Lightweight construction material made with gypsum and extruded polystyne waste

Abstract

Approximately 3.2 million tonnes of synthetic polymers are produced in Spain, from which 14.4% come from the construction industry. From all the waste generated from this material, 55% is disposed in landfills, 17% goes to energy recovery system and only 28% is actually recycled. Extruded Polystyrene (XPS) is one of the most used synthetic polymers and it is used as insulation material in construction industry, generating approximately 5% of waste by weight of its total production in the building process, meaning a high volume of waste due to the low density of the material. This waste is non-biodegradable and hence its proper management is necessary to reduce its environmental impact. However, despite the existence of recycling techniques for XPS, only 30% of this waste is currently recycled, mainly due to the high cost of this process. Therefore, the aim of this study is to analyse the feasibility of reusing XPS waste, obtained from discard construction insulation materials, as a lightweight aggregate in gypsum composites. To this end, several prismatic specimens composed by different XPS waste percentages, different particle sizes with and a fixed consistency at a good workability, were analysed by their density, their shore C surface hardness, their flexural and compressive strength and their thermal behaviour. Results show that it is possible to use XPS waste to produce a lightweight gypsum composite. This aggregate helps reducing density up to 25.5% and improves thermal conductivity up to 30%. However, it also decreases the mechanical strength of the composite significantly, but all composites meet the minimum requirements established for these materials.

En España se consumen aproximadamente 3,2 millones de toneladas de polímeros sintéticos, de los cuales un 14,4% corresponde al sector de la construcción y de los residuos generados de este tipo de material un 55% es llevado directamente a vertedero, un 17% se redirige a valorización energética y sólo un 28% se recicla. El poliestireno extruido (XPS) es uno de los polímeros sintéticos más utilizados y en el sector de la construcción se emplea comúnmente como material aislante térmico, del cual en obra se genera un 5% de residuo en peso del total del material producido, lo que supone un elevado volumen de residuo dada su baja densidad. Este residuo no es biodegradable y por tanto su correcta gestión es imprescindible para reducir su impacto en el medio ambiente. Sin embargo, a pesar de existir técnicas de reciclado para el XPS, únicamente el 30% de sus residuos son reciclados en la actualidad, debido principalmente al elevado coste que tiene este proceso. Por tanto, el objetivo de este estudio es analizar la viabilidad de reutilizar residuo de XPS, obtenido de planchas de aislamiento térmico, como agregado ligero en compuestos de yeso. Para ello se han confeccionado probetas con diferentes porcentajes de residuo y diferentes granulometrías, fijándose la relación agua/yeso en función de una trabajabilidad adecuada y se han analizado en función de su densidad, su dureza superficial, su resistencia mecánica a flexión y a compresión y su comportamiento térmico. Los resultados obtenidos muestran que es posible utilizar el residuo de XPS para aligerar compuestos de yeso, consiguiéndose reducir la densidad hasta en un 25,5% y mejorar la conductividad térmica en un 30%, valores acompañados de una significativa disminución de resistencia mecánica, pero manteniendo los requerimientos mínimos exigidos para este tipo de materiales.