El hempcrete o hemplime es un material biocompuesto , una mezcla de cañas de cáñamo ( zavillas ) y cal , [1] arena o puzolanas , que se utiliza como material de construcción y aislamiento . [2] Se comercializa con nombres como Hempcrete, Canobiote, Canosmose, Isochanvre e IsoHemp. [3] Es más fácil trabajar con cáñamo que las mezclas de cal tradicionales y actúa como aislante y regulador de humedad. Carece de la fragilidad del hormigón y en consecuencia no necesita juntas de dilatación . [3]
Normalmente, el cáñamo tiene buenas capacidades de aislamiento térmico y acústico, pero un bajo rendimiento mecánico, específicamente resistencia a la compresión. [4] Las propiedades mecánicas del cáñamo, cuando se utiliza específicamente en bloques prefabricados, actúan como un sumidero de carbono durante toda su vida útil. [5] [6] El resultado es un material aislante ligero, yeso de acabado o un muro sin carga, ideal para la mayoría de climas, ya que combina aislamiento y masa térmica al mismo tiempo que proporciona un impacto positivo en el medio ambiente.
Hempcrete está hecho del núcleo leñoso interno de la planta de cáñamo (agramizas de cáñamo) mezclado con un aglutinante a base de cal y agua. [6] El aglutinante a base de cal normalmente consiste en cal hidratada o cal hidráulica natural. [7] La cal hidratada está hecha de piedra caliza pura y fragua mediante la absorción de CO 2 durante el proceso de carbonatación. [7] Cuando se trata de limitaciones de tiempo, los aglomerantes hidráulicos se utilizan en combinación con cal hidratada normal porque el tiempo de fraguado del cáñamo será menor que el de las cales normales, aproximadamente de dos semanas a un mes para obtener la resistencia adecuada. [7]
Por ejemplo, se añade una pequeña fracción de cemento y/o aglutinante puzolánico para acelerar también el tiempo de fraguado. [6] El proceso general crea una mezcla que se convertirá en un producto sólido, pero ligero y duradero. [6]
El cáñamo se ha utilizado en Francia desde principios de la década de 1990, y más recientemente en Canadá , para construir muros de relleno aislantes que no soportan peso, ya que el cáñamo no tiene la resistencia necesaria para construir cimientos y, en cambio, está sostenido por el marco. [8] El cáñamo también se utilizó para renovar edificios antiguos hechos de piedra o cal. [9] Francia sigue siendo un ávido usuario de cáñamo, y su popularidad crece allí anualmente. [10] Canadá ha seguido la dirección de Francia en el sector de tecnologías de construcción orgánica, y el cáñamo se ha convertido en una innovación creciente en Ontario y Quebec . [11]
Actualmente se utilizan dos técnicas de construcción principales para implementar cáñamo. La primera técnica consiste en utilizar encofrados para vaciar o proyectar hormigón de cáñamo directamente en el lugar de la obra. [7] La segunda técnica consiste en apilar bloques prefabricados que se entregan en el sitio del proyecto de manera similar a la construcción de mampostería. [7] Una vez que se implementa la tecnología de cáñamo entre estructuras de madera, se agregan paneles de yeso o yeso para lograr estética y mayor durabilidad. [7] El cáñamo se puede utilizar para diversos fines en edificios, incluido el aislamiento de techos, paredes, losas y enlucidos, cada uno de los cuales tiene su propia formulación y dosis de los distintos componentes [12] [13] [14] [15 ] respectivamente.
