ES2386470B1 - Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. - Google Patents
Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2386470B1 ES2386470B1 ES201100072A ES201100072A ES2386470B1 ES 2386470 B1 ES2386470 B1 ES 2386470B1 ES 201100072 A ES201100072 A ES 201100072A ES 201100072 A ES201100072 A ES 201100072A ES 2386470 B1 ES2386470 B1 ES 2386470B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- procedure
- stabilization
- alginate
- natural organic
- animal fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims description 16
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims description 12
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title abstract description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 29
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 29
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 16
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 3
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 3
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001723 curing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 4
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 8
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 2
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 2
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 2
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 1
- 244000303258 Annona diversifolia Species 0.000 description 1
- 235000002198 Annona diversifolia Nutrition 0.000 description 1
- 241000512260 Ascophyllum Species 0.000 description 1
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 241000282836 Camelus dromedarius Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 241000304829 Durvillaea Species 0.000 description 1
- 241001512723 Ecklonia Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 1
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 1
- 241000282852 Lama guanicoe Species 0.000 description 1
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 description 1
- 241001466453 Laminaria Species 0.000 description 1
- 241000296380 Laminaria hyperborea Species 0.000 description 1
- 241001512709 Lessonia <stramenopiles> Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 241001491705 Macrocystis pyrifera Species 0.000 description 1
- 206010028347 Muscle twitching Diseases 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 241000015177 Saccharina japonica Species 0.000 description 1
- 240000006909 Tilia x europaea Species 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 241001416177 Vicugna pacos Species 0.000 description 1
- 241000282840 Vicugna vicugna Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 210000000077 angora Anatomy 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 210000000085 cashmere Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009950 felting Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Chemical class 0.000 description 1
- 210000000050 mohair Anatomy 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001817 pituitary effect Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000737 potassium alginate Substances 0.000 description 1
- 235000010408 potassium alginate Nutrition 0.000 description 1
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L potassium alginate Chemical compound [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011492 sheep wool Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- MSXHSNHNTORCAW-MPGIDXPLSA-M sodium;(3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Na+].O[C@@H]1OC(C([O-])=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O MSXHSNHNTORCAW-MPGIDXPLSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
- C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
- C09K17/32—Prepolymers; Macromolecular compounds of natural origin, e.g. cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
La presente invención consiste en el procedimiento de estabilización de suelos con polímeros y fibras naturales para producir un material de construcción compuesto, sostenible, no-tóxico y producido con materiales de bajo impacto medioambiental. El procedimiento comprende la selección del suelo, del formato de presentación del aglutinante (seco o en disolución), la selección del tamaño y proporción de las fibras según las particularidades resistentes/aislantes y el formato del producto específico, y por último el mezclado, compactación, deshidratación y curado. El producto obtenido mediante dicho procedimiento reduce los costes de producción, es competitivo mecánicamente y contribuye al ahorro energético, facilitando la deconstrucción sin aportar residuos contaminantes al suelo.
Description
Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales
La presente invención consiste en el procedimiento de estabilización de suelos con polímeros y fibras naturales para producir un material de construcción compuesto, sostenible, no-tóxico y producido con materiales de bajo impacto medioambiental. El procedimiento comprende la selección del suelo, del formato de presentación del aglutinante (seco o en disolución), la selección del tamaño y proporción de las fibras según las particularidades resistentes/aislantes y el formato del producto específico, y por último el mezclado, compactación, deshidratación y curado. El producto obtenido mediante dicho procedimiento reduce los costes de producción, es competitivo mecánicamente y contribuye al ahorro energético, facilitando la deconstrucción sin aportar residuos contaminantes al suelo.
La tierra sin tratar fue uno de los primeros materiales de construcción que utilizó la humanidad. Los ejemplos más antiguos se encuentran en viviendas de Oriente
Próximo de hace entre 11.000 y 12.000 años [Atzeni C, Pia G, Sanna U, Spanu N. Surface wear resistance of chemically or thermally stabilized earth-based materials. Mater Struct 2008;41 :751-8.]. En restos arqueológicos del siglo XIV a. C., localizados en Cerdeña (Italia), también se ha hallado material terroso, mezclado con plantas o guijarros, con fines resistentes. Hoy en día se sigue utilizando en numerosas partes del mundo como material de construcción. En muchos países en desarrollo, donde las tecnologías modernas son simplemente demasiado costosas de implementar, sigue siendo un importante material de construcción [Olotuah AO. Recourse to earth for low-cost housing in Nigeria. Build Enviran 2002;37(1):123-9]. La tierra apisonada moderna (tapial) despierta mucho interés en todo el mundo como un material de construcción alternativo y altamente sostenible [Rael R. Earth architecture. New York: Princeton Architectural Press; 2009. ISBN 121110094321]. Este interés en los últimos años, ha alcanzado un considerable nivel en Estados Unidos y Australia Occidental, impulsado por su redescubrimiento como un material de construcción ecológica
[Hall M, Djerbib Y. Rammed earth sample production: context, recommendations and consistency. Constr Build Mater 2004;18:281-6]. La principal desventaja de la tierra cruda es su higroscopicidad. Por esto la mayoría de los edificios de tierra se encuentran en regiones áridas donde la pluvionetría es baja. El propósito de estabilizar materiales basados en tierra es mejorar sus propiedades mecánicas y su resistencia a los efectos del agua mediante la adición de fibras y/o conglomerantes artificiales.
Los materiales de arcilla ofrecen una alternativa sostenible y saludable a materiales de albañilería convencionales, tales como los ladrillos cocidos y el hormigón. Sus beneficios ambientales incluyen una reducción considerable de la energía empleada en el proceso de fabricación, masa térmica y la regulación de la humedad.
Hay muchas referencias existentes sobre el interés en Reino Unido sobre técnicas de construcción de la tierra y ladrillos sin cocer. Hoy en día se utilizan ladrillos sin cocer y sus características mecánicas pueden encontrarse en [Morel JC, Pkla A, Walker P. Compressive strength testing of compressed earth blocks. Constr Build Mater 2007;21 :303-9]. Las características de los ladrillos sin cocer son mejoradas agregando estabilizadores como cemento [Walker PJ. Strength, durability and shrinkage characteristics of cement stabilised soil blocks. Cem Concr Compos 1995;17:301-10]. Varios estudios científicos analizan diversos aspectos del aislamiento térmico [Oti JE, Kinuthia JM, Bai J. Design thermal values for unfired clay bricks. Mater Des 2010;31:104-12] [Goodhew S, Griffiths R. Sustainable earth walls to meet the building regulations. Energy Build 2005;37:451-9.], [Hall M, Allinson D. Assessing the effects of soil grading on the moisture content-dependent thermal conductivity of stabilised rammed earth materials. Appl Therm Eng 2009;29:740-7], pero todos ellos subrayar las ventajas medioambientales asociadas a este tipo de materiales de construcción [Oti JE, Kinuthia JM, Bai J. Energy-saving and C02 emission: how unfired claybased building materials development in the UK can contribute. In: Proceedings of the 1st international conference on industrialised, integrated, intelligent construction (13CON), Loughborough, UK, 14-16 May; 2008].
Los antecedentes más relacionados con esta invención implican agregados tóxicos para el suelo que complican enormemente los procesos de deconstrucción y reciclaje de estos materiales por el grado de contaminación inherente a los mismos. Por otro lado la mayor parte de productos usados hasta la fecha como aglutinante del suelo son más costosos energéticamente, lo cual implica una merma de sus posibilidades de ahorro en toneladas de CO2 emitido por tonelada de producto final. Los principales agregados en este sentido son los cementos, las cales, las cenizas volantes y las resinas sintéticas.
Respecto a las fibras usadas como armadura en tales productos se pueden englobar en dos gupos: las sintéticas o semisintéticas como las fibras de vidrio, las de celulosa y las de poliéster, las cuales implican elevados costes medioambientales y energéticos; y las naturales, en general de origen vegetal, como el cáñamo, el sisal, el yute, la fibra de coco y la de lino, las cuales presentan mayor higroscopicidad y parámetros de envejecimiento más acelerados.
En España, desde diciembre de 2008 está publicada la Norma UNE 41410 [1] con el título "Bloques de tierra comprimida para muros y tabiques. Definiciones, especificaciones y métodos de ensayo" que permite la utilización de estos materiales.
El objeto de esta invención es la elaboración de ladrillos reforzados con lana, de tal forma que se obtiene un compuesto más sostenible, no tóxico, que emplea materiales locales abundantes y mejora su resistencia mecánicamente.
La presente invención consiste en el procedimiento de estabilización de suelos
con polímeros y fibras naturales para producir un material de construcción
compuesto, sostenible, no-tóxico y producido con materiales de bajo impacto
medioambiental. El procedimiento comprende las siguientes etapas:
a) selección del suelo y determinación de su comportamiento en relación a su
potencial absorción de agua;
b) selección del formato de presentación del aglutinante (seco o en disolución);
c) selección del tamaño y proporción de las fibras según las particularidades
resistentes/aislantes y formato del producto específico; d) mezclado.
e) compactación.
f) deshidratación.
g) curado.
La mezcla de productos arcillosos y/o semejantes con el agua, puede dar lugar a
fisuraciones, alabeos y deformaciones. Pues bien, el objeto de la presente
invención, es el de solventar esas características alteraciones de volumen en la mezcla con un material natural: la lana, que en pequeña proporción funciona como armadura interna, mejorando la resistencia a flexión y facilitando las reacciones de secado e incluso reduciendo temporalmente este proceso. Las tradicionales armaduras de fibras sintéticas, semisintéticas o naturales se sustituyen en la presente invención por fibras animales de lana, que se obtienen principalmente de la piel de la oveja y el cordero domésticos. También existen otros animales a partir de los cuales se fabrica lana, tales como: la alpaca, el camello, el guanaco, la cabra de cachemira, el conejo de angora, la llama, la vicuña, la cabra mohair y el yak. Químicamente, la lana es una fibra de proteína llamada queratina, que se caracteriza por su finura, elasticidad (se puede alargar hasta un 50% de su longitud sin romperse) y aptitud para el afieltrado. Estas características se deben a que la superficie externa de las fibras que la forman está constituida por escamas muy pequeñas, abundantes y puntiagudas que sólo están fijas por su base y encajadas a presión. Dependiendo del tipo de lana (según el animal del que proviene) las escamas varían en la finura y crispado (rizo) de la fibra, lo cual le proporciona más o menos elasticidad y resistencia. La elasticidad y la resistencia hacen que esta fibra se deforme menos que otras fibras naturales. Estas particularidades le permiten ser utilizada preferentemente como fibra textil, además de su ligereza y sus propiedades aislantes. Las fibras de lana usadas en la invención no se tratan químicamente con detergentes, utilizando su natural impregnación de sebo animal (el cual varía entre un 15% y un 75% de su peso total), como hidrofugante para mejorar su comportamiento frente a la humedad.
En cuanto al aglutinante se utiliza un polímero orgánico completamente natural obtenido del procesado de determinadas especies de algas marinas que proliferan en los océanos. Las algas marrones o pardas de la familia de las "feofíceas" constituyen la materia prima principal en la producción de alguinato, el cual es un polisacárido contenido en la pared celular de tales organismos y se encuentra formando un complejo insoluble de ácido algínico, sales minerales y metales alcalinos en diversas proporciones. Estas algas crecen en todas las regiones de aguas frías del mundo, en los hemisferios norte y sur, destacando la Laminaria hyperborea, que prolifera en las costas de Noruega, donde incluso se recoge en forma mecanizada en aguas poco profundas, y que existe también en el Cantábrico, la Laminaria digifafa , presente en el Cantábrico, la Laminaria japonica, que se cultiva en China y Japón, la Macrocystis pyrifera, de aguas del Pacífico, y algunas especies de los géneros Lessonia, Ecklonia, Durvillaea y Ascophyllum. Todas estas algas contienen entre el 20% y el 30% de alginato sobre su peso seco. Esta sustancia no es nueva, aunque sí su uso en el sector de la construcción, utilizándose habitualmente en la industria alimentaria, farmaceútica, médica, textil e industrial. Sus principales ventajas son su abundancia y el que, como polímero natural, es absolutamente biodegradable.
Como aditivo fluidificante de la mezcla para mejorar la trabajabilidad en las consistencias inicialmente más secas, se utiliza lignum sulfonato cálcico. El cual se trata de una resina vegetal de textura viscosa y tono marrón a ámbar, soluble en el agua pero insoluble en disolventes orgánicos. Lignum es un componente de la madera y es extraído durante la producción de celulosa. El lignum sullfonato cálcico y resto de derivados del lignum están basados en esta materia prima natural.
Test mecánicos llevados a cabo utilizando arcillas, alginato como ligante y lana de oveja como fibra de refuerzo muestran que la estabilización con alginato y el refuerzo con fibra animal producen un incremento de la resistencia a compresión superior al 37% frente a los sistemas convencionales. Las piezas obtenidas son macizas, no cocidas pero secadas al aire, por lo cual son más transpirables y consumen poca energía en su fabricación.
A continuación se describe una experiencia tipo y no limitativa de la invención:
a) Selección del suelo y determinación de su comportamiento en relación a su potencial absorción de agua: aunque cualquier suelo con un elevado contenido en arcillas es susceptible de formar parte del material descrito en la presente invención, se ha comprobado que el comportamiento resistente final del producto depende de manera directa del valor del índice de plasticidad del grupo o grupos arcillosos predominantes en el suelo. Cuando este valor es alto (superior a 14) la consistencia inicial es más seca y los parámetros relativos al curado, tales como los porcentajes de contracción y porosidad, se reducen, lo cual implica un incremento de la compacidad y de las resistencias mecánicas finales. En cualquier caso esta fase previa sirve para determinar la dosificación de ingredientes líquidos tanto por parte de la adición de alginato líquido como la de agua en el caso de alginato en polvo en función de las características del suelo de partida.
b) Selección del formato de presentación del aglutinante (seco o en disolución): De esta elección depende no sólo una variación en los subsiguientes procesos de mezclado y compactación, sino diferentes comportamientos mecánicos e hídricos en el material final. En el caso del uso de alginato en disolución (usualmente alginato sódico, CSH70 4COONa) en un rango de concentración que varía entre el 0,1% Y el 1,5% en agua, el cálculo de la dosificación se establece en base a la proporción de agua del mismo aglutinante. De dicho porcentaje se deduce la cantidad de agua necesaria para la humectación de la fibra de lana en aquellas dosificaciones en que se recurra a esta humectación previa. Los rangos de dosificación en peso en el caso de aglutinante líquido son los siguientes: suelo (del 75% al 85%), alginato líquido (del 23,5% al 12,5%), lignum (del 0,2% al 0,7%), fibra de lana (del 1,5% al 0,2%) yagua (del 1,5% al 0,2%). En el caso del uso del alginato en polvo, debido a la reducción de los tiempos de gelación, las fases de mezclado y compactación se verifican de forma específica para este formato. En cualquier caso se usan alginatos en polvo con tiempos de trabajabilidad y fraguado altos (superiores a 3 minutos). En este caso, la necesidad de que el agua sea añadida en su total independientemente del alginato, modifica no sólo las dosificaciones de la misma sino su propia temperatura, que no debe exceder de 15°C, con objeto de extender el tiempo de mezcla y no acelerar el de fraguado. La presentación en polvo del ácido algínico (alguinato soluble de sodio o de potasio) implica el uso de un reactor (sulfato de calcio dihidratado) y de un retardador (fosfato trisódico). En este caso las proporciones entre el alginato y el agua son fundamentales para la consistencia final del producto (un exceso de agua disminuye la resistencia y aumenta el tiempo de gelación, un defecto de agua reduce la resistencia y acorta los tiempos de gelación). La reacción química se produce en dos episodios:
Episodio 1: 2Na3 P04+ 3CaSO ~ Ca3(P04h + 3Na2S03 Retardador Reactor Episodio 2: Alginato de K + Reactor ~Alginato de Ca INSOLUBLE
Los rangos de dosificación en peso en el caso de aglutinante en polvo son los siguientes: suelo (del 75% al 85%), alginato en polvo + retardador + reactor (del 9% al 5,3%), lignum (del 0,2% al 0,7%), fibra de lana (del 1,5% al 0,2%) yagua (del 15,5% al 9,3%).
c) Selección del tamaño y proporción de las fibras según las particularidades resistentes/aislantes y formato del producto específico. En aquellos productos, generalmente bloques, donde primen las características resistentes a flexión y compresión se utilizarán las dosificaciones menores de lana (de 0,5% a 0,2%) y, en aquellos otros donde se desee un incremento de los factores de aislamiento térmico, generalmente paneles, se utilizarán los rangos superiores de la dosificación de lana (de 1,5% a 0,5%). Las fibras de lana se emplean cortadas sin tratar en un rango de dimensión que oscila entre los 40mm. y los 10mm.
d) Mezclado. El mezclado se verifica en mezcladora mecánica. Las diferencias principales entre las mezclas de alginato líquido y en polvo se refieren tanto a los tiempos como a las peculiaridades del propio mezclado. En el caso de alginato líquido la mezcla implica el total de ingredientes y los tiempos de mezclado, que no deben superar los 5 minutos. En el caso de alginato en polvo se da una fase de premezcla de ingredientes secos y un mezclado conjunto, una vez añadida el agua, que no debe superar los 3 minutos.
e) Compactación. La compactación se hace mediante apisonado mecánico, en ocasiones precedido del empleo de mesa vibradora. La diferencia fundamental en los casos de alginato líquido y en polvo estriba en el tiempo total de compactación, inferior a 10 minutos para el primer caso y a 4 minutos para el segundo.
f) Deshidratación. Esta fase es específica para las mezclas que usen alginato líquido y consiste en el secado de las piezas en estufa a 50 °C durante un tiempo comprendido entre los 90 y 60 minutos.
g) Curado. El curado total de las piezas se hace en un ambiente seco, con °
humedad relativa inferior al 60% y a una temperatura de 22 a 25 C. Los tiempos totales de curado oscilan en un rango de entre 24 y 150 horas, según el tipo de suelo, formato del aglutinante y características de la dosificación. En el caso de piezas planas el curado se verifica bajo presión
con el objeto de minimizar el alabeo de las piezas y mejorar la compacidad resultante.
Claims (8)
- Reivindicaciones
- 1.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) Selección del suelo y determinación de su comportamiento en relación
-
- 2.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicación 1, caracterizado porque el índice de plasticidad del grupo o grupos arcillosos predominantes en el suelo debe tener un valor superior a 14 para una mayor compacidad y resistencia mecánica finales.
-
- 3.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicación 1, caracterizado por el uso de alginato seco ó en disolución, preferentemente alginato sódico, como polímero orgánico; lana animal como fibra de armadura, con un tamaño que oscila entre los 10mm y los 40mm, y lignum sulfonato cálcico como aditivo fluidificante.
-
- 4.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mezclado con alginato líquido tiene una composición en peso de: suelo (75% al 85%), alginato líquido (23,5% al
- a su potencial absorción de agua.
- b)
- Selección del formato de presentación del aglutinante (seco o en
- disolución).
- c)
- Selección del tamaño y proporción de las fibras según las
- particularidades
- resistentes/aislantes y formato del producto
- específico.
- d)
- Mezclado.
- e)
- Compactación.
- f)
- Deshidratación.
- g)
- Curado.
12,5%), lignum (del 0,2% al 0,7%), fibra de lana ( del 1 ,5% al 0,2%) yagua (1,5 al 0,2%), y un tiempo de mezclado no superior a 5 minutos. -
- 5.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mezclado con alginato en polvo tiene una composición en peso de: suelo (75% al 85%), alginato en polvo (9% al 5,3%), lignum (del 0,2% al 0,7%), fibra de lana (del 1,5% al 0,2%) yagua (15,5% al 9,3%), y un tiempo de mezclado no superior a 3 minutos.
