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Escayola aligerada. Antecedentes.

Las fuentes utilizadas para la búsqueda de las investigaciones realizadas hasta el momento

sobre los sistemas o procesos para aligerar la escayola o el yeso, han sido: Bibliografía, sobre yeso/escayola, básica y especializada; Internet, técnicos de las principales empresas del sector y las bases de datos QPAT-US: resumen de patentes registradas en EE.UU desde 1.974 hasta la actualidad, CIBEPAT y base de datos de patentes japonesas en la oficina española de patentes y marcas española, registradas en los dos últimos años. Las palabras clave utilizadas han sido: Base de datos: QPAT-US: Cork and Plaster, Plasterand Board and lightweight, Plaster or gypsum and Board and Lightweight. Base de datos CIBEPAT: Yeso or Escayola, en título Ligther or Alighter or Peso and Placa or Plancha. Base de datos de patentes japonesas: Gypsum or Plaster and Board and Lightweight. La información obtenida ha sido:

Los prefabricados a base de yeso suelen conseguir reducciones de peso en base únicamente a la geometría del producto final (paneles suelo-techo alveolados, placas machihembradas perforadas).

Por otra parte, algunos fabricantes en España están utilizando como proceso para conseguir reducir la densidad del yeso, la adición en la pasta de cargas ligeras como la perlita y la vermiculita. De esta forma además de reducir la densidad se consiguen mejores rendimientos en la puesta en obra y una mejora del comportamiento ante el fuego del material y del coeficiente de transmisión térmica (Iberyeso, Pladur). La aplicación de estos yesos aligerados es fundamentalmente la de protección ante el fuego de estructuras metálicas como yesos de proyección. Algunos fabricantes de placas machihembradas de escayola incorporan perlita en la escayola consiguiendo prefabricados de menor peso y con mejores características de aislamiento térmico. Se tiene constancia del intento por parte de los fabricantes de paneles alveolados, de incorporar cargas ligeras de menor costo que las ya comentadas como es la arcilla expandida, sin resultados positivos, como se demuestra en este trabajo.

No se ha encontrado ninguna referencia sobre patentes en España que incorporen aditivos inclusores de aire en el yeso/escayola, pero en patentes americanas y japonesas se han encontrado referencias sobre yesos aligerados mediante espumantes (Anexo 1).

Por todo ello, se considera necesario el estudio de posibles procesos para conseguir la disminución de la densidad en la escayola, pasando, posteriormente, a través de la realización de probetas y ensayos mecánicos a considerarlos o no adecuados para tal fin. Estos procesos se basan en los sistemas que se han utilizado sistemáticamente en materiales similares como los cementos o los hormigones.

Se realiza, por tanto, un estudio comparativo de los distintos procesos y materiales que se utilizan usualmente en la construcción de edificios para aligerar los conglomerantes (cemento, cal y yeso).

El objetivo del estudio es determinar cuál o cuales son los más adecuados para su posible utilización como medio para aligerar la escayola.

Procesos para aligerar la escayola. MEDIANTE LA OCLUSIÓN DE AIRE EN LA MASA: Se han analizado cuatro procesos para ocluir aire en la escayola:

Aumento de la relación A/E.

Realización de la escayola mediante agua carbonatada.

Adición de aireantes en la mezcla.

Incorporación de espumantes en la mezcla.

MEDIANTE LA INCORPORACIÓN DE CARGAS LIGERAS. Arcilla expandida

Perlita

Vermiculita

Poliestireno expandido

Vidrio celular

Corcho natural. Escayola aligerada mediante la oclusión de aire en la masa:

La intención, al ocluir aire en la escayola, es convertir ésta en un material celular.

Realización de la escayola con agua carbonatada. Se propone para introducir aire en la escayola, sustituir el agua corriente de amasado por agua carbonatada de las siguientes características: FONTEFORTE, LANJARON. ANALISIS QUIMICO (mg/l): Bicarbonato 135; Sulfatos 18; Nitratos 2; Cloruros 47; Calcio 37; Magnesio 10; Sodio 24; Residuo seco 211. Adición de aireantes en la mezcla. Se propone la utilización de aireantes como medio para incorporar aire en la pasta, el aireante utilizado ha sido SIKAMOR G, con las siguientes características: Actúa como plastificante-aireante mejorando la trabajabilidad sobre todo cuando se utilizan arenas ásperas o de mala calidad; permite reducir el agua de amasado; aumenta la cohesión, disminuye la exudación y evita la segregación en el mortero fresco; debido a la oclusión limitada de aire aumenta la resistencia del mortero endurecido a las heladas e intemperies. Se usa en todo tipo de morteros de cemento para: asiento de fábrica de ladrillos, bloques; enfoscados, revocos; así como en mortero estabilizado. Datos técnicos: Tipo Plastificante-aireante Aspecto Líquido castaño Densidad 1,02 kg/l

Contenido de sólidos Aprox. 9% pH Aprox. 11 Condiciones de almacenamiento En lugar fresco. Tabla 3.2. Datos técnicos del aditivo.(Prontuario Sika). Dosificación: amasado en hormigonera: 0,05% del peso de cemento. Amasado a mano: 0,1% del peso del cemento. Se añade al agua de amasado y no directamente sobre la mezcla seca de cemento-arena. Si se reduce el agua de amasado se mejorarán las resistencias mecánicas del mortero endurecido. Incorporación de espumantes en la mezcla. Se propone la adición de espumantes en la mezcla como medio para conseguir una reducción de la densidad del yeso, los espumantes utilizados han sido de dos tipos; Espumantes en base proteína y en base resina. Para el estudio de la escayola aligerada mediante espumantes se utilizan los dos tipos: el espumante de la casa Texa, ESPUMOGEN R, con base proteína y el espumante SKW 2 de la casa Bettor.

La obtención de la espuma se debería realizar en unos aparatos adecuados en los que se introduce el espumante disuelto en agua y se somete a la acción de aire comprimido. Por otra parte la inestabilidad de la espuma se puede controlar mediante un tratamiento en autoclave En nuestro caso se genera la espuma mediante agitación con batidora, durante cinco minutos y se acelera el fraguado, que se observa se ralentiza excesivamente (llegando en ocasiones a no fraguar en 24 horas), incorporando polvo de yeso fraguado en un porcentaje del 0.5%-1% sobre el peso de la escayola, mejorando de este modo la estabilidad de la espuma. ESPUMANTE ESPUMOGEN R: es un producto a base de hidrolizado de proteína, que produce un enérgico efecto espumante sobre lechadas de cemento provocando la aparición de numerosos y diminutos alveolos uniformemente repartidos. Su aplicación es fundamentalmente la de generador de hormigón celular. Características técnicas: Aspecto Líquido rojizo Olor Amoniacal fuerte % Sólidos 19±1% Peso específico 1.09±0.05 g/cm≥ Viscosidad 20±1cps (Brookfield) pH 10±0.5 Tabla 3.3. Datos técnicos del aditivo. (Manual Texsa). Poder aireante: En una solución base de agua y aireante (100/2 p.v) con agitación de 1 minuto a 800 rpm se alcanza una altura de espuma de: Recien agitado...........6,2 cm. 30 minutos.................5,2 cm 60 minutos.................2,7 cm. Composición celular: En una lechada de la siguiente composición estándar: Cemento l/35A...........300 g. Agua...........................200 g. Espumogen R.............5 cm≥. Se han determinado las características reseñadas en la tabla despues de su agitación durante 60 segundos bajo presión de 2 atmósferas:

R. mecánicas (kg/cm″)

Propiedad Densidad, 7 dias. (g/cm≥)

3 Días

14 Días

28 Días

Retracción (cualitativo)

Espumogen R 0.32 4.80 5.21 5.68 Ligera retracción Tabla 3.4. Datos técnicos del aditivo. (Manual Texsa). Para los hormigones celulares, el fabricante recomienda una dosificación de aproximadamente 1,5% sobre el peso del conglomerante. Según la empresa fabricante del producto, no existen datos sobre el comportamiento de este compuesto al añadirse a una pasta de yeso ó escayola. ESPUMANTE SKW 2: Aditivo generador de espuma que se utiliza para la preparación de hormigón celular. Para obtener hormigón celular deberán seguirse los siguientes consejos: cuando el amasado se efectúa en amasadora, se mezclan previamente cemento, arena y agua. a continuación se añade el espumante skw2 y se mezcla hasta alcanzar la densidad deseada. Mezclas sucesivas deberán realizarse de la misma forma, respetando la intensidad y el tiempo de mezclado. Características técnicas: Función principal: generador de espuma. Función secundaria: Fluidificante. Efecto secundario: Reducción de resistencias por efecto del aire

ocluido. Peso específico (20°c): 1,03± 0,02 g/cm≥. Residuo seco: 20± 2%. Valor pH: 7± 1. Viscosidad (20°c): < 30 cps Contenido en cloruros: Exento. Tabla 3.5. Datos técnicos del aditivo.(Manual Bettor). La dosificación habitual es de 0,5 hasta 3 litros por metro cúbico. Si la mezcla se lleva a cabo en un camión hormigonera, se deberá prever una cantidad suficiente (mínimo 3 m3) para obtener un mezclado suficientemente homogéneo. Mezclas recomendables, en kilos por metro cúbico: Cemento Arena Agua Espumante SKW2 Densidad 300 900 200 0,75 l 1400 kg/m≥ 300 500 220 1,5 l 1000 kg/m≥ 300 250 250 3,0 l 800 kg/m≥ en cualquier caso deberán realizarse ensayos previos para ajustar la mezcla y ideal y la dosificación de aditivo que permita obtener la densidad deseada con los materiales de que se disponga.

