Tesis:
Nuevos materiales para la elaboración de prefabricados en Edificación
- Autor: ÁLVAREZ DORADO, Manuel
- Título: Nuevos materiales para la elaboración de prefabricados en Edificación
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE EDIFICACIÓN
- Departamentos: TECNOLOGIA DE LA EDIFICACION
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/74137/
- Director/a 1º: MORÓN FERNÁNDEZ, Carlos
- Director/a 2º: FERRÁNDEZ VEGA, Daniel
- Resumen: De los materiales de construcción y edificación existente, aquellos con base escayola siguen siendo hoy en día de los más utilizados. Entre los principales factores que convierten a este material en óptimo para su aplicación se encuentran su abundancia en la naturaleza, su versatilidad debido a que se puede realizar prácticamente cualquier forma y su buena calidad de acabado. En este sentido, la evolución del estudio de nuevos materiales para su uso en edificación está derivando en sistemas constructivos prefabricados.
El sector de la edificación es uno de los que más recursos consume a nivel mundial, no solo a nivel de producción sino durante la vida útil de los edificios. Entre las principales fases del proceso edificatorio que más consumo produce se encuentran la obtención y tratamiento de materias primas, el transporte y puesta en obra de estos productos y, finalmente, la energía demandada por el edificio en función de los materiales empleados. Por ello, las oportunidades de avance y mejora del sector pasan por realizar una mejor gestión de estos productos, que en la mayoría de los casos va directamente relacionado con una mejora de las prestaciones de los materiales utilizados.
Esta tesis se encuadra en la creación y caracterización de nuevos materiales con base escayola para la elaboración de prefabricados en edificación. Para desarrollar estos nuevos materiales, se han utilizado adiciones, tanto naturales como sintéticas, con el fin de aportar mejoras al comportamiento de estos materiales. Estas mejoras se pueden clasificar como aligeramientos, propiedades mecánicas y propiedades físicas. Además, se han analizado y comparado la actuación de estos materiales expuestos a situaciones cotidianas en la edificación, así como su exposición a agentes ambientales que afectan a su funcionamiento.
En primer lugar, se han desarrollado y caracterizado dos materiales nuevos que, mediante la adición de fibras -naturales y sintéticas-, residuos y elementos poliméricos, han permitido mejorar las prestaciones de los materiales con respecto a los tradicionales. Como principales agentes de modificación de estos materiales se encuentran los polímeros, cuya adición ha repercutido de forma significativa en las propiedades físicas como la densidad y las propiedades mecánicas. Por otra parte, enmarcado en los ODS, dentro del desarrollo de estos nuevos materiales se han elaborado muestras con residuos de diferente procedencia, con el objetivo de mejorar también otras propiedades físicas que contribuyen al confort y la habitabilidad en la edificación como son la resistencia térmica y absorción acústica.
La segunda parte de los resultados muestra el análisis de los efectos producidos por agentes presentes en la edificación como el agua y el fuego en otros dos nuevos materiales, con el objetivo de valorar la idoneidad de estos para su uso en edificación. Algunas de las pruebas realizadas no vienen estandarizadas en la normativa, por lo que se ha utilizado metodología existente en la literatura con la intención de validar también estos métodos de ensayo como aptos para la caracterización de los materiales. El análisis se realiza sobre el comportamiento mecánico de los materiales después de haber sido sometidos a estos agentes. El interés de estas pruebas realizadas reside en su originalidad, ya que no existen investigaciones similares que determinen estas propiedades en la literatura.
Además, las investigaciones mencionadas han visto apoyada su validación con la consecución de varias patentes a nivel nacional, que vienen recogidas en los anexos del presente documento. Finalmente, después de las conclusiones extraídas de los resultados alcanzados en esta investigación, este trabajo recoge los resultados complementarios que han derivado del desarrollo de las investigaciones, que incluyen publicaciones en otras revistas indexadas, con estudios de materiales relacionados con materiales de base escayola, morteros y otras adiciones recicladas.
ABSTRACT
Of the existing building and construction materials, those based on plaster are still among the most widely used today. Among the main factors that make this material optimal for its application are its abundance in nature, its versatility due to the fact that it can be made in practically any shape and its good quality finish. In this sense, the evolution of the study of new materials for use in building is leading to prefabricated construction systems.
The building sector is one of the most resource-intensive sectors in the world, not only in terms of production but also during the useful life of buildings. Among the main phases of the building process that produce most consumption are the procurement and treatment of raw materials, the transport and installation of these products and, finally, the energy demanded by the building depending on the materials used. Therefore, the opportunities for progress and improvement in the sector involve better management of these products, which in most cases is directly related to an improvement in the performance of the materials used.
This thesis focuses on the creation and characterisation of new plaster-based materials for the production of prefabricated building products. In order to develop these new materials, both natural and synthetic additives have been used to improve the performance of these materials. These improvements can be classified as lightening, mechanical properties and physical properties. In addition, the performance of these materials exposed to everyday situations in the building industry, as well as their exposure to environmental agents that affect their performance, have been analysed and compared.
Firstly, two new materials have been developed and characterised which, through the addition of natural and synthetic fibres, waste and polymeric elements, have improved the performance of the materials with respect to traditional ones. The main agents of modification of these materials are polymers, the addition of which has had a significant impact on physical properties such as density and mechanical properties. On the other hand, within the framework of the ODS, as part of the development of these new materials, samples have been made with waste from different sources, with the aim of also improving other physical properties that contribute to comfort and habitability in buildings, such as thermal resistance and acoustic absorption.
The second part of the results shows the analysis of the effects produced by agents present in buildings such as water and fire on two other new materials, with the aim of assessing their suitability for use in buildings. Some of the tests carried out are not standardised in the regulations, which is why we have used existing methodology in the literature with the intention of also validating these test methods as suitable for the characterisation of the materials. The analysis is carried out on the mechanical behaviour of the materials after having been subjected to these agents. The interest of these tests lies in their originality, as there are no similar investigations that determine these properties in the literature.
Furthermore, the aforementioned research has been supported by the validation of several national patents, which are listed in the annexes to this document. Finally, after the conclusions drawn from the results achieved in this research, this work includes the complementary results derived from the development of the research, which include publications in other indexed journals, with studies of materials related to plaster-based materials, mortars and other recycled additions.