado en horno a 100 C para facilitar el tamizado, se procedió a molerlo manualmente y a pasarlo por tamiz ASTM Nº 16 (IRAM 1,18 mm) (Foto 1). Al material pasante por dicho tamiz se lo sometió posteriormente a nuevo secado, pero esta vez a temperaturas de 110 y 130ºC. 975
Foto 1. Yeso recuperado de construcción y proceso de molienda manual. Siguiendo los lineamientos de la Norma IRAM 1608:73 [3], y tomando como patrón a un yeso comercial de marca conocida en el mercado, se realizaron estudios combinando dicho yeso patrón con 10 y 15 % de residuos de yeso, referidos a la masa total, secado a las dos temperaturas indicadas. De este modo, quedaron conformadas distintas mezclas para su estudio, cuyas particularidades se indican en Tabla 1. Tabla 1. Mezclas estudiadas Identificación Composición Yeso I Yeso II Yeso III Yeso IV Yeso V Patrón Temperatura de secado Residuo incorporado 110 ºC 10 % 110 ºC 10 % 110 ºC 15 % 110 ºC 15 % 130 ºC 10 % 130 ºC 10 % 130 ºC 15 % 130 ºC 15 % Se realizaron ensayos físicos de determinación de la composición de la pasta de consistencia normal y tiempo de fragüe. Además, se efectuaron ensayos a compresión simple y determinaciones de densidades húmedas y secas de probetas cúbicas normalizadas de 7x7x7 (cm). Para cada tipología se confeccionaron cinco probetas, promediándose los resultados. Asimismo, se apreció cualitativamente el comportamiento al estiramiento de las distintas mezclas, aplicándolas en capas delgadas sobre una superficie adherente. Para la caracterización fisicoquímica del residuo de yeso se realizaron análisis tomando como base los establecidos en la norma IRAM citada. Asimismo, se determinó el contenido de humedad del residuo húmedo, en las condiciones de ingreso al laboratorio, y del triturado, tamizado y secado tanto a 110 como a 130 ºC. Sobre estos últimos se realizaron, además, determinaciones de calcio (método gravimétrico), sulfato (método gravimétrico) y agua combinada. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A partir del material de yeso recuperado de obras, un 84 % ha podido ser aprovechado a los fines de esta investigación. El 16 % restante estuvo conformado por contaminantes (13 %) tales como trozos de madera, clavos y poliestireno expandido, que han sido separados previos a la molienda, y por material con yeso retenido en el tamiz Nº 16 (3 %). Con un proceso de molienda más enérgico que el realizado en forma manual en el laboratorio, es factible lograr un porcentaje mayor de material pasante por dicho tamiz. 976
En Tabla 2 se presentan los resultados de determinación de humedad del yeso recuperado de obras, en las condiciones de ingreso, y la del mismo tras ser sometido a molienda y secado. En la tercera columna se indica el porcentaje de agua combinada. En Tabla 3 se consigna el contenido de los diferentes sulfatos de calcio en los residuos de yeso secados a 110 y 130ºC. Tabla 2. Humedad y agua combinada en el residuo de yeso Tipo Humedad Agua combinada Yeso húmedo (1) 37,6 % 110 ºC 3,86 % 5,06 % 0,62 % 2,06 % 130 ºC (1) Material fraguado, en condiciones de ingreso al laboratorio. Tabla 3. Contenido de los diferentes sulfatos de calcio en residuos de yeso secados. Tipo CaSO 4 anhidro CaSO 4. ½ H 2 O CaSO 4. 2 H 2 O 110ºC 130ºC -- 54,55 % 8,0 1 % 21,20 % 31,15 % -- En el secado a 110 ºC se puede ver que el mayor porcentaje del sulfato de calcio se encuentra como hemihidrato y un pequeño porcentaje aun se encuentra como dihidrato. Al secar a 130 ºC, desaparece el contenido de dihidrato, apareciendo moléculas de sulfato de calcio anhidro. Los ensayos de determinación de la pasta de consistencia normal, para cada combinación, arrojaron los resultados que se vuelcan en Tabla 4. Tabla 4. Composición de la pasta de consistencia normal Yeso Yeso recuperado Agua comercial Temp. r.a/y (1) gr. % gr. % gr. secado Yeso I 200 100 - - - 106 0,53 Yeso II 180 90 20 10 110 ºC 110 0,55 Yeso III 170 85 30 15 110 ºC 111 0,56 Yeso IV 180 90 20 10 130 ºC 110 0,55 Yeso V 170 85 30 15 130 ºC 114,5 0,57 (1) r. a/y = relación agua/yeso total 977
