Adobes recycled with polystyrene: an alternative for the conservation and restoration of monuments and historical sites

M.J.  Puy-Alquiza; R.  Miranda-Avilés; M.Y.  Miranda Puy; M.C.  Salazar-Hernández; C.D.  Moncada Sánchez

doi:10.3989/mc.2025.386524

Authors

M.J. Puy-Alquiza División de Ingenierías, Universidad de Guanajuato https://orcid.org/0000-0002-8022-1684
R. Miranda-Avilés División de Ingenierías, Universidad de Guanajuato https://orcid.org/0000-0003-4696-5898
M.Y. Miranda Puy Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad León, Universidad Nacional Autónoma de México https://orcid.org/0009-0009-9407-0395
M.C. Salazar-Hernández UPIGG-IPN, Col. Fraccionamiento. Industrial Puerto Interior https://orcid.org/0000-0002-6901-2937
C.D. Moncada Sánchez División de Ingenierías, Universidad de Guanajuato https://orcid.org/0000-0003-4569-7596

DOI:

https://doi.org/10.3989/mc.2025.386524

Keywords:

Reuse, Recycled adobes, Polystyrene, Construction, Conservation

Abstract

Incorporating waste and recycled by-products of expanded polystyrene into adobe as a construction material is seen as a promising approach for sustainable waste management, reducing environmental pollutants, and offering a viable solution for social housing. The use of recycled expanded polystyrene to strengthen adobe has gained interest in the construction and heritage sectors due to its excellent physical and mechanical properties. This article evaluates the physical and mechanical characteristics of recycled adobe stabilized with expanded polystyrene for its potential use in construction and restoration. The findings reveal that adding polystyrene at concentrations of 5% and 6% increases compressive strength by 56.53% and reduces water absorption by 23.18% compared to unstabilized recycled adobe. Scanning electron microscope images show a thin, homogeneous layer formed by the polystyrene on the recycled adobe particles, without any visible cracks, making it a strong competitor to other stabilizers such as lime, asphalt, cement, tuna gum, eggshell, rice husk, mucilage, and PET fiber. These results suggest an alternative material for the construction and restoration of heritage buildings while also addressing environmental waste and improving access to housing for marginalized populations by revitalizing adobe production as a raw material.

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References

Quiles MP. 2020. Reutilización y arquitectura. A propósito del reuso de materiales en la edificación prehistórica de la península ibérica. Marq, Arqueol. Museos. 11:7-15.

David J, González L. 2018. Reducir, reutilizar, reciclar. Revista Elementos, 15(069). Fundación UNAM EN México, el consumo nacional de unicel es de 125 mil toneladas anuales. Consulted in www.fundacionunam.org.mx/unam-al-dia/en-mexico-el-consumo-nacional-de-unicel-es-de-125-mil-toneladas-anuales/

Guadamud-Vera JG, Castro-Mero JL 2021. El patrimonio edificado como elemento dinamizador del espacio público y su aporte al desarrollo sostenible del territorio. Dominicana. Ciencia. 7(4):90-105. Retrieved from https://www.dominiodelasciencias.com/ojs/index.php/es/article/view/2083

Chanfo- Olmos C. 1988. Fundamentos teóricos de la restauración. Retrieved from http://132.248.9.195/ptd2019/abril/0040528/Index.html

López FJS, Baca LFG. 2016. El proyecto de reutilización arquitectónica: hacia una valoración ampliada del patrimonio edificado. Acad. XXII, 7(13).

Mora AÁ. 2013. La rehabilitación urbana como alternativa de proyecto una respuesta a la crisis desde el tratamiento de los centros históricos. In Reuso Vol. 2: Actas del Congreso Internacional sobre Documentación, Conservación y Reutilización del Patrimonio Arquitectónico: Vida en edificios y cascos históricos. Itinerarios y paisaje dentro del patrimonio. 2- 35. ISBN:978-84-15321-74-3

Araya-Letelier G, Carrasco M, Burbano C, Kunze S, Reidel U, Gutierrez M. 2020. Control de fisuración de mezclas de adobe reforzado con fibras sintéticas y naturales. In 15° Congreso Internacional de Patología y Recuperación de Estructuras (Artículos completos): Materiales, patrimonio histórico, gestión y normalización (p. 181). Ediciones Universidad Católica de Salta. ISBN 978-950-623-206-1.

Patnaik B, Mohapatra BG, Kassahun G, Gebreyesus T. 2022. Effective utilization of eragrostis teff straw in adobe units for sustainable construction in Ethiopia. Recent developments in sustainable infrastructure (ICRDSI-2020)-Structure and construction management: Conf. Proc. ICRDSI-2020 1:657-667.

Ukwizagira G, Mbereyaho L. 2023. Strength assessment of improved adobe brick using natural stabilizers. mediterranean. J. Basic. Appl. Sci. 7(1):14-26.

Díaz Ramírez CD, Puyen Lamas VE. 2019. Evaluación de la resistencia del adobe estabilizado a la acción del agua adicionando jabonato de alumbre o mucílago de cactus de San Pedro. Thesis. Retrieved from http://hdl.handle.net/20.500.12423/1802

Montalvo Pajuelo HJ. 2023. Diseño de adobe estabilizado con mucilago, para uso de muros en viviendas de las comunidades del distrito de Huari. Thesis. Retrieved from https://hdl.handle.net/20.500.12692/116557

Chávez-Atalaya JY, Alva Sarmiento AE. 2020. Physical and mechanical properties of compacted adobe with incorporation of coconut fibers. Thesis. Retrieved from https://laccei.org/LACCEI2020-VirtualEdition/full_papers/FP447.pdf

Valverde L, Junior B. 2019. Resistencia a la compresión en adobe, estabilizado en 2% y 3% con cenizas de cascara de huevo y cascara de arroz. Retrieved from http://repositorio.usanpedro.edu.pe/handle/USANPEDRO/11411

Ige O, Danso H. 2011. Experimental characterization of adobe bricks stabilized with rice husk and lime for sustainable construction. J. Mat. Civil Eng. 34(2):04021420.

