Propuesta de mortero aligerado con la adición de residuos de fibras poliamidas para un sistema de formación pendiente

PROPUESTA DE MORTERO ALIGERADO CON LA ADICIÓN DE RESIDUOS DE FIBRAS POLIAMIDAS PARA UN SISTEMA DE FORMACIÓN DE PENDIENTE Trabajo Fin de Grado Autora: Laura Muñoz Maldonado Tutora: Paloma Rubio Curso 2019-2020 TFGH Escuela Técnica Superior de Arquitectura Universidad de Sevilla 17 de junio de 2020 Grupo docente: Enrique D. Fernández Nieto Diego César Frustaglia Trabajo Fin de Grado-2019/2020 2 Trabajo Fin de Grado-2019/2020 3 ÍNDICE AGRADECIMIENTOS RESUMEN. PALABRAS CLAVES ABSTRACT. KEY WORDS 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 9 2. OBJETIVOS .............................................................................................................................. 15 - Objetivos generales: .................................................................................................................. 15 - Objetivos especficos: ............................................................................................................... 15 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA ......................................................................................................... 22 5.METODOLOGÍA DE TRABAJO. .................................................................................................. 24 6. PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL .......................................................................................... 28 6.1 INTRODUCCIÓN METODOLÓGICA ...................................................................................... 28 6.2 PROCESO DE ELABORACIÓN DE PROBETAS ................................................................... 28 6.3 DIMENSIONES DE LAS PROBETAS .................................................................................... 32 6.4 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN ..................................................................................... 33 6.4.1 Peso ........................................................................................................................................................................33 6.4.2 Densidad aparente ............................................................................................................................................37 6.4.3 Ensayos mecánicos ............................................................................................................................................39 7. DISCUSIÓN RESULTADOS Y CONCLUSIONES ENSAYO ........................................................ 48 8. APLICACIÓN CONSTRUCTIVA PROPUESTA ........................................................................... 50 8.1 PROPUESTA DE APLICACIÓN CONSTRUSTIVA................................................................. 50 8.2 DEFINICIÓN DE APLICACIÓN CONSTRUCTIVA .................................................................. 52 9. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN CONSTRUCTIVA EN UN CASO PRÁCTICO. .................. 59 10. DISCUSIÓN RESULTADOS Y CONCLUSIONES SOBRE LA APLICACIÓN CONSTRUCTIVA 63 11. APÉNDICE ................................................................................................................................ 66 -Índice de ilustraciones ................................................................................................................ 66 Trabajo Fin de Grado-2019/2020 4 -Índice de tablas .......................................................................................................................... 67 -Índice de gráficas ....................................................................................................................... 68 12. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 70 13. ANEXO ..................................................................................................................................... 73 *El contenido expuesto del punto 1 al punto 6.3 del trabajo (pág 08-pág 24) ha sido desarrollada en grupo, con mis compañeras Beatriz Moreno Barea y Ana Rivas García. Por lo que el contenido de estos será común en los 3 trabajos. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 5 AGRADECIMIENTOS En primer lugar, agradecer la implicación en este trabajo de investigación, a mi tutora Paloma Rubio de Hita, y al equipo de profesores del grupo de TFG H, Enrique D. Fernandez Nieto y Diego C. Frustalgia. Ha sido un curso en unas condiciones complicadas, ya que la situación del COVID-19 ha impedido que la docencia se realice de forma presencial, y gracias a la constancia y comprensión de este grupo de docentes, he podido desarrollar mi trabajo de la mejor forma posible. Además de agradecerles la oportunidad que me han brindado, pudiendo introducirme en la investigación de nuevos materiales ecoeficientes. Sin olvidar el trabajo en equipo con mis compañeras Beatriz Moreno y Ana Rivas en la primera parte del trabajo. Y la ayuda que nos ha ofrecido el equipo de laboratorio del departamento de Construcciones Arquitectónicas I, que se han esforzado para que pudiésemos completar el trabajo en la situación en la que estábamos. Finalmente, agradecer enormemente a las personas que me han apoyado durante toda la carrera: mis padres, mi hermana, mis abuelos y mis amigas. Y por supuesto mi apoyo incondicional año tras año en la escuela, Bea e Iván. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 6 RESUMEN. PALABRAS CLAVES En este trabajo, se ha estudiado el comportamiento de una matriz conglomerante de mortero, al agregarle fibras poliamidas de estropajos sintéticos reciclados, analizando como varía su densidad, peso y propiedades mecánicas. Tiene como objetivo proponer un mortero aligerado que pueda ser de utilidad en el ámbito de la construcción. Para ello, se sustituyen materiales aligerantes comunes, como la arcilla expandida por los estropajos sintéticos, un residuo muy común, abundante y difícil de reciclar. El sistema de producción de la arcilla expandida es muy contaminante, por lo que, al sustituirla por el residuo, se reduce su impacto medioambiental y la emisión de CO2. En los resultados del análisis, podemos ver como se reducen significativamente él peso y la densidad de este nuevo material, Mortero-PA, y aumentan la resistencia a flexión y a compresión en los porcentajes más bajos de aditivo. Finalmente, se desarrolla la aplicación constructiva del material Mortero-PA en la formación de pendiente de las cubiertas, proponiendo un sistema que aporta ligereza, resistencia y la reutilización de un material contaminante, evitando así que este acabe en vertederos y finalmente en océanos o mares. Palabras clave: Mortero; fibras poliamidas (PA); estropajos sintéticos; residuo; reciclaje; impacto medioambiental. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 7 ABSTRACT. KEY WORDS The aim of this investigation is to study the behavior of a mortar binder matrix, by adding recycled synthetic scourer polyamide fibers. Analyzing how its density, weight and mechanical properties vary. Its objective is to propose a lightweight mortar that can be useful in construction´s field. To achieve this, common lightening materials, such as expanded clay, are replaced by a very common, abundant and difficult to recycle waste: synthetic scourers. The expanded clay production system is highly polluting, therefore, by replacing it with waste, it reduces its environmental impact and CO2 emission. The analysis´s results, shows that the weight and density of this new material, Mortar-PA, are significantly reduced and the resistance to flexion and compression increase in the lowest percentages of additive. Finally, the constructive application of the Mortar-PA material is developed in the formation of roof slopes, proposing a system that provides lightness, resistance and the reuse of a polluting material. In this way, it is avoided that it ends up in landfills and finally in oceans or seas. Key words: Mortar; polyamide fibers(PA); synthetic scourers; residue; recycling; environmental impact. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 8 1.INTRODUCCIÓN Trabajo Fin de Grado-2019/2020 9 1. INTRODUCCIÓN A lo largo del tiempo, han ido surgiendo diferentes necesidades que se han ido supliendo con las creación de distintos materiales, entre ellos el plástico, que en un principio surgió con el uso de materiales naturales que contaban con estas propiedades plásticas. Todo esto derivó en la modificación química de materiales naturales como el caucho, la nitrocelulosa, el colágeno o la galalita. Hasta finalmente hace 100 años donde se puede considerar que comenzaron a existir lo que se conoce como plásticos modernos. Desde esas primeras inquietudes, hasta hoy en día, se han creado y estudiado una gran cantidad de nuevos plásticos lo que hace que podamos prever que nos encontramos ante un material con unas grandes posibilidades en un futuro, siempre y cuando se haga un buen uso de él a lo largo de su vida. Actualmente, al referirnos a los plásticos, hablamos de un material muy versátil, que es el idóneo para una amplia gama de aplicaciones, ya sean industriales o de consumo. Y que se obtiene a partir de materiales orgánicos, naturales; como la celulosa, el carbón, el gas natural, la sal y el petróleo.[1]: Convirtiéndose así en un material que permite equilibrar las necesidades que existen hoy en día con la protección del medio ambiente. En la fabricación del plástico, existen dos procesos principales [1]: La polimerización: los reactivos monómeros (los que tienen bajo peso) se agrupan entre sí. Así forman una molécula de mayor peso llamada polímero. La policondensación: intervienen distintas sustancias para obtener uno o más monómeros que se unen mediante reacción formando polímeros. Una vez descritos los procesos mediante los cuales se obtienen estas moléculas, dentro de la gran cantidad de tipos de plásticos que existen, se pueden agrupar dentro de dos familias principales de polímeros: § Los termoplásticos: se ablandan con el calor y se endurecen cuando se enfrían, permitiendo así una segunda vida del mismo y facilitando su reciclaje, aunque este proceso tiene un límite de repeticiones (entre 5 y 7), ya que los ciclos de reprocesado van variando. Algunos ejemplos: acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), policarbonato (PC), polietileno (PE), polietileno tereftalato (PET), policloruro de vinilo (PVC), polimetilmetacrilato (PMMA), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poliestireno expandido (EPS) y politetrafluoroetileno (PTFE). § Los termoestables: nunca se ablandan una vez moldeados, por lo que su reciclaje se hace mucho más complejo, y hace pensar en nuevas formas de reutilizar el material. Algunos ejemplos: epóxido (EP), fenol-formaldehído (PF), poliuretano (PUR), resinas de poliéster insaturado (UP). El plástico es un material fundamental en nuestra vida, lo encontramos en una gran parte de los objetos que usamos a diario, desde en envases de productos, ingredientes de cosméticos, materiales de construcción, productos de limpieza y todo tipo de usos. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 16 3. ESTADO DE LA CUESTIÓN Trabajo Fin de Grado-2019/2020 17 3. ESTADO DE LA CUESTIÓN En los últimos 50 años, la producción mundial de plásticos ha incrementado exponencialmente, sobre todo en las últimas décadas. En los últimos diez años se han producido más plásticos que en toda la historia. [3] Teniendo en cuenta el gran impacto en el mundo tanto por la enorme cantidad que se produce como por tener una capacidad de degradación tan baja, tenemos la extrema necesidad de concienciar a la humanidad a reutilizar los plásticos. Un estudio publicado por la revista Science Advances en 2017, en el que analizan todos los plásticos que se han fabricado y cual es su destino, ha declarado que sólo el 9% de los desechos plásticos han sido reciclados. En el sector de la edificación y construcción, Europa consume unos 10 millones de toneladas de plástico cada año (un 20 % del total del consumo de plásticos en Europa), lo que lo convierte en la mayor aplicación del plástico después del envasado. [1] Nuevas expectativas arquitectónicas con visión al futuro ponen su atención a los plásticos como alternativa para alcanzar un desarrollo sostenible, concretamente por su capacidad de disminuir el consumo energético y por su posibilidad para ser reciclado. Este crecimiento se debe principalmente a las características únicas del plástico, como durabilidad y resistencia a la corrosión, aislamiento, sostenibilidad, facilidad de instalación, flexibilidad de usos y mantenimiento; y a las pocas alternativas lo suficiente eficientes como para sustituirlo.[1] En la construcción son diversas las aplicaciones de plásticos, no sólo para construir el edificio sino también una vez construido. Se utilizan polietileno como aislante o embalaje, PVC para tuberías de fontanería, carpinterías de ventana, polipropileno para instalaciones de climatización, cajas eléctricas, poliestireno como aislamientos térmicos, melanina para mobiliario y carpinterías. Fig. 7 Impacto ambiental de los principales materiales de construcción. Fuente: Programa Simapró Si toda esta cantidad de plásticos consumida por el sector fuese material reciclado, ¿el impacto ambiental en nuestro planeta sería mucho menor? El sector de la construcción podría ser uno de los más importantes al reutilizar plástico reciclado y así luchar contra la contaminación mundial. En la Unión Europea está la legislación sobre residuos más avanzada del mundo. Reciclar no sólo viene bien al medio ambiente sino también, impulsa hacia una economía circular (Fig 8). Han creado diferentes objetivos para todos los residuos generados por la humanidad, no sólo los más comunes Trabajo Fin de Grado-2019/2020 18 sino también, algunos que ni habíamos pensado, cómo puede ser aparatos electrónicos, metales de los vehículos o los deshechos de construcción. Los residuos en el campo de la construcción y demolición son un 30% del total de residuos generados en el Unión Europea. La mayoría de ellos, son materiales que podrían reutilizarse. La directiva establece un plazo para mejorar estos datos, antes del 2020, tenía que aumentar hasta un 70% de materiales reutilizados o reciclados. [6] Fig. 8 Diferencias entre economía lineal, reciclada y circular. Elaboración Propia [EP] En la actualidad, el plástico lo asociamos a usos menores en la arquitectura y se reconoce como un material no sostenible y perjudicial para el medio ambiente. Si cambiamos esa percepción del plástico y nos mentalizamos que es un material que puede ser fácilmente reciclable o incluso cambiado o transformado en el tiempo y con un coste asequible, nos llevaría a proyectos arquitectónicos muy interesantes. En la arquitectura moderna, estamos viendo los primeros avances de edificios construidos con plásticos reciclados. Por ejemplo, el edificio EcoArk en Taiwán, construido con 1,5 millones de botellas de plásticos recicladas que constituyen la piel del edificio y hace que sea ligero, móvil y respirable y, aun así, con fuerza para soportar tifones y terremotos. En Madrid, encontramos el edificio de viviendas Vallecas 51, apuestan por una fachada de paneles de plástico que permiten un buen aislamiento térmico y acústico, con un material totalmente reciclable, muy bajo coste y muy ligero. La creación de nuevos materiales 100% reciclables y con un consumo de energía bajo en la fabricación, nos ayuda a seguir creciendo en la sostenibilidad en la arquitectura. Como es el caso del edificio WaterCube en Beijing, su cubierta está construida con EFTE, nuevo material que da alternativas a los materiales tradicionales y mejorando sus cualidades. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 19 En la familia de los plásticos, los conocidos como termoplásticos tienen la posibilidad de ser usados tras una primera vida de uso, al ser los únicos que dan facilidades para ser reciclados. Este tipo de plásticos es uno de los que más se producen a nivel mundial, por esta razón, en el sector de la construcción, concretamente en la investigación de nuevos materiales ecológicos estos polímeros serían una propuesta para ser reciclado. El sector de la construcción es uno de los sectores más influyentes y contribuyente para la economía de cada país. Ante la posibilidad de usar materiales reciclados, no sólo mejorará la sostenibilidad y la fluidez en las prácticas de construcción sino produce beneficios económicos. El uso de desechos plásticos proporciona nuevas alternativas a los materiales tradicionales, que no pueden satisfacer la demanda actual en la construcción. [4] Se ha abierto un camino de investigación, ante la posibilidad de incorporar materiales reciclados como mezcla en compuestos. Para utilizar plásticos reciclados como aditivo para nuevos materiales, deben mejorar las propiedades mecánicas y la durabilidad, y dar solución a la aplicación precisada. Son diversos los estudios que han abierto camino en este tema. Por ejemplo, la adicción tereftalato de polietileno (PET) en forma de anillo en vigas de hormigón reforzado. El estudio demostró que las fibras plásticas mejoró la resistencia mecánicas de las vigas, de la primera carga de grietas y resistencia. [7]. No solo hablamos de reforzar en hormigón, otro estudio realizó su aplicación en yeso con fibras plásticas (1-2 %) y polvo de vidrio (5-10%) y se consiguió mejorar la resistencia a flexión. [8] En noviembre de 2017, se celebró el lanzamiento de un proyecto europeo de investigación, coordinado por la Universidad de Burgos (UBU), llamado “Life REPOLYUSE”, investigan una nueva tecnología para reutilizar residuos de poliuretano para nuevos materiales de construcción y prolongar su vida útil. [9] En Europa, se utilizan más de 3,5 millones de toneladas de poliuretano cada año, lo que genera alrededor de 675.000 toneladas/año de residuos de poliuretano. La gran mayoría (68%) de este material de desecho va al vertedero. El objetivo es incrementar el reciclado de este material que actualmente se gestiona como residuo inerte y se obtiene con técnicas poco sostenibles para el medio ambiente. La incorporación del poliuretano a nuevos materiales de construcción implicará una mejora de la eficiencia energética de los edificios y una reducción en el uso de los recursos naturales. En concreto, se prevé lograr una reducción del 30% en el consumo de energía y el 17% en el consumo de agua en el proceso de construcción, además de una rebaja del 18% en los costos de fabricación en comparación con los productos existentes en el mercado. Hay muchos estudios sobre el uso de fibras para mejorar las cualidades del hormigón, sus propiedades más importantes son: el volumen de la fibra, la relación de aspecto (l /d), módulo elástico y resistencia a la tracción de las fibras. Entre todos los tipos que existen, las de acero son las más utilizadas para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón, pero la adición de fibras de acero, especialmente en un volumen superior al 1%, aumenta la densidad, debido a la alta gravedad específica de la fibra de acero. Además, las fibras de acero tienen una baja resistencia a la corrosión y afectan negativamente la durabilidad y el rendimiento a largo plazo del hormigón. Por lo tanto, como alternativa, surgen diferentes tipos de fibras sintéticas,como el carbono, la aramida, el poliéster, el polipropileno (PP), el polietileno (PE) y el alcohol polivinílico, ahora se utilizan comúnmente en forma individual o híbrida en la mezcla de hormigón para mejorar la resistencia y la ductilidad del mismo. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 20 Nos vamos a centrar en el estudio de las fibras de poliamidas. Las fibras de PA son un producto de termoplásticos y tienen alta resistencia, una conductividad eléctrica baja, que conlleva a que su conductividad térmica también lo sea, un bajo coeficiente de fricción, alta resistencia a la abrasión y la capacidad de mantener propiedades a altas temperaturas. Un estudio realizado por Soner Guler, en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Van YuzuncuYıl, Turquía afirma que las fibras sintéticas de PA (fibras de poliamidas) (Fig 9)con relaciones de volumen de fibras altas (0.5% y superior) se pueden usar de manera efectiva para mejorar las capacidades de resistencia y tenacidad de SLWAC (Hormigón estructural ligero agregado). [10] Fig. 9. Fibras Poliamidas. Fuente: Construction and Building Materials. La fibras se agregaron en los porcentajes del 0.25%, 0.5% y 0.75% por el volumen de hormigón. Los resultados muestran que la resistencia a tracción y flexión en el SWLAC aumentaron significamente (Según JSCESF-4 y ASTM C1018-97). En cambio el aumento de la resistencia a la compresión no fue notable.[10]. Toda esta indagación teórica nos conduce a interesantes investigaciones sobre los plásticos reciclados aplicados a materiales de la construcción, tanto para conseguir mejorar las propiedades como para la reducción de estos desechos en nuestro planeta. La finalidad de este estudio es indagar en las fibras poliamidas, tras este análisis del estado de la cuestión, podemos comprobar gracias a diversos estudios, cómo reacciona una matriz como cemento o yeso con un aditivo como las fibras poliamidas y que se obtienen resultados positivos. Esto nos deja un campo amplio de investigación, para buscar una aplicación a este nuevo material de construcción. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 21 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA Trabajo Fin de Grado-2019/2020 22 4. HIPÓTESIS DE PARTIDA Nuestro residuo est compuesto por mineral, resina, y principalmente, por fibras de nylon, estas ltimas pertenecen a la familia de las fibras poliamidas sintticas, estudiadas en determinados artculos y publicaciones. Para una investigacin adecuada, nos anticipa sobre el comportamiento del residuo ante distintas situaciones. Al ser un residuo compuesto mayoritariamente por fibras sintticas, intuimos que puede llegar a aligerar la aleación de nuestros materiales, ya que este se caracteriza por ser un tejido cuya estructura es abierta. Esta caracterstica adems, posibilita la fcil absorcin de agua, pero no la contencin de ella, esto har que no influya en el fraguado de los compuestos. Su porosidad permite que el yeso se impregne en el residuo, en cambio su actuacin con el mortero sera diferente, ya que la cantidad que entre dentro del residuo depender de la granulometra. Con esto podemos llegar a una primera conclusin, donde el compuesto con yeso sera ms resistente, y el compuesto con mortero sera ms ligero. Humedecer el residuo, nos facilita una reparticin homognea de este en el compuesto, ya que estas fibras en estado normal tienden a pegarse y unirse imposibilitando esa distribucin, que en un principio puede llegar a ser eficaz. Tras indagar sobre el comportamiento de diferentes fibras, se puede considerar que nuestro residuo puede trabajar como una fibra en el compuesto, tcnica que se viene dando tiempo atrs. Las fibras poliamidas cuentan con una alta resistencia mecnica y buen comportamiento a la fatiga, lo que provoca una rotura dctil o ms flexible del material. Respecto a la absorción acústica de este material tras su análisis característico, llegamos a la conclusión de que puede trabajar bien, ya que que estructura porosa lo permite, además cuenta con muy buena resistencia al desgaste, esto hace que este residuo ya utilizado siga teniendo buenas propiedades; sin embargo, su carácter visual no nos convence y decidimos optar por un estudio más a fondo de sus propiedades mecánicas. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 23 5. METODOLOGÍA DE TRABAJO Trabajo Fin de Grado-2019/2020 24 5.METODOLOGÍA DE TRABAJO. El desarrollo de esta investigación requiere una gran cantidad de ensayos. Para caracterizar y conseguir estos productos, nos regimos por las normas UNE-EN, donde queda recogido el proceso. Con todo ello, se estudian propiedades del comportamiento físico y mecánico tanto en mortero de cemento como en yeso, todo esto nos lleva finalmente a la creación de los nuevos materiales, los cuales sería en nuestro caso: mortero-fibras poliamidas y yeso-fibras poliamidas. La calificación de un material, nos lleva a la obtención idónea de información y datos a través de la indagación y realización de los ensayos mencionados, esto nos precisa su comportamiento a lo largo de su vida útil y contribuirá en la definición de posibles usos de estos, además, nos permite predecir sus defectos y que se desarrolle un estudio para la posible evolución de estos materiales. Dicha investigación se desarrollará siguiendo la siguiente estructura de trabajo: 1. Análisis bibliográfico y estudio del estado actual, adquiriendo unos conocimientos previos con la finalidad de elaborar un análisis contextualizado y justificado. 2. Realización de ensayos previos a laboratorio para el conocimiento básico del comportamiento del material. 3. Elaboración de fase experimental en laboratorio, con la realización de probetas y ensayos. 4. Recopilación de datos obtenidos en esa fase experimental. 5. Aplicación del producto a un caso real 6. Análisis, comparación y conclusión Como ya apuntamos, para comenzar hemos realizado una fase de investigación previa que nos permitiese partir de una base contextualizada. Esta indagación ha sido principalmente sobre plásticos, informándonos en primer lugar sobre los tipos de familia de este material, debido a los diversos comportamientos que puede sufrir. Percatandonos de la cantidad de plástico que se produce en el mundo y el impacto que esto conlleva en el medio ambiente, vemos conveniente una investigación de este tipo, teniendo en cuenta y favoreciendo las políticas que se están efectuando para la reducción de su producción, aumento de su reciclaje y con ello su ciclo de vida. A continuación, nos centramos más en el ámbito de la construcción y en ejemplos existentes; todo este proceso nos aclara la elección del material. Optamos por fibras poliamidas derivadas de los estropajos comunes de cocina como ya se ha señalado anteriormente. Paralelamente y antes de realizar los ensayos principales de los cuales obtendremos los datos válidos para esta investigación,decidimos experimentar con el material haciendo una serie de distintas probetas; primero probamos en cortar el material estudiado en tiras de 1,5cm de longitud, tras ver su funcionamiento decidimos ver cómo funcionaba si lo troceamos en cuadrados pequeños de 0,5 cm de longitud, ya que conlleva a una mejor distribución del residuo en el conglomerante, de forma que su comportamiento, estructura y apariencia nos hizo decantarnos finalmente por ensayos mecánicos únicamente. Tras esta firmeza, se da paso a la fase experimental, comenzando por la organización de los datos iniciales del material y tras ello la elaboración de probetas fabricadas con un mismo tipo de molde, prismático, para posteriormente realizarle ensayos mecánicos. Con este molde, se fabrican 36 probetas, de las cuales 18 son con yeso y 18 con mortero de cemento. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 25 Fig. 10 Preparación de probetas previas a las finales. Elaboración Propia [EP] Fig.11 Ensayo comportamiento previo.[EP] Fig.12-13 Probetas previas para análisis previos . Elaboración propia .[EP] Fig.14 Moldes prismáticos.[EP] Las probetas se realizan con la adición del material plástico reciclado con el que estamos trabajando, en nuestro caso las fibras poliamidas (PA), que se encuentran en los estropajos comunes de cocina. Estas fibras se añaden al conglomerante, en el caso del mortero de cemento se sustituye por arena. Además, la creación de estos ensayos se lleva a cabo con distintos porcentajes de adición de material reciclado, 0,6%, 1,3% y 1,7% para el conglomerante de mortero y 1%, 2% y 3% en el caso del yeso. En cuanto a los ensayos a partir de yeso, una vez transcurrido el proceso de curado de las muestras ( 7 días en atmósfera de laboratorio, es decir a una temperatura de 23± 2ºC y una humedad relativa de 50± 5%) de acuerdo con la Norma UNE-EN 13279-2:2014 Yesos de construcción y conglomerantes a base de yeso para la construcción. Parte 2: Métodos de ensayo. [11], estas tendrán el aspecto y trabajabilidad necesaria para someterlas a distintos ensayos. A su vez, los ensayos de mortero de cemento necesitarán un tiempo mayor de fraguado ( 28 días en atmósfera de laboratorio, a una temperatura de de 20±2 ºC y una humedad relativa mayor al 50%) según Norma UNE-EN 196-1:2018 Métodos de ensayo de cementos. Parte 1. Determinación de resistencias. [12] Para comenzar, se lleva a cabo el ensayo de densidad aparente de nuestras probetas, es decir, de probetas prismáticas tipo A de acuerdo con la norma UNE 102042 Yesos y escayolas de construcción. Otros métodos de ensayo [13] y la norma UNE-EN 1015-10 Métodos de ensayo de los morteros para albañilería. Parte 10: Determinación de la densidad aparente en seco en mortero endurecido. [14] Posteriormente, estas muestras serán sometidas a ensayos mecánicos, resistencia a flexión y compresión, tomando como referencia las siguientes normas: UNE-EN 13279-2:2014 Yesos de construcción y conglomerantes a base de yeso para la construcción. Parte 2: Métodos de ensayo. [11] Trabajo Fin de Grado-2019/2020 32 Consideramos que el resultado final de las muestras es bastante satisfactorio, teniendo un resultado final previo al ensayo en el que las probetas tienen las caras planas y no muestran fisuras tras el secado. Aún así, cabe destacar que el aspecto de las probetas no es completamente homogéneo, ya que en las que encontramos un mayor porcentaje del residuo, podemos apreciarlo también en su resultado final, viendo el aditivo desde el exterior en mayor cantidad. 6.3 DIMENSIONES DE LAS PROBETAS Por lo general, el tamaño de las piezas cortadas del residuo utilizado es el mismo, 5 x 5mm , o tiene poca variación, siendo esto así, el hecho de estar mezcladas unas con otras no afectaría en la realización de las probetas y por lo tanto lo que sí provocaría una alteración en estas sería el porcentaje de adición. Se fabricarán como se ha dicho anteriormente, 18 probetas tipo C y 18 tipo Y. Estas serán únicamente piezas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm utilizando unos moldes metálicos (Fig 14) que nos facilitarán en laboratorio. Como se concluyó en la Hipótesis de partida, los ensayos serán únicamente mecánicos. Las mezcla se realizan manualmente teniendo en cuenta el porcentaje de aditivo. En el caso de las probetas tipo C, se atenderá a la cantidad de agua, cemento y arena, esta última será sustituida en distintos porcentajes por fibras poliamidas; en el caso de las probetas tipo Y, consideramos la dosis de agua y yeso. Estos porcentajes y cantidades de las que hablamos se encuentran a continuación (Tabla 3-4): MORTERO 1 PROBETA 6 PROBETAS PA (g) Arena (g) Cemento (g) Agua (g) PA (g) Arena (g) Cemento (g) Agua (g) 0,67% 3,50 521,50 86,92 69,53 21,00 3129,00 521,50 417,20 1,33% 7,00 518,00 86,33 69,07 42,00 3108,00 518,00 414,40 1,67% 8,75 516,25 86,04 68,83 52,50 3097,50 516,25 413,00 Total: 115,50 9334,50 1555,75 1244,60 Tabla 3. Porcentajes de adición del conglomerante mortero de cemento. [EP] YESO 1 PROBETA 6 PROBETAS PA (g) Yeso (g) Agua (g) PA (g) Yeso (g) Agua (g) 1% 3 297 163,35 18 1782 980,1 2% 6 294 161,7 36 1764 970,2 3% 9 291 160,05 54 1746 960,3 Total: 108 5292 2910,6 Tabla 4. Porcentajes de adición del conglomerante de yeso. [EP] Tras obtener estos datos y llegar a una mezcla homogénea, seguimos los pasos explicados en el apartado de Elaboración de probetas. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 33 6.4 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN A partir de este punto del trabajo, se va a centrar el estudio en las probetas elaboradas con mortero y el aditivo PA, ya que el producto a desarrollar estará compuesto por este material. Para comprobar la veracidad de las muestras obtenidas y los resultados que nos dará este nuevo material en una aplicación a un producto real, en el ámbito de la construcción, se van a realizar unos ensayos de caracterización a las 18 probetas fabricadas, más las 6 de referencia, utilizando el programa Geogebra. 6.4.1 Peso En primer lugar, llevaremos a cabo una comprobación de los resultados del peso de las probetas con los diferentes porcentajes. a) Metodología Los datos del peso de las diferentes probetas se han obtenido, tras haber pasado el tiempo necesario para su fraguado que se ha explicado anteriormente en el punto 5. Metodología de trabajo, a partir de la medición de estas, utilizando para ello una balanza de precisión, obteniendo así los resultados de los datos exactos de los pesos una ves desmoldadas las probetas. La unidad utilizada para esta medición son los gramos. b) Análisis de resultados Llevando a cabo la metodología desarrollada anteriormente llegamos a los siguientes resultados (tabla 5). Nº PROBETAS 1,6% PROBETAS 1,6% PROBETAS 1,6% PROBETAS 1,6% M/SB_1 537,560 516,950 523,190 480,810 M/SB_ 2 526,210 523,450 502,280 464,240 M/SB_ 3 528,120 517,040 499,900 505,850 M/SB_ 4 516,110 522,560 505,210 515,850 M/SB_ 5 529,550 494,170 493,350 520,220 Tabla 5. Resultados ensayo peso muestras mortero. [EP] -Análisis unidireccional Para verificar la que todas las muestras son válidas, y poder eliminar los valores que se alejen de la media de los resultados, se va a realizar un análisis unidireccional del peso de las probetas, estudiando el diagrama de caja de estas en los diferentes porcentajes. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 34 PROBETAS 0% Peso (g) Gráfica 1. Diagrama de caja peso 0% EP) Media: 527,89 g Desviación típica: 6,3445 El valor de la desviación típica es bastante pequeño (Gráfica 1). En el diagrama de caja de los pesos de las probetas del 0% muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra en una posición centrada, sin encontrarse Q3 ni Q1 próximos a los extremos (Gráfica 1), por lo que no descartaríamos ningún resultado de las probetas. PROBETAS 0,6% Peso (g) Gráfica 2. Diagrama de caja peso 0,6% (EP) Media: 514,0617 g Desviación típica: 9,9009 En el diagrama de caja de los pesos de las probetas del 0,6% muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra muy próximo al extremo derecho, (Gráfica 2) por lo que se propone descartar el valor mínimo (probeta 5 de este porcentaje). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 35 Peso (g) Gráfica 3. Diagrama de caja peso 0,6% corregido (EP) Media: 516,6875 g Desviación típica: 4,3808 Tras eliminar el valor más alejado del resto, podemos ver que la desviación típica se ha reducido a la mitad, en el diagrama de caja de los pesos se muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra en una posición centrada, sin encontrarse Q3 ni Q1 próximos a los extremos (Gráfica 3), como buscábamos. PROBETAS 1,3% Peso (g) Gráfica 4. Diagrama de caja peso 1,3% (EP) Media: 504,105 g Desviación típica: 9,2532 En el diagrama de caja de los pesos de las probetas del 1,3% muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra muy próximo al extremo izquierdo, y en el extremo derecho el valor máximo se sale del rango (Gráfica 4), por lo que se propone descartar el valor máximo (probeta 1 de este porcentaje). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 36 Peso (g) Gráfica 5. Diagrama de caja peso 1,3% corregido (EP) Media: 500,288 g Desviación típica: 3,9154 Tras eliminar el valor máximo más alejados del resto, podemos ver que la desviación típica se ha reducido a menos de la mitad, (Gráfica 5) en el diagrama de caja de los pesos se muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra en una posición centrada, sin encontrarse Q3 ni Q1 próximos a los extremos, (Gráfica 5) como buscábamos. PROBETAS 1,6% Peso (g) Gráfica 6. Diagrama de caja peso 1,6% (EP) Media: 497,2717g Desviación típica: 19,6122 En el diagrama de caja de los pesos de las probetas del 1,6% muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra en una posición centrada, sin encontrarse Q3 ni Q1 próximos a los extremos (Gráfica 6), por lo que no descartaríamos ningún resultado de las probetas. Una vez eliminadas las muestras que podían llevar a error los resultados, obtenemos los resultados del peso medio de cada uno de los porcentajes (tabla 6). Nº PROBETAS 0% PROBETAS 0,6% PROBETAS 1,3% PROBETAS 1,6% Media pesos 527,89 g 516,6875 g 500.288 g 497,2717g Tabla 6. Media resultados ensayo peso muestras mortero. [EP] Trabajo Fin de Grado-2019/2020 37 Peso (g) Por último, se procede ver la relación que existe entre el porcentaje de aditivo que tienen las probetas y su peso (gráfica 7). PA. (%) Gráfica 7. Peso / %PA (EP) Coeficiente de correlación (r): 0,9959 A modo de conclusión podemos ver que existe una relación directa entre el peso de las probetas y el porcentaje de aditivo, y como los pesos han ido disminuyendo a medida que aumenta el porcentaje de residuo, lo que aportaría ligereza al nuevo compuesto. En el próximo ensayo se estudiará la densidad aparente, se espera que tenga un comportamiento parecido al del peso, ya que esta calculada en función de este. 6.4.2. Densidad aparente A continuación, se va a desarrollar el ensayo de caracterización de densidad aparente, que consiste en la relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo huecos y poros que contenga, aparentes o no. a) Metodología Para obtener los datos de la densidad aparente, tendremos en cuenta los pesos obtenidos anteriormente (tabla 5), aunque no tendremos en cuenta los resultados de las probetas desechadas a lo largo del análisis unidireccional del peso. También será necesario el volumen de las probetas, ante la imposibilidad de asistir al laboratorio para tomar las medidas una vez desmoldadas, se van a tener en cuenta las medidas del molde donde han sido realizadas. b) Análisis de resultados A continuación, se adjuntan los datos de las dimensiones, volumen, peso y densidad aparente de las probetas (tabla 7). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 38 DOPAJE Nº DIMENSIONES (mm) VOLUMEN (cm3) PESO (gr) DENSIDAD APARENTE (gr/cm3) TIZÓN GRUESO SOGA 0% 1 40 40 160 256 537,560 2,100 2 40 40 160 256 526,210 2,056 3 40 40 160 256 528,120 2,063 4 40 40 160 256 516,110 2,016 5 40 40 160 256 529,550 2,069 6 40 40 160 256 529,790 2,069 0,6% 1 40 40 160 256 516,950 2,019 2 40 40 160 256 523,450 2,045 3 40 40 160 256 517,040 2,020 4 40 40 160 256 522,560 2,041 5 40 40 160 256 494,170 1,930 6 40 40 160 256 510,200 1,993 1,3% 1 40 40 160 256 523,190 2,044 2 40 40 160 256 502,280 1,962 3 40 40 160 256 499,900 1,953 4 40 40 160 256 505,210 1,973 5 40 40 160 256 493,350 1,927 6 40 40 160 256 500,700 1,956 1,6% 1 40 40 160 256 480,810 1,878 2 40 40 160 256 464,240 1,813 3 40 40 160 256 505,850 1,976 4 40 40 160 256 515,850 2,015 5 40 40 160 256 520,220 2,032 6 40 40 160 256 496,660 1,940 Tabla 7. Resultados ensayo densidad muestras mortero. [EP] Una vez obtenidos los datos de la densidad de las diferentes probetas, se procede a la elaboración de una tabla resumen en la que se concentraran los datos obtenidos en la (tabla 7), eliminando los resultados de las probetas descartadas anteriormente. Nº PROBETAS 0% PROBETAS 0,6% PROBETAS 1,3% PROBETAS 1,6% Media densidades 2,06 g/cm3 2,02 g/cm3 1,95 g/cm3 1,94 g/cm3 Tabla 8. Media resultados ensayo densidad muestras mortero. [EP] Finalmente se procede ver la relación que existe entre el porcentaje de aditivo que tienen las probetas y su densidad (gráfica 8). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 39 Densidad aparente g/cm3 PA. (%) Gráfica 8. Densidad aparente / %PA (EP) Coeficiente de correlación (r): -0,9947 En la gráfica adjunta (gráfica 8), como se podía esperar una vez analizado el peso del compuesto, se demuestra que existe una relación directa entre el porcentaje de aditivo y la densidad aparente de las muestras, siendo el coeficiente de correlación r -0,9947. Podemos ver como a medida que aumenta la cantidad de PA que se incorpora en las muestras, disminuye su densidad aparente, lo que es una cualidad muy interesante al tratarse de un mortero, y nos permitirá compararlo con morteros aligerados. 6.4.3 Ensayos mecánicos Continuando con los ensayos de caracterización, procedemos a la comprobación de los ensayos mecánicos, estudiando si al añadir el residuo PA, se ha alterado la resistencia a flexión o a compresión del mortero. Los ensayos se realizarán tanto en las probetas en blanco como en las que tienen los diferentes porcentajes de PA, para poder así realizar una comparación entre todas. Para realizar los ensayos mecánicos es de obligado cumplimiento la Norma “UNE-EN 196-1:2018 Métodos de ensayo de cementos. Parte 1. Determinación de resistencias” [12]. Donde viene desarrollado el procedimiento a seguir para desarrollar ambos ensayos. -RESISTENCIA A FLEXIÓN A continuación, las probetas serán sometidas al ensayo que esta destinado a determinar la resistencia a flexión de las probetas de mortero, que consiste en utilizar una prensa que las somete a una carga en tres puntos distintos, hasta alcanzar un valor de rotura (definido en la norma UNE comentada anteriormente). a) Metodología El ensayo de resistencia a flexión consiste en aplicar una carga máxima de 10 t/s a una velocidad de 0.5 Mpa/s, para que la rotura se produzca entre 30 y 90 segundos, cumpliendo con la norma UNE-EN 196-1:2018 [12], y recibe el nombre de “ensayo de 3 puntos”. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 40 Para realizar este ensayo, se ha utilizado una prensa multiensayo de 300 KN, de la empresa Codein S.L, Modelo MCO-30, en el Laboratorio de Construcciones Arquitectónicas de la ETSA. El software de este dispositivo controla la fuerza que se ejerce sobre las probetas y nos da los datos de rotura de éstas. Al no haber podido asistir al laboratorio, no se ha podido obtener una imagen de la prensa multiensayo utilizada, por lo que se adjunta una de otra proporcionada por la Universidad de Sevilla (Fig.23). Fig. 23. Prensa multiensayo. Fuente: Universidad de Sevilla La prensa cuenta con tres rodillos de acero, dos rodillos de apoyo, y un tercero de carga como se puede ver en la imagen (Fig.23), situados de manera que eviten un esfuerzo a torsión y aseguren una distribución uniforme de la carga. La norma UNE nos indica que los rodillos de apoyo deben estar situados a una distancia de 100 mm. Habiendo comprobado anteriormente que las probetas han sido curadas correctamente según las normas UNE, y comprobando que no existe ningún tipo de irregularidad entre los rodillos y las probetas, se procede a someterlas a rotura (Fig. 24-17). Fig. 24. Rotura probeta 0% (EP) Fig. 25. Rotura probeta 0,6% (EP) Fig. 26. Rotura probeta 1,3% (EP) Fig. 27. Rotura probeta 1,6% (EP) Es importante que cuando las probetas se rompen, hay que guardar las dos mitades, para posteriormente someterlas a el ensayo de compresión. Una vez obtenidos los resultados, es necesario calcular la resistencia final de la probeta a flexión en N/mm2. Para ello introducimos los datos de carga de rotura (t/s) en la formula f = 1,5· (F·I/b·d2) donde b y d son la altura y anchura de las probetas respectivamente y F·I la carga por longitud entre apoyos. b) Análisis de resultados Una vez realizado el “ensayo de 3 puntos”, obtenemos los resultados a flexión, se adjunta una tabla de ellos junto con los resultados obtenidos anteriormente de peso y densidad aparente, para poder realizar un análisis bidireccional de estos, marcando las probetas que han sido descantadas en el ensayo de peso (tabla 9). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 41 PROBETAS RF 0% PROBETAS 0,6% PROBETAS 1,3% PROBETAS 1,6% Nº PESO DENSIDAD APARENTE FLEXIÓN (N/mm2) PESO DENSIDAD APARENTE FLEXIÓN (N/mm2) PESO DENSIDAD APARENTE FLEXIÓN (N/mm2) PESO DENSIDAD APARENTE FLEXIÓN (N/mm2) M/SB_1 537,560 2,100 2,21 516,950 2,019 2,366 523,190 2,044 2,8022 480,810 1,878 1,860 M/SB_ 2 526,210 2,056 1,93 523,450 2,045 2,504 502,280 1,962 2,5495 464,240 1,813 1,585 M/SB_ 3 528,120 2,063 2,07 517,040 2,020 2,251 499,900 1,953 2,0442 505,850 1,976 2,297 M/SB_ 4 516,110 2,016 2,43 522,560 2,041 3,055 505,210 1,973 2,0672 515,850 2,015 1,883 M/SB_ 5 529,550 2,069 2,27 494,170 1,930 1,906 493,350 1,927 1,8145 520,220 2,032 2,641 M/SB_ 6 529,790 2,069 2,21 510,200 1,993 2,641 500,700 1,956 2,6644 496,660 1,940 1,838 Tabla 9. Resultados ensayo flexión muestras mortero. [EP] - Análisis unidireccional Se realiza un análisis unidireccional con todas las probetas, en los diferentes resultados para comprobar si hay algún resultado erróneo. PROBETAS 0% PROBETAS 0,6% PROBETAS 1,3% PROBETAS 1,6% Flexión (N/mm2) Gráfica 9. Diagrama de caja flexión 0% (EP) Flexión (N/mm2) Gráfica 10. Diagrama de caja flexión 0,6% (EP) Flexión (N/mm2) Gráfica 11. Diagrama de caja flexión 1,3% (EP) Flexión (N/mm2) Gráfica 12. Diagrama de caja flexión 1,6% (EP) Media: 2,1867 N/mm2 Desviación típica: 0,1564 Media: 2,4533 N/mm2 Desviación típica: 0,3504 Media: 2,3217 N/mm2 Desviación típica: 0,3651 Media: 2,0167 N/mm2 Desviación típica: 0,3497 En el diagrama de caja de los pesos de las probetas de todos los porcentajes (gráfica 9-12) se muestra que su zona más representativa, el valor intercuartílico (Q3-Q1), se encuentra en una posición centrada, sin encontrarse Q3 ni Q1 próximos a los extremos, por lo que no descartaríamos ningún resultado de las probetas. - Análisis bidireccional (peso-flexión) Una vez realizado el análisis unidireccional de los resultados de yeso, procedemos a la comparación de los resultados del peso y la flexión mediante un análisis bidimensional. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 48 7. DISCUSIÓN RESULTADOS Y CONCLUSIONES ENSAYO Una vez realizado el análisis de resultados, se va a realizar un resumen de todas las conclusiones a las que se han llegado sobre las principales propiedades del nuevo compuesto Mortero-PA. En primer lugar, se ha estudiado el peso y la densidad del material, se puede ver como ambos se reducen significativamente a medida que aumenta el porcentaje de residuo. Esta característica es algo a destacar, ya que el nuevo compuesto podría ser considerado un mortero aligerado, un material muy estudiado y solicitado en el ámbito de la construcción. Con respecto a las propiedades mecánicas, en el ensayo a compresión los resultados no son concluyentes, ya que los resultados a compresión en las probetas A y B son bastante dispares, como se ha explicado anteriormente esto puede deberse a que la mezcla no era del todo homogénea o a una incorrecta rotura de las probetas, por lo que si este estudio continuase, se plantearía la elaboración de nuevas probetas incorporando el aditivo a cada una de estas de una forma individual, y por lo tanto más precisa, y no a la mezcla total como se ha hecho en esta ocasión. No obstante, si utilizamos la media de los datos obtenidos, podemos ver que, tanto en los ensayos a flexión, como a compresión, al aumentar el porcentaje de aditivo, la resistencia aumenta hasta un punto, en el que comienza a descender, este punto sería el de 0,8% de aditivo. Aún así, la resistencia añadiendo las fibras poliamidas es superior a la de las muestras en blanco hasta un 1,5%, por lo que, de las muestras realizadas, tanto la del 0,6% como la del 1,3% se encuentran por encima de esta, mientras que la del 1,6% quedaría por debajo. Por lo tanto, podemos afirmar que tanto la resistencia a compresión como a flexión mejoran gracias a la adición de fibras poliamidas. Como conclusión final, tras haber realizado ensayos de peso, densidad y mecánicos, y haber estudiado los resultados en detalle, el nuevo compuesto Mortero-PA en los porcentajes del 0,6% y 1,3%, consigue reducir su peso y densidad, aumentando la resistencia a flexión y a compresión, además de ayudar al reciclaje de un material perjudicial para el medio ambiente. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 49 8.APLICACIÓN CONSTRUCTIVA PROPUESTA Trabajo Fin de Grado-2019/2020 50 8. APLICACIÓN CONSTRUCTIVA PROPUESTA 8.1 PROPUESTA DE APLICACIÓN CONSTRUSTIVA Tras haber realizado un análisis para conocer el comportamiento del nuevo compuesto mortero-PA, concluiremos con el diseño de un nuevo producto aplicado al ámbito de la construcción. Centrándonos en una de las características que más llaman la atención de este nuevo compuesto, que es el descenso de su peso y densidad a la hora de incorporar el residuo, que nos hará poder compararlo con morteros aligerados. Una de las principales aplicaciones de este tipo de morteros, es la creación de formaciones de pendiente en las cubiertas. El CTE-HS1 en el apartado 2.4 cubiertas [15], exige unas pendientes mínimas tanto en cubiertas planas como inclinadas, para así favorecer a la evacuación del agua evitando su estanqueidad y proteger el edificio de la humedad. Fig. 31. Pendiente en las cubiertas (EP) Este ejercicio se va a central en el estudio de la formación de pendiente de las cubiertas planas, esta inclinación viene definida en el mismo apartado del CTE-HS1 [15], en la tabla 2.9. Pendientes de cubiertas planas (Tabla 13) Tabla 13. Pendientes de cubiertas planas. Fuente: CTE-HS1 Centrándonos en las cubiertas planas transitables para peatones, con un solado fijo, sería necesaria una pendiente entre el 1% y el 5%. (Tabla 13). Trabajo Fin de Grado-2019/2020 51 Esta pendiente se desarrolla sobre el forjado, y se puede ejecutar de varias maneras dependiendo del tipo de cubierta que sea, como por ejemplo en una cubierta plana invertida como vemos en (fig. 32). Por lo general el material que la forma puede ser: hormigón celular (fig. 33), planchas aislantes rígidas (fig. 34), morteros de nivelación (fig. 35), o con morteros aligerados (fig. 36). Ya que son materiales que tienen un peso reducido, y no van a aumentar en gran medida el peso final de la cubierta. Fig. 32. Formación de pendiente en cubiertas planas invertidas (EP) Se ha indagado en el ámbito de la formación de pendiente con morteros aligerados (fig. 38), encontrando un material muy eficaz, y muy utilizado en el ámbito de la construcción, la arcilla expandida. La arcilla expandida, es un árido cerámico que tiene un peso muy reducido, con una granulometría variada (fig. 37-39), y una densidad que oscila entre los 325 - 750 kg/m3, encontrando múltiples usos en el campo de la construcción. Fig. 33. Formación de pendiente con hormigón celular Fig. 34. Formación de pendiente con planchas aislantes rígidas Fig. 35. Formación de pendiente con mortero de nivelación Fig. 36. Formación de pendiente con morteros aligerados Fig. 37. Arcilla expandida tamaño 1-5 mm Fig. 38. Arcilla expandida tamaño 2-10 mm Fig. 39. Arcilla expandida tamaño 10-20 mm Trabajo Fin de Grado-2019/2020 52 Esta se fabrica calentando trozos de arcilla en un horno rotativo a aproximadamente 1200°C, los gases resultantes expanden el volumen de la pieza disminuyendo su densidad y generando una capa exterior más densa y con más resistencia que la recubre (fig.40). Fig. 40. Arcilla expandida sección Al bajar en peso y densidad, hace que nos encontramos ante un material ideal para trabajarlo junto con mortero, consiguiendo así aligerarlo y poder utilizarlo para la creación de pendiente en las cubiertas, por lo que nuestro estudio se va a centrar en este campo. 8.2 DEFINICIÓN DE APLICACIÓN CONSTRUCTIVA Una vez conocido el material de referencia, y la aplicación constructiva sobre la que se va a centrar la investigación, se lleva a cabo una búsqueda en el mercado, para así poder establecer una relación entre un producto ya comercializado, y el nuevo producto creado con mortero y fibras poliamidas. Para finalmente poder establecer conclusiones sobre su viabilidad y su impacto medioambiental. Dentro de las arcillas expandidas, encontramos la marca “laterlite”, que comercializa la mezcla de mortero y arcilla ya elaborada. Indagando en las diferentes propuestas que propone esta marca, encontramos una solución particularmente interesante (Fig.32), que propone la creación de dos capas, una primera con una gran cantidad de arcilla expandida y con una granulometría de gran diámetro, lo que permite reducir en gran medida la densidad, esto conlleva un gran descenso de la resistencia. Y una segunda capa, mortero de regularización, donde encontramos un mortero menos aligerado, que aporta una mayor resistencia. Fig. 41. Pendiente aislante con capa de regularización Fuente: Laterlite Trabajo Fin de Grado-2019/2020 53 Este producto se ha desarrollado siguiendo la normativa: UNE EN 13055- 1 Densidad de amasado. UNE EN 13892- 2 Resistencia a la compresión a 28 días. UNE EN 12667 Conductividad térmica certificado. UNE EN ISO 10456 Conductividad térmica de cálculo. UNE EN 12524 Factor de resistencia al vapor de agua. UNE 10351 Permeabilidad al vapor. Investigando la arcilla expandida en profundidad, podemos ver que es un material que tiene un proceso de fabricación muy contaminante, por lo que se propone adaptar esta idea de formación de pendiente al nuevo compuesto Mortero-PA. Sabemos que no se van a obtener unos resultados tan bajos de peso y densidad que nos ofrece un material como la arcilla expandida, pero se va a reducir considerablemente su huella ecológica. CAPA 1: MORTERO ALIGERADO La primera capa que crea la formación de pendiente está formada por un hormigón aligerado que la marca llama “Latermix Cem Classic”, cuenta con una gran cantidad de arcilla expandida, con una granulometría de entre 10 y 20 mm (Fig. 42) y resistencia a compresión de 2,5 N/mm2 (Tabla 14). Fig. 42. Sección granulometría Tabla 14. Características técnicas Latermix Cem Classic. [EP] Latermix Cem Classic Fuente: Laterlite A continuación, vamos a comparar las características técnicas de este producto con las del Mortero- PA (tabla 15). Al tratarse de un hormigón muy aligerado, vamos a utilizar la muestra que más porcentaje de aditivo tiene, el 1,6%, ya que es la que menor densidad y peso tiene, aunque esto suponga una pérdida de resistencia a compresión. Mortero-PA 1,6% Latermix Cem Classic Resistencia a compresión 8,82 N/mm2 2.50 N/mm2 Densidad 1988 kg/m3 600 kg/m3 Conductividad térmica - 0,135 Wmk Tabla 15. Comparación Latermix Cem Classic / Mortero-PA 1,6% [EP] Al comparar este producto con el nuestro, podemos ver que, la resistencia a compresión y la densidad son mucho mayores en el Mortero-PA 1,6% que en el material de la marca comercial (tabla 15). Latermix Cem Classic Resistencia a compresión 2.50 N/mm2 Densidad 600 kg/m3 Conductividad térmica 0,135 Wmk Trabajo Fin de Grado-2019/2020 54 Nuestro objetivo es disminuir la densidad al mínimo en el Mortero-PA, pero manteniendo una resistencia a compresión necesaria para una formación de pendiente en cubiertas, por lo que hacemos una extrapolación (Gráfica 28-29) hasta conseguir una resistencia a compresión de 2,5 N/mm2, lo que nos permite añadir aditivo a la mezcla y disminuir su densidad, sin perder las características mecánicas necesarias para la aplicación. Para realizar esta extrapolación, utilizaremos el valor medio de resistencia a compresión de cada porcentaje, y con ayuda de una gráfica de polinomio grado 2 (gráfica 28), calculamos que una probeta con una resistencia a compresión de 2,5 N/mm2, tendría un 2,35% de residuo. Realizamos nuevamente una extrapolación, (gráfica 29) para conocer cuál sería el peso y la densidad del material Mortero-PA 2,35%, esta vez utilizando la media de los pesos, y con ayuda de una gráfica lineal, siendo los resultados, 483 g y 1875 kg/m3. Se ha conseguido reducir la densidad, y aumentar la cantidad de residuo utilizado, por lo que esta primera capa de hormigón aligerado estará compuesta por Mortero-PA 2,35%. Mortero-PA 2,35% Latermix Cem Classic Resistencia a compresión 2,53 N/mm2 2.50 N/mm2 Densidad 1875 kg/m3 600 kg/m3 Conductividad térmica - 0,135 Wmk Tabla 16. Comparación Latermix Facile / Mortero-PA 2,35% [EP] Finalmente podemos ver una tabla comparativa (tabla 16), en la que la resistencia a compresión es ligeramente superior en las probetas del material Mortero-PA-2,35%, mientras que la densidad es mucho inferior la del “Latermix Cem Classic”, como era de esperar, al ser un material aligerado con arcilla expandida. Por último, con respecto a la conductividad térmica, no se han encontrado datos que permitan hacer una comparación real, pero asumimos que el material Mortero-PA-2,35% tendrá una conductividad térmica baja, ya que las fibras poliamidas son un material utilizado en la rotura del puente térmico en carpinterías, lo que exige un buen comportamiento térmico. Por lo que esta capa de formación de pendiente también funcionará como aislante, pudiendo así reducir el espesor de la capa de aislamiento de la cubierta. Gráfica 28. Compresión / %PA Extrapolación (EP) Gráfica 29. Compresión / %PA Extrapolación(EP) Trabajo Fin de Grado-2019/2020 55 CAPA 2: MORTERO DE REGULACIÓN La segunda capa está formada por un mortero de regulación, con una menor cantidad de arcilla expandida y una granulometría de 2-10 mm (fig. 43), y por lo tanto una resistencia a compresión superior, 9 N/mm2, dentro de “Laterlite” se comercializa como “Latermix Facile”. (Tabla 17) Fig. 43. Sección granulometría Tabla 17. Características técnicas Latermix Facile. [EP] Latermix Facile Fuente: Laterlite En este caso, al necesitar una resistencia a compresión media, se va a utilizar el Mortero-PA con un 1,3% de aditivo, para compararlo con el “Latermix Facile” (Tabla 18). Mortero-PA 1,3% Latermix Facile Resistencia a compresión 10,70 N/mm2 9 N/mm2 Densidad 1949 kg/m3 1000 kg/m3 Conductividad térmica - 0,251 Wmk Tabla 18. Comparación Latermix Facile / Mortero-PA 1,3% [EP] Se puede ver que la densidad del “Latermix Facile” sigue siendo inferior a la del Mortero-PA-1,3%, pero la resistencia a compresión de este último es bastante superior, lo que consideramos que puede ser una ventaja, ya que esta última capa de mortero de regulación podría tener un espesor menor. Como aplicación constructiva final encontramos una solución compuesta por dos capas de nuestro material, con diferentes porcentajes de aditivo; la primera formada por Mortero-PA-2,35% (Tabla 19), y la segunda por Mortero-PA-1,3% (Tabla 19). Tabla 19. Mortero-PA 2,35% [EP Tabla 20. Mortero-PA 1,3% [EP] Fig. 43. Sección formación de pendiente [EP] Latermix Facile Resistencia a compresión 9 N/mm2 Densidad 1000 kg/m3 Conductividad térmica 0,251Wmk CAPA 1 Mortero-PA 2,35% Resistencia a compresión 2,53 N/mm2 Densidad 1875 kg/m3 Espesor mínimo 2-4 cm CAPA2 Mortero-PA 1,3% Resistencia a compresión 10,70 N/mm2 Densidad 1949 kg/m3 Espesor mínimo 5 cm Trabajo Fin de Grado-2019/2020 56 Finalmente podemos ver que hemos creado una aplicación constructiva (Fig. 43) que reduce el peso de la formación de pendiente de la cubierta, además de incorporar en ella una gran cantidad de residuo reutilizado. Sabemos que este material tiene una mayor densidad que los aligerados con arcilla expandida, pero su impacto medioambiental es mucho menor, por lo que a continuación se va a desarrollar un estudio sobre este. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL Para estudiar que material sería más contaminante, se va a proceder a la comparación de los dos tipos de aditivos, por un lado, la arcilla expandida y por otro las fibras poliamidas de los estropajos, estudiando el impacto medioambiental de ambos productos. Comenzando por la arcilla expandida, se va a estudiar el proceso de elaboración esta, para así conocer el impacto medioambiental que conlleva, su producción. Cogeremos de referencia una marca comercializada la “Arlita”. Segn la declaracin ambiental de la Arlita (DAP), “La arcilla se mezcla con materia orgánica, seca y es expandida hasta 4-5 veces su volumen original en hornos rotativos, a temperaturas de cerca de 1150º C. Al sacarla del horno se obtienen pellets de áridos ligeros de arcilla expandida, en la gama 0- 32 mm, que son clasificados y mezclados en diferentes tipos de productos y distribuidos a granel o en bolsas. Cada granulo tiene un recubrimiento cerámico duro que envuelve a un núcleo tipo de nido de abeja.” [16] Como podemos ver, en el proceso de elaboración de la arcilla expandida, son necesarios hornos rotativos a unas temperaturas muy altas, lo que conlleva una gran emisión de CO2, dentro de los parámetros que describen los potenciales impactos ambientales, es importante destacar los datos de Calentamiento Global y Agotamiento de la capa de ozono. Tabla 21. Parámetros que describen los potenciales impactos ambientales. Fuente: DAP Arlita Trabajo Fin de Grado-2019/2020 57 En segundo lugar, vamos a estudiar los estropajos de cocina, al ser un material que fue creado con otro uso, y en esta aplicación estamos reciclándolo, no vamos a estudiar su proceso de producción inicial, si no que se va a estudiar su proceso de reciclaje. Al no disponer de los datos reales del reciclaje de los estropajos, se ha realizado una investigación, del proceso de reciclaje de los plásticos, aplicándolo a nuestro material: Comienza con la recogida de residuos, se plantea que exista un contenedor específico para la recolección de estropajos comunes ya utilizados facilitando así las fases siguientes. A continuación, los estropajos se someterían a un proceso de triaje y descontaminación mecánica, para así eliminar otros tipos de residuos que se hayan almacenado por error. Se prosigue con una fase de triturado, en la que se obtendrá el residuo con el tamaño deseado, se lava de nuevo el residuo, para eliminar posibles restos, no tendremos que dedicarle mucho tiempo a este proceso de lavado, ya que, al ser un estropajo dedicado a la limpieza, una de sus principales características es que no se le adhieren otros residuos. Finalmente se somete a un proceso de secado, y ya estaría preparado para usarlo como aditivo en el mortero (Fig 44.). Fig.44. Reciclaje fibras poliamidas [EP] No se han conseguido los datos específicos de la cantidad de CO2 que se produciría en el proceso de reciclaje de plásticos, pero al estudiarlo, podemos ver que en el intervienen máquinas de triaje y triturado, que no necesitan una gran cantidad de energía, en comparación con la energía necesaria para la generación de calor, por lo que consideramos que la emisión de CO2 será mucho menor que en la elaboración de la arcilla expandida. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 64 Como podemos ver, para fabricar el cemento es necesaria la utilización de hornos que alcanzan grandes temperaturas, lo que supone una gran emisión de CO2. Por lo que disminuir la cantidad de cemento que hay en la formación de pendiente sustituyéndolo por un material reciclado, supone una gran ventaja. Otro aspecto a destacar es el económico, podemos ver como el precio del nuevo material disminuye muy significativamente respecto a la marca comercial estudiada, siendo hasta un 90% menor. Por otro lado, este material cuenta con una desventaja en comparación con la marca comercial. Ya que, aunque reduzca su peso y densidad frente a las muestras de mortero en blanco, estos valores son mayores que los de el mortero aligerado con arcilla expandida. No obstante, habiendo analizado la gran cantidad de ventajas ambientales, económicas y mecánicas que presenta el nuevo producto, dejamos en un segundo plano las características de peso y densidad. Para concluir, estamos ante la propuesta de una aplicación constructiva que utiliza el nuevo mortero aligerado a partir de fibras poliamidas recicladas, lo que supone un producto ecoeficiente, que reduce la emisión de CO2 al medio ambiente, y el impacto medioambiental de un producto muy difícil de reciclar, los estropajos comunes de cocina. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 65 11. APÉNDICE Trabajo Fin de Grado-2019/2020 66 11. APÉNDICE -Índice de ilustraciones Fig. 1 Distribución de la producción mundial de materiales plásticos. Fuente: Plastics Europe [1] Fig. 2 Demanda de los transformadores de plásticos en la UE por países. Fuente: Plastics Europe. [1] Fig. 3 Tasas de depósito de residuos plásticos post-consumo en vertederos en Europa. Fuente: Plastics Europe. [1] Fig. 4 Uso de estropajos sintéticos en la población. [EP] Fig. 5 Reciclaje de los estropajos. [EP] Fig. 6 Frecuencia renovación estropajos. Elaboración propia [EP] Fig. 7 Impacto ambiental de los principales materiales de construcción. Fuente: Programa Simapró Fig. 8 Diferencias entre economía lineal, reciclada y circular. Elaboración Propia [EP] Fig. 9. Fibras Poliamidas. Fuente: Construction and Building Materials. Fig. 10 Preparación de probetas previas a las finales. Fig.11 Ensayo comportamiento previo [EP] Fig.12-13 Probetas previas para análisis previos. Elaboración propia [EP] Fig.14 Moldes prismáticos [EP] Fig. 15. Instrumentos de laboratorio [EP] Fig. 16. Fibras poliamidas [EP] Fig. 17. Materiales para mezcla Mortero de cemento y Fibras poliamidas [EP] Fig. 18. Material desencofrante [EP] Fig. 19. Muestras en probetas [EP] Fig. 20. Materiales para mezcla Yeso y fibras poliamidas [EP] Fig. 21. Material desencofrante [EP] Fig. 22. Muestras en probetas (EP) Fig. 23. Prensa multiensayo. Fuente: Universidad de Sevilla Fig. 24. Rotura probeta 0% (EP) Fig. 25. Rotura probeta 0,6% (EP) Fig. 26. Rotura probeta 1,3% (EP) Fig. 27. Rotura probeta 1,6% (EP) Fig. 28. Dos partes de probetas 0,6% (EP) Fig. 29. Dos partes de probetas 1,3% (EP) Fig. 30. Dos partes de probetas 1,6% (EP) Fig. 31. Pendiente en las cubiertas (EP) Fig. 33. Formación de pendiente con hormigón celular Trabajo Fin de Grado-2019/2020 67 Fig. 34. Formación de pendiente con planchas aislantes rígidas Fig. 35. Formación de pendiente con mortero de nivelación Fig. 36. Formación de pendiente con morteros aligerados Fig. 37. Arcilla expandida tamaño 1-5 mm Fig. 38. Arcilla expandida tamaño 2-10 mm Fig. 39. Arcilla expandida tamaño 10-20 mm Fig. 40. Arcilla expandida sección Fig. 41. Pendiente aislante con capa de regularización Fuente: Laterlite Fig. 42. Sección granulometría Latermix Cem Classic Fuente: Laterlite Fig. 43. Sección granulometría Latermix Facile Fuente: Laterlite Fig.44. Reciclaje fibras poliamidas [EP] Fig.45. Situación FEFP [EP] Fig.46. Volumetría FEFP [EP] Fig.47. Planta baja FEFP [EP] Fig.48. Planta cubierta FEFP [EP] Fig.49. Área cubierta plana transitable [EP] Fig.50. Proceso fabricación hormigón -Índice de tablas Tabla 1. Frecuencia renovación estropajos. Elaboración propia [EP] Tabla 2. Estudio de la cantidad de residuo mensuales y anuales en España. Elaboración propia [EP] Tabla 3. Porcentajes de adición del conglomerante mortero de cemento. [EP] Tabla 4. Porcentajes de adición del conglomerante de yeso. [EP] Tabla 5. Resultados ensayo peso muestras mortero. [EP] Tabla 6. Media resultados ensayo peso muestras mortero. [EP] Tabla 7. Resultados ensayo densidad muestras mortero. [EP] Tabla 8. Media resultados ensayo densidad muestras mortero. [EP] Tabla 9. Resultados ensayo flexión muestras mortero. [EP] Tabla 10. Media resultados ensayo flexión muestras mortero. [EP] Tabla 11. Resultados ensayo compresión muestras mortero. [EP] Tabla 12. Media resultados ensayo compresión muestras mortero. [EP] Tabla 13. Pendientes de cubiertas planas. Fuente: CTE-HS1 Tabla 14. Características técnicas Latermix Cem Classic. [EP] Trabajo Fin de Grado-2019/2020 68 Tabla 15. Comparación Latermix Cem Classic / Mortero-PA 1,6% [EP] Tabla 16. Comparación Latermix Facile / Mortero-PA 2,35% [EP] Tabla 17. Características técnicas Latermix Facile. [EP] Tabla 18. Comparación Latermix Facile / Mortero-PA 1,3% [EP] Tabla 19. Mortero-PA 2,35% [EP] Tabla 20. Mortero-PA 1,3% [EP] Tabla 21. Parámetros que describen los potenciales impactos ambientales. Fuente: DAP Arlita Tabla 22. Área cubierta plana transitable [EP] Tabla 23. Volumen material necesario [EP] Tabla 24. Residuo reciclado [EP] Tabla 25. Precios materiales [EP] -Índice de gráficas Gráfica 1. Diagrama de caja peso 0% EP) Gráfica 2. Diagrama de caja peso 0,6% (EP) Gráfica 3. Diagrama de caja peso 0,6% corregido (EP) Gráfica 4. Diagrama de caja peso 1,3% (EP) Gráfica 5. Diagrama de caja peso 1,3% corregido (EP) Gráfica 6. Diagrama de caja peso 1,6% (EP) Gráfica 7. Peso / %PA (EP) Gráfica 8. Densidad aparente / %PA (EP) Gráfica 9. Diagrama de caja flexión 0% (EP) Gráfica 10. Diagrama de caja flexión 0,6% (EP) Gráfica 11. Diagrama de caja flexión 1,3% (EP) Gráfica 12. Diagrama de caja flexión 1,6% (EP) Gráfica 13. Flexión / peso 0% (EP) Gráfica 14. Flexión / peso 0,6% (EP) Gráfica 15. Flexión / peso 1,3% (EP) Gráfica 16. Flexión / peso 1,6% (EP) Gráfica 17. Flexión / Peso por porcentajes. (EP) Gráfica 18. Flexión / Densidad aparente 0% (EP) Gráfica 19. Flexión / Densidad aparente 0,6% (EP) Gráfica 20. Flexión / Densidad aparente 1,3% (EP) Trabajo Fin de Grado-2019/2020 69 Gráfica 21. Flexión / Densidad aparente 1,6% (EP) Gráfica 22. Flexión / %PA (EP) Gráfica 23. Compresión en A/ Compresión en B 0% (EP) Gráfica 24. Compresión en A / Compresión en B 0,6% (EP) Gráfica 25. Compresión en A / Compresión en B 1,3% (EP) Gráfica 26. Compresión en A / Compresión en B 1,6% (EP) Gráfica 27. Compresión / %PA (EP) Gráfica 28. Compresión / %PA Extrapolación (EP) Gráfica 29. Compresión / %PA Extrapolación (EP) Trabajo Fin de Grado-2019/2020 70 12. BIBLIOGRAFÍA Trabajo Fin de Grado-2019/2020 71 12. BIBLIOGRAFÍA [1] PlasticsEurope (2017), Plásticos-situación en 2017. Un análisis de los datos sobre producción, demanda y residuos de plásticos en Europa),p.4/ p.8/p.9/p.17/p.21/p.30/p.32/p.22/p [2] Cicloplast (2017), Economía circular del plástico. Cifras y datos claves de los plásticos y su reciclado en España. ), p.28 [3] GreenPeace España (2016), Dossier de prensa Plásticos en los océanos Datos, comparativas e impactos. ), p.3/p.4 [4] P.O. Awoyeraa, A. Adesinab (2020) Plastic wastes to construction products: Status, limitations and future perspective. Case Studies in Construction Materials. ), p.1 [5] Instituto nacional de estadística (INE) (2019), Hogares y población según tamaño del hogar. Encuesta Continua de Hogares (ECH) ), p. 1 [6] Comisión Europea (2016), Protocolo de gestión de residuos de construcción y demolición en la UE. ), p.1 [7] F.S. Khalild, J.M. Irwan et al. (2018). Performance of plastic wastes in fiber-reinforced concrete beams. Construction and Building Materials. [8] Kennouche Salim, Abdelli Houssam et al. (2019). Reinforcement of building plaster by waste plastic and glass. Procedia Structural Integrity. [9] Unión Europea (2018) Recuperación de Poliuretano para su reutilización en materiales ecoeficientes. https://life-repolyuse.com/ [Accessed: 2018] [10] Soner Guler (2018). The effect of polyamide fibers on the strength and toughness properties of structural lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials. [11] “ UNE-EN 13279-2:2014. Yesos de construcción y conglomerantes a base de yeso para construcción. Parte 2: Métodos de ensayo”. http://www.aenor.es/. Normas UNE.AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin Aenor), p. 7 , 3.1 Atmósfera de ensayo. / p.19 Determinación de resistencia a flexión y compresión. [12] “ UNE-EN 196-1:2018 Métodos de ensayo de cementos. Parte 1. Determinación de resistencias”. http://www.aenor.es/. Normas UNE.AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin Aenor), p.9/p.27/p.25 [13] “UNE 102042 Yesos y escayolas de construcción. Otros métodos de ensayo” http://www.aenor.es/. Normas UNE.AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin Aenor), p.5 [14] “UNE-EN 1015-10 Métodos de ensayo de los morteros para albañilería. Parte 10: Determinación de la densidad aparente en seco en mortero endurecido.” http://www.aenor.es/. Normas UNE.AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin Aenor) [15] “CTE DB HS. Código Técnico de la Edificación, Documento Básico, Salubridad. HS1. Protección frente a la humedad, 2.4 Cubiertas. P28, P29. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 72 [16] Declaración Ambiental de Producto, Árido ligero de arcilla expandida (2017-2022), Arlita, p.9 [17] “CTE DB HS. Código Técnico de la Edificación, Documento Básico, Salubridad. HS5. Protección frente a la humedad, 5.1.3 Cazoletas y Sumideros. P124. Trabajo Fin de Grado-2019/2020 73 13. ANEXO ÁRIDO LIGERO DE ARCILLA EXPANDIDA ARLITA ® Fecha de emisión: 2017-07-24 Fecha de expiración: 2022-07-23 LECA PORTUGAL, S.A. V ERSIÓN 1.1 E DICIÓN JULIO 2015 Número de registro: DAP 001:2017 Número de registro en ECOPlatform: 00000628 Declaración Ambiental de Producto [De acuerdo con la norma ISO 14025, EN 15804:2012+A1:2013 y EN 15942] Sistema DAPHabitat www.daphabitat.pt Sistema DAPHabitat i Índice 1. INFORMACIÓN GENERAL ............................................................................................................................... 1 1.1. S ISTEMA DE REGISTRO DAPH ABITAT ......................................................................................................................... 1 1.2. T ITULAR DE LA D ECLARACIÓN .................................................................................................................................... 1 1.3. I NFORMACIÓN SOBRE LA DAP .................................................................................................................................. 3 1.4. D EMONSTRACIÓN DE VERIFICACIÓN ........................................................................................................................... 3 1.5. R EGISTRO DE LA DAP .............................................................................................................................................. 3 1.6. RCP DE REFERENCIA ................................................................................................................................................ 4 1.7. I NFORMACIÓN SOBRE EL PRODUCTO / CLASE DE PRODUCTO ............................................................................................ 5 2. DESEMPEÑO AMBIENTAL DEL PRODUCTO ..................................................................................................... 8 2.1. R EGLAS DE CÁLCULO DE ACV .................................................................................................................................... 8 2.1.1. D IAGRAMA DE FLUJOS DE ENTRADA Y SALIDA DE LOS PROCESOS ................................................................................... 9 2.1.2. D ESCRIPCIÓN DE LA FRONTERA DEL SISTEMA ........................................................................................................... 10 2.2. P ARÁMETROS QUE DESCRIBEN LOS POTENCIALES IMPACTOS AMBIENTALES ...................................................................... 11 2.3. P ARÁMETROS QUE DESCRIBEN EL USO DE RECURSOS .............................................................................................. 11 2.4. O TRA INFORMACIÓN AMBIENTAL QUE DESCRIBE DIFERENTES CATEGORÍAS DE RESIDUOS .................................................... 12 2.5. O TRA INFORMACIÓN AMBIENTAL QUE DESCRIBE LOS FLUJOS DE SALIDA .......................................................................... 12 3. INFORMACIÓN TÉCNICA ADICIONAL Y SITUACIONES ....................................................................................13 3.1. A4 T RANSPORTE AL LUGAR DE LA CONSTRUCCIÓN – E TAPA DE CONSTRUCCIÓN ................................................................ 13 3.2. A5 I NSTALACIÓN DEL PRODUCTO EN EL EDIFICIO – E TAPA DE CONSTRUCCIÓN .................................................................. 13 3.3. B1 E TAPA DE U SO ................................................................................................................................................ 13 3.4. B2 M ANTENIMIENTO ............................................................................................................................................ 14 3.5. B3 R EPARACIÓN ................................................................................................................................................... 14 3.6. B4 S USTITUCIÓN .................................................................................................................................................. 14 3.7. B5 R EHABILITACIÓN .............................................................................................................................................. 15 3.8. B6 U SO DE ENERGÍA EN SERVICIO ............................................................................................................................ 15 3.9. B7 U SO DE AGUA EN SERVICIO ................................................................................................................................ 15 3.10. E TAPA DE F IN DE V IDA [C1 – C4] .......................................................................................................................... 16 3.11. I NFORMACIÓN AMBIENTAL ADICIONAL RELATIVA A LA LIBERACIÓN DE SUBSTANCIAS PELIGROSAS ...................................... 17 REFERENCIAS........................................................................................................................................................18 Sistema DAPHabitat 1 1. INFORMACIÓN GENERAL 1.1. Sistema de registro DAPHabitat Identificación del operador del programa: Associação Plataforma para a Construção Sustentável www.centrohabitat.net [email protected] Localización: Departamento Engenharia Civil Universidade de Aveiro 3810-193 Aveiro Email: [email protected] Contacto telefónico: (+351) 234 401 576 Sitio Web: www.daphabitat.pt Logotipo: 1.2. Titular de la Declaración Nombre del Titular: Leca Portugal, S.A. Lugar de producción - Localización: Centro Avelar - Estrada Nacional 110 s/n, Tojeira, 3240-356 Avelar Localización (sede): Centro Avelar - Estrada Nacional 110 s/n, Tojeira, 3240-356 Avelar Contacto telefónico: Centro Avelar: +351 236620600 Cristina Freire: +351 925659217 Email: [email protected] ; i[email protected] Sitio web: www.leca.pt Logotipo: Información sobre Sistemas de Gestión aplicados: Ámbito de la certificación: Fabricación de áridos ligeros de arcilla expandida Certificación NP EN 9001:2008 – entidad certificadora SGS – N.º Certificado Conformidad PT10/03335 Certificación NP EN ISO 14001:2012 – entidad certificadora SGS – N.º Certificado Conformidad PT09/02792 Aspectos específicos relativos a la producción: CAE 23992 – FABRICACIÓN DE OTROS PRODUCTOS MINERALES NO METÁLICOS DIVERSOS 2 Sistema DAPHabitat Política medioambiental de la organización: Integrado en la política QAS: 1. Producir eficientemente y comercializar productos con calidad que van a satisfacer las necesidades de nuestros clientes, minimizando el respectivo impacto. 2. Prevenir la existencia de incidentes y accidentes con la gestión activa de la Seguridad y del Medio Ambiente. 3. Hacer que los empleados sean responsables de su seguridad, de ellos y la de sus compañeros, promoviendo el objetivo de "cero accidentes laborales" y "cero enfermedades ocupacionales". 4. Prevenir los daños medioambientales promoviendo el uso racional de los recursos materiales y energéticos que conduzcan a la meta de «cero accidentes medioambientales» y a la reducción progresiva del impacto de nuestras actividades. 5. Asumir el compromiso de mejora continua del SGI. Sistema DAPHabitat 3 1.3. Información sobre la DAP Autores: Leca Portugal, S.A. S+A Green Lab Contacto de los autores: 1. Leca Portugal, S.A. Centro Avelar: +351 236620600 Cristina Freire (+351 925659217) 2. S+A Green Lab T. 213939340 E. [email protected] Fecha de emisión: 2017-07-24 Fecha de registro: 2017-12-26 Número de registro: DAP 001:2017 Número de registro de ECO Platform: 00000628 Válido hasta el: 2022-07-23 Representatividad de la DAP (lugar, productor, grupo de productores): DAP de un (1) producto, producido en una (1) unidad industrial, perteneciente a un (1) único productor (Leca Portugal, S.A.). Dónde consultar material explicativo sobre el producto: www.arlita.es Tipo de DAP: DAP de cuna a puerta 1.4. Demonstración de verificación Verificación externa independiente, de acuerdo con las normas NP ISO 14025:2009 y EN 15804:2012+A1:2013 Organismo de Certificación Verificador(es) (CERTIF – Associação para a Certificação) (Marisa Almeida | José Dinis Silvestre) 1.5. Registro de la DAP Operador del Programa de registro (Plataforma para a Construção Sustentável) 4 Sistema DAPHabitat 1.6. RCP de referencia Nombre: 1. RCP: Modelo base para productos y servicios de construcción 2. RCP: Aislamiento Térmico Fecha de emisión: 1. Edición septiembre 2015 2. Edición diciembre 2014 Número de registro en la base de datos: 1. RCP-mb001 2. RCP004:2014 Versión: 1. Versión 2.0. 2. Versión 1.1. Identificación y contacto del(de los) coordinador(es): 1. RCP: modelo base para productos y servicios de construcción o Luis Arroja | arr[email protected] o Marisa Almeida | [email protected] o José Silvestre | [email protected].utl.pt 2. RCP: Aislamiento térmico o José Dinis Silvestre o Manuel Duarte Pinheiro Identificación y contacto de los autores: 1. RCP: modelo base para productos y servicios de construcción o Marisa Almeida | [email protected] o Luis Arroja | arr[email protected] o José Silvestre | [email protected].utl.pt o Fausto Freire o Cristina Rocha o Ana Paula Duarte o Ana Cláudia Dias o Helena Gervásio o Victor Ferreira o Ricardo Mateus o António Baio Dias 2. RCP: Aislamiento térmico o José Dinis Silvestre o Manuel Duarte Pinheiro Composición del panel sectorial: RCP: Aislamiento térmico: • Amorim Isolamentos • Sofalca-Aglomerados de Cortiça, ACE • Argex-Argila Expandida, S.A. • IberFibran-Poliestireno Extrudido, S.A. • Termolan-Isolamentos termo-acústicos, S.A. • Eurofoam-Indústria de poliestireno extrudido, Lda • Knauf Insulation Periodo de consulta: 1. 18/11/2015 a 18/01/2016 2. 