Se observa que la incorporación de yeso recuperado demanda mayor cantidad de agua para obtener la pasta de consistencia normal, incrementándose en la medida que aumenta el porcentaje de residuo agregado. La incorporación de yeso recuperado provocó un aumento en los tiempos inicial y final de fragüe para todas las combinaciones, con respecto al Yeso I (patrón). No se aprecian variaciones significativas en relación a la temperatura de secado (Tabla 5). Para todas las mezclas estudiadas, los valores se inscriben dentro de lo prescripto en Norma IRAM 1607:70 [4] Tabla 5. Tiempos de fraguado Tiempo de fraguado Inicial (minutos) Final Yeso I 5,5 8 Yeso II 8,5 13,5 Yeso III 7 12 Yeso IV 7 11 Yeso V 7,5 11,5 En la Tabla 6 se presentan los resultados promedios de los ensayos a compresión simple y determinaciones de densidades húmedas y secas de las probetas cúbicas normalizadas de 7x7x7 (cm). Tabla 6. Densidades húmeda y seca. Resistencia a compresión simple Densidad Húmeda (g/cm 3 ) Densidad Seca (g/cm 3 ) Resistencia (dan/cm 2 ) Yeso I 1,72 1,27 101,6 Yeso II 1,69 1,23 96,5 Yeso III 1,69 1,24 93,9 Yeso IV 1,69 1,24 88,0 Yeso V 1,67 1,21 86,7 Como se observa, la incorporación de residuos en porcentajes variables de 10 % y 15% provoca un leve descenso en los valores de densidad, refiriéndolo a los del yeso patrón (Yeso I). Las variaciones de densidad, para los grupos con distintos grados de secado y porcentaje de residuos con yeso incorporado, no son significativas. En cuanto a la resistencia a la compresión, disminuye un promedio que va del 6 %, para yeso secado a 110 ºC, al 14 % para el secado a 130 ºC. Los valores obtenidos superan el mínimo exigido en Norma IRAM 1607. Se observa una disminución a la resistencia a la compresión, para igual contenido de yeso recuperado, con el aumento en la temperatura de secado. En las fotos tomadas con lupa estereoscópica sobre restos de las probetas ensayadas a compresión, se destaca la presencia de impurezas en todas las muestras (Foto 2). 978
Yeso I (Patron) Yeso II (110ºC, 10 %) Yeso V (130 ºC, 15 %) Foto 2. Fotografías de probetas de yeso ensayadas, vistas con lupa estereoscópica 20x Se realizaron pruebas de estiramiento en capas delgadas, aplicando tanto el yeso patrón (Yeso I) como las combinaciones con material recuperado (Yesos II a V) sobre un sustrato adherente, pudiéndose apreciar la conservación de sus propiedades de firme adhesión a la superficie. La incorporación de yeso recuperado al yeso comercial le ha restado blancura a la mezcla, atribuyéndose, fundamentalmente, a los contaminantes que se han incorporado por sus condiciones de aplicación y recolección en obra. 4. CONCLUSIONES 1. Se ha podido comprobar que la incorporación al yeso comercial de residuos de yeso recuperado, previamente sometidos a un proceso de molienda y secado a temperaturas de 110 y 130 ºC, en porcentajes variables de hasta el 15 % en peso, permite obtener mezclas que conservan sus propiedades aglomerantes. 2. Se han obtenido diferentes contenidos de moléculas de hidratación dependiendo de la temperatura de secado del residuo de yeso. 3. Las pruebas de estiramiento practicadas evidenciaron una firme adhesión de las mezclas al sustrato, lo cual las tornarían aptas para su reutilización como enlucido de base en paredes y cielorrasos. 4. El aprovechamiento de residuos de construcción como el propuesto en este estudio, por un lado, configura un impacto medioambiental positivo, ya que disminuye el uso de un recurso no renovable. Por otro lado, evita engrosar el volumen de los residuos de construcción y demolición dispuestos finalmente en Rellenos Sanitarios o basurales. 5. Frente a los resultados alentadores obtenidos, se espera profundizar los estudios elaborando mezclas con un mayor porcentaje de residuos, ampliar los mismos sobre otras marcas comerciales utilizadas como patrón, incrementar las temperaturas de secado e incorporar residuos de yeso aplicado en seco, cuya tendencia es la de desplazar a las aplicaciones vía húmeda. REFERENCIAS 1. Gomá, F. (1979). El Cemento Pórtland y otros aglomerantes. Fundamentos para la interpretación de sus comportamientos en obra. Editores Técnicos Asociados S.A. Barcelona. 232 pp. (libro) 2. R. Boglione, M. Sánchez, M. C. Panigatti, H. Begliardo, C. Griffa, S. Casenave, D. Cassina, Materiales de construcción derivados del Yeso. Yeso a ser utilizado dentro de la construcción de edificios. 5 Encuentro PROCQMA, LEMaC, U.T.N. F.R.La Plata, 2007. 3. Norma IRAM 1608:73, Yeso cocido. Métodos de ensayo generales. 4. Norma IRAM 1607:70, Yeso cocido para revoques. 979