Zavala-Ramírez JJ, Garcia-Rodriguez FJ, Carrillo-Rodriguez H, Navarrete-Damian J, Hernández-Zaragoza JB, López-Lara T. 2015. Uso de residuos agroindustriales para la estabilización de adobes. Materiales Sustentables y Reciclados en la Construcción, 11. Retrieved from https://www.omniascience.com/books/index.php/monographs/catalog/view/82/328/587-1

Del Castillo Kuncho O, Tapara Puma EJ. 2022. Evaluación de las propiedades físicas y mecánicas de los adobes estabilizado con cemento y celulosa de cartón reciclado CUSCO-2021. Thesis. Retrieved from https://hdl.handle.net/20.500.12692/100033

Cáceres -Vásquez KR. 2017. Análisis de la resistencia mecánica del adobe estabilizado con cal y compactado para construcciones ecológicas-económicas en Cajamarca. Thesis. Retrieved from http://hdl.handle.net/20.500.14074/1002

Paucar JMA, Loja L. 2018. Diseño de adobes estabilizados con emulsión asfáltica (Doctoral dissertation, universidad de cuenca).

Solís M, Torrealva D, Santillan P, Montoya G. 2015. Análisis del comportamiento a flexión de muros de adobe reforzados con geomallas. Inf. Constr. 67(539):e092.

San Bartoloé Á, Quiun D. 2015. Diseño de mallas electrosoldadas para el reforzamiento sísmico de viviendas de adobe típicas del Perú. Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela. 30(1):71-80.

Ticona-Apaza JM. 2019. Análisis comparativo entre el adobe tradicional y el adobe reforzado con fibras de coco, Huancané, Puno. Retrieved from https://hdl.handle.net/20.500.12692/57615

NMX-C-404-ONNCCE-2005. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. "Industria de la Construcción - bloques, tabiques o ladrillos y tabicones para uso estructural - especificaciones y métodos de prueba". ONNCCE. México.

NMX-C-036-ONNCCE-2004. Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. "Industria de la Construcción - bloques, tabiques o ladrillos y tabicones para uso estructural - resistencia a la compresión - método de prueba". ONNCCE. México.

N-CMT-2-01-001/02-2005. “Ladrillos y bloques cerámicos. CMT Características de los materiales, parte 2”. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México D.F., México.

E-080. 2000. Reglamento Nacional de Construcciones. Adobe (MTC): Norma Técnica de Edificación. Ministerio de Transportes, Comunicación, Vivienda y Construcción (MTC). Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción (SENCICO). Lima, Perú.

NEC-SE-CG. Normas Ecuatorianas de la construcción. Retrieved from https://www.habitatyvivienda.gob.ec/documentos-normativos-nec-norma-ecuatoriana-de-la-construccion/.

NTC-M-2004 Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería (Technical Norms for Design and Construction of Masonry Structures), México D.F.

ASTM D2487. 2011. American Society for Testing and Materials (ASTM. Standard practice for classification of soils for engineering purposes (Unified Soil Classification System), In: ASTM Book of Standards Volume 04.08. West Conshohocken, PA. 32.

UNE-EN 13880-10:2004. Métodos de ensayo para la determinación de la adherencia y de la cohesión después del alargamiento y compresión continuados.

UNE-EN 1925: 1999. Método de ensayo para piedra natural. Determinación del coeficiente de agua por capilaridad.

UNE-EN1936: 2006. Métodos de ensayo para piedra natural, Determinación de la densidad real y aparente y de la porosidad abierta y total.

Micek, J. (2006). Adobe Brick Design. Final Degree Project, California Polytechnic State University, San Luis Obispo.

NMX-AA-21-1985. Norma Mexicana Protección al ambiente-contaminación del suelo - residuos sólidos municipales - determinación de materia orgánica: Diario Oficial de la Federación de fecha 6 de noviembre de 1992.

UNE-EN1926:2007. Métodos de ensayo para piedra natural. Determinación de la resistencia a la compresión.

Smith EW, Austin GS. 1989. Adobe, Pressed Earth, and Rammed-Earth Industries in New Mexico: New Mexico Bureau of Mines & Mineral Resources, a division of New Mexico Institute Mining. Tech. Bull. 12:760.

Guerrero Baca, L. F., Rodríguez Viqueira, M., Haroldo Alfaro, F., Ayala Alonso, E., Díaz-Berrio, S., Sánchez de Carmona, M., Soria López, Javier, Tonda Magallón, Ma. del Pilar (1996). Estudios de tipología arquitectónica. Retrieved from http://hdl.handle.net/11191/5284

Guerrero Baca LF. 2007. Arquitectura en tierra: Hacia la recuperación de una cultura constructiva. Apuntes: Revista de estudios sobre patrimonio cultural- J. Cult. Herit. Stud. 20(2):182-201.

Barrios G, Alvarez L, Arcos H, Marchant E, Rosi D. 1986. Comportamiento de los suelos para la confección de adobes. Inform. Construcción. 37(377):43-49.