WO2018091755A1 - Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos y su aplicación en una pieza de entrevigado para forjados con vigas de madera - Google Patents
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Definitions
- the object of the present invention is a process comprising a) the preparation of the ceramic waste for mixing, b) the mixing of the ceramic waste with cement and commercial aggregate of maximum size 8mm for obtaining a mortar and c) piece of interwoven for slabs of wood with wooden beams, made with said mortar of ceramic waste in different proportions It has its application in the construction sector, both for the rehabilitation of slabs with interlocked curd or of wood beams, using the existing, as for its complete construction from new materials.
- Figure 4. Plan, section and elevation of the interviewing piece.
- Figure 5 Block diagram of a possible industrial process by mortar plants with ceramic waste.
- a possible industrial process may comprise, according to the present invention, a supply or collection of recycled ceramics (1), oven dried at 110 ⁇ 5 ° C (2). Subsequently, it is shredded in a mill (3) and a later selection of the grain (4).
- This grain is stored by granulometry in a protected atmosphere by discarding grains of less than 0.125mm (5)
- the invention comprises a process for the execution of mortars using ceramic waste in different proportions for the manufacture of interlocking pieces of wood slabs. These pieces allow for variable interexes and edges to be covered and are presented as an alternative in the rehabilitation processes of curved interwoven slabs characteristic of the 17th-19th century building architecture ( Figure 1)
- Figure 1 The recovery of this type of slabs is based on the traditional forged wooden beams (1) with brick partitioned vaults, replacing them with the prefabricated pieces of the invention (3) supported by wooden slats previously nailed to the existing beams (2).
- the process comprises a) Preparation of the ceramic residue for mixing b) Mix of the ceramic waste with cement and commercial aggregate of maximum size 8mm to obtain the mortar.
- the useful ceramic waste is characterized by having a specific granulometry obtained in sieving processes, its preparation comprising the following steps: o Extraction of the ceramic waste from the recycling plant or production factory, or Drying the residue in an oven 110 ⁇ 5 ° C up to constant weight,
- Ceramic waste is one of the components of the mortar, in percentages of 10.20.30.40 and 50%, together with cement, for example PortlandBI / AL 42.5R, and commercial aggregate whose maximum aggregate size (TMA) is 8 mm
- the mixture for obtaining the mortar comprises the following stages: o Granulometric selection of commercial aggregate.
- the recycled aggregate will present a wet layer that will surround it during the phase of addition to the mixture. This layer is achieved by a wetting phase of the aggregate immediately prior to the mixing phase of the mortar components. The wetting will be carried out by an immersion wash of the aggregate.
- the mortar piece is executed with the mortar. vault, with the form attached ( Figures 2 to 4) for the rehabilitation of slabs with wooden beams, having tested the pieces with the most unfavorable geometry.
- the piece will have the following technical characteristics: a It will be made exclusively with the mortar of the invention that has a proportion of ceramic waste of 30% that has proved to be the most optimal for this element in density and strength,
- the pieces will have a length (interviewed) between 19 and 38cm (a)
- the cant height of the piece will be comprised between 8 cm for the pieces with the smallest intersection, up to 16cm for the one that covers the most unfavorable, (e)
- the key height of the piece shall be at least 3 cm (f). Tolerance o The total height of the piece will depend on the dimensions of the wooden beams on which it rests, between 10.5cm to 18.5cm (g)
- the waste is collected from the recycling plant and the manufacturing waste, selected and prepared. To do this, the residue is previously dried in an oven at 110 ⁇ 5 ° C until constant weight and the material is crushed in a crushing mill.
- the mortar of the invention is made by mixing the ceramic previously with Portland Bl / AL 42.5R cement and commercial aggregate with a maximum aggregate size (TMA) of 8 mm.
- TMA maximum aggregate size
- the objective is to achieve an identical aggregate granulometry (commercial + recycled) for all mixtures, regardless of the proportions that are recycled, that is, the granulometric curves are the same in all mortars even if they have a different percentage of recycled ceramics.
- the mortar manufactured in section 1 will be used for the manufacture of this piece, specifically that which has a recycled ceramic percentage of 30%, as it is the ideal weight / resistance ratio for this purpose.
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Abstract
La presente invención tiene por objeto un procedimiento que comprende a) la preparación del residuo cerámico para la mezcla, b) la mezcla del residuo cerámico con cemento y árido comercial de tamaño máximo 8mm para la obtención de un mortero y c) pieza de entrevigado para forjados de revoltón con vigas de madera, fabricada con dicho mortero de residuos cerámicos en distintas proporciones.Tiene su aplicación en el sector de ia construcción, tanto para la rehabilitación de forjados con entrevigado cuajado o de revoltón de vigas de madera, aprovechando las existentes, como para su construcción completa a partir de nuevos materiales
Description
Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos y su aplicación en una pieza de entrevigado para forjados con vigas de madera.
Objeto de la invención La presente invención tiene por objeto un procedimiento que comprende a) la preparación del residuo cerámico para la mezcla, b) la mezcla del residuo cerámico con cemento y árido comercial de tamaño máximo 8mm para la obtención de un mortero y c) pieza de entrevigado para forjados de revoltón con vigas de madera, fabricada con dicho mortero de residuos cerámicos en distintas proporciones Tiene su aplicación en el sector de la construcción, tanto para la rehabilitación de forjados con entrevigado cuajado o de revoltón de vigas de madera, aprovechando las existentes, como para su construcción completa a partir de nuevos materiales.
Estado de la técnica Actualmente el sector de la construcción está atravesando una crisis medioambiental a distintos niveles. Los edificios construidos son una causa directa de contaminación en la medida que generan residuos y consumen grandes cantidades de energía durante su ciclo de vida útil En cuanto a la producción de residuos de construcción y demolición (RCD), éstos se generan, principalmente, durante las etapas de rehabilitación y demolición de los mismos. Del total de los residuos que se generan, en países del Mediterráneo como España, los residuos cerámicos suponen el 54% del total de los residuos de demolición procedentes de la construcción, parte de ellos procede de la fabricación de revestimientos (tanto verticales como horizontales) así como, en menor medida, de la fabricación de ladrillos y tejas. La generación de un volumen progresivo de residuos conlleva a emprender estudios sobre las posibilidades de su reutilización. En España, el Plan Nacional de Integrado Residuos (PNIR 2008-2015) intenta fomentar la demanda de productos procedentes del reciclado de RCD, en especial de áridos reciclados. La viabilidad del uso de estos residuos y su implementación en nuevos materiales y productos presenta un impacto medioambiental favorable y han sido recogidas en trabajos de investigación desarrollados en los últimos años. Sin embargo, el empleo de áridos reciclados en productos resistentes como el hormigón estructural hace que estos pierdan propiedades
resistentes, limitando su resistencia a compresión a 150 Kg/cm2, por lo que la EHE 2008 limita el uso de áridos reciclados a un 20% sobre el árido total.
Como alternativa se investiga la aplicación de áridos reciclados en productos y elementos no resistentes como bloques de hormigón, piezas de pavimentos o como material de sub-base para la construcción de carreteras. Se ha estudiado la sustitución de los áridos naturales por áridos reciclados destinando las fracciones más gruesas a la producción de hormigón y las fracciones más finas como árido reciclado en morteros.
La fabricación de morteros mediante áridos reciclados ha sido recogida en diversos estudios, aunque sin especificar la finalidad de utilización de esos morteros [1 , 2, 3] o como empleo de mortero de fijación [4]. Referido a la fabricación de piezas de entrevigado con productos reciclados deben destacarse las patentes [1 , 2] aunque en estas no se emplea residuos cerámicos como material de reciclado. La fabricación de piezas de entrevigado mediante residuos cerámicos en sustitución de los áridos naturales en diferentes porcentajes queda recogida en [5]. Las piezas que aquí se detallan tienen unas características formales establecidas previamente como elemento prefabricado. En cuanto a los modelos comerciales existentes actualmente en el mercado deben destacarse las bovedillas cerámicas de intradós curvo distribuidas por Cerámica La Unión S.L. de anchos 588 y 605 mm, respectivamente Procerau S A LI distribuye bovedillas de intradós curvo de 620 mm de ancho. Finalmente, debe mencionarse Tejar Brandis que distribuye bovedillas curvadas mallorquínas con anchos de 500, 600 y 700 mm. En cuanto a bovedillas de hormigón, deben mencionarse las bovedillas proporcionadas por Forjados Orgues S.L. de 640 mm de ancho
Con la presente invención se plantea dar soluciónal problema de ia ingente cantidad de residuos del sector de la construcción, con un procedimiento de fabricación de un material de residuo útil procedente de residuos cerámicos de la demolición como de la industria cerámica, obteniéndose una pieza de entrevigado o bovedilla fabricada con un mortero elaborado con dichos residuos. Esta pieza daría respuesta a una problemática actual de la rehabilitación de edificios con forjados de madera de los centros históricos
Referencias
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[2] J. Silva. J. de Brito, R. Veiga. "Incorporation of fine ceramics in mortars". Construction and Building Materials, vol.23, pp 556-564, 2009.
[3] J. Silva, J. de Brito, R. Veiga. "Recycled red-clay ceramic construction and demolition waste for mortars production". Journal of Materials oí Civil Engineering, vol. 22 (3), pp. 236-244, 2010
[4] V Corinaldesi. "Environmentally-friendly bedding mortars for repair of historical buildings". Construction and BuHdmg Materials, vol.35, pp. 778-784, 2012
[5] Proceso y moldeado de papel y cartón reciclado para la fabricación de bovedillas. 2 113 279. Fecha: 16/04/98. Titular: Juan Moreno Molina.
[6] Sistemas constructivos prefabricados utilizando como materia prima el unicel de desecho (poliestireno de desecho). MX 2011 008622 A. Fecha. 20/02/2013. Titular: Carlos Rodríguez Jiménez, Noemi Méndez de los Santos, Candelario Oramas Sánchez, Cesar Augusto Milla Bautista, Barbera Ivonne Félix Morales.
[7] A Guzmán Báez. "Estudio de las propiedades fundamentales de elementos prefabricados de hormigón no estructurales, con incorporación de áridos reciclados en su fracción gruesa y fína". Trabajo Fin de Máster. Universidad Politécnica de Madrid.
Descripción de las figuras Figura 1.- Sección transversal de forjado con vigas de madera y pieza prefabricada de entrevigado.
(1) Viga de madera
(2) Listón de madera clavado en viga existente
(3) Pieza de entrevigado prefabricada de mortero con residuos cerámicos
Figura 2 - Vista superior de la pieza de entrevigado con mortero de residuos cerámicos
(d) Apoyo de la pieza en los listones de madera (2cm)
(e) Altura de peralte de la pieza (8 a16 cm)
(g)Altura total de la pieza (¾3cm. Tolerancia ±1%)
Figura 3.- Vista inferior de la pieza de entrevigado con mortero de residuos cerámicos
(a) Longitud de la pieza (19 a 38 cm. Tolerancia ±5%)
(b) Anchura de la pieza (25cm. Tolerancia ±5%)
(f) Altura de la clave (¾3cm. Tolerancia ±1 %)
Figura 4.- Planta, sección y alzado de la pieza de entrevigado.
Figura 5 - Diagrama de bloques de un posible proceso industrial por plantas del mortero con residuos cerámicos.
Un posible proceso industrial puede comprender, según la presente invención, un suministro o acopio de cerámica reciclada (1 ), secado en estufa a 110± 5°C (2). Posteriormente se pasa a triturar en molino (3) y una posterior selección del grano (4) .
Este grano se almacena por granulometria en atmosfera protegida desechando granos inferiores a 0,125mm (5)
Igualmente se realizará con la arena comercial: acopio en atmósfera protegida(6), secado (7), selección y almacenaje en atmósfera protegida del grano desechando áridos >8mm (8).
El grano de cerámica y árido en los porcentajes determinados en la Tabla 3 para el mortero con 30% de cerámica reciclada será llevado a la fase de dosificación y mezcla (10) una vez que a la cerámica se le haya realizado un lavado por inmersión con el objetivo de formar una capa húmeda a su alrededor (9). Se añade el cemento (11 ) y el agua (12) en la relación especifcada en la tabla 3 (13).
Tras la dosificación, se realizan las fases posteriores de amasado (14), moldeo (15), desmoldeo (16), maduración, control de calidad (17), almacenaje y/o distribución (18).
Descripción de la invención
La invención comprende un procedimiento para la ejecución de morteros empleando residuos cerámicos en distintas proporciones para la fabricación de piezas de entrevigado de forjados de revoltón con vigas de madera. Estas piezas permiten cubrir interejes y cantos variables y se presenta como alternativa en los procesos de rehabilitación de los forjados de entrevigado cuajado característicos de la arquitectura de edificios de los siglos XVII-XIX (Figura 1) La recuperación de esta tipología de forjados está basada en los tradicionales forjados de vigas de madera (1 ) con bóvedas tabicadas de ladrillo, sustituyéndose éstas por las piezas prefabricadas de la invención (3) apoyadas en listones de madera previamente clavados en las vigas existentes (2). El procedimiento comprende a) Preparación del residuo cerámico para la mezcla
b) Mezcla del residuo cerámico con cemento y árido comercial de tamaño máximo 8mm para la obtención del mortero.
c) Fabricación de la pieza de entrevigado para el forjado
El residuo cerámico útil se caracteriza por tener una granulometria específica obtenida en procesos de tamizado, comprendiendo su preparación las siguientes etapas: o Extracción del residuo cerámico de la planta de reciclaje o fábrica de producción, o Secado del residuo en estufa 110± 5°C hasta peso constante,
o Trituración y molienda del residuo hasta alcanzar granulometria adecuada, o Tamizado del residuo para obtener curva granulométrica preestablecida (la granulometria de estos residuos varia en función del porcentaje de árido que se utilice en futuros usos).
El residuo cerámico es uno de los componentes del mortero, en unos porcentajes del 10.20.30,40 y 50%, junto con cemento, por ejemplo PortlandBI / A-L 42,5R, y árido comercial cuyo tamaño máximo de árido (TMA) es 8 mm.
La mezcla para la obtención del mortero comprende las siguientes etapas: o Selección granulométrica del árido comercial.
a Selección granulométrica del residuo cerámico útil.
o Humectación de los residuos cerámicos.EI árido reciclado presentará una capa húmeda que lo rodeará durante la fase de adición a la mezcla. Esta capa se consigue mediante una fase de mojado del árido inmediatamente anterior a la fase de mezcla de los componentes del mortero. El mojado se realizará mediante un lavado por inmersión del árido.
o Mezcla del árido comercial y los residuos cerámicos con el cemento sustituyendo porcentajes de diferentes fracciones del árido comercial por la misma fracción del residuo cerámico.
o Adición de agua en proporciones desde 0 90 hasta 1.05 en relación al peso del cemento empleado (estas proporciones se determinan en función del porcentaje de cerámica reciclada añadida al mortero).
Finalmente, con el mortero se ejecuta la pieza de entrevigado. bovedilla, con la forma que se adjunta (Figuras 2 a 4) para la rehabilitación de forjados con vigas de madera,
habiéndose ensayado las piezas con la geometría más desfavorable. La pieza tendrá las siguientes características técnicas: a Se realizará exclusivamente con el mortero de la invención que tenga una proporción de residuo cerámico del 30% que ha resultado ser el más óptimo para este elemento en densidad y resistencia,
o Las piezas tendrán una longitud (entrevigado) comprendida entre 19 y 38cm (a)
Tolerancia +1-5%.
o La anchura de la pieza será de 25cm (b). Tolerancia +1-5%
o La altura de peralte de la pieza estará comprendida entre 8 cm para las piezas con menor entrevigado, hasta 16cm para aquella que cubran el más desfavorable, (e)
c La altura de clave de la pieza será como mínimo de 3 cm (f) . Tolerancia o La altura total de la pieza estará en función de las dimensiones de las vigas de madera en que apoya, entre 10,5cm a 18,5cm (g)
o La dimensión de apoyo de la pieza en listones de madera que se colocarán clavados en las vigas existentes será 2cm. (d)
c La resistencia a compresión de la pieza medida según UNE 67-042-88 para piezas cerámicas de arcilla cocida de gran formato por su mayor similitud en cuanto a la forma del elemento será mayor o igual a 12SdaN.
Modo de realización de la Invención
1. Morteros
En este ejemplo de la invención se lleva a cabo la realización de un mortero con residuos cerámicos de construcción y demolición como componente en un porcentaje de 10, 20, 30, 40 y 50%.
El residuo se recoge de la planta de reciclado y lo de desecho de fabricación, se selecciona y se procede a su acondicionamiento. Para ello se seca previamente el residuo en una estufa a 110± 5°C hasta peso constante y se realiza una trituración del material en un molino de triturado.
Una vez concluida la molienda se procede a! tamizado (UNE EN 933-1 ) seleccionando las siguientes granulometrias, en función del porcentaje de árido reciclado presente en el mortero (Tabla 1 ).
Una vez seleccionado el residuo, se procede a la fabricación de! mortero de la invención. El mortero de la invención se realiza mezclando la cerámica previamente con cemento Portland Bl / A-L 42.5R y árido comercial con un tamaño máximo de árido (TMA) de 8 mm. La granulometría del árido comercial varia en función de su presencia en el mortero de la invención (Tabla 1)
Tabla 1. Granulometría arena/cerámica para los distintos tipos de morteros
El objetivo es conseguir una granulometría de árido (comercial + reciclado) idéntica para todas las mezclas, independientemente de las proporciones que se reciclen, o sea que las curvas granulométricas sean iguales en todos los morteros aunque tengan diferente porcentaje de cerámica reciclada.
La relación agua /cemento y las cantidades necesarias de cada matenal quedan reflejadas en la Tabla 2 variando en función del porcentaje de cerámica que se recicla. La resistencia a compresión y flexión de los distintos morteros queda reflejada en la Tabla 3 .
Tabla 2. Dosificación materiales Kg/m3
Tabla 3. Resistencia a flexión y compresión a los 28 dias de los distintos tipos de morteros.
Se utilizará para la fabricación de esta pieza el mortero fabricado en el apartado 1 , concretamente el que presenta un porcentaje de cerámica reciclada del 30%, por ser el idóneo en la relación peso/resistencia para este fin.
Tabla 4.- Caracterización de la pieza de entrevigado
Con esta pieza en la rehabilitación de un forjado se conseguiría reciclar 13325 gr/m.2
Claims
1. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos porque comprende:
d) Preparación del residuo cerámico para la mezcla
e) Mezcla del residuo cerámico con cemento y árido comercial de tamaño máximo 8mm para la obtención del mortero
f) Fabricación de la pieza de entrevigado para el forjado con dicho mortero.
2. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicación anterior, caracterizado porque la preparación del residuo cerámico comprende:
a) Extracción del residuo cerámico de la planta de reciclaje
b) Secado del residuo en estufa a110± 5°C hasta peso constante.
c) Trituración y molienda del residuo hasta alcanzar granulometria adecuada. d) Tamizado del residuo seleccionando granulometrias superiores a 0,125 mm.
3. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el porcentaje del residuo cerámico en el mortero es del 10 al 50%
4. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el residuo cerámico se moja previo a la mezcla final mediante un proceso de lavado por inmersión.
5. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la mezcla la adición de agua varia desde 0.9 hasta 1 05 en relación al peso del cemento empleado.
6. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tras la mezcla se procede al amasado, moldeo y curado.
7. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las medidas de las piezas prefabricadas varían en función del tipo de forjado, con una longitud
comprendida entre 19 y 38 cm y una anchura de 25 cm, con tolerancia +1-5% en ambos casos.
8. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura de peralte de la pieza estará comprendida entre 8 cm para las piezas con menor entrevigado. hasta 16cm.
9. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura de clave de la pieza será como mínimo de 3 cm.
10. Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura total de la pieza estará en función de las dimensiones de las vigas de madera en que apoya, entre
10,5cm a 18,5cm.
1 1 Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos caracterizado por su aplicación en una pieza de entrevigado para forjados con vigas de madera según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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| ESP201601008 | 2016-11-15 |
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| DATABASE WPI [O] Database accession no. 2014-Q20276 * |
| DATABASE WPI Derwent World Patents Index; AN 2015-57440K * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| ES2668027A1 (es) | 2018-05-16 |
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