2026-09-15T23:39:32Zhttps://gredos.usal.es/oai/requestoai:gredos.usal.es:10366/1593192025-04-30T20:18:04Zcom_10366_4756com_10366_4746com_10366_3823com_10366_4359com_10366_4349com_10366_3946com_10366_143091com_10366_123103col_10366_68520col_10366_4367col_10366_143099
López Rebollo, Jorge
2024-08-27T08:48:01Z
2024-08-27T08:48:01Z
2024
http://hdl.handle.net/10366/159319
10.14201/gredos.159319
[ES] La industria de la construcción ha sido considerada históricamente una de las mayores
consumidoras de recursos naturales y generadoras de residuos, por lo que existe la
necesidad de reducir el impacto ambiental asociado a este sector. Abordar esta cuestión
supone un reto integral, desde la fase de fabricación de nuevos materiales de construcción
más sostenibles hasta la fase funcional donde sus capacidades se alineen con los
conceptos de sostenibilidad y eficiencia energética. En este contexto, la utilización de
materiales reciclados y la mejora de sus propiedades mecánicas y térmicas mediante la
incorporación de aditivos son aspectos clave para avanzar hacia una construcción más
sostenible y energéticamente más eficiente.
A pesar de que la ingeniería civil y de materiales disponen de múltiples herramientas
y técnicas para el diseño de infraestructuras, generalmente se emplean metodologías
asociadas a materiales convencionales. Sin embargo, los nuevos materiales presentan
composiciones y comportamientos diversos, lo que provoca que los métodos tradicionales
no siempre arrojen buenos resultados. En este sentido, para avanzar en el conocimiento
de los nuevos materiales de construcción, es fundamental contar con técnicas de
caracterización avanzadas que permitan evaluar y validar sus propiedades de manera
precisa y detallada.
Con el fin de fomentar la incorporación de nuevos materiales sostenibles en el sector
de la construcción y mejorar su competitividad, la presente Tesis Doctoral pone el foco
en la integración de nuevas técnicas avanzadas para el análisis y caracterización de nuevos
materiales que contribuyan a la construcción sostenible. Para ello, se propone el empleo
de dos técnicas ópticas de campo completo basadas en imagen: la correlación digital de
imágenes y la termografía infrarroja, para la caracterización mecánica y para la
evaluación térmica, respectivamente. Estos avances tienen el potencial de promover
prácticas más sostenibles en la industria de la construcción y contribuir al desarrollo de
nuevos materiales para alcanzar un futuro más resiliente y eficiente desde el punto de
vista energético y medioambiental. Inicialmente, el trabajo se centra en la caracterización mecánica y la mejora de sus
propiedades. Para ello, se plantea en primer lugar el empleo de materias primas básicas
como la tierra para fabricar elementos como los bloques de tierra comprimida. Estos
sistemas constructivos son ampliamente utilizados por su elevada versatilidad y a pesar
de su menor rigidez y resistencia, los resultados demuestran que son una solución muy
interesante desde el punto de vista de la sostenibilidad. A continuación, en busca de
materiales con mayor capacidad mecánica se propone la sustitución de áridos naturales
por áridos reciclados en la fabricación de hormigones. La mejora de las propiedades
mecánicas de estos materiales de construcción es caracterizada mediante la técnica óptica
de correlación digital de imágenes, empleada en su enfoque bidimensional para la
evaluación de paneles de tierra comprimida en primer lugar y en su enfoque
tridimensional para el análisis de probetas cilíndricas de hormigón reciclado en segundo
lugar. En paralelo al desarrollo mecánico, se investiga la mejora térmica de los materiales
de construcción. En primera instancia se aborda a través de la incorporación de residuos
como aditivos para la modificación de su conductividad térmica. Posteriormente, se busca
una mejora desde el punto de vista de la absorción de radiación solar empleando
pigmentos inorgánicos como aditivos. Esta optimización térmica es validada utilizando
la técnica óptica de termografía infrarroja, empleando un simulador solar para replicar la
exposición al sol de los materiales.
