Revisión bibliográfica sobre el reciclaje de residuos plásticos mediante su adición a hormigones, morteros de cemento y yesos para el desarrollo de nuevos materiales : materiales reciclados para una arquitectura que sana el mundo, la ciudad y la persona

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA POR MARÍA MARTÍNEZ MORÓN TRABAJO DE FIN DE GRADO. GRUPO N TUTORES: MARÍA JESÚS MORALES CONDE, MARÍA PRIETO PEINADO, IGNACIO CAPITÁN CARMONA CURSO 2017/18. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE SEVILLA Hacer útil aquello que el mundo no puede digerir… REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 2 ÍNDICE 0. RESUMEN .................................................................................................. 3 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 5 1.1. EL PLÁSTICO COMO PROBLEMA. MEDIOAMBIENTE, SALUD Y PERSONA ....... 5 1.2. EL RESIDUO PLÁSTICO, ¿UN PROBLEMA? BÚSQUEDA DE SOLUCIONES. LA VERSATILIDAD DEL MATERIAL ................................................................................... 9 2. OBJETIVOS Y ALCANCES DEL TRABAJO ................................................... 11 2.1. OBJETIVOS ................................................................................................ 11 2.2. ALCANCES Y LÍMITES .................................................................................. 12 3. METODOLOGÍA ..................................................................................... 13 4. RESIDUOS PLÁSTICOS EN HORMIGONES ................................................ 19 4.1. ANÁLISIS DE LOS RESIDUOS EMPLEADOS. TIPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOLOGÍAS DE PREPARACIÓN PREVIA .......................................................... 19 4.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES ........ 22 5. RESIDUOS PLÁSTICOS EN MORTEROS DE CEMENTO .............................. 31 5.1. ANÁLISIS DE LOS RESIDUOS EMPLEADOS. TIPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOLOGÍAS DE PREPARACIÓN PREVIA .......................................................... 31 5.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES ........ 34 6. RESIDUOS PLÁSTICOS EN YESOS ............................................................ 42 6.1. ANÁLISIS DE LOS RESIDUOS EMPLEADOS. TIPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOLOGÍAS DE PREPARACIÓN PREVIA .......................................................... 42 6.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES ........ 45 7. NUEVOS MATERIALES. APLICACIONES Y FUTUROS DESARROLLOS ........... 51 7.1. HORMIGÓN CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS ................ 51 7.2. MORTERO DE CEMENTO CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS ...................................................................................... 52 7.3. YESO CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS ........................... 53 8. CONCLUSIONES .................................................................................... 54 9. REFERENCIAS .......................................................................................... 56 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 3 0. RESUMEN El plástico se ha convertido en un gran aliado de nuestra cotidianeidad. Su alta resistencia y durabilidad, su capacidad aislante, unido a su baja densidad y coste, lo corroboran. Sin embargo, la vida útil que normalmente se le asigna es relativamente corta en relación con el tiempo que tarda en desaparecer. He aquí el gran problema del plástico. Actualmente, la litosfera e hidrosfera del planeta están siendo conquistadas por una nueva capa conformada por grandes montañas de residuos, en las que el plástico toma el papel protagonista. Esta presencia “sintética”, fruto de la actividad humana, supone un gran impacto sobre el medioambiente: actúa como gran contaminante atmosférico, altera numerosos ecosistemas (lo que deriva a su vez en graves consecuencias en la propia cadena alimenticia), e incluso interviene de forma activa en enfermedades que afectan a la salud de las personas. Frente a tales hechos, organismos estatales e internacionales centran sus objetivos en promover en la sociedad estrategias basadas en la reutilización de productos plásticos, con el fin de alargar su vida útil. De esta forma, paulatinamente, el reciclaje del plástico se está consolidando como tema de gran actualidad en nuestras ciudades. Si se extrapola la reutilización y el reciclaje de los plásticos al mundo de la Arquitectura, se presenta un interesante campo de trabajo que ofrece amplias posibilidades. Una de ellas y el objeto de estudio del presente trabajo es el desarrollo de nuevos materiales basados en la adición de residuos plásticos a materiales constructivos tradicionales como hormigones, morteros de cemento y yesos. Esta mezcolanza entre materiales que hablan de lo masivo y rígido con otros que definen un lenguaje arquitectónico basado en la ligereza, así como en la redefinición y reciclaje de la propia materialidad, tiene como objetivo el diálogo entre las ventajas y beneficios que ambos ofrecen a la Arquitectura y a la Construcción. Con ello, se estaría asumiendo la gran durabilidad y resto de propiedades de los productos plásticos para mejorar las características de otros ya existentes, resultando materiales que, no sólo superan en prestaciones a los que podemos encontrar actualmente, sino que también apuestan por la construcción de una arquitectura más sostenible con su entorno y más sana con las personas que la habitan. He aquí el gran problema del plástico, hecho solución. Palabras clave: plástico, residuo plástico, reciclaje, reutilización, nuevos materiales, hormigón, mortero de cemento, yeso REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 4 ABSTRACT Plastics have become a great ally at present. Its high resistance and durability, its good insulating properties, with its low density and cost support it. However, these products are assigned a short useful life in relation to the time they last long. That is the big problem of plastics. Currently, the litosphere and hydrosphere of Earth are being conquered by a new layer, which is made up of big waste mountains and the plastics are the main character in them. This “synthetic”presence is the result of the human activity and involves an important impact on the environment: it acts as a big pollutant, changes numerous ecosystems (what has serious influences in food chain), and also takes action in many human deseases. Against these facts, statewide and international agencies are focused on promoting strategies based on plastic wastes recycling in society, in order to extend plastics’ useful life .In this way, plastic recucling is beomeing a current topic in our cities. If plastics recycling and reuse is extrapoled to the world of Architecture, a interesting field of work is presented, which offers a huge quantity of posibilities. One of the and the subject of study of the present work is the development of new materials based on the addition of plastic wastes to traditional materiales, like concretes, cement mortars and gypsums. This mixture between massive and rigid materials and other materials which are related to the lightness and recycling is focused on showing the advantages and disadvantages that both type of materials offer to Architecture and Construction. With all of those tasks, the great durability and all of plastics’ porperties would be assuming to improve existing materials, as well as to configure a new world that is more respectful with its environment and living beings inhabite it. That is the big problem of plastics, become a solution. Keywords: plastic, plastic waste, recycling, reuse, new materials, concrete, cement mortar, gypsum REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 5 1. INTRODUCCIÓN 1.1. EL PLÁSTICO COMO PROBLEMA. MEDIOAMBIENTE, SALUD Y PERSONA Para referirse al término “plástico” el Diccionario de la Real Academia Española introduce la acepción de “Dicho de ciertos materiales sintéticos: Que puedan moldearse fácilmente y están compuestos principalmente por polímeros”. Como se observa, la propia semántica de este vocablo habla de una de las principales características que hacen que el uso de este material esté masivamente extendido en nuestra actualidad: su alta maleabilidad para concebir elementos de diversos tamaños, formas y geometrías. A esa gran capacidad para ser fácilmente moldeado se le unen la baja densidad que presentan la mayoría de los plásticos, lo que les dota a su vez de gran ligereza. Además, los plásticos son muy resistentes a la corrosión provocada por muchas sustancias, hecho que les convierte en un material de gran durabilidad. Todo ello, unido a su amplia disponibilidad y su bajo coste han propiciado que el plástico sea un gran aliado de nuestra contemporaneidad. Actualmente, el plástico de una manera o de otra nos