Materiales Nuevos

La Cal, un producto-tres efectos, en la estabilización de suelos

El alto contenido e agua y la presencia de arcilla en los suelos dificulta los trabajos de construcción. Pero la cal aporta una solución rápida, además de económica, a estos problemas. En este sentido, la cal tiene tres efectos en la estabilización de suelos y puede ser utilizada en suelos inestables para secar, modificar o estabilizar. La estabilización de suelos es el proceso al que se ven sometidos los suelos naturales arcillosos para mejorar sus cualidades: aumentar su resistencia, reducir su plasticidad, facilitar los trabajos de construcción o aumentar su estabilidad reduciendo problemas en estructuras y pavimentos. Hablar de la estabilización de la arcilla con cal no es nada nuevo. Ya se utilizó esta técnica en la construcción de las pirámides del Tíbet, y también era un método empleado con frecuencia en China y la India, aunque fue en 1950 cuando se popularizó el tratamiento de arcillas con cal y empezaron a construirse autopistas, carreteras, pistas de aterrizaje, etc. Y es que cuando las propiedades geotécnicas de los suelos no son buenas, llevar a cabo una construcción de este tipo es prácticamente imposible, por lo que realizar un tratamiento a dicho suelo es casi una imposición. En este caso, la cal ayuda a transformar químicamente los suelos inestables en materiales utilizables. Como veíamos, el uso de la cal como aglomerante en la construcción viene de antaño, pero los avances recientes en cuanto a pureza de materiales y maquinaría con la que aplicarla ha hecho que su uso para la estabilización de suelos sea cada vez mayor. Son muchas las ventajas, tanto económicas como medioambientales, que ofrece la cal en la estabilización de suelos. Por ejemplo, el hecho de estabilizar los suelos de una construcción con cal, permite aprovechar los materiales de la propia traza de obra, evitando los costes de gestión de dicho material, que si no fuese estabilizado con cal debería ser sustituido por material adecuado de préstamo. De esta manera, estabilizar suelos con cal hace que una obra sea más sostenible, tanto medioambiental como económicamente pues en tan solo unos minutos la cal transforma un suelo plástico y de poca capacidad portante en un suelo rígido, fácil de compactar y con una excelente capacidad portante donde pueden circular las máquinas sin dificultad.

Efectos de la cal en la estabilización de suelos Son tres los efectos que puede tener el uso de la cal en la estabilización de suelos. Concretamente, la cal puede ser utilizada en suelos inestables para secar, modificar o estabilizar. 1- Secado del suelo: La cal viva (óxido de calcio) es muy efectiva para el secado de cualquier suelo con humedad. Tras el mezclado con la tierra arcillosa la cal viva absorbe el agua mediante una reacción exotérmica, reduciendo drásticamente la humedad del suelo por hidratación y evaporación. La bajada de humedad variará en función la cal añadida y las condiciones ambientales, pero puede oscilar un 2% y un 5%, según. Este proceso sucede inmediatamente después de adicionar la cal. 2- Modificación del suelo: Al añadir la cal al suelo, el reparto de cargas en la superficie de las partículas del suelo arcilloso se modifica, dándose un intercambio iónico entre el Sodio (Na) del suelo y el Calcio (Ca) de la Cal. Este proceso sucede también inmediatamente tras la adición de la cal. El efecto es que la tierra pierde su propiedad para retener agua. 3- Estabilización del suelo: En este caso el efecto se produce más a medio plazo y de una manera gradual. La arcilla del suelo (que contiene sílice y alúmina) en contacto con la cal es capaz de formar silicatos y aluminatos cálcicos hidratados. Esta reacción es llamada “puzolánica” y da como resultado un aumento de la compresión simple del suelo, así como una mayor estabilidad frente a las heladas. ¿Qué suelos pueden estabilizarse con cal? Ante cualquier trabajo previsto en un suelo, es imprescindible tener previamente un conocimiento preciso sobre las características de los materiales que lo componen, así como de los problemas que estos materiales pueden generar. Para que la estabilización de un suelo con cal tenga éxito, los suelos deben ser plásticos (un Índice de Plasticidad igual o mayor a 10), pero además existen otras limitaciones en los tipos de suelos en los que se puede realizar la estabilización:  

 Elevados contenidos de sulfatos solubles  Elevados contenidos de materia orgánica

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 Presencia de elementos de tamaño superior a 10 mm.

La estabilización de suelos, por tanto, requiere un estudio previo detallado no solo de las características y homogeneidad del suelo, sino también de ensayos de laboratorio para determinar la dosificación necesaria de cal. Calcinor en la estabilización de suelos En Calcinor ofrecemos toda una gama de productos destinada a la estabilización de suelos arcillosos con cal. Se trata de STABYCAL®, un producto apto para los tres efectos mencionados anteriormente.

Un investigador de la UAEH creó ladrillos y tejas a partir de residuos de minería, conocidos como “jales”. Los ladrillos pueden durar 250 años, y permitirán aprovechar los más de 100 millones de toneladas de desechos mineros que se han producido en los últimos 450 años. Este proyecto, altamente amigable con el medio ambiente ha llamado la atención de muchos empresarios interesados en la producción de Jales para la construcción por sus propiedades superiores como elemento constructivo y bajo costo, así como de entidades interesadas en el cuidado del medio ambiente, debido a, el enorme impacto que genera el proceso de producción en beneficio de la limpieza de residuos de actividades mineras.

Los Jales(residuos mineros) tienes un porcentaje del 67% de sílice ademas de otros materiales como el Plomo y el Arsénico. En el proceso de creación de ladrillos y tejas también se busca generar otros materiales como cerámicas y vidrio ámbar, para el que se requiere aumentar el nivel de sílice en los Jales hasta un 97% y retirar otros metales existentes. Ventajas del uso de Jales como materia prima para la elaboración de materiales de construccion. 

Las tejas y ladrillos elaborados a base de jales tienes un costo de entre el 20% y 30% menos que el de los materiales fabricados con materia prima normal, debido a su composición ( 65% de Residuos y 35% de Arcilla)

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Tienen una mayor resistencia mecánica.

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Menor porosidad.

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Menor permeabilidad respeto a los de elaboración normal.

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En la elaboración de Ladrillos a base de Jales de Minería se ha creado mezclas como Jal+Vermiculita y Jal+Perlita para generar materiales aislantes térmicos y aislantes acústicos.

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Las tejas elaboradas a base de Jales tienen propiedades físicas y mecánicas superiores a las comunes.

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En la elaboración de Jales de minería se utilizan procesos que hacen que la materia prima utilizada sea mas estable luego de ser tratada lo que ocasiona la detención de los procesos contaminantes a causa de la erosión eólica provocada por el viento que hace desprender los metales causando en la población efectos adversos a la salud, especialmente a la vista y al sistema respiratorio.

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El proceso de reutilización de los jales toma material residual de los procesos mineros y los pone en un ámbito de servicio para la construcción, lo que hace que se reduzca los niveles de contaminación cada vez que aumenta la producción de estos materiales.

Para la fabricación de ladrillos y tejas se ha usado una cantidad base de 200kg con un rendimiento de 10 tejas y 10 ladrillos

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Un "barniz" sismorresistente para la protección de los edificios Un nuevo material rociado sobre las paredes permitirá proteger incluso las viviendas más antiguas de los efectos de terremotos.

Los recientes y devastadores temblores registrados en México nos han recordado la fragilidad de los edificios humanos ante las fuerzas de la Naturaleza cuando no se construyen siguiendo los protocolos adecuados. En Japón, donde el terremoto de Kobe se llevó por delante 5.000 vidas en el año 1995, aprendieron la lección y los edificios que se construyen cumpliendo las normativas antisísmicas pueden resistir terremotos de hasta 9 puntos en la escala de Richter como el que azotó la isla en 2011. Sin embargo, no siempre es posible aplicar medidas tan estrictas, ya que existen numerosos edificios antiguos que habría que demoler y construir de nuevo. Es ahí donde entra en juego una innovadora solución antisísmica desarrollada en la Universidad de British Columbia (UBC) bajo la guía del profesor Nemkumar Banthia. El equipo del profesor Banthia ha bautizado a la criatura como EDCC: composite cementoso dúctil respetuoso con el medio ambiente. O lo que es lo mismo: un nuevo tipo de hormigón que,

tras ser rociado sobre las paredes de los edificios, genera una malla reforzada con la que el cemento se dobla en lugar de quebrarse. Las pruebas son de lo más alentadoras, ya que la mezcla dio muestras de resistencia en una simulación de un terremoto como el de Japón en 2011. Según ha declarado Salman Soleimani-Dashtaki, un doctorando del departamento de ingeniería civil de la UBC, basta con aplicar una capa de apenas 10 milímetros para cambiar radicalmente las propiedades de un edificio. Para ofrecer este grado de protección, el material utiliza fibras basadas en polímeros, cenizas volantes y otros aditivos industriales. De hecho, el 70% de este composite se basa en las mencionadas cenizas volantes, es decir, un subproducto de la combustión del carbón en las centrales térmicas. Esto significa que la cantidad de cemento necesaria se reduce drásticamente y, con ello, las emisiones de C02. Se debe recordar que la producción de una tonelada de cemento genera casi la misma cantidad de dióxido de carbono. De ahí que el nuevo material se considere respetuoso con el medio ambiente. El EDCC no es ningún futurible, sino que ya se está integrando en las medidas retroactivas de protección antisísmica para edificios de la universidad de British Columbia y ya se está preparando su implementación en la escuela primaria Dr. Annie B. Jamieson de Vancouver. Se considera que pronto desempeñará un papel en el refuerzo de tuberías, pavimentos, plataformas petrolíferas y suelos industriales.