Normalmente, el cáñamo tiene un rendimiento mecánico bajo. Hempcrete es un material bastante nuevo y todavía se está estudiando. Varios elementos afectan las propiedades mecánicas del cáñamo, como el tamaño del agregado, el tipo de aglutinante, las proporciones dentro de la mezcla, el método de fabricación, el método de moldeo y la energía de compactación. [4] Todos los estudios muestran variabilidad dentro de las propiedades del cáñamo y determinan que es sensible a muchos factores. [4]
Se realizó un estudio que se centra en la variabilidad y la importancia estadística de las propiedades del cáñamo al analizar dos tamaños de columnas de cáñamo con cáñamo de dos distribuidores diferentes bajo una distribución normal. El coeficiente de varianza (COV) indica la dispersión de los resultados experimentales y es importante para comprender la variabilidad entre las propiedades del cáñamo. [4] Es importante señalar que el módulo de Young continuamente tiene un COV alto en múltiples experimentos. El módulo de Young del cáñamo es de 22,5 MPA. [4] El módulo de Young y la resistencia a la compresión son dos propiedades mecánicas que están correlacionadas. [4]
La resistencia a la compresión suele ser de alrededor de 0,3 MPA. [4] Debido a su menor resistencia a la compresión, el cáñamo no se puede utilizar como elementos portantes en la construcción. La densidad se ve afectada por la cinética de secado, a mayor área específica el tiempo de secado disminuye. [4] Al determinar la densidad se debe tener en cuenta el tamaño de la muestra y de las agramizas de cáñamo. [4] En el modelo, la densidad del cáñamo es de 415 kg/m 3 con un coeficiente de varianza (COV) promedio del 6,4%. [4]
El material de baja densidad del Hempcrete y su resistencia al agrietamiento bajo el movimiento lo hacen adecuado para su uso en áreas propensas a terremotos . [16] Las paredes de cáñamo deben usarse junto con un marco de otro material que soporte la carga vertical en la construcción de edificios, ya que la densidad del cáñamo es el 15% de la del hormigón tradicional. [17] Estudios realizados en el Reino Unido indican que la ganancia de rendimiento entre paredes de 230 mm (9 pulgadas) y 300 mm (12 pulgadas) es insignificante. [ se necesita aclaración ] Las paredes de Hempcrete son ignífugas, transmiten humedad, resisten el moho y tienen un excelente rendimiento acústico. [18] Limecrete, Ltd. (Reino Unido) informa una clasificación de resistencia al fuego de 1 hora según los estándares británicos y de la UE. [19]
El valor R del Hempcrete (su resistencia a la transferencia de calor) puede oscilar entre 0,67/cm (1,7/pulgada) y 1,2/cm (3,0/pulgada), lo que lo convierte en un material aislante eficiente (cuanto mayor sea el valor R, mejor será el aislamiento). ). [20] [21] [22] La porosidad del cáñamo se encuentra dentro del rango de 71,1% a 84,3% en volumen. [23] La capacidad calorífica específica promedio del cáñamo varía de 1000 a 1700 J/(kg⋅K). [23] La conductividad térmica seca del cáñamo varía de 0,05 a 0,138 W/(m⋅K). [23] La baja difusividad térmica (1,48 × 10 −7 m 2 /s ) y la efusividad [286 J/(m 2 ⋅K⋅s −1/2 )] del cáñamo reducen la capacidad del cáñamo para activar la masa térmica.
