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Hormigón verde con carbonatación inducida

La carbonatacion natural del hormigon esta considerado como una patologia, ya que baja el pH y vuelve mas vulnerables a la corrosión a las armaduras. Sin embargo, CarbonCure induce la carbonatación del hormigón en un proceso temprano, al realizar la hidratación del cemento, sin provocar una bajada del pH y mejorando la densidad y fuerza del hormigón. Además hablamos de un hormigón verde, ya que absorve CO2 en su composición y disminuye su huella de carbono
 

El hormigón puede ser sometido a dos tipos distintos de carbonatación. La primera es un proceso natural de carbonatación por encontrarse a la intemperie, esta reacción se produce mediante una exposición prolongada en el tiempo al dióxido de carbono del ambiente.

La segunda forma, es la carbonatación inducida, que implica la utilización de dióxido de carbono en la producción del hormigón, donde estas reacciones se llevan a cabo en el hormigón fresco. La carbonatación puede tener lugar tan pronto el hormigón este mezclado y puede terminar con el curado acelerado (48 horas más tarde)

La carbonatación natural

La carbonatación natural o atmosférica se produce en el hormigón cuando los compuestos de calcio reaccionan con el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y el agua (H2O) en los poros del Hormigón. En primer lugar, el CO2 reacciona con el agua en los poros para formar ácido carbónico (H2CO3). A continuación el ácido carbónico reacciona con los compuestos de calcio contenidos dentro de los productos de hidratación que están presentes en el hormigón maduro, principalmente hidróxido de calcio (típicamente 25 – 50 % en peso de la pasta de cemento). Creando el Carbonato de calcio (CaCO3) de acuerdo con la siguiente reacción química:

Ca (OH) 2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O

La carbonatación del hormigón hace que el pH caiga por debajo de 13 que puede llegar a bajar hasta 9 con el hormigón completamente carbonatado.  Los hormigones con armaduras ferrosas requieren de un pH alto (alcalino) para garantizar la estabilidad de la capa de protección pasiva de la superficie de las armaduras. La caída del pH provoca que se deteriore esa protección pasiva y las armaduras puedan ser susceptibles a la corrosión. Las armaduras al corroerse aumentan su volumen y pueden crear tensiones internas que causen agrietamiento en la superficie del hormigón.

La carbonatación natural es un proceso muy lento, principalmente aparece en condiciones de moderada humedad relativa Si la humedad relativa es demasiado baja (<40%), entonces no hay suficiente agua en los poros para el CO” pueda disolver el acido carbónico necesario para la reacción. Si la humedad relativa es demasiado alta (>90%) la red de poros está llena de agua e impide la penetración del dióxido de carbono. Cuando la humedad relativa se encuentra en un rango moderado (entre 40 y 90%) las condiciones son ideales para promover una mayor profundidad de carbonatación y por tanto una mayor absorción de CO2.

La carbonatación inducida

La carbonatación inducida o temprana se produce cuando las reacciones de carbonatación se producen junto con el proceso de hidratación del cemento a través de una exposición deliberada del hormigón fresco al CO2. La carbonatación se produce rápidamente y contribuye a generar un hormigón más denso y fuerte. La duración y el método de aplicación del dióxido de carbono varían dependiendo del proceso, pero puede ser tan corto como unos pocos segundos de exposición o tan largo como el curado acelerado inicial.

El mecanismo de la reacción de carbonatación inducida es distinto de la de la carbonatación natural. La reacción general de dióxido de carbono con el silicato tricálcico y fases silicato dicálcico en el cemento fue descrita en 1974 por Young como:

C3S + 3 CO2 + H2O → C-S-H + 3CaCO3 + 347 kJ/mol

C2S + 2 CO2 + H2O → C-S-H + 2CaCO3 + 184 KJ/mol

Estas reacciones son espontáneas y exotérmicas. Si echamos una mirada más de cerca a la reacción de carbonatación inducida en una mezcla de hormigón podemos ver nueve pasos:

1. El CO2 se expande por el aire para alcanzar el hormigón.

2. El dióxido de carbono penetra a través de la porosidad llena de aire de la masa de hormigón.

3. Solvatación de CO2 (g) CO2 (aq) en la fase líquida del hormigón fresco.

4. La hidratación del CO2 (aq) a H2CO3 (paso determinante).

5. Ionización de H2CO3 a H+, HCO3, CO32. La presencia de iones H + hace que el pH del hormigón descienda y pierda su alcalinidad. El pH se puede recuperar con la maduración del hormigón.

6. Disolución del C3S y C2S del cemento. Esto se produce rápidamente, en función del ciclo, y exotérmicamente. Los granos de cemento están cubiertos por una capa suelta de gel de hidrato de silicato de calcio que se disuelve a la liberación de los iones Ca2+y SiO44-.

7. Nucleación de CaCO3 termodinámicamente estable y la formación convencional de gel C-S –H.

8. El CaCO3 precipita en forma sólida. La calcita es el polimorfo preferido.

9. La carbonatación secundaria también se produce, reacción sostenida de dióxido de carbono y la pasta de cemento puede ver en gel C-S-H formado en un proceso paralelo y producir una hidratación de silicato de calcio empobrecido y CaCO3.

Las reacciones de carbonatación inducida pueden involucrar un pH más bajo, ya que usa el calcio que, en conjunto, de otra manera se hidrata para formar hidróxido de calcio y contribuir a pH alto. Sin embargo, la carbonatación inducida no impide el desarrollo a largo plazo de la microestructura del hormigón al madurar. Por lo tanto  el hidróxido de calcio se desarrollará durante la hidratación posterior y el desarrollo pH de la solución de los poros continúa como normal una vez que finaliza la aplicación carbonatación.

La investigaciones más recientes llevadas a cabo han demostrado que un proceso de carbonatación inducida tiene un efecto mínimo en el pH del hormigón maduro.

Aunque los efectos de la carbonatación inducida en las propiedades del hormigón están siendo estudiados por varias partes. En particular, la investigación en curso se está desarrollando un entendimiento sobre el impacto de la carbonatación inducida en retracción a la carbonatación natural durante la vida útil.

 Conclusión

La idea generalizada de que “la carbonatación es perjudicial para el hormigón” tiene sus raíces específicamente en los efectos nocivos de carbonatación natural provoca sobre los refuerzos férreos. Por el contrario, la carbonatación inducida involucra diferentes reacciones químicas que afectan a una microestructura aun inmadura y no afectan al hormigón resultante, sino que contribuye a crear un mejor hormigón y en el aspecto ambiental podemos hablar de un hormigón verde ya que disminuimos considerablemente su huella de carbono

Las cenizas de biomasa como nuevo material de construcción

Las cenizas que se producen en la combustión de biomasas tienen unas cualidades que las convierten en una alternativa sostenible al cemento Portland.

Según un estudio de la Escuela Politécnica Superior de Linares de la Universidad de Jaén que ha evaluado la utilización de cenizas procedentes de plantas de generación eléctrica mediante biomasa. Tras su análisis de características físicas, químicas y mineralógicas, los investigadores concluyen que las cenizas son una alternativa al cemento en la elaboración de bloques de construcción.

 

El estudio se ha basado en la sustitución del cemento Portland por diferentes proporciones de ceniza de biomasa (desde el 10% hasta el 90%).

Los cientificos han utilizado las cenizas derivadas de la combustión de un mix de biomasa, es decir, de una mezcla de orujillo y residuos agrícolas (poda de olivar, vid y árboles frutales) y de cultivo energético (chopo).

La biomasa genera dos tipos de ceniza, una que se deposita en las calderas y que se denomina ceniza de fondo, y una segunda que se forma por las partículas que son arrastradas por los gases de combustión y se depositan en los filtros, denominada ceniza volante.

En unos estudios iníciales se obtuvieron mejores resultado con la ceniza de fondo, que hoy en día se retira y termina en el vertedero. Mientras que la ceniza volante producían problemas de durabilidad y expansividad, y ya tiene utilidad como fertilizante para los cultivos.

Imagen: Ceniza de fondo

Centrados en la ceniza de fondo el proceso de obtención desde su generación como residuo a su uso requiere varios pasos previos:

  • Se recolectan en bidones y se secan, ya que las cenizas de fondo se humedecen en el proceso de extracción,
  • Se muelen, dada la variedad de tamaño, hasta obtener partículas de cien micras

Después de este proceso las cenizas ya están listas. Se mezclan con la dosificación dispuesta y se vierte en un molde que es sometido a presión y se deja curar en agua durante 28 días tiempo requerido para que las reacciones entre la sílice de la ceniza y el hidróxido de calcio generado en la hidratación del cemento se realicen y la muestra adquieran sus propiedades definitivas.

Las muestras obtenidas son sometidas a un gran número de pruebas bajo diversos estándares de normativas nacionales e internacionales que incluyen, entre otros, absorción y succión al agua, resistencia a la compresión, resistencia a ciclos de congelación-descongelación, porosidad, conductividad térmica,…

Imagen: Ensayo de compresión de muestras de bloques

“Hemos probado todas las proporciones de componentes y las que cuentan con mejores propiedades son aquellas mezclas que incluyen la mitad de cemento Portland y la mitad de cenizas. El resto, por encima del 50% de adición de ceniza, se fisuran y se desconchan al congelar y descongelar”, explica Bartolomé Carrasco Hurtado, uno de los investigadores responsables del estudio.

Mas información:

Estudio titulado ‘An evaluation of bottom ash from plant biomass as a replacement for cement in building blocks’  publicado por la revista Fuel.

Sistema constructivo GREB

¿Qué es la Técnica GREB?

La Técnica GREB, que sintetiza varios métodos, fue elaborada por Patrick Déry y Martin Simard del GREB (Grupo de Investigación Ecológica de la Bature) en La Baire, Canada en 1997.

Consiste en edificar una doble estructura ligera de madera (listones de 10×4 cm.) la cual forma un hueco entre ambas en la cual se introducen pacas de paja comprimidas. Las superficies exteriores de la estructura de madera se rellenan con un mortero aligerado con serrín.

Esta técnica destaca por su alcance entre los auto-constructores, pues la madera empleada y los encofrados utilizados son de tamaño ligero. Los encofrados permiten vaciar el mortero con mucha sencillez consiguiendo aislar del exterior la paja y una vez desencofrada la pared queda perfectamente lisa y nos garantiza que la pared transpira y está protegida de la lluvia. Además, permite múltiples acabados como un enlucido de cal o con madera.

La técnica GREB llegó a Francia en 2002 y fue introducida en España en el año 2007 con el diseño de la primera casa GREB, aunque esta técnica sigue siendo poco conocida en España.

Su principal aporte es que está al alcance de cualquier persona no profesional, por su fácil proceso constructivo. Además, es una técnica respetuosa con el medio ambiente y con un coste bajo.

El aislamiento que nos proporciona una paca de paja de 38 cm es equivalente a 18 cm de poliuretano, 25 de lana de vidrio o 30 de poliestireno. Lo que nos va a hacer que disminuyamos considerablemente el coste de climatización de la vivienda.

Simplemente con madera (se recomienda abeto Douglas) paja, elementos de unión (Tornillos, clavos, cinta de metal,…) y un mortero aligerado con serrín tenemos lo necesario para construir nuestra vivienda con la técnica GREB ¡Y podemos subir hasta 3 pisos!

El sistema constructivo:

Se comienza con una Viga Solera, separada de la solera por una tela asfáltica que evite la aparición de humedades por capilaridad.

Luego armamos la estructura con los postes de madera y resolvemos encuentros, esquinas, huecos y formamos las vigas de carga para los forjados.

Colocamos la primera hilada de pacas de paja, reforzamos la unión entre las dos hojas de madera que forman el hueco mediante cinta metálica, listón,…
Una vez colocada la hilada de pacas, atornillamos el encofrado y procedemos a rellenar el encofrado.

El mortero aligerado con serrín se dosifica de la siguiente forma:

4 partes de serrín
3 partes de arena
1 parte de cal
1 parte de cemento

Es importante rellenar ambos lados a la vez, para evitar que la paja se mueva de su posición y es necesario vibrar ya sea a mano o con vibrador para conseguir un correcto relleno.

Al día siguiente, se quita el encofrado y se revisa el mortero saneando eventuales defectos.

Es bastante aconsejable reforzar las esquinas y los encuentros con los postes antes de dar el acabado elegido.

¿Problemas del GREB?

Si alguno ve en esta técnica problemas legales, tengo que decirle que desde el punto legal no tiene ninguno y ya son tres colegios de arquitectos los que han firmado en España proyectos con esta técnica.

Si lo que te impacienta es el riego de incendio, aunque pueda parecer que la paja arde con solo arrimarle un cigarro, nada que ver con la realidad. La paja comprimida es muy difícil de quemar y esta solución constructiva cumple con el CTE y para que lo veáis os dejo un video de unas pruebas que realizaron los bomberos franceses

Más información en la web: www.arquitectura-y-paja.org

Acristalamiento inteligente con cámara de agua climatizada

El vidrio es la tendencia actual en los edificios y parece que lo seguirá siendo. Aunque en climas mediterráneos como el nuestro donde la radiación solar elevada no son nada eficientes. Los vidrios dejan pasar la radiación infrarroja y ésta calienta los edificios y obligan a un alto consumo del aire acondicionado para conseguir el confort.

La empresa española InteliGlass nos propone RadiaGlaas un acristalamiento inteligente climatizado mediante agua que ayuda a prevenir la radiación solar y nos evita el consumo del aire acondicionado.

 

RadiaGlass es un doble acristalamiento con capas de vidrio de 15 mm. con una cámara de agua en circulación en su interior de 16 mm. que elimina las altas ganancias térmicas solares características de los edificios acristalados. Además, este sistema permite calentar o refrigerar edificios.

El agua que circula por el interior se calienta o se enfría a través de un intercambiador de calor. El circuito primario se puede conectar a cualquier sistema de energía ya sea convencional o renovable.

 

El sistema RadiaGlass se monta en una perfilaría que lleva integrados los tubos de abastecimiento de agua. Mediante un circuito cerrado en circulación el agua pasa por un intercambiador de calor que permite disminuir o aumentar la temperatura del agua.

Las reducidas dimensiones del circulador que distribuye el agua climatizada a los paneles de vidrio, permite alojarlo en un pequeño armario registrable. Se puede instalar en modelos sencillos conectados a termostatos individuales en cada sala, o más complejos, conectados a un sistema domótico que controle la gestión energética del edificio

 

También podemos optar por usar un fluido inteligente en vez de agua, pudiendo controlar la iluminación y el aspecto del edificio a voluntad del usuario. Esta funcionalidad nos permite ajustar la transparencia del acristalamiento en función de las condiciones lumínicas exteriores y, por tanto, sustituir persianas, para soles y otros elementos reguladores de la iluminación.

Se puede aplicar a cualquier acristalamiento: ventanas, muros cortina, cubiertas acristaladas, lucernarios, mamparas interiores.

