Avances en la investigación de hormigones con papeles recuperados y fibras naturales

AVANCES EN LA INVESTIGACIÓN DE HORMIGONES CON PAPELES RECUPERADOS Y FIBRAS NATURALES

Directora: Caruso, Susana Inés (CEP ATAE UBA FADU) arqas1@yahoo.com.ar

Tutora: Yajnes, Marta Edith (Directora UBACyT GEF 20020130200132BA) (CEP ATAE UBA FADU) meyarch@gmail.com

Unidad de Investigación: Tecnología en Relación Proyectual

Resumen Las técnicas constructivas tradicionales han naturalizado a través de los años el uso de materiales dotados de una gran carga energética. El empleo de ladrillos, hierro, acero, cemento, hormigón, se tradujo, en el mejor de los casos, en edificios durables y sanos desde el punto de vista estructural, aunque no siempre desde la perspectiva del uso de los recursos y el ahorro de energía. Una mirada abarcativa que tome en cuenta todas las variables de la sustentabilidad, se presenta como indispensable para alcanzar la meta del equilibrio. Cada vez con más frecuencia surgen investigaciones y patentes relacionadas a la fabricación de materiales con subproductos de procesos industriales no tóxicos, papeles no reciclados habitualmente, restos de cultivos o cultivos ad hoc realizados con métodos innovadores. En el caso de las fibras vegetales, estas pueden utilizarse como materia prima con criterios de sustentabilidad siempre que se empleen desechos de cultivos y podas. Si se diera el caso de dedicar plantaciones específicamente a obtener materia prima, es condición necesaria que compitan mínimamente por el suelo y el agua necesarios para la agricultura tradicional proveedora de alimentos, valiéndose por ejemplo de torres de cultivo, aprovechando suelos degradados o superficies usualmente no cultivables. La importancia de estos desarrollos que planteamos es que constituyen una respuesta integral como proceso productivo al considerar el ciclo de la cuna a la cuna con una segunda vida a los residuos, mientras que la búsqueda de productos de bajo peso contribuye tanto a la reducción de carga sobre suelos y estructuras como a la facilidad de manipulación en fábrica y montaje y la disminución del efecto de traslados en consumo de combustible. Desde nuestro lugar, buscamos en esta instancia de la investigación, hacer foco en los ensayos realizados sobre el tema en instituciones y empresas a nivel nacional e internacional, a fin de compararlos con los llevados a cabo hasta el momento en este Proyecto, para avanzar ajustando fórmulas, procedimientos y métodos. En el Centro al que pertenecemos consideramos la investigación en materiales sustentables como una posibilidad de abrir caminos alternativos, reformular conceptos, desenseñar antiguas maneras y enseñar a las actuales generaciones nuevas tecnologías para viejas formas. Sin perder nunca de vista la misión social de crear programas participativos e inclusivos, con criterios de desmercantilización, tratando de propiciar la participación de los municipios como adoptantes y promotores de estos nuevos desarrollos.

Palabras Clave: ahorro de energía, subproductos industriales, papeles no reciclados habitualmente, fibras naturales

Estado de la cuestión

Se está realizando un relevamiento de los adelantos a nivel nacional e internacional tendiente a la elaboración de una base teórica y protocolar para la fabricación y ensayo en Argentina, de materiales constructivos sustentables con papel cemento y fibras naturales autóctonas. Hay algunos casos ya mencionados en papers anteriores de esta investigación a escala local, aunque no se aprecian grandes avances aún en nuestro país. Por el momento se investigó en distintos sitios académicos de Internet para conocer dichos avances y de este modo poder obtener conocimientos, realizar comparaciones y sacar conclusiones valiosas para este trabajo en curso, en la búsqueda de nuevos aditivos con carácter sustentable que permitan mejorar las propiedades de las mezclas investigadas. Se relevaron papers, tesis, informes, patentes y páginas web de empresas. A continuación y sólo a modo de ejemplo, se transcriben algunas citas representativas del material investigado.

