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Tesis:

Valorización de residuos orgánicos y su aprovechamiento en la fabricación de nuevos hormigones

  • Autor: COLOMA SANTAMARIA, Juan Remigio

  • Título: Valorización de residuos orgánicos y su aprovechamiento en la fabricación de nuevos hormigones

  • Fecha: 2015

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S.I. DE MINAS Y ENERGÍA

  • Departamentos: INGENIERIA GEOLOGICA Y MINERA

  • Acceso electrónico: http://oa.upm.es/50798/

  • Director/a 1º: PARRA Y ALFARO, José Luis

  • Resumen: La conservación del entorno natural obliga a la búsqueda de mecanismos que minimicen el impacto que sobre el medio ambiente tiene la producción cada vez mayor de residuos de todo tipo y que en ocasiones pueden conllevar riesgos sobre la salud de las personas. Esta demanda de preservar el entorno obliga a empresas y países a establecer mecanismos eficientes de gestión de dichos residuos. La necesidad de grandes cantidades de áridos en la industria de la construcción, recursos no renovables y sometidos a su agotamiento, justifica cualquier investigación que intente evaluar su posibilidad de reemplazo parcial por recursos de fuentes renovables, en este caso como la biomasa vegetal, en la fabricación de morteros y hormigones no convencionales. Se inicia la investigación con una revisión de aquellos residuos derivados del sector agroindustrial más significativos que son o han sido utilizados como agregados en la fabricación de cementos, morteros y hormigones. Este trabajo de investigación ha puesto especial énfasis en el uso de residuos orgánicos como las cáscaras de almendra para la fabricación de dichos materiales de construcción como objetivo fundamental. En la amplia consulta bibliográfica y científica llevada a cabo no se han encontrado antecedentes ni estudios previos que relacionen a la cáscara de almendra, tanto en su estado natural como calcinada, como componente en las dosificaciones para la fabricación de morteros y hormigones ni tampoco en el proceso de clinkerización en plantas de producción de cemento. Esta circunstancia hace que se considere ésta línea de investigación iniciada, pionera en el estudio del aprovechamiento de las cáscaras de almendra en este tipo de actividades industriales. En el desarrollo de esta investigación se han incorporado los residuos de cáscara de almendra de dos formas: a) en su estado natural como sustituto parcial de los áridos tanto en la fabricación de morteros como en hormigones, y b) calcinados, como adición para sustituir parte del cemento en la fabricación de morteros. Los porcentajes de sustitución en peso son 10%, 20% y 30% en ambos casos. A los residuos orgánicos de cáscara de almendra en estado natural se les ha denominado ROCA y a esos mismos residuos una vez calcinados (ceniza) se les ha denominado ROCCA. Se ha realizado una descripción detallada de cada uno de los materiales que intervienen en la fabricación de morteros y hormigones. Ello ha permitido establecer una amplia campaña experimental desarrollada de acuerdo a la normativa UNE-EN actualmente vigente en España. Dicha campaña ha incluido una caracterización completa de los materiales anteriormente descritos, sus diferentes dosificaciones, tipología de las probetas fabricadas y los respectivos procedimientos de ensayo empleados. Una vez realizados todos los ensayos y con la obtención de los resultados se ha procedido a sus respectivos análisis y valoraciones. Morteros y hormigones fabricados con proporciones de cáscara de almendra harán que estos sean más ligeros, disminuyendo con ello las cargas estructurales, con el consiguiente ahorro económico en el proceso constructivo. La novedosa aplicación de la cáscara de almendra en plantas cementeras, edificación e ingeniería civil, aportarán a este tipo de residuos un mayor valor añadido al que ahora tienen, dejando en parte de ser empleados como simple biomasa en procesos de combustión. Las conclusiones de esta investigación apuntan a la viabilidad de la utilización de residuos de cáscara de almendra en la industria de la fabricación de morteros y hormigones como una alternativa prometedora. ----------ABSTRACT---------- The conservation of the natural surroundings requires finding ways to minimize the impact that the increasing production of waste of all type has on the environment and that, in occasions, can imply health risks for the people. This demand to preserve the natural surroundings requires that companies and countries establish efficient mechanisms for the management of such waste. The need for large amounts of aggregates in the construction industry, which are non-renewable resources subject to depletion, justifies any research to evaluate the possibility of a partial replacement by renewable resources, such as biomass, in the manufacture of mortars and unconventional concretes. This research begins with a revision of the state-of-the-art about the technological trends and implications of the most significant residues derived from the agroindustrial sector that are or have been used as aggregates in the manufacture of cements, mortars and concretes. This work is specially emphasized in the use of organic waste, such as almond shells, for the manufacture of those construction materials as a fundamental objective. The use of almond shell, both in its natural state or calcined, is not documented in the literature, nor as a component in the dosages for the manufacture of mortars and concretes, neither in the clinkerization process in cement production plants. Therefore, this line of research can be considered as pioneer in the exploitation of almond shells in this type of industrial activities. In the development of this research, almond shell waste have been incorporated in two ways: a) in its natural state as a partial replacement of the aggregates in both, manufacturing mortars and concretes, and b) calcined, as an addition to replace part of the cement in mortars manufacturing. The percentages of substitution are 10%, 20% and 30% by weight in both cases. Almond shell waste in its natural state are called ROCA and once burnt the resulting ashes are called ROCCA. A detailed description of each one of the materials involved in the manufacture of mortars and concretes has been carried out. This has made possible to establish a broad experimental campaign developed according to the UNE-EN standards currently in force in Spain. This campaign has included a complete characterization of the materials described above, their different dosages, typology of the test specimens manufactured and the respective test procedures employed. Analysis and assessments are then performed after obtaining all the results of the testing phase. Mortars and concretes made with almond shell mixtures will be lighter, thereby decreasing structural loads and the consequent savings in the construction process. The new application of almond shell in concrete plants, building and civil engineering, will contribute to increase the added value of this type of wastes in relation to its current value as a simple biomass material in combustion processes. The conclusions of this research point to the feasibility of using almond shell waste in the industry of mortars and concretes manufacturing as a promising alternative.