Fabricación del hormigón con áridos reciclados

Aplicaciones del hormigón con áridos reciclados

Conclusión

Introducción.

El hormigón es un material de construcción formado por la mezcla de arena, grava, gravilla, cemento y agua. Es un material conocido desde antiguamente y que se sigue utilizando en la actualidad por sus múltiples aplicaciones.

En cuanto a sus componentes diremos que, el cemento sea del tipo Portland o cementos especiales, deberán ser adecuados a los esfuerzos que ha de soportar la pieza o estructura y el ambiente que la rodee (temperatura, agua de mar, ambientes corrosivos, etc.).

El agua empleada para la confección y curado del hormigón no debe contener productos perjudiciales que lo ataquen y alteren sus características mecánicas. En general, cualquier agua potable puede ser usada en la fabricación del hormigón. Los áridos pueden ser arenas y gravas naturales o procedentes de machaqueo. En algunos casos se hace uso de aditivos con el fin de mejorar o cambiar algunas de sus propiedades, como los aceleradores de fraguado.

Aparecen distintos tipos de hormigones:

El hormigón de masa, que consiste en una argamasa de hormigón normal, que a veces se refuerza con armaduras, solo para evitar el peligro de contracciones y esfuerzos debidos a ala temperatura.

El hormigón prefabricado, es el preparado en fábrica, a diferencia del hormigón preparado a pie de obra. Se basa en el moldeo previo de piezas de hormigón que luego serán utilizadas como unidades de construcción.

El hormigón ligero, fabricado a partir de materiales porosos. Esto permite rebajar el peso específico a valores netamente inferiores al de los hormigones ordinarios.

El hormigón armado, consiste en reunir en una misma pieza varillas y hormigón con el objetivo de que el compuesto resista los esfuerzos de tracción a los que se ve sometido.

El hormigón pretensado, contiene tensiones internas de compresión establecidas a base de tensar unas barras o cables de acero embebidos en su interior.

El hormigón reciclado, en el que basaremos todo el estudio, está constituido por áridos de materiales reciclados, es decir áridos procedentes de estructuras, edificios, (RCD) que se someten a unos procesos de cribado, machaqueo y tratamiento cuyo objetivo es formar parte del nuevo hormigón. A continuación explicaremos más extensamente en qué consisten estos residuos.

Residuos de construcción y demolición.

La construcción parece un sector idóneo para fomentar el uso racional de residuos y subproductos industriales. Por una parte, consume grandes volúmenes de materias primas y, por otro, genera enormes cantidades de escombros procedentes de la demolición de edificios o de desperdicios de materiales provenientes de la construcción de una obra nueva o de reformas en viviendas y urbanizaciones. Poco a poco se va expandiendo el interés por utilizar residuos de construcción y demolición en las nuevas edificaciones, aliviándose así el problema ambiental que origina la eliminación de los mismos.

Los Residuos de Construcción y Demolición (denominados RCD), también llamados residuos inertes y conocidos habitualmente como escombros, varían según se trate de nueva construcción, reforma o demolición. También va a depender de la actividad para la que se ha diseñado el edificio, así como la zona donde se haya realizado la obra y la edad de la misma, ya que los materiales una vez utilizados van sufriendo variaciones importantes en el tiempo.

Los áridos reciclados son el resultado de la gestión y tratamiento de los residuos de la construcción y demolición, que tras someterlos a un proceso de reducción de tamaño y cribado, y analizarlos en laboratorio, cumplen con las especificaciones técnicas para una aplicación dada dentro del sector de la construcción y de la obra civil. El volumen y la composición de los RCD están directamente relacionados con el tipo de actividad, el tipo de obra de la que provienen, de la edad del edificio o infraestructura.

En general, los tipos de áridos que habitualmente se producen son: zahorras y gravas para bases y subbases, de distinta procedencia, pero en la actualidad, está comenzando la aplicación de los áridos reciclados como materia prima para la fabricación de hormigones estructurales y no estructurales y para morteros.