Preservación de las fibras naturales del alto grado de alcalinidad de la matriz cementicia

Existen ensayos dirigidos a preservar las fibras naturales del alto grado de alcalinidad de la matriz cementicia, lo que provoca su debilitamiento a lo largo del tiempo. Como se ha descripto en un paper anterior de esta investigación, se aplica por el momento el aditivo carbonato de calcio con el doble propósito de acelerar el endurecimiento y proteger a las fibras dentro de la mezcla. Se exponen a continuación conceptos de dos trabajos relativos al tema en cuestión. 1 – Durabilidad mejorada del compuesto de cemento reforzado con fibra vegetal sujeto a carbonatación acelerada a temprana edad: “Los compuestos a base de cemento reforzado con fibras vegetales se utilizan cada vez más como materiales de construcción. La adición de fibra celulósica puede resultar en la mejora de propiedades mecánicas y es esencial en el procesamiento del fibrocemento cuando se aplica el proceso de Hatschek. Además, estas fibras son derivadas de recursos renovables y son más baratas que las fibras poliméricas. Sin embargo, la durabilidad a largo plazo de estos compuestos curados al aire es un problema debido al deterioro causado por varios mecanismos asociados con el medio ambiente (es decir, desgaste natural), que han sido investigados con el fin de mitigar la degradación. Además del efecto ambiental, la hidrólisis alcalina de las moléculas de celulosa en la matriz cementicia altamente alcalina debido al contenido de hidróxido de calcio es un mecanismo importante. Composiciones químicas de las fibras naturales (por ejemplo, lignina) son susceptibles de disolución en este medio alcalino, resultando en una disminución en la resistencia a la tracción de estas fibras. La carbonatación acelerada es una tecnología en desarrollo que puede tener potencial para el tratamiento de residuos y suelos contaminados y para el secuestro de C02, un gas invernadero importante. Se ha estudiado el efecto de las reacciones de carbonatación acelerada en las fases sólidas de los diferentes materiales teniendo en cuenta los resultados positivos de esta técnica.” (traducción propia). (Almeida et al, 2013: p 1). 2 – Durabilidad de los compuestos de pulpa de fibras y cemento, uso de Escoria Industrial “Para la producción comercial a gran escala de estos compuestos (N de T: cemento + fibras), el uso de Escoria en más del 90% en peso de cemento portland como matriz, es una alternativa viable a un compuesto de cemento portland puro. Este agregado también podría ser manufacturado con un ahorro económico significativo como escoria de un subproducto industrial a un valor comercial de aproximadamente la mitad que el del cemento portland. En adición, mezclas ternarias y cuaternarias del 10% de Humo de Sílice/70% Escoria, 10% Metacaolín 235/70% Escoria y 10% Metacaolín 235/10% Humo de Sílice/70% Escoria, también eliminaron completamente la degradación del compuesto. Sin embargo, debido al alto coste del Humo de Sílice y del Metacaolín, estos agregados podrían ser fabricados a un costo ligeramente superior al que contiene sólo cemento portland. Sin embargo, teniendo en cuenta la severa degradación de los compuestos con cemento portland puro, los mayores costos iniciales pueden compensar significativamente los costos del ciclo de vida a largo plazo de la utilización de un material con durabilidad pobre.” (traducción propia). (Mohr, B. J., 2005: p 216).

Avances en la formulación de los cementos para hacerlos más sustentables. Valor puzolánico de los lodos de la industria papelera y ventajas de otros residuos industriales usados como aditivos

Uno de los objetivos de esta investigación es la reducción en el consumo de cemento. Distintos trabajos dan cuenta de las ventajas de utilizar subproductos industriales ya sea para reemplazar parte del cemento a utilizar en las mezclas como para mejorar sus propiedades, con las ventajas ambientales de emplear como aditivo un material que de otro modo se desecharía causando contaminación y del ahorro energético obtenido al evitar la fabricación de un nuevo producto virgen. A continuación se citan párrafos ilustrativos de algunos de los trabajos relevados 1 – Utilización de Cenizas Volantes y otros subproductos: “…La creciente degradación del medio ambiente y la preocupación de la industria para cumplir con las legislaciones de residuos hacen que algunos de ellos de origen industrial, como las cenizas volantes, sean cada vez más utilizados para sustituir parte del cemento en la producción de hormigón. …se propone la reutilización de subproductos de origen plásticos, madereros y lodos de la industria papelera para la fabricación de hormigones reciclados de altas prestaciones (HP) y hormigones ligeros (ECOHUL).Se utilizan además nanomoléculas de sílice y adiciones activas (cenizas volantes) para aumentar la durabilidad de los hormigones. Las principales ventajas de este nuevo material son su baja densidad, haciéndolo idóneo para su función en zonas sísmicas y una alta impermeabilidad. En general, los hormigones diseñados y analizados en esta investigación han demostrado que la utilización de áridos ligeros reciclados varía sustancialmente la densidad de los hormigones y sus resistencias a compresión (de forma prácticamente lineal). Sin embargo, y de forma muy positiva, se ha constatado que las dosificaciones adoptadas, con y sin residuos, se han comportado de forma similar en los ensayos de durabilidad- cloruros, carbonatación y absorción capilar- destacando la pequeña carbonación, y baja penetraciones de cloruros (menores de 1 cm) en todos los hormigones estudiados.” (Miñano et al, 2017: pp. 987-998) 2 – Uso de Cenizas de Lodos Residuales provenientes de la Fabricación de Papel como potencial reemplazante parcial de cemento: …” Las adiciones cementicias son materiales que presentan propiedades puzolánicas o hidráulicas que permiten mejorar el desempeño ya sea en estado fresco o a largo plazo, como también, presentan una ventaja medioambiental, ya que al reemplazar al Clínker mejora la huella energética del cemento aprovechando residuos de otras industrias con el consiguiente beneficio que significa tanto económicamente para la industria como también un alivio para el medioambiente. Entre los diferentes tipos de puzolanas naturales y artificiales que se usan actualmente en Chile y que cumplen parámetros establecidos en las normas chilenas están las siguientes: 2.3.1 Ceniza volante Las cenizas volantes son subproducto de los hornos de centrales termo eléctricas alimentadas a carbón, por ende, son consideradas una puzolana artificial. Las centrales termo eléctricas dejan en suspensión en los humos de combustión partículas fundidas de carbón pulverizado, no combustible, las que posteriormente al enfriarse se solidifican formando cenizas volantes vítreas, las que posteriormente son obtenidas por precipitación utilizando precipitadores electrostáticos evitando la emisión de material particulado a la atmósfera atrapando hasta el 99% de este. El resto de las cenizas que por ser de mayor tamaño no quedan en suspensión, se retira antes del proceso de precipitación y son las cenizas escoria. 2.3.2 Microsílice Es un material puzolánico de alta reactividad que proviene de la producción de material silíceo o ferro silíceo. Tal como la ceniza volante se obtiene de los hornos a carbón de centrales termo eléctricas, la microsílice se obtiene de las chimeneas de hornos de arco eléctrico. La microsílice es extremadamente fina, formando un polvo alrededor de 100 veces más fino que el cemento y se utiliza como adición para cementos de alta resistencia o que requieran baja permeabilidad de agua. 2.3.3 Escoria básica granulada de alto horno La escoria básica granulada de alto horno es un subproducto no metálico formado por silicatos proveniente de la fusión de hierro en un alto horno. La escoria se obtiene de enfriar bruscamente la masa fundida no metálica proveniente del horno, la que es molida hasta llegar a una finura similar a la del cemento Portland y tiene propiedades cementicias de por sí, las que se ven mejoradas al mezclarse con cemento Portland.” (Dreyse Ortuzar., 2016: p 5) 3 – Nuevos materiales ecoeficientes a partir de residuos de la industria papelera como adiciones activas para la fabricación de cementos portland. “... en los últimos años se ha iniciado una nueva línea de investigación sobre el aprovechamiento de estos residuos como adiciones activas para la fabricación de futuros cementos comerciales. Esta línea representa una importante novedad medioambiental por la obtención de metacaolinita reciclada y no a través de una caolinita natural, preservando así los espacios naturales y contribuyendo a un desarrollo más sostenible. … En la búsqueda de nuevas fuentes para la obtención de esta puzolana se vislumbró la posibilidad de obtenerla por activación de lodos de destintado generados en la industria papelera, en las que se utiliza papel reciclado como materia prima para obtener celulosa. Los primeros trabajos demostraron que la calcinación de estos lodos a temperaturas inferiores a 750ºC produce un producto basado en metacaolinita altamente reactivo. Posteriormente, grupos de investigación españoles (IETcc-CSIC, UAM y TECNALIA), profundizaron tanto en la generación de conocimiento científico-técnico como en la innovación que representa esta vía de reciclado. … De lo expuesto anteriormente, se puede deducir que: Los residuos papeleros por sus características son una fuente alternativa de caolinita, mineral base para la obtención de metacaolinita, producto altamente puzolánico. • Desde el punto de vista medioambiental, la puzolana obtenida es más ecológica que el propio clinker portland, contribuyendo a un desarrollo más sostenible del proceso industrial cementero. • La temperatura de activación más idónea se encuentra entre 650 y 700ºC, desde el punto de vista científico, técnico, energético y medioambiental. • Las matrices de cemento elaboradas con estos lodos activados mejorar sus propiedades técnicas y su comportamiento frente a acciones agresivas externas.” (Frías et al, 2011: pp 1- 13) 4- Efecto de la adición de lodos de papel activados térmicamente en las propiedades mecánicas y de porosidad de pastas de cemento: “El presente trabajo muestra el resultado de una investigación llevada a cabo en pastas de cemento que contienen un 10 y un 20% de lodo de papel calcinado a 700º C, durante 2h. Se estudia cómo afecta esta adición activa en la estructura porosa y las resistencias mecánicas. Se demuestra que tanto la porosidad total como la capilar dependen del porcentaje de lodo calcinado añadido a la matriz cementante. Así, un 10% de adición muestra para ambas porosidades valores ligeramente superiores al de la pasta de referencia, sin embargo la incorporación de un 20% produce un resultado contrario, disminuyendo ambas porosidades con respecto a la pasta control. Para el caso de poros de tamaño inferior a 0,01 μm (poros de gel) se detecta un importante proceso de refinamiento con la incorporación del lodo calcinado, este refinamiento es tanto mayor cuanto mayor es el porcentaje añadido. En cuanto a los valores de resistencia, para los dos porcentajes de adición se produce una disminución a partir de aproximadamente 15 días, respecto a la pasta patrón. Se muestra una buena correlación entre la porosidad total y la resistencia a compresión para ambas adiciones.” (Rodríguez Largo et al, 2009: pp. 41-52) 5 – Caracterización y transformación de un residuo industrial (lodo de papel estucado) en un material con propiedades puzolánicas: “El lodo de partida y los respectivos productos calcinados están formados principalmente por sílice, alúmina y cal. La difracción de rayos X relativa a los lodos iniciales muestra que calcita, caolinita, ilita, clorita y talco son los componentes mineralógicos principales. Una vez calcinados, no se detecta la presencia de caolinita y se observan transformaciones en filosilicatos y calcita a 750 ºC. 2. El aumento de la temperatura de calcinación tiene una gran influencia en la morfología y mineralogía de los componentes presentes en los lodos calcinados respecto al lodo inicial. En general, se observa la formación de agregados ricos en calcio, metacaolín y talco junto a cristales de calcita, todos con superficies más porosas a medida que se incrementa la temperatura de calcinación. 3. Los valores de L* (luminosidad) de los calcinados son superiores al especificado para cementos blancos, detectándose que la luminosidad aumenta con la temperatura de calcinación, por lo que tendrían, además, una aplicación directa en la elaboración de cementos blancos con adiciones. 4. Los ensayos de activación puzolánica indican que los lodos de papel calcinados presentan alta actividad puzolánica desde las 24 horas de reacción, en el rango 600-750 ºC, aunque, considerando aspectos económicos y medioambientales, se recomienda temperatura de calcinación en el intervalo 600-650 ºC. De los resultados obtenidos se pone de manifiesto la viabilidad de reciclar lodos de papel estucado para la obtención de productos calcinados de alta actividad puzolánica (metacaolín) como vía alternativa a la calcinación de caliza natural, con el consiguiente beneficio medioambiental. Por otro lado, es importante resaltar que debido a la blancura de los lodos calcinados pueden ser catalogados como puzolanas blancas, imprescindibles para la fabricación de cementos blancos comerciales.” (Sabador et al, 2007: pp 45-59)