El hormigón de cáñamo tiene una baja conductividad térmica, que oscila entre 0,06 y 0,6 W m −1 K −1 , [24] [25] [26] una porosidad total del 68 al 80% [27] [28] y una densidad de 200 kg. /m3 a 960 kg/ m3 . [29] [30] El hormigón de cáñamo también es un material aireado con alta permeabilidad al vapor de agua y su porosidad total muy cercana a la porosidad abierta, lo que le permite absorber cantidades significativas de agua. [31] La resistencia a la difusión del vapor de agua del hormigón de cáñamo oscila entre 5 y 25. [32] [33] Además, entre 2 y 4,3 g/ (m 2 %RH), se considera un excelente regulador de la humedad. [34] [35] Puede absorber la humedad relativa cuando hay un excedente en el ambiente de vida y liberarla cuando hay un déficit. [36] [37] [38] Es importante señalar que estas propiedades dependen de la composición del material, el tipo de aglutinante, la temperatura y la humedad. Debido a sus efectos de calentamiento latente, que son el resultado de su alta capacidad térmica y control integral de la humedad, el hormigón de cáñamo exhibe propiedades de material de cambio de fase. [5]
Debido a la gran variedad de cáñamo, la porosidad difiere de un tipo a otro, por lo que sus capacidades de aislamiento térmico también varían. [39] Cuanto menor es la densidad, menor es el coeficiente de transferencia de calor , una característica de los materiales aislantes. [39] En tres muestras cúbicas de cáñamo, después de 28 días de secado, se midió el coeficiente de transferencia de calor utilizando ISOMET 2114, un sistema portátil para medir la transferencia de calor de propiedades. [39] El cáñamo tiene un coeficiente de transferencia de calor de 0,0652 W/(m⋅K) y un peso específico de 296 kg/m 3 . [39] Se debe prestar atención a la mezcla del cáñamo, ya que influye en las propiedades del material. Es necesario realizar más pruebas en correlación con el tamaño de la muestra para determinar la influencia que tiene ese tamaño en las propiedades del cáñamo.
En Estados Unidos se necesita un permiso para utilizar cáñamo en la construcción. [40]
El cáñamo tiene un alto contenido de sílice , lo que lo hace más resistente a la degradación biológica que otros productos vegetales. [41]
Los materiales de Hempcrete son producto de un tipo de aglutinante y tamaño y calidad de agallas de cáñamo, y las proporciones en la mezcla pueden afectar en gran medida sus propiedades y rendimiento. [6] El factor limitante más notable del cáñamo es el bajo rendimiento mecánico. [4] Debido al bajo rendimiento mecánico, el material no debe utilizarse para estructuras portantes.
Aunque no es conocido por su resistencia, el cáñamo proporciona una alta permeabilidad al vapor que permite un mejor control de la temperatura en un ambiente interior. [6] También se puede utilizar como material de relleno en estructuras de marco y para fabricar paneles prefabricados . [6] La alteración de la densidad de las mezclas de cáñamo también afecta su uso. Las mezclas de cáñamo de mayor densidad se utilizan para el aislamiento de pisos y techos, mientras que las mezclas de menor densidad se utilizan para el aislamiento interior y los yesos exteriores. [6]
Las paredes de bloques de cáñamo se pueden colocar sin ningún revestimiento o se pueden recubrir con revoques de acabado. [6] Este último utiliza la misma mezcla de cáñamo pero en diferentes proporciones. Dado que el cáñamo contiene un compuesto de origen vegetal, las paredes deben construirse con una junta entre la pared y el suelo para evitar el ascenso capilar del agua y la escorrentía, los bloques deben instalarse sobre el nivel del suelo y las paredes exteriores deben protegerse con arena y yeso. para evitar que las cebolletas se pudran. [6]
Al igual que cualquier cultivo, el cáñamo absorbe CO 2 de la atmósfera mientras crece, por lo que el cáñamo se considera un material que almacena carbono . [6] Un bloque de cáñamo almacena continuamente CO 2 durante toda su vida, desde la fabricación hasta el final de su vida útil, creando beneficios ambientales positivos. [6] A través de una evaluación del ciclo de vida (LCA) de bloques de cáñamo utilizando investigación y difracción de rayos X en polvo (XRPD), se encontró que los bloques almacenan una gran cantidad de carbono proveniente de la fotosíntesis durante el crecimiento de las plantas y por carbonatación durante la fase de uso. de los bloques. [6]
