Empleo de poliestireno expandido como sustitución parcial de áridos en bloques

Resumen

Las partículas de poliestireno expandido (EPS) constituyen una alternativa viable para la producción de hormigones ligeros en la construcción. Su estructura blanda hace que sea un material mucho más ligero que la arena y la presencia de las mismas disminuye la resistencia de los hormigones que componen.

Se presentan los estudios realizados a muestras de bloques de hormigón de 10 cm de espesor, fabricados con varios por cientos de sustitución de los áridos por partículas de poliestireno expandido, con el objetivo de proponer dosificaciones a partir del uso de este novedoso material en mezclas de hormigón hidráulico para confeccionar este tipo de bloques y demostrar que conservan los requisitos establecidos en diferentes normativas. En la investigación se realizó una caracterización de las materias primas, destacando las partículas ligeras de poliestireno como material fundamental y se llevaron a cabo diferentes ensayos a los bloques confeccionados como dimensiones, peso, absorción y resistencia a la compresión. Se realizó un análisis de los resultados obtenidos y se demostró que los bloques elaborados con la adición de partículas de poliestireno expandido, cumplen con los requisitos establecidos por las normativas evaluadas.

Introducción

La evolución del hormigón unido al desarrollo de la ciencia y la técnica es indetenible, pues su utilización para la obras de construcción así lo hace necesario. En la actualidad es el material de mayor utilización por su durabilidad, velocidad de construcción y propiedades mecánicas. La sustitución, total o parcial, de los áridos utilizados para la fabricación de un hormigón tradicional, por áridos ligeros (naturales o industriales), da lugar a hormigones de menor densidad denominados Hormigones Ligeros.(Aguila Alejandro, 2011)

Actualmente uno de los áridos livianos más utilizados para el proceso de obtención de este hormigón son las partículas de poliestireno expandido (EPS), a partir de la adición de estas en el proceso de elaboración, las cuales pueden sustituir parcialmente al árido fino y grueso, debido a que son materiales que no absorben agua, no tienen impurezas, no reaccionan con el cemento y además tienen buena adherencia con el mismo. Estos hormigones se obtienen mezclando cemento, áridos, agua y partículas de poliestireno expandido molido y las propiedades que le aportan estas partículas son las siguientes:

• Peso específico aparente muy bajo.

• Excelente aislamiento térmico.

• Escasa absorción de humedad.

• Buena resistencia mecánica.(AAPE, 2009)

Son muchas las aplicaciones de estos hormigones, se les utiliza como aislantes en: rellenos de losas, paneles livianos aislantes auto portantes y no portantes, sub-bases para pavimentos, como sustituto del balasto en vías férreas, encofrados perdidos y bloques o ladrillos huecos, etc. (AAPE, 2009)

Las partículas de poliestireno pueden utilizarse en la preparación de hormigón ligero para la construcción. Su estructura blanda hace que sea un material mucho más ligero que la arena y la adición de las mismas disminuye la resistencia de los hormigones que componen. Según la literatura consultada, dentro de las que se encuentran((AAPE, 2009), (Miret, 2007), (UTILBOX, 2010)) se maneja el concepto de perlita por la forma que adquiere el material después de ser molido, es decir, se utiliza la partícula de EPS en forma de perlita de poliestireno expandido. Es por esto que a partir de este momento en este trabajo se referirá al término perlitas de poliestireno expandido.

La perlita retiene la humedad porque demanda agua para poder mezclarse con el resto de las materias primas debido a su textura superficial muy lisa. La sustitución de perlita de poliestireno por volumen de hormigón elaborado, supone un aumento en volumen del total de la misma, debido a que este material presenta menor peso específico. (Aguila Alejandro, 2011)

En nuestro país se han construido muchas obras con el empleo del poliestireno expandido, como por ejemplo viviendas, edificaciones comerciales así como intervenciones y restauración de obras ejecutadas con gran variedad de sistemas constructivos.A pesar de esto las autoras consideran que todavía no existe la total conciencia o claridad de las tantas y excelentes aplicaciones de este material, tanto es así que a pesar de la importante ventaja del mismo de poder ser recuperado al 100 %, todavía los organismos involucrados en la gestión de residuos en nuestro país no lo tiene establecido dentro de las prioridades como material disponible y reciclable.