Productos de mercado con fibras de celulosa, aditivos y avances en productos existentes

Se han relevado nuevos productos de mercado con fibras de celulosa, aditivos y avances en existentes (Econovate) Se citan a modo de ejemplo: – BIPROCEL, BIOTECHNOLOGICAL PROCESS ON CELLULOSE, S.L., es una compañía de biotecnología industrial nacida en la Universitat Politècnica de Catalunya a partir de un proyecto de investigación sobre la transformación de residuos de papel. En el año 2010, la UPC presentó la solicitud de patente, que fue publicada internacionalmente en el año 2011. Ese mismo año el proyecto se convirtió en una spin-off de la UPC y sus fundadores se propusieron explotar industrialmente la licencia de la patente en exclusiva. Sus aplicaciones son: a) Construcción: Estructural y aislamiento, b) Embalajes: Paneles o moldeados, c) Horticultura: Paneles y moldeados, d) Logística: Palets moldeados o a partir de paneles, e) Otros: Puertas cortafuegos, decoración, muebles, etc. – ECONOVATE (Reino Unido): Fabrica un solo modelo de bloque de 44 x 21,5 x 10 cm, Ecoblok, con un 85% aproximado de fibra de celulosa proveniente de papeles no reciclables o desechos industriales, usando cemento con hasta un 70% de materia prima reciclada. Puede utilizarse para muros exteriores e interiores, portantes y no portantes. Posee características de liviandad, aislación térmica y acústica. Cumple con las normas ISO 14040:2006, 14044:2006 y otras normas europeas. – ECOCEM GGBS, cemento ecológico (Irlanda): Se utiliza en combinación con cemento Portland para producir concreto de duración superior. Su fórmula incluye escoria granulada de alto horno, un subproducto de la fabricación del hierro. – FAURECIA, partes para automotores (Internacional): El uso de materiales de origen vegetal contribuye a la movilidad sostenible por: Reducir el peso de las piezas internas, mediante el uso de fibras de origen vegetal, Faurecia ha conseguido reducir el peso de algunos componentes en 20 a 25% (en comparación con materiales tradicionales de fibras no renovables, por ejemplo, de fibra de vidrio). Ayudar a reducir las emisiones de CO2, vehículos más ligeros utilizan menos combustible y por lo tanto liberan menos dióxido de carbono. Reducir el uso de productos petroquímicos: el uso de materiales basados en plantas, a veces junto con resinas naturales, reduce la demanda industrial de productos petroquímicos como plásticos. Utilizan fibras de cáñamo y lino. – HARDIEPANEL, Swisspearl, paneles de fibrocemento (Suiza): Los paneles de fachada HardiePanel® están compuestos por cemento Portland, arena, fibras de celulosa y aditivos. Los paneles se atornillan sobre subestructura de acero o de madera, en este caso sin necesidad de taladrarlos previamente. Ofrecen gran durabilidad, buena resistencia a impactos, al fuego y reducida variación dimensional. Están disponibles en 21 colores o bien preparados para pintar en obra. – HYDROPANEL, placas de fibrocemento (España): está compuesto de Cemento Portland, Minerales seleccionados que proporcionan alta estabilidad y bajo movimiento hídrico, Fibras naturales de refuerzo y Aditivos funcionales. La marca CE está basada en el estándar europeo EN 12467 “placas planas de fibrocemento”. – PAPERSTONE, placas composite de papel reciclado, (EE UU): La gran mayoría de productos PaperStone son creados con entre 50% y 100% de papeles reciclados más una resina propietaria libre de petróleo, con certificación del Forest Stewardship Council. Es utilizado para proyectos de construcción doméstica y comercial, incluyendo mesadas, tabiques de baño, revestimientos, paneles y muebles, mangos de utensilios, tablas para cortar, señalética, bolas de billar y fingerboards de guitarras.

Patentes internacionales relativas a Papel Cemento

Algunas Patentes internacionales relevadas relativas a papel cemento: 1 – Método de construcción para producir bloques ligeros de fibra de celulosa (Econovate Ltd., UK): “Esta invención pretende ofrecer un material que se utilizará para la producción de componentes usados en la industria de la construcción, como paneles de pared, piso y tejas, bloques y dinteles. El material es un concreto de papel con un 50% a un 90% de papel reciclado en la mezcla base. Esta invención también pretende proporcionar un proceso para hacer un bloque de construcción con la mezcla base de papel concreto. El proceso para la fabricación de los bloques de construcción ligeros con este papel concreto tiene tres pasos principales con dos etapas. Los dos primeros pasos del proceso incluyen la preparación de la materia prima y la mezcla, mientras que el siguiente paso tiene como objetivo conseguir un bloque de construcción conformando y comprimiendo la mezcla. Existen posibilidades para la producción de estos bloques con diferentes colores agregando pigmento a la pasta durante su tratamiento y agregando moldurados artísticos en el molde durante la etapa de moldeo.” (traducción propia). (Zavala, J. R., 2013) 2 – Aislamiento con capacidad portante y método de fabricación y uso (Mason Greenstar, LLC (Mason, TX, US): “Material de construcción que comprende cemento, aditivos y fibras de celulosa, se utiliza en la fabricación de ladrillos, paneles u otros productos de construcción. La fabricación de este material se logra mediante la adición de agua, papel, un repelente del agua compuesto por estearato de calcio y silicato de sodio que actúa como retardante de fuego. La mezcla es entonces empastada con cemento y un segundo lote de aditivos de hormigón incluyendo un superplastificante compuesto de un poliester poli acrílico poliol y una resina incorporadora de aire o surfactante para crear un material ocluido al aire, viscoso para colar en un molde o extruir a través de una prensa, formando materiales de construcción portantes y aislantes. El producto resultante puede ser formado como bloques o paneles y los paneles pueden ser revestidos con una capa de Poliuretano/poliurea para ser a prueba de balas y de explosiones.” (traducción propia). (Hargrove, J. W.; Rabon, Z., K., 2009) 3 – Mezcla seca de papel cemento (US): “Una mezcla seca de papel cemento se forma preparando una pulpa de material fibroso como papel de diario y arena fina mezclando la arena, el material fibroso y agua en un mezclador continuo, secando la pulpa a un contenido de humedad debajo de lo que causaría una reacción con el cemento Portland y adición de arena y/o cemento Portland y piedra pómez. La mezcla seca que resulta puede ser manejada entonces, almacenada y usada en la manera convencional para hormigón. La mezcla seca de papel cemento también puede ser aplicada vertiéndola en un molde en estado seco e inyectando agua hasta que esté suficientemente húmeda, sin mezclar de la forma común para el hormigón. Módulos estructurales y una técnica para unirlos en una estructura son particularmente apropiados para el uso de esta aplicación seca de papel cemento.” (traducción propia). (Brock, J. R., 2014)

Porcentaje de papel utilizado en relación a los otros componentes de la mezcla

Para poder establecer una comparación entre el porcentaje de papel utilizado en las fórmulas de las investigaciones en otros países y el utilizado en esta investigación, se elaboró una Tabla de la relación entre los componentes, de la fórmula más utilizada hasta el momento, que es la misma aplicada a las placas del Estudio de Caso (Tabla 1).

Tabla 1 Relaciones entre los componentes de la dosificación más utilizada en la Investigación para placas de Papel Cemento hasta la fecha: Densidad 929,78 kg/m3. Fuente: elaboración propia.

Industrias en Argentina que producen desechos de papel potencialmente aprovechables para materiales 

De acuerdo a los ejemplos anteriormente comentados, se puede apreciar la tendencia mundial al aprovechamiento de los desechos industriales para generar nuevos productos o insumos para nuevos procesos. Respecto a esta investigación, cobra relevancia la posibilidad de aprovechamiento de los lodos que producen las fábricas de papel en Argentina. Además de utilizar el lodo como componente de mezclas para fabricación de materiales existe la posibilidad de convertir ese desecho en un material cementante en reemplazo parcial del cemento Portland. La Asociación de Fabricantes de Celulosa y Papel 1 tiene 43 empresas asociadas que serían potenciales proveedores de esos insumos. – Otra fuente posible de insumos para reciclar son las embotelladoras de cerveza cuyas etiquetas de papel pueden tener un nuevo uso. Estas etiquetas provienen de los envases retornables o de deficiencias en el etiquetado.

Avances de la Investigación

• Investigación Teórica: Obtención de datos relevantes en relación al ahorro de cemento en las mezclas, aditivos naturales, desechos industriales de papel, aditivos provenientes de residuos de procesos industriales, preservación de las fibras, nuevos productos de mercado y nuevas patentes relacionadas a hormigones con papel y fibras naturales a través de la investigación en sitios académicos, patentes y páginas comerciales de fabricantes. • Estudio de Caso: Colocación de placas de pared en una vivienda en Capital. Continuando con la refacción del hall de entrada de la vivienda estudio de caso donde en el año 2015 se habían colocado placas de cielorraso, se instalaron en febrero de 2017 placas para cubrir una pared, atornilladas sobre montantes de acero galvanizado, con resultado muy satisfactorio hasta el momento. Se constató como en la colocación del cielorraso, su liviandad, facilidad de manipulación y mecanizado, así como la sencillez y rapidez en su colocación. (Fig. 1) Estas placas fueron fabricadas por alumnos de la Pasantía SI PIA TRP 08 durante el año lectivo 2016.

Fig 1. Placas de pared colocadas en el hall donde anteriormente se había construido un cielorraso con placas perforadas. Fuente: Las autoras

• Lay outs para fábricas de placas Pasantes de Diseño Industrial desarrollaron distintos lay outs para el montaje de una micro empresa de fabricación de placas de papel cemento, estudiando los recorridos más convenientes para los proceso de preparación, fabricación, estiba y despacho. (Fig. 2). El que ilustra la figura fue desarrollado por el pasante Gonzalo Kaiser Rojo tomando como base un container, lo que abriría la posibilidad de constituirse en una fábrica trasladable a lugares con falta de equipamiento o servir como módulo itinerante para la transferencia de capacidades técnicas.

Fig.2. Lay out de fábrica de productos de papel cemento para una micro empresa o cooperativa. Fuente: arq. Caruso

• Ensayos en el INTI – Ensayo a la Compresión Simple y Deformación Plástica: A fin de clarificar el resultado de un anterior ensayo de Compresión que no permitió obtener conclusiones, se ideó un método que consistió en medir ladrillos de papel cemento interrumpiendo el ensayo para evaluar la deformación de los mismos cada 20 kN adicionales de carga hasta verificar la primera falla. Se realizaron mediciones iniciales en cada una de las marcas. Seguidamente, se procedió a ensayar a compresión simple cada bloque, a una velocidad de carga de 0,05 MPa/s, deteniendo el ensayo en escalones de 20 kN. En cada pausa, se midieron las dimensiones señaladas, es decir se evaluó la deformación plástica remanente en cada uno de los escalones de carga, tanto la deformación plástica en altura como la deformación plástica lateral. Se examinaron los bloques en busca de fisuras y se indicó la carga para la cual aparecieron las primeras. El ensayo se detuvo a los 115 kN, por observarse un estado de aplastamiento (contracción en altura) mayor del 15%. De esta manera pudo comprobarse que para la fórmula ensayada la carga de rotura promedio fue de 2,5 Mpa, valor mínimo considerado por la Norma IRAM 11561-4:1997 para bloques no portantes.

– Conductividad Térmica: Se fabricaron y presentaron en el INTI para su ensayo 2 especímenes de papel cemento de 0,60 x 0,60 x 0,08 m para evaluar la capacidad térmica de la fórmula utilizada en el Estudio de Caso. El ensayo arrojó el resultado de 0,23/WmK, por lo cual el material se manifiesta más eficiente que otros de similar densidad como Placas de Yeso, Hormigón normal con escoria de alto horno, Hormigón de arcilla expandida, Hormigón celular, Hormigón con poliestireno expandido, Fibrocemento y algunos tipos de Madera, según la Norma IRAM 11601.

• Placas con aplicación de Diseño Gráfico y Placas texturadas – Se buscaron sistemas sencillos y económicos para agregar atractivo a las placas de papel cemento. La pasante de Diseño Gráfico Eliana Rizzo experimentó con distintas formas de transferir diseños. Se fabricaron y probaron estenciles, sellos de goma eva y rodillos texturados para aplicar pintura acrílica sobre placas con su textura original o luego de haber recibido un fondo de color. – Se aplicaron también técnicas de bajorrelieve utilizando distintas piezas generadoras de textura. – Se perfeccionó la coloración, textura y desmolde de placas símil piedra con molde comercial, para un futuro micro emprendimiento, habiéndose constatado que son mucho más baratas de fabricar que las de mercado, agregando las propiedades del papel cemento (liviandad, aislación térmica y acústica, regulación de la humedad interior). (Fig. 3) – Estas experiencias abrieron un panorama de variadas posibilidades expresivas con gran economía de medios, siempre en la búsqueda de contribuir a la creación de empleos verdes.

Fig. 3. Placas con aplicación de Diseño Gráfico y Placas texturadas. Fuente: arq. Caruso

• Pruebas de pegado de placas Para explorar las posibilidades de colocación se realizó una prueba pegando placas de papel cemento sobre placa de yeso con el adhesivo Pla-K, de Durlock, con excelente resultado (Fig. 4). También se experimentó con un mortero de papel cemento sobre placa de yeso, el que tuvo buena adherencia aunque la humedad del mismo perjudicó la placa soporte. No obstante, de esta experiencia puede deducirse que la placa de papel cemento puede pegarse sobre mampostería sin problemas utilizando este mortero del mismo material el cual presenta un muy buen poder adhesivo.

• Pruebas de empastinado Se realizaron pruebas de empastinado sobre baldositas de papel cemento tratadas con impermeabilizante tapagoteras al agua. El resultado fue satisfactorio. La técnica aplicada fue la de ir quitando el exceso de material a medida que se realiza el empastinado. Se lograron juntas definidas y prolijas.

Desafíos de la Investigación Lograr la caracterización de mezclas de papel y fibras naturales autóctonas con ligantes como cemento, cal y arcilla tendiente a aportar datos y experiencias para la elaboración de normas nacionales aplicables a nuevos materiales sustentables que posean menor densidad y resistencia que los tradicionales.

Dificultades de la Investigación • Inconvenientes en laboratorios certificados por normas y equipamiento no adaptados a ensayos de nuevos materiales • Obligatoriedad de comprar las Normas IRAM para acceder a sus contenidos • Inexistencia en la FADU de un laboratorio de materiales para realizar ensayos preliminares y evitar costos en ensayos pagos. • Inexistencia de convenios entre la FADU y laboratorios certificados para la realización de ensayos a un costo preferencial.

Conclusiones Se está desarrollando cada vez más a nivel internacional el uso de fibras naturales por su bajo costo y disponibilidad. En muchos casos se adicionan con productos derivados del petróleo o resinas que suelen ser muy tóxicas, por el contrario, en esta investigación se trata de usar aditivos naturales o lo más inocuos posible. Asimismo a nivel internacional existen varias patentes que protegen materiales y procesos de fabricación. Se vienen investigando desde hace un tiempo aditivos para mejorar las cualidades del cemento, que provienen de residuos industriales, la experimentación con algunos de ellos seguramente permitirá ahorrar cemento y progresar en el diseño de nuevas mezclas. Nuestro país está en una posición favorable por tener a disposición materia primas como cemento y fibras naturales en abundancia. Se estima que la persistencia en las investigaciones y la difusión continua de los avances será la clave para dar impulso a una actividad de fabricación de materiales sustentables con la consiguiente creación de empleos. Consideramos un factor clave para el avance de esta Investigación, la creatividad de los alumnos de la Pasantía en el plano del diseño, tanto de máquinas y herramientas que mejoren la trabajabilidad del material como respecto a la creación de materiales constructivos y objetos de uso que constituyan un aporte al cambio de paradigma.

¹http://www.afcparg.org.ar/asociados/

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