Origen y tipología de los RCD

Los residuos de construcción y demolición, RCD, proceden en su mayor parte de derribos de edificios, de excedentes de materiales de construcción en obras de nueva planta y de pequeñas obras de reformas en viviendas o urbanizaciones.

Dentro de los tipos de RCD podemos distinguir de forma general, limpia y sucia. Los RCD limpios están compuestos por un solo elemento mayoritario (>95% en peso) y contienen un porcentaje de impurezas menor del 5%, entendiendo por impurezas residuos inertes no peligrosos, tipo plásticos, maderas o elementos metálicos. Reciclados, hablaremos en general de: áridos de hormigón, áridos de aglomerado asfáltico y otros áridos reciclados.

Caracterización de los áridos reciclados

Los áridos reciclados se pueden caracterizar bien por su fracción granulométrica: zahorras, arenas, gravas, bien por su procedencia: áridos de hormigón, áridos de asfalto, áridos de cerámico, materiales inertes.

Para poder determinar las aplicaciones de los áridos reciclados, hay que conocer el RCD de origen y la composición final del árido.

Áridos reciclados procedentes de hormigón

Los áridos reciclados procedentes de hormigón son los más estudiados y los que presentan un mayor número de aplicaciones.

El RCD de origen puede ser muy variado, como cimentaciones y estructuras de edificios, bases de firmes rígidos, prefabricados, etc.

Si el proceso de producción es el adecuado, los finos de los áridos de granulometrías continuas están compuestos de hormigón únicamente, esto provoca valores del equivalente de arena altos y áridos no plásticos.

La forma de los áridos reciclados está determinada en gran medida por el equipo de machaqueo. Los molinos de impactos proporcionan forma cúbica al árido, pero la experiencia ha demostrado que el hormigón tiende a romper en bloques pequeños, nos generando apenas lajas. Todos los áridos reciclados tienen un índice de lajas comprendido entre el 5 y el 9%. Esta propiedad es importante para todas las aplicaciones de los áridos (zahorras, drenajes, hormigones) Los puntos más desfavorables son la absorción de agua y la resistencia a la fragmentación.

La razón es la fracción de mortero adherido al árido natural constituyente del hormigón inicial, pero esa misma razón es la que favorece la compactación de los áridos, que compensa la resistencia a la fragmentación y se alcanzan en obra densidades de compactación del 100% del valor obtenido en el ensayo del Próctor de referencia. El grado de mezcla con otros materiales (cerámico o asfalto) hasta un cierto porcentaje, tiene efectos más visuales que estructurales, cuando hablamos de áridos para bases y subbases.

Para la producción de áridos para hormigones y morteros, es imprescindible la ausencia total de impurezas. Dentro del grupo de áridos reciclados producidos a partir de hormigón destacamos la zahorra 0-40 y la grava 6-20, cuyas aplicaciones son las bases y subbases de carreteras y el árido para hormigón.

En el primer caso, la zahorra se ha empleado en numerosas obras, dando siempre resultados muy positivos y cumpliendo con los requisitos técnicos dados.

La grava 6-20 se emplea además como material de relleno en encachados y drenajes, actualmente se está utilizando como materia prima para la fabricación de hormigón estructural y no estructural, dosificado en un 10% con el árido natural, obteniendo buenos resultados en la caracterización del árido y en el hormigón fabricado con él.

Áridos procedentes de capas de aglomerado asfáltico.

Este tipo de árido reciclado, presenta al igual que el procedente de hormigón, un núcleo formado por el árido natural de origen, recubierto por una matriz de asfalto, resistente al desgaste y a la abrasión. Estas características se traducen en la obtención de áridos con un porcentaje de desclasificados inferiores muy reducido y unos valores del coeficiente de Los Ángeles altos, ya que no se generan finos por rozamiento del árido en las cribas o en el transporte por las cintas, a diferencia que en el árido reciclado procedente de hormigón.

Los áridos de asfalto presentan propiedades muy similares a los de hormigón, pero con una absorción de agua menor y una densidad máxima de compactación mayor.

