Desenvolupament de ciments de fosfat formulats amb subproducte de magnesi que incorporen materials de canvi de fase

Abstract

Els ciments químics de fosfat, altrament coneguts com a Chemically Bonded Phosphate Ceramics (CBPC), s’obtenen a partir de la reacció àcid-base en medi aquós, entre un òxid metàl·lic i un fosfat àcid. Es tracta d’una reacció espontània molt exotèrmica que permet un enduriment molt ràpid del material. La seva principal desavantatge respecte d’altres ciments és l’elevat cost de les matèries primes que el composen. És per aquest motiu que en el present projecte s’utilitza un subproducte (òxid metàl·lic de baixa llei), subministrat per l’empresa Magnesitas Navarras, S.A., amb la finalitat d’abaratir el preu final dels CBPC formulats. Aquest subproducte conté material inert que no reacciona durant el forjat i que actua com a reforç del ciment, fet que permet considerar el material com a morter. L’investigació que es presenta a continuació consisteix en l’estudi de diferents formulacions de CBPC amb subproductes de magnesi que incorporen un additiu airejant amb el fi d’incrementar la porositat del material. Posteriorment s’avalua la resposta de la formulació òptima en introduir diferents percentatges de materials de canvi de fase, també coneguts com a Phase Changing Materials (PCM), per tal de millorar les propietats tèrmiques del material per actuar com a sistema passiu d’acumulació d’energia en l’habitatge. Els resultats finals mostren que es possible formular CBPC que incorporen materials de canvi de fase per actuar com a sistema passiu d’emmagatzematge tèrmic, ja que la calor en la formació dels ciments no degrada els PCM i presenten un bon comportament tèrmic. Es demostra que l’augment del contingut de PCM incrementa notablement la inèrcia tèrmica dels CBPC degut al calor latent. També redueix la conductivitat tèrmica ja que, juntament amb l’additiu, ajuda a incrementar la porositat del material. Es verifica que l’ús d’aquest subproducte de magnesi abarateix el cost final dels CBPC, enfront l’utilització de MgO pur. A més, les formulacions amb PCM podrien tenir un impacte econòmic i mediambiental positiu, ajudant a reduir l’ús d’aparells artificials de calefacció i refrigeració als edificis.