 

 

Vía: http://www.intelliglass.es/

 

BioMason “cultivando” ladrillos con bacterias



La construcción tradicional
deja una gran huella de carbono en nuestro planeta desde la extracción de la
materia prima hasta el combustible necesario para los grandes hornos. Según
bioMason
el 40% de las emisiones globales de dióxido de
carbono están relacionadas con la industria de la construcción
”. 
Aunque muchos piensen que el ladrillo es parte
del pasado, la realidad es que hoy en día sigue siendo el denominador común de
la construcción a nivel mundial y cada año se fabrican más de 1,2 billones de
ladrillos.
Ginger Krieg Dosier, profesora
asistente de arquitectura en la Universidad Americana de Sharjah, en los
Emiratos Árabes Unidos, inspirada por el
biomimetismo fue un paso más allá y se planteo que si la naturaleza crea
materiales mejores que el hombre con menos energía, como por ejemplo la tela de
algunas arañas es más fuerte que el acero y la industria necesaria en relación
es mucho menor. ¿Por qué no cultivar ladrillos?



Dosier comenzó a cultivar sus propias bacterias, en un
proceso que incluía arena como materia prima junto con una solución fuente de
nitrógeno y calcio y finalmente agua, con estos elementos se creaba el ambiente
necesario para que las bacterias creasen cristales.

La respuesta ha sido BioMason un nuevo material
biológico de alta resistencia, que se puede utilizar sin ese impacto negativo
al medio ambiente
ya que
es
un método de cultivo de ladrillos a través de baterias y microorganismos.

Aunque su proceso de construcción de ladrillo
quema ningún combustible,
 emite una pequeña cantidad de dióxido de
carbono y otros efluentes.
Estas
emisiones son capturadas en un sistema de bucle cerrado, y estos residuos
pueden ser utilizados como fertilizante
o en procesos industriales.

El proceso aun es experimental, quiere además, reducir su coste hasta hacerlo competitivo en relación a los ladrillos tradicionales de arcilla cocida. En este momento, cada ladrillo BioMason cuesta 2.70€, y la meta es llegar a un proceso industrial con un coste menor de 0.50€ por ladrillo.






Más información:
http://www.biomason.com/

“EcoFaeBrick” Ladrillos con autentica caca de la vaca

No es ninguna broma. Aunque ha nadie le haga ilusión tener una casa elaborada con excrementos. Este nuevo tipo de ladrillo, totalmente sanitario, puede mejorar las viviendas en muchos países en desarrollo.

La sostenibilidad ha abierto la puerta a todo
tipo de materiales reciclados para su uso en la construcción y los desechos orgánicos
no se iban a quedar fuera. Aunque el excremento de vaca se ha utilizado desde
tiempos inmemoriales como fertilizante, ahora, un grupo de estudiantes 
de la Escuela de Negocios Prasetiya Mulya en Indonesia
lo han utilizado como materia prima para la fabricación de un ladrillo.
EcoFaeBrick es el nombre comercial de un
tipo de ladrillo fabricado con estiércol de vaca, que es un 20% más ligero
y un 20% más fuerte
en términos de resistencia a la compresión y  es un producto seguro en términos tanto
técnicos como sanitarios. Las pruebas de laboratorio para el producto que se
han llevado a cabo así lo certifican. 

La idea del ladrillo EcoFaeBrick nació como
respuesta a la situación en diferentes comunidades rurales en
Indonesia, donde el material arcilloso no es fácil de encontrar y donde su
extracción erosiona y perjudica gravemente los suelos. En cambio, esas
comunidades contaban con gran cantidad de vacas, y por tanto de sus excrementos,
los cuales requerían, también, una solución para el manejo de estos
desperdicios que pueden ser contaminantes.

El EcoFaeBrick es también un producto menos
costoso que el ladrillo tradicional de arcilla. Además se realizan en
colaboración con las comunidades locales, proporcionando oportunidades de
trabajo y ayudar a preservar las tierras agrícolas devastadas por la
explotación de canteras de arcilla. Los grupos en la India, Kenya y México
han expresado su interés en la tecnología para satisfacer sus propias
necesidades de desarrollo urbano rápido.


Vía: