Tesis:
Materiales tradicionales tecnológicos e innovadores como alternativa de una construcción sostenible
- Autor: ZÚÑIGA TORRES, Berenice Cecibel
- Título: Materiales tradicionales tecnológicos e innovadores como alternativa de una construcción sostenible
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE ARQUITECTURA
- Departamentos: CONSTRUCCION Y TECNOLOGIA ARQUITECTONICAS
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/74451/
- Director/a 1º: HERNÁNDEZ OLIVARES, Francisco
- Director/a 2º: FERNÁNDEZ MARTÍNEZ, Francisco
- Resumen: La construcción sostenible tiene como objetivo incorporar los conceptos generales de desarrollo sostenible en las prácticas de construcción convencionales. La rápida urbanización y el crecimiento de la población ha provocado un aumento vertiginoso del consumo de materiales de construcción
El aumento del consumo mundial de materiales de construcción ha dado lugar a emisiones igualmente importantes de contaminantes y desechos. Los costos ambientales de los materiales de construcción ocurren a lo largo de las actividades de su cadena de valor que van desde la extracción hasta la fabricación y el tratamiento después de la demolición.
En tal virtud, se han propuesto múltiples estrategias para reducir el impacto ambiental de los materiales de construcción, comenzando con el diseño de edificios.
Los edificios sostenibles se definen como edificios de alta calidad; duran más y cuestan menos de operar y mantener. Las principales ventajas de los edificios sostenibles son la protección de la salud humana y la minimización del impacto negativo en el medio ambiente.
De esta manera, se propone el uso de suelo estabilizado, método que consiste en mejorar las propiedades del suelo mediante la mezcla de otros materiales. Las mejoras incluyen aumentar la densidad, capacidad de carga, aumento de la resistencia del suelo, mayor rigidez, durabilidad, reducción de la plasticidad del suelo y reducir el potencial de hinchamiento/contracción
Una de las aplicaciones son los ladrillos de tierra comprimida estabilizada como una versión mejorada de la mampostería de tierra y un reemplazo duradero de los ladrillos de arcilla cocida.
La presente investigación aborda el estudio del comportamiento de materiales de suelo-cemento con incorporación de aditamentos como correctores orgánicos (aserrín, cáscara de arroz, cáscara de maní), materiales yeso y nanotubos de carbono, que mejoran las características mecánicas del material para ser utilizado en aplicaciones como: ladrillo de mampostería y ladrillo tejuela.
El proceso inicia con la localización de las minas y caracterización de materias primas, aplicando ensayos físicos, químicos y mineralógicos.
Empleando el ensayo de tracción indirecta o compresión diametral se identifica la mezcla óptima en las diferentes combinaciones, suelo-cemento a la cual se añade arena a fin de mejorar la matriz del material; y a estas combinaciones se incorpora los correctores orgánicos y nanotubos de carbono.
Los resultados de los ladrillos de mampostera con la mezcla suelo-cemento más aserrín en porcentaje de 10%, indican una resistencia a compresión simple de 3.95 MPa, superando la norma española UNE 41410 de acuerdo con la clasificación BTC 3, y respecto a su resistencia a la flexión se alcanzó 1.10MP cumpliendo la norma earth institute.
Las mezclas con correctores orgánicos (cáscara de arroz, cáscara de maní), yeso y nanotubos de carbono, fueron utilizadas para la elaboración de ladrillo tejuela, obteniendo los siguientes resultados a compresión simple: SC_CA una resistencia de 5.32MPa, la mezcla SC_CM obtuvo 6.22MPa y la combinación SC_Y alcanzó un valor de 7.84MPa, cumpliendo así con el marco normativo.
Del mismo modo estas mezcla cumple con su resistencia a la flexión de acuerdo con la normativa española, superando los 0.50 MPa.
Finalmente se elaboraron mezclas con incorporación de nanotubos de carbono en dos soluciones acuosas naftaleno sulfonato de sodio (NSS) y cloruro de calcio (CC), los resultados óptimos se obtuvieron con una adición de 1.5% y 0.5% de peso de nanotubos en cada solución respectivamente.
Los resultados a compresión simple en el ladrillo tejuela fueron 5.40 MPa y 6.41 MPa para las mezclas MWCNTs NSS y MWCNTs CC respectivamente, cumpliendo con solicitaciones de la normativa española. De igual manera su resistencia a la flexión se encuentra en promedio en un valor de 1MPa para ambas combinaciones.
ABSTRACT
Sustainable construction aims to incorporate the general concepts of sustainable development into conventional construction practices. Rapid urbanization and population growth has led to a vertiginous increase in the consumption of construction materials
Increased global consumption of building materials has led to equally significant emissions of pollutants and waste. The environmental costs of construction materials occur throughout the activities of their value chain that go from extraction to manufacturing and treatment after demolition.
As such, multiple strategies have been proposed to reduce the environmental impact of construction materials, starting with the design of buildings.
Sustainable buildings are defined as high-quality buildings; they last longer and cost less to operate and maintain. The main advantages of sustainable buildings are the protection of human health and the minimization of the negative impact on the environment.
In this way, the use of stabilized soil is proposed, a method that consists of improving the properties of the soil by mixing other materials. Improvements include increased density, bearing capacity, increased soil strength, increased stiffness, durability, reduced soil plasticity, and reduced swell/shrinkage potential.
One application is stabilized compressed earth bricks as an improved version of earthen masonry and a durable replacement for fired clay bricks.
The present investigation deals with the study of the behavior of soil-cement materials with the incorporation of additives such as organic correctors (sawdust, rice husks, peanut shells), plaster materials and carbon nanotubes, which improve the mechanical characteristics of the material to be used. in applications such as: masonry brick and tile brick.
The process begins with the location of the mines and characterization of raw materials, applying physical, chemical and mineralogical tests.
Using the indirect tensile or diametrical compression test, the optimal mixture is identified in the different combinations: soil-cement to which sand is added in order to improve the material matrix; and organic correctors and carbon nanotubes are incorporated into these combinations.
The results of the masonry bricks with the soil-cement mixture plus sawdust in a percentage of 10%, indicate a simple compression resistance of 3.95 MPa, exceeding the Spanish standard UNE 41410 according to the BTC 3 classification, and regarding its resistance. in bending, 1.10MP was reached, complying with the earth institute standard.
The mixtures with organic correctors (rice hulls, peanut shells), plaster and carbon nanotubes, were used for the elaboration of tile brick, obtaining the following results under simple compression: SC_CA a resistance of 5.32MPa, the SC_CM mixture obtained 6.22 MPa and the SC_Y combination reached a value of 7.84MPa, thus complying with the regulatory framework.
In the same way, these mixtures comply with their flexural resistance in accordance with Spanish regulations, exceeding 0.50 MPa.
Finally, mixtures were made with the incorporation of carbon nanotubes in two aqueous solutions of sodium naphthalene sulfonate (NSS) and calcium chloride (CC), the optimal results were obtained with an addition of 1.5% and 0.5% by weight of nanotubes in each solution. respectively.
The simple compression results in the tile brick were 5.40 MPa and 6.41 MPa for the MWCNTs NSS and MWCNTs CC mixtures respectively, complying with the requirements of the Spanish regulations. In the same way, its resistance to bending is found on average at a value of 1MPa for both combinations.