Prefabricados bioconstructivos compuestos por materiales reciclados y sulfato cálcico modificado

Como punto de partida, utilizamos aditivos desarrollados en el departamento de Ingeniería, que, mezclados con el sulfato cálcico, le confieren mejoras en sus propiedades. El último desarrollado patentado es un fluidificante, superplastificante y retardante del fraguado del yeso que se puede adicionar tanto en fase sólida como en líquida, actuando sobre el fraguado.

Este y otros aditivos en desarrollo, emplean proporciones entre 0,06 gr/kg hasta 1,2 gr/kg, con unos tiempos de fraguado controlado, de entre 15 y 240 minutos. El coste de este aditivo se estima en 6€/kg.

La dosificación del agua para el amasado también es variable, según el objetivo que se pretende. Un ejemplo es la posibilidad de emplear un porcentaje mínimo de 0,2 kg de agua por 1 kg de yeso. De este modo obtenemos un compuesto granular. En el caso de aumentar a 0,3-0,5kg de agua por 1 kg de yeso, obtendremos un yeso que permite trabajarlo por colada.

En cuanto a las resistencias mecánicas, se han alcanzado tensiones de compresión que llegan a 19 N/mm2.

Otra aplicación en la que se han obtenido mejoras es en la ejecución de elementos resistentes para forjados, utilizando yeso con caña común. Estos modelos se basan en el uso tradicional en las construcciones del área mediterránea, al que se le han realizado ciertas mejoras en el diseño, llegando a obtenerse incrementos en la resistencia a flexión de hasta un 116,2% respecto al modelo tradicional, en base a la mejora en la adherencia entre las superficies en contacto del yeso y la caña, lo que redunda en un mucho menor consumo de material, además de una menor huella de carbono. Sobre varios de estos diseños mejorados, se han obtenido diversas patentes.

También se ha aplicado este yeso modificado para revestimiento de elementos a fuego directo (obtenido RF de 240 minutos para espesores de 4cm); en absorción de ondas de presión (explosiones de hasta 84kg de TNT situadas a 3m del impacto); desarrollos de materiales compuestos (vermiculita, arena de sílice para usar en países desérticos, fibras, caña común, etc.).

El material, siempre referido a la matriz de yeso, tiene las siguientes características:

• Térmicamente aislante, debido a su gran inercia térmica y su bajo coeficiente de conductividad térmica, reducen los puentes térmicos y eliminan el fenómeno de pared fría.
• Regulan la humedad ambiente. Los revestimientos de yeso respiran como una auténtica piel, regulando la temperatura y activando la aireación del local. Aseguran así un grado higrométrico equilibrado, absorbiendo rápidamente la humedad en exceso, para restituirla al ambiente cuando el aire está más seco.
• Protección en caso de incendio. Son incombustibles, prolongan la resistencia al fuego, no despiden vapores tóxicos ni humos en presencia del fuego, el yeso desempeña un papel activo, ya que, gracias al agua de cristalización, no sólo se limita a frenarlo, sino que absorbe una considerable cantidad de calor. El material con punto de fusión de 1370 ºC y una temperatura de reblandecimiento de 1250 ºC, se trata de un material químicamente estable a altas temperaturas, lo que lo convierte en un material idóneo para la protección contra el fuego.
• Absorción acústica. Tienen cierta elasticidad, lo que, unido a su estructura interna finamente porosa, hacen que se comporten como buenos absorbentes acústicos, disminuyendo reverberaciones y amortiguando las ondas sonoras; añadiendo vermiculita se mejora notablemente pues las ondas sonoras inciden sobre las laminillas multidireccionales de la vermiculita expandida, estas son reflejadas en multitud de direcciones y absorbidas por la estructura microscópica de burbujas de aire mineral.
• Inalterabilidad: el yeso es insensibles a los agentes atmosféricos y al paso del tiempo.
• El yeso es reciclable y biodegradables, con un despreciable gasto energético en su producción, y cuya aplicación en la edificación puede suponer un ahorro de hasta el 30% (del 98% como se ha indicado en comparación con la cerámica) en cuanto al consumo energético en cualquier país desarrollado, datos que ponen de manifiesto el marcado carácter ecológico.
• SALUDABLE: Otro de los aspectos que se deben valorar es el hecho de la amplia cantidad de estudios que reflejan las condiciones de insalubridad que presentan otros materiales utilizados para aislar térmica y acústicamente.
• Es mecánicamente deformable, considerándose menos rígido ante movimientos sísmicos. Esa deformabilidad frente a la cerámica, y el cemento, supone una ventaja.

La gama de materiales tiene su aplicación, teniendo como idea primordial el otorgar un alto nivel de seguridad, en diversos y muy variados campos y sectores constructivos:

• Protección pasiva contra el fuego, revestimientos
• Protección contra explosiones
• Aislamiento térmico
• Aislamiento acústico
• Protección de esferas de almacenamiento de materiales inflamables.
• Protección de conductos de aireación y de instalaciones.
• Sectorización o aislamiento de espacios susceptibles de incendio y explosión o a la inversa.
• Pruebas para el aislamiento Ignifugo de perfiles de Aluminio.
• Elementos resistentes para forjados incorporando macrofibras de caña común
• Tabiquerías, suelos, falsos techos, elementos decorativos en paredes…

Los desarrollos pueden ser aplicados en sectores como, por ejemplo: construcción civil en general. Bancos, recintos militares, policiales, refinerías, pirotecnias, polvorines, hoteles, almacenes, industrias, recintos públicos, colegios, auditorios, etc.

El sulfato cálcico no es un invento innovador. Su uso se remonta al antiguo Egipto y se sigue empleado diariamente en multitud de aplicaciones. Es por tanto necesario indicar que las mejoras aportadas por el equipo de investigación, se refiere a potenciar el uso de este material. Para ello, era necesario, no sólo conocerlo, sino modificar el uso que se tiene de este material.

Ya en el mercado existen aditivos que actuando sobre la reacción química modifican sus propiedades (Basf, Sika…). ¿Qué aportamos entonces? Nos centramos en el uso de aditivos (incluso en la recuperación de algunos históricos) de modo que pudiésemos aportar bases que fuesen económicamente rentables. Además, necesitábamos manejar la cantidad de agua de amasado, así como el tiempo en el que se produce la reacción química.

No hay demasiadas referencias sobre este tipo de aplicaciones pues el “yeso”, no parece (a pesar de su empleabilidad) de un material novedoso.

Al reducir el agua de amasado manteniendo un tiemplo de manejo adecuado, podemos emplear el sulfato cálcico en casi cualquier situación y con adiciones de todo tipo. De este modo, hemos recuperado el “yeso” como un elemento capaz de sustituir al ladrillo cerámico, aumentar su resistencia mecánica a valores que antes no se manejaban y, por tanto, tenemos un elemento a tener en cuenta de una manera directa en el ámbito de la construcción.

El nivel de madurez varía según la aplicación específica:

• Protección contra fuego y explosiones: TRL 9 (Disponible para aplicación inmediata).
• Mezclas con arena de sílice y vermiculita: TRL 4.
• Uso de fibras orgánicas (caña común): TRL 4.
• Residuos de poda y materiales reciclados de obra: TRL 3-4.

• Industria de la Construcción y Obra Civil.
• Arquitectura Bioclimática y Sostenible.
• Sector de Seguridad y Defensa.
• Fabricantes de Prefabricados y Revestimientos.
• Gestores de Residuos (interesados en la valorización de materiales).

José Antonio Flores Yepes  – Instituto Universitario de Investigación e Innovación Agroalimentaria y Agroambiental (CIAGRO)