acompaña en casi todas las actividades que desarrollamos en nuestro día a día. De hecho, el plástico se presenta como recurso principal en la producción de envases de alimentos, cosméticos, productos de higiene,… así como en otros ámbitos de consumo, tales como la construcción, la automoción, la electrónica, la moda, el deporte, la agricultura, la medicina, etc. Este hecho ha suscitado la producción de forma masiva de millones y millones de toneladas de plástico. Según un informe realizado en Julio de 2015 por Ecologistas en Acción “la producción masiva de plásticos se inició en la década de 1950 y ha aumentado exponencialmente en 1,5 millones de toneladas al año (AEMA, web)” hasta cantidades de 335 millones de toneladas en 2016, según apunta el informe emitido por PlasticsEurope (2017), de las cuales 60 millones son producidas en Europa. Fig. 1.DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE CONVERSIÓN DE PLÁSTICOS EUROPEOS (EU28+NO/CH) POR SECTOR EN 2016. Fuente: PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG) y Conversio Market & Strategy GmbHEU (PlasticsEurope, 2017) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 6 El gran problema del plástico arranca en su corta vida útil. La sociedad actual marcada por el consumismo es también caracterizada por el “usar y tirar”: gran parte del plástico producido no se recicla, sino que se desecha, dando lugar a una litosfera e hidrosfera conquistada por grandes masas de basuras entre las que los residuos generados del uso y consumo de plástico son los más abundantes. Concretamente, según PlasticsEuropes (2017) un 27,3 % del residuo plástico acaba en el vertedero y un 41,6% es incinerado, frente al 31,1% que es reciclado. Fig. 2. DISTRIBUCIÓN DE LA DEMANDA DE CONVERSIÓN DE PLÁSTICOS EUROPEOS (EU28+NO/CH) POR SECTOR Y POR TIPO DE POLÍMEROS EN 2016. Fuente: PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG) y Conversio Market & Strategy GmbHEU (PlasticsEurope, 2017) [59] Fig. 3. TRATAMIENTO TRAS SU CONSUMO DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS EN 2016 (PlasticsEurope, 2017) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 7 Esta situación no sólo está cambiando algunos paisajes de nuestro planeta, sino que también está contaminando nuestros mares y costas de pequeñas partículas no biodegradables y tóxicas, conocidas como microplásticos y nanoplásticos y de productos plásticos perfectamente visibles que manchan actualmente nuestras playas. En el mar estos microplásticos y nanoplásticos son ingeridos por los seres microscópicos que integran el plancton marino, así como por aves y otros animales, alterando con ello numerosos ecosistemas, y entrando a formar parte y contaminando la cadena alimentaria de la que todos dependemos. De esta forma, cada vez más están presentes en los organismos de animales y personas partículas tóxicas y cancerígenas que están atentando de manera directa contra la salud de todos los seres vivos del planeta. A continuación, se adjuntan las tablas extraídas del informe realizado por Ecologistas en Acción (2015), en las que se exponen una de las consecuencias de la presencia del plástico en nuestra actualidad, como es el uso del mismo para envases destinados a uso alimenticio. Fig. 4 a 6. Izquierda: Playa contaminada por residuos plásticos. Autor/a: Maleen/Marine Photobank. Centro: Neumáticos conquistando los fondos marinos. Autor/a: Steve Spring/Marine Photobank. Derecha: Nuevos ecosistemas repletos de basura. Autor/a: Claire Fackler, NOAA National Marine Sanctuaries/ Marine Photobank (Ecologistas en Acción, 2017) Fig. 7. ORÍGENES, PRODUCCIÓN MUNDIAL, CANTIDADES VERTIDAS AL AÑO, COSTES DESTINO DE ESTA BASURA. Autor/a: Vanessa González Ortiz (Ecologistas en Acción, 2017) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 8 Izquierda: Tabla 1. Algunas sustancias tóxicas lixiviadas a alimentos desde diferentes envases plásticos. Abajo: Tabla 2. Autorización de la Comisión Europea en el uso de algunas sustancias tóxicas para la elaboración de plástico alimenticio y algunos de sus efectos en la salud humana. (Ecologistas en Acción, 2015) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 15 Tabla 3. TIPO DE COMPUESTO RESIDUO PLÁSTICO Y PROCEDENCIA. ANÁLISIS GLOBAL REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 16 Fig. 9. COMPUESTOS Y TIPOS DE RESIDUOS. SUPERPOSICIÓN GRÁFICA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 17 7 34 38 35 37 35 33 32 31 38 37 30 17 29 26 20 19 20 17 28 16 3 13 6 6 6 14 15 9 12 5 16 32 BOTELLAS DE PLÁSTICO APARATOS ELECTRÓNICOS BOLSAS DE PLÁSTICO EMPRESA DE PROCESADO INDUSTRIA AUTOMÓVIL AISLAMIENTO TÉRMICO Y DEMOLICIÓN EDIFICIOS TUBOS PROTECTORES CABLES Y TUBERÍAS RESIDUO INDUSTRIAL PLANTILLAS DE CALZADO INDUSTRIA TEXTIL ENVASES Y EMBALAJE Fig. 10. ORIGEN Y TIPOS DE RESIDUOS. SUPERPOSICIÓN GRÁFICA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 18 Una vez abordado el análisis global de los distintos tipos compuestos, agregados, así como la procedencia de los mismos, se precisa de un estudio exhaustivo y pormenorizado de los resultados que se obtienen de la creación de nuevos materiales a partir del reciclaje de residuos plásticos. Los capítulos 4, 5 y 6 tienen ese objetivo. Cada uno de ellos se centra en el análisis de las propiedades de los nuevos materiales basados en la adición de residuos plásticos a hormigones, morteros de cemento y yesos, respectivamente. TAREA 3: ANÁLISIS DE RESULTADOS: PROPIEDADES FÍSICAS, MECÁNICAS, RELACIONADAS CON LA DURABILIDAD Y OTRAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES Esta fase de estudio se desarrolla en los capítulos 4, 5 y 6 del presente trabajo Estos se centran en el análisis, fundamentalmente gráfico, de los resultados obtenidos por cada una de las investigaciones analizadas. Además, parten de una exposición de las propiedades de los residuos plásticos estudiados y de los métodos aplicados para su obtención. TAREA 4: ESTUDIO DE APLICACIONES CONSTRUCTIVAS El análisis de dichas propiedades se apoya y complementa con la incorporación de una serie de aplicaciones constructivas, extraídas de los trabajos estudiados. Esta tarea se aborda en el capítulo 7 del presente trabajo y trata de reforzar las ventajas, así como la eficiencia y la versatilidad de los nuevos materiales desarrollados. TAREA 5: REFLEXIÓN Finalmente, con todo ello se construye una reflexión adecuada y justificada de todo lo analizado, que queda recogida en el capítulo 8. En él se exponen unas conclusiones que establecen un diálogo entre la situación actual del plástico y su residuo, la relación de resultados a los que se ha llegado y el futuro desarrollo que podría tener el presente trabajo. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 19 4. RESIDUOS PLÁSTICOS EN HORMIGONES El hormigón es un material de construcción clave en la conformación del lenguaje arquitectónico actual. Se produce mediante la combinación de un aglomerante (cemento y agua), áridos (grava y arena, de granulometrías controladas) y aditivos, en su caso. Su aplicación en el campo de la Arquitectura es diverso. Aunque su función más frecuente es estructural, acompañado de barras de acero para concebir hormigón armado, también es empleado en la conformación de revestimientos de paramentos y pavimentos (Ching, F., 2005). No obstante, diversos estudios centran sus objetivos en conocer las ventajas y desventajas que supone la incorporación de otros materiales, como los residuos plásticos, en la definición de este compuesto. El análisis de los efectos que supone la incorporación de residuos plásticos a hormigones se lleva a cabo a partir de la revisión de los siguientes trabajos: Lakshmi y Nagan (2011), Manjunath (2015), Bulut y Şahin (2017), Albano et al. (2009), Choi et al. (2009), Saika y De Brito (2014), Islam et al. (2016), Sayadi et al. (2016), Ghernouti et al. (2015), Yang et al. (2015), Záleská et al. (2016), Ruiz- Herrero et al. (2016), Yildirim y Duygun (2017), Kou et al. (2009), Mounanga et al. (2008) y Lima et al. (2010). De todos ellos se procede a realizar un análisis de la propiedades de los residuos plásticos estudiados, así como de su proceso de preparación y de los resultados obtenidos en los ensayos realizados en cada caso. 4.1. ANÁLISIS DE LOS RESIDUOS EMPLEADOS. TIPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOLOGÍAS DE PREPARACIÓN PREVIA La Tabla 4 recoge los residuos analizados en cada estudio así como la caracterización de los mismos. Se analiza la incorporación a hormigones de agregados finos y gruesos de residuos plásticos procedentes de aparatos electrónicos o e-plástico, obteniendo de estos residuos unas gravedades específicas del orden de 1,01 y 1,1 kg/m3 y una absorción de agua menor al 0,2% (Lakshmi y Nagan, 2011; Manjunath, 2015. Bulut y Şahin (2017), además, apuestan por el análisis de este residuo junto con la incorporación de resina de poliéster insaturado con objeto de desarrollar una variante de hormigones