Los bloques de hormigón son piezas que se obtienen de una mezcla homogénea de cemento, árido grueso y fino de tamaño específico, además de agua. Estos bloques son confeccionados y luego de ser sometidos a un proceso de curado, fraguado y endurecimiento adquieren características portantes. Actualmente existen variedades de bloques construidos con hormigones ligeros a base de poliestireno expandido convirtiéndolos en un elemento importante, pues reducen considerablemente el peso sobre los elementos de construcción. Todo esto es posible por la adición en los mismos de este material novedoso que es la perlita de poliestireno expandido.

En nuestro país se ha desarrollado por parte del Ministerio del Interior en La Habana un estudio acerca de este material, para lo cual se han creado algunos talleres de reciclado en los cuales se producen bloques macizados e incluso algunos pequeños y medianos paneles de poliestireno expandido.

Ya existe un trabajo preliminar sobre bloques a base de EPS(Aguila Alejandro, 2011), el cual tenía como objetivo fundamental demostrar que los bloques se podían conformar, sustituyendo un por ciento de hormigón elaborado por las perlitas. Demostrado entonces que es posible y comprobado esto, el presente trabajo pretende proponer las dosificaciones exactas para conformar este tipo de bloques.

La actual norma cubana, NC 247(2010): Bloques huecos de hormigón – Especificaciones, contempla las condiciones que tienen que cumplir los mismos para poder ser utilizados en la construcción, así como las clasificación de estos según sus dimensiones. Todas estas condiciones y especificaciones están dadas para un bloque de características normales, es decir, confeccionado con hormigón tradicional, pero en estos momentos la utilización de bloques a base de áridos ligeros es un punto importante en la construcción en todo el mundo y como es sabido con la utilización, por ejemplo del poliestireno expandido, reduce la resistencia de los mismos, y por tanto no deben cumplir con las especificaciones establecidas de utilización que están normalizadas.

En otros países, con más experiencia en la utilización de bloques aligerados con diferentes áridos livianos, como el EPS, existen normas que establecen los requisitos de los mismos y por tanto el grado de utilización. Venezuela es uno de estos países y el presente trabajo se basará en las condiciones establecidas en la COVENIN 42-82: Bloque huecos de concreto, para analizar las condiciones de los bloques confeccionados con este tipo de agregado ligero. Además se analizarán otras normativas internacionales (ASTM C129-99a, NMX-C441-ONNCCE e IRAM 11561-2:1997), que aunque no contienen especificaciones para bloques con áridos ligeros, se van a comparar los resultados obtenidos con lo establecido en las mismas.

Problema Científico

¿Es posible sustituir parcialmente los áridos por perlitas de poliestireno expandido en mezclas de hormigones ligeros para bloques?

Objeto de la investigación

Potencialidades de las perlitas de poliestireno para su utilización como áridos en la construcción.

Campo de acción

Producción de bloques en Cuba.

Objetivo General

Proponer dosificaciones a partir del uso del poliestireno expandido en mezclas de hormigón hidráulico para bloques huecos de 10 cm de espesor.

Objetivos específicos

• Realizar el análisis bibliográfico sobre el potencial empleo de áridos ligeros en la elaboración de mezclas de hormigón para bloques huecos de hormigón.

• Evaluar las principales propiedades físico-mecánicas del bloque de hormigón hidráulico de 10 cm de espesor empleando adiciones de poliestireno expandido en las mezclas de hormigón para su conformación.

• Analizar los parámetros obtenidos en la experimentación del bloque hueco de hormigón con respecto a las normas NC 247-2010: Bloques huecos de hormigón, COVENIN 42-82: Bloques huecos de concreto, ASTM C129-99a: Standard Specification for Nonloadbearing Concrete Masonry Units, NMX-C441-ONNCCE-2005: Industria de la construcción-Concreto Hidráulico para uso no estructural e IRAM 11561-2:1997: Bloques no portantes de Hormigón. Requisitos.

Hipótesis:

Los bloques aligerados con perlitas de poliestireno expandido cumplen los requisitos establecidos para ser utilizados como bloques huecos de hormigón de 10 cm.

Novedad Científica:

Empleo de las perlitas de poliestireno como materia prima para la fabricación de bloques que sean capaces de reportar beneficios económicos, medioambientales y sociales.

Aporte práctico:

La proposición de nuevas mezclas de hormigón para obtener bloques más ligeros, luego de comprobar la eficiencia de su aplicación.

Resultados esperados:

Los bloques de hormigón aligerados, con la sustitución parcial de áridos por perlitas de poliestireno, son aptos para su utilización en la construcción.

1. Empleo de perlitas de poliestireno expandido como materia prima en la fabricación de bloques huecos de hormigón.

A partir del análisis de la bibliografía consultada se desarrollan los siguientes epígrafes sobre el uso de las perlitas de poliestireno expandido en la construcción.

1.1Hormigones ligeros

Se les denomina hormigones ligeros o livianos a aquellos que durante el proceso de elaboración se logra, utilizando diferentes métodos, que su densidad sea menor que la del hormigón tradicional de arena, grava y cemento, pues la densidad lograda en los mismos fluctúa entre 300kg/m3 y 1900 kg/m3, mientras que la de los hormigones convencionales está alrededor de 2400 kg/m3.(Yi Xu, 2012)

Dentro de los tipos de hormigones ligeros que se producen se encuentran los elaborados a base de la inserción en los mismos de áridos ligeros, naturales o artificiales, que sustituyen total o parciamente los utilizados en el hormigón tradicional.

Las características principales de estos hormigones son su poder aislante, uniformidad y ligereza, las cuales garantizan el correcto funcionamiento de los mismos y la aplicación en diferentes campos, fundamentalmente en la construcción, pues la baja densidad de estos unido a la resistencia a la compresión que garantizan entre 15 y 35 N/m2 así lo hace posible. (AAPE, 2009)

1.1.1Antecedentesde los hormigones ligeros

Los primeros hormigones livianos utilizados para construir edificaciones surgieron en el Imperio Romano en los años 20 a.C. Estos primeros hormigones eran resultado de la mezcla de materiales cementantes formados a partir de limos quemados con materiales de baja densidad como la piedra pómez.

Los primeros edificios construidos con hormigones estructurales livianos aparecieron luego de la Primera Guerra Mundial. En el año 1922 se construyó la ampliación del Gimnasio de la escuela de deportes acuáticos de la ciudad de Kansas y fue este el primer edificio construido con hormigón liviano estructural en la historia. El suelo donde se cimentó este edificio tenía una capacidad portante muy baja, por esta razón se optó por utilizar un hormigón liviano y poder así aligerar el peso que se descargaba al suelo.

Para el año 1928 se realizó un estudio para incrementar el número de pisos del edificio de oficinas de la compañía de teléfono Southwestern Bell en la ciudad de Kansas. Originalmente el edificio constaba con 14 pisos, se realizaron estudios en la cimentación y se determinó que a la estructura se le podía adicionar 8 pisos más utilizando hormigón convencional. Pero debido a que se utilizó hormigón liviano fabricado con arcillas expandidas se pudo aumentar la estructura hasta 14 pisos más. (AAPE, 2009)

• Propiedades Físicas de los hormigones ligeros

Los hormigones ligeros presentan determinadas propiedades que los diferencian de los hormigones tradicionales a partir de las características de los áridos livianos que presentan en su composición. Dentro de estas se destacan: baja conductividad térmica y acústica, resistencia al fuego y factible proceso de mezclado.

Baja conductividad térmica

El comportamiento térmico de los hormigones ligeros está directamente relacionado con su densidad. El aire contenido en la estructura porosa del árido ligero reduce considerablemente la conductividad térmica del hormigón así contenido. Los hormigones ligeros presentan importantes disminuciones en sus coeficientes de dilatación térmica frente al hormigón convencional con lo que la posibilidad de fisuración, por dilatación térmica, es mucho menor, sobre todo si se tiene en cuenta su mayor elasticidad.

Baja conductividad acústica

Son hormigones que presentan buen comportamiento acústico. La propagación de las ondas de baja frecuencia, derivadas de vibraciones producidas por impactos, no sufre atenuación por la cantidad de masa interpuesta sino por la interposición de materiales que absorban la vibración. La estructura porosa de los áridos ligeros actúa como amortiguador de las ondas vibratorias consiguiendo un aislamiento térmico-acústico efectivo respecto a los hormigones convencionales.

Hay que señalar que el comportamiento acústico de los hormigones ligeros estará estrechamente ligado a la relación entre la cantidad y tipo de árido ligero utilizado y la masa de la pasta en la matriz, por lo que se deben tener muy en cuenta las especificaciones de las dosificaciones de materiales componentes utilizados en las mezclas de dichos hormigones. Resistencia al fuego

Los hormigones ligeros son más resistentes al fuego que los hormigones convencionales, debido a las siguientes características:

• La baja conductividad térmica del hormigón ligero mejora su estabilidad frente a las altas temperaturas.

• A igualdad de resistencia, los hormigones ligeros protegen las armaduras y mantienen su capacidad resistente durante períodos más prolongados que los hormigones convencionales en caso de incendio. (Miret, 2007, Chen et al., 2007)

• Ventajas de los hormigones ligeros

El hormigón ligero es un material de baja densidad, obtenido generalmente por medio de la mezcla común de agua + cemento+ áridos ligeros+ aditivos. Esta mezcla logra obtener un hormigón de poco peso, económico y con grandes propiedades termo acústicas. A continuación se señalan algunas de las principales ventajas del uso del mismo en la construcción.

• Permite disminuir el peso en estructuras y cargas a la cimentación, es decir, reduce la carga muerta.

• Provoca un confort climático en las habitaciones, que se traduce en un ahorro del consumo de energía eléctrica.

• Su colocación y acabado son más económicos.

• Fraguado uniforme y controlado.

• Baja densidad.

• Mayor rapidez de construcción.

• Menores costos de transporte.

• Se logra menos tiempo de ejecución en la obra. (AAPE, 2009)

1.1.4 Usos y aplicaciones de los hormigones ligeros

Las aplicaciones que pueden tener los hormigones ligeros dependen exclusivamente de los agregados escogidos para la elaboración del mismo y del diseño.

El hormigón liviano es ideal para la construcción de elementos secundarios en edificios o viviendas, que requieren ser ligeros a fin de reducir las cargas muertas; para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales y para la construcción de viviendas con características de aislamiento térmico. Son hormigones funcionales para resolver problemas de grandes luces, losas aligeradas y voladizos. Los mismos tienen aplicaciones refractarias, en hornos de cocción y chimeneas, reductoras de frecuencia de vibraciones, en estructuras sismo resistente y fundaciones de maquinaria industrial y además son hormigones perfectamente bombeables sin limitación de alturas. (AAPE, 2009)

• Poliestireno expandido

El poliestireno expandido o EPS se define técnicamente como un material plástico celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlitas pre expandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. Es un material plástico espumado utilizado en el sector de la construcción, principalmente como aislamiento térmico y acústico, en el campo del envase y embalaje en diferentes sectores de la actividad y en una serie de aplicaciones diversas.

Este material tiene excelentes cualidades dentro de las que se encuentran: Aislamiento térmico, ligereza, amortiguación de impactos, resistencia mecánica, resistencia a la humedad, facilidad de manipulación, versatilidad, higiénico, 100% reciclable y moderado impacto ambiental.(BASF, 2001)

• Reseña histórica del poliestireno expandido

En 1831 un líquido incoloro, el estireno, fue aislado por primera vez de una corteza de árbol. Hoy día se obtiene mayormente a partir del petróleo.

El poliestireno fue sintetizado por primera vez a nivel industrial en el año 1930. Hacia fines de la década del 50, la firma BASF (Alemania) por iniciativa del Dr. F. Stastny, desarrolla e inicia la producción de un nuevo producto: poliestireno expandible, bajo la marca Styropor. Ese mismo año fue utilizado como aislante en una construcción dentro de la misma planta de BASF donde se realizó el descubrimiento.

Al cabo de 45 años frente a escribanos y técnicos de distintos institutos europeos, se levantó parte de ese material, y se lo sometió a todas las pruebas y verificaciones posibles. La conclusión fue que el material después de 45 años de utilizado mantenía todas y cada una de sus propiedades intactas.(BASF, 2001)

• Origen, Composición y Obtención del poliestireno expandido

El poliestireno expandido es de origen artificial, ya que al no encontrarse poliestireno expansible en la naturaleza, debemos recurrir a procesos de sintetización a fin de producirlo. En su composición se clasifica como un polímero. La base del poliestireno es el estireno, un líquido cuyas moléculas se polimerizan, dando origen a las macromoléculas de poliestireno. El estireno se mezcla íntimamente con agua y un agente de expansión: el hidrocarburo pentano C5H12. Después de la pre-expansión, las perlitas se mantienen en silos de reposo y posteriormente son conducidas hacia máquinas de moldeo. Dentro de dichas máquinas se aplica energía térmica para que el agente expansor que contienen las perlitas se calienten y estas aumenten su volumen, a la vez que el polímero se plastifica. Durante dicho proceso, el material se adapta a la forma de los moldes que lo contienen, posee una densidad aparente entre 10 kg/m3 y 30 k/m3.

De esta forma obtenemos el poliestireno expansible que luego podrá ser expandido conformando las distintas formas comerciales. También se puede obtener otro tipo de poliestireno expansible denominado "difícilmente inflamable" o "auto extinguible" con variadas aplicaciones en la construcción. (BASF, 2001)

• Propiedades del poliestireno expandido

A continuación se exponen las propiedades que caracterizan al Poliestireno Expandido. Las propiedades físicas de este material son:

Aislamiento Térmico

Los productos y materiales de poliestireno expandido – EPS presentan una excelente capacidad de aislamiento térmico frente al calor y al frío. De hecho, muchas de sus aplicaciones están directamente relacionadas con esta propiedad. De todos es conocido que el aire en reposo es un excelente aislante térmico. La capacidad de aislamiento térmico de un material está definida por su coeficiente de conductividad térmica ? que en el caso de los productos de EPS varía igualmente a las propiedades mecánicas de forma directa.

Comportamiento frente al agua y vapor de agua

El poliestireno expandido no es un material higroscópico, los valores de absorción del mismo son mínimos entre 1% y 3%, incluso con este sumergido completamente en el agua. Por otro lado, al contrario de lo que sucede con el agua en estado líquido, el vapor de agua sí puede difundirse en el interior de la estructura celular del EPS cuando entre ambos lados del material se establece un gradiente de presiones y temperaturas.

Estabilidad Dimensional

Todos los materiales se ven afectados por las variaciones dimensionales debidas a la influencia térmica y los productos del EPS no están exentos de estas. El coeficiente de dilatación térmica es el factor que permite medir estas variaciones y se debe señalar que en el caso de los productos de EPS, este factor de evaluación independiente de la densidad, se encuentra entre 0,05 y 0,07 mm por metro de longitud y grado Kelvin.

Estabilidad frente a la temperatura

En cuanto al extremo inferior este material no tiene limitación alguna de temperatura para que sus propiedades se mantengan, excepto las variaciones dimensionales por contracción. Por otra parte el extremo superior tiene un límite de temperatura de 100ºC para acciones de corta duración, y alrededor de los 80ºC para acciones continuas, todo esto con un material sometido a una carga de 20 KPa.

Comportamiento frente a factores atmosféricos

En cuanto a este aspecto lo único que es importante analizar es la radiación ultra violeta. El poliestireno toma un color amarillento y se vuelve frágil bajo la acción prolongada a la luz UV, y de esta manera al incidir sobre ella la lluvia y el viento los mismos logran erosionarla. Estas consecuencias pueden evitarse con medidas como: el recubrimiento y revestimiento del material y la aplicación de pinturas.

Las propiedades químicas del poliestireno expandido hacen que este sea estable frente a muchos productos químicos. Por ejemplo el EPS no se destruye con la acción prolongada de diferentes sustancias activas como solución salina (agua de mar) y alcalinas, jabones y soluciones de tenso activos, lejías, ácidos diluidos, ácido clorhídrico (al 35%), ácido nítrico (al 50%) y alcoholes (metanol, etanol).

Por otra parte el EPS se comporta de manera no estable frente otras sustancias. Este material se contrae o se disuelve con la acción de ácidos concentrados al 100%(sin agua), disolventes orgánicos (acetona, esteres), hidrocarburos alifáticos saturados, aceite de diesel y carburantes. Además este material se comporta relativamente estable ante aceites de parafina, vaselina y silicona, es decir, ante la acción prolongada de estos el EPS puede contraerse o ser atacada su superficie.

Propiedades biológicas

Al ser expuesto a temperaturas superiores a 100ºC, los productos de EPS empiezan a reblandecerse lentamente y se contraen, si aumenta la temperatura se funden. Si continúa expuesto al calor durante un cierto tiempo, el material fundido emite productos de descomposición gaseosos inflamables. Las bacterias del suelo no atacan la espuma rígida y además los productos de EPS no tienen efectos dañinos sobre el medio ambiente y no ponen en peligro las aguas. Si se observan las disposiciones locales se pueden depositar o incinerar con la basura doméstica. (ANAPE, 2009),(DIMER, 2011).

• Usos del poliestireno expandido

Las cualidades del poliestireno expandido tanto en su amplia gama de prestaciones así como los formatos en que se puede presentar, les convierten en material con amplias posibilidades de aplicación dentro del ámbito de la construcción. Las aplicaciones en esta área se centran, fundamentalmente, en la edificación con soluciones constructivas para el aislamiento termo- acústico de los diferentes cerramientos, así como en soluciones de aligeramiento y conformado de diversas estructuras de la edificación, además de otras aplicaciones como moldes de encofrado y juntas de dilatación. También ocupa un lugar de importancia creciente en aplicaciones de obra civil como material aligerante y conformador de estructuras.(Miret, 2007), (BASF, 2001)

Entre los principales elementos constructivos que se obtienen del uso del poliestireno expandido se encuentran:

• Hormigones Estructurales Livianos.

• Piezas Pretensadas y Postensados.

• Premoldeados en General.

• Hormigones Refractarios.

• Capas de Compresión de Losas Cerámicas.

• Concretos Asfálticos para Uso Vial.

• Bloques.

• Paneles Aislantes.

• Obras de Drenaje. (UTILBOX, 2010)

• Ventajas Constructivas del uso del poliestireno expandido

El Poliestireno Expandido ocupa un lugar prioritario entre los aislantes empleados en la edificación, debido a sus cualidades de aislamiento térmico y acústico, resistencia la humedad y al envejecimiento, ligereza, propiedades mecánicas, facilidad de transporte e instalación, excelente relación prestaciones/precio, y una característica añadida que hace al EPS prácticamente insustituible para muchas aplicaciones: la versatilidad. En cuanto al tamaño se pueden emplear desde grandes piezas para aligeramiento en Ingeniería Civil y construcción de forjados, hasta pequeñas piezas complementarias y desde finas láminas de pocos milímetros hasta grandes espesores para paneles frigoríficos. (UTILBOX, 2010)

Seguidamente se muestran las principales ventajas constructivas del uso del EPS.

• Facilita el montaje de los elementos al ser más simples y ligeros.

• Los elementos pueden ser cortados a pie de obra.

• Las materias primas están garantizadas casi en su totalidad.

• Tecnología de rápida ejecución. (No empleo de maquinarias en el montaje)

• Uso del 30% menos de materiales constructivos.

• Los operarios no requieren de alta calificación.

• Aislante térmico y acústico, ahorro energético y confort habitacional. (UTILBOX, 2010)

• Beneficios medioambientales de la utilización del EPS

La preocupación por el Medio Ambiente está presente muy especialmente en la Construcción, donde crece cada vez más la importancia del ahorro de energía y la mejora del confort de las viviendas. Los beneficios ambientales ambientales de la utilización de EPS son los siguientes:

• El poliestireno expandido EPS es un material no tóxico, exento de fibras, inerte, biológicamente neutro, que no contiene CFC"s (clorofluorocarburos) ni HCFC"s (hidroclorofluorocarburos) y por lo tanto no es agresivo para la capa de ozono. No constituye alimento para roedores ni soporte nutritivo para hongos o bacterias.

• El EPS representa una ausencia total de riesgo para los trabajadores en su instalación y uso, no requiriendo de ningún equipo de protección particular.

• Contribuye a la sostenibilidad, ya que la fabricación del EPS es un proceso que requiere un bajo consumo energético, y su instalación en edificios representa un importante ahorro de energía.

• En cuanto al riesgo de incendio, en la mayoría de aplicaciones el poliestireno expandido se encuentra recubierto por otros materiales como ladrillo, enlucidos, placa de yeso laminar, hormigón, etc. minimizando el riesgo de incendio. Durante su combustión el EPS libera energía, CO y CO2 pero no genera ningún gas nocivo derivado de cloro o cianuros. (UTILBOX, 2010)

El EPS es 100% reciclable mediante la reincorporación, en ciertas proporciones, de materia prima virgen para obtener nuevos bloques. También se utiliza, una vez triturado y mezclado con otros materiales de construcción como hormigón, morteros de repello, ladrillos etc., con funciones aligerantes y aislantes. (Miret, 2007)

• Uso del EPS en nuestro país

En nuestro país, con el empleo del poliestireno expandido se han construido obras de toda índole: viviendas, escuelas primarias y secundarias, edificios destinados a oficinas, inmobiliarias, edificaciones comerciales, así como intervenciones y restauración de obras ejecutadas con gran variedad de sistemas constructivos. Entre ellas se distinguen el AvanTec de paneles y cubierta (comercializado por el MICONS en el extranjero con el nombre PMS), el sistema Horm-EPS (Ticsa), así como los sistemas Mdos, Poligal, las bovedillas de poliestireno expandido, las losas Trimat, las Polimat del Centro Técnico de la Vivienda y el Urbanismo (CTVU), así como bloques, placas aislantes con espesores mayores a 12 mm, en la construcción de cámaras frigoríficas, cuartos fríos, recipientes y tuberías. También se utiliza como aligerante de techos, pisos y muros, en empaques protectores a través de ranuras o perforaciones y en hornos de Cerámica.

• Hormigones livianos a base de EPS

En el hormigón liviano, se utilizan las perlitas de poliestireno expandido, las cuales pueden reemplazar totalmente el agregado grueso, y parcialmente el agregado fino, debido a que son áridos que no absorben agua, no tienen impurezas, no reaccionan con el cemento y además tiene buena adherencia con el mismo. Hay que señalar que las propiedades mecánicas de estos hormigones están directamente relacionados con la distribución y el contenido de EPS.(Zhou et al., 2010)

En el proceso de mezclado mecánico, se coloca el poliestireno previamente mojado para aumentar su peso, luego se vierte el agregado fino que se va a adherir a la superficie del poliestireno, y de mezclar esto se coloca el cemento y por último el agua de mezclado. El material obtenido forma una masa consistente, que se coloca en el sitio por vibrado o apisonamiento manual.

Para la elaboración del hormigón liviano con poliestireno expandido se debe tener en cuenta la dosificación exacta del agua, debido a que un exceso de esta puede ocasionar una mezcla no cohesiva y segregación del material en la superficie, por otro lado si la dosificación es correcta la mezcla será homogénea. (AAPE, 2009)

• Bloques huecos de hormigón

Los bloques huecos de hormigón se encuentran dentro de los materiales más utilizados en la construcción actualmente, pues los mismos no necesitan de soporte estructural adicional y se utilizan en muchos tipos de obras, incluso en edificios de varios pisos. La experiencia en la utilización de los mismos como sistema constructivo, ha demostrado su excelente comportamiento, resultados estos que se han sucedido producto a las ventajas que el mismo representa y que se pueden resumir en resistencia, durabilidad, economía y velocidad constructiva.

Estas ventajas mencionadas anteriormente, unidas a su facilidad de moldeado y la productividad de las máquinas de bloques, hacen que este producto de la construcción sea seleccionado para evaluar la aplicación de hormigones con EPS.

• Antecedentes históricos de los bloques:

La utilización del mortero de concreto por los romanos data desde principios del año 200 a.c. con la finalidad de dar forma a las piedras usadas en la construcción de edificios en esa época. Durante el reinado del emperador romano Calígula en el año 37-41 d.c., pequeños bloques de concreto prefabricados fueron usados como material de construcción en la región cerca de lo que hoy se conoce como Nápoles, Italia. Sin embargo, mucha de la tecnología desarrollada por los romanos se perdió tras la caída del imperio en el siglo V. No fue sino hasta 1824 que el Ingles Joseph Aspdin, desarrolló el cemento Portland, que llegó a ser un componente esencial del concreto moderno. El primer bloque de concreto fue diseñado en 1890 por Harmon S. Palmer en los Estados Unidos. Después de 10 años de experimentación, Palmer patentó el diseño en 1900. Los bloques de Palmer fueron de 20.3 x 25.4 x 76.2cm. En 1905, aproximadamente 1500 compañías estadounidenses se encontraban manufacturando bloques de concreto. Estos bloques eran sólidos y sumamente pesados en los que se utilizaba la cal como material cementante. La introducción del cemento Portland y su uso intensivo, abrió nuevos horizontes a este sector de la industria. A principios del siglo XX aparecieron los primeros bloques huecos para muros; la ligereza de estos nuevos bloques significó, por sus múltiples ventajas, un gran adelanto. Las primeras máquinas que se utilizaban en la entonces incipiente industria se limita a simples moldes metálicos, en los cuales se compacta la mezcla manualmente; este método de producción se siguió utilizando hasta los años veinte, época en que aparecieron máquinas con martillos accionados mecánicamente, más tarde se descubrió la conveniencia de la compactación lograda basándose en vibración y compresión; actualmente las más modernas y eficientes máquinas para la elaboración de bloques de concreto utilizan el sistema de vibro compactación. (Aguila Alejandro, 2011)

• Análisis de diferentes normativas sobre bloques

Como ya se ha mencionado anteriormente los bloques huecos de hormigón pueden elaborarse a partir de una mezcla de materiales tradicionales o la incorporación de áridos ligeros.

Este caso particular, bloques con áridos ligeros, no está recogido dentro de la normativa cubana actual (NC 247:2010) y las autoras consideran que este aspecto pudiera enriquecer dicha normativa, al contemplar la conformidad para el caso de bloques con materiales diferentes de los tradicionales que conlleven a una variación de su peso.

