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PJ – CM – 69 – RECICLADILLOS


Categoría: Medio Superior (Preparatoria)
Área de participación: Ciencias de los Materiales

Equipo: PJ - CM - 69 - RECICLADILLOS

Miembros del equipo:
Camila Ortega Bustos
Liz Clarita Cruz Guillen
María Verónica Tena León

Asesor: José Octavio Matias Rodríguez

Escuela: Colegio Baden Powell

Resumen

Desde hace muchos años las personas han utilizado los ladrillos como material de construcción para diferentes tipos de estructuras como viviendas, espacios recreativos, entre otros, desafortunadamente el daño ambiental cada día incrementa más y no nos hemos puesto a pensar en el daño e impacto que en la fabricación de este material puede ocasionar al medio ambiente. Este proyecto “Recicladillos” consiste en crear ladrillos a base de arcilla y cáscara de huevo, supliendo algunos de sus componentes para hacerlos más livianos y resistentes al mismo tiempo cuidado del medio ambiente, demostrando una de las varias aplicaciones que tiene el uso del desecho de cascara de huevo.

Pregunta de Investigación

Se podrá desarrollar un ladrillo con cascara de huevo, dentro de sus elementos que lo estructuran.

Planteamiento del Problema

Se podrá demostrar que un ladrillo tenga como base la cáscara de huevo, con las mismas propiedades y usos.

Antecedentes

Ingredientes de un buen ladrillo:

El caolín es la arcilla en la que predomina el mineral caolinita; de color blanco, aunque puede tener diversos colores debido a las impurezas; brillo generalmente terroso mate; es higroscópico (absorbe agua); su plasticidad es de baja a moderada.

Roca que procede del metamorfismo de bajo grado de lutitas. Las Pizarras poseen una foliación interna (microscópica) muy acusada. Aunque externamente la muestra de mano parece masiva, si se observa detalladamente se pueden apreciar los planos de foliación (bandeados milimétricos) y pequeños resaltes planares que reflejan su estructura interna. La muestra, de geometría tabular, está limitada por dos caras mayores más o menos planas, que a macro escala (escala de afloramiento) coinciden con planos mayores de pizarrosidad.

Feldespato (KAlSi3O8) Los feldespatos son un grupo de minerales formados por silicatos dobles de aluminio y de calcio, sodio, potasio, algunas veces de bario o mezclas de esas bases. Es de la familia de los tectosilicatos.

El dióxido de silicio (SiO2), llamado comúnmente sílice, es un compuesto formado por una molécula de silicio y dos de oxígeno, unidas mediante enlace covalente. Es generalmente de color blanco o incoloro y no es soluble en agua ni en etanol. Al asociarse con minerales forma la familia de los silicatos. Aparece como compuesto en la arena y es uno de los componentes del cuarzo.

Caliza. Roca sedimentaria compuesta, en forma predominante, por minerales de carbonato, principalmente carbonatos de calcio y de magnesio. Los minerales más importantes de las calizas son la calcita y la aragonita, y, en las calizas dolomíticas, la dolomita. Las calizas son las más abundantes de las rocas no clásticas. Constituyen definitivamente la mayor existencia del elemento carbonoen la superficie terrestre, o cerca de ella.

La dolomita es un carbonato doble de calcio y magnesio, su fórmula química es CaMg (CO3)2; es más que una simple variante de caliza, contiene el 30.41% de CaO, 21.86% de MgO y el 47.73% de CO2, en su forma más pura, Como impurezas puede contener hierro y manganeso. Su color varía entre blanco, gris rosado, rojizo, negro, a veces con matices amarillento, parduzco o verdusco, predominando el incoloro o blanco grisáceo. Presenta un aspecto vítreo a perlado y es de transparente a translúcida. Tiene una dureza de 3.5 a 4, un peso específico de 2.9 g/cm3 y forma la roca denominada dolomita. Se usa particularmente para aplicaciones refractarias, vidrio plano y como fundente en metalurgia; otras aplicaciones importantes son; en la cerámica; pinturas y cargas blancas; en la agricultura es una fuente de magnesio y calcio que constituye un fertilizante indispensable al modificar el ph del suelo, logrando regular su acidez, mejorando e incrementando el rendimiento de los cultivos; como material de construcción, para cementos especiales y como piedra ornamental; es un excelente aislante térmico y es utilizada también para desacidificar el agua.