poliméricos, y de incorporar las propiedades mecánicas que presenta la misma al nuevo material. Por su parte, otros autores se centran en el estudio del desarrollo de nuevos materiales a partir de hormigón y agregados finos y gruesos de PET, con densidades aparentes entre 1340 y 1360 kg/m3, y densidades entre 351 y 1390 kg/m3 (Albano et al., 2009; Choi et al., 2009; Saika y De Brito, 2014; Islam et al., 2016). Islam et al. (2016), a su vez, estudian el efecto de la inserción de PET junto con el empleo de agregados gruesos de ladrillo como agregado natural. También, la incorporación de PP es estudiada, tanto en forma de agregados finos y gruesos (Yang et al., 2015; Záleská et al., 2016) como de fibras, con objeto de estudiar la resistencia a la flexión y la durabilidad del nuevo hormigón (Ghernouti et al., 2015). Además, Kou et al. (2009) analizan la sustitución de arena de río por agregados gruesos de policloruro de vinilo (PVC), de los que obtienen una resistencia a compresión inicial de 65 MPa, y Ruiz-Herrero et al. (2016) emplea este mismo junto con residuos de PE para el desarrollo de nuevos materiales. Cabe citar que otros autores se han centrado en el estudio de las propiedades del hormigón con la integración de agregados finos de residuos de gomas procedentes de cables eléctricos, EPS, espuma de PUR (Yildirim y Duygun, 2017, Sayadi et al., 2016, Mounanga et al., 2008, respectivamente), así como de agregados finos y gruesos de EVA, procedentes de plantillas de zapatos, junto con residuos de la construcción y la demolición (Lima et al., 2010). REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! ! 20 Los agregados finos analizados tienen un tamaño inferior a 2 mm, mientras que los agregados gruesos oscilan entre 2 y 63 mm. Las fibras, por su parte, presentan unas longitudes entre 2 y 12 mm y un diámetro comprendido entre 30 µm y 2 mm. Para la preparación de los residuos se han llevado a cabo diversos procedimientos. Estos se muestran en la Fig. 11. Por un lado, algunos autores han recurrido a métodos de reciclado directo mediante triturado (Lakshmi y Nagan, 2011; Choi et al., 2009; Saika y De Brito, 2014; Islam et al., 2016; Sayadi et al., 2016; Yang et al., 2015; Záleská et al., 2016; Ruiz-Herrero et al., 2016; Kou et al., 2009; Mounanga et al., 2008; Lima et al., 2010) y corte (Choi et al., 2009; Ghernouti et al., 2015; Lima et al., 2010). De otro lado, autores como Choi et al. (2009), Saika y De Brito (2014) y Ghernouti et al. (2015) aplican tratamientos basados en la fusión. Concretamente, Islam et al. (2016) obtienen la forma y el tamaño deseado de los agregados de PET mediante un previo lavado y triturado de las botellas, la fundición a una temperatura que oscila entre 280 y 320º, tras lo cual se le aplica de nuevo un triturado. Por su parte, las fibras de polipropileno y las procedentes de bolsas de plásticos se someten a un tratamiento de regeneración a una temperatura aproximada de 250ªC, resultando de este proceso una pulpa fibrosa que se hace enfriar en un tanque de agua para endurecerla, pasando tras ello a una fase de cortado de fibra al tamaño deseado (Ghernouti et al., 2015). En ambos ejemplos observamos que la preparación de los residuos define una estrategia basada en el reciclaje que precisa de un consumo de energía adicional no previsto que va en detrimento de la propia filosofía del reciclaje. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 21 Tabla 4. PROPIEDADES DELOS RESIDUOS PLÁSTICOS INCORPORADOS EN EL HORMIGÓN, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA Fig. 11. MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS INCORPORADOS EN EL HORMIGÓN, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 22 4.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES Las investigaciones analizadas trabajan la incorporación, mediante la adición o sustitución, de residuos plásticos a partir de la realización de una serie de ensayos. Estos quedan recogidos en la Fig. 5. El estudio de las propiedades físicas se centra fundamentalmente en el análisis del asiento y la densidad. Por su parte, se determinarán la resistencia a compresión, a flexión y a tracción, junto con el módulo de elasticidad y la resistencia a la abrasión, para la definición de las propiedades mecánicas. De las propiedades relacionadas con la durabilidad se estudiará principalmente la absorción de agua, además de la retracción, la permeabilidad al vapor de agua y la carbonatación. También se analizará la conductividad térmica de los agregados. PROPIEDADES FÍSICAS Densidad Una de las propiedades físicas fundamentales para clasificar entre materiales pesados y ligeros es la densidad. Algunos autores incorporan el estudio de esta propiedad en sus compuestos. En la mayoría de los casos se mide la densidad antes de proceder al moldeado de probetas. No obstante algunos se atienen a la norma UNE EN 12390-7 (2009), mientras que otros aplican las determinaciones de la norma ASTM C642 (ASTM, 2006) sobre probetas cilíndricas de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura. La densidad obtenida de los distintos compuestos desarrollados se muestra en la Fig. 13. Se observa que la densidad de todas las muestras disminuye conforme incrementa el contenido de residuo plástico, debido a la menor densidad que presenta el residuo plástico frente al hormigón. En líneas generales, la gráfica informa que para porcentajes de sustitución idénticos, los mayores valores de densidad se obtienen para las muestras con PET, PVC y EVA, estudiadas por Saika y De Brito (2014), Ruiz-Herrero et al. (2016) y Kou et al. (2009), respectivamente, seguidas de las muestras estudiadas con PP, espuma de PUR y EPS, para las que se obtienen valores muy reducidos de densidad (425 kg/m3 para un 45% de contenido de EPS en vol. y 127 kg/m3 para un 82,20% (Yang et al., 2015; Mounanga et al., 2008; Sayadi et al. , 2016, respectivamente). Fig. 12. ESTUDIOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS NUEVOS COMPUESTOS DE HORMIGÓN Y AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 23 Cabe señalar que, Ruiz-Herrero et al. (2016) analizan la densidad de muestras de PVC y PE, así como de PVC y PE, de lo que concluyen que las muestras con PE presentan una menor densidad, debido a que la densidad del PE es menor a la del PVC, obteniéndose por consiguiente un valor intermedio cuando se mezclan ambos residuos. Además, es necesario reseñar el hecho de que tanto Ruiz-Herrero et al. (2016) como Kou et al. (2009) estudian la densidad sobre muestras de PVC, obteniendo cada uno resultados que difieren considerablemente, concretamente en unos 500 kg/m3 de diferencia. Este hecho puede deberse a la propia forma de trabajo de las muestras, aunque también podría estar relacionado con la aplicación de superplastificante en el caso de las muestras de Kou et al. (2009), aditivo del que carecen las primeras. No obstante, la reducción que presentan las probetas respecto a la muestra de referencia es similar: un 14,58% para las muestras de Ruiz-Herrero et al. (2016) y un 12% para las de Kou et al. (2009). Por otro lado, a diferencia de la mayoría de los casos, los compuestos con espuma de PUR muestran una disminución de la densidad muy considerable, reduciéndose en un 52,96% para porcentajes de 28,20% de contenido de residuo, respecto a la muestra de referencia. Por tanto, de todos estos resultados se concluyen las amplias posibilidades de los nuevos compuestos para el desarrollo de materiales aligerados y su aplicación como productos de revestimientos y acabados. Fig. 13. VARIACIÓN DE LA DENSIDAD DEL HORMIGÓN CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 24 Asiento El asiento es una propiedad con la que se mide la viscosidad del hormigón en estado fresco. Para la obtención de ese nivel de viscosidad se recurre al “cono de Abrams”, un dispositvo cónico de 10 cm de diámetro y 30 cm de altura, en el que se introducen una serie de capas de hormigón y se compacta mediante una barra de acero. Tras ello, se elimina lentamente el cono, dejando que el hormigón fluya por su propio peso (Geymar, 1985). Los resultados obtenidos de asiento en los distintos trabajos aparece reflejado en la Fig. 14. Se observa que no hay una tendencia general, sino que el efecto del asiento sobre cada muestra es diferente. Observamos que para las muestras de PET y PVC, no hay apenas diferencia respecto a la muestra de referencia, aunque sí se observa cierta disminución en algunos casos (Albano et al., 2009; Saika y De Brito, 2014; Kou et al., 2009). Sin embargo, las muestras de hormigón estudiadas con agregados de PP por Yang et al. (2015) sufren una aumento en la trabajabilidad conforme incrementa el contenido de residuo plástico. Dicho aumento concretamente es del 31,25% para un 30% de PP respecto al de referencia (0% PP), y podría estar relacionado, según sus autores, con la reducida capacidad de absorción del residuo plástico y el consecuente incremento de agua libre en la muestra. No obstante, las muestra de hormigón autocompactante estudiadas con residuos PP satisfacen los requisitos dictaminado por la SF2 SCC y, por tanto, son adecuadas para aplicaciones normales (EFNARC, 2005). Por su parte, en el caso de las muestras estudiadas con PET y agregados gruesos de ladrillo por Islam et al. (2016), el aumento del porcentaje de PET supone un incremento de la trabajabilidad, así como un incremento de la relación agua/cemento. Fig. 14. VARIACIÓN DEL ASIENTO DEL HORMIGÓN CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 31 5. RESIDUOS PLÁSTICOS EN MORTEROS DE CEMENTO Los morteros de cemento son materiales de construcción realizado a partir de un conglomerante, el cemento, que se mezcla con agua, arena y aditivos, en su caso. Se utiliza como material de unión para la construcción de muros de fábricas, así como en la configuración de revestimientos (enfoscados). Algunos autores han estudiado el efecto que produce la combinación del mortero de cemento con otros materiales, como residuos plásticos. Para llevar a cabo el análisis de la incorporación de residuos plásticos a morteros de cemento, se recurre al estudio y revisión de una serie de investigaciones desde el año 2010 hasta la actualidad, centradas en el tema en cuestión: Hannawi et al. (2010), Ghernouti y Rabehi (2012), Iucolano et al. (2013), Da Silva et al. (2014), Al-Tulaian et al. (2016), Ferrándiz Mas et al. (2012), Ferrándiz Mas et al. (2014), Coppola et al. (2016), Verdolotti et al. (2014), Ruiz-Herrero et al. (2016), Aattache et al. (2017), Badache et al. (2018), Wang y Meyer (2012) y Gadea et al. (2010). Para cada caso se realiza un análisis de las propiedades de los distintos residuos que son incorporados a morteros de cemento, así como el proceso de preparación de los mismos. También, se recopila un estudio centrado en el análisis de los resultados a los que se llega en cada investigación. 5.1. ANÁLISIS DE LOS RESIDUOS EMPLEADOS. TIPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOLOGÍAS DE PREPARACIÓN PREVIA Los trabajos analizados tienen como objetivo el desarrollo de nuevos materiales a partir de la incorporación a morteros de cemento de agregados finos y gruesos de PET (Hannawi et al., 2010; Iucolano et al., 2013; Ghernouti y Rabehi, 2012; Da Silva et al., 2014). Estos autores trabajan exclusivamente con agregados finos de este residuo mientras que, por su parte, Al-Tulaian et al. (2016), junto con Verdolotti et al. (2014), se centran en el estudio de la incorporación de fibras de PET. Otros autores trabajan con agregados finos de EPS (Ferrándiz Mas et al., 2012; Ferrándiz Mas et al., 2014), así como con agregados de PE (Aattache et al., 2017; Coppola et al., 2016). Estos investigadores trabajan con el PE como agregado fino. También, Coppola et al. (2016), además de Verdolotti et al. (2014), estudian las propiedades del PP como agregado, el primero en forma de agregado fino y el segundo en forma de fibra. Otras publicaciones se centran, además, en la adición de agregados finos y gruesos de PVC al mortero de cemento. Por su parte, algunos investigadores estudian incorporar HDPE, HIPS y espuma de PUR, (Badache et al., 2018; Wang y Meyer, 2012; Gadea et al., 2010, respectivamente). Los agregados finos se trabajan con tamaños de partículas de hasta 4 mm, mientras que los gruesos oscilan entre 4 y 32 mm. Por su parte, la incorporación de fibras se da para una longitud entre 0 y 50 mm. En la Tabla 5 se exponen los valores de densidad (densidad, densidad aparente y densidad de partículas), junto con otras propiedades obtenidas en cada trabajo estudiado. Se observa que todos los valores quedan por debajo de la densidad del mortero de cemento. Se obtienen unos valores de densidad comprendidos entre 13 y 2700 kg/m3 (Da Silva et al., 2014; Ferrándiz Mas et al., 2012; Ferrándiz Mas et al., 2014; Badache et al., 2018; Wang y Meyer, 2012; Gadea et al., 2010), de densidad aparente entre 300 y 730 kg/m3 (Hannawi et al., 2010; Ghernouti y Rabehi, 2012; Iucolano et al., 2013; Da Silva et al., 2014; Coppola et al., 2016) y de densidad de partículas resultan unos valores que oscilan entre 897 y 922 kg/m3 (Coppola et al., 2016). Por tanto, todos estos valores confirman que la adición de estos residuos plásticos contribuye a la reducción de la densidad de los nuevos compuestos. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 32 Cabe mencionar el hecho de que Iucolano et al. (2013) estudian la sustitución de mortero de cemento por una mezcla de poliolefina basada en PE, PP y PET con el fin de desarrollar morteros hidráulicos con un nivel de porosidad mayor, aumentando con ello su capacidad aislante y minorando, consecuentemente su densidad. Por otro lado, es necesario señalar que Ferrándiz Mas et al. (2012) estudian las propiedades de la adición de EPS a morteros de cemento junto con la incorporación de aditivos aireantes, retenedores de agua y fluidificantes para mejorar la trabajabilidad de los morteros. En un estudio posterior, estos autores analizan incorporar EPS junto con cenizas de lodo de papel (PSA), lo que requiere un aumento del uso de aditivos conforme incrementaba la presencia de PSA, con el fin de mantener una buena trabajabilidad en el compuesto. Es necesario señalar la diferencia de trabajar con residuos plásticos en forma de agregados y la incorporación de fibras. El estudio con residuos plásticos en forma de áridos tiene como objetivo fundamental el desarrollo de compuestos aligerados, mientras que la adición de fibras trata de mejorar las propiedades mecánicas (Iucolano et al., 2013). En la Fig. 19 se recogen los métodos que cada investigación ha llevado a cabo para la obtención y preparación de los residuos plásticos empleados. Existen muchos estudios que han realizado un proceso de reciclado mecánico directo mediante triturado, al tratarse de un procedimiento eficiente y económico (Ghernouti y Rabehi, 2012; Da Silva et al., 2014; Al-Tulaian et al., 2016; Ferrándiz Mas et al., 2012; Gadea et al., 2010). No obstante, otros autores han procedido a un método basado en la fusión para la preparación de los agregados: Ghernouti y Rabehi (2012) dan a las bolsas de plástico previamente obtenidas un tratamiento de calor, seguido de una fase de enfriamiento y triturado de las mismas; por su parte, Da Silva et al. (2014) llevan a cabo un proceso de triturado de los residuos y un posterior baño de calor a los mismos (proceso en el que se incorporan aditivos), para la obtención de escamas de PET, las cuales serán pasadas por un reactor de vacío, unida a una fase de extrusión y enfriamiento para la producción de bolitas de PET. En cuanto a la preparación de las fibras, Al-Tulaian et al. (2016) cortaron las fibras en hebras finas y en las longitudes deseadas (20 y 50 mm) mediante una máquina diseñada para ello. Verdolotti et al. (2014) obtienen las fibras de PE, PP y PET a través de una central de residuos y las tamizarán mediante medios mecánicos para obtener los tamaños de fibra deseados (menores de 2 mm). Cabe reseñar que todos estos procedimientos mecánicos van en detrimento de la filosofía del reciclaje de los residuos, al tratarse de métodos que consumen energía adicional, hecho que no contribuye a la mejora de las condiciones medioambientales. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 33 Fig. 19. MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS INCORPORADOS EN EL MORTERO DE CEMENTO, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA Tabla 5. PROPIEDADES DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS INCORPORADOS EN EL MORTERO DE CEMENTO, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 34 5.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS RESULTANTES Los trabajos centrados en el desarrollo de nuevos materiales basados en la incorporación de residuos plásticos a morteros de cemento han llevado a cabo una serie de ensayos que se recogen en la Fig. 20. El estudio de las propiedades físicas se basa fundamentalmente en el análisis de la densidad. En cuanto al estudio de las propiedades mecánicas, se llevan a cabo ensayos de resistencia a flexión, compresión y tracción, así como del módulo de elasticidad. Por otro lado, la absorción de agua, junto con la retracción, la carbonatación y la permeabilidad al vapor de agua se estudian para el análisis de las propiedades relacionadas con la durabilidad. Además, se analizan otras propiedades relativas al comportamiento frente al fuego, a la microestructura de los nuevos compuestos y a la conductividad térmica de los mismos. PROPIEDADES FÍSICAS Densidad La densidad es propiedad fundamental para caracterizar el grado de ligereza de un material. La densidad aparente del mortero endurecido se estudia recurriendo a las normas EN-1015-6 (1999) y EN-1015-10 (1999), mediante probetas de 40x40x160 mm, tras curado a temperatura de 20±1ºC y humedad relativa de 50±1%. No obstante, Wang y Meyer (2012) estudiaron esta propiedad atendiendo a la norma ASTM C 642-06 (2006), tras el previo secado de las muestras en horno a temperatura de 105ºC durante 72h. En la Fig. 21 se recogen los valores de densidad obtenidos por los distintos autores. En líneas generales, se observa que la densidad de los nuevos compuestos disminuye conforme aumenta el contenido de residuo plástico. Tal hecho podría deberse al incremento de residuo plástico, que presenta una densidad menor a la del mortero de cemento. De la gráfica se advierte el hecho de que para porcentajes idénticos de sustitución, se obtienen valores mayores de densidad para las muestras con agregados de PC y PET, estudiadas por Hannawi et al. (2010), seguidos de las muestras con PP y PE (Coppola et al., 2016 y HDPE (Badache et al., 2018). Los menores valores de densidad aparecen en las muestras con adición de PET analizadas por Da Silva et al. (2014). Por tanto, a pesar de que dos investigaciones han estudiado un mismo agregado (PET), los resultados son bastante distantes entre ellos (Hannawi et al, 2010; Da Silva et al., 2014), quizás por los procedimientos efectuados para el tratamiento de los agregados o la propia preparación de las probetas. Fig. 20. ESTUDIOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS NUEVOS COMPUESTOS DE MORTEROS DE CEMENTO Y AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 35 Ruiz-Herrero et al. (2016) estudian la incorporación a los morteros de cemento de PVC , PE y PVC y PE de manera conjunta. En la gráfica se observa que para los mismos porcentajes de sustitución la densidad disminuye menos cuando sólo se incorporan agregados de PVC que cuando se incluye PE, y PVC y PE, quedando los resultados de éste último en una situación intermedia. La reducción de las muestras con un 20% de PVC respecto a la de referencia es de un 13,94%, mientras que para las muestras con PE es de 29,03% y de un 25,48% para las que incluyen PE y PVC. Otros autores han estudiado los efectos de la inclusión de aditivos junto con residuos plásticos a los morteros de cemento. Ferrándiz Mas et al. (2012) analizan la incorporación de EPS junto con aditivos aireantes, retenedores de agua y fluidificantes. Se concluye de ello que la presencia de aditivos en las muestras sin contenido de EPS supone una reducción de la densidad en la mayoría de los casos, siendo mayor en el caso de la incorporación de aireantes y menor con la adición de fluidificantes. Dicha disminución de la densidad se incrementa aún más con la incorporación de EPS y la diferencia es considerable respecto a las mismas muestras sin aditivos. Además, Ferrándiz Mas et al. (2014) estudian la incorporación de EPS y PSA, y obtienen que la densidad disminuye al aumentar el contenido de PSA. Gadea et al. (2010) apuestan por la sustitución de la arena como agregado del mortero por espuma de PUR en un 0, 25, 50, 75 y 100%. Se obtiene una reducción del 34,11% de la muestra con el 100% respecto a la de referencia (0%). Como conclusión, es posible mencionar que los resultados arrojados por los trabajos expuestos demuestran que la incorporación de residuos plásticos a morteros de cemento supone el desarrollo de nuevos materiales más ligeros. Fig. 21. VARIACIÓN DE LA DENSIDAD DEL MORTERO DE CEMENTO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 36 Porosidad La porosidad es una propiedad de los materiales que habla de la ligereza de los materiales. La Fig. 22 muestra los valores de porosidad obtenidos. En líneas generales, se observa que el incremento del contenido de residuo, supone un aumento de la porosidad y, consecuentemente, una reducción de la densidad del compuesto. Esta reducción de la densidad se justifica por el hecho de que los agregados plásticos no son absorbentes, lo que genera una mayor cantidad de agua libre en el mortero, cuya evaporación conlleva un mayor número de poros en la muestra y , por tanto, una mayor porosidad. Se observa que la porosidad es mayor en el caso de las muestras de PC y PET de Hannawi et al. (2010) que las de PE, PVC y PE con PVC (Ruiz-Herrero et al., 2014) para porcentajes de sustitución menores al 20%. Sin embargo, para un 20% éstas últimas alcanzan valores por encima de los de las primeras. Además, se aprecia que el aumento de la porosidad es más acentuado en unas muestras que en otras: mientras que las de PET aumentan su porosidad en un 1,91% y las de PC en un 2,53%, respectivamente, las muestras de PE y PVC lo hacen en un 61,82%, las de PVC en un 63,37% y las de PE en un 68,34%. Fig. 22. VARIACIÓN DE LA POROSIDAD DEL MORTERO DE CEMENTO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 37 PROPIEDADES MECÁNICAS Resistencia a flexión Una de las propiedades fundamentales para la caracterización mecánica del mortero de cemento es la resistencia a flexión. El análisis de la resistencia a flexión se realiza mediante probetas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm3, según las normas EN-1015-11 (1999) y UNE-EN 196-1:2005 (2005). Algunas investigaciones recurren a la norma ASTM C 78 (2010) y realizaron muestras prismáticas de 60 x 150 x 150 mm3 (Al-Tualian et al., 2016). En la Fig. 23 se exponen los resultados de resistencia a flexión obtenidos por los autores. En la mayoría de los casos, el incremento de residuo plástico en el mortero de cemento supone una disminución de la resistencia a flexión en las muestras. En líneas generales, se observa que, para porcentajes de contenido de residuo plástico idénticos, se obtienen valores mayores de resistencia a flexión en aquellas muestras que contienen espuma de PUR (Gadea et al., 2010), mientras que los menores valores aparecen en las muestras de PET (Da Silva et al., 2014). Los estudios centrados en la incorporación de agregados tipo PET arrojan resultados muy diferentes en cada caso. Los menores valores de resistencia a flexión se obtienen en el estudio de Da Silva et al. (2014), mientras que los mayores son obtenidos por Hannawi et al. (2010), quedando en un valor intermedio las muestras de Al-Tulaian et al. (2016). En este caso se incorpora PET en forma de fibras con una longitud total de 20 mm con objeto de estudiar el efecto de refuerzo de las mismas en la resistencia a flexión, lo que resulta en un aumento de la misma conforme incrementa el contenido de fibras. Las muestras con contenido de EPS (Ferrándiz Mas et al., 2012) presentan valores menores que aquellas que incluyen PVC (Ruiz-Herrero et al., 2016). La resistencia a flexión disminuye en un 40,64% en las muestras de EPS, mientras que en las de PVC la disminución es de un 64,15%. El estudio realizado con EPS por Ferrándiz Mas et al. (2012) también incorpora aditivos (aireantes, retenedores Fig. 23. VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A FLEXIÓN DEL MORTERO DE CEMENTO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 38 de agua o fluidificantes) sobre la resistencia a flexión de las muestras. Se obtiene que con la incorporación de aditivos aireantes y retenedores de agua disminuye la resistencia, pero en el caso de los fluidificantes, ésta aumenta. De todo ello extraemos la conclusión de que estos nuevos materiales desarrollados, en su mayoría, no podrían emplearse para usos estructurales. Resistencia a compresión La resistencia a compresión se estudia a partir de las normas En 1015-11 (1999) y UNE-EN 196- 1:2005 (2005), sobre las medias probetas prismáticas previamente ensayadas a flexión. Otras investigaciones ensayan la resistencia a compresión atendiendo a la norma ASTM C39 / C39M-09a (2009) (Wang y Meyer , 2012). La Fig. 24 muestra los resultados obtenidos de resistencia a compresión en cada investigación. Se observa que la resistencia a compresión disminuye conforme aumenta el contenido de residuo plástico. No obstante, en el estudio llevado a cabo por Aattache et al. (2017) las muestras con un 2% PE incrementan su resistencia, pero un mayor porcentaje de sustitución mayor supone una disminución de esta resistencia. En líneas generales, se advierte que para porcentajes de contenido de residuo idénticos, se obtienen valores mayores de resistencia a compresión en las muestras con EPS estudiadas por Ferrándiz Mas et al. (2012), seguidas de aquellas con HDPE (Badache et al. (2018), de PE y PC analizadas por Hannawi et al. (2010) y de PE con PP (Coppola et al., 2016). Los menores valores de esta resistencia se concluyen para las muestras con PVC (Ruiz-Herrero et al., 2016) y PET (Da Silva et al., 2014). Fig. 24. VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL MORTERO DE CEMENTO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 39 Esta disminución de resistencia es más pronunciada en algunos casos que en otros. Se observa una disminución del 67,93% para las muestras de PET respecto a la muestra de referencia, un 64,15% para las de PC y un 57,85% para las de PE y PP (Hannawi et al., 2010; Coppola et al., 2016), mientras que para las muestras de PE analizadas por Attache et al. (2017) infroman de una reducción de la resistencia a compresión del 23,08% respecto a la muestra de referencia. En el caso de las muestras de EPS, Ferrándiz Mas et al. (2012) estudian el efecto de la inclusión de aditivos aireantes, retenedores de agua y fluidificantes sobre la resistencia a compresión, lo cual también contribuye significativamente en la reducción de esta resistencia. Ferrándiz Mas et al. (2012) también trabajan en la incorporación de cenizas de lodo de papel (PSA) junto con el EPS al mortero de cemento, lo que también disminuye la resistencia a compresión. Como conclusión, cabe señalar que los resultados arrojados concluyen las limitaciones de estos materiales desarrollados para su aplicación estructural. PROPIEDADES RELACIONADAS CON LA DURABILIDAD Absorción de agua Para determinar la absorción de agua se ha recurrido a la siguiente expresión, extraída de la norma ASTM/C267 (1996): Absorción (%) = [(msat-msec)/msec] x 100, donde msat es la muestra saturada y msec es la muestra seca No obstante, Hannawi et al. (2010) analizaron esta propiedad siguiendo las recomendaciones de RILEM 49TER (RILEM 49TFR, 1984). La Fig. 25 muestra los valores de la absorción de agua obtenida en cada investigación. Se observa que la absorción de agua aumenta al incrementar el contenido de residuos plásticos, debido al incremento de la porosidad que supone la incorporación de los mismos, derivado de la conexión débil entre el agregado y la matriz cementosa, lo que crea un compuesto con más poros susceptibles a llenarse de agua (Da Silva et al., 2014). Para un mismo porcentaje de contenido de residuos se observa que las muestras de PE (Attache et al., 2017) obtienen valores mayores de porosidad, frente a las de PC y PET (Hannawi et al., 2010) y las de EPS (Ferrándiz Mas et al., 2012), siendo éstas últimas en las que se advierten los menores valores. Se aprecia que el aumento de la porosidad es más significativo en las muestras de PE que en las demás, con un aumento del 30% respecto a la de referencia. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 40 OTRAS PROPIEDADES Conductividad térmica La conductividad térmica es una propiedad esencial para definir la capacidad aislante de un material. Algunos autores han estudiado esta propiedad en los nuevos materiales desarrollados (Ferrándiz Mas et al., 2014; Ruiz-Herrero et al., 2016; Badache et al., 2018; Wang y Meyer, 2012). Para ello, han llevado a cabo diferentes ensayos, como la simulación de un flujo de calor unidimensional (Wang y Meyer, 2012) o la técnica de fuente de plano transitorio (Ruiz-Herrero et al., 2016), entre otras. La Fig. 26 muestra los resultados obtenidos por los distintos investigadores. Se observa que la conductividad térmica disminuye conforme aumenta el contenido de residuo plástico. Se advierte que, para porcentajes de contenido de residuo idénticos, los valores mayores de conductividad térmica se obtienen en las muestras de HDPE (Badache et al., 2018), seguidas de aquellas con PVC, PE y PE con PVC (Ruiz-Herrero et al., 2016), resultando los menores valores para las muestras con contenido de HIPS (Wang y Meyer, 2012), en la que un 50% de contenido de residuo supone una reducción de la conductividad térmica del 55,74% respecto a la muestra de referencia. Todo ello apoya el hecho de que la incorporación de residuos plásticos a morteros de cemento contribuye en el desarrollo de materiales, no sólo más ligeros y absorbentes, como se concluía en apartados anteriores, sino a la vez más aislantes. Fig. 25. VARIACIÓN DE LA ABSORCIÓN DE AGUA DEL MORTERO DE CEMENTO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 47 PROPIEDADES MECÁNICAS Resistencia a flexión Los valores de resistencia a flexión se determinan mediante la rotura de probetas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm3, según norma EN 13279-2 (2006). Sin embargo, Bicer y Kar (2017) analizarán la resistencia a flexión en cubos prismáticos de 100 x 100 x 100 mm3. En la Fig. 30 se recogen los resultados de resistencia a flexión obtenidos en cada investigación. Se observa que conforme aumenta el contenido de residuos plásticos disminuye la resistencia a la flexión. La gráfica revela que, en líneas generales, para porcentajes idénticos de contenido de residuo plástico, los mayores valores de resistencia a flexión se obtienen en las muestras con espuma de PUR (Gutiérrez- González et al., 2012), seguidos de las de caucho de Serna et al. (2012), XPS (San-Antonio-González et al., 2015; Del Río Merino et al., 2018), resultando los menores valores de resistencia a flexión para las muestras de PET de Karaman et al. (2016). Por otro lado, cabe citar que para porcentajes de sustitución elevados de espuma de PUR se alcanzan unas resistencias inferiores a las muestras estudiadas con XPS (San-Antonio-González et al., 2015; Del Río Merino et al., 2018). La reducción de la resistencia a la flexión para un 80% de espuma de PUR respecto a la de referencia es de 92,85%, diferencia mayor que las de las muestras con XPS: las muestras de San-Antonio-González et al. (2015) disminuyen en un 51,26% para un porcentaje de sustitución del 38,30% respecto a la de referencia y las de Del Río Merino et al. (2018) un 31,61% (muestra con un 48,23% de porcentaje de sustitución respecto al de referencia) . Los estudios realizados con adición de goma de caucho a yesos por Serna et al. (2012) informan que para porcentajes de sustitución de 1, 3 y 5% se obtienen valores de resistencia similares al de referencia con una disminución total del 16,84%. Los menores valores de resistencia resultan del estudio de Karaman et al. (2016), en el que se reduce la resistencia a flexión un 28,72% para muestras entre 5 y 20% de PET. Fig. 30. VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A FLEXIÓN DEL YESO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 48 No obstante, a pesar del descenso de la resistencia a flexión que muestran los nuevos compuestos, se advierte que la mayoría de las muestras cumplen con la Norma Europea EN 13279-1(2009), que establece 1 N/mm2 como resistencia a flexión mínima. Resistencia a compresión La resistencia a compresión, junto con el resto de propiedades mecánicas, dependen de la densidad del compuesto y de la granulometría empleada para el mismo (Gutiérrez-González et al., 2012). Los valores de resistencia a compresión se determinan a partir de las dos mitades de las probetas prismáticas de 40 x 40 x 160 mm3 previamente rotas en el ensayo a flexión, atendiendo a la norma UNE-EN 13279-2 (2006). Sin embargo, Bicer y Kar (2017) analizarán esta propiedad en cubos prismáticos de 100 x 100 x 100 mm3, según norma ASTM C 109-80 (1983). La Fig. 31 muestra los valores de resistencia a la compresión obtenido por los distintos autores. Se observa que la resistencia a compresión disminuye conforme aumenta el contenido de agregados plásticos en las muestras. Se advierte que, para porcentajes de contenido de residuos plásticos idénticos, los valores mayores de resistencia a compresión se obtiene con la incorporación de espuma de PUR (Gutiérrez-González et al., 2012) y los menores con la adición de partículas de PET (Karaman et al., 2016), quedando en unos valores intermedios los estudios centrados en EPS y XPS (Bicer y Kar, 2017; San-Antonio-González et al., 2015; Del Río Merino et al., 2018, respectivamente). Concretamente, los mayores valores se alcanzan para las muestras con 30% y 50% de espuma de PUR estudiadas por Gutiérrez-González et al. (2012), con valores de 9,7 y 7 MPa, respectivamente. Se observa del mismo estudio un descenso del 93,75% entre la muestra con 80% de espuma de PUR y la de referencia. Por su parte, los resultados de Serna et al. (2012) exponen un notable descenso de la resistencia respecto a la de referencia, concretamente un 26,52%. Fig. 31. VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL YESO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 49 Bicer y Kar (2017) informan que pasar de un 20% a un 80% de agregados de EPS supone una disminución del 75,81% de la resistencia a la compresión. A su vez, estos autores estudian los efectos de la adición de tragacanto a las muestras y observan que con la incorporación del 1,5% de tragacanto en las muestras con un 40% de EPS implica una disminución del 62,85% (2,10 MPa para 20%EPS y 0,78 MPa para 20%EPS+1,5%Traganto). También San-Antonio-González et al. (2015) comprobaron que la adición de aditivos (aditivo de adhesión y plastificador) y de fibras (vidrio y polipropileno) implican un aumento de la resistencia respecto a la adición exclusiva de EPS variable entre 21% y 120%, aunque el látex provocaba un descenso de la misma. Por otro lado, San-Antonio-González et al. (2015) y Del Río Merino et al. (2018) estudian la resistencia a compresión que resulta de la incorporación de partículas de 4-6 mm de XPS a yesos. Mientras que los primeros autores informan de una reducción de la resistencia del 67,08% para una muestra con 52,46%XPS respecto a la muestra de referencia (sin XPS), los segundos exponen que la resistencia es menor en un 45,78% para 72,85%XPS. Cabe señalar que varias muestras no cumplen con la Norma Europea EN 13279-1(2009), que define 2 N/mm2 como resistencia a la compresión mínima. Todo ello confirma que estos nuevos compuestos son más adecuados para revestimientos interiores, con funciones decorativas, que para su aplicación como material estructural. OTRAS PROPIEDADES Conductividad térmica La conductividad térmica es una propiedad fundamental puesto que influye en la capacidad de aislamiento de los materiales. San-Antonio-González et al. (2015) y Gutiérrez-González et al., (2012) estudian esta propiedad según norma EN 12667 (2001), empleando el método de placa calefactora protegida y medidor de flujo de calor, que implica mantener una relación constante entre la densidad de flujo de calor en el interior de las muestras de 300 x 300 x 30 mm3 y una serie de caras planas paralelas. Las muestras fueron secadas hasta alcanzar los 35ºC. Por su parte, Bicer y Kar (2017) elaboraron muestras de 20 x 60 x 150 mm3 para analizar la conductividad térmica. El estudio se realizó según las normas DIN 51046 (2008). Fig. 32. VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL YESO CON AGREGADOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 50 La Fig. 32 muestra los valores de conductividad térmica obtenidos en cada trabajo. Se observa que la conductividad térmica disminuye conforme aumenta el contenido de residuos plásticos, lo que indica que su incorporación al yeso incrementa la capacidad de aislamiento de los nuevos compuestos. La gráfica revela que para porcentajes de contenido de residuo plástico idénticos la conductividad térmica es mayor para las muestras de espuma blanca de PUR de Gutiérrez-González et al. (2012), seguidas de las de PET y EPS (Karaman et al., 2016; Bicer y Kar, 2017, respectivamente), obteniéndose los menores de esta propiedad en las probetas con XPS de San-Antonio-González et al. (2015). Por otro lado, las muestras de XPS de San-Antonio-González et al. (2015) obtienen una disminución del 37,59%, respecto a la muestra de referencia. Se observa, además, que la adición de EPS supone un descenso de la conductividad del 78,84% (Bicer y Kar, 2017), con la que se consigue el menor valor de conductividad térmica estudiado, 0,055 W/mK para 80%EPS, inferior al valor habitual de coeficiente de conductividad térmica de los materiales de aislamiento (0,2 W/mK), valor de gran relevancia para la evaluación del rendimiento térmico de un material (Zhang et al., 2016). También se ha estudiado el efecto de la adición de resina de tragacanto sobre la conductividad térmica de los nuevos compuestos, la cual reduce en cierta medida el valor de la misma: para una muestra con 40% EPS se advierte una conductividad térmica de 0,190 W/mK, mientras que para una muestra con 40%EPS+1,5%Tragacanto se obtiene un valor de 0,146 W/mK, por tanto, una reducción del 23,16%. También, la incorporación de espuma blanca de PUR supone una notable diminución de la conductividad, advirtiéndose un 66,01% de reducción respecto a la muestra de referencia (Gutiérrez- González et al., 2012). Cabe señalar que, a partir de las Fig. 29 y 32, es posible hacer una relación entre la densidad y la conductividad térmica, de tal forma que a mayor cantidad de residuos plásticos, menor es la densidad y la conductividad térmica, por lo que la incorporación de residuos plásticos supon el desarrollo de materiales con una mayor capacidad de aislamiento y que aportan un menor peso al edificio, lo que podría ayudar a reducir el daño de los edificios ante situaciones de sismo (Bicer y Kar, 2017). REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 51 7. NUEVOS MATERIALES. APLICACIONES Y FUTUROS DESARROLLOS Una vez analizado los efectos que supone la incorporación de residuos plásticos a hormigones, morteros de cemento y yesos, se hace necesario determinar el alcance práctico de estas investigaciones. Es por ello que a continuación se relacionan las propuestas de los distintos trabajos en cuanto a la generación de productos y posibles aplicaciones de los nuevos materiales concebidos. 7.1. HORMIGÓN CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS La Fig. 33 expone esquemáticamente las aplicaciones de los nuevos materiales de matriz hormigón recogidas en los distintos trabajos. Es necesario señalar que, en la mayoría de los estudios, los resultados obtenidos confirman las limitaciones mecánicas y resistentes de los nuevos productos con residuos plásticos, así como las amplias posibilidades en el caso de ser empleados como revestimientos aligerados con grandes capacidades de aislamiento térmico. Manjunath (2015) y Bulut y Şahin (2017) estudian la incorporación de e-plástico al hormigón. No obstante, en el primer trabajo se propone el posible uso del nuevo compuesto en fachadas. Además, la ductilidad del nuevo hormigón junto con e-plástico resulta un material eficaz para el desarrollo de hormigones resistentes a condiciones climáticas adversas. Sin embargo, Bulut y Şahin (2017) determina que el aumento de la ductilidad del hormigón con la incorporación de e-plástico y resina de poliéster, supone su posible aplicación para la reparación de carreteras de hormigón y asfalto. Por su parte, las muestras de hormigón y PET de Albano et al. (2009) pueden ser aplicadas como subbase de carreteras. Además, debido al aumento de la absorción de agua que experimentan las muestras con el incremento de agregados PET, éstas podrían ser empleadas en la conformación de canchas deportivas, así como de pavimentos que precisan de un buen drenaje. Además, Saikia y De Brito (2014) concluyen que el aumento de la resistencia a la abrasión de los nuevos compuestos (hormigón y PET) plantea la posibilidad de usarlos en la creación de pavimentos y en estructuras hidráulicas. En cuanto a las muestras de hormigón con fibras de plástico y PP, Ghernouti et al. (2015) concluyen que pueden emplearse en la mejora de las propiedades mecánicas de hormigones autocompactantes. Por otro lado, Mounanga et al. (2008) concluye que los compuestos desarrollados de hormigón con espuma de PUR pueden mejorar sus propiedades mecánicas con la incorporación de minerales reactivos (escoria de alto horno, humo de sílice o cenizas volantes), en lugar de relleno de piedra caliza. Fig. 33. APLICACIONES DE LOS MATERIALES DESARROLLADOS DE HORMIGÓN Y RESIDUOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 52 7.2. MORTERO DE CEMENTO CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS La Fig. 34 expone las propuestas de cada trabajo para futuras aplicaciones de los compuestos desarrollados. En este caso, los resultados de los distintos ensayos concluyen que su aplicación estructural es muy reducida, pero su uso como material ligero y aislante es prometedor. En primer lugar, la disminución del módulo de elasticidad de las muestras de mortero de cemento con el aumento de PC y PET de Hannawi et al. (2010) confirma que pueden ser empleadas en la conformación de pavimentos. Además, los resultados concluyen que la incorporación de PC y PET a materiales de matriz cementicia puede suponer el desarrollo de materiales con grandes capacidades para absorber energía para su aplicación en estructuras sometidas a esfuerzos dinámicos. En cuanto a las muestras de Iucolano et al. (2013) de mortero de cemento con poliolefina y PET, es necesario destacar que su baja resistencia al vapor de agua las hace potencialmente eficaces para el desarrollo de materiales de deshumidificación. Además, las muestras de EPS y PSA (Ferrándiz Mas et al. (2014) permiten el desarrollo de morteros para revestimientos tipo CS I (con 30% y 60% de PSA, y EPS molido), CS II (con 30% de PSA y EPS en polvo) y CS III con EPS molido o en polvo. Por otro lado las muestras de PE, PP y PET y las de PE y PVC de Verdolotti et al. (2014) y Ruiz-Herrero et al. (2016), respectivamente, se proponen para la concepción de morteros ligeros con bajas capacidades mecánicas y alto nivel de aislamiento térmico. Por su parte, Aattache et al. (2017) concluyen de los resultados obtenidos de la incorporación de polímero de PE a morteros de cemento que los nuevos compuestos presentan amplias posibilidades para la reparación de hormigones en medios agresivos. También es necesario hablar de los nuevos compuestos basados en morteros de cemento y HDPE, los cuales presentan gran capacidad de aislamiento acústico, según los valores de velocidad de ultrasonidos. Fig. 34. APLICACIONES DE LOS MATERIALES DESARROLLADOS DE MORTERO DE CEMENTO Y RESIDUOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 53 Por último, cabe mencionar que las aplicaciones de los compuestos de morteros de cemento y espuma de PUR presentan limitaciones para su uso estructural, pero pueden ser eficaces en el desarrollo de revestimientos y juntas, como material resistente a la absorción de impactos. 