Desarrollo de concreto eco amigable de alto desempeño mecánico incorporando fibras de cáñamo como agente de refuerzo.

Abstract

La industria de la construcción se enfrenta a problemas que afectan al medio ambiente, como lo es la producción del cemento convencional que contribuye con grandes cantidades de emisiones de CO2, para la elaboración del concreto. Por otra parte, el concreto de cáñamo a base de cal es un material de construcción sostenible y respetuoso con el medio ambiente que ha llamado la atención en los últimos años debido a sus propiedades únicas. Este estudio tuvo como objetivo investigar el rendimiento mecánico y térmico de este concreto y el efecto del contenido de cáñamo en sus propiedades. Se prepararon muestras con distintas concentraciones de cáñamo en base al peso de aglutinante, concretamente 2%, 4% y 6% además de una concentración patrón la cual no incorpora la fibra natural. Previamente se realizó una caracterización a la fibra de cáñamo para determinar el tamaño de partículas, los resultados indicaron una amplia distribución en un rango de 0,006 a 2 milímetros. Los ensayos mecánicos mostraron resultados que promedian desde 1,19 a 2,31 MPa para resistencia a la compresión para las distintas dosificaciones de cáñamo mostrando una disminución en los valores mediante el aumento de fibra. Por el contrario, en los ensayos de resistencia a la flexión, donde se mostraron resultados que promedian desde 1,91 a 3,16 MPa, para las distintas dosificaciones de cáñamo, los valores aumentaron con la incorporación de la fibra. El concreto de cáñamo se presenta como material aislante, los cuales se caracterizan con valores bajos de conductividad térmica. Los resultados de los ensayos de conductividad térmica de este trabajo mostraron valores prometedores que promedian desde 0,17 a 0,22 W/m*K para las distintas dosificaciones de cáñamo. La incorporación de fibra de cáñamo demostró ser un refuerzo mecánico frente al desprendimiento explosivo del concreto al ser expuesto a 800°C, además redujo la pérdida de valor en la resistencia mecánica a la compresión cuando las muestras fueron expuestas a 400°C. Finalmente, el concreto de cáñamo carece de la resistencia requerida para la construcción de cimientos, sin embargo los resultados sugieren que el concreto de cáñamo tiene el potencial de ser una alternativa viable al concreto convencional en otras aplicaciones específicas sin capacidad portante donde la sostenibilidad ambiental es una prioridad.

The construction industry is facing problems that affect the environment, such as the production of conventional cement that contributes large amounts of CO2 emissions for concrete production. On the other hand, hempcrete made from lime is a sustainable and environmentally friendly building material that has gained attention in recent years due to its unique properties. This study aimed to investigate the mechanical and thermal performance of this concrete and the effect of hemp content on its properties. Samples were prepared with different concentrations of hemp based on binder weight, specifically 2%, 4%, and 6%, in addition to a standard concentration that does not incorporate the natural fiber. Prior to this, a characterization of the hemp fiber was performed to determine the particle size, and the results indicated a wide distribution ranging from 0.006 to 2 millimeters. The mechanical tests showed results that averaged from 1.19 to 2.31 MPa for compressive strength for the different hemp dosages, showing a decrease in values as the fiber increased. On the other hand, in the flexural strength tests, where results averaged from 1.91 to 3.16 MPa for the different hemp dosages, the values increased with the incorporation of the fiber. Hempcrete is an insulating material, characterized by low thermal conductivity values. The thermal conductivity tests in this study showed promising values ranging from 0.17 to 0.22 W/m*K for the different hemp dosages. The incorporation of hemp fiber proved to be a mechanical reinforcement against explosive spalling of concrete when exposed to 800°C, and it also reduced the loss of value in compressive strength when the samples were exposed to 400°C. Finally, hempcrete lacks the required strength for the construction of foundations, however, the results suggest that hempcrete has the potential to be a viable alternative to conventional concrete in other specific applications without load-bearing capacity where environmental sustainability is a priority.