OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por objeto un procedimiento que comprende a) la obtención dei residuo plástico de la p anta de recie!ado _: para la mezcla, b) la mezcla del residuo plástico, polipropileno mixto triturado, con cemento y árido comercial de tamaño máximo 8mm para la obtención de un mortero y c) pieza de enfrevigado para forjados unidireccionales de revoltón con vigas de madera, metálicas o/o de hormigón, fabricada con dicho mortero de residuos plásticos en distintas proporciones

Tiene su aplicación en el sector de la construcción , y se utilizaría para la construcción de forjados con enírevigado cuajado o de revoltón de vigas de madera, metálicas y/o hormigón, o para la rehabilitación de forjados de madera aprovechando las vigas existente

ESTADO DE LA TÉCNICA

La recuperación de esta tipología de forjados está basada en ios tradicionales forjados de vigas de madera o metálicas con bóvedas tabicadas de ladrillo, sustituyéndose éstas por las piezas prefabricadas de la invención.

La nuevas piezas permiten cubrir interejes y cantos variables y se presenta como alternativa en ¡os procesos de rehabilitación y de nueva construcción de los forjados de enfrevigado cuajado. Entre las ventajas de las piezas propuestas destacan su ligereza frente al sistema tradicional de construcción, lo que las hace idóneas para la rehabilitación de edificios. Por otro lado la invención permite el aprovechamiento del residuo plástico generado a nivel urbano mediante una solución constructiva eco eficiente.

La actual crisis medioambiental q ue se atraviesa en estos momentos y factores, como la sobrepoblación, las diferentes actividades humanas modernas y el consumismo, han contribuido a acumular gran cantidad de residuos plásticos (miles de toneladas anuales), cantidad que va en aumento. Por otro lado, no en todos los países existe la tecnología adecuada para reaclar los residuos y _: hasta ahora, su manejo no ha resultado eficiente. Las quemas a cielo abierto y la disposición en vertederos, por ejemplo, provocan problemas de contaminación, que conllevan graves daños medioambientales. En este contexto, la generación de productos plásticos se encuentra en aumento, alcanzando en el año 2010 un total de doscientas ochenta y ocho toneladas, de las cuales cerca de diez toneladas acaban en vertederos, otras nueve toneladas se transforman en nueva energía y alrededor de seis toneladas son recicladas

En este sentido, en los últimos años se han producido un aumento de exigencias legislativas encaminadas a reducir e! impacto ambiental que ocasiona la producción de residuos plásticos.

La generación de un volumen progresivo de plásticos conlleva a emprender estudios sobre las posibilidades de su reutiüzación. En España, el Plan Nacional de Integrado Residuos (PNÍR 2008-20 5) [2] intenta fomentar la demanda de productos procedentes de! reciciado de RPUA (Residuos de plásticos de uso agrario) y RE (Residuos de envases), en especial de plásticos. Según fuentes de Ciclaplast [3], el reciciado de plásticos en España ha aumentado de manera espectacular en los últimos años. Sin embargo, el sector de ¡a construcción es de los que menos recicia plásticos, tan solo un 1 % frente a otros sectores como el industrial o el agrícola El sector de la construcción es un gran consumidor de materias primas y recursos naturales por ello la viabilidad del uso de estos residuos y su implernentación en nuevos materiales y productos presenta un impacto medioambiental favorable.

Estas alternativas han sido recogidas en trabajos de investigación desarrollados en ios últimos años mediante la aplicación de plásticos recidados en diferentes materiales y productos.

Los modelos comerciales existentes actualmente en el mercado con un uso similar utilizan para la fabricación de estas piezas son de hormigón o cerámica. Los modelos fabricados existentes el mercado tienen unas dimensiones unas dimensiones superiores a las usuales de entrevigados de madera tradicionales y no serian aptas para rehabilitaciones de forjados en las que se quieran conservar las vigas existentes. Con estos modelos se fabricarían forjados de mayor peso que ios fabricados con las piezas propuestas. La bibliografía científica estudiada emplea el uso del plástico como adición a morteros, pero en ninguna de ella se utiliza el tipo de plástico propuesto, polipropileno, ni tampoco se utiliza para ¡a fabricación de las piezas de enírevigado propuestas [4] [5] [8] [7] [8] [9] [10] [1 1 ] . En cuanto patentes similares, por el material utilizado para la fabricación de las piezas, se han encontrado las siguientes: La patente de un mortero aligerado [12] mediante adición de poiíuretano (PU) espumado triturado y aditivos tensoactivos y con uso genérico como material de construcción.

En [1 3] se patenta un mortero que presenta unas buenas propiedades de aislamiento térmico, utilizando en su composición Poliureiano {PU} duro triturado reciclado, así como otros aditivos.

En [14] se patenta un mortero y un hormigón ligero fabricado a base de un conglomerante hidráulico y varias adiciones ligeras entre ellos polietileno expandido y otros plásticos granulados. En 2018 se patenta un método para fabricar un agregado de plástico y su uso para fabricar productos de hormigón con propiedades mejoradas de resistencia y menor peso [15]. El agregado se forma mediante un proceso de extrusión de material plástico granulado procedente de reciclado.

En [18] un método para utilizar reciclado, de residuos plásticos de PEI triturado para ser utilizado como un aglutinante de mortero. El mortero propuesto incrementa propiedades tales como la resistencia a la compresión y flexión y se propone una utilización del mortero como un material de reparación rápida para carreteras.

En [ 17] se propone un proceso de fabricación de hormigones o de morteros a base de aglutinantes hidráulicos y materiales plásticos para la producción de elementos de construcción o recubrimientos con especial resistencia al choque y a! impacto, a la abrasión, al deshiele, a la descongelación, a las sales y ataques químicos.

En [1 8] la invención se refiere a un hormigón ligero con residuos de plástico termofraguado y reforzado con fibra de vidrio.

EN [19] se patenta un ladrillo fabricado con un material termoplástico, poíietiieno de alia densidad (HDPE) que tiene un recubrimiento exterior de una pasta de cemento. Por último en la patente [20] se propone una pieza de geometría similar, pero realizada con residuos cerámicos, lo que supone un mayor peso de la pieza, y solo para ser utilizada en forjados de madera La invención propuesta utiliza para su fabricación otro tipo de mortero con un comportamiento físico y mecánico diferente. También amplia e! diseño de la pieza para poder ser utilizada en forjados de vigas de madera, metálicas y/o de hormigón. También presenta la ventaja de ser más eco eficiente al utilizar un residuo muy abundante cuantitativamente hablando y que genera mayores problemas de contaminación mediante su acumulación en vertederos o emisiones a la atmósfera de elementos nocivos ai ser quemado Referencias

[1 j European Assocíation of Plástic Manufacturera (Plastics Europe). Plastics the Facts 2018. "An analysis of European plastics production, demand and waste data. For 20 5' ^: . Brussels 2012.

[2] Plan Nacional Integrado de Residuos (PN I R) 2008-201 5. BOE 49. 28/02/2009. Resolución 20 de Febrero de 2009, de la Secretaria de Estado de Cambio Climático, por la que se publica el Acuerdo del Consejo de Ministros por el que se aprueba el Plan Nacional Integrado de Residuos para el periodo 2QÜ8-2G1 5.

[3] Cicloplast: Sociedad española promotora del reciclaje de los plásticos. www. ciclopiast. com [4] N . Saikia, J . de Britc. (2014). Mechanicai properties and abrasión behavior of concrete containmg sheredded PET bottle waste a partial substítuiion of natural agreggates. Construction snd Building Materials 52: 235-244.

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[7] B. Safi, M. Saidi, D. Aboutaleb, . Maailem . (201 3) The use of plástic waste as fine aggregate in seif-compacting mortars- Eífeci on physicaí and mechanicai properties. Construction and Building Materials 44: 436-442.

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[12] Mortero estructural aligerado y de baja porosidad fabricado con residuos de potiuretano. Verónica Calderón Carpintero, Carlos Junco Petrement, Ángel Rodríguez Sálz, Sara Gutiérrez González, Jesús Gadea Sainz y Raquel Arroyo Sanz. WO201701 7308A1 ; ES 2 598 902 (29/07/2016. )

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[15] Extruded plástic aggregaíe for concrete, Pefer Barrow, Peter Hutchinson. Andrew Ferrier. WO 2016084007 A1 (02/06/2016) .

[ 16] Method for recycíing P . T (poiyetiiyiene lerephíhaiate) piastics, early-strengfh plástic mortar and method for preparing mortar. Zhl Ge , Pengcheng Li, Kun Zhang. CN 10231 1244A (201 ).

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[19] Building bricks including plasíics. Pares D. Aísewaiiem. US 20120047833 A1 .( 1 /03/2012)

[20] Procedimiento para la fabricación de morteros con residuos cerámicos y su aplicación en una pieza de entrevigado para forjados con vigas de madera. P. Rubio de Hita; F Pérez Gáívez; C. Rodríguez Liñán; M J Morales Conde. Patente Nacional 201601008 (2016) DESCRIPCIÓN DE LAS FIG URAS

Figura 1 - Vista superior de ia pieza de entrevígado propuesta, para forjados con vigas de madera. Figura 2,- Vista infenor de ia pieza de entrevígado propuesta, para forjados con vigas de madera.

(a) Longitud de la pieza (≤ 36 cm. Tolerancia *5 )

(b) Anchura de la pieza (25cm . Tolerancia ±5%)

(c) Altura total de ía pieza (¾12 cm . Tolerancia ±1 %)

(d) Apoyo de la p¡eza en los listones de madera (2cm).

(e) Altura de peralte de la pieza ( crn)

(f) Altura de ía clave ¾4cm . Tolerancia ±1 %)

Figura 3.- Planta, sección y alzado de la pieza de entrevígado.

Figura 4. -Sección transversal de forjado con vigas de madera y pieza prefabricada de entrevígado

(1 ) Viga de madera.

(2) Listón de madera clavado en viga existente.

(3) Pieza de entrevígado prefabricada de mortero con residuos plásticos.

(4) Capa de compresión.

(5) Capa de acabado de residuos cerámicos (e .¾ 0,5 cm)

(6) Conector de acero corrugado (φ = 8mm) Figura 5- Vista superior de ía pieza de entrevígado propuesta _^ para forjados con viguetas de hormigón o metálica

Figura 6.- Vista inferior de Sa pieza de entrevígado propuesta, para forjados con viguetas de hormigón o metálicas.

(g) Longitud de ia pieza 75 cm. Tolerancia ±5 %

(h) Anchura de ía pieza 25cm. Tolerancia ±5%

{i} Altura total de ia pieza ¾1 1 ,5 cm . Tolerancia ±1 %

(!) Apoyo de ia pieza en ala inferior dei perfil {2crn).

(K) Altura de peralte de ia pieza (¾,7 cm)

(i) Altura de la clave ¾¾ ,5cm. Tolerancia ±1 %

(m) Dimensión ≥4,2 crn Figura 7.- Planta, sección y alzado de la pieza de entrevigada.

Figura 8 - Sección transversal de forjado con vigas metálicas y pieza prefabricada de entrevigada.

(7) Viga de metálica o de hormigón.

(8) Pieza de entrevigada prefabricada de mortero con residuos plásticos

(9) Capa de acabado de residuos cerámicos (e ¾. 0 _; 5 cm)

(10) Capa de compresión

Figura 9.~ Diagrama de bloques del un proceso industrial de la fabricación de las piezas de entrevigada previa la fabricación del mortero con residuos de polipropileno mixto.

Un posible proceso industrial puede comprender, según la presente invención, un suministro o acopio de la arena comercial; acopio en atmósfera protegida (1 1 ), secado (12), selección y almacenaje en atmósfera protegida del grano desechando áridos >8rnm (13).

Acopio de plástico reciclado {14} en atmósfera protegida procedente da plantas de residuos.

Se realizará la mezcla en seco del plástico reciclado y el árido en los porcentajes determinados en la Tabla 3 para el mortero con un porcentaje de 12,5% de plástico reciclado fase de dosificación y mezcla (16) Se añade el cemento (15) y finalmente el agua en la relación especificada en ia tabla 3 (17). Se obtiene la mezcla final mediante un proceso de amasado (18).

Una vez obtenido el mortero idóneo para la fabricación de las piezas de procede al vertido de! mortero en el molde (19), curado (20), desmoldeo (21 ), control de calidad (22) y almacenaje y/o distribución (23) DESCRIPC ION DE LA INVENCION

La invención comprende un procedimiento de obtención un mortero de cemento empleando residuos plásticos en distintas proporciones para la fabricación de piezas de entrevigado de forjados unidireccionales de revoltón Este residuo plástico ha sido obtenido de plantas de reciclaje urbano, concretamente polipropileno mixto triturado. A partir de este material se fabrican piezas de entrevigado que pueden ser utilizadas para la construcción de forjados de revoltón o encamonados vigas de madera , metálicas y de hormigón y/o para la rehabilitación de forjados con vigas de madera aprovechando las mismas.