Este espumante no se ha utilizado nunca, por lo menos la empresa fabricante no tiene datos, incorporado a una pasta de yeso ó escayola. Su aplicación fundamental es la realización de hormigones celulares. Debido a que la mezcla de mortero de cemento y espumante puede realizarse en cualquier proporción, es fácil establecer una escala de diferentes densidades, y diferentes resistencias a la comprensión. Esto permite preparar el hormigón celular adecuado a cada aplicación. La mayoría de los casos se refiere a densidades comprendidas entre 0,4 y 1,8 kg /dm≥, para aplicaciones de rellenos y en algunos casos, puede aplicarse también a elementos portantes. Es especialmente importante en el hormigón celular, que posea una buena estabilidad, de forma que se facilite su transporte, puesta en obra, y compactación sin perjudicar las propiedades iniciales de

este material, las máquinas generadoras de la espuma del S KW. 2. pueden conseguir estos efectos y obtener un hormigón celular de propiedades uniformes. Espuma y su preparación: a). Formación de espuma mediante máquina generadora: La espuma se forma mediante la máquina. Para ello se mezcló una parte de espumante con 40 partes de agua. Esta disolución es absorbida por la máquina y transformada en Espuma. La máquina se regula de forma que la espuma resultante tenga una densidad de 70 a 80 g/dm≥. Después esta espuma se traslada directamente a la mezcladora de hormigón. La espuma de esta densidad es suficientemente estable para mezclarse perfectamente con un mortero de consistencia 40 cm. según mesa de sacudidas (DIN 1045 ) sin que se aprecie pérdida de espuma. Si la consistencia del mortero es más seca, puede producirse alguna pérdida de espuma, efecto que se corrige con una aparición superior de espuma. b). Formación de espuma mediante pistola: Se utiliza la pistola SKW. Esta pistola lleva un depósito incorporado, en el que se coloca el espumante. La mezcla de agua y agente espumante en la adecuada relación se realiza automáticamente. Para ello, la pistola necesita una entrada de agua, con una presión de dos a cinco bar, aproximadamente. La espuma preparada con la pistola tendrá una densidad de aproximada de 50 g/dm≥, es decir, algo más ligera que la generada con máquina. Debido a esta diferencia de densidades, el comportamiento de las dos espumas es algo diferente. Por ello, cuando se trabaja con pistola, hay que utilizar una cantidad algo superior de espuma. El consumo es, sin embargo, idéntico en ambos casos, ya que se compara la mayor cantidad de espuma, con un mejor rendimiento del aditivo. Escayola aligerada mediante la incorporación de cargas ligeras. Se propone la realización de probetas prismáticas de escayola aligeradas mediante la adición de áridos ligeros. Dentro de los áridos ligeros, clasificamos para la realización del material compuesto escayola+áridos ligeros, los más frecuentes de encontrar en el mercado de la construcción española: Arcilla expandida, Perlita, Vermiculita, Poliestireno expandido, Vidrio celular y Corcho natural. Ya en el siglo II a.C, los ingenieros romanos conocían las cualidades de los áridos ligeros, prueba de ello es la construcción de la bóveda del Panteón en Roma, realizada con una argamasa aligerada con piedra pómez. Sin embargo hay que esperar a 1.917 para que se generalice el uso de los mismos en construcción debido a que es en este momento cuando se consiguen fabricar áridos ligeros industriales. En 1.917 S.J. Hayde desarrolló en los EE.UU. un proceso industrial de expansión de arcillas mediante un horno tubular giratorio. Los áridos conseguidos mediante este sistema se aplicaron en construcción de edificios en la realización de hormigones ligeros. Arcilla expandida: La arcilla expandida se obtiene sometiendo arcillas especiales a un proceso de cocción a temperaturas de 1.200º C en grandes hornos rotatorios. Mediante este tratamiento la arcilla se transforma en gránulos esféricos porosos y ligeros, con una superficie resistente de color pardo y un interior grisáceo formado por innumerables burbujas que contienen aire estancado, esta característica le otorga un poder altamente aislante y a la vez permite el libre paso del vapor de agua.

Después de la cocción, la arcilla expandida se somete a proceso de cribado y clasificación que selecciona las diversas granulometrías y densidades, obteniéndose los siguientes tipos: La arcilla expandida es un producto químicamente neutro, que no desprende gases ni malos olores, es imputrescible y no atacable por parásitos, hongos o roedores. No le afectan las sustancias químicas y es altamente resistente a las heladas y a los cambios bruscos de temperatura. Aplicaciones: Sus excelentes cualidades ofrecen un amplio abanico de soluciones para la construcción como: - Aislamiento de cubiertas; forjados; soleras y cámaras de aire. - Hormigones ligeros: aislantes o estructurales. -Prefabricados ligeros aislantes: bloques; bovedillas; casetones; placas de cubierta; paneles de cerramiento.

¡Error! Marcador no definido.DENOMINACIÓN

TIPO TAMAÑO (mm)

DENSIDAD APARENTE (kg/m≥)

APLICACIÓN

A-8 A 0-3 800+50 Mortero, hormigón y refractarios.

F-3 F 3-8 350+50 Prefabricados y hormigones aislantes.

F-5 F 3-8 550+50 H. ligero estructural

F-7 F 3-8 750+50 H. lig. estr. y pretensados.

G-3 G 8-16 300+50 Aislamiento. Jardinería.

Tabla 3.6. Características de los diferentes tipos de arcilla expandida (Manual Arlita). Arcilla expandida utilizada: Se ha utilizado arcilla expandida, proporcionada por la empresa ARLITA, de tipo A8 y F3. Caracteristicas tecnicas:

¡Error! Marcador no definido.Características

Unidad Producto Normas Observación

F-3 F-5 F-7

DENSIDAD Ap. Ps Kg/m≥ 350+50

550 +50

750+50

DIN 4226 EN SECO

DENSIDAD DE GRANOS. Prk

Kg/dm≥ 0.60 +.5

0.90+.5

1.30+.5

DIN 4226

CONDUCTIVIDAD TERMICA

Kcal/hmºC;W/mºc

0.070.08

0.090.10

0.140.16

UNE92-202-86;ISO/DIS2

20ºC

581

ABSORCIÓN DE AGUA

% EN VOLUMEN

14% 13% 12% ASTM C-127/228

48 H.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Kp/cm″ 12-14 16-18 18-20 DIN 4226

RESISTIVIDAD AL VAPOR Rv

Mns/gm 0 DIN 4108

COMPORTAMIENTO AL FUEGO

M0 UNE 23-727-80

P. FUSIÓN 1400ºC

COEF. DE DILATACIÓN TERMICA

1/ºC 3,5 a 6X10

Tabla 3.7. Datos técnicos del aditivo. (Manual Arlita). Yeso aligerado con arcilla expandida: No se tiene conocimiento, pues no hay bibliografía sobre el tema, de que se haya intentado aligerar el yeso mediante la incorporación de este tipo de carga, aunque si existe una larga experiencia sobre hormigones aligerados con arcilla expandida. En los hormigones se consigue reducir el peso propio entre un 30 y un 50% con respecto al tradicional, resolviendo problemas de grandes luces, transporte, elevación y otros, a la vez que aporta un considerable ahorro de armaduras. Presentan, los hormigones aligerados con arcilla expandida, una baja conductividad térmica y un comportamiento ante el fuego más favorable que el del hormigón normal, (en ensayos realizados sobre probetas de hormigón ligero, éstas conservan a 650º C un 85% de su resistencia inicial, mientras que los hormigones normales sufren mermas de resistencia que van de un 25% a un 65% según la dosificación empleada). Perlita: La perlita es un silicato de origen volcánico que contiene agua de cristalización en la molécula. Este mineral, debidamente triturado a una granulometría preestablecida, se lleva a fusión sobre los 1000-1300 º C en hornos especiales. A dicha temperatura el agua ocluida se transforma en vapor y obra como expandente, hasta constituir un gránulo ligero, formado por microceldas cerradas, con un volumen hasta veinte veces superior al inicial. De ello resulta un excelente material para aislamiento térmico y acústico, utilizado tal cual en el relleno de dobles paredes o en mezcla con cementantes (cemento, yeso o escayola). Es incombustible por su alto punto de fusión e imputrescible por su naturaleza mineral. Características: Densidad aparente: 60/70 kg/m≥. Aislamiento térmico: la conductividad térmica se reduce en un 30%. Conductividad térmica: 0,05 kcal.hr.m″.ºC. Resistencia a la flexotracción: 26 kg/cm″. Resistencia a la compresión: 35 kg/cm″. Absorción acústica a frecuencia de 100 a 4000 Hz: 36,9 a 54,3 dB Absorción de humedad en ambiente de 100%: 2,40%. Densidad: 500 a 600 kg/m≥. Tipo Granulometría (mm) Densidad (kg/m≥) C. Térmica (Kcal/h.m.ºC) B-6 0-1.5 60-70 B-10 0-3 105-125

A-13 3-5 100-120 0.045 Tabla 3.8. Características de la perlita utilizada. (Europerl) Perlita utilizada: Se ha utilizada Perlita tipo B6, B10 y A13, proporcionada por la empresa EUROPERL. Yeso aligerado con Perlita: Existen productos de yeso/escayola que incorporan perlita para reducir su densidad. Estos productos son de dos tipos: Prefabricados de yeso/escayola y yeso/escayola para proyección. En el primer caso tenemos placas de escayola para techos registrables como la placa FONOTEC de Epysa o la placa de escayola aligerada PERLIPLAK de Iberyeso. En el segundo grupo tenemos productos como el PERALIT-C: para aglutinados de perlita y yeso, resistentes al fuego y antiacústicos, o la PERLESCA de Coperlex, mortero de perlita y escayola para revocos interiores, se aplica manualmente, proyectado o gunitado. Con la incorporación de perlita en el yeso se consigue: Reducir las humedades por condensación, mejorar el aislamiento térmico y acústico del yeso. Mejorar el comportamiento ante el fuego (protección antifuego de una hora por cm, de espesor de recubrimiento de estructuras metálicas). Disminuir la densidad, fundamental para elementos prefabricados de gran tamaño. Vermiculita: La vermiculita es un mineral de la familia de la mica, compuesto básicamente por silicatos de Aluminio, Hierro y Magnesio. Con un tratamiento térmicamente controlado, a temperaturas del orden de 700ºC, el mineral se expande, exfoliándose y aumentando su volumen inicial de 20 a 30 veces. En este proceso térmico se originan en el interior del mineral, entre sus paredes, una extraordinaria cantidad de células microscópicas cerradas, conteniendo aire inmóvil y deshidratado. La vermiculita se encuentra en varios lugares del mundo, pero de los datos técnicos obtenidos se establece que el yacimiento de Palabora es la mayor fuente mundial (del 95/100% de la demanda del mercado europeo procede de allí). La Compañía minera de Vermiculita de Palabora suministra la Vermiculita en seis tamaños de clasificación. El tamaño mayor oscila entre 5,6 y 16 mm. y el menor tamaño entre 0,71 mm. Tipo Granulometría (mm) Densidad aparente

(kg/m≥) 0 0.2-1 120-140 1 0.5-2 100-120 2 0.5-3 95-110 3 1-4 85-100 Tabla 3.9. Características de la vermiculita. (Europerl). Características técnicas: Su estado físico es de un sólido granulado de fino a grueso, con un diámetro máximo de 8 mm. De color dorado, inodoro e insoluble en agua. Densidad aparente de 70 a 140 kg/m≥. Punto de fusión 1.370ºC. Temperatura de ignición no inflamable. pH (10% suspensión en agua): 7.2 Reacciones peligrosas: ninguna, producto estable.

Ligereza: las densidades aparentes de la vermiculita expandida oscilan entre 60 y 149 kg/m≥., según granulometrías. Aislamiento térmico: La vermiculita expandida, mantiene su capacidad de aislamiento entre -200ºC y 1.200ºC. Su conductividad térmica es de 0.053 kcal/hr m.ºC para una temperatura media de 20ºC. Su capacidad calorífica es muy baja (0.2). Con el aumento de la temperatura, el coeficiente aumenta como en cualquier material aislante, pero con una proporción mucho menor. Las paredes brillantes de las laminillas de mica de vermiculita forman una multitud de pantallas que reflejan y dispersan la energía calórica transmitida por radiación, y convierten a dicho material en el aislante ideal para altas temperaturas. Aislamiento acústico:Al incidir las ondas sonoras sobre las laminillas multidireccionales de la vermiculita expandida estas son, en parte, reflejadas en multitud de direcciones y también, en parte, absorbidas por la estructura microscópica de burbujas de aire de que está compuesta la vermiculita con lo que se consigue un óptimo aislamiento acústico para una amplia gama de frecuencias. Resistencia a fuego: Punto de fusión 1.370ºC ; temperatura de reblandecimiento 1.250ºC. Incombustible y químicamente estable a altas temperaturas. Material por tanto idóneo para protecciones contra el fuego. Inalterabilidad: Es insensible a los agentes atmosféricos y al paso del tiempo. Es estable, químicamente neutra (pH= 7,2) e inerte, no es higroscópica. No produce ninguna acción sobre el hierro o acero. Capacidad de absorción: Todos los tamaños de Vermiculita exfoliada pueden retener líquidos entre los huecos interlaminares de cada una de las partículas así como entre los huecos entre partículas. La capacidad de absorción varía de acuerdo al tamaño de la partícula y al líquido a absorber. Puede llegar a absorber hasta 500 cm≥ de agua. Angulo de reposo: Varía de 27º a 38º en función del tamaño y las condiciones ambientales. Catión intercambiable: El catión de intercambio que presenta generalmente la Vermiculita, es el Mg+. El contenido de este catión en la Vermiculita de Palabora es superior a 600 miliequivalentes por kilogramo. La cantidad de este catión está influenciada por la superficie específica. La Vermiculita exfoliada tiene las cantidades más elevadas del mismo. Análisis químico: La Vermiculita es una sustancia de procedencia natural, con lo que su composición química varía según muestras o minas. Cuando se analiza químicamente la Vermiculita en crudo y la exfoliada se obtienen los mismos valores Elementos químicos Porcentaje Sílice Alúmina Öxido de hierro Bióxido de Titanio Öxido magnésico Öxido cálcico Öxido potásico Agua (libre y combinada) Otros componentes

37-40 7-10 6-9 0.6-1.4 23-27 1-3 3-6 7-10 2-3

Tabla 3.10. Análisis químico de la vermiculita. (Europerl). Vermiculita utilizada: Se ha utilizado Vermiculita exfoliada de la casa Europerl, tipo III. Yeso aligerado con Vermiculita: Existen productos de yeso/escayola que incorporan Vermiculita para reducir su densidad.

Estos productos son de dos tipos: Prefabricados de yeso/escayola y yeso/escayola para proyección, en los dos casos se aprovecha la mejora al comportamiento al fuego de la Vermiculita y su capacidad como aislamiento térmico. Cuando la vermiculita se agrega al yeso, es necesaria la incorporación de retardadores de fraguado, sobre todo si su aplicación es por proyección. El yeso-vermiculita aporta las siguientes ventajas frente al yeso sin aditivar: Ligereza de peso: su densidad es menor que la densidad del yeso normal. Adherencia: Los revocos que incorporan vermiculita pueden emplearse directamente sobre el hormigón y no necesitan de un picado de la superficie para proporcionar un lugar de anclaje, ni tampoco la adición de ningún ligante especial. Resistencia a la fisuración: al incorporar vermiculita, el yeso se vuelve más elástico y por tanto, puede soportar mejor las tensiones que puedan producirse por movimientos estructurales o dilataciones térmicas. Aislamiento térmico: Cuando se incorpora vermiculita con una dosificación 1-1.5, (en volumen) se obtienen los siguientes coeficientes: λ= 0.080-0.085 Kcal.m/m″C. K= 0.64-0.68 B. Th.U.pulg/pie″.ºF. Evita las condensaciones de agua: en invierno, las paredes no aisladas que estan en contacto con el exterior poseen una temperatura más baja que la temperatura ambiente. El poder aislante del yeso-vermiculita, que es unas cuatro veces mayor que el del yeso corriente, hace que la temperatura exterior no influya prácticamente sobre la cara interior de la pared, con ello se evita la causa principal de las condensaciones. Protección contra el fuego: Los revocos de yeso-vermiculita resisten al fuego con poca o ninguna pérdida de adhesión y con la mínima descomposición.

Fig.3. 11. Aplicaciones constructivas del yeso aligerado con vermiculita (Asfaltex-termita). Poliestireno expandido: Material plástico no cristalino, celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlas preexpandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. El poliestireno se empezó a fabricar de forma industrial en 1.936., pero como hasta 1.952 no se descubrieron técnicas para realizar espumas, el poliestireno expandido no apareció hasta más adelante. Características físicas y mecánicas Baja conductividad térmica a 10ºC (W/m.K) desde 0.033 a 0.041

Comportamiento frente al agua: Absorción de agua de bajo valor, oscila entre el 0,5% y el 3% en volumen; Permeabilidad al vapor de agua: según el tipo de placa oscilando entre 7.2 para el tipo I y 4.0 ng/Pa.s.m para el tipo V. Factor de resistencia a la difusión de vapor: de 27 mu Para el tipo I a 48 mu para el tipo V. Comportamiento ante el fuego: en el caso de combustión al estar constituido en un 98% por aire, las emisiones de gases son moderadas componiéndose fundamentalmente de dióxido de carbono y vapor de agua. Densidad: los diferentes tipos contemplados en la norma de especificaciones, presentan densidades nominales que oscilan entre los 10 kg/m≥ hasta los 35 kg/m≥. Es imputrescible y mantiene sus propiedades en el tiempo. Compatible con los materiales habituales de construcción pero mala resistencia frente a los disolventes orgánicos. Las temperaturas de uso oscilan entre -150ºC a + 90ºC. Es ecológico ya que no contiene CFC s ni HCFC s y por tanto ayuda a proteger la capa de ozono. Además es inerte y no tóxico, no liberando sustancias nocivas. Poliestireno expandido utilizado: Se ha utilizado poliestireno expandido granulado en perlas de granulometría granulometría comprendida entre 4 y 8 mm, de diámetro. Yeso aligerado con poliestireno expandido: Según las fuentes de documentación consultadas han existido patentes en el mercado de la construcción española, de paneles de escayola aligerada con perlas de poliestireno expandido incorporadas en la masa y paneles a las que se adosan planchas de poliestireno expandido, para, disminuyendo el espesor del panel de escayola y sustituyendo parte de este espesor con plancha de poliestireno expandido, disminuir el peso del conjunto (tabiques YESONEL) y TABIPAL de Yekaplan. En la actualidad, no se tiene conocimiento, de que en España, se comercialicen placas o paneles de escayola aligeradas con la incorporación en la mezcla de poliestireno expandido. Vidrio celular:

Se obtiene por la fusión de polvo vítreo, donde por proceso térmico-químico en el polvo del vidrio al fundirse se crean celdas parcialmente vacías y cerradas. El vidrio celular se comercializa en forma de placas de dimensiones 450x300x 13/22/32/42mm. (largoxanchoxespesor). Como características se resaltan: material ecológico, no tóxico, no desprende gases. Comportamiento al fuego M0. Elevada resistencia a compresión. Barrera de vapor. No es capilar. Hermético, indeformable, resistente a los productos químicos, inorgánico e imputrescible. Características físicas y mecánicas Densidad aparente 170 k/m≥

Conductividad térmica 0.048 W/m ºC

Resistencia a la compresión 8 k/cm″

Absorción de agua 0.00%

Resistencia a la difusión del vapor

Infinita ∝

Resistencia a la flexión 11 k/cm″

Higroscopicidad nula

Temperatura de resistencia al calor

1.257 ºC

Dilatación térmica 85x 10↓ƒ/ºC

Capilaridad Nula

Reacción al fuego M-0

Tabla 3.11. Características del vidrio celular. (Polydros) Vidrio celular utilizado:

Se utilizan desechos de las placas de vidrio celular que han sido facilitadas por Polydros s.a. Los trozos de estos desechos son irregulares, aunque se intenta utilizar desecho con tamaño uniforme, debido fundamentalmente a que al tener que confeccionar probetas prismáticas, no se pueden utilizar trozos muy grandes. El tamaño medio de los trozos utilizado ha oscilado entre 1 y 2 cm. Por otra parte comentar que se evita la mezcla de la escayola con el polvo de vidrio celular, que se genera al regularizar los trozos. Yeso aligerado con vidrio celular: No se ha encontrado documentación escrita sobre experiencias donde se elabore el yeso o la escayola con vidrio celular ni documentación sobre morteros u hormigones aligerados con este material. Tampoco, la empresa que nos ha proporcionado información y material, tiene conocimiento de que existan composites de vidrio celular con matriz conglomerante. Corcho

El corcho es un material que constituye la corteza del alcornoque (Quercus Suber, L).

El alcornoque es un árbol autóctono de la zona Mediterránea Occidental y algo de la Atlántica, en donde encuentra las condiciones óptimas de habitabilidad. Los países en los que se halla el alcornoque de forma espontánea son los siguientes: Portugal; España; Argelia; Marruecos; Francia; Italia y Túnez. De forma indicativa se dan las siguientes cifras de orden relativas a la importancia de la producción corchera:

Sup. alcornocal. Producción media. 1.978 (Has) (Tm/año) Portugal...................750.000.......................200.000 España.....................500.000.......................100.000 Argelia....................410.000..........................40.000 Marruecos...............340.000..........................20.000 Francia....................100.000..........................14.500 Tunez........................99.000............................8.000 Italia..........................90.000............................2.000 Yeso aligerado con corcho: Antecedentes:

Luis Velaz de Medrano y Jesús Ugarte, en su libro "EL alcornoque y el corcho", editado en 1.922, describen como en los comienzos de la industria del corcho aglomerado después de realizar éstos con colas orgánicas y no habiendo obtenido buenos resultados se busca en los minerales, entre ellos el yeso, el aglutinante que se necesitaba. Al ser éste aglutinante bastante denso, resultaban aglomerados demasiado pesados para emplearlos como material aislante desechándose por tanto esta solución de material compuesto.

No se han encontrado más referencias bibliográficas sobre la utilización de granulados y polvo de corcho como adiciones y cargas de una matriz de yeso o escayola, para la obtención de materiales aplicados a la construcción de edificios. Tampoco hay constancia documental directa ni referencias indirectas de que hasta la fecha se hayan utilizado desechos de corcho para constituir un material compuesto con matriz de yeso o escayola, para la obtención de materiales de construcción prefabricados para interiores, o para aplicaciones por proyección. Sin embargo, se considera que los productos de yeso- corcho y escayola-corcho, podrían ser altamente competitivos con los productos convencionales aceptados actualmente para particiones y falsos techos, debido a las propiedades que previsiblemente tendrán estos materiales compuestos. Tipo de corcho utilizado:

Desechos de corcho, en forma de granulado, proporcionados por el Instituto Eduardo Torroja: 1.Bornizo de rama de procedencia Sierra Morena Occidental (llanuras pacenses), término municipal Higuera de Vargas. 2. Bornizo de invierno crudo. 3. Bornizo de rama de la sierra de San Pedro, finca valderrey. 4. Regranulado negro. 5. Expandido para aglomerado negro. 6. Restos de poda.

Los criterios que los investigadores del Instituto manejaron para la selección de los distintos tipos de desechos de corcho, fueron entre otros:

- Determinar a través de diversas fuentes bibliográficas varias regiones con diferentes condiciones

ecológicas, para obtener por tanto variación en el genotipo y fenotipo de la especie Quercus Suber. - Seguir las pautas impuestas por especialistas del ICMC (Instituto de la madera, el corcho y el carbón

de Mérida) y del IETcc. La primera parte del estudio realizado sobre la escayola aligerada con corcho, se realizó con la colaboración de los técnicos de dichos institutos y en los laboratorios de Mérida.

- La disponibilidad del producto. Los restos de poda, el bornizo de invierno y el de verano son

estacionales, debiendo además competir con su utilización en la industria del aglomerado y del picón, carbón.

- El coste de recogida y mantenimiento.

Una vez recogidas en campo, las muestras fueron trasladadas al ICMC, en donde se almacenaron durante un periodo que osciló entre una semana y quince días a fin de conseguir una perdida de humedad próxima al 12%. Luego se trituró en un molino de martillos giratorios con una frecuencia de giro de 3.000 r.p.m., pasándose luego por un tamiz de 12 mm, de malla Las muestras así preparadas se almacenan en cajas y son conservadas en una cámara climática en condiciones normales de temperatura y humedad (20ºC y 65%), para que no pierdan la humedad del material de un 12%. Restos de poda: Material pulvurulento por estar compuesto de madera triturada (leñas de encina, ramas de alcornoque peladas), de ramas de menos de 7 cm, de diámetro de encina y alcornoque proveniente de la poda de estos. Se presentan granos y fibras en algunos casos de más de 12mm, con entre un 20 y un 40% de granos mayores de 0,25 mm. y menos de un 5% de granos menores de un 0,25 mm. Caracterización física: densidad aparente entre 0.13 y 0.20 gr/cm≥; porosidad del 60% y humedad muy variable entre el 25 y el 30%. 3.5 Ecu por 100 kg.