Finalmente, se propone un estudio integral que combina los avances mecánicos y
térmicos en un material multifuncional. Este enfoque aborda el desafío de integrar los
avances obtenidos en los estudios anteriores con el objetivo de validar su aplicabilidad en
un contexto práctico y aplicado tanto al sector de la ingeniería civil como al sector
industrial. Para ello, se propone la fabricación de depósitos acumuladores de calor para
el aumento de la temperatura del agua almacenada, que posteriormente pueda ser
empleada en procesos industriales donde se requiere agua caliente o a nivel doméstico
como agua caliente sanitaria. Los resultados demuestran que el hormigón sostenible,
fabricado con áridos reciclados a partir de rechazos de prefabricados de hormigón y con
aditivos pigmentados, puede utilizarse con éxito para fabricar elementos con capacidades
estructurales y térmicas como son los depósitos de agua acumuladores de calor. Estos
resultados representan un avance significativo en la búsqueda de soluciones innovadoras
para la construcción sostenible.
[EN] The construction industry has historically been considered one of the largest
consumers of natural resources and a significant generator of waste, highlighting the
challenge of reducing the environmental impact associated with this sector. Addressing
this issue is a comprehensive challenge, ranging from the production phase of more
sustainable construction materials to the functional phase where their performance is
aligned with sustainability and energy efficiency concepts. In this context, the use of
recycled materials and the improvement of their mechanical and thermal properties
through the incorporation of additives are key aspects in moving towards more
sustainable and energy efficient construction.
Although civil and materials engineering have a wide range of tools and techniques
for infrastructure design, methods associated with conventional materials are generally
used. Nevertheless, new materials have different compositions and behaviours, so that
traditional methods do not always give satisfactory results. Therefore, advancing the
understanding of new construction materials requires advanced characterisation
techniques that allow for accurate and detailed evaluation and validation of their
properties. To promote the incorporation of new sustainable materials into the construction sector
and increase its competitiveness, this Doctoral Thesis focuses on the integration of new
advanced techniques for the analysis and characterisation of materials contributing to
sustainable construction. To achieve this, the use of two full-field optical techniques
based on imaging is proposed: digital image correlation for mechanical characterisation
and infrared thermography for thermal evaluation. These advances have the potential to
promote more sustainable practices in the construction industry and contribute to the
development of new materials for a more resilient and energy efficient future, both from
an environmental and energy perspective.
Initially, work focuses on mechanical characterisation and improvement of properties.
This involves using basic raw materials such as earth to produce elements such as
compressed earth blocks. Despite their lower stiffness and strength, these construction
systems are widely used due to their high versatility and are proving to be an interesting
solution from a sustainability point of view. Furthermore, in the search for materials with
higher mechanical capacity, the substitution of natural aggregates with recycled
aggregates in concrete production is proposed. The improvement in the mechanical
properties of these construction materials is characterised using the digital image
correlation technique, first in its two-dimensional approach for the evaluation of
compressed earth blocks, and then in its three-dimensional approach for the analysis of
recycled concrete cylindrical specimens. Simultaneously with mechanical development, thermal improvement of construction
materials is investigated. Initially, this is approached through the incorporation of waste
as additives to modify their thermal conductivity. Subsequently, an improvement in terms of solar radiation absorption is pursued using inorganic pigments as additives. This
thermal optimisation is validated using infrared thermography and a solar simulator to
replicate the exposure of materials to sunlight.
Finally, a comprehensive study combining mechanical and thermal advances in a
multifunctional material is proposed. This approach addresses the challenge of integrating
the advances made in previous studies to validate their applicability in a practical and
applied context, both in civil and industrial sectors. To achieve this, it is proposed to
manufacture thermal storage tanks to increase the temperature of the stored water, which
can then be used in industrial processes requiring hot water, or domestically for sanitary
hot water. The results show that sustainable concrete, made with recycled aggregates from
rejected concrete prefabricates and pigmented additives, can be successfully used to
manufacture elements with structural and thermal capacities such as thermal storage
water tanks. These results represent a significant step forward in the search for innovative
solutions for sustainable construction.
eng
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Construcción Industria
Materias primas
Arquitectura sostenible
Análisis y monitorización de materiales de construcción sostenibles a través de técnicas ópticas de campo completo
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis