20 de octubre de 2018

Prefabricados serían más resistentes con residuos industriales

7 de julio de 2018
7 de julio de 2018

Superboard®, cerramientos y elementos estructurales para edificaciones en rascacielos y viviendas tradicionales tendrían mayor resistencia si al concreto se le adicionan fibras de raquis de palma africana y cenizas orgánicas de la cascarilla de arroz.

Propiedades como la compresión y la tensión de estos prefabricados de construcción se mejoran aplicando la dosificación correcta de dichos materiales frente a diferentes agentes físico-químicos que podrían alterar su calidad.

La adición de residuos industriales le reduce un porcentaje de cemento a la mezcla de concreto, lo que ayuda a disminuir emisiones de dióxido de carbono (CO2) al medioambiente.

Así lo explica el estudiante de Arquitectura Jeison Eveiro Mora Vallejo, de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, quien durante dos años investigó prefabricados compuestos de cenizas y fibras de residuos agroindustriales en matrices cementicias.

“En la producción del concreto se emplean altas proporciones de energía en la que se liberan grandes cantidades de CO2 (por cada kilogramo de este material se libera 1.0 kg a la atmósfera)”, lo que lo hace un material muy contaminante, sostiene el investigador.

Por ello, adicionar dichos materiales permite sustituir el clinker portland (principal componente del cemento), con lo cual se estaría disminuyendo el impacto ambiental de este producto.

Extracción de materiales

Para evaluar las proporciones adecuadas en esta fusión de materiales, el estudiante utilizó el método americano ACI2114R93, que ayuda a mejorar las propiedades mecánicas de los prefabricados arquitectónicos o estructurales.

Lo primero que se hizo fue extraer las fibras de raquis de palma africana y las cenizas orgánicas de la cascarilla de arroz, en los laboratorios de Química Analítica y de Materiales de la U.N. Sede Manizales.

A estas fibras naturales se les hizo un tratamiento de inmersión de la fibra en hidróxido de sodio (NaOH) y se lavaron con agua para eliminar las impurezas. “Después se seleccionó la más adecuada y se realizó un recubrimiento de permanganato de potasio, con un corte y un grosor determinados”, explica el investigador.

Las fibras funcionan como aislantes eléctricos cuando se mezclan con el cemento porque resisten humedad, ácidos, altas temperaturas y luz ultravioleta, explica.

Para extraer las cenizas orgánicas de la cascarilla de arroz el estudiante aplicó la técnica ”combustión en ausencia de oxígeno (O2)”, en la cual utilizó dos muflas u hornos, una balanza digital, ocho cápsulas de porcelana y unos guantes especiales.

“Este material se debe mantener en los hornos durante seis horas a una temperatura de 400 oC para obtener estas cenizas con un mayor porcentaje de sílice (SiO2) en su composición, ya que este componente es esencial para mejorar las propiedades mecánicas dentro del concreto”, manifiesta el investigador.

Después revisó la calidad y cantidad de los agregados, entre ellos cemento, grava, arena y agua, además de los aditivos que se pueden utilizar.

Evaluaciones de resistencia

Con el fin de evaluar la resistencia mecánica de 1 m3 de concreto, el estudiante Mora realizó evaluaciones a los 7, 14 y 21 días con el diseño de esta mezcla dentro de unas probetas.

En esta prueba encontró que las cenizas orgánicas de cascarilla de arroz en porcentajes de 20, 25 y 30 % se comportan mejor mecánicamente al unirse al concreto.

Además recomendó que para las fibras de raquis de palma africana se utilice entre el 0,5 y el 1 % del peso total del cemento, ya que si se toman mayores porcentajes el volumen dentro de la matriz cementicia sería mucho mayor y no tendría la resistencia adecuada.

El estudiante sostiene que la intención de este trabajo es que no se utilicen solo los materiales convencionales, que son artificiales y afectan el medioambiente, sino que se recicle materia orgánica desechada en varias empresas, para implementarla dentro del diseño de mezcla y así mejorar las propiedades del concreto.

Como trabajo futuro, el investigador espera evaluar el diseño de mezclas en elementos estructurales de las edificaciones de la ciudad. Además aspira a realizar ensayos en los laboratorios de resistencia al fuego, impedancia, lluvia ácida, tensión, compresión, iones cloruro y difracción de rayos X.

Este trabajo, que por primera vez en el país mezcla estos dos materiales, contó con la colaboración del profesor Ricardo Augusto Tolosa Correa, de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la U.N. Sede Manizales.