Caracterización mecánica y física de compuestos de yeso y gel de sílice para edificios más saludables

Abstract

El cambio climático está influyendo cada vez más en la calidad del ambiente interior al alterar el funcionamiento de los edificios, las necesidades de ventilación y el comportamiento de los contaminantes. El aumento de las temperaturas y la mayor frecuencia de fenómenos meteorológicos extremos contribuyen a concentraciones elevadas de contaminantes interiores, como compuestos orgánicos volátiles (COV) y otras sustancias nocivas. Estos contaminantes representan riesgos graves para la salud, especialmente en edificios herméticos y energéticamente eficientes, donde el intercambio natural de aire es limitado. En respuesta a estos desafíos, ha crecido el interés por las estrategias pasivas, entre ellas el uso de materiales de construcción capaces de reducir y neutralizar contaminantes interiores, mejorando así la calidad del aire sin aumentar el consumo energético. Este trabajo de investigación presenta una revisión del estado de la cuestión sobre diversos áridos con capacidad de reducción de contaminantes y analiza la incorporación de gel de sílice en una matriz de yeso y escayola con el fin de evaluar el comportamiento mecánico del compuesto. Para ello, se realizaron ensayos de densidad aparente, resistencia a compresión, resistencia a flexión y dureza superficial. Se analizaron muestras con diferentes proporciones de gel de sílice para determinar la dosificación óptima con propiedades mejoradas o similares a los yesos tradicionales. Los resultados revelan que el gel de sílice, el carbón activado y la sepiolita, han sido estudiados por su potencial para reducir contaminantes y han sido integrados en elementos constructivos. En particular, se puede incorporar hasta un 20% en peso en una matriz de yeso, manteniendo las propiedades de referencia y superando los valores mínimos de la normativa. Los hallazgos resaltan la importancia de seleccionar materiales no solo por su comportamiento mecánico, sino también por su capacidad en la preservación de ambientes interiores saludables.

Climate change is increasingly influencing indoor environmental quality by altering building operations, ventilation needs, and pollutant behavior. Rising temperatures and more frequent extreme weather events contribute to elevated concentrations of indoor contaminants such as volatile organic compounds (VOCs) and other harmful substances. These pollutants pose serious health risks, particularly in airtight and energy-efficient buildings where natural air exchange is limited. In response to these challenges, growing attention has turned to passive mitigation strategies, including the use of construction materials capable of adsorbing and neutralizing indoor pollutants, thereby improving indoor air quality without increasing energy consumption. This study presents a state-of-the-art review of various aggregates able to reduce air contaminants and investigates the incorporation of silica gel into a gypsum matrix in order to evaluate the mechanical behavior of the resulting compound. To this end, bulk density, compressive strength, flexural strength, and superficial hardness tests were conducted. Samples with varying proportions of silica gel were analyzed to determine the optimal dosage for improving or keeping similar properties compared to traditional gypsums. Results reveal that several sorptive materials, such as silica gel, activated carbon, and sepiolite, have been explored for their potential to be integrated into construction elements like plasters, mortars, and panels. In particular, silica gel can be incorporated up to 20%wt in a gypsum matrix keeping the properties similar to the reference sample and above the minimum values stablished by the regulation. The findings underscore the importance of selecting a material not only for structural and thermal performance, but also as active components in keeping healthy indoor environments.