Soil-Cement Bricks Development Using Polymeric Waste

Abstract

This research aimed to evaluate the effect of adding different polymeric waste percentages and types on the physical, mechanical, thermal and durability properties of soil-cement bricks. Tire and PET (Polyethylene Terephthalate) waste were evaluated at 1.5 and 3.0% percentages. The soil was characterized in terms of shrinkage, compaction, consistency limits, particle size and chemical analyses, whereas the waste particles were submitted to morphological characterization. The bricks were produced in an automatic press with a 90: 10 (m/m) soil: cement ratio. The soil-cement bricks were characterized by density, moisture, water absorption, loss of mass by immersion, compressive strength, thermal conductivity and microstructural analysis. PET waste stood out for its use as reinforcement in soil-cement bricks. The best performance was obtained for bricks reinforced with 1.5% PET, which showed a significant compressive strength improvement, meeting the marketing standards criteria, even after the durability test, as well as obtaining the lowest thermal conductivity values. The percentage increase from 1.5% to 3.0% fostered a significant water absorption and loss of mass increase, as well as a significant compressive strength reduction of the bricks.

Una Revisión de Ladrillos de Suelo y Cemento con Refuerzos Diversos

“…Se categoriza también al cemento como refuerzo para adobesuelo (𝐴𝑆 + 𝐶) (Goutsaya et al, 2021;Ruiz et al, 2018). También, se utiliza esta combinación, pero como mortero base (adobe/suelo/cemento) y se agrega plástico como refuerzo (𝐴𝑆𝐶 + 𝑃), siendo el refuerzo en estos casos PET (Araya-Letelier et al, 2019b;Consoli et al, 2002;Gordillo-Monteza, 2020;Guio-Pérez, 2019;Oliveira-Metzker et al, 2022;Paschoalin-Filho et al, 2016;Subramania-Prasad et al, 2011, 2014Vázquez-Greciano, 2018), PP (Donkor et al, 2021;Donkor & Obonyo, 2015;Radwan et al, 2021), PE (Binici et al, 2005, 2007), plástico virgen (Jayaram et al, 2021 y plástico no especificado (Binici et al, 2005(Binici et al, , 2007 y Bar Chip (El-Emam & Al-Tamimi, 2022). Se agrega la categoría de ladrillos de concreto reforzados con algún tipo de plástico o polímero, (𝐶 + 𝑃) para contrastar la variación de las propiedades físico-mecánicas respecto al adobe con refuerzos similares.…”

“…En este caso, los refuerzos son PET (Bailón-Espinoza & Huatuco-Cordova, 2021;Campos-Barboza et al, 2019;Di Marco-Morales & León-Téllez, 2017;Dueñas et al, 2021;Farias-Solano, 2019;Márquez-Domínguez et al, 2018;Meza-de Luna et al, 2021;Pérez-Collantes, 2021;Pérez-Pérez & Zamora-Fernández, 2020;Piñeros-Moreno & Herrera-Muriel, 2018;Sandoval-Saucedo & Guzmán-Hasegawa, 2019), polipropileno (Ccansaya-Saldaña & Piña-Pereyra, 2021;Illampas et al, 2014;Islam et al, 2022) y cubierta de cables conduit (Khalid et al, 2020). Finalmente, la última categoría es adobe-suelo con otros tipos de refuerzo (𝐴𝑆 + 𝑂) siendo estos cascarilla de arroz (Ascencios-Mostacero, 2020), cabuya (Correa-Carlos & Puican-Cumpa, 2021), bagazo de caña de azúcar, fibra de paja de arroz (Chib & Sharma, 2021), polímero de fibra de vidrio (Gandia et al, 2019), desecho de ladrillo triturado y cemento (Kasinikota & Tripura, 2021), pluma de pollo y bagazo de caña de azúcar (Salih et al, 2020a), cáñamo y paja (Calatan et al, 2016), fibra de vidrio, yute y fibra de banana (Sujatha & Selsia-Devi, 2018), cemento y fibras de basalto (Wang et al, 2020), neumáticos molidos (Oliveira-Metzker et al, 2022), cemento y fibra de palma (El-Emam & Al-Tamimi, 2022), paja y cemento (Binshad et al, 2018), alignato y fibras de lana (Galán-Marín et al, 2013), caña de maíz, fescua, paja, huesos de aceituna molidos y goma molida (Serrano et al, 2016) y pluma de pollo (Burbano-Garcia et al, 2022). De los estudios enfocados, únicamente al adobe reforzado con fibras plásticas es, en su mayoría, realizado en Perú, bajo la modalidad de tesis.…”