El Sulfato de calcio, es un fertilizante natural de uso agrícola, su uso genera que los suelos se renueven gradualmente y no se degraden tan fácilmente con la utilización del los fertilizantes químicos y abuso de los cultivos no rotativos. Se aplica directamente a cualquier terreno permitiendo el mejoramiento de las condiciones de humedad y las propiedades fisicoquímicas del suelo. Desplaza sales y corrige las deficiencias de calcio en los cultivos, no permite que las plantas a través de sus raíces se llenen de hongos y parásitos, teniendo así una planta vigorosa. No permite tener en copamiento de hojas, caída de flores, yemas y frutos, evita el color amarillento en el fruto del café, fortaleciendo así la estructura del tallo en las plantas

¿Qué es la sílice cristalina? La sílice cristalina es un componente natural que se encuentra en forma abundante en rocas, suelo y arena.

También se encuentra en el hormigón, el ladrillo, el mortero y en otros materiales para la construcción. La sílice cristalina puede presentarse en varias formas, el cuarzo es la más común. El polvo de cuarzo es la sílice cristalina respirable, lo que significa que puede inhalarse al respirar.

Alúmina. Junto con la silice, es el ingrediente más importante en la constitución de las arcillas y los barnices, impartiéndose resistencia y aumentando su temperatura de maduración.

Óxido de hierro. Es un compuesto químico formado por hierro y oxigeno. Es un producto que se formó hace millones de años cuando a causa de los distintos movimientos sufridos por la tierra.

Pirita: Aparece en grandes concentraciones de distinto origen, Así es un mineral muy común en todos los yacimientos de sulfuros metálicos y en casi todas las rocas plutónicas, volcánicas, sedimentarias, y metamórficas.

Asociadas a galena, calcopirita, blenda, pirita y sulfuros complejos de muchísimos yacimientos hidrotermales de baja y media temperatura.

En zonas sedimentarias de arcillas negras, formadas en condiciones anaerobias de estancamiento, en pizarras donde se forman con frecuencia cristales cúbicos muy bien hechos, en rocas ígneas como mineral accesorio y como consecuencia de las segregaciones magmáticas. Es un mineral muy común en filones hidrotermales de sulfuros, en depósitos de reemplazamiento y en depósitos de metamorfismo de contacto. A veces algunos fósiles son reemplazados por pirita.

El agua  es un compuesto que se forma a partir de la unión, mediante enlaces covalentes, de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; su fórmula molecular es H2O y se trata de una molécula muy estable.

En la estructura de la molécula los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno están dispuestos en un ángulo de 105°, lo cual le confiere características relevantes.

Objetivo

Lograr formar una mezcla con base de cascara de huevo, para formar un ladrillo convencional, para uso en construcción de estructuras.

Justificación

Cuando pensamos que después de comer un huevo, su cascara que se desecha se va a la basura, es porque ya no sirve, estamos en un error, y uno muy grande, ya que la cascara de huevo tiene muchas propiedades que pueden utilizarse después de consumir el huevo, con un lavado y secado al sol sencillo se puede obtener como apoyo en muchos elementos, como ejemplo tenemos en desarrollo de ladrillos para construcción de estructuras.

Hipótesis

Si logramos tener una mezcla homogénea con cascara de huevo y otros elementos, podremos formar un ladrillo para uso en construcción.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

  • Cáscaras de huevo (previamente molidas)
  • Barro negro (o bien arcilla)
  • 50 ml. de agua
  • 5 g de arena.

Procedimiento

Lo primero que se realizó fue añadir a un tazón barro negro, la cantidad fue muy pequeña ya que solo era una prueba, posteriormente se le añadió un poco de agua y se comenzó a hacer una mezcla pastosa, después se le añadieron las cáscaras de huevo y se hizo una mezcla homogénea. Finalmente se le dio la forma a la mezcla en pequeñas partes de ladrillos y los dejamos secar en el sol.

Galería Método

Resultados

En el primer intento. A base de agua, arcilla, y cáscara de huevo, no quedaron bien porque cuando se secaron vimos que se estaban cuarteando ya que las cáscaras de huevo no estaban totalmente trituradas.

en el segundo intento. Los ladrillos tenían una mejor consistencia ya que le agregamos a la mezcla arena, y las cáscaras las trituramos totalmente de modo que se hicieron más resistentes.

https://youtu.be/Km3qnU95rwg

Galería Resultados

Discusión

https://youtu.be/Km3qnU95rwg

En esta imagen podemos observar la resistencia de los ladrillos al estar bajo ½ kg., no se rompen y mantienen su posición. También se logró construir un ladrillo tamaño normal con las mismas características que lo prototipos pequeños..

Conclusiones

Fue posible hacer ladrillos a base de cáscara de huevo  ocupando 70% del total de la mezcla, el resto fue de arcilla y arena, así mismo se pudo comprobar que los ladrillos cuentan con suficiente resistencia.

Se realizaron pruebas de calor, frio y resistencia para comprobar características, así como la composición de materiales como cemento para construir un pequeño muro de ejemplo a lo real.

https://youtu.be/Km3qnU95rwg

Bibliografía

Patricia. N. Olvera Venegas, Leticia E. Hernandez Cruz, Murray. H . (2007). El Caolín y sus aplicaciones industriales. 12/11/2019, de Universidad Autobnoma del Estado de Hidalgo Sitio web: https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/icbi/n2/e1.html

Anónimo. (2012). Feldespato (KAlSi3O8). 12/11/2019, de Camimex Sitio web: https://www.camimex.org.mx/index.php/secciones1/sala-de-prensa/uso-de-los-metales/feldespato/

Anónimo. (2010). ¿Para qué sirve el Dióxido de Silicio? Beneficios y propiedades. 12/11/2019, de Nutritienda Sitio web: https://blog.nutritienda.com/dioxido-de-silicio/

  1. Marcela González González. (2016). EXPOSICIÓN LABORAL A SÍLICE LIBRE CRISTALINA. 12/11/2019, de institute de salud pública Sitio web: https://multimedia.3m.com/mws/media/1571655O/nota-tecnica-exposicion-laboral-a-silice-libre-cristalina.pdf


PJ – CM – 69 – RECICLADILLOS

Summary

For many years people have used bricks as a building material for different types of structures such as homes, recreational spaces, among others, unfortunately the environmental damage increases every day and we have not thought about the damage and impact that in The manufacture of this material can cause the environment. This “Recycling” project consists of creating clay and eggshell-based bricks, supplying some of its components to make them lighter and more resistant while caring for the environment, demonstrating one of several applications that have the use of waste eggshell.

Research Question

A brick with an eggshell can be developed, within its elements that structure it.

Problem approach

It can be shown that a brick is based on the eggshell, with the same properties and uses.

Background

Ingredients of a good brick:

Kaolin is the clay in which the mineral kaolinite predominates; white in color, although it may have different colors due to impurities; generally earthy matte gloss; it is hygroscopic (absorbs water); its plasticity is low to moderate.

Rock that comes from low-grade shale metamorphism. Slates have a very pronounced internal (microscopic) foliation. Although externally the hand sample appears massive, if it is observed in detail, the foliation planes (millimeter bands) and small planar projections that reflect its internal structure can be appreciated. The sample, of tabular geometry, is limited by two more or less flat major faces, which at macro scale (outcrop scale) coincide with major planes of slate.
Feldspar (KAlSi3O8) Feldspars are a group of minerals made up of double silicates of aluminum and calcium, sodium, potassium, sometimes barium, or mixtures of these bases. It is from the tectosilicate family.
Silicon dioxide (SiO2), commonly called silica, is a compound made up of one molecule of silicon and two of oxygen, linked by covalent bonding. It is generally white or colorless in color and is not soluble in water or ethanol. When associated with minerals, it forms the family of silicates. It appears as a compound in sand and is one of the components of quartz.
Limestone. Sedimentary rock predominantly composed of carbonate minerals, mainly calcium and magnesium carbonates. The most important minerals in limestones are calcite and aragonite, and, in dolomitic limestones, dolomite. Limestones are the most abundant of the non-clastic rocks. They definitely constitute the largest existence of the element carbon on or near the earth’s surface.
Dolomite is a double carbonate of calcium and magnesium, its chemical formula is CaMg (CO3) 2; It is more than a simple variant of limestone, it contains 30.41% CaO, 21.86% MgO and 47.73% CO2, in its purest form. As impurities it can contain iron and manganese. Its color varies between white, pinkish gray, reddish, black, sometimes with yellowish, brownish or greenish hues, predominantly colorless or greyish white. It has a glassy to pearly appearance and is transparent to translucent. It has a hardness of 3.5 to 4, a specific weight of 2.9 g / cm3 and forms the rock called dolomite. It is used particularly for refractory applications, flat glass and as a flux in metallurgy; other important applications are; in ceramics; white paints and loads; in agriculture it is a source of magnesium and calcium that constitutes an essential fertilizer by modifying the pH of the soil, managing to regulate its acidity, improving and increasing the yield of crops; as a building material, for special cements and as an ornamental stone; it is an excellent thermal insulator and is also used to deacidify water.
Calcium sulfate is a natural fertilizer for agricultural use, its use generates that the soils are gradually renewed and do not degrade so easily with the use of chemical fertilizers and abuse of non-rotating crops. It is applied directly to any terrain allowing the improvement of the humidity conditions and the physicochemical properties of the soil. It displaces salts and corrects calcium deficiencies in crops, does not allow plants through their roots to fill with fungi and parasites, thus having a vigorous plant. It does not allow to have leaves, flowers, buds and fruits fall, it avoids the yellowish color in the coffee fruit, thus strengthening the structure of the stem in plants

What is crystalline silica? Crystalline silica is a natural component that is found in abundance in rocks, soil, and sand.
In sedimentary areas of black clays, formed under stagnant anaerobic conditions, on shales where very well made cubic crystals are frequently formed, in igneous rocks as accessory mineral and as a consequence of magmatic segregations. It is a very common mineral in hydrothermal sulphide seams, in replacement deposits and in contact metamorphism deposits. Sometimes some fossils are replaced by pyrite.

Water is a compound that is formed from the union, through covalent bonds, of two atoms of hydrogen and one of oxygen; Its molecular formula is H2O and it is a very stable molecule.

In the structure of the molecule, the two hydrogen atoms and the oxygen atoms are arranged at an angle of 105 °, which gives it relevant characteristics.

Objective

Be able to form a mixture with an eggshell base, to form a conventional brick, for use in construction of structures.

Justification

When we think that after eating an egg, its shell that is discarded goes to the trash, it is because it no longer serves, we are in a mistake, and a very big one, since the eggshell has many properties that can be used after Consuming the egg, with a simple washing and drying in the sun, can be obtained as a support in many elements, as an example we have in the development of bricks for construction of structures.

Hypothesis

If we can have a homogeneous mixture with eggshell and other elements, we can form a brick for use in construction.

Method (materials and procedure)

Materials

  • Eggshells (previously ground)
  •  Black clay (or clay)
  • 50 ml. of water
  • 5 g of sand.

Process

The first thing that was done was to add black clay to a bowl, the amount was very small since it was only a test, later a little water was added and a pasty mixture began to be made, then the eggshells were added and a homogeneous mixture was made. Finally the mixture was shaped into small pieces of bricks and left to dry in the sun.

Results

On the first try. Based on water, clay, and eggshells, they did not turn out well because when they dried we saw that they were cracking since the eggshells were not completely crushed.

on the second try. The bricks had a better consistency since we added sand to the mixture, and the shells were completely crushed so that they became more resistant.

Discussion

In this image we can see the resistance of the bricks as they are under ½ kg. They do not break and maintain their position. It was also possible to build a normal size brick with the same characteristics as the small prototypes.

Conclusions

It was possible to make bricks based on eggshell occupying 70% of the total mixture, the rest was clay and sand, and it was also possible to verify that the bricks have sufficient resistance.

Heat, cold and resistance tests were carried out to check characteristics, as well as the composition of materials such as cement to build a small wall as a real example.

Bibliography

Patricia. N. Olvera Venegas, Leticia E. Hernandez Cruz, Murray. H . (2007). El Caolín y sus aplicaciones industriales. 12/11/2019, de Universidad Autobnoma del Estado de Hidalgo Sitio web: https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/icbi/n2/e1.html

Anónimo. (2012). Feldespato (KAlSi3O8). 12/11/2019, de Camimex Sitio web: https://www.camimex.org.mx/index.php/secciones1/sala-de-prensa/uso-de-los-metales/feldespato/

Anónimo. (2010). ¿Para qué sirve el Dióxido de Silicio? Beneficios y propiedades. 12/11/2019, de Nutritienda Sitio web: https://blog.nutritienda.com/dioxido-de-silicio/

  1. Marcela González González. (2016). EXPOSICIÓN LABORAL A SÍLICE LIBRE CRISTALINA. 12/11/2019, de institute de salud pública Sitio web: https://multimedia.3m.com/mws/media/1571655O/nota-tecnica-exposicion-laboral-a-silice-libre-cristalina.pdf