Addition of new polymerbased and mineral-based fillers in mortarinfluences of polyurethane and afwillite on the microstructure and final properties

  1. Raquel Arroyo Sanz
Zuzendaria:
  1. Verónica Calderón Carpintero Zuzendaria
  2. Sara Gutiérrez González Zuzendaria
  3. Mathieu Horgnies Zuzendaria

Defentsa unibertsitatea: Universidad de Burgos

Defentsa urtea: 2017

Epaimahaia:
  1. Pedro Garcés Terradillos Presidentea
  2. Ángel Rodríguez Sáiz Idazkaria
  3. Mercedes del Río Merino Kidea
  4. Mariano González Cortina Kidea
  5. Sara Pavia Kidea
Saila:
  1. Construcciones Arquitectónicas e Ingenierías de la Construcción y del Terreno

Mota: Tesia

Teseo: 495175 DIALNET lock_openRIUBU editor

Laburpena

Para reducir la cantidad de plásticos y polímeros que se depositan en vertederos se ha realizado la inclusión de compuestos tales como residuos de espuma de poliuretano como material reciclado y reutilizable en sustitución de cantidades variables de áridos en la producción de nuevos materiales de construcción debido a sus características físicas y químicas. Con la intención de eliminar la limitación de resistencia mecánica derivada del empleo de polímero, y en un intento de ir más lejos en este campo de investigación, se han modificado las propiedades químicas de los aglutinantes con tensioactivos no iónicos que aumentan el efecto sobre la hidratación del clínker. Esta alteración produce un cambio importante en la resistencia mecánica para lograr materiales estructurales reciclados con una baja densidad con respecto a los morteros ligeros convencionales. Además, estos aditivos mejoran otras propiedades incluyendo la trabajabilidad, compactación de la matriz, evitan la disgregación de las partículas de poliuretano y ayudan a mejorar las resistencias mecánicas a la flexión, compresión, ductilidad, resistencia térmica y durabilidad frente a agentes como el fuego para reforzar los materiales. Se consideran productos con capacidades estructurales ya que las resistencias a compresión son mayores en los morteros con sustitución de árido por poliuretano y surfactantes que en los materiales de referencia, llegando a alcanzar valores mayores a 30 MPa, pero con la ventaja añadida de tener densidades mucho menores. Sin embargo, los morteros y hormigones son propensos a agrietarse debido en gran parte a la fragilidad de la pasta de cemento la cual pierde agua por evaporación. Este efecto se hace más evidente en este tipo de morteros reciclados, donde el requerimiento de agua por la presencia de poliuretano es mayor de lo habitual debido al carácter hidrofóbico del residuo. Aunque a menudo es simplemente un efecto estético, puede afectar a la durabilidad estructural del material. Esta retracción puede limitarse al menos de dos maneras diferentes, ya sea añadiendo aditivos que disminuyen la tensión superficial del agua, o reduciendo el volumen de poros pequeños. El trabajo presentado se centra en el segundo enfoque, que implica la modificación de la hidratación del cemento a través de los poros más pequeños. La principal fase de unión en prácticamente todos los morteros y hormigones es el silicato de calcio amorfo altamente nanoporoso, de composición variable, denominada gel C-S-H. La porosidad más pequeña siempre viene dada por los nanoporos en este gel, que producen una retracción de secado relativamente alta. Así que una forma de abordar este problema, consiste en formar diferentes hidratos con una porosidad inherentemente mucho menos ultrafina. Esto se consigue a partir del empleo de fases cristalinas de afwillita (Ca3(SiO3OH)2·2H2O; o en su forma oxidada (C3S2H3), cuya obtención se ha optimizado en un proceso de siembra y posterior implantación, en proporción de 1% a 4% en peso respecto a pastas puras de C3S. Los superplastificantes comerciales a base de poliacrilato permiten que las pastas requieran una relación agua/pasta baja . Se siembran pastas de C3S con semillas de afwillita para comprobar, mediante diferentes métodos de caracterización, el aumento de la tasa de afwillita con el tiempo. Se estudian las propiedades de las pastas sembradas para llegar a la conclusión de que la afwillita acelera de forma significativa la tasa de hidratación, aumenta en gran medida la porosidad total y el tamaño medio de poro, tiende a reducir la resistencia a comprensión a 28 días y reduce la retracción por secado en 2,5 veces empleando una relación agua/C3S de 0,5. Por último se analiza la viabilidad del uso de estos morteros en construcción, considerando que los morteros aligerados con propiedades estructurales son una buena opción y aptos para su uso en edificación.