“…En la categoría 𝐴𝑆 + 𝑃, se analizan 32 estudios (Abad-Flores, 2020;Araya-Letelier et al, 2019a, 2019bAscencios-Mostacero, 2020;Ahmad et al, 2022;Aznarán-Monzón, 2018;Barturen-Payano, 2020;Bertelsen et al, 2021;Burbano-Garcia et al, 2022;Candenas-Tacac et al, 2018;Cerna-Livia & Velásquez, 2021;Correa-Carlos & Puican-Cumpa, 2021;El-Emam & Al-Tamimi, 2022;Inga-Castro, 2019;Lozano-Rios & Valle-Fernández, 2020;Menon & Ravikumar, 2019;Muntohar et al, 2013;Nasrollahzadeh & Zare, 2020 2020) cuyo 𝜎 𝑐𝑚 = 6.73 MPa, en bloques reforzados con fibra PET al 20 %, mientras que el menor ∆𝜎 𝑐 = −6.06 % es para el estudio de Illampas et al (2014), usando como refuerzo 5 % PP triturado, el cual llega a un valor de 𝜎 𝑐𝑚 = 11.37 MPa. En la categoría 𝐴𝑆 + 𝑂, se analizaron 16 estudios (Araya-Letelier et al, 2020;Ascencios-Mostacero, 2020;Binshad et al, 2018;Calatan et al, 2016;Chib & Sharma, 2021;Correa-Carlos & Puican-Cumpa, 2021;El-Emam & Al-Tamimi, 2022;Galán-Marín et al, 2013;Gandia et al, 2019;Kasinikota & Tripura, 2021;Oliveira-Metzker et al, 2022;Rabello & da Conceição-Ribeiro, 2021;Salih et al, 2020a;Serrano et al, 2016;Sujatha & Selsia-Devi, 2018;Wang et al, 2020). Los valores promedio son de 𝜎 𝑐𝑐 = 2.53 MPa...…”

“…Los máximos valores de 𝜌 𝑐 y 𝜌 𝑚 por categoría de refuerzo, así como los valores promedio, se indican en la Figura 5. La categoría 𝐴𝑆𝐶 + 𝑃 se representa por 4 estudios (Guio-Pérez, 2019;Oliveira-Metzker et al, 2022;Subramania-Prasad, 2013;Subramania-Prasad et al, 2011), siendo los valores promedio de 𝜌 𝑐 = 1781.25 kg/m 3 , 𝜌 𝑚 = 1748.50 kg/m 3 y ∆𝜌 − 1.88 %. En todos los casos, se observa reducción de la densidad, con el mayor valor para el estudio de Guio-Pérez (2019), que incorpora fibra PET al 1 %, con 6 % de contenido de cemento, con ∆𝜌 = −3.63 %.…”

“…Es de destacar que el valor de 𝜌 𝑐 es 37.56 % mayor que el correspondiente del adobe puro. Finalmente, para 𝐴𝑆 + 𝑂 se tienen 7 estudios (Araya-Letelier et al, 2020;Calatan et al, 2016;Gandia et al, 2019;Oliveira-Metzker et al, 2022;Rabello & da Conceição-Ribeiro, 2021;Salih et al, 2020a;Sujatha & Selsia-Devi, 2018), siendo el valor promedio de 𝜌 𝑐 = 1630.60 kg/m 3 , 𝜌 𝑚 = 1433.67 kg/ m 3 y ∆𝜌 = −12.56 %. En todos los casos, existe una reducción del valor de densidad, con el mejor desempeño para el estudio de Calatan et al (2016) (∆𝜌 = −25.59 %), con 40 % de incorporación de paja como refuerzo (en este caso, la incorporación no se da en porcentaje de peso seco como en el resto de los estudios, sino como porcentaje de volumen).…”