Sustainable gypsum composites: incorporating construction and demolition waste for interior applications

Abstract

The construction industry is one of the largest generators of solid waste worldwide, primarily construction and demolition waste (CDW). Integrating these materials into new products is a key strategy to promote circular economy principles and reduce environmental impact. This study presents the development and characterization of an innovative gypsum-based composite incorporating cardboard and glass fiber waste, aiming to assess its feasibility for use in interior cladding panels and suspended ceilings.Experimental tests were conducted to determine the physical, chemical, and mechanical properties of the material, including strength, durability, density, stiffness, and water absorption, as well as compliance with UNE-EN 13279-1:2009 standards. Results show that hardness increases with the addition of waste, while flexural and compressive strengths decrease, particularly with cardboard, although glass fibers mitigate this reduction. Density remains similar to the reference material, and water absorption decreases due to the lower porosity of the added waste. Stiffness improves with CDW incorporation, likely due to particle size and internal cohesion.Among the tested formulations, mixtures containing 20% glass fibers and 10% cardboard by weight of gypsum achieved the best balance between mechanical performance and sustainability, meeting minimum regulatory requirements. These characteristics enable their application in cladding panels and suspended ceilings, offering a viable alternative that reduces costs and environmental impact without compromising functionality.In conclusion, while the composite does not exhibit significant enhancements compared to conventional gypsum, it proves suitable for interior applications and supports waste reduction and resource efficiency, reinforcing the adoption of circular economy practices in the construction sector.

La industria de la construcción es una de las mayores generadoras de residuos sólidos a escala mundial, principalmente residuos de construcción y demolición (RCD). Integrar estos materiales en nuevos productos es una estrategia clave para promover los principios de la economía circular y reducir el impacto ambiental. Este estudio presenta el desarrollo y la caracterización de un compuesto innovador con base de yeso que incorpora residuos de cartón y fibra de vidrio, con el objetivo de evaluar su viabilidad para su uso en paneles de revestimiento interior y falsos techos. Se realizaron ensayos experimentales para determinar las propiedades físicas, químicas y mecánicas del material, incluyendo resistencia, durabilidad, densidad, rigidez y absorción de agua, así como el cumplimiento de las normas UNE-EN 13279-1:2009. Los resultados muestran que la dureza aumenta con la incorporación de residuos, mientras que las resistencias a flexión y compresión disminuyen, especialmente con el cartón, aunque las fibras de vidrio mitigan esta reducción. La densidad se mantiene similar a la del material de referencia y la absorción de agua disminuye debido a la menor porosidad de los residuos añadidos. La rigidez mejora con la incorporación de RCD, probablemente debido al tamaño de partícula y a la cohesión interna. Entre las formulaciones ensayadas, las mezclas que contenían un 20% de fibras de vidrio y un 10% de cartón en peso de yeso lograron el mejor equilibrio entre comportamiento mecánico y sostenibilidad, cumpliendo los requisitos reglamentarios mínimos. Estas características permiten su aplicación en paneles de revestimiento y falsos techos, ofreciendo una alternativa viable que reduce costes e impacto ambiental sin comprometer la funcionalidad. En conclusión, aunque el compuesto no presenta mejoras significativas frente al yeso convencional, resulta adecuado para aplicaciones interiores y favorece la reducción de residuos y la eficiencia en el uso de recursos, reforzando la adopción de prácticas de economía circular en el sector de la construcción.