-
- 6.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la compactación se realiza mediante apisonado mecánico y en mesa vibradora, con un tiempo total de compactación , inferior a 10 minutos cuando el alginato es líquido y a 4 minutos cuando es en polvo.
-
- 7.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la deshidratación cuando el alginato es líquido consiste en el secado de las piezas en estufa a 500°C durante un tiempo comprendido entre los 90 y 60 minutos.
-
- 8.
- Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el curado total de las piezas se realiza en un ambiente seco, con humedad relativa inferior al 60% y a temperatura de 22° a 250°C, durante un tiempo de curado que oscila entre 24 y 150 horas.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201100072A ES2386470B1 (es) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. |
| PCT/ES2012/000015 WO2012101299A1 (es) | 2011-01-24 | 2012-01-24 | Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201100072A ES2386470B1 (es) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2386470A1 ES2386470A1 (es) | 2012-08-21 |
| ES2386470B1 true ES2386470B1 (es) | 2013-05-10 |
Family
ID=46580240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201100072A Active ES2386470B1 (es) | 2011-01-24 | 2011-01-24 | Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2386470B1 (es) |
| WO (1) | WO2012101299A1 (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITUB20154900A1 (it) * | 2015-10-01 | 2017-04-01 | Costanzo Salis | Sistema naturale isolanti a cappotto per esterni o interni dei fabbricati in lana naturale e calce tradizionale |
| CN113404031B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-04-12 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 土体抗水软化性能增强方法及评价方法 |
-
2011
- 2011-01-24 ES ES201100072A patent/ES2386470B1/es active Active
-
2012
- 2012-01-24 WO PCT/ES2012/000015 patent/WO2012101299A1/es active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2386470A1 (es) | 2012-08-21 |
| WO2012101299A1 (es) | 2012-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Galán-Marín et al. | Clay-based composite stabilized with natural polymer and fibre | |
| CN101050129A (zh) | 保温节能型轻质加气墙砖及其制备方法 | |
| CN108503279A (zh) | 防冻混凝土及其制备方法 | |
| CN103979914A (zh) | 一种低温施工软土地基加固和处理的固化剂及其制备方法 | |
| CN109734381A (zh) | 一种喷射洞渣混凝土及其制备方法 | |
| CN105272018B (zh) | 无收缩高隔声自保温隔热泥砂轻质墙体模块及其制造方法 | |
| CN104326724A (zh) | 一种新型生土免烧砖及其制备方法 | |
| CN109987898A (zh) | 一种水泥稳定碎石混合料及其制备工艺 | |
| CN105924219B (zh) | 一种陶粒泡沫混凝土砌块的制备方法 | |
| CN109626884A (zh) | 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法 | |
| ES2386470B1 (es) | Procedimiento para la estabilización de suelos arcillosos con polímeros orgánicos naturales y armados con fibras animales. | |
| CN107512891A (zh) | 一种新型路面基层材料 | |
| EP3041806A1 (en) | Method for producing cement with an integrated curing agent included therein and the use thereof in cement-based materials and the cement produced. | |
| CN103979905A (zh) | 一种掺钛白粉的混凝土及其制作方法 | |
| CN111423182B (zh) | 一种利用建筑垃圾再生制备园林假山的方法 | |
| CN106699090A (zh) | 一种内墙干粉砂浆 | |
| CN105503234A (zh) | 一种植生型轻质高强混凝土的制备方法 | |
| CN109748563A (zh) | 一种利用钛石膏制备建筑用墙体砌块的方法 | |
| CN103669332B (zh) | 一种具有高无侧限抗压强度的土料 | |
| CN103387355B (zh) | 一种水洗露卵石的透水混凝土的制备方法 | |
| CN102775091B (zh) | 砌筑砂浆专用保水增稠剂及其生产方法 | |
| CN109053105A (zh) | 一种石膏改性夯土材料及其制备方法 | |
| CN107935499A (zh) | 一种绿色环保建筑砂浆及其制备方法 | |
| CN108726932A (zh) | 一种土砖的制作方法 | |
| Ranjitham et al. | Study on effect of banana fiber on performance of soil cement brick |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2386470 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20130510 |