7.3. YESO CON INCORPORACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS En la Fig. 35 se muestran las posibles aplicaciones propuestas por los distintos autores, tras el análisis de los resultados obtenidos. Según Madariaga (2008), los compuestos de yeso y EPS podrían ser empleados en el desarrollo de paneles de yeso laminado más ligeras que las tradicionales. Sin embargo, su uso se limita a mero revestimiento, por lo que para dotarlas de cierta resistencia, se hace necesario su instalación combinada con panales de yeso laminado estándar. Por su parte, los resultados las muestras de yeso con EPS y resina de Tragacanto de Bicer y Kar (2017) informan que a partir de estos compuestos pueden generarse materiales de revestimientos y paneles aislantes de yeso. Además, su incorporación a edificios como materiales livianos contribuye en la disminución de los daños frente a posibles acciones sísmicas. Además, las posibles aplicaciones muestras de yeso y XPS estudiadas por San-Antonio-González et al. (2015) se basan en el desarrollo de bloques de yeso para la construcción de particiones. Por otro lado, cabe citar que los usos de las muestras de yeso con XPS de Del Río Merino et al. (2018) así como los de los compuestos de yeso y botellas de PET se limitan a revestimientos continuos de paramentos y techos. Fig. 35. APLICACIONES DE LOS MATERIALES DESARROLLADOS DE YESO Y RESIDUOS PLÁSTICOS, SEGÚN LO EXTRAÍDO DE LOS ARTÍCULOS DE REFERENCIA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 54 8. CONCLUSIONES La revisión bibliográfica abordada sobre el reciclaje de residuos plásticos mediante su adición a hormigones, morteros de cemento y yesos arroja las siguientes conclusiones: - Actualmente, la vida cotidiana en nuestro planeta necesita de la producción y uso masivos de plástico. Su alta durabilidad y resistencia, su gran capacidad aislante, junto a su reducida densidad y coste lo justifican (PlasticsEuropes, 2017). - Sin embargo, como expone el informe de PlasticsEuropes (2017), la filosofía de “usar y tirar” con la que comúnmente son tratados estos productos es opuesta al tiempo que realmente tarda el residuo plástico en desaparecer. - El inadecuado empleo del plástico está provocando la aparición de nuevos paisajes: la litosfera e hidrosfera de nuestro planeta poco a poco están siendo conquistadas por grandes masas de residuos en las que el plástico es el principal componente, alterando con ello numerosos ecosistemas (Ecologistas en Acción, 2017). - Sin embargo, la componente paisajística no es la única afectada por la abundante presencia de plástico. Este residuo tiene cada vez un mayor impacto sobre la cadena alimenticia. Numerosas especies ingieren microplásticos y nanoplásticos existentes en dichos residuos, introduciendo sustancias tóxicas y cancerígenas en su organismo y afectando con ello al resto de especies implicadas en la cadena alimentaria (Ecologistas en Acción, 2015). - Los nuevos paisajes y alimentos contaminados por la presencia “sintética” provocan una mayor aparición de enfermedades, tanto en plantas, animales como personas (Ecologistas en Acción, 2015). - Ante tales circunstancias, organismos internacionales, estatales, autonómicos y municipales apuestan por el desarrollo de estrategias que promuevan en la sociedad un espíritu basado en el reciclaje de plástico (Ecologistas en Acción, 2017; Consejo Europeo, 2006; Consejo de los Consumidores y Usuarios de Andalucía, 2008). - Concretamente, el carácter permanente que ofrece la Arquitectura plantea la posibilidad de dar una vida útil más longeva a los residuos plásticos. De ahí que numerosos autores estudien la incorporación de estos a materiales que marcan el lenguaje de la Arquitectura actual, como el hormigón, el mortero de cemento y el yeso, desarrollando nuevos productos que aúnen los beneficios de ambos componentes (material base y residuo plástico) y potencien la filosofía del reciclaje en la Arquitectura contemporánea. Los artículos analizados en el presente trabajo son una clara muestra de ello. - La incorporación de residuo plástico a hormigones, morteros de cemento y yesos provoca una pérdida de cohesión en los nuevos materiales, lo que origina una mayor acumulación de agua libre. La evaporación de este agua provoca un aumento de la porosidad de los compuestos, influyendo directamente en las propiedades resultantes (Albano et al., 2009): o El incremento de la porosidad de los nuevos materiales supone un incremento de la capacidad de absorción de agua de estos compuestos (Hannawi et al., 2010; Ruiz-herrero et al., 2016). REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 55 o Por otro lado, el aumento del contenido de residuo plástico provoca un descenso de la densidad de los nuevos materiales potenciado, además, por el hecho de que el residuo incorporado presenta menor densidad que el componente base, como confirman autores como Saika y De Brito (2014), Ruiz-Herrero et al. (2016), Ferrándiz-Mas et al. (2012) y Del Río Merino et al. (2018). El incremento de la porosidad del material y la bajada de densidad originan una disminución de la conductividad térmica. El aumento de la presencia de aire en la estructura molecular supone un aumento en la capacidad aislante de los nuevos productos. Los estudios de autores como Bicer y Kar (2017), Karaman et al. (2016), Badache et al. (2018), Wang y Meyer (2012), Kou et al. (2009) y Saikia y de Brito (2014) lo corroboran. o Referido a las propiedades mecánicas de los nuevos materiales, en la mayoría de los casos, éstas resultan limitadas debido a la débil unión y a la falta de cohesión molecular entre la matriz y el componente plástico. Sin embargo, los estudios centrados en el desarrollo de nuevos materiales a partir de la incorporación de fibras de residuos plásticos ofrecen unos resultados más positivos, puesto que intervienen en la mejora de las características mecánicas de los nuevos compuestos, sobre todo en la resistencia a flexión de los mismos (Ghernouti et al., 2015). - Los resultados de las investigaciones analizadas confirman las limitaciones resistentes de los nuevos materiales con agregados plásticos (Yang et al., 2015; Gadea et al, 2010), así como el prometedor futuro de los hormigones, morteros de cemento y yesos con incorporación de fibras plásticas (Ghernouti et al., 2015; Song et al., 2005). Su estudio y desarrollo podría dar lugar a la creación de materiales más ligeros y más resistentes. - Los nuevos materiales con contenido de residuo plástico en forma de agregado pueden ser ampliamente empleados en la conformación de revestimientos de paramentos y techos con altas capacidades aislantes, en la creación de pavimentos y carreteras, gracias al incremento de la resistencia a la abrasión, así como en la ejecución de pavimentos que precisan drenaje, por el elevado nivel de absorción de agua que presentan (Da Silva et al, 2014; Verdolotti et al. (2014); Badache et al. (2018); Madariaga (2008); Bicer y Kar (2017); Bulut y Şahin, 2017; Albano et al., 2009). - Por otro lado, la baja resistencia al vapor de agua de las muestras estudiadas permite confirmar las posibilidades de las mismas para el desarrollo de materiales de deshumidificación, según exponen Iucolano et al. (2013). - Finalmente, cabe destacar que la ligereza de los compuestos desarrollados permite minimizar los daños que un posible seísmo podría causar, convirtiéndose en materiales especialmente útiles para su aplicación en edificios sometidos a grandes esfuerzos dinámicos (Hannawi et al., 2010; Gadea et al., 2010). - Con todo ello es posible concluir que el desarrollo de nuevos materiales compuestos resulta un campo satisfactorio en aras de conseguir potenciar la filosofía del reciclaje y la reutilización de los plásticos con el fin de alargar su vida útil. Asimismo se apuesta por la construcción de una Arquitectura Sostenible que responde activamente a la problemática de su presente y sana el mundo, la ciudad y la persona. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE EL RECICLAJE DE RESIDUOS PLÁSTICOS MEDIANTE SU ADICIÓN A HORMIGONES, MORTEROS DE CEMENTO Y YESOS PARA EL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES MATERIALES RECICLADOS PARA UNA ARQUITECTURA QUE SANA EL MUNDO, LA CIUDAD Y LA PERSONA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ! 56 9. REFERENCIAS Aattache, A., Soltani, R., & Mahi, A. (2017). Investigations for properties improvement of recycled PE . polymer particles-reinforced mortars for repair practice. Construction and Building Materials, 146, 603-614. ABNT, Brazilian Association of Technical Standards (1991). NBR 12142: Concrete – Determination of traction strength in flexion – Method of test. Rio de Janeiro, p. 4. ABNT, Brazilian Association of Technical (1994). NBR 7222: Mortar and concrete – Determination of the tension strength of cylindrical specimens submitted to diametrical compression – Method of test. 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