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PRESENTADO POR
FECHA DE PRESENTACIÓN
Pereira, Septiembre 30 de 2005
Experiencia de Reciclaje en la Producción de Materiales de Construcción
Alejandro Salazar J.Profesor: Universidad del Cauca, ICESI, Javerina CaliGerente ECO-Ingeniería. alsaja@uniweb.net.co
QUINTO CONGRESO NACIONAL DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS
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RESUMEN• Se pretende impulsar la utilización de materiales de
construcción no convencionales, buscando soluciones a problemas sentidos de la sociedad, como son: – la vivienda de interés social, – la construcción de la infraestructura básica para
almacenamiento y transporte de agua, – la evacuación de aguas servidas, – la construcción de vías, etc.
• Se pretende sustituir parcial o totalmente el consumo de materias primas escasas o ubicadas en sitios distantes, reduciendo el incremento de costos que ello conlleva.
• Así se contribuye a la innovación y al desarrollo, con el consecuente beneficio económico y alto impacto social y ecológico.
• Éstos materiales se llaman ECOMATERIALES.
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EXISTE............
Necesidad de producir viviendas de interés social dignas, a precios competitivos y que respondan a las verdaderas
expectativas del usuario final
5
Desconocimiento• Sobre la existencia y uso de otros tipos de
cementos diferentes al Portland tipo 1, • Sobre del uso de adiciones cementantes
activas e inertes, • Sobre la posibilidad de elaborar
elementos de mampostería similares a los convencionales y de bajo costo a partir de residuos sólidos
EXISTE ............
6
Gran problema de disposición de los
residuos industriales y escombros de
construcción, lo cual causa un permanente
impacto ambiental
EXISTE .........
7
Gran problema de desempleo
No siempre se trasladan los beneficios que
obtienen los productores de insumos o los
constructores a los usuarios finales
EXISTE ........
9
ES POSIBLE ..........
Producir viviendas dignas a bajo costo y excelente
calidad, que respondan a las expectativas del
usuario final.
10
Producir y diseñar materiales a partir de los residuos de la zona :
–Residuos industriales–Plantas de tratamiento–Escombreras, Basuros.
ES POSIBLE ..........
Existen entidades que pueden hacer estos
diseños y empresas que pueden producir los
materiales
11
Reducir los costos de los
materiales existentes en el
medio y trasladar parte
de los ahorros al usuario final
ES POSIBLE ..........
12
ES POSIBLE ..........
Crear nuevas empresas con base en materiales y tecnologías innovadoras
para diseñar mezclas o sistemas constructivos o para que una
comunidad simplemente produzca sus propios materiales creando empleos,
rompiendo paradigmas sobre producción y distribución de materiales
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Disponibilidad de los
materiales en la corteza
terrestre
99,89%0,02%Carbón0,03%Azufre0,04%Estroncio0,04%Bario0,06%Flúor0,10%Manganeso0,10%Fósforo0,10%Hidrógeno
0,89%
0,40%Titanio2,00%Magnesio
3,00%Potasio3,00%Sódio4,00%Cálcio5,00%Hierro8,00%Aluminio
52,00%
27,00%Sílice47,00%47,00%Oxígeno
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SUBDIVISION DE LOS MATERIALESAMORFOS
CRISTALINOS
ELEMENTOS
COMPUESTOS
IONICOS
METALICOS
COVALENTES
CERAMICOSMETALES
POLIM
EROS
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PARA ABORDAR EL TEMALA TECNOLOGIA DEL
CONCRETOLA TECNOLOGIA DEL LA TECNOLOGIA DEL
CONCRETOCONCRETO
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¿¿QUQUÉÉ ES EL CONCRETO?ES EL CONCRETO?
El concreto se ha definido (ASTM C-125), como un material compuesto que consta esencialmente de un medio pegante dentro del cual se embeben partículas o fragmentos de agregados. En los concretos de cemento hidráulico, el pegante esta formado por una mezcla de cemento hidráulico y agua. Los concretos de cemento hidráulico son los mas empleados en el mundo
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Historia del ConcretoHistoria del Concreto• Los egipcios emplearon el yeso calcinado para
construir, los griegos y los romanos un Cemento de Caliza calcinada. El concreto romano se fabricó con ladrillos triturados aglomerados por un mortero de Cal-puzolana. El endurecimiento se producía por una muy lenta reacción química entre estos componentes en presencia de agua.
• A veces se incorporaban barras de hierro, como se hizo en los techos de los baños de Caracalla en Roma.
• Con la caída del Imperio Romano el Concreto cayó en desuso.
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LOS LOS MATERIALES MATERIALES
PARA LA PARA LA CONSTRUCCICONSTRUCCIÓÓNN
• LOS CONGLOMERANTES– AÉREOS
• CALES• YESOS
– HIDRÁULICOS• CEMENTOS PORTLAND• OTROS CEMENTOS
• LAS ADICIONES– ACTIVAS – LAS
PUZOLANAS– INERTES
• LOS AGREGADOS– LIGEROS– NORMALES– DENSOS
• AGUA• LOS ADITIVOS
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¿¿QUQUÉÉ ES EL CEMENTO?ES EL CEMENTO?
El cemento hidráulico esta definido por la norma ASTM C-219, como un cemento que fragua y endurece por interacción química con el agua y que es capaz de hacerlo bajo agua. El cemento Portland es el cemento hidráulico más importante.
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LOS CEMENTOSLOS CEMENTOS
El Código Sismo Resistente NSR-98 define que los cementos aptos para preparar morteros y concretos, deben cumplir las siguientes normas: • NTC 121 y NTC 321 (ASTM C150) para
cementos portland, • ASTM C595 para cemento adicionado • NTC 4050 (ASTM C-91) para cemento de
mampostería
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¿¿QUQUÉÉ SON LOS AGREGADOS?SON LOS AGREGADOS?
Los agregados están definidos por la norma ASTM C-125, como materiales granulados tales como: arena, grava, piedra triturada o escoria de altos hornos siderúrgicos, que usados con un medio cementante para formar concretos o morteros de cemento hidráulico.
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¿¿QUQUÉÉ SON LAS ADICIONES?SON LAS ADICIONES?Materiales naturales o artificiales de origen mineral, activos o inertes, incorporados al cemento en su fabricación o al concretos en su preparación. En este último se considera como un quinto elemento.
Las más conocidos son:
• Las Cenizas Volcánicas
• El Fly Ash• Ceniza de Cáscara
de Arroz• Polvo de Ladrillo• Escorias Siderúrgicas • Calizas
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ASTM C - 618La norma ASTM C-618 es la especificación más ampliamente utilizada. Abarca el uso de la ceniza volante, la puzolana natural o la adición mineral alconcreto. Define tres clases de puzolanas: N, F y C.
• La N son las puzolanas naturales o calcinadas: tierras diatomeas, sílice opalina y esquistos arcillosos; tobas, cenizas volcánicas y pumicitas; arcillas calcinadas.
• La F identifica a la ceniza volante de la combustión del carbón antracítico o bituminoso.
• La C es la ceniza volante puzolánica y cementante a la vez, producto de la combustión de carbón lignítico y subbituminoso.
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Impacto de la Adición en la Resistencia a Compresión a diferentes edades. Curado a la Intemperie
50,0
100,0
150,0
200,0
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
% de Adición
Resi
sten
cia
a Co
mpr
esió
n (k
g/cm
2 )
3d
7d
28d
45d
90d
Impacto de la Adición en la Resistencia a Compresión a diferentes edades. Curado sumergido 7 días
75,0
125,0
175,0
225,0
275,0
325,0
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
% de Adición
Resi
sten
cia
a Co
mpr
esió
n (k
g/cm
2 )
3d
7d
28d
45d
90d
Impacto de la Adición en la Resistencia a Compresión a diferentes edades. Curado sumergido 28 días
75,0
125,0
175,0
225,0
275,0
325,0
375,0
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
% de Adición
Resi
sten
cia
a Co
mpr
esió
n (k
g/cm
2 )
3d
7d
28d
45d
90d
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FIGURA 14: VOLUMEN DE POROS DE HORMIGONES ADICIONADOS CON ESCORIA SIDERÚRGICA
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
Concreto 60 Concreto 40 Concreto 20 Concreto 0
Tipo de Concreto
% P
oros
idad C 28 + 0 i
C 28 + 17 iC 7 + 21 iC 0 + 28 i
PARÁMETROS DE CONTROL DE LA POROSIDAD
< 10 % Indica hormigón de buena calidad y compacidad 10% - 15 % Indica un hormigón de moderada calidad > 15 % Indica un hormigón de durabilidad inadecuada
FIGURA 15: % DE ABSORCIÓN PARA HORMIGONES ADICIONADOS CON ESCORIA SIDERÚRGICA EN FUNCIÓN DEL CURADO
0,0%1,0%2,0%3,0%4,0%5,0%6,0%7,0%8,0%9,0%
Concreto 60 Concreto 40 Concreto 20 Concreto 0
Tipo de Concreto
% A
bsor
ción C 28 + 0 i
C 28 + 17 iC 7 + 21iC 0 + 28 i
PARÁMETROS DE CONTROL DE LA ABSORCIÓN < 3 % Indica hormigón de buena calidad y compacidad 3 % - 5 % Indica un hormigón de moderada calidad > 5 % Indica un hormigón de durabilidad inadecuada
30100 - 1000
< 100 Despreciable
Coulombs pasados> 4000
2000 - 4000
Muy Baja
Penetrabilida del ion Cl-Alta
ModeradaBaja1000 - 2000
PENETRABILIDAD DE IONES CLORUROS
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Concreto 60 Concreto 40 Concreto 20 Concreto 0
Tipo de Concreto
Car
ga (C
)
C28 + 0i
C7 + 21i
C0 + 28i
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Diseño de Mezclas con
y sin adiciones
días 1:2:3 (Vol) Esp. Libres 30% Eco-cemento
0 0,0 0,0 0,03 11,3 13,1 11,07 17,4 22,3 15,0
28 27,2 33,4 23,5Cemento (kg) 350,0 350,0 245,0
a/c 0,75 0,60 0,60Asentamiento (cm) 8,0 8,0 8,0
f'c (MPa)
Resistencia de
referencia: 21 Mpa
Resistencia V.S. Edad
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0 5 10 15 20 25 30
Días
Resi
sten
cia
en M
Pa
1:2:3 (Vol)
Esp. Libres
30% Eco-cemento
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TECNOLOGÍAS
• CONGLOMERACIÓN POR REACCIONES DE HIDRÓLISIS
• CONGLOMERACIÓN POR REACCIONES SÍLICO CALCÁREAS
• CONGLOMERACIÓN ACELERADA EMPLEANDO CO2 EN ESTADO SUPERCRÍTICO
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Escombros y residuos de construcción
PISOS
Residuos de Arcilla cocida TRITURACIÓNSECUNDARIA
LADRILLOS
PREFABRICADOS
MORTEROS
CONCRETOS
ACABADOS
Residuos Sólidos Industriales
C L A S I F I C A C I
Ó N
Y
P R E H O M O G E N I Z A C I
Ó N
TRITURACIÓNPRIMARIA
TEJAS
ELABORACIÓN
DE
PRODUCTOS
MOLIENDA
SECADO
Y/O
CALCINACIÓN
CLASIFICACIÓN
Y
HOMOGENIZACIÓN
DOSIFICACIÓN
Y
MEZCLADO
ARENAS
GRAVAS
ETAPAS PARA EL PROCESAMIENTO DE ESCOMBROS Y RESIDUOS
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HECHOSDesde 1972 he participado en el diseño de materiales compuestos para uso en la construcción, optimizando la participación del cemento portland a través de la utilización de residuos sólidos industriales o escombros como matriz cementante o de relleno. Entre otros, se han utilizado:
– Escoria siderúrgica de alto horno, – Escoria de acería blanca y negra, – Residuos de la industria cerámica roja,– Cenizas de fondo y volantes de carbón y/o bagazo, – Cenizas volcánicas, cenizas de la borra del café,– Lodos de PTAR y de sucroquímicas
Algunos desarrollos o aplicaciones de los últimos 4 años son:
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HECHOS• ECOMAT S.A. ha producido
cementantes utilizando residuos industriales y escombros. En los últimos 3 años se construyeron 320 casas de VIS, 150 apartamentos y se pavimentaron 11.188 m2 de calles. Los ahorros en obra fueron, en promedio, el 25 % del precio del cemento.
• Fabricación de elementos de mampostería, con: ceniza gruesa y fina de carbón, residuos de cerámica roja, lodos de papelera, escoria negra y blanca de acería, etc. Apoyo Colciencias, Universidad del Valle, Construir y CVC.
• Uso de los residuos sólidos de SIDELPA en la producción de ECO-materiales Fase I. La Fase II producirá agregados para bases de vías, arenas de construcción, un cementante blanco para uso en acabados.
• Durabilidad de concretos comerciales adicionados con escoria siderúrgicas. Estudio para 2 centrales de mezclas.
• Utilización de residuos de la fabricación de porcelanato y cerámica blanca en la producción de concretos comerciales. Cuenca Ecuador.
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0.40.099.6Eco-ladrillo
80.020.0Eco-concreto 21.0 MPa. 0.610.089.4Estucos
70.030.0Eco-concreto 17.5 MPa.
0.440.059.6Eco-bloque
0.535.264.3Eco-mortero bloque
0.440.858.8Eco-mortero ladrillo
0.658.840.6Eco-groutin
% Aditivo% Cemento
% EcomaterialConglomerante
DOSIFICACIONES DOSIFICACIONES
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ALGUNAS OBRAS:
Contrato CORPORACION CONSTRUIR – FENAVIP. Diseño y optimización de mezclas para concretos,
morteros y elementos prefabricados. Proyecto Suerte
90 Desepaz Cali. Se construyeron 227 viviendas
utilizando adiciones.
Febrero 2001 – Octubre 2001
Casa modelo Urbanización casa Grande, Constructora
Prethel y González. Utilización de eco-bloques, eco-morteros, eco-groutin y
eco-concretos para estructura y losas de cimentación. 2002
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ALGUNAS OBRAS:Pavimento en Vijes, 1.678 m3 de
concreto preparados en obra, ahorro de $ 63’000.000 en mes y medio. Los
pavimentos terminados no presentaron fisuras pese a las condiciones
climáticas.Feb – Marzo 2003
45
Obra Plaza España y Balcones de Cataluña etapa I y II, 96 aptos. Constructora Bolivar- Muros y techos. Utilización de adición concreto para muros vaciados.May – Marzo 2005
ALGUNAS OBRAS:
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Obra Plazuela del Sur II Etapa. 3 edificios de 8 pisos. Constructora Velkar. Utilización de Ecomortero, Eco-groutin,
Eco-concretoAgo – Nov 2004
ALGUNAS OBRAS:
47
Obra Jardín de las Casas. 96 casas II Etapa. Constructora Bolivar-Muros y
Techos Utilización de adición mortero, groutin y eco-concreto
Abril – Agosto 2004
ALGUNAS OBRAS:
50
Resistencia del Eco-Ladrillos v.s. % Cal
6,0
10,0
14,0
18,0
22,0
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
% Cal
Res
iste
ncia
a C
ompr
esió
n (M
Pa)
Res. Concreto
Escombro
Res. ladrillo
Esc - Esco. V
Esc - Esco. P
Esc. Carbón
Norma Colombiana: 8.0 MPa
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Utilización de la mezcla Cal-Fi-Ti-Ce, donde la mezcla de Cal-Ce esta constituida por cal hidratada de alta dispersión al 35% y una
mezcla de puzolana natural y puzolana de ceniza gruesa de carbón. En la construcción de esta casa no se utilizó cemento portland. La casa esta ocupada y se encuentra ubicada en una
zona exclusiva de alto precio. Sin embargo, el costo de construcción fue un 50% más económica que sí se hubieran
utilizado materiales convencionales. (Cortesía de SAYA Ingeniería)
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Morteros de ceniza de bagazo y cal sin cemento portland
Cumple norma ASTM C270 y el Código Colombiano Sismo -resistente titulo D, para tipo N (52 kg/cm2) y O (24 kg/cm2)
CENIZA PASA 100 - FINURA: 18% RETENIDO MALLA 325
Mezcla tipo % Agua Ceniza Cal Arena Fluidez Puc Ret . Agua F'c (kg/cm2)
Ceniza Cal
Ar/cte A/cte
lts kg kg kg % kg/cm3 % 7 días 28 días
80 20 5.41 0.55 380 552.7 138.2 911.2 114.5 1521.7 78.0 9.7 61.2
70 30 5.49 0.55 380 483.6 207.3 895.5 105.2 1508.8 82.9 11.4 70.5
60 40 5.36 0.55 400 436.4 290.9 863.0 113.5 1528.6 82.4 10.9 67.2
80 20 5.69 0.60 350 466.7 116.7 1037.0 105.0 1510.9 77.7 7.8 47.2
70 30 5.78 0.60 350 408.3 175.0 1021.9 104.0 1498.4 77.7 9.3 55.9
60 40 5.61 0.60 380 380.0 253.3 966.2 111.2 1519.2 84.0 7.9 58.1
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De estas experiencias mostradas, se han elaborado algunos interrogantes que presento a Uds. como conclusión momentánea de este esfuerzo. Algunos de los interrogantes son:
• ¿Cómo se esperaría fuera la reacción del mercado frente a productos competentes e idóneos elaborados con base en los resultados de I&D? ¿Sí la reacción es negativa, cómo se neutralizaría ésta?
• ¿Cómo reaccionará la competencia y cómo se podría neutralizar este efecto frente al nuevo desarrollo?
• ¿Qué estrategias de mercadeo habrá que impulsar para introducir e implantar estos nuevos productos?
• ¿De qué manera se canalizaría la reacción de la comunidad que se vería afectada al quedar sin empleo por este desarrollo?
• ¿Cómo se podría beneficiar a este sector de potenciales
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Con estas preguntas y otras que podrían surgir al involucrarse más en el tema, queda esbozado el razonamiento básico que generóesta última reflexión: hay muchas dificultades a vencer cuando se trata de pasar del proceso
exclusivo de investigación al proceso de apropiación o de utilización del conocimiento
generado, para transformarlo en un bien social.
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Estas dificultades sólo se podrán superar en la medida en que nos hagamos
partícipes de las realidades y circunstancias que vive el país o el lugar donde vayamos a trabajar, y ello obliga
consecuentemente, a integrar al equipo de trabajo no sólo talentos de diversas disciplinas, sino también a todos los sectores involucrados en la solución.
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¿¿QUQUÍÍEN SABE?EN SABE?UNIVERSIDADESUNIVERSIDADESSENASENACENTROS DE I&DCENTROS DE I&D
¿¿QUIEN RESUELVE?QUIEN RESUELVE?INDUSTRIAINDUSTRIA
¿¿QUIEN GOBIERNA?QUIEN GOBIERNA?ALCALDALCALDÍÍA A -- COLCIENCIAS COLCIENCIAS --
CVCCVC
¿QUIEN REQUIERE?
CONCEJO CONCEJO MUNICIPAL, MUNICIPAL, OFICINA DE OFICINA DE
PROTECCIPROTECCIÓÓN AL N AL CONSUMIDOR, CONSUMIDOR,
ETC.ETC.
EVOLUCIÓN DEL TRIÁNGULO DE SÁBATO