Bornizo de invierno: compuesto principalmente de material granular (80%), acompañado de material pulvurulento (serrín de madera). El material granular está formado por granos de diámetro menores de 11.5 mm., con entre un 15 y un 30% de granos mayores de mm y menos de un 10% de granos menores de 0.25 mm. Caracterización física: densidad aparente entre 0.20 y 0.28 gr/cm≥; porosidad del 85% y humedad muy variable entre el 15 y el 30%. 3.5 Ecu por 100 kg. Bornizo de verano: resultado de la primera saca de corcho o de subir la altura de descorche y resto de zapatas y cuellos. Material granular de menos de 11.5 mm. con entre un 40 y un 50% de granos mayores 0.25 mm. y menos de un 10% de granos menores de 0.25 mm. Caracterización física: densidad aparente entre 0.10 y 0.135 gr/cm≥; porosidad del 85% y humedad del 8 al 10%. Caracterización química: pH=6.2; conductividad=0.25 ms/cm; contenido en cenizas=6.7%; contenido en materia orgánica oxidable= 31.3%; en cuanto a elementos minerales 0.25% de potasio, 0.6% de nitrógeno y 117 ppm de manganeso; contiene además ácidos fenólicos libres, como el ácido protocatético y el ácido gálico. Corcho expandido para aglomerado negro: granulado de corcho sometido a una cocción a 400ºC., consiguiéndose una gran expansión de los granos de corcho así como la eliminación de los elementos más volátiles, resultando un producto de menor densidad y mayor pureza. Regranulado negro: procedente de la trituración de los desperdicios del aglomerado expandido puro. Los materiales aligerados son aquellos que en su origen tienen densidades normales y mediante algún procedimiento, que citaremos posteriormente, se hace disminuir su densidad.

Estos materiales se aligeran con el fin de:

• Reducir la densidad, facilitando: la puesta en obra y por tanto el rendimiento de la mano de obra; y el transporte consiguiendo minimizar las roturas y desconchones.

• Mejorar el aislamiento: Produciendo un mayor coeficiente de conductividad térmica de los

materiales (Aislamiento térmico), una mejor absorción de la energía de impacto (Aislamiento Acústico), y un incremento de la resistencia al fuego.

• Mejorar el comportamiento ante la heladicidad consiguiendo alargar la vida útil del material.

• Esta mejora de propiedades supone en ocasiones la reducción de las resistencias mecánicas

del material. PROCEDIMIENTOS PARA ALIGERAR EL MATERIAL

• Realizar huecos y alvéolos en el interior del material:

Ladrillos huecos de gran formato, bovedillas, paneles de escayola aligerados...

• Sustituyendo soluciones macizas por soluciones multicapa:

Resueltas a modo de sándwich, dos laminas de mínimo espesor rígidas y de elevada densidad encerrando un núcleo de material celular (fibra de vidrio, poliestireno expandido espuma de poliuretano...) Este núcleo confiere al panel mayor resistencia al fuego, y mejor aislamiento térmico y acústico.

Aplicaciones: Particiones. (Fermacell, Pladur, Placoplatr, Knauf); Cubiertas. (Termochip); Paneles de fachada o cerramientos. (Paneles de Cerramiento Pacesa)

• Introduciendo aire en su interior mediante los siguientes procedimientos: Durante su fabricación: Al incorporar en la mezcla partículas que en la cocción desprenden gases o aire formando microburbujas en el interior. Por ejemplo en la fabricación de áridos ligeros como la arcilla expandida la perlita. Aplicaciones: Prefabricados (Bloques de Termoarcilla Ceratres, Bloques Siporex, Bloques de Ytong, Placas de Vidrio Celular- Polidros). Mediante incorporación de aditivos: Los aditivos son materiales en forma liquida o en polvo que se agregan en proporciones menores al 5% sobre el peso de los conglomerantes. Estos aditivos se podrán utilizar siempre que se justifique que la sustancia agregada en las proporciones previstas produzcan el efecto deseado sin que modifiquen excesivamente las restantes características del hormigón. Incorporación de aditivos que modifican el contenido de aire (u otros gases) de los hormigones, morteros y pastas. Inclusores de aire o aireantes: Aditivos cuya función principal es producir en los hormigones, morteros, y pastas un número elevado de finas burbujas de aire separadas y repartidas uniformemente, que evitan la succión capilar mejorando la impermeabilidad del hormigón. La introducción de estos aditivos mejora el comportamiento ante las heladas lo que implica una mayor durabilidad y consigue unas reducciones de peso del 15 % aproximadamente. Función secundaria: permiten mantener una consistencia plástica o fluida, disminuyendo la relación agua/cemento con lo que se consigue: Aumentar la compacidad, mejorando la resistencia mecánica. Mejorar la cohesión interna y por tanto la impermeabilidad. Efecto secundario: determinados aditivos pueden reducir las resistencias mecánicas del hormigón. Aplicaciones: Conseguir mejoras económicas por la reducción del contenido de cemento en el hormigón.; y mejorar el comportamiento de los hormigones ante el agua. Espumantes: Aditivo generador de espuma, esta espuma se puede generar por batido manual o mecánico, esto supone la oclusión de pequeñas burbujas de aire distribuidas homogéneamente, dotando al material de una estructura alveolar y consiguiendo disminuciones de peso del hasta 4 o 5 veces el peso inicial. Con los espumantes se consiguen morteros, pastas y hormigones celulares. Función secundaria: añaden una mayor docilidad en la masa que junto a la reducción de peso conseguida supone una mejora de la puesta en obra. Efecto secundario: reducen las resistencias mecánicas y disminuyen la dureza superficial del material. Aplicaciones: Formación de pendientes. Formación de rellenos de gran volumen. Prefabricados. (Bloques de hormigón celular, Piezas especiales, Bovedillas, y Paneles de cerramiento). Generadores de Gas:

Aditivos cuya función principal es producir un gas por medio de una reacción química durante la colocación del mortero, hormigón o pasta. Con gran proporción de aditivo se produce un volumen importante de gas formándose hormigón o mortero celular. Generadores de expansión: Aditivos que producen una expansión controlada y permanente de los hormigones, pastas o morteros. Pueden ser: Aditivos que compensan la retracción: Expansión final comprendida entre 0,00 y 0,06. Aditivos que producen expansión libre: Expansión final mayor o igual que 0,06. Mediante adición de cargas ligeras. Como relleno o sustituto de los áridos de la mezcla, que se incorporan en la masa en pesos superiores al 5% sobre el peso del conglomerante. Su inclusión mejora la granulometría haciendo la masa más trabajable, las resistencias mecánicas, la dureza superficial y las características térmicas y acústicas.

Estos áridos pueden ser según su naturaleza y elaboración:

- Naturales inorgánicos no elaborados: Proceden de la desintegración natural o artificial de las rocas. Puzolanas, Escorias, Piedra Pómez, Concha machacada...

- Naturales inorgánicos elaborados: A través de un proceso industrial. Arcilla

expandida., Pizarra expandida, Vermiculita, Perlita.

- Naturales Orgánicos no elaborados: Granulado de los desechos del corcho, cáscaras de cereales virutas de madera.

- Industriales no elaborados: Escoria de alto Horno, Cenizas Volantes.

- Industriales Elaborados: Escoria expandida, Espuma de escoria, cenizas

expandidas, Cenizas sinterizadas

- Orgánicos: Partículas de Plástico, poliestireno expandido

Dentro de esta clasificación podemos distinguir:

- Áridos Ligeros: Arcilla expandida Perlita, Vermiculita.

- Granulados Ligeros: Poliestireno Expandido, Corcho. ÁRIDOS Y GRANULADOS Dentro de los aligerantes que vamos a tratar están los áridos ligeros, siendo los más frecuentes de encontrar en el mercado de la construcción española la arcilla expandida, la perlita y la vermiculita, y por otra parte los granulados ligeros, entre los que destacan el poliestireno expandido y el corcho. A continuación analizamos las características básicas de cada uno de estos materiales y su relación como aditivo con la escayola. ARCILLA EXPANDIDA La arcilla expandida se obtiene sometiendo arcillas especiales a temperaturas de 1.200 ºC en grandes hornos rotatorios. Mediante este tratamiento, la arcilla se transforma en gránulos esféricos

porosos y ligeros, formado por innumerables burbujas que contienen aire estancado y que le confiere una mejora de su aislamiento térmico y acústico ante el impacto. Esta característica le otorga un poder altamente aislante y, a la vez permite el libre paso del vapor de agua.

Es un producto químicamente neutro, que no desprende gases ni malos olores, es imputrescible y no atacable por parásitos hongos o roedores. No le afectan las sustancias químicas y es altamente resistente a las heladas y a los cambios bruscos de temperatura. Además, debido a su elevado punto de fusión, su resistencia ante el fuego es muy buena. Las densidades de la arcilla expandida oscilan entre 300 Kg/m3, para aplicaciones donde es necesaria la reducción de peso, y de 800 Kg/m3 para aplicaciones estructurales.

