Información General

• Autores: Mariana Pilar Gatani
• Editores: Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño
• Año de publicación: 2023
• País: Argentina
• Idioma: español
• ISBN: 978-987-8486-49-9
• Títulos paralelos:
  • Post industrial recycling of peanut husks. Development possibilities of non conventional materials for housing construction
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Resumen

• español

  El propósito de este trabajo consiste en el estudio de las condiciones de desarrollo de materiales de construcción y su consiguiente aplicación, utilizando cáscaras de maní como residuo de la industria manicera regional.

  Diversas dosificaciones variando la granulometría, el tenor de contenido de cáscaras, y tratamientos posibles, así como técnicas de elaboración, son experimentados a fin de viabilizar el uso de cáscaras de maní en matrices cementicias y en matrices poliméricas. Diferentes técnicas de moldeo fueron empleadas a escala de probetas: vibración, compactación y también dispersión en agua, y moldeado por vacío seguido de presión.

  Cáscaras de maní enteras y cáscaras de maní molidas fueron ensayadas en matrices de cemento. La relación cáscaras de maní – cemento se mantuvo constante en 1:6 v/v. En términos de masa, la relación de cáscaras de maní enteras y cemento era de 1: 0,76 y cáscaras de maní molidas y cemento: 1:1. Se elaboraron probetas de 100 mm x 200 mm, y se evaluaron propiedades físicas de densidad y absorción de agua, y propiedades mecánicas de tracción y compresión.

  Probetas elaboradas con cáscaras de maní molidas demostraron mejores condiciones de trabajabilidad para ser utilizadas en argamasas. Sin embargo, el molido de las cáscaras no mostró mejoras significativas en las propiedades físicas y mecánicas. Probetas con cáscaras de maní molidas pre-impregnadas con cal resultaron con mayor densidad (0,69 g/cm3 y 0,73 g/cm3 cáscaras enteras y molidas respectivamente); aumento de la capacidad de absorber agua (20,7 % y 41,6 % cáscaras enteras y molidas respectivamente); leve aumento de la resistencia a tracción (0,16 MPa y 0,25 MPa cáscaras enteras y molidas respectivamente); y similar resistencia a compresión simple (0,15 Mpa y 0,13 MPa cáscaras enteras y molidas respectivamente).

  Algunos tratamientos de las cáscaras de maní molidas resultaron con mejoras en las propiedades mecánicas de las probetas. En el caso del lavado previo de las cáscaras de maní, los valores de resistencia a compresión resultaron en 0,12 MPa y 0,21 MPa, cáscaras enteras y molidas respectivamente. Mientras que la aditivacion química con silicato de sodio y sulfato de aluminio resulto mejor en las probetas con cáscaras enteras, con valores de compresión simple de 0,28 MPa y 0,17 MPa cáscaras enteras y molidas respectivamente.

  Las propiedades físicas y mecánicas mejoraron cuando se disminuye la proporción de cáscaras de maní en la matriz de cemento, y cuando se aplica vacío y presión en el moldeo de placas. Se ensayaron placas variando la granulometría, el tenor de cáscaras, tratamiento químico, y adición de pulpa de celulosa. Con 4 % de adición de cáscaras de maní en la matriz de cemento, granulometría hasta 1,18 mm (tamiz Nº 14), sin tratamiento químico y adición de 1 % de pulpa de celulosa las propiedades físicas resultaron en: densidad (1,8 g/cm3; absorción de agua 14, 5 % y porosidad aparente 26,12 %. En las mismas condiciones, las propiedades mecánicas fueron:

  modulo de ruptura (MOR) 7,43 MPa, Energía específica (EE) 0,09 KJ/m2, limite de proporcionalidad (LOP) 6,65 MPa, y modulo elástico (MOE) 18122 MPa.

  Los resultados alcanzados fueron aplicados en el moldeo de ladrillos, bloques y placas para techo. Placas moldeadas mediante la técnica de vacío y presión son propuestas para cerramientos verticales y horizontales.

  También las cáscaras de maní son utilizadas en matrices poliméricas con diferentes resinas y en distintas técnicas de moldeo y presiones variables. Probetas elaboradas con cáscaras de maní y resina poliéster con una relación 1:1 (en masa) y moldeadas con presión de 1 k/cm2 resultaron con las siguientes propiedades físicas: densidad 0,245 g/cm3; permeabilidad al vapor de agua 0,19 g/mhkPa; coeficiente de conductividad térmica 0,12 W/mK. Las propiedades mecánicas fueron: Flexión de la placa 0,28 MPa, flexión del material 0,7 MPa, compresión simple 0,1 MPa y modulo elástico 99,16. Cáscaras de maní enteras y resina poliéster son utilizadas para la elaboración de paneles livianos, resultando un material poroso, rígido, de buena resistencia mecánica y con buenas propiedades de aislacion térmica. Los paneles livianos son experimentados en la construcción de cielorrasos. Algunos métodos de producción a escala piloto fueron desarrollados.

  Cáscaras de maní y resina urea formaldehído, utilizando unan prensa hidráulica de alta presión (12 kg/cm2 ) y alta temperatura (100ºC), produjeron tableros de densidad media (850 k/m3 ) con propiedades similares a los tableros de madera. Las propiedades físicas resultaron en densidad de 0,83 g/cm3, hinchamiento 0,16 % y absorción de agua 0,70 %. Las propiedades mecánicas fueron: MOR 4,37 Mpa y MOE 590 MPa. Estas propiedades resultaron superiores respecto de los tableros de partículas de madera aglomeradas.

  Se seleccionaron los tableros livianos de cáscaras de maní para estudiar su viabilidad de inserción en el medio socio-productivo. Estudios de viabilidad económica fueron elaborados teniendo en cuenta variables tales como costos de materiales, organización de la mano de obra, e inversiones necesarias a escala de producción piloto. Se consideran componentes de referencia de propiedades similares presentes en el mercado local del sector. El costo de producción de los paneles se asemeja con las placas decorativas de revestimiento elaboradas con yeso y con tableros de madera del medio.

  Análisis ambientales fueron llevados a cabo con objeto de medir el impacto ambiental de las emisiones de los compuestos de las matrices poliméricas. Los resultados mostraron menor emisión de volátiles en el caso del uso de resina urea formaldehído.

• English

  The purpose of this research work is the study of development conditions of construction material using peanut husks as waste of peanut local industry, and therefore, the application of that.

  Several dosifications varying the particle sizing, the content of shells under, and chemical treatments, such as elaboration techniques are experimented in order to viability the use of peanut husks in cementitious matrix and polimeric matrix. Diverse moulding techniques were employed at probe scale: vibration, compacting and dispersion in water, dewatering moulding following by pressing.

  Whole peanut husks and ground peanut husks were tested on cementitious matrix. The peanut husks – cement relation was constant on 1:6 v/v. In term of mass, the relation between whole peanut husks and cement was 1: 0, 76, and ground peanut husks and cement, 1:1. Specimens were prepared of 100 mm x 200 mm, and evaluated physical properties of density and water absorption; and mechanical properties of tensile and compressive resistance.

  Specimens made with crushed peanut husks showed better working conditions to be used in mortars. However, the grinding of the husks did not show significant improvements in physical and mechanical properties. Test tubes with ground peanut shells pre-impregnated with lime resulted in greater density (0.69 g/cm3 and 0.73 g/cm3 whole and crushed shells respectively), increasing the ability to absorb water (20.7% and 41.6% whole and crushed shells respectively), slightly increased the tensile strength (0.16 MPa and 0.25 MPa respectively, ground whole husks) and similar compressive strength (0.15 MPa and 0.13 MPa whole shells and ground respectively).

  Some treatments of crushed peanut shells were improvements in the mechanical properties of the specimens. In the case of pre-washing of the peanuts shells, the compressive strength values were at 0.12 MPa and 0.21 MPa, respectively, ground and whole husks. While chemical additives with sodium silicate and aluminum sulfate is better in the test pieces with whole shells, with simple compression values of 0.28 MPa and 0.17 MPa respectively, ground and whole husks.

  Physical and mechanical properties improve when the proportion of peanut shells in the cement matrix is reduced, and when applied vacuum and pressure on the molding plates. Plates were tested by varying the particle size, the tenor of shells, chemical treatment and addition of cellulose pulp. With 4% addition of peanut shells in the cement matrix, up to 1.18 mm particle sizing (sieve No. 14), without chemical treatment and addition of 1% of cellulose pulp resulted in physical properties: density (1.8 g/cm3, water absorption 14.5% and apparent porosity 26.12%. Under the same conditions, the mechanical properties were: modulus of rupture (MOR) 7.43 MPa, specific energy (EE) 0.09 KJ / m2, limit of proportionality (LOP) 6.65 MPa, and modulus of elasticity (MOE) 18122 MPa.

  The results obtained were applied in the molding of bricks, blocks and sheeting for roof. Moulded plated by de watering and pressing are proposed for vertical enclosures.

  Also peanut shells are used in polymeric matrices with different resins and different molding techniques and pressure variables. Specimens made with peanut shells and polyester resin with a relation 1:1 (by mass) and molded with pressure of 1 kg/cm2 resulted with the following physical properties: bulk density 0.245 g/cm3, water steam permeability 0.19 g / mhkPa; and thermal conductivity coefficient 0,12 W / mK. The mechanical properties were: Flexion 0.28 MPa plate, flexion of 0.7 MPa material, and simple compression elastic modulus 0.1 MPa and 99.16. Whole peanut shells and polyester resin are used for the manufacture of lightweight panels, resulting in a porous, rigid, good mechanical strength and good insulation properties. The lightweight panels are experienced in building ceilings. Some methods of pilot scale production were developed.

  Peanut shells and urea formaldehyde resin, using hydraulic press join high pressure (12 kg/cm2) and high temperature (100 degrees C) produced MDF ( medium density fiberboard) with properties similar to wood panels. The physical properties resulted in density of 0.83 g/cm3, swelling 0.16% and 0.70% water absorption. The mechanical properties were 4.37 MPa and MOE MOR 590 MPa.

  These properties were superior on the boards of bonded wood particles.

  Light panels were selected from peanut shells to study the feasibility of integration into the socioproductive medium. Economic feasibility studies were prepared taking into account variables such as costs of materials, organization of labor, and investments needed to pilot production scale.

  Components in question are considered similar properties costs than those panels present in the local market sector. The production cost of the panels is similar to the elaborate decorative plates coated with plaster and wood panels.

  Environmental analysis was carried out in order to measure the environmental impact of emissions of compounds of polymeric matrices. The results showed less volatile issue in the case of the use of urea formaldehyde resin than poliester plates.

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