Experimental investigation of waste LDPE and quarry dust as a cement replacement for paving blocks

Cada día, el mundo produce una montaña de desechos plásticos que se niegan a desaparecer, obstruyendo vertederos y vías fluviales mientras la construcción convencional continúa consumiendo vastas cantidades de recursos naturales para fabricar los materiales que pavimentan nuestras calles. Esto crea un rompecabezas difícil: cómo gestionar el plástico que se acumula sin depender de la pesada minería y la producción de cemento requeridas para los bloques de pavimentación estándar. La respuesta podría residir en un simple intercambio, donde el cemento que usualmente une las piedras sea reemplazado enteramente por plástico derretido, y la arena sea sustituida por el polvo fino que queda de la extracción de rocas. Este enfoque no solo intenta ocultar el desperdicio; intenta convertir dos problemas ambientales distintos en un único material de construcción funcional.

En un estudio realizado en la Universidad Técnica de Takoradi, los investigadores se propusieron probar esta idea fabricando bloques de pavimentación sin un solo grano de cemento. En lugar de la mezcla habitual de cemento, arena y piedra, utilizaron plástico de desecho triturado conocido como polietileno de baja densidad, que es el tipo suave y flexible que se encuentra en muchas bolsas de compras y botellas, combinado con polvo de cantera, un polvo mineral fino. Crearon varias versiones diferentes de estos bloques, cambiando el equilibrio entre el plástico y el polvo para ver qué mezcla se mantenía mejor unida. Un grupo sirvió como referencia estándar, fabricado con cemento y arena tradicionales, mientras que los otros fueron fabricados fundiendo el plástico y mezclándolo con el polvo en proporciones de cincuenta-cincuenta, sesenta-cuarenta y ochenta-veinte por peso. El objetivo era ver si estos bloques con alto contenido de plástico podían resistir las mismas pruebas que los de concreto, específicamente observando qué tan bien resistían la fragmentación, cuánto agua absorbían y cómo reaccionaban al calor.

Los resultados demostraron que los bloques de plástico no eran solo una posibilidad teórica, sino un material con fortalezas distintas y mensurables. Cuando los investigadores probaron cuánta fuerza se necesitaba para dividir los bloques, la mezcla de plástico con mejor desempeño, que contenía sesenta partes de plástico y cuarenta de polvo, alcanzó una resistencia muy cercana a la del bloque de cemento tradicional. Mientras que el bloque de cemento alcanzó un nivel de resistencia específico a los veintiocho días, la mejor mezcla de plástico alcanzó casi ese mismo nivel, demostiendo que el material podía mantenerse unido bajo tensión. Sin embargo, los bloques de plástico destacaron más en lo que respecta al agua. El bloque de cemento tradicional absorbió una cantidad significativa de agua tras permanecer en un baño durante tres días, pero las versiones de plástico absorbieron casi nada. La mezcla con más plástico absorbió la menor cantidad de agua de todas, absorbiendo apenas algo de humedad en comparación con la fuerte absorción de la versión de cemento. Esto sugiere que el plástico crea una barrera que el agua simplemente no puede penetrar, un rasgo que podría ser muy útil en entornos húmedos.

Hubo, sin embargo, un claro compromiso en lo que respecta al calor. Si bien los bloques de plástico eran excelentes para repeler el agua, eran mucho más sensibles a las altas temperaturas que los de cemento. Los investigadores calentaron las muestras hasta que comenzaron a mostrar signos visibles de daño, y los resultados variaron según la mezcla. El bloque con más plástico comenzó a deteriorarse a una temperatura mucho más baja que el que tenía más polvo, lo que indica que demasiado plástico hace que el bloque sea vulnerable al calor. La mezcla que mejor funcionó en general para la resistencia fue la combinación sesenta-cuarenta, que ofreció un equilibrio sólido entre la cohesión y la resistencia al agua, a pesar de que todavía tenía una menor tolerancia al calor que el control de cemento.

El estudio concluye que estos bloques libres de cemento son una opción viable, pero no son una solución universal para cada carretera o entrada de autos. Debido a que son sensibles al calor intenso y tienen una resistencia ligeramente inferior a la de los mejores bloques de cemento, son más adecuados para áreas con tráfico peatonal ligero, como senderos peatonales, caminos de jardín o los alrededores de edificios, en lugar de para vehículos pesados o zonas industriales de alto calor. La investigación demuestra que el plástico de desecho y el polvo de cantera pueden fusionarse en un material de pavimentación duradero y resistente al agua, ofreciendo una forma práctica de reducir los desechos plásticos al tiempo que se ahorran recursos naturales, siempre que los bloques se utilicen en los lugares adecuados donde sus fortalezas específicas puedan ser aprovechadas y sus debilidades evitadas.