El procedimiento comprende a) Selección del residuo plástico para la mezcla

b) IVIezcla del residuo cerámico con cemento y árido comercias de tamaño máximo 8mm para la obtención del mortero.

c) Fabricación de la pieza de entrevigado para ei forjado

El residuo plástico utilizado, polipropileno mixto, se caracteriza por tener un procesado, realizado en la planta de reciclado, comprendiendo su preparación las siguientes etapas: o Proceso de selección separativo según tipología.

o Triturado hasta alcanzar un tamaño máximo de partículas de 16 mm o Lavado, secado y centrifugado

El residuo plástico es uno de los componentes del mortero, en unos porcentajes de! 5%, 7.5%, 10% 12, 5% y 1 5% en pese, junto con cemento, por ejemplo Portland Bl / 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 del árido comercial

o Selección del residuo plástico

o granuiométrica del residuo cerámico útil,

o Mezcla del árido comercial y el residuo plástico con el cemento sustituyendo porcentajes del árido comercia! por ei residuo plástico. o Adición de agua en proporción G.8G en relación al peso del cemento empleado (Dicha proporción se obtiene a través de la consistencia del mortero fresco {UNE-EN-1015-3).

Finalmente, otro objeto de invención son las pieza de entrevigado para forjados unidireccionales. La forma de la bovedilla dependerá del tipo de forjado

1. Para forjados con vigas de madera

La bovedilla tendrá la forma paraiepipédica y abovedada por su cara inferior (Figura 1 ) (Fig ura 2) (Figura 3). Estas piezas estarán ejecutadas con el mortero de invención habiéndose ensayado las piezas con la geometría más desfavorable

La pieza tendrá las siguientes características técnicas ^' o Se realizará con el mortero de la Invención que tenga una proporción de residuo plástico de 12 5% que ha resultado ser el más óptimo para este elemento en densidad y resistencia.

o Las piezas tendrán una longitud (entrevigado) < 38 cm (a) Tolerancia +/~5% . o La anchura de la pieza será de 25cm (b). Tolerancia +/-5%

o La altura total de la pieza estará en función de las dimensiones de las vigas sobre las que apoya, debiendo estar como mínimo la cara superior de ia bovedilla enrasada con la cara superior de le viga La altura total de la pieza será ¾1 2 cm (o) Tolerancia ±1 %

o La dimensión de apoyo de ia pieza en listones de macera que se colocarán clavados en las vigas existentes será 2cm (d)

o La altura de peralte de la pieza será ¾8cm (e)Tolerancia

o La aliura de clave de la pieza será como mínimo de 4 cm (fi.

o La resistencia a compresión de la pieza medida según UN E 67-042-88 para piezas cerámicas de arcilla cocida de gran formato por su mayor similitud en cuanto a ia forma del elemento será mayor o igual a 1 25da .

Una vez realizada la pieza, esta irá colocada el forjado mediante estos procedimientos:

o La pieza irá apoyada sobre unos iistoncillos de madera o similar fijados a la cara lateral de las vigas. (Figura 4(a))

o La pieza podrá ir colgada a la capa de compresión del forjado mediante unos conectores de acero corrugado embebidos en la pieza (Figura 4(b)) 2. Para forjados con viguetas de hormigón o metálicas

Las piezas tendrán una forma será similar a la anterior aunque estarán achaflanadas las esquinas superiores corno se muestra en las figuras (Figura 5), (Figura 6},(Figura 7).

La pieza tendrá las siguientes características técnicas- o Se realizará con el mortero de la invención que tenga una proporción de residuo plástico de 1 2.5% que ha resultado ser el más óptimo para este elemento en densidad y resistencia

c Las piezas tendrán una longitud (g) $ 52 cm. Tolerancia ±5 %

o La anchura de la pieza será de 2Scm (h). Tolerancia ÷/-5%

o La altura total de la pieza estará en función de las dimensiones de ias vigas sobre ías que apoya, debiendo estar como mínimo ia cara superior de la bovediíia enrasada con la cara superior de la viga (I) y como mínimo será ¾12,5 cm Tolerancia ±1 %

o La dimensión de apoyo de la pieza en ías alas Inferiores de los perfiles (j). será 2cm.

o La altura de peralte de la pieza (k) será ≥B cm. Tolerancia

o La altura de clave de la pieza será como mínimo de 4,5 cm (I).

o 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 125daN.

Una vez realizada la pieza, esta irá colocada el forjado mediante apoyo en el ala inferior de las viguetas (Figura 8)

Una vez colocada ia pieza y apeado el forjado se ejecutará ia capa de compresión del forjado.

En ambos tipos de bovedillas, de manera opcional, se podrá incorporar a ias piezas una capa de acabado del intradós curvo. Esta capa estará realizada con restos de material cerámico fragmentado y colocada en mosaico a modo de tesela, adherida a una malla de polipropileno. La tesela ¡rá en el fonda del molde y sobre ella se verterá y compactará el mortero, quedando vista la cerámica por la cara inferior. La cerámica reciciada empleada será preferentemente de residuos industriases de obras. Esta capa de acabado ie proporcionará una mayor resistencia ai fuego. (Fig. 4 y 5) (4) MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

1. MORTERO

En este ejemplo de la invención se lleva a cabo la realización de un mortero con residuos plásticos de polipropileno mixto en unos porcentajes dei 5%, 7.5%, 10% 1 2,5% y 1 5% en peso y dosificaciones establecidas en la Tabla 1 .

El polipropileno mixto triturado se selecciona de la planta de recíclado y el árido comercial se selecciona con tamaño máximo de árido (T A) de 8 mm.

Tab!a 1 , Dosificaciones de ios morteros.

Posteriormente se realizará ia mezcla dei árido comercial con el residuo plástico y por último se procederá a la adición de agua en proporción 0.8G en relación ai peso del cemento empleado según UNE-EN-1 G15-3. Ei mortero se amasará de manera convencional.

Los ensayos realizados en los morteros elaborados cumplirán con normativa en vigor para morteros especificados en ia Tabla 2.

Determinación de ia densidad aparente en seco de! mortero endurecí Determinación fie ia resistencia a flexión y a compresión de! mortero

U E f- h - 015 r

endurecido

Determinación de! coeficiente de absorción de agua por capliaridad de

UNE-EN -1015-13

ios morteros endurecidos

Tabla 2. Normas de ensayos de morteros

Los morteros obtenidos cumplirán con ios valores que aparecen en la Tabla 3 seg ún los ensayos establecidos en normativa

Tabla 3 Densidad aparente del mortero fresco y seco, coeficiente de absorción de agua, resistencia a flexión y compresión a los 28 días y módulo de eiasticidad.

2. PIEZA DE ENTREVIGADO

En este ejemplo se lleva a cabo la realización de dos piezas de enírevigado, con el mortero de ia invención en un porcentaje de 12,5% en peso de ia mezcla por ser e! idóneo en la relación peso/resistencia para este fin.

Ejemplo 1 Pieza de entrevigado para feriados con viguetas de madera

Para la realización de la pieza de enírevigado, una vez obtenido el mortero con !a dosificación especificada, se procede a ia aplicación de desencofrante, vertido y compacíación en un molde que reproduzca la geometría de las piezas descritas anteriormente. La carga de rotura de las piezas debe superar ios 125daN exigidos según norma UNE EN 87-042, a los 28 días de curado de ia pieza a temperatura ambiente En ia Tabla 4 aparecen las cantidades necesarias de ios distintos materiales para fabricar ia pieza del ejemplo 1 , así como sus dimensiones y peso.

Tabla 4. Ejemplo de dimensiones, contenido de plástico, agua, cemento y arena, relación agua /cemento, peso y carga de rotura de bovedillas con un 12,5% de plástico, de entrevigado para forjados de madera.

Para ia realización de la pieza de entrevigado, una vez obtenido el mortero con ia dosificación especificada, se procede a ia aplicación de desencofrante, vertido y compactaclón en un molde que reproduzca ía geometría de las piezas descritas anteriormente La carga de rotura de ¡as piezas debe superar los 125daN exigidos según norma UNE EN 67-042, a los 28 días de curado de ia pieza a temperatura ambiente. En la Tabla 5 aparecen las cantidades necesarias de los distintos materiales para fabricar la pieza del ejemplo 2, asi como sus dimensiones y peso.

Tabla 5. Ejemplo de dimensiones, contenido de plástico, agua, cemento y arena, relación agua /cemento, peso y carga de rotura de bovedillas con un 12,5% de plástico, de pieza de entrevigado para forjados de viguetas metálicas o de hormigón

Un posible proceso industrial puede comprender (Fig.9), según ia presente invención, un suministro o acopio de ¡a arena comercial: acopio en atmósfera protegida (1 1 ), secado (12), selección y almacenaje en atmósfera protegida deí grano desechando áridos >8mm (13).

Acopio de plástico reciciado (14) en atmósfera protegida procedente da plantas de residuos.

Se realizará la mezcla en seco del piástico reciciado y el árido en ios porcentajes determinados en la Tabla 3 para el mortero con un porcentaje de 1 2,5% de piástico reciciado fase de dosificación y mezcla ( 16) Se añade el cemento {1 5} y finalmente el agua en la relación especificada en la tabla 3 (17). Se obtiene la mezcla fina! mediante un proceso de amasado (18)

Una vez obtenido el mortero idóneo para ia fabricación de las piezas de procede al vertido del mortero en el molde (19), curado (2Q), desmoldeo (21 ). contra! de calidad (22) y almacenaje y/o distribución (23).