Luego de estudiar varias normativas internacionales (COVENIN 42-82, ASTM 129-99a, NMX- C441, IRAM 11561-2) se ha elegido la COVENIN 42-82 como patrón de comparación, por contemplar explícitamente los tipos de bloques según los áridos empleados en su elaboración.

A continuación se muestra un análisis por separado de cada una de las normas, señalando posteriormente las principales diferencias entre la NC 247 y COVENIN 42-82, analizando la necesidad de incluir en la norma de nuestro país los requisitos para bloques confeccionados a base de áridos ligeros.

• Norma Cubana NC 247-2010: Bloques huecos de Hormigón. Especificaciones. (normalización, 2010)

Clasificación de los bloques:

Los bloques se clasifican por sus dimensiones principales y según estas se exigen las propiedades físico mecánicas.

Según su tipo:

El tipo viene definido por el ancho de la base.

Tabla 1.1- Dimensiones principales y tolerancias admisibles según NC 247- 2010

Donde

l es la longitud de los bloques b es la base del bloque

h es la altura del bloque

Para los bloques cara vista las tolerancias dimensionales son de (± 2 mm).

Tabla 1.2 – Índices físico mecánicos según NC 247-2010

Donde

Rc es la resistencia media a la compresión (MPa)

Requisitos de las materias primas Cemento

Se podrá utilizar cualquier cemento contenido en la NC 95.

Agua de amasado

Será utilizada para el amasado el agua que cumpla con la NC 353.

Aditivos

Solamente se podrán utilizar aquellos aditivos que vengan correctamente etiquetados y cuyos documentos de origen figuren su designación, así como la garantía del fabricante de que el aditivo, agregado en las proporciones y condiciones previstas, produce la función principal deseada sin perturbar excesivamente las restantes características del hormigón.

Áridos

Los áridos empleados para la producción de bloques de hormigón se adecuarán a lo establecido en la NC 251.

Hormigón

El hormigón empleado en la fabricación de bloques tendrá una calidad tal que permita que el producto acabado reúna las características establecidas en esta norma.

Requisitos del producto terminado Superficie

Los bloques no deben tener fisuras en las caras vistas y presentarán una textura superficial adecuada para facilitar la adherencia de posible revestimiento.

Los bloques cara vista deberán presentar por su cara o caras exteriores una coloración homogénea y una textura uniforme no debiendo aparecer en dichas caras coqueras, desconchados o desportillamiento.

Dimensiones y tolerancias

Los bloques deberán adaptarse preferentemente a sus dimensiones nominales y de fabricación, a los valores establecidos en la Tabla 1.1.

Absorción

Los bloques no deberán presentar un valor de absorción de agua superior al establecido en la Tabla 1.2.

Características mecánicas.

Las características mecánicas de los bloques de hormigón según su tipo se establecen en la

Tabla 1.2.

Hasta aquí se han presentado los requisitos que exige la normativa cubana para la conformidad de los bloques huecos de hormigón. Las autoras consideran muy positivo la inclusión de requisitos generales para las materias primas, ya que indiscutiblemente estos influyen en la calidad del producto terminado.

Se hace una diferenciación según el tipo, en función de las dimensiones de la base del bloque y su aplicación final revestidos o no.

• Norma Venezolana COVENIN 82- 42: Bloques huecos de concreto (COVENIN, 1982)

La clasificación de los bloques se establece según la procedencia de los áridos y su uso como se indica a continuación.

Según los agregados:

Pesados: Bloques fabricados con agregados normales. El peso unitario del concreto seco es mayor de 2000 kg/m3.

Semipesados: Bloques fabricados con mezcla de agregados normales y livianos. El peso unitario del concreto seco es entre 1400 kg/m3 y 2000 kg/m3.

Livianos: Bloques fabricados con agregados livianos. El peso unitario del concreto seco es mayor de 1400 kg/m3.

Según su uso:

Tipo A: Bloques para paredes de carga, expuestas o no a la humedad.

Clase A1: Para paredes exteriores, bajo o sobre el nivel del suelo y expuestas a la humedad.

Clase A2: Para paredes exteriores, bajo o sobre el nivel del suelo y no expuestas a la humedad.

Tipo B: Bloques para paredes que no soportan cargas o para paredes divisorias.

Clase B1: Para paredes expuestas a la humedad.