Materiales compuestos eléctricamente conductores con residuos incorporados y materias primas secundarias.

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 9023 (2023) Citar este artículo

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Los compuestos de silicato tienen en general una conductividad muy baja. Es posible lograr una disminución de la resistividad eléctrica agregando un relleno electroconductor. La mezcla conductora consta de aglutinante cementoso, varios tipos de arena de sílice y rellenos conductores a base de grafito. Uno de los focos de la investigación es la sustitución parcial de materias primas ordinarias por componentes alternativos (subproductos de materiales de desecho y materias primas secundarias) y su influencia en las propiedades de los compuestos. Los componentes alternativos estudiados fueron cenizas volantes como reemplazo parcial del aglutinante, grafito residual de dos fuentes diferentes y virutas de acero como sustituto del relleno conductor. Se analizó la resistividad de muestras curadas a base de silicato conductor en relación con cambios en las propiedades físico-mecánicas en el contexto de cambios microestructurales en la matriz cementosa endurecida (mediante microscopía óptica y electrónica de barrido con análisis de energía dispersa). Se encontró que la sustitución parcial del cemento por cenizas volantes reduce la resistividad eléctrica del compuesto. Algunos de los residuos de rellenos de grafito reducen significativamente la resistividad del compuesto de cemento y aumentan la resistencia a la compresión. Se ha demostrado que es posible sustituir los rellenos conductores primarios por materias primas secundarias.

Los materiales compuestos son uno de los materiales de construcción más progresistas. Estos materiales se utilizan en todos los sectores de la industria. Su mayor ventaja es la capacidad de modificar propiedades directamente para el propósito de uso determinado. Estas propiedades pueden modificarse mediante el uso de diferentes tipos y combinaciones de matrices y rellenos1,2. La matriz forma la denominada fase continua del material y afecta principalmente a las propiedades físicas y mecánicas, resistencia química, conductividad térmica, resistencia al fuego y otras de todo el material compuesto3. Las matrices son en su mayoría a base de silicato, polímero o geopolímero4. Para la mayoría de los materiales compuestos, los rellenos reducen significativamente el precio del material y afectan aún más la densidad aparente, la conductividad eléctrica, la absorbencia, etc.5,6.

Un compuesto eléctricamente conductor se puede definir como un material compuesto que contiene una cantidad suficiente de componentes eléctricamente conductores para lograr una conductividad eléctrica estable y relativamente alta. La conductividad eléctrica está relacionada con la resistividad o resistencia, es un valor inverso. Para materiales sólidos, podemos dividir la conductividad eléctrica en conductividad interna y superficial. La conductividad interna está relacionada con la estructura, cantidad y naturaleza de los componentes conductores utilizados, mientras que la conductividad eléctrica superficial depende principalmente del contenido de agua del material.

La conductividad de los materiales compuestos depende de la movilidad de los electrones. Los materiales a base de cemento suelen tener una resistividad de 6,5·105 a 11,4·105 Ω·cm7, por lo que se puede decir que ni siquiera son buenos conductores como el cobre, que tiene una resistividad de aproximadamente 1,7·10–8 Ω·cm8 , ni buen aislante (por ejemplo, teflón con resistividad aproximada de 1015 a 1020 Ω·cm)9. Al agregar componentes conductores como hollín, grafito, carbono y fibras de acero, se puede reducir significativamente su resistividad manteniendo buenas propiedades mecánicas10.

La clave para la excelente electroconductividad del material compuesto es la creación de una red perfectamente conductora de electricidad en su estructura. Cuanto más fuerte sea esta red conductora, mayor será la conductividad eléctrica del material. Esto también está asociado con la fuerza máxima de la corriente eléctrica que puede atravesarlo. Una vez que la estructura conductora interconectada está intacta en el material compuesto, la resistencia del propio material se reduce significativamente, este límite se llama umbral de percolación, y el resultado es que la posterior adición del material ya no afecta la resistividad11. La red eléctricamente conductora puede estar hecha mejor de materiales que sean conductores y tengan una forma acicular y alargada gracias a la cual pueden transferir fácilmente corriente eléctrica a través de una matriz no conductora a distancias más largas, como nanotubos de carbono, fibras de acero, etc. El problema ocurre cuando estos componentes aciculares no están en contacto directo. por lo tanto, es adecuada una combinación de uso de varios tipos de elementos conductores o aumentando su proporción en el material. Además, la conductividad del compuesto se ve afectada principalmente por la densidad, el contenido de las cavidades de aire, la orientación direccional del relleno o los alambres, así como su dispersión en el compuesto. Conductividad eléctrica (principio, redes internas y estructuras).

El paso de una carga eléctrica puede ocurrir en materiales compuestos conductores a través de una línea de contacto directo, un túnel o línea de salto y una línea de iones. Los electrones atraviesan los elementos conductores del material (relleno conductor), mientras que los iones proceden de la masa matriz, que aquí actúa como electrolito. Además, la conducción de electrones es eficaz para fibras de acero y rellenos de carbono como fibras de carbono, nanotubos/nanofibras de carbono y hollín7,12,13.

El mecanismo de conducción eléctrica real de los materiales compuestos conductores es inherentemente un sistema muy complejo. Los siguientes tipos de conductividad coexisten en el compuesto y están interrelacionados. La relación entre la resistencia eléctrica de la corriente continua y el tiempo puede indicar qué tipo de conductividad eléctrica (la línea de túnel, la línea de salto y la línea de iones) domina en el compuesto. Cuando predomina la conducción de iones, la resistencia eléctrica de CC obviamente aumenta con el tiempo de medición debido al efecto de polarización; mientras tanto, la resistencia eléctrica de la corriente alterna es constante. Además, la relación corriente-voltaje puede proporcionar una indicación de si la conductividad eléctrica del compuesto es causada por un túnel/salto o por el contacto directo de rellenos conductores adyacentes. La relación entre corriente lineal y voltaje indica que el contacto directo de rellenos conductores adyacentes es el mecanismo conductor dominante. Por el contrario, el salto de conductividad induciría una relación no lineal entre corriente y voltaje en la conductividad eléctrica de este compuesto1,14.

Todas las propiedades electroconductoras del compuesto están directamente relacionadas con la naturaleza y propiedades del relleno y la matriz y las interacciones entre ellos, por lo que es la forma más sencilla de verificar estas propiedades mediante experimentos.

Los compuestos conductores se pueden dividir en dos tipos: compuestos de fibras conductoras y compuestos que contienen un relleno conductor. En la práctica, sin embargo, su combinación se utiliza con mayor frecuencia para lograr efectos sinérgicos.

Los compuestos conductores reforzados con fibras exhiben propiedades mecánicas mejoradas, como resistencia a la compresión y a la tracción. Por otro lado, pueden aparecer áreas con conductividad reducida debido al bajo contacto entre fibras, que no conectan la red eléctricamente conductora, creando un "callejón sin salida" entre materiales conductores como las fibras de carbono y acero.

Los compuestos que contienen cargas conductoras muestran una mayor conductividad con un valor de resistencia de 10 a 30 Ω · cm, pero tienen una resistencia a la compresión relativamente baja (menos de 25 MPa) que depende de la cantidad y el tipo de carga. Debido a la gran superficie específica de estas cargas, también se requiere un mayor contenido de agua durante la mezcla para compensar la absorción por agregados conductores como el grafito, el hollín o el coque. Un aumento en el coeficiente de agua conduce a una disminución significativa de la resistencia a la compresión.

El mayor potencial para el uso de compuestos conductores se encuentra en las estructuras civiles. Gracias a la capacidad de detectar tensiones internas, deformaciones, grietas y daños, el propio hormigón sensor puede reemplazar los sensores o detectores integrados o conectados, que son desventajosos debido al alto costo, la baja vida útil, el volumen de detección limitado y la degradación.

Los rellenos con un alto contenido de carbono (superior al 90 %), como el hollín, se utilizan con mayor frecuencia como rellenos conductores de electricidad15, polvo de carbono (grafito)16, microsílice17, fibras de carbono18, nanotubos de carbono19 y nanopartículas como el grafeno20. La diferente estructura de las distintas formas de carbono se basa en su disposición molecular. Algunas opciones de diseño se pueden ver en la Fig. 1. La combinación de rellenos esféricos eléctricamente conductores con tubos de agujas resultó ser la más efectiva. Dado que estos rellenos suelen reducir significativamente la resistencia a la compresión y a la tracción, es apropiado combinarlos con fibras de acero, que también contribuyen a la reducción de la resistividad del material21.

Estructura de la modificación del carbono (a) grafito; (b) fulleren; (c) grafeno; (d) nanotubos (foto del autor).

La creciente conciencia ambiental y social está obligando a la industria de la construcción a poner mayor énfasis en el medio ambiente y la sostenibilidad de los materiales desarrollados. También pretende promover el consumo adecuado de los recursos naturales, el reciclaje y la reutilización de materiales de desecho y materias primas. Las materias primas secundarias son una parte importante de la base de materias primas para la mayoría de los tipos de industria. Gracias al uso de materias primas secundarias, es posible reducir el consumo de materias primas primarias, que en la mayoría de los casos no son renovables22. Las materias primas secundarias reemplazan y al mismo tiempo facilitan los procesos tecnológicos en la producción de diversos materiales, reduciendo así la demanda de energía y materiales de los productos23.

Como materia prima secundaria se puede considerar cualquier material que haya dejado de ser residuo o no lo sea en absoluto. La materia prima secundaria sirve como insumo para la producción y reemplaza a la materia prima primaria. Suelen tener el carácter de subproductos de producción que han cumplido las condiciones y criterios para su uso posterior. Según su origen, las materias primas secundarias se pueden dividir en: subproductos, residuos tratados, materiales obtenidos de productos sujetos a recuperación y otros productos al final de su vida útil, materias primas de entrada no utilizadas y materiales entregados para un nuevo uso. Las materias primas secundarias utilizadas en la construcción incluyen, por ejemplo: cenizas volantes de alta temperatura, humo de sílice, escoria de alto horno y escoria de acero.

Las materias primas secundarias en la producción de materiales compuestos eléctricamente conductores se pueden utilizar como sustitución parcial del cemento, sustitución de áridos o como sustitución parcial de rellenos. Una materia prima secundaria adecuada como sustituto de parte del cemento, que también puede mejorar las propiedades eléctricas del compuesto, son las cenizas volantes de alta temperatura. Las propiedades y composición de las cenizas volantes son variables y dependen de la composición del carbón quemado, la tecnología y el proceso de combustión. Debido a su composición, las cenizas volantes se consideran una puzolana tecnogénica y contribuyen a la resistencia a largo plazo de la matriz del cemento y, gracias al contenido de carbono residual, también aumentan las propiedades eléctricamente conductoras24. Las cenizas volantes mejoran aún más la resistencia a ambientes químicamente agresivos, la resistencia al agua a presión y reducen el desarrollo de calor de hidratación para su uso en estructuras masivas25. Como sustituto de los áridos conviene utilizar materiales con la fracción adecuada y preferentemente con propiedades mecánicas similares. Como sustitución parcial de la carga conductora son especialmente adecuadas materias primas con un alto contenido de carbono. Para sustituir la carga eléctricamente conductora es adecuado, por ejemplo, el grafito residual que se forma durante la producción de grafito primario. Además, se pueden utilizar materias primas conductoras a base de hierro, cobre u otros materiales conductores26.

En términos de sostenibilidad medioambiental, las materias primas como el cemento y el polvo de grafito son un tema importante y también contribuyen significativamente al coste del propio compuesto. La mayoría de estudios y proyectos de investigación utilizan principalmente polvos de carbón primario o mezclas de diferentes fracciones. El objetivo de este estudio es examinar los beneficios potenciales del uso de residuos y materias primas alternativas para compuestos eléctricamente conductores. Determinar su compatibilidad con la matriz, especificar los beneficios pero también los inconvenientes del uso de estas materias primas.

La composición de la mezcla compuesta electroconductora se basa en una mezcla de referencia verificada a partir de investigaciones anteriores. Como aglutinante se utiliza cemento (CEM I 42,5 R). El relleno estaba compuesto por una mezcla de arenas silíceas y calizas micromolidas. Como carga conductora se utilizaron polvos de grafito de distinta naturaleza, que posteriormente fueron sustituidos parcialmente por grafito residual y aserrín. Además, se utilizó un superplastificante para lograr una consistencia adecuada27.

Se eligió el cemento Portland local CEM I 42,5 R (según EN 197-128). Las principales propiedades se muestran en la Tabla 1.

Árido según EN 1262029: árido apto para hormigón. Es una mezcla de tres tipos de arenas sílices con una fracción de 0,1 a 4,0 mm. Las propiedades básicas de las arenas se muestran en la Tabla 1.

Caliza micromolida VBS 40 (nombre comercial del producto). Se utilizó piedra caliza como relleno fino para modificar la consistencia de la mezcla. Las propiedades básicas de la piedra caliza se enumeran en la Tabla 1.

Superplastificante reductor de agua "Stachement 2180.1" en forma líquida, a base de policarboxilato según norma EN 934-130.

Se trata de cenizas de carbón, que se producen a una temperatura de 1200-1700 °C en la planta de calefacción. Cenizas volantes Se eligió Arcelor-Mittal (AM) por su mayor pérdida por recocido (22%) en comparación con las cenizas volantes de hormigón convencionales, que tienen una pérdida máxima por ignición del 5% (según EN 450-1: Cenizas volantes para hormigón). Parte 1: Definición, especificaciones y criterios de conformidad31). El aumento del contenido no quemado en las cenizas volantes puede reducir potencialmente la resistividad eléctrica. Una mayor pérdida por ignición también puede afectar negativamente a la durabilidad del compuesto, un factor que se considerará en futuras investigaciones. A modo de comparación, se determinó que la resistividad de las cenizas volantes con una pérdida por recocido inferior al 5% está en el rango de 6,105 a 2,2,106 Ω·cm, mientras que las cenizas volantes AM alcanzan una resistividad de 2,1,104 Ω·cm. con una pérdida de recocido del 22,2%.

Las cenizas volantes generalmente se componen de fases cristalinas y amorfas y consisten en partículas esféricas. Las cenizas volantes en sí no tienen propiedades hidráulicas. Sin embargo, cuando se mezcla con hidróxido de calcio, reacciona para formar productos similares a los que se forman cuando se hidrata el cemento Portland. Se seleccionaron las cenizas volantes debido a su alta pérdida por recocido y su posible efecto en la mejora de las propiedades de conductividad32. Las propiedades clave de las cenizas volantes se indican en la Tabla 1, las propiedades adicionales en la Tabla 2.

Como cargas primarias se utilizaron polvos de grafito con un alto contenido de carbono, que también se utilizaron en investigaciones anteriores. Las cargas de grafito utilizadas tienen diferentes propiedades, tamaño de grano, forma, absorbencia, etc. Las propiedades seleccionadas de las cargas de grafito se muestran en las Tablas 1 y 327.

El polvo de grafito PG-C tiene granos en forma de escamas. Este grafito es natural con un contenido de carbono del 99,5%. El tamaño de grano es de hasta 0,4 mm. Los parámetros de este grafito se encuentran en las Tablas 1 y 3.

El polvo de grafito PG-F es grafito natural de grano muy fino. Según el fabricante, este grafito tiene propiedades electroconductoras mejoradas gracias a una superficie modificada por nanopartículas, ver Fig. 3b. Este grafito está compuesto por un 99,5% de carbono. El tamaño de partícula es de hasta 6 μm. Los principales parámetros de este grafito se encuentran en las Tablas 1 y 3.

Este tipo de polvo de grafito residual es una mezcla de polvos finos de grafito. Este es el material proveniente del desempolvado del equipo, donde se combinan diversas mezclas de lubricantes y algunos de los componentes son succionados del equipo en forma de polvo (especialmente grafito) para que este polvo no contamine el área de trabajo del equipo. operador. Se trata principalmente de grafito fino (hasta un tamaño medio de partícula de aproximadamente 10 micrones), aunque se puede esperar una cantidad mínima de otros polvos, como partículas de celulosa, vidrio soluble y refrescos.

Se trata del polvo de grafito residual que se aspira del suelo de las naves de producción donde se producen los rellenos de grafito primario antes mencionados. Por lo tanto, se compone de varios tipos de grafito y también existe la posibilidad de contaminación por polvo u otras partículas extrañas (por ejemplo, polvo de la calle, suciedad traída por los empleados, suciedad de carretillas elevadoras y equipos de manipulación similares, etc.).

Estas virutas de acero se producen como producto de desecho del corte y fresado de productos metalúrgicos. Estas partículas están formadas por fibras planas y más largas que se enrollan en partículas esféricas de 1,0 a 5,0 mm de tamaño. Las virutas de acero son un desperdicio del acero estructural y de construcción. Debido a su composición y potenciales propiedades electroconductoras, fueron seleccionados como posible materia prima secundaria adecuada para la formación de compuestos electroconductores. La desventaja de esta materia prima es que en su producción se utiliza un lubricante que debe eliminarse antes del procesamiento posterior. La eliminación de este lubricante se realizará con un detergente en agua, en el que se lavan estas virutas y luego se enjuagan con agua limpia justo antes de añadirlas a la mezcla.

Las propiedades de los residuos de polvo de grafito y virutas de acero se muestran en las Tablas 1 y 3.

La gran superficie específica de los polvos de grafito da como resultado una capacidad de absorción, que posteriormente aumenta la trabajabilidad de la mezcla. Como resultado, la mezcla requiere una mayor cantidad de agua de mezclado, lo que posteriormente aumenta la porosidad de la masa resultante y afecta negativamente a la densidad del material, lo que está relacionado con la menor conductividad eléctrica del material.

La Figura 2 muestra una comparación de las curvas S del tamaño de grano de los materiales utilizados. Para materiales con granos por debajo de 1 mm, se usó un Malvern Mastersizer 2000 (con una unidad de dispersión húmeda; agente dispersante propan-2-ol; las partículas de dispersión se llevaron a cabo usando una unidad de sonicación). Para materiales con un tamaño de partícula superior a 1 mm (Arena 1,6/4), la curva de distribución se determinó mediante el método del tamiz según la norma EN 933–133. Estos materiales también fueron verificados en investigaciones anteriores utilizando la misma metodología. Los materiales de entrada se presentan en macrofotografías en la Fig. 3 (la distancia entre las marcas es de 1 mm) y microfotografías en la Fig. 327.

Curva granulométrica de materiales usados.

La microestructura de las partículas de relleno: (a) partícula de PG-C (b) partícula de PG-F (c) partícula de WG-GF (d) partícula de WG-HF (e) virutas de acero, (f) partícula de cenizas volantes AM.

Como se puede ver en la Fig. 3, las partículas de grafito se basan en grupos de átomos de carbono apilados en láminas aromáticas hexagonales. Según el fabricante, el PG-F se declara como grafito con conductividad eléctrica modificada, su superficie está modificada con nanopartículas, como se puede ver en la Fig. 3b.

El tamaño, el tipo de partículas y su superficie específica afectarán la consistencia de la mezcla. El objetivo es crear una red eléctricamente conductora perfectamente conectada a partir de estos rellenos. Cuanto mejor conectada esté esta red, más estable será el flujo de corriente. Por esta razón, se eligieron cargas con un tipo diferente de partículas.

El compuesto se basa en una base de silicato, como aglutinante se utiliza cemento Portland, como material de relleno se utiliza piedra caliza micromolida y una mezcla de arena con un tamaño de grano de hasta 4 mm. La curva de áridos se elaboró ​​según Fuller. Se agregaron dos tipos principales de grafito PG-C y PG-F como medio conductor. Se añadió un plastificante para mantener la consistencia adecuada de la mezcla. La mezcla se humedeció hasta obtener la misma consistencia de 150 ± 10 mm según EN 1015-334. La Figura 4 muestra la composición de la mezcla de referencia y las mezclas que incluyen el compuesto conductor de referencia. Sus principales propiedades (con relleno conductor fino y grueso) se indican en la Tabla 4.

Composición de la mezcla para la verificación de la resistividad del compuesto, cantidad en % en peso: (a) mezcla basal; (b) mezcla con el relleno conductor.

El composite de referencia alcanza una resistencia de 50 MPa después de 7 días. Esta mezcla base ha sido diseñada para ser resistente física y mecánicamente para garantizar propiedades mecánicas adecuadas incluso después de la incorporación de cargas electroconductoras. La curva de tamaño de grano del agregado se compiló según las curvas ideales de Fuller.

Posteriormente, el cemento CEM I 42.5 R fue parcialmente sustituido por cenizas volantes de alta temperatura en cantidades de 20%, 30% y 40% en peso.

Se eligió como sustituto del cemento las cenizas volantes AM de alta temperatura con una mayor pérdida de recocido (más del 5%). Las cenizas volantes se utilizan comúnmente como reemplazo parcial del cemento en mezclas de concreto. La dosis habitual para uso normal está en el rango del 15-35% del recambio en peso de cemento. La composición detallada de las mezclas para verificar la posibilidad de reemplazo parcial del cemento se indica en la Tabla 5.

Se han propuesto polvos de grafito de desecho como reemplazo parcial de los rellenos conductores primarios. Se trata de grafito residual WG-GF y WG-HF; estas cargas de grafito pueden mejorar las propiedades electroconductoras, especialmente mediante la distribución diversa de partículas, y reducir significativamente el consumo de cargas conductoras primarias, lo que tendría un impacto significativo en el impacto económico y ambiental de estos materiales. Entre otros sustitutos alternativos se ha propuesto virutas de acero, que también se ha probado como sustituto de los áridos.

Se han propuesto sustituciones del 30% y 50% en volumen. Ambas variantes se probarán en los tres tipos de reemplazos y se probarán tanto para el composite de relleno fino PG-C como para el composite de relleno grueso PG-C, que han sido identificados como composites base. La composición de las mezclas se da en las Tablas 6 y 7.

Con base en investigaciones anteriores, se determinó la densidad aparente, la superficie específica, el tamaño de grano y de partícula, la absorbencia y la resistividad de las materias primas utilizadas. En el caso de las materias primas, el tipo de partículas también se determinó mediante microscopios. Se verificaron las propiedades físicas y mecánicas de los composites, especialmente la resistencia a la tracción a la flexión después de la flexión y la resistencia a la compresión después de 28 días. Además, se determinó la resistividad de los compuestos y finalmente se analizaron las estructuras mediante un microscopio óptico con filtros polarizadores y un microscopio electrónico de barrido.

La densidad aparente se estableció utilizando la norma EN 1097-329.

La densidad volumétrica se determinó mediante métodos picnométricos en alcohol técnico de acuerdo con la norma EN 1097-631.

La gravedad específica se determinó utilizando un picnómetro de helio AccuPyc II 1340. Este método picnométrico utiliza gases inertes como el helio o el nitrógeno para determinar el peso específico.

Para materiales con un tamaño de grano superior a 1 mm, la curva de distribución se determinó mediante análisis de tamiz según la norma EN 933-133 en un juego de tamices estandarizados.

Para materiales con un tamaño de partícula inferior a 1 mm, la curva de distribución se compiló mediante análisis de difracción láser en el dispositivo Malvern Mastersizer 2000 según la norma EN ISO 1332035.

La superficie específica de los materiales se determinó mediante el método BET según la norma EN ISO 927736.

Debido a la elevada superficie específica de las cargas electroconductoras, su absorbencia se determinó con un equipo de medición con embudo Büchner según la norma EN 1305537. La absorción de agua se denomina WA(t), donde "t" representa el tiempo que tarda la muestra en quedó saturado. Según investigaciones anteriores, en la medición se utilizó el mismo tiempo t = 5 min27.

La resistividad de las materias primas introducidas se determinó de la misma manera que en la investigación anterior, ya que no está determinada por la norma. Se tuvieron en cuenta la simplicidad y repetibilidad de la medición. Las células de medición se produjeron mediante impresión 3D y posteriormente se equiparon con electrodos para medir la resistividad. Posteriormente se determinó la resistividad del material27.

El dispositivo preparado (ver Fig. 5) con electrodos se llenó parcialmente hasta aproximadamente el 90% de su capacidad con el material. Posteriormente, la muestra se comprimió usando una presión de 100 N usando una prensa (presión 1,67 N/mm2). Utilizando un dispositivo de medición de mesa GW Instek LCR-6020 se estableció la impedancia del material y posteriormente se calculó la resistividad a partir de ella. La misma metodología también se utilizó en investigaciones anteriores27.

(a) Detalle de los electrodos; (b) El dispositivo de medición con una muestra durante la medición de la resistividad de un polvo de grafito al aplicar una presión de 100 N sobre la muestra.

Basándose en investigaciones anteriores, el dispositivo para medir la impedancia se creó mediante una impresora 3D utilizando un plástico PETG no conductor. La celda de medición tiene 10 mm de ancho, 60 mm de largo y 50 mm de profundidad. Se insertaron dos electrodos opuestos en el dispositivo, separados por 60 mm, que, tras la compresión del material, se unen posteriormente a un dispositivo de medición (ver Fig. 5b). CC.

La consistencia se determinó de acuerdo con la norma EN 1015–3 Parte 3: Determinación de la consistencia del mortero fresco (por tabla de flujo)34. El derrame requerido fue de 150 ± 10 mm.

Los materiales se homogeneizaron en seco durante 2 min. Posteriormente se añadió agua con un aditivo plastificante. Luego la mezcla se vertió en moldes de 40 × 40 × 160 (mm) según la norma EN 196-138 y se densificó sobre la mesa vibratoria. Las muestras de prueba para la determinación de la resistividad se equiparon con electrodos separados por 12 cm en la mezcla fresca. Para las pruebas de resistencia a la tracción y a la compresión por flexión, se crearon muestras sin electrodos. Posteriormente, las muestras se colocaron en un ambiente acuático, donde curaron durante 7 a 28 días27.

La determinación de la resistividad de las probetas se realizó siguiendo la metodología de investigaciones previas. Primero se determinó la impedancia de las muestras y luego se convirtió a resistividad. Durante la producción de las muestras de prueba se incorporaron electrodos de cobre (Fig. 6a), ubicados a una distancia de 120 mm entre sí, ver Fig. 6b. Los electrodos estaban hechos de alambre de cobre con un diámetro de 2,5 mm27.

Determinación de la resistividad: (a) un detalle del electrodo de cobre para medir la resistividad en las probetas y verificar el contacto total del electrodo con la matriz del compuesto; (b) una muestra de prueba para medir la resistividad.

La resistividad se midió después de 28 días en muestras saturadas con agua. Posteriormente, las muestras se secaron lentamente en ambiente de laboratorio durante 90 días. Durante el secado, se pesaron las muestras y se controló su resistividad. Al alcanzar un peso constante, las muestras se secaron a 105 ± 2 °C según la norma ČSN EN ISO 1257027.

Las ventajas de esta medición de resistividad incluyen el contacto directo del material con los electrodos y un bajo riesgo de pérdida de contacto del material debido a una gran cantidad de cambios de material.

La porosidad de las muestras de prueba se determinó mediante la relación entre la densidad aparente y el peso específico, medida en muestras molidas ultrafinas y utilizando un picnómetro de helio AccuPyc II 1340.

Las propiedades físico-mecánicas se determinaron en probetas después de 28 días de curado. La resistencia a la tracción por flexión se determinó según EN 12390-539 y la resistencia a la compresión según EN 12390-427,40.

La superficie de las partículas de los materiales utilizados y la estructura interna de los composites se analizaron mediante un microscopio electrónico de barrido. Se utilizó un cañón de electrones equipado con un cátodo con un filamento de tungsteno bajo un voltaje de 15 kV. El análisis de la estructura interna de pastas de cemento y composites se realizó en superficies de fractura.

El análisis de dispersión de energía de la radiación de rayos X característica es un método no destructivo diseñado para determinar la composición local del material27.

En las muestras se controló la dispersión de las partículas de relleno en la sección transversal del material o en las superficies de fractura. Se utilizó un filtro polarizador para diferenciar las partículas de carbono. Este filtro permite una clara diferenciación de las partículas de carbono orientadas espacialmente en la matriz porque tienen un índice de refracción diferente27.

Se propuso una reposición del 20, 30 y 40% del volumen de cemento, es decir, aproximadamente el 15, 25 y 35% en peso. El efecto de la sustitución parcial del cemento por cenizas volantes de alta temperatura sobre la resistividad del composite se determinó después de 7 y 28 días en estado saturado y seco. Los resultados se muestran en las siguientes Figs. 7 y 8.

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistividad de los composites después de 7 días.

Efecto de la sustitución por cenizas volantes sobre la resistividad de los composites después de 28 días.

Para las muestras con reemplazo parcial de cemento por cenizas volantes de alta temperatura, la resistividad de los nuevos compuestos en estado saturado disminuyó significativamente después de 7 días. En estado seco, sólo se observa una disminución significativa en los composites que contienen el tipo de relleno grueso, ver Fig. 7.

Cuando se miden muestras saturadas, la determinación de la resistencia específica se ve afectada significativamente por el contenido de agua de la muestra, pero la disminución de la resistencia específica sigue siendo notable.

Después de 28 días de curado, la resistividad de todos los compuestos aumentó, ver Fig. 8. La resistividad determinada en muestras saturadas después de 28 días copia la tendencia de la resistividad determinada después de 7 días en estado saturado, la resistividad aún se ve afectada por la cantidad de agua contenida. en la muestra, en estado seco también hay tendencias similares en comparación con la resistividad después de 7 días.

Con base en los resultados anteriores, se puede decir que las cenizas volantes a alta temperatura con mayores pérdidas por recocido son una materia prima secundaria adecuada para reducir la resistencia de los compuestos a base de aglutinantes de silicato.

De acuerdo con los resultados dados anteriormente, la sustitución del cemento por cenizas volantes es más eficaz para los composites con un tipo de relleno grueso en términos de reducción de la resistividad, ver Figs. 9 y 10. Para el composite con relleno fino, los valores de resistencia después de 28 días en estado seco disminuyeron en aproximadamente un 30% para los composites con relleno grueso, esta disminución es mayor en aproximadamente un 60%. A medida que el porcentaje de sustitución del cemento por cenizas volantes aumenta hasta un 30%, las resistencias de las muestras disminuyen significativamente. La disminución de la resistividad es más pronunciada para las muestras saturadas de agua con mayor contenido de cenizas volantes. Esto puede deberse a la diferente composición química de las cenizas volantes y el aglutinante de cemento. Las cenizas volantes contienen (según análisis químicos) una mayor proporción de cuarzo que de silicio (el silicio es un semiconductor conocido), así como una pequeña cantidad de algunos metales (p. ej. cromo, plomo, molibdeno, bario) y también sales inorgánicas en cantidad de 1380ml/l. Las sales inorgánicas se disuelven en contacto con la humedad y forman un electrolito, creando un ambiente ideal para la electrólisis. Este hallazgo corresponde a lo descrito por Philathottathil en su trabajo41. Las sales inorgánicas, cuando se disuelven en agua, se escinden en cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente. Este fenómeno se llama disociación electrolítica. La estructura de poros llena de un electrolito (una solución acuosa de compuestos unidos iónicamente) tiende a comportarse como un mejor conductor en comparación con una estructura de poros llena de agua sin sales disociadas. Una vez secas las muestras, estos caminos electrolíticos resultantes se interrumpen, los poros llenos de agua se liberan y tras ellos se crea un espacio vacío. Como resultado, la resistividad de las muestras de grafito de grano grueso PG-C aumentó significativamente debido a la falta de proximidad a las superficies de grano individuales del relleno conductor. Por otro lado, en el caso de muestras con una carga de grano más fino, existe una clara tendencia a disminuir la resistividad con el secado de la muestra. En el caso de muestras con un relleno conductor de grano fino, la red de conductividad es tan densa que el agua de los poros dificulta la transferencia de electrones entre los granos individuales. La dosis óptima de cemento sustituido por cenizas volantes es del 30% en términos de resistividad (tanto para muestras saturadas como secas).

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistividad después de 7 días en comparación con los composites de referencia (REF).

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistividad después de 28 días en comparación con los composites de referencia (REF).

La sustitución parcial del cemento por cenizas volantes de alta temperatura aumenta ligeramente la porosidad del material y en consecuencia reduce la densidad aparente del composite. Esto puede deberse principalmente a la hidratación más lenta de las cenizas volantes y al carácter esférico y cavernoso de las partículas. Los poros no se llenan con productos de hidratación en la misma medida que con dosis más altas de cemento. La porosidad aumenta al aumentar la dosis de cenizas volantes a alta temperatura (ver Fig. 11).

El efecto de la sustitución parcial del cemento por cenizas volantes a alta temperatura sobre la densidad aparente y la porosidad del compuesto.

La resistencia a la tracción a la flexión y la resistencia a la compresión se probaron en muestras de 40 × 40 × 160 (mm). Estas propiedades mecánicas se controlaron después de 28 días en estado saturado. Los resultados son visibles en los gráficos. 12, 13, 14 y 15.

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistencia a la tracción a flexión de los composites después de 28 días.

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistencia a la tracción a flexión de los composites después de 28 días en comparación con los composites de referencia (REF).

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistencia a la compresión del composite después de 28 días.

Efecto de la sustitución del cemento por cenizas volantes sobre la resistencia a la compresión de los composites después de 28 días en comparación con los composites de referencia (REF).

Como se puede ver arriba, la resistencia a la tracción por flexión disminuye al aumentar el reemplazo parcial del cemento por cenizas volantes de alta temperatura; estas diferencias pueden ser causadas por un crecimiento más lento en la resistencia causado por las cenizas volantes.

La reducción de la resistencia a la compresión es como la resistencia a la tracción a la flexión afectada por un aumento lento de la resistencia causado por el reemplazo del componente aglutinante con cenizas volantes42.

La sustitución del cemento por cenizas volantes disminuye la resistencia después de 28 días (aproximadamente un 50%), ver Figs. 13 y 15. Esta disminución de la resistencia se debe al aumento más lento de la resistencia que es típico de las cenizas volantes. Mientras que el cemento se comporta según el modelo de Powers43. Según esta teoría, la fuerza surge de dos tipos generales de enlaces cohesivos: atracción física entre superficies sólidas y enlaces químicos; y está básicamente relacionado con el estado coloidal del producto mayoritario de las reacciones entre el cemento Portland y el agua, y con la concentración espacial de este producto (gel de cemento)43. El cemento Portland hidratado con un contenido mineral típico de clinker de C3S y C2S produce alrededor de 20 a 25% en peso de Ca(OH)2, debido a esto, el cemento alcanza mayores resistencias a la tracción a la flexión y a la compresión44. En comparación con el cemento, las cenizas volantes comienzan a reaccionar con Ca(OH)2 más tarde, pero cantidades significativas de Ca(OH)2 y cenizas volantes aún permanecen sin reaccionar incluso después de 90 días de hidratación45,46. Los productos de reacción, principalmente (CSH), tienen una menor relación CaO:SiO2 (c/s)45. Las propiedades mecánicas del composite con la sustitución del aglutinante por cenizas volantes están relacionadas con las condiciones de curado y el tiempo de curado, que se ralentiza debido a los hechos mencionados anteriormente. Hasta que comienza la activación puzolánica de las cenizas volantes (según Ref.47 comienza aproximadamente después de 90 días), la resistencia del composite disminuye a medida que aumenta la cantidad de aglutinante sustituido48.

La resistividad se determinó en estado seco y saturado después de 7 y 28 días. Los resultados se muestran en las siguientes Figs. 16 y 17.

Efecto del reemplazo del relleno conductor primario sobre la resistividad del compuesto después de 7 días.

Efecto del reemplazo del relleno conductor primario sobre la resistividad del compuesto después de 28 días.

Luego de 28 días en estado saturado y seco debido a reposiciones del 30% y 50% en volumen, los valores de resistividad cambiaron según el siguiente gráfico.

De los residuos ensayados, el grafito residual es adecuado como relleno sustitutivo. Las virutas de acero aumentan significativamente la resistividad, especialmente en el estado saturado de las muestras, ver Figs. 18 y 19.

Efecto de una sustitución de 30% y 50% de grafito primario sobre la resistividad después de 7 días en comparación con los compuestos de referencia (REF).

Efecto de una sustitución de 30% y 50% de grafito primario sobre la resistividad después de 28 días en comparación con los compuestos de referencia (REF).

Para un composite con un tipo de relleno fino (PG-F), el reemplazo de relleno más adecuado es el 30% en volumen de WG-HF. Para composites con un tipo de relleno grueso (PG-C), lo más adecuado es un reemplazo del 50% por grafito residual WG-HF. Las virutas de acero en estado saturado y seco aumentan significativamente la resistividad. Véanse las figuras. 18 y 19, la causa se explica a continuación.

Según la Fig. 20, la adición de virutas de acero logró una menor porosidad y una mayor densidad aparente del material. Esto se debe principalmente al carácter de las partículas, que tienen una baja absorción de agua y una superficie específica menor que las cargas de grafito primario. Reemplazar las cargas primarias de grafito con cargas de desecho también reduce ligeramente la porosidad, principalmente debido a la menor absorción de las cargas y la menor superficie específica. Esto también da como resultado un material más compacto y mejor capaz de conducir la corriente eléctrica.

El efecto de la sustitución parcial de rellenos primarios sobre la densidad aparente y la porosidad del composite.

Las propiedades mecánicas se comprobaron después de 28 días en estado saturado. Los resultados son visibles en los gráficos. 21, 22, 23 y 24.

Efecto de la sustitución primaria del grafito sobre la resistencia a la tracción a la flexión del compuesto después de 28 días.

Efecto de la sustitución primaria del grafito sobre la resistencia a la tracción a la flexión del composite después de 28 días en comparación con los composites de referencia (REF).

Efecto de la resistencia a la compresión por sustitución primaria del grafito después de 28 días.

Efecto de la sustitución primaria del grafito sobre la resistencia a la compresión después de 28 días en comparación con los composites de referencia (REF).

Basado en los resultados dados en las Figs. 21 y 22 anteriores, la variante óptima basada en la resistencia a la tracción a la flexión para el composite con un tipo de relleno fino es el reemplazo más adecuado por WG-GF en una cantidad del 50%, para el composite con un tipo de relleno grueso el WG óptimo. -Reposición del GF por un importe del 50%. En general, se puede afirmar que con la sustitución de los rellenos primarios por residuos, la resistencia a la tracción por flexión disminuye.

La resistencia a la compresión se determinó después de 28 días y los resultados se muestran en las Figs. 23 y 24.

Se encontró que la sustitución de una parte del relleno primario con materias primas de desecho mejoró las propiedades físicas y mecánicas en la mayoría de los casos, lo que puede deberse a una distribución más adecuada de las partículas que complementan la curva granulométrica. Para el compuesto de tipo relleno fino, el reemplazo no fue ventajoso en comparación con la disminución de la resistividad y la disminución de la resistencia.

Las cargas de grafito residual, que reducen significativamente la resistividad del compuesto y aumentan la resistencia a la compresión, han demostrado ser un reemplazo útil para las cargas conductoras primarias. El grafito residual WG-HF es el sustituto más adecuado para ambos tipos de compuestos. Para el composite con el tipo de relleno fino PG-F, debido a la sustitución del 30%, la resistividad disminuyó un 60% en todos los tipos de mediciones en comparación con la mezcla de referencia de materias primas primarias. En el composite con tipo de relleno grueso, la sustitución más efectiva fue del 50%, en el que la resistividad seca se redujo hasta en un 92% después de 28 días. La única desventaja de este reemplazo es la disminución de la resistencia a la tracción por flexión, que ronda el 20%. El mecanismo de incorporación de grafito a la matriz del cemento fue descrito por Wang en su trabajo49. El grafito no contribuye a la hidratación del cemento portland, sólo puede afectar a cierta disminución del grado de hidratación del cemento y de la basicidad de los hidrosilicatos de calcio50. En la Fig. 25 se muestra el curso teórico de la hidratación de las partículas de cemento en las proximidades de las partículas de carbono.

Hidratación de la matriz de cemento con relleno de carbón: (a) mezcla de los materiales de entrada; (b) el comienzo de la hidratación del cemento; (c) formación secuencial de fases AFt y CSH y CH; (d) consolidación y estabilización de fases CSH, CH, formación de fases AFm.

El hecho de que la carga de grafito es inerte y no entra en reacciones de hidratación es claramente evidente en las imágenes del microscopio electrónico (Fig. 26). Las plaquetas individuales de una sola capa se desprenden claramente de la pasta de cemento hidratada que las recubre.

Imágenes detalladas de la incorporación y dispersión del relleno de carbón en la matriz del cemento (a) PG-F; (b) PG-C.

Los componentes individuales del aglutinante no separan perfectamente las partículas de grafito (ver Fig. 27), creando así una oportunidad para la formación de trayectorias de líneas eléctricas. Los componentes de relleno se seleccionan para que sean conductores o semiconductores en términos de conductividad. Aquí se puede utilizar conductividad electrónica o de huecos. Se demostró una buena permeabilidad de los caminos de conductividad reduciendo la resistividad de las muestras mediante el relleno conductor a base de grafito utilizado.

Distribución de componentes individuales del compuesto en la estructura, (a) PG-F; (b) PG-C.

La incorporación de cargas a base de partículas de acero trae consigo fenómenos negativos, como una pasivación insuficiente de la carga que conduce a su corrosión debido al paso de la corriente eléctrica a través de la muestra. (ver figura 28). Zhang51 describió cómo se produce la corrosión electroquímica del acero en una matriz de cemento. La velocidad de corrosión puede controlarse mediante la reacción parcial del ánodo o del cátodo, o ambas al mismo tiempo. La reacción anódica tiene lugar durante la oxidación del propio metal. La catódica (despolarización) tiene lugar como parte de la reducción del componente oxidante de la solución.

Imágenes detalladas de la incorporación y dispersión de virutas de acero en el composite: (a) imagen detallada de las virutas de acero en la matriz; (b) Imagen macroscópica de virutas dispersas en el compuesto.

La capa superficial de óxido sobre los cátodos dificulta el movimiento de los electrones y, por tanto, aumenta la resistividad de la masa, lo que también se ha demostrado al probar la resistividad de muestras con virutas de acero como relleno conductor.

En este estudio se demostró que para conseguir una conductividad eléctrica adecuada es posible utilizar como cargas conductoras no sólo materias primas primarias, sino también materias primas residuales o secundarias.

El uso de cenizas volantes AM de alta temperatura, que se caracterizan por una mayor pérdida por ignición y una mayor proporción de metales pesados ​​y sales inorgánicas, ha llevado a una reducción significativa de la resistividad. Se ha demostrado que el uso de este tipo de cenizas volantes, que no se pueden utilizar para materiales de construcción comunes, conduce a una mejora de las propiedades electroconductoras del compuesto en una dosis del 20%. El uso de cenizas volantes también es ventajoso desde el punto de vista medioambiental. Su uso ahorra materias primas primarias, concretamente el clínker de Portland, lo que contribuye a reducir la huella de carbono. La desventaja es aproximadamente una reducción del 50% de las resistencias a corto plazo (28 días) en comparación con los composites de referencia. Las cenizas volantes entran en las reacciones de hidratación de manera diferente en comparación con el clinker de Portland. Las cenizas volantes son conocidas por su hidráulica puzolánica y latente. Ayuda a reducir el calor de hidratación. El SiO2 amorfo entra en hidratación, que reacciona con iones Ca2+ y agua para formar la fase de hidrosilicato de calcio. El aumento de resistencia es significativamente más lento en comparación con el clínker Portland y se puede suponer que los compuestos con cemento reemplazado por cenizas volantes alcanzarán resistencias comparables sólo a una edad de aproximadamente 90 a 180 días. El estudio de las fortalezas a largo plazo será objeto de futuras investigaciones. Un efecto adverso de la adición de cenizas volantes a la mezcla es un aumento de la porosidad del compuesto, que se debe en parte a una hidratación más lenta y, en particular, al carácter de las partículas en forma de pleosfera. Las investigaciones han demostrado que el uso de cenizas volantes como reemplazo del 20% de los componentes aglutinantes y el reemplazo del grafito primario por materias primas secundarias es ventajoso en términos de reducir la resistividad de los compuestos.

Una de las variantes de cargas conductoras que se han utilizado son las virutas de acero (residuos de la producción de metal generados durante el corte y rectificado de acero estructural). Se ha descubierto que estos materiales no son adecuados para su uso en compuestos de matriz a base de silicato. La finura de las virutas en combinación con la superficie toscamente tratada de las partículas en contacto con la humedad del aire conduce a una corrosión electroquímica y/u oxidativa muy rápida, durante la cual se forma un óxido superficial muy fino. En consecuencia, esta corrosión superficial impide la transmisión de electrones libres y de corriente eléctrica.

Se probaron cargas de grafito de desecho como reemplazo de las cargas primarias. El grafito residual WG-HF se compone de residuos de grafito, polvo e impurezas que estaban suspendidos del suelo de las naves de producción de la empresa. Se caracteriza principalmente por su finura, menor absorbencia y una amplia gama de tamaños de partículas. También se utilizó grafito residual WG-GF, que está compuesto por mezclas de polvos finos de grafito. Es un material procedente de un dispositivo desempolvador en el que se mezclan varios lubricantes. Se ha demostrado que, gracias a la distribución adecuada del tamaño de las partículas, estos materiales de desecho logran una interconexión estructural más eficiente de la red electroconductora en comparación con los polvos de grafito primarios por sí solos. Las cargas de grafito de desecho también mejoraron las propiedades físicas y mecánicas de los compuestos. Además, se ha descubierto que al mezclar partículas finas en compuestos con un tipo de relleno grueso, su resistividad en estado seco se puede reducir significativamente, debido a la reducción de la distancia de los fragmentos potencialmente conductores en la masa.

Una de las desventajas de los polvos de grafito es su alta superficie específica y absorbencia; estas propiedades provocan un aumento relativamente alto en la porosidad del material. En general, un material más compacto tiene mejores propiedades eléctricas siempre que contenga suficientes elementos conductores. Las cargas de grafito residual ofrecen la ventaja de una absorción de agua significativamente menor que los polvos de grafito primario.

La humedad afecta significativamente la conductividad eléctrica de los compuestos de silicato. Las mayores diferencias se observan cuando se utiliza un tipo de relleno grueso (después del secado), su resistividad aumenta hasta 10 veces. El fenómeno opuesto se observó en compuestos con un tipo de relleno fino cuando la resistividad disminuyó aproximadamente 2 veces cuando el material se secó. Además, se verificó la posibilidad de rellenar composites con mezclas de grafito grueso y fino. El tipo fino de cargas de grafito en compuestos de grafito primario grueso redujo significativamente la resistividad en estado seco.

Según el análisis microestructural se determinó la coherencia entre la conductividad del compuesto y la forma y dimensiones del relleno conductor utilizado. Las partículas gruesas de grafito son menos capaces de distribuir la carga eléctrica porque la distancia entre la superficie de cada partícula es mayor y la ruta conductora a menudo se daña. La distancia de estas partes también se ve afectada significativamente por el grado de hidratación del compuesto, donde se demostró que las muestras basadas en grafito grueso lograron una resistividad significativamente mayor en estado seco después de 28 días de maduración que las muestras después de 7 días de maduración. En el caso del grafito fino, este fenómeno no se ha registrado.

En este estudio se demostró el posible uso de materiales alternativos de desecho como rellenos conductores de electricidad para compuestos de silicato. También se investigó el efecto de la humedad y la hidratación del cemento sobre las propiedades conductoras de electricidad. Se ha demostrado que:

Las cenizas volantes de alta temperatura con mayor pérdida por ignición (más del 5%) como reemplazo del aglutinante mejoran significativamente las propiedades eléctricamente conductoras de los compuestos de silicato.

El grafito residual, debido a la diversidad natural del tamaño de las partículas, puede formar de manera más efectiva una red conductora interconectada eléctricamente más estable en la matriz del compuesto, mejorando así las propiedades conductoras de la electricidad y también mejorando ligeramente las propiedades físico-mecánicas.

Las virutas de acero no son adecuadas como cargas conductoras de electricidad. La finura de las partículas de acero, junto con la rugosidad de la superficie y la humedad, conducen a una corrosión electroquímica y/o oxidativa muy rápida, que forma un óxido en la superficie de las partículas que aísla las partículas de la corriente eléctrica.

La humedad afecta significativamente las propiedades de conducción eléctrica de los composites, que pueden variar hasta diez veces.

La presencia de agua en compuestos con grafito grueso disminuye la resistividad, mientras que el agua en compuestos con carga fina aumenta la resistividad.

El grado de hidratación del cemento afecta las propiedades conductoras de electricidad. Para el composite con tipo de relleno grueso, la resistividad aumentó significativamente entre la medición a los 7 y 28 días. Para el composite con tipo de relleno fino, este fenómeno no se observó.

Las investigaciones futuras pueden centrarse en la durabilidad y las propiedades físico-mecánicas de los materiales, especialmente para los compuestos con contenido de cenizas volantes que tienen una mayor pérdida por recocido. Otra posible dirección de investigación es ampliar y perfeccionar el efecto de la humedad, la temperatura y su combinación sobre las propiedades conductoras de electricidad.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Este trabajo fue financiado por la Fundación Checa de Ciencias (proyecto No. 21-29680S) y por el Ministerio de Educación, Juventud y Deportes de la República Checa (proyecto No. FAST-J-23-8185).

Facultad de Ingeniería Civil, Instituto de Tecnología de Materiales y Componentes de Construcción, Universidad Tecnológica de Brno, Veveří 95, 602 00, Brno, República Checa

Simon Baranek, Vit Cerny, Rostislav Drochytka, Lenka Meszarosova y Jindrich Melichar

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RD y VC hicieron un concepto de la investigación presentada y supervisaron el manuscrito. SB y LM hicieron el análisis formal y escribieron el texto principal del manuscrito. SB y JM prepararon figuras y tablas. LM y VC realizaron el análisis de microestructura. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito.

Correspondencia a Vit Cerny.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Baranek, S., Cerny, V., Drochytka, R. et al. Materiales compuestos eléctricamente conductores con residuos incorporados y materias primas secundarias. Informe científico 13, 9023 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36287-x

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Recibido: 28 de diciembre de 2022

Aceptado: 31 de mayo de 2023

Publicado: 03 de junio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36287-x

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