Sus aplicaciones en el campo de la construcción son muy diversas, sobre todo como

aligerante de hormigones. No se han encontrado referencias bibliográficas ni documentales sobre la arcilla expandida

como aditivo de la escayola. PERLITA La perlita es un silicato de origen volcánico que contiene agua de cristalización en la molécula. Este mineral, debidamente triturado a una granulometría preestablecida, se calienta sobre los 1.000 o 1 .3000C. A dicha temperatura el agua de cristalización se transforma en vapor y obra como expandente, hasta constituir un granulo ligero, formado por microceldas cerradas, con un volumen hasta 20 veces superior al inicial. De ello resulta un excelente material de aislamiento térmico y acústico, utilizado tal cual en el relleno de dobles paredes o en mezcla con cementantes (cemento, yeso o escayola). Se aplica manualmente, proyectado o gunitado, en paredes y para proteger del fuego las estructuras metálicas (protección antifuego de una hora por cada cm. de espesor de recubrimiento). Es incombustible por su alto punto de fusión e imputrescible por su naturaleza mineral. Tiene una densidad entre 30 y 120 Kg/m3 que le confiere sus características aislantes. Además, debido a su elevado punto de fusión, su resistencia ante el fuego es muy buena. VERMICULITA La vermiculita es un mineral de la familia de la mica, compuesto básicamente por silicatos de aluminio, hierro y magnesio. A base de un tratamiento térmicamente controlado, a temperaturas del orden de 700 ºC, el mineral se expande, exfoliándose y aumentando su volumen inicial de 20 a 30 veces. En este proceso se originan en el interior del mineral, entre sus paredes una extraordinaria cantidad de células microscópicas cerradas, conteniendo aire, inmóvil y deshidratado.

Su estado físico es el de un sólido granulado de fino a grueso, con un diámetro máximo de 8 mm., de color dorado, inodoro e insoluble en agua.

Sus principales características son la ligereza (las densidades aparentes oscilan entre 60 y

150 Kg/m3, según granulometrías) y la capacidad de aislamiento térmico y acústico. Por su punto de fusión (1.370 0C) es un material idóneo para la protección contra el fuego. Es insensible a los agentes atmosféricos y al paso del tiempo. Es estable, químicamente neutra, inerte, no higroscópica y no produce ninguna acción sobre el hierro o acero.

Sus aplicaciones más frecuentes en la construcción son el campo de los aislamientos, tanto

térmicos como acústicos, generalmente utilizada a granel o mezclada en revocos y hormigones, como aligerante y protección contra el fuego.

En cuanto a sus aplicaciones con yeso existen en el mercado productos premezclados de

yeso y vermiculita que se pueden aplicar de forma manual o mediante proyección con máquina. Estos productos se aplican sobre superficies de paredes, techos y estructura. También se puede añadir vermiculita exfoliada en el yeso de guarnecer y enlucir directamente en la obra, sin estar el producto premezclado.

POLIESTIRENO EXPANDIDO

El poliestireno expandido es un material plástico celular rígido, fabricado a partir del moldeo de perlas preexpandidas de poliestireno expandible o de uno de sus polímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire.

Es un material de gran resistencia térmica, con un bajo valor de absorción de agua. En caso

de combustión, al estar constituido por un 98% de aire, las emisiones de gases son moderadas, componiéndose fundamentalmente de dióxido de carbono y vapor de agua. Es imputrescible, mantiene sus propiedades en el tiempo y tiene una densidad muy baja (entre 10 y 35 Kg/m3).

Su principal aplicación en construcción es en el campo de los aislamientos térmicos,

fundamentalmente para cámaras de aire y en cubiertas. Se utiliza en forma de granulado y en formato de panel rígido.

En cuanto a sus aplicaciones con el yeso lo habitual es encontrarlo como trasdosado, desde

la forma de paneles a placas de yeso laminado o yeso fibra, ya que no hay muy buena adherencia entre ambos materiales. CORCHO El corcho es un tejido vegetal obtenido de la corteza del alcornoque, constituido por la agrupación de células muertas y con forma, estructura y disposición articulares. Las células que lo constituyen están dispuestas muy regularmente y próximas entre si, sin que existan espacios intercelulares. Cada célula está formada por una cámara de aire, envuelta por una membrana o pared celular.

En cuanto a la utilización del corcho como aditivo para el yeso o la escayola, el resultado de la mezcla es bastante denso, resultando aglomerados muy pesados, desechándose por tanto esta solución. En resumen, podemos concluir que además de las propiedades de estos materiales como aligerantes debido a sus bajas densidades, nos aportan otra serie de cualidades como puede ser la resistencia al fuego o el aislamiento térmico y acústico que les confiere la estructura. ARCILLA EXPANDIDA

• Tamaño de las probetas: 4x4x16 • Tipo de arcilla: F-3, granos de diámetro comprendido entre 3 – 8 mm y densidad 350

± 50 kg/m3. • 8E: escayola E-35 sin aditivos.

Tabla de tipo de escayola y designación

Serie Tipo E A/E Tipo arcilla % arcilla % fibra Denominación 8 E-35 0,8 F-3 60% -------- 8Ar60F 9 E-35 0,8 F-3 60% 1% 18Ar60F Gráficos comparativos:

• Peso:

Pesos

180

200

220

240

260

1 2 3

Probetas

Peso

(g) 8E

8Ar60F

18Ar60F

Al añadir a la escayola un 60% de arcilla expandida, el peso se reduce notablemente (alrededor de un 21%), como se puede observar en el correspondiente gráfico.

• Resistencia a flexotracción:

15

20

25

30

35

40

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a fl

exió

n

8e

8Ar60F

18Ar60F

La reducción de la densidad del material conlleva a su vez a una disminución de la resistencia a flexotracción. La inclusión de fibra de vidrio E, de 25 mm de longitud, produce cierta mejora de los valores de resistencia, pero sin llegar a los valores de la escayola sin aditivar, como se ve en el gráfico.

• Resistencia a compresión:

55

60

65

70

75

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n

8E

8Ar60F

18Ar60F

Los valores correspondientes a la resistencia a compresión mejoran notablemente, al añadir arcilla expandida (8,7%), y aún lo hacen más si se añade además un 1% de fibras de vidrio E, de 25 mm de longitud (17%).

La adherencia entre los granos de arcilla y la escayola sólo es importante cuando los granos de arcilla superan los 5 mm de diámetro. Se llega a esta conclusión en la rotura de las probetas porque los granos grandes se parten, a diferencia de los pequeños que se desprenden. PERLITA

• Tamaño de las probetas: 4x4x16 • Tipos de perlita:

- B-10: 0-3 mm. Densidad 105 – 125 kg/m3 - B- 6: 0-1,5 mm. Densidad 55 – 65 kg/m3 - B-12: 0-5 mm. Densidad 105 – 125 kg/m3

• 8E: escayola E-35 sin aditivos.

Tabla de tipo de escayola y perlita:

Serie Tipo E A/E Tipo perlita % perlita Denominación 1 E-35 0,8 B-10 20% 8P20B10 2 E-35 0,8 B-6 10% 8P20B6 3 E-35 0,8 B-12 20% 8P20B12 4 E-35 0,8 20% B-10 --------- 18P20B10

Gráficos comparativos:

• Peso:

180

200

220

240

260

1 2 3

Probetas

Peso

(g)

8E8P10B108P20B68P20B1218P20B10

En función del tipo de perlita y la cantidad añadida, el peso se reducirá entre un 14 y 24%.


15

20

25

30

35

40

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a fl

exió

n (k

p/cm

2)

8E

8P10B10

8P20B6

8P20B12

18P20B10


4045

505560

6570

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n (k

p/cm

2)

8E

8P10B10

8P20B6

8P20B12

18P20B10

Las resistencias mecánicas disminuyen, tanto la resistencia a flexotracción como a compresión respecto a la escayola sin aditivar, excepto la escayola realizada con perlita B10, que su resistencia a compresión es superior a la de la escayola. VERMICULITA

• Tamaño de las probetas: 4x4x16 • Tipos de vermiculita:

-E1: granulometría de 0,5 a 2mm y densidad entre 100 – 120 kg/cm3. -E2: granulometría de 0,5 a 3mm y densidad entre 85 – 105 kg/cm3.

• 8E: escayola E-35 sin aditivos. • Fivi: fibra de vidrio

Tabla del tipo de escayola y vermiculita Serie Tipo E A/E Tipo y %

vermiculita % Melment % Fivi Denominación

1 E-35 0,8 20% E1 8V20 2 E-35 0,8 20% E1 1 18V20 3 E-35 0,6 20% E2 0,5% 6V20M 4 E-35 0,6 20% E2 0,5% 1 16V20M Gráficas comparativas:

• Peso:

200205210215220225230235240245250

1 2 3

Porbetas

Peso

(g)

8E

8V20

18V20

6V20M

16V20M

Las escayolas con vermiculita y con una relación A/E de 0,8 reducen más su peso frente a la escayola con una relación A/E de 0,6, como se observa en el gráfico correspondiente. Aún así, la inclusión de vermiculita en la escayola siempre produce una reducción de peso frente a la escayola sin aditivar.


20

25

30

35

40

45

50

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a fl

exió

n (k

p/cm

2)

8E

8V20

18V20

6V20M

16V20M

La resistencia a flexotracción disminuye, a excepción de la escayola que se le ha añadido un 0,5% de Melment, que alcanza valores mayores a los 40 kp/cm2. El inconveniente es que el peso aumenta a la par que la resistencia.


35

40

45

50

55

60

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n (k

p/cm

2)

8E

8V20

18V20

6V20M

16V20M

Los valores de la escayola sin aditivar siempre están por encima de los de las escayolas con vermiculita. POLIESTIRENO EXPANDIDO

• Tamaño de las probetas: 4x4x16 • 8E: escayola E-35 sin aditivos. • Fivi: fibra de vidrio.

Tabla de tipo de escayola y poliestireno expandido

Serie Tipo E A/E Tipo y % poliestireno

% Melment % Fivi Denominación

1 E-35 0,6 3% 4y8mm 0,5 1 16Po3M 2 E-35 0,6 3% 4y8mm 0,5 2 26Po3M Gráficas comparativas:

• Peso:

130

160

190

220

250

1 2 3

Probetas

Peso

(g) 8E

16Po3M26Po3M

Se produce una reducción de peso bastante importante, de un 40% aproximadamente.


10

15

20

25

30

35

40

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a fl

exió

n (k

p/cm

2) 8E

16Po3M

26Po3M

La resistencia a flexotracción de las escayolas con poliestireno expandido disminuye frente a la escayola sin aditivar.


10

20

30

40

50

60

70

1 2 3

Probetas

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n (k

p/cm

2) 8E16Po3M26Po3M

Se produce una pérdida de la resistencia a compresión de las escayolas con poliestireno expandido frente a la escayola sin aditivar de un 57 % aproximadamente. La inclusión de fibra de vidrio no mejora considerablemente estos resultados. POLIESTIRENO EXPANDIDO RECICLADO EN LA ESCAYOLA OBJETIVOS El objeto de este estudio es elaborar un material derivado de la escayola con adición de poliestireno expandido proveniente del reciclado y posibles fibras. De este material se exigirá ligereza y resistencia suficiente como para poder realizar productos moldeados similares a los elaborados únicamente con escayola. También se valorarán sus características, como facilidad de amasado, fraguado, adherencia, homogeneización de la mezcla y resistencias mecánicas. La manera o el método a seguir para realizar dicho estudio será la elaboración de probetas de escayola, sin aditivar, añadiendo distintos porcentajes de poliestireno expandido y añadiendo fibras sintéticas. MATERIALES UTILIZADOS

• Escayola. La escayola a utilizar está recogida en la norma RY – 85, es decir, sulfato de calcio

semihidrato (SO4Ca ½ H2O), con posibles incorporaciones de retardadores de fraguado, y con una resistencia mínima a flexotracción de 30 kp/cm2.

• Poliestireno expandido.

Presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. Su densidad oscila entre 10 kg/cm3 hasta los 35 kg/cm3. Su comportamiento ante el fuego,

en el caso de combustión al estar constituido en un 98% por aire, las emisiones de gases son moderadas, componiéndose fundamentalmente de dióxido de carbono y vapor de agua. Es imputrescible y mantiene sus propiedades en el tiempo, pero de mala resistencia frente a disolventes orgánicos. Es inerte y no tóxico, no liberando sustancias nocivas.

En las probetas realizadas se añadirá en un 1, 2 y 3% sobre el peso de la escayola.

• Resina Vinnapas EZ G3 (Wacker) Se añadirá un 1% sobre el peso de la escayola.

MÉTODO DE ENSAYOS. Se han realizado seis series de probetas de 4x4x16 cm, y cada una de ellas está formada por probetas de relación agua/yeso: 0,8, 1 y 1,2.

• Probetas de escayola sin aditivar.

Se ha tomado el peso en seco (g) y la resistencia a flexotracción (kg/cm2). Estas probetas nos servirán como probetas testigo para compararlas con el resto. PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1,2 1,2 PE

PROBETAS A B C Media Peso (g) 193,9 195,4 194,8 194,7

Tolerancias

14,2 Resistencia flexión (kg/cm2)

17,0

19,0

17,0

16,7 19,2

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 1 PE PROBETAS A B C Media Peso (g) 217,4 213,8 212,5 214,6

Tolerancias


28,5

22,5

22,5

24,5 28,2

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 (1) 0,81 PE PROBETAS A B C Media Peso (g) 254,6 251,9 261,4 256,0

Tolerancias


30,5

24,0

30,5

28,3 32,5

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 (2) 0,82 PE PROBETAS A B C Media Peso (g) 257,8 258,6 257,9 258,1

Tolerancias


41,5

35,5

37,5

38,2 43,9

• Probetas de relación A/Y=0,8 y con adición de poliestireno expandido.

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 1 0,8 P1

PROBETAS A B C Media Peso (seco) (g) 226,9 247,0 194,6 222,8

Tolerancias 27,6 Resistencia flexión

(kg/cm2) 30,0

35,0

------

32,5

37,4

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 2 0,8 P2 PROBETAS A B C Media Peso (seco) (g) 162,5 196,8 211,8 190,4


(kg/cm2) 19,0

26,0

23,0

22,7

26,1

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 3 0,8 P3 PROBETAS A B C Media Peso (seco) (g) 139,2 127,9 143,9 137,0


(kg/cm2) 9,5

10,0

13,5

11,0

12,7

Esta serie de probetas presentan sus caras lisas, sin oquedades ni desconchones

producidos en el desmolde.

El principal problema es la homogeneidad de la mezcla, ya que el poliestireno posee gran flotabilidad, y se queda sobre el agua.

En el volcado de la mezcla al molde, lo primero que cae es el agua junto a la escayola y posteriormente el poliestireno, que hay que ayudarlo empujándolo con una espátula. Esto produce que el poliestireno quede en la parte superior de las probetas, siendo el resto escayola; esto se refleja en los datos numéricos y en las gráficas. Según se va añadiendo mayor porcentaje de poliestireno, éste ocupa mayor volumen en la probeta, aligerándola pero perdiendo resistencia a flexión.

Conclusiones: - Buen acabado superficial - Mala homogeneidad de la mezcla - Se consigue un aligeramiento de las probetas a los 7 días de:

-para 1% de poliestireno: 13,7% -para 2% de poliestireno: 26,2% -para 3% de poliestireno: 46,9%

- Debido a la mala homogeneización de la mezcla y la cantidad de escayola que poseen las probetas, éstas alcanzan resistencias a flexión relativamente altas y su rotura es similar a la de las probetas sin aditivar.

• Probetas de relación A/Y=1 y con adición de poliestireno expandido. PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 1 1 P1 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

316,5 318,5 345,7 326,9

Peso (seco) (g) 184,9 184,2 203,1 190,7

Tolerancias


16,0

23,5

20,0

19,8

22,8

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 2 1 P2 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

297,1 312,9 292,2 300,7

Peso (seco) (g) 175,4 184,5 173,0 177,6

Tolerancias


15,5

19,5

15,5

16,8

19,3

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 3 1 P3 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

227,4 274,3 232,1 244,6

Peso (seco) (g) 135,6 163,7 137,9 145,7

Tolerancias


------

16,0

12,0

14,0

16,1

La homogeneización del poliestireno con la escayola y el agua de estas probetas empeora, debido a que tiene más agua que las probetas de relación A/Y=0,8. Al igual que antes, el poliestireno se reparte por la parte superior de las probetas, siendo menor este problema según se va añadiendo mayor proporción de material. Conclusiones:

- Buen acabado superficial. - Mala homogeneidad de la mezcla. - Se consigue un aligeramiento de las probetas a los 7 días de :

-para 1% de poliestireno: 11,14% -para 2% de poliestireno : 17,24% -para 3% de poliestireno : 32,11%

- Debido a la mala homogeneización de la mezcla y la cantidad de escayola que poseen las probetas, éstas alcanzan resistencias a flexión relativamente altas y su rotura es similar a la de las probetas sin aditivar.