El ACV de bloques de cáñamo considera siete procesos unitarios: producción y azotes de cáñamo, producción de aglutinantes, transporte de materias primas a la empresa fabricante, procesos de producción de bloques de cáñamo, transporte de bloques de cáñamo al sitio de construcción, construcción de muros y fase de uso. [6] La evaluación de impacto de cada proceso se analizó utilizando las siguientes categorías de impacto: agotamiento abiótico (ADP), agotamiento de combustibles fósiles (ADP Fossil), calentamiento global en un intervalo de tiempo de 100 años (GWP), agotamiento de la capa de ozono (ODP), acidificación (AP), eutrofización (EP) y creación de ozono fotoquímico (POCP). [6]
La producción de aglutinantes proporciona el mayor impacto ambiental mientras que las fases de transporte son las segundas. [6] Durante la producción de aglutinantes en la parte de calcinación de cal y creación de clinker, las emisiones son las más notables. [6] Una gran cantidad de consumo de diésel en las fases de transporte y durante la fabricación de azotes de cáñamo creó una gran parte de la demanda energética acumulada y, junto con la calcinación de la cal que tiene lugar en los hornos, es una fuente principal de emisiones de combustibles fósiles. . [6] El agotamiento abiótico se atribuye principalmente a la electricidad utilizada durante la producción de aglutinantes y, aunque mínima, también durante los procesos de producción de bloques. [6] Es importante centrarse en el contenido de agua en una mezcla de cáñamo, porque demasiada agua puede provocar un secado lento y crear un impacto negativo, impidiendo la carbonatación de la cal. [39]
La principal causa de la huella ambiental del cáñamo proviene de la producción del aglomerante. Los informes han estimado que entre el 18,5 % y el 38,4 % de las emisiones iniciales de la producción de aglutinantes se pueden recuperar mediante el proceso de carbonatación. [7] La cantidad específica de carbonatos en los bloques en realidad aumenta con la edad del bloque. [6] Durante el crecimiento del cáñamo, la planta absorbe CO 2 , el aglutinante comienza a absorber CO 2 después del proceso de mezcla y la pared absorbe CO 2 contrarrestando las emisiones de efecto invernadero, actuando como un sumidero de carbono. [6] Un bloque de cáñamo continuará almacenando carbono durante toda su vida y puede triturarse y usarse nuevamente como relleno para aislamiento. [6] Se estima que la cantidad de captura de CO 2 dentro de las emisiones netas de CO 2 del ciclo de vida del cáñamo está entre -1,6 y -79 kg CO 2 e/m 2 . [7] Existe una correlación de que aumentar la masa del aglutinante que aumenta la densidad de la mezcla aumentará la absorción total estimada de carbono a través de la carbonatación. [7]
Es necesario estudiar los impactos que surgen de los cambios indirectos en el uso de la tierra del cultivo de cáñamo, los trabajos de mantenimiento y el final de su vida útil para crear un perfil de impacto ambiental completo desde la cuna hasta la tumba de los bloques de cáñamo. Para contrarrestar los impactos ambientales negativos que los bloques de cáñamo tienen sobre el medio ambiente, las distancias de transporte deberían acortarse lo más posible. Dado que el cáñamo no suele soportar cargas, se deben explorar las proporciones para posiblemente eliminar completamente el cemento de la mezcla. [6]
El cáñamo es un material de construcción natural bastante nuevo cuyo uso ha aumentado en los países europeos en los últimos años y está ganando terreno en los Estados Unidos . La Hemp Building Foundation presentó la documentación a los Códigos Residenciales Internacionales (IRC) en febrero de 2022 para certificar el material como material de construcción nacional, lo que permitió a la industria de la construcción familiarizarse más con el material . [42]
Hempcrete es un material de construcción que utiliza agramizas de cáñamo, agregados, agua y un tipo de aglutinante para actuar como muros no portantes, aislantes, yesos de acabado y bloques. El material tiene bajas propiedades mecánicas y baja conductividad térmica, lo que lo hace ideal como material aislante. Los bloques de cáñamo tienen una baja huella de carbono y son efectivamente sumideros de carbono. Aún es necesario desarrollar códigos y especificaciones generalizados para el uso generalizado del cáñamo, pero parece prometedor para reemplazar los materiales de construcción actuales que no soportan el impacto negativo en el medio ambiente.
Este artículo incorpora texto de S. Bourbia1 · H. Kazeoui · R. Belarbi disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
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