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 Cali Gerente ECO-Ingeniería. [email protected]QUINTO CONGRESO NACIONAL DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS
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QUINTO CONGRESO NACIONAL DISPOSICIÓN FINAL DE … · [email protected] QUINTO CONGRESO NACIONAL DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS. 2 • “El mayor invento del siglo XIX
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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. [email protected]
QUINTO CONGRESO NACIONAL DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS SÓLIDOS
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• “El mayor invento del siglo XIX
fue la invención del método para inventar”A.N. Whitehead
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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.
4
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 ........
8
POSIBILIDADES
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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PARA ABORDAR EL TEMALA CIENCIALA CIENCIALA CIENCIA
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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FACTORES A TENER EN CUENTA PARA DISEÑAR
MEZCLAS DE AGREGADOS
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CONCEPTO DE LOS ESPACIOS CONCEPTO DE LOS ESPACIOS VACVACÍÍOSOS
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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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DURABILIDAD DE MEZCLAS
28
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 DESARROLLADAS Y
APLICADAS EN EL MEDIO
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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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EXISTE ECOMAT
36
EXISTE ECOMAT
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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
41
PRODUCIENDO ECO-BLOQUES
42
PRODUCIENDO ECO-BLOQUES
43
CONSTRUYENDO CON ECO-BLOQUES, ECO-MORTERO, ECO-CONCRETO, ECO-GROUT
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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:
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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:
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PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LADRILLOS CON BASE EN RESIDUOS
SÓLIDOS
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PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LADRILLOS CON BASE EN RESIDUOS
SÓLIDOS
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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CENIZA DE COMBUSTICENIZA DE COMBUSTIÓÓN DEL N DEL BAGAZO DE CABAGAZO DE CAÑÑAA
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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)
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