• Probetas de relación A/Y=1,2 y con adición de poliestireno expandido. PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1,2 %: 1 1,2 P1

PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

315,8 313,6 314,2 314,5

Peso (seco) (g) 170,3 169,0 168,4 169,2

Tolerancias


15,0

15,5

14,5

15,0

17,3

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1,2 %: 2 1,2 P2 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

268,2 275,4 240,9 261,5

Peso (seco) (g) 146,2 147,3 128,8 140,8

Tolerancias


-----

14,0

13,5

13,8

15,9

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1,2 %: 3 1,2 P3 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

233,0 282,9 250,9 255,6

Peso (seco) (g) 124,5 152,5 133,8 136,9

Tolerancias


9,5

14,5

4,0

9,3

10,7

La homogeneización de la mezcla resulta tan dificultosa como en los casos anteriores.

En estas probetas se ha conseguido una mayor proporción de poliestireno expandido en su masa, debido a que una vez volcada la mezcla en los moldes, se ha procedido a empujar o aplastar el poliestireno mediante procesos mecánicos y así intentar evitar la alta flotabilidad.

La mayor proporción de poliestireno en todas las probetas refleja, un mayor aligeramiento en relación a probetas anteriores, pero por el contrario la reducción de la resistencia a flexión.

Conclusiones: - Acabado superficial: Se producen pequeños desconchones en el desmoldeo(sobre todo

con el 3% de adición), posiblemente debidos a la gran densidad de perlas de poliestireno expandido en la probeta.

- Mala homogeneidad de la mezcla fluida. - Se consigue un aligeramiento de las probetas a los 7 días de:

-para 1% de poliestireno: 13,10% -para 2% de poliestireno: 27,68% -para 3% de poliestireno: 29,69%

- No se produce una rotura completa de las probetas, sino que se crean fisuras o parte parcialmente, pero sin separarse en dos partes.

• Probetas de relación A/Y=0,8 y con adición de poliestireno expandido y 1% de fibras. PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 1 Fibra%: 1 0,8 P1 F1

PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

297,6 272,0 313,2 294,3

Peso (seco) (g) 194,3 177,5 205,3 192,4

Tolerancias


20,0

17,5

24,0

20,5

23,6

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 2 Fibra%: 1 0,8 P2 F1 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

252,5 240,4 252,1 248,3

Peso (seco) (g) 165,5 157,4 165,6 162,8

Tolerancias


15,5

15,5

19,0

16,7

19,2

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 0,8 %: 3 Fibra%: 1 0,8 P3 F1 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

216,8 215,2 208,7 213,6

Peso (seco) (g) 142,8 141,7 137,3 140,6

Tolerancias


12,0

12,5

11,5

12,0

13,8

Para conseguir una mayor homogeneización, se ha procedido a esperar unos minutos antes de verter la mezcla en el molde, para así conseguir que la mezcla endurezca un poco y conseguir una mayor cohesión entre las perlas de poliestireno y la escayola. Se ha procedido como anteriormente se ha citado, y se ha empujado el poliestireno mecánicamente una vez volcada la mezcla en el molde.

La adición de la fibra no da una mayor resistencia mecánica, pero si se consiguen probetas con cierta tenacidad. En la rotura a flexión, las probetas no parten completamente, sino que se produce una fisuración para llegar finalmente a una rotura parcial, sin llegar a dividirse la probeta en dos. Conclusiones:

- Buen acabado superficial, no se producen desconchones en el desmoldeo. - Mejora de la homogeneidad de la mezcla fluida al esperar unos minutos antes del vertido

al molde. - Se consigue un aligeramiento de las probetas a los 7 días de:

-para 1% de poliestireno : 25,46% -para 2% de poliestireno : 36,92% -para 3% de poliestireno : 45,52%

- Se consigue una mayor cohesión entre las perlas del poliestireno.

Distintos repartos del poliestireno en las probetas:

• Probetas de relación A/Y=1 y con adición de poliestireno expandido y 1% de fibras.

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 1 Fibra%: 1 1 P1 F1 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

285,5 318,8 296,2 300,2

Peso (seco) (g) 172,0 199,5 186,8 186,1

Tolerancias


8,5

10,0

10,0

9,5

10,9

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 2 Fibra%: 1 1 P2 F1 PROBETAS A B C Media

Peso (sat) (g)

243,3 249,5 244,6 245,8

Peso (seco) (g) 147,2 159,3 155,0 153,8

Tolerancias


4,0

7,0

5,5

5,5

6,3

PROBETAS DE RELACIÓN A/Y: 1 %: 3 Fibra%: 1 1 P3 F1 PROBETAS A B C Media Peso (sat) (g)

171,9 239,4 238,6 216,6

Peso (seco) (g) 101,9 159,6 147,1 136,2

Tolerancias


6,5

7,8

7,0

7,1

8,2

Para conseguir una mayor homogeneización, se ha procedido a esperar unos minutos antes de verter la mezcla en el molde, para así conseguir que la mezcla endurezca un poco y conseguir una mayor cohesión entre las perlas de poliestireno y la escayola. Se ha procedido como anteriormente se ha citado, y se ha empujado el poliestireno mecánicamente una vez volcada la mezcla en el molde. La adición de la fibra no da una mayor resistencia mecánica, pero si se consiguen probetas con cierta tenacidad. En la rotura a flexión, las probetas no parten completamente, sino que se produce una fisuración para llegar finalmente a una rotura parcial, sin llegar a dividirse la probeta en dos. Conclusiones:

- Buen acabado superficial, no se producen desconchones en el desmoldeo. - Mejora de la homogeneidad de la mezcla fluida al esperar unos minutos antes del vertido

al molde. - Se consigue un aligeramiento de las probetas a los 7 días de:

-para 1% de poliestireno : 13,28% -para 2% de poliestireno : 28,33% -para 3% de poliestireno : 36,53%

- Se consigue una mayor cohesión entre las perlas del poliestireno.

TABLAS COMPARATIVAS. - Relación A/Y=0,8

PESOS A/Y=0,8

100125150175200225250275

A B C

PROBETAS

PESO

(g)

0,81 PE

0,82 PE

0,8 P1

0,8 P2

0,8 P3

0,8 P1 F1

0,8 P2 F1

0,8 P3 F1

PESOS A/Y=0,8

0

50

100

150

200

250

300

PESOS MEDIOS

0,81 PE

0,82 PE

0,8 P1

0,8 P2

0,8 P3

0,8 P1 F1

0,8 P2 F1

0,8 P3 F1

RESISTENCIA A FLEXIÓN A/Y=0,8

0

10

20

30

40

50

A B C

PROBETAS

RES

IST.

FLE

XIÓ

N (K

g/cm

2)

0,81 PE

0,82 PE

0,8 P1

0,8 P2

0,8 P3

0,8 P1 F1

0,8 P2 F1

0,8 P3 F1


05

1015202530354045

RESISTENCIAS MEDIAS

RES

IST.

FLE

XIÓ

N (k

p/cm

2) 0,81 PE

0,82 PE

0,8 P1

0,8 P2

0,8 P3

0,8 P1 F1

0,8 P2 F1

0,8 P3 F1

- Relación A/Y=1

PESOS A/Y=1

75100125150175200225

A B C

PROBETAS

PESO

(g)

1PE

1 P1

1 P2

1 P3

1 P1 F1

1 P2 F1

1 P3 F1

PESOS MEDIOS A/Y=1

0

50

100

150

200

250

PESOS MEDIOSPE

SOS

(g)

1PE

1 P1

1 P2

1 P3

1 P1 F1

1 P2 F1

1 P3 F1

RESISTENCIA A FLEXIÓN A/Y=1

0

10

20

30

A B C

P ROBETAS

1PE

1 P1

1 P2

1 P3

1 P1 F1

1 P2 F1

1 P3 F1

RESISTENCIA A FLEXIÓN A/Y=1

0

5

10

15

20

25

30

RESISTENCIAS MEDIAS

1PE

1 P1

1 P2

1 P3

1 P1 F1

1 P2 F1

1 P3 F1

- Relación A/Y=1,2

PESOS A/Y=1,2

100

150

200

250

A B C

P ROBETAS

1,2PE

1,2 P1

1,2 P2

1,2 P3

PESOS MEDIOS A/Y=1,2

0

50

100

150

200

250

PESOS MEDIOS

1,2PE

1,2 P1

1,2 P2

1,2 P3

RESISTECIA A FLEXIÓN A/Y=1,2

0

5

10

15

20

A B C

PROBETAS

REI

ST. F

LEXI

ON

(kg/

cm2)

1,2PE

1,2 P1

1,2 P2

1,2 P3


0

5

10

15

20

RESISTENCIAS MEDIAS

1,2PE

1,2 P1

1,2 P2

1,2 P3

CONCLUSIONES.

• La homogeneidad de la mezcla fluida es difícil de conseguir. • Con el 3% de adición se consigue una sección completa de poliestireno, pero se pierde

cohesión. • La resina añadida mejora la cohesión y se consigue cierta tenacidad. • El conseguir una probeta ligera y homogénea implica el obtener una resistencia a flexión muy

reducida.

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