Sistemas de protección antisísmica en edificios El trabajo en las últimas décadas ha dado lugar a importantes avances en la prevención de daños de terremotos. Tal como se ha apuntado al comienzo de este artículo, Japón se encuentra a la cabeza de estas medidas, aunque también hay otros países como Chile que han aplicado sistemas de vanguardia ante estas catástrofes naturales. Gran parte de los avances realizados parten de la comprensión de la licuefacción, un fenómeno que tiene lugar cuando, por causa de fuerzas externas como un terremoto, el suelo sobre el que descansan los cimientos de un edificio pasan a comportarse como un líquido en vez de un sólido. Estas son algunas de las técnicas más habituales para proteger los edificios ante los temblores de tierra: 

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Flexibilidad de estructuras. Una de las claves consiste en que la estructura de hormigón armado y acero se balancee en lugar de quebrarse. Prácticamente viene a significar que el edificio baile un vals con el terremoto sin que este le pise los pies. En Japón, por ejemplo, las vigas se entrelazan a modo de nudos. Además, se utilizan placas de acero recubiertas con láminas de caucho. Péndulos compensatorios y amortiguadores de masas. La caída de un rascacielos puede ser verdaderamente dramática. Por eso, en edificios de gran altura se opta por colocar una estructura en la parte superior que ejerce de contrapeso en caso de movimiento sísmico. Si el edificio se inclina hacia la derecha, el contrapeso se moverá hacia la izquierda y viceversa. Un ejemplo de la utilización de este tipo de mecanismos sería el Taipei 101, un coloso de más de 500 metros en Taiwán, China. Aisladores y disipadores sísmicos. Los primeros desacoplan el edificio del terreno en el que se encuentra. Así, el movimiento solo afecta al disipador y no al edificio que sostiene. Basta con

pensar en un camarero que mueve el resto del cuerpo para mantener estática la bandeja con los platos. Los disipadores, en cambio, funcionan como amortiguadores que absorben el movimiento lateral del edificio.

Ceniza de bagazo de caña aumenta dureza de concreto Podría reducir costos de materiales en 20 por ciento y aumenta la duración de las construcciones, sostuvo Héctor Hernández Martínez Juan Carlos Plata Xalapa, Ver. 30/05/2009 alcalorpolitico.com Compartir De acuerdo con una investigación de Héctor Hernández Martínez, académico e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Veracruzana (UV), la ceniza del bagazo de la caña de azúcar –recurso abundante en el estado de Veracruz y que actualmente se desecha– usado como aditivo para concreto aumenta la dureza a largo plazo y propicia que el cemento necesite menos cantidad de agua en su elaboración. “Esta ceniza actúa como puzolana, aditivo mineral –que puede ser natural o sintético– generalmente silíceo o aluminoso que presenta en sí mismo poco o nulo valor cementante, pero con humedad ese valor se puede elevar de manera considerable“, sostuvo el académico e investigador. Hernández Martínez explicó que en la actualidad en el país se siembra y procesa caña de azúcar en 58 ingenios ubicados en 15 entidades, siendo Veracruz el estado que más actividad de este tipo tiene. “La industria cañera nacional produce al año alrededor de 13 millones 750 mil toneladas de bagazo de caña; de ese total, Veracruz aporta cinco millones 561 mil 242 toneladas. Luego de la quema, se obtienen alrededor de 350 mil toneladas de ceniza (140 mil de ellas en Veracruz)”, sostuvo el investigador para dar una idea de la materia prima con la que se podría contar. El académico afirma que una mezcla que contenga entre cinco y 20 por ciento de ceniza supera las pruebas químicas y físicas que exige la norma NMX-C179-1983 que rige en el país la construcción, por lo que esta mezcla es totalmente viable para ser usada. “Esta investigación está basada en principios muy antiguos, ya las civilizaciones chinas e hindúes utilizaron ceniza para la construcción, lo que hicimos nosotros fue mezclarla con un material usado en la actualidad y probar si cumplía con las normas de construcción vigentes”, dijo.

Hernández Martínez llamó la atención sobre la granulosidad que debe tener la ceniza, ya que si no se tiene en la proporción correcta (alrededor de 45 micras), la mezcla final necesitará más agua para su elaboración. Las ventajas económicas de esta mezcla empiezan desde la misma proporción de concreto que se utiliza, pues puede bajar hasta en 20 por ciento, además de que las construcciones a largo plazo necesitarán de menos mantenimiento. “Esto es muy importante en un país como México, que tiene el sexto concreto más caro del mundo, y en el cual más de 70 por ciento de las ventas de cemento se hacen al menudeo (lo cual incrementa el costo un 20 por ciento adicional)”, explicó.

Este innovador ladrillo aspira la polución del aire  

02:00 - 19 Octubre, 2015 por Natalia Yunis

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Guardar Este innovador ladrillo aspira la polución del aire

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© Carmen Trudell & Natacha Schnider

Estos días la contaminación del aire en algunas ciudades es un gran problema y como resultado, los edificios que ayudan a aliviar el problema están de moda. En los últimos años, sin embargo, los diseñadores han comenzado a ir más allá de la simple reducción de las emisiones de un edificio y han comenzado a trabajar con técnicas que eliminan efectivamente los contaminantes del aire, a través de sistemas como la fachada "fotocatalítica" de Nemesi para el Pabellón de Italia la Expo Milán 2015 que captura y reacciona con la contaminación en presencia de la luz. Sin embargo, en la mayoría de los casos, estas nuevas tecnologías han sido químicas, afectando solamente al aire que entra físicamente en contacto con ellos. ¿Qué pasaría si los edificios tomaran un papel más activo en la tracción de los contaminantes del cielo? ¿Si trabajaran un poco más como una aspiradora? Esto era exactamente la inspiración detrás del Breathe Brick desarrollado por Carmen Trudell, profesora asistente en la Escuela de Arquitectura de Cal Poly San Luis Obispo y fundadora de Both Landscape and Architecture.

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Los módulos de Breathe Brick están conectados a través de un acoplador que ayuda en la recogida de partículas, protege el ciclón y facilita la alineación del módulo durante la construcción. Imagen. Image © Carmen Trudell & Natacha Schnider

Breathe Brick está diseñado para formar parte del sistema de ventilación normal de un edificio, con una fachada de doble capa de los ladrillos con los ladrillos especialistas en el exterior, complementado por una capa interna que proporciona aislamiento estándar. El centro de la función de Breathe Brick es la filtración ciclón, una idea tomada de aspiradoras modernas, que separa las partículas contaminantes pesadas del aire y las deja caer en una tolva desmontable en la base de la pared.

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Una pared de Breathe Brick puede ser estructural y un sistema de soporte de carga lateral, mientras que también recoge la contaminación del aire en una tolva limpiadora en la base de la pared. Imagen. Image © Carmen Trudell & Natacha Schnider

El sistema se compone de dos partes principales: los ladrillos de hormigón y un acoplador de plástico reciclado, que ayuda a alinear los ladrillos y crea una ruta desde el exterior hacia el centro hueco del ladrillo. Los propios ladrillos de hormigón disponen de una superficie facetada que ayuda a dirigir el flujo de aire en el sistema y una cavidad separada para su inserción de la estructura de acero.

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Tres configuraciones posibles de paredes Breathe Brick, comenzando con la construcción de doble pared simple donde la pared interior proporciona aislamiento, mientras que la pared exterior proporciona aire filtrado en un espacio de cámara de sobrepresión entre las dos paredes. La imagen del medio muestra la doble pared con una ventana, donde el aire filtrado puede ser llevado a la unidad a través de los respiraderos accionados por el usuario. La tercera versión utiliza equipos de calefacción / refrigeración mecánica para acondicionar el aire filtrado antes de introducirlo al espacio ocupado. Imagen. Image © Carmen Trudell

Breathe Brick puede funcionar tanto con sistemas de ventilación mecánica y pasiva, ya que el ladrillo simplemente suministra aire filtrado en el pleno de la pared; este aire puede entonces ser

entregado al interior del edificio a través de equipo mecánico o a través de los respiraderos impulsados por sistemas pasivos tales como la ventilación pila.

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Breathe Brick puede trabajar en conjunción con una chimenea solar pasiva para mejorar la eficiencia de la filtración y promover la distribución de aire filtrado a través de los espacios ocupados. Imagen. Image © Carmen Trudell

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Breathe Brick puede trabajar en conjunción con un sistema pasivo acondicionado, tales como un laberinto geotérmico y una chimenea solar. La eficiencia de Breathe Brick sería mejorada cuando actúa en conjunto con un sistema de ventilación y el sistema de ventilación natural se podría mejorar mediante la distribución de aire exterior se filtró. Imagen. Image © Carmen Trudell

En las pruebas de túnel de viento, el sistema se encontró para filtrar 30% de partículas finas (tales como contaminantes del aire) y 100% de partículas gruesas, tales como polvo. Como todo el sistema es relativamente barato, el Trudell postula la Breathe Brick como una manera de reducir los niveles de contaminación en los países en desarrollo, donde la rápida expansión de la industria y las regulaciones ambientales menos estrictas a menudo causan problemas.