01/08/2013 - 30/11/2013 Válido hasta: 1. Enero de 2021 2. Febrero de 2019 Sistema DAPHabitat 5 1.7. Información sobre el producto/ clase de producto Identificación del producto: Árido ligero de arcilla expandida ARLITA® granel, de densidad aparente 275 kg/m 3 (ARLITA® L y Geo Leca®). Ilustración del producto: Breve descripción del producto: Arlita® es un material cerámico granular, ligero, incombustible obtenido mediante el tratamiento de arcilla natural. La arcilla se mezcla con materia orgánica, seca y es expandida hasta4-5 veces su volumen original en hornos rotativos, a temperaturas de cerca de 1150 º C. Al sacarla del horno se obtienen pellets de árido ligeros de arcilla expandida, en la gama 0-32 mm, que son clasificados y mezclados en diferentes tipos de productos y distribuidos a granel o en bolsas. Cada gránulo tiene un recubrimiento cerámico duro que envuelve a un núcleo tipo de nido de abeja. Arlita® es un producto duradero con un tiempo de vida ilimitado y el 100% del producto instalado puede ser reutilizado o reciclado, tiene baja densidad (rango típico de la densidad aparente es de 200-800 kg/m 3 , dependiendo del tamaño del grano) y resistencia relativamente alta. Debido a sus características, puede ser utilizado en numerosas aplicaciones. Tabla 1: Composición del producto Arlita®: Component e Por cent aje (mas a) Ar cilla 100% En esta DAP se indican los resultados de la densidad aparente más baja, correspondiente al producto con granulometría superior. Dado que el proceso productivo es el mismo para todos los productos Arlita®, independientemente de la densidad aparente, es posible obtener los resultados indicados en esta DAP para los restantes productos con diferentes densidades aparentes usando un factor de conversión, como se indica en la siguiente tabla: Tabla 2: Factor de conversión a aplicar a los resultados de la DAP para diferentes densidades aparentes (con relación a los valores de Arlita® L y Geo Leca®). Producto Densidad aparente (kg/m 3 ) Factor Arlita® 0/3 610 2,22 Arlita® XS 455 1,65 Arlita® S 430 1,56 Arlita® M 330 1,20 Principales características técnicas del producto: Tabla 2: Características técnicas – Arlita® XS Pará metro Ensayo / Decisión Valor Declarado Unidades Dimens ión de las partículas EN 13055- 1:2002/AC:2004 1 - 3 mm Densidad aparente 455 ± 15% kg/m 3 6 Sistema DAPHabitat Tabla 3: Características técnicas – Arlita® S Pará metro Ensay o / Deci sión Valor Declarado Unidades Dimen sión de las partículas EN 13055- 1:2002/AC:2004 1 - 5 mm Densidad aparente 430 ± 15% kg/m 3 Resiste ncia à la fragmentación/aplastamiento ≥ 1,8 N/mm 2 Tabla 4: Características técnicas – Arlita® M Pará metro Ensa yo / Decisión Valor Declarado Unidades Dimensión de las partículas EN 13055- 1:2002/AC:2004 4 - 12,5 mm Densidad aparente 330 ± 15% kg/m 3 Porcentaje de partículas partidas ≤ 25% masa Resistencia a la fragmentación/ aplastamiento ≥ 1,0 N/mm 2 Absorción de a gua < 34% mas a seca Tabla 5: Características técnicas – Arlita® L Parámetro Ensayo / Decisión Valor Declarado Unidades Dimensión de las partículas EN 13055- 1:2002/AC:2004 10 - 20 mm Densidad aparente 275 ± 15% kg/m 3 Porcentaje de partículas partidas ≤ 25% masa Resistencia a la fragmentación/ aplastamiento ≥ 0,7 N/mm 2 Absorción de agua < 38% ma sa seca Reacción al fuego Decis ión de la Comisión 96/603/EC, modificada pela Decisión 2000/605/CE A1 Clase Conductibilidad térmica EN 14063- 1:2004/AC:2006 0,110 W/m.K Resistencia a la fragmentación/aplastamiento ≥ 0,7 N/mm 2 Durabilidad da la rea cción al fuego con el envejecimiento/ degradación. Inalterable con el tiempo - Durabilidad de la resistencia térmica con el envejecimiento/degradación Inalterable con el tiempo - Durabili dad de la resistencia a la fragmentación/ aplastamiento con el envejecimiento/degradación Inalterable con el tiempo - Tabla 6: Características técnicas – Arlita® 0/3 Parámetro Ensayo / Decisión Valor Declarado Unidades Dimensión de las partículas EN 13055- 1:2002/AC:2004 0 - 3 mm Densidad aparente 610 ± 15% kg/m 3 Tabla 7: Características técnicas – Geo Leca® Parámetro Ensayo / Decisión Valor Declarado Unidades Dimensión de las partículas EN 13055-2: 2004 10 - 20 mm Densidad aparente 275 ± 15% kg/m 3 Po rcenta je de partículas aplastadas e partidas ≤ 25% massa Resistencia a la fragmentación/aplastamiento ≥ 0,7 N/mm 2 Absor ción de a gua < 38% mas a Reacción al fuego Decis ión de la Comisión 96/603/EC, modificada por la Decisión 2000/605/CE A1 Euroclasse Permeabilidad al a gua EN 15732:2012 > 10 E - 0 3 m/s Conductibilidad térmica 0,12 W/m.K Sistema DAPHabitat 13 3. INFORMACIÓN TÉCNICA ADICIONAL Y SITUACIONES 3.1. A4 Transporte al lugar de la construcción – Etapa de construcción 3.2. A5 Instalación del producto en el edificio – Etapa de construcción Parámetro Unidades* Resultados Materiales auxiliares para instalación (especificado por material). kg u otras unidades, según proceda N/A Uso de agua. m 3 N/A Utilización de otros recursos. kg N/A Descripción cuantitativa de fuentes de energía (mix regional) y del consumo durante el proceso de instalación. kWh ou MJ N/A Desperdicio de materiales en el lugar de la obra antes del tratamiento de residuos generados por la instalación del producto (especificado por tipo). kg N/A Salida de materiales (especificado por tipo) como resultado del procesamiento de residuos en el lugar de la obra, por ejemplo, de recogida para reciclaje, valoración energética, eliminación. kg N/A Emisiones directas para el aire ambiente, suelo y agua kg N/A * Expresadas por unidad declarada 3.3. B1 Etapa de Uso (Información relevante sobre la utilización del producto) si procede. Parámetro Unidades* Resultados Tipo de combustible, consumo de combustible, tipo de vehículo usado para el transporte (por ejemplo, camión de larga distancia, barco, etc.) Litro de combustible por distancia, tipo de vehículo, Directiva 2007/37/EC (European Emission Standard) N/A Distancia km N/A Capacidad del contenedor (incluido el retorno sin carga) % (carga útil) N/A Densidad de los productos transportados kg/m 3 N/A Factor de capacidad en volumen (factor=1 o < 1 o >1 para productos comprimidos o embalados) No aplicable N/A * Expresadas por unidad declarada 14 Sistema DAPHabitat 3.4. B2 Mantenimiento Proceso de mantenimiento (Descripción o lugar donde se puede encontrar la información) Proceso Unidades* Resultados Ciclo de mantenimiento Número de ciclos por vida útil de referencia o por año N/A Materiales auxiliares para mantenimiento, por ejemplo, detergentes de limpieza kg/ciclo N/A Residuos resultados de operaciones de mantenimiento (especificar los materiales) kg N/A Agua dulce consumida durante el mantenimiento m 3 N/A Consumos de energía durante las operaciones de mantenimiento, por ejemplo, en la limpieza por vacío kWh N/A Descripción de otras situaciones a considerar 1 Unidad apropiada N/A * Expresadas por unidad declarada 3.5. B3 Reparación Proceso de reparación (Descripción o lugar donde se puede encontrar la información) Proceso de inspección (Descripción o lugar donde se puede encontrar la información) Proceso Unidades* Resultados Ciclo de reparación Número de ciclos por vida útil de referencia o por año N/A Materiales auxiliares, por ej., lubricantes, especificar los materiales kg o kg/ciclo N/A Residuos resultantes del proceso de reparación (especificar tipo de materiales) kg N/A Agua consumida durante los procesos de reparación m 3 N/A Consumo de energía durante las reparaciones, como operaciones con maquinaria, etc. kWh/ vida útil de referencia, kWh/ciclo N/A Descripción de otras situaciones a considerar 2 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada 3.6. B4 Sustitución Proceso Unidades* Resultados Ciclo de sustitución Número de ciclos por vida útil de referencia o por año N/A 1 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. 2 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. Sistema DAPHabitat 15 Consumos de energía durante las sustituciones de material, como operaciones con maquinaria, etc. kWh N/A Recambio de piezas desgastadas durante el ciclo de vida útil del producto, por ejemplo, cinc, chapas de acero galvanizado kg N/A Descripción de otras situaciones a considerar 3 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada 3.7. B5 Rehabilitación Proceso de rehabilitación (Descripción o lugar donde se puede encontrar la información) Proceso Unidad* Resultados Ciclo de rehabilitación Número de ciclos por vida útil de referencia o por año N/A Consumos de energía durante las operaciones de rehabilitación, como operaciones con maquinaria, etc. kWh N/A Consumos de materiales de rehabilitación, como ladrillos, incluidos otros materiales auxiliares para el proceso, por ej., lubricantes, etc. kg o kg/ciclo N/A Residuos resultantes de operaciones de rehabilitación kg N/A Otros presupuestos para el desarrollo de situaciones, como frecuencia y tiempo, periodo de utilización, número de ocupantes 4 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada. 3.8. B6 Uso de energía en servicio 3.9. B7 Uso de agua en servicio 3 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. 4 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. 5 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. Parámetros Unidades* Resultados Materiales accesorios especificados por kg de material kg o unidades apropiadas N/A Consumo de agua dulce m 3 N/A Tipo de recurso energético, por ejemplo, electricidad, gas natural kWh N/A Potencia de equipos kW N/A Característica de desempeño, por ejemplo, eficiencia energética, emisiones, la variación de desempeño con la capacidad de utilización, etc. Unidades apropiadas N/A Presupuestos adicionales para la elaboración de situaciones, por ejemplo, frecuencia y periodo de uso, número de ocupantes 5 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada 16 Sistema DAPHabitat Parámetros Unidades* Resultados Materiales accesorios especificados por kg de material kg o unidades apropiadas N/A Consumo de agua dulce m 3 N/A Tipo de recurso energético, por ejemplo, electricidad, gas natural kWh N/A Potencia de equipos kW N/A Característica de desempeño, por ejemplo, eficiencia energética, emisiones, la variación de desempeño con la capacidad de utilización, etc. Unidades apropiadas N/A Presupuestos adicionales para la elaboración de situaciones, por ejemplo, frecuencia y periodo de uso, número de ocupantes 6 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada 3.10. Etapa de Fin de Vida [C1 – C4] Parámetros Unidades* Resultados Procesos de recogida, especificados por tipo kg recogidos separadamente N/A Kg recogidos en el mix de los residuos de construcción N/A Sistema de recuperación, especificado por tipo kg para reutilización N/A kg para reciclaje N/A kg para recuperación de energía N/A Deposición final especificada por tipo kg de producto o material para deposición final N/A Suposiciones para desarrollo de situaciones (ej.: transporte) 7 Unidades apropiadas N/A Definición de situación Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada 6 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. 7 En caso de que no se describan más situaciones, esta línea deberá ser eliminada en el documento final. Sistema DAPHabitat 17 3.11. Información ambiental adicional relativa a la liberación de substancias peligrosas Título de situación Parámetros Unidades* Resultados Situaciones de emisiones al aire interior Resultados de los ensayos de acuerdo con la CEN/TC 351 N/A Descripción de la situación 1 7 Unidades apropiadas N/A Descripción de la situación n 7 Unidades apropiadas N/A Situación de liberación al suelo Resultados de los ensayos de acuerdo con la CEN/TC 351 N/A Descripción de la situación 1 7 Unidades apropiadas N/A Descripción de la situación n 7 Unidades apropiadas N/A Situación de liberación al agua Resultados de los ensayos de acuerdo con la CEN/TC 351 (…) N/A Descripción de la situación 1 7 Unidades apropiadas N/A Descripción de la situación n 7 Unidades apropiadas N/A * Expresadas por unidad declarada Nota: Siempre que existan normas horizontales relativas a la medición de la liberación de sustancias peligrosas reglamentadas utilizando métodos de ensayo armonizados de acuerdo con las disposiciones de los Comités Técnicos responsables por las Normas Europeas de productos o normativa nacional.. 18 Sistema DAPHabitat REFERENCIAS  Instruções Gerais do Sistema DAPHabitat, Versão 1.0, Outubro 2012 (em www.daphabitat.pt);  RCP – modelo base para produtos e serviços de construção. DAPHabitat. Versão 2.0, Setembro 2015 (em www.daphabitat.pt);  RCP – isolamento térmico. Sistema DAPHabitat. Versão 1.1, Dezembro de 2014 (em www.daphabitat.pt);  NP ISO 14025:2009 Rótulos e declarações ambientais – Declarações ambientais Tipo III – Princípios e procedimentos;  EN 15804:2012+A1:2013 Sustainability of construction works – Environmental product declarations – Core rules for the product category of construction products;  EN 15942:2011 Sustainability of construction works – Environmental product declarations – Communication format business-to-business.