Estructuras realizado con hormigón de áridos reciclados.

Una vez conocemos los distintos de residuos que pueden incluirse en un hormigón reciclado, pasaremos a elaborar un pequeño estudio sobre los comportamientos que presenta dicho compuesto.

El hormigón reciclado es aquel en el cuál se realiza una sustitución parcial o total de los áridos que conforman el esqueleto del hormigón por otros materiales susceptibles de ser reutilizados. En concreto, se han estudiado sustituciones del 20%, 50% y 100% de árido grueso natural calizo por áridos gruesos reciclados formados, en su mayor parte, por residuos de hormigón procedentes de derribo. Por cada dosificación, se han fabricado 2 clases diferentes de hormigón (H25 y H40) y cada una de las combinaciones ha estado expuesta a 2 ambientes diferentes (cámara ambiental al 99% de humedad e intemperie marina), así mismo se han estudiado 2 edades diferentes (28 y 180 días).

Los RCDs están formados principalmente por hormigón y, en menor proporción, por otros materiales como son los cerámicos, piedra, asfalto, metales y pequeñas trazas de yeso o plásticos. Su utilización supone no solamente un avance frente a la disminución de materias primas naturales necesarias sino que además resuelve en gran medida la problemática originada por la eliminación de los subproductos de desecho (escombros) teniendo en cuenta que cada año en nuestro país se producen cada vez mayores cantidades de RCDs y la demanda de árido sigue creciendo también año tras año.

Se han analizado las características físicas de los RCDs y del hormigón reciclado atendiendo a sus porosidades, permeabilidades, resistencias a compresión y tracción, tipo de fisuras, propagación de las mismas y análisis micro estructural mediante sonda electrónica de barrido. Observándose una mejora de prestaciones con el aumento en el porcentaje de sustitución. La mayor porosidad del hormigón reciclado, causada por la incorporación de mortero adherido del RCD utilizado reduce la relación entre el agua y el cemento de la mezcla en un entorno próximo al árido y puede actuar como reserva durante el fraguado de la matriz cementicia, asegurando la completa hidratación de los componentes hidráulicos del cemento.

Se enunciaron los siguientes objetivos para el estudio:

• Propiedades físicas y mecánicas de los áridos reciclados de origen diverso.

• Propiedad de endurecimiento del hormigón en el hormigón reciclado con áridos.

• Comportamiento ante la fatiga del hormigón con áridos reciclados en flexión.

Con el objeto de estudiar las propiedades de los áridos reciclados, se seleccionaron tres tipos de materiales y se denominaron Grupo I, Grupo II y Grupo III.

Grupo I. En el Grupo I se incluyó el material obtenido de muestras trituradas en laboratorio con las que se habían realizado pruebas en el laboratorio respecto sobre sus distintas propiedades. La antigüedad de las muestras fue variada. Sin embargo, ninguna de las muestras tenía una antigüedad mayor de un año. Las muestras se trituraron manualmente con un martillo y, después, se tamizaron con el fin de obtener el material necesario clasificado. No se retiró el mortero adherido de los áridos.

Grupo II. En el Grupo II se incluyó el material obtenido tras la demolición de un edificio. Ese material se obtuvo de la losa de un techo demolido, que se había construido alrededor de1 año antes. La losa se deshizo manualmente, la viga se retiró y el hormigón se tamizó con el fin de obtener el material necesario clasificado. El árido utilizado en esta losa era angular. Este material había resistido un año completo y la idea principal era compararlo con el material obtenido de las muestras trituradas en laboratorio. No se retiró el mortero adherido.

Grupo III. En el Grupo III se incluyeron áridos con grava. El material se obtuvo de un edificio antiguo demolido, construido hace más de 30 años. Los residuos de hormigón se llevaron al laboratorio y se separaron de otros componentes antes de la trituración manual y del tamizado para obtener los áridos necesarios clasificados. Debido a que la mayoría de los edificios antiguos se construyeron con grava, el objetivo aquí fue estudiar las diversas propiedades de la grava reciclada de modo que se pudiera utilizar este material de la mejor manera posible en cuanto surgiera esa necesidad. No se retiró el mortero adherido. Solamente se utilizaron áridos gruesos para los estudios realizados.

En los tres grupos, los escombros se partieron en trozos de tamaño mediano y, en el caso de hallar otros componentes (madera, acero), se retiraron. Se desecharon los áridos finos/polvo producidos durante el proceso.

En los tres grupos de áridos reciclados, el material se tamizó a través de los tamices necesarios para lograr un tamaño nominal de 20mm. Se prepararon varias mezclas, mediante la variación de la proporción de áridos reciclados para su uso en los estudios. En todas las mezclas se utilizó el mismo cemento. Se mantuvo una relación agua/cemento de 0,5 para todos los tipos de mezclas. También se mantuvo la misma fuente de agua, agua corriente, para todas las mezclas. Todas las mezclas se diseñaron para un valor característico de la resistencia de M20 (20 Mpa). El porcentaje de los áridos reciclados dentro del total de áridos fue de 0, 25; 50 y 75% por peso.

Se probaron las características físicas y las propiedades mecánicas de los tres tipos de áridos reciclados. Las pruebas de absorción de agua y de gravedad específica se realizaron de acuerdo con los requerimientos de la Norma.

Se adoptaron los siguientes parámetros para el hormigón elaborado con áridos reciclados.

Para probar la resistencia de compresión del hormigón con áridos reciclados, se elaboraron dos tipos de muestras, cubos de 150mm x 150mm x 150mm y cilindros de 150mm de diámetro y 300mm de largo. La resistencia a la rotura por tracción se probó con cilindros de esas dimensiones. Las muestras se compactaron manualmente según sus especificaciones. Las pruebas se realizaron con una máquina para pruebas universal después de 3, 7 y 28 días. Para cada prueba de ese tipo, se probaron un mínimo de tres muestras y se obtuvo un promedio como media de resistencia a la compresión.

Para probar la resistencia a la flexión, se elaboraron prismas con las siguientes dimensiones: 100mm x 100mm x 500mm. El proceso de elaboración fue igual al utilizado con los cubos y los cilindros, sometidos a un proceso de curación de 28 días. Después de 28 días, las muestras se probaron para módulo de ruptura bajo cargas simétricas mediante la aplicación de la carga a una velocidad constante. Para cada mezcla, se probaron un mínimo de tres muestras y se informó la media.

Para probar del módulo de Young (o de elasticidad), se utilizaron muestras cilíndricas. Se ajustaron al cilindro con un marco tres indicadores de cuadrante. Las muestras se probaron con una máquina para pruebas universal, se aplicó la carga a una velocidad constante y la elongación lateral correspondiente se midió con el indicador de cuadrante. Se trazaron las curvas de tensión versus las curvas de deformación.

Se realizaron más pruebas con el objeto de estudiar el comportamiento ante la fatiga en flexión. La rotura por fatiga se produce cuando una estructura de hormigón se quiebra catastróficamente ante una carga menor a la del diseño después de exponérsela a una gran cantidad de ciclos de tensión. Se define resistencia a la fatiga del hormigón a una fracción de la tensión estática que puede soportar reiteradamente por una cantidad determinada de ciclos. La fatiga es un proceso de daño interno progresivo y permanente de un material sometido a cargas reiteradas. Ese proceso se atribuye a la propagación de microfisuras internas, que se traduce en un aumento considerable de tensión irrecuperable. La fatiga también conduce a la deformación.

Se elaboraron muestras de prismas de 500mm x 100mm x 100mm con 25% de reemplazo de áridos naturales por áridos reciclados por peso para investigar el comportamiento ante la fatiga del hormigón en flexión.

También se elaboraron muestras con 100% de áridos naturales con el fin de realizar una comparación del comportamiento. Se elaboraron tres muestras para cada grupo (Grupo I, II y III).

Se adoptó el siguiente procedimiento destinado a la prueba de las muestras.

Se probó la resistencia a la flexión de las muestras primero bajo una carga estática, con un sistema de cargas simétricas. Las pruebas de fatiga se realizaron con un sistema servo hidráulico dinámico de prueba de materiales. Los ciclos de carga se realizaron a una frecuencia de 1Hz y a un nivel de desplazamiento de 0,1mm. Se aumentó la carga con un incremento de 100kg hasta 400kg y, después, con incrementos de 50kg. Las muestras se cargaron con un número determinado de ciclos para cada carga, limitado a 1000 ciclos. Se continuó con el proceso hasta que las muestras se quebraron por la flexión.

Características físicas del hormigón con áridos reciclados.

Las características físicas estudiadas fueron: absorción de agua, composición granulométrica y gravedad específica. La composición granulométrica se tomó según el requerimiento de que los áridos tengan un tamaño nominal de 20mm. En la Tabla 1 aparecen los resultados obtenidos. El hormigón con áridos reciclados mostró una mayor absorción de agua en comparación con los áridos convencionales debido al mortero antiguo adherido a los áridos originales. Como puede observarse, la absorción de agua de los áridos reciclados de los tres tipos de materiales fue aproximadamente el triple que la de los áridos naturales. En gravedad específica, se encontraron valores ligeramente más bajos. Los áridos reciclados tendieron a registrar una gravedad específica relativamente menor que la de los áridos convencionales y la gravedad específica y la absorción de agua estaban relacionadas.

• Tipificación de los hormigones

La sigla T indicativa del tipo de hormigón será HRM ó HRA para el caso de

Hormigones en masa o armados, respectivamente, fabricados con árido reciclado. En cuanto

A la resistencia característica, se recomienda utilizar la serie incluida en el articulado con el

Límite superior de 40 N/mm2.

Propiedades mecánicas del hormigón con áridos reciclados.

Se realizaron pruebas de valor de impacto y valor de trituración de los áridos en tres tipos de áridos de hormigón reciclado y se compararon los valores con los obtenidos para áridos naturales. En la Tabla 2 se muestran los resultados obtenidos. Se observaron valores más bajos en el valor de impacto y el valor de trituración de los áridos.

Los áridos reciclados alcanzaron satisfactoriamente los dos valores requeridos para la construcción del hormigón que no se utiliza para superficies sometidas a desgaste. En cuanto al uso de áridos de hormigón reciclado en hormigón para superficies sometidas a desgaste, como pistas de aterrizaje, caminos o pavimento, dichos áridos de hormigón reciclado satisficieron el valor de trituración de áridos y el valor de impacto de áridos en más de un 5%.

Si se observan las Tablas 1 y 2, es muy evidente que los resultados del estudio se ubicaron perfectamente dentro del rango de resultados obtenidos en otros estudios recientes.

Propiedades del hormigón con áridos reciclados

La maleabilidad se reduce a medida que se aumenta el contenido de áridos reciclados; eso puede atribuirse a la mayor absorción de agua de los áridos reciclados (Topcu 1997).

En las Figuras 1a y 1b, se muestra la resistencia a la compresión para cubos y cilindros, respectivamente, a 3, 7 y 28 días para áridos reciclados con un contenido de 0, 25, 50 y 75% de áridos reciclados (Grupo I). En las Figuras 1c y 1d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón con áridos reciclados con un contenido de 0, 25, 50 y 75% de áridos reciclados (Grupo I). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck)1/2.

En las Figuras 2a y 2b, se muestran la resistencia a la compresión para cubos y para cilindros, respectivamente, a 3, 7 y 28 días para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo II). En las Figuras 2c y 2d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo II). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck)1/2.

En las Figuras 3a y 3b, se informan las resistencias a la compresión para cubos y cilindros, respectivamente, a 3, 7 y 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo III). En las Figuras 3c y 3d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo III). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck)1/2.

Con el objeto de estudiar el módulo de elasticidad del hormigón elaborado con hormigón de áridos reciclados, las muestras se prepararon reemplazando, por peso, el 25% de áridos naturales con áridos reciclados. Las muestras cilíndricas se prepararon con los tres tipos de material (Grupo I, Grupo II y Grupo III). Las curvas de tensión-deformación (Rakshvir 2003) de los resultados obtenidos para los distintos grupos junto con las curvas para áridos naturales muestran que, al mismo nivel de tensión, las muestras preparadas con áridos reciclados tienen una mayor deformación que las muestras preparadas con áridos naturales.

El módulo de elasticidad del hormigón elaborado con áridos reciclados mostró una reducción de hasta el 19% en los valores si se los compara con el módulo de elasticidad del hormigón elaborado con el 100% de áridos naturales. En comparación con los áridos naturales, los valores del módulo de elasticidad obtenidos por Chen y otros (2002) fueron de alrededor de 70%, pero el hormigón con áridos reciclados que utilizó él también contenía fragmentos de ladrillos y baldosas. En el presente estudio, los valores alcanzados fueron de aproximadamente el 80% comparado con las muestras elaboradas con áridos naturales.


Comportamiento a la fatiga del hormigón con áridos reciclados en flexión

En la Fig. 4, se muestran los resultados obtenidos. Las muestras preparadas con el 100% de áridos naturales tuvieron la cantidad máxima de ciclos sin quiebres y las otras muestras elaboradas reemplazando el 25% de los áridos naturales con áridos reciclados fallaron luego de completar una cantidad menor de ciclos.

En cada incremento de la carga, las muestras sometidas a prueba fueron menos; el número de ciclos fue fijo. Sin embargo, el procedimiento seguido fue el mismo para todas las muestras. Por lo tanto, se puede afirmar que las muestras elaboradas con distintos tipos de áridos reciclados completan una menor cantidad de ciclos antes de quebrarse, en comparación con las muestras elaboradas con un 100% de áridos naturales. En base a los resultados obtenidos para los tres tipos de materiales diferentes, se realizaron las siguientes observaciones:

• En todos los grupos, a medida que se incrementó la cantidad de áridos reciclados, se produjo una disminución de la resistencia a la compresión de los cubos. Cuando la cantidad de áridos reciclados excedió el 50%, la disminución fue mayor. Cuando se reemplazó el 75% de áridos naturales con áridos reciclados, por peso, la disminución de la resistencia a la compresión fue de aproximadamente el 15%. En el Grupo II fue del 5% y en el Grupo III fue del 5%. Eso se debió al mortero adherido de los áridos de hormigón reciclado, que es poroso y tiene más huecos.

• Se observó una tendencia similar en la resistencia a la compresión cuando se midió con muestras cilíndricas. Sin embargo, en ambos casos, se logró la resistencia esperada.

• También se observó una disminución de la resistencia a la flexión a medida que aumentaba la cantidad de áridos reciclados, excepto el Grupo I con un reemplazo del 75% de áridos reciclados, en el cual se produjo un aumento de la resistencia en comparación con la resistencia del hormigón elaborado con un reemplazo del 50%, y se obtuvo un resultado aproximadamente igual al del hormigón elaborado con un reemplazo del 25%.

• En el Grupo I y el Grupo II, se alcanzó una resistencia a la flexión conforme a los valores requeridos por el código IS (0,7(fck)1/2) y en la mayoría de los casos, se superaron dichos valores.
  Sin embargo, en el Grupo III (grava) la resistencia a la flexión alcanzada no fue satisfactoria y se observó hasta el 10% menos de resistencia a la flexión. Eso puede deberse a la imbricación insuficiente de los áridos de grava.

• Todos los grupos mostraron una tendencia similar de disminución de la resistencia a la rotura por tracción con el aumento del contenido de áridos reciclados.
  En el caso del Grupo III, la resistencia alcanzada con porcentajes similares de reemplazo de áridos reciclados fue de hasta el 10% menor.

• Sin embargo, es pertinente mencionar que en los tres grupos el patrón de roturas para todos los tipos de pruebas fue similar y no se observaron variaciones llamativas.

• La prueba de módulo de ruptura de prismas dio como resultado el desarrollo de grietas por roturas en el tercio central del intervalo de la muestra en casi todas las muestras a las que se le realizaron pruebas, sin importar el tipo de material.
  Eso significa que, en comparación con las muestras que no contienen áridos reciclados, la rotura de las muestras es ideal y similar.

Fue necesario realizar correcciones en el contenido de agua para obtener una maleabilidad adecuada y para compensar la mayor absorción de agua de los áridos reciclados. La resistencia a la compresión disminuyó a medida que se aumentaba la cantidad de áridos reciclados y la variación fue de entre 5% y 15%. Esto puede explicarse de la siguiente manera: el aumento del contenido de áridos reciclados provocó un aumento de los huecos o poros y, por lo tanto, causó la pérdida de resistencia. La pérdida de resistencia fue mayor en el hormigón fabricado con grava reciclada. Se observaron valores similares en los valores de las pruebas de resistencia a la flexión y resistencia a la rotura por tracción para los tres tipos de materiales. Para la grava reciclada, los valores fueron insuficientes y no cumplieron con las normas mínimas cuando la cantidad de áridos reciclados fue superior al 25%. Los valores del módulo de elasticidad que se obtuvieron para el hormigón elaborado con el 25% de áridos reciclados fueron menores que los obtenidos para el hormigón elaborado con áridos convencionales. Además, la prueba de fatiga demostró que las muestras elaboradas con distintos tipos de áridos reciclados completarían una menor cantidad de ciclos antes de quebrarse, en comparación con las muestras elaboradas con el 100% de áridos naturales.

Propiedades químicas del hormigón con áridos reciclados.

Los áridos reciclados pueden incorporar impurezas y contaminantes que influyen

Negativamente en las propiedades del hormigón. Estos contaminantes pueden ser muy

Variados, como plástico, madera, yeso, ladrillo, vidrio, materia orgánica, aluminio, asfalto,

etc. Estas impurezas producen en todos los casos un descenso de resistencia en el

Hormigón. Además, y dependiendo del tipo de impureza, se pueden presentar otros

Problemas como reacciones álcali-árido (vidrio), ataque por sulfatos (yeso), desconchados

Superficiales (madera o papel), elevada retracción (tierras arcillosas) o mal comportamiento

hielo-deshielo (algunos cerámicos).

Se deberá controlar en el árido reciclado el contenido de impurezas, estableciendo los valores máximos recogidos en la tabla:

Impurezas máximas en el árido reciclado

Elementos	Max. contenido de impurezas % del peso total de la muestra
Material cerámico	5
Partículas ligeras	1
Asfalto	1
Otros materiales (vidrio, plásticos, metales, etc.)	1,0

• Cloruros

Los áridos reciclados pueden presentar un contenido apreciable de cloruros, en

función de la procedencia del hormigón usado como materia prima, especialmente en

hormigones procedentes de obras marítimas, puentes o pavimentos expuestos a las sales

Para el deshielo. Asimismo, los hormigones en los que se hayan utilizado aditivos

acelerantes pueden también contener una elevada cantidad de cloruros.

Se recomienda determinar el contenido de cloruros totales en vez del contenido de

cloruros solubles en agua, aplicando el mismo límite que establece la Instrucción para este

último. Esto es debido a la posibilidad de que haya ciertos cloruros combinados que en

ciertas circunstancias puedan ser reactivos y atacar las armaduras.

• Reactividad álcali-árido

Los áridos reciclados no presentarán reactividad potencial con los alcalinos del

hormigón. Para el caso de los áridos reciclados procedentes de un único hormigón de origen

controlado, entendiendo como tales hormigones de composición y características conocidas,

se deberán realizar las comprobaciones indicadas en el articulado de la Instrucción. En el caso de áridos reciclados procedentes de distintos hormigones de origen, éstos deben

considerarse potencialmente reactivos.

• Aditivos

En hormigones reciclados con sustitución mayor al 20%, la utilización de aditivos que

modifiquen la reología es recomendable para la mejora de la trabajabilidad, compensando la

mayor absorción de agua del árido reciclado si éste se utiliza en estado seco.

Durabilidad de los hormigones con áridos reciclados

La Instrucción establece unos recubrimientos mínimos de hormigón en función de la

resistencia del mismo y de la clase de exposición, que serán de aplicación para los

hormigones con un contenido de árido reciclado no superior al 20%.

Para hormigones con mayor contenido de árido reciclado se podrán también

mantener los recubrimientos de la Instrucción si las dosificaciones adoptadas de hormigón

garantizan, para ambientes agresivos y mediante los estudios pertinentes, una durabilidad

similar ha la que la Instrucción pide al hormigón convencional en cada ambiente.

Sólo en el caso de mantener las mismas dosificaciones que para el hormigón

convencional podría ser necesario disponer mayores recubrimientos para compensar el

aumento de porosidad del hormigón reciclado, según los estudios específicos que se

realicen en cada caso.

• Durabilidad

La durabilidad del hormigón reciclado con un porcentaje de árido reciclado no

superior al 20% es similar a la que presenta un hormigón convencional, por lo que son de

aplicación las prescripciones recogidas en el articulado.

Sin embargo, la mayor porosidad del árido reciclado hace al hormigón reciclado que

lo incorpora más susceptible a sufrir los efectos del ambiente, por lo que se deberán tomar

medidas especiales cuando se utilice en ambientes agresivos y en porcentajes superiores al

20% de árido reciclado. Este comportamiento deberá tenerse en cuenta en la dosificación

de la mezcla, mediante un incremento en el contenido de cemento o una disminución de la

relación agua/cemento. Otra posibilidad es aumentar el recubrimiento de las armaduras

necesario en determinados ambientes agresivos.

• Limitaciones a los contenidos de agua y cemento

En hormigón reciclado con más de un 20% de árido reciclado, pueden ser insuficientes, siendo recomendable ajustar la dosificación de forma que se cumplan los requisitos referentes al resultado del ensayo de penetración de agua, según se recoge en el artículo, para todas las clases de exposición.

Para sustituciones de árido reciclado superiores al 20%, las resistencias mínimas

compatibles con los requisitos de durabilidad pueden ser superiores.

Resistencias del hormigón con áridos reciclados

• Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos

En este tipo de clase de exposición, la utilización del árido reciclado está condicionada a que se conozca la procedencia del hormigón de origen, debiendo éste haber sido fabricado con cementos resistentes a los sulfatos.

• Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar

En este tipo de clase de exposición, la utilización del árido reciclado está condicionada a que se conozca la procedencia del hormigón de origen, debiendo éste haber sido fabricado con cementos resistentes al agua de mar.

• Resistencia del hormigón frente a la erosión

El árido reciclado debe cumplir las especificaciones que recoge el articulado relativo al coeficiente de Los Ángeles, que debe ser inferior al 30%.

La limitación establecida para el coeficiente de Los Ángeles es difícil de cumplir en los áridos reciclados, ya que éstos suelen presentar un mayor desgaste debido al mortero adherido.

• .Resistencia del hormigón frente a la reactividad álcali-árido

En ambientes de exposición húmedos, se recomienda utilizar áridos reciclados procedentes de un único hormigón de origen controlado. En este caso, los ensayos de reactividad se llevarán a cabo sobre la mezcla de árido reciclado y natural que se vaya a utilizar en la obra.

En estos ambientes, y en el caso de utilizar áridos reciclados de distintas procedencias, como precaución se tomarán las medidas que establece la Instrucción para la utilización de áridos potencialmente reactivos.

Retracción del hormigón con áridos reciclados

La fórmula y las tablas del articulado, así como sus comentarios, para estimar la retracción del hormigón son válidos para sustituciones de árido grueso reciclado no superiores al 20%.

Para sustituciones de árido reciclado por encima del 20%, la retracción aumenta progresivamente al aumentar el porcentaje de árido reciclado. Como valor orientativo, y para un 100% de árido grueso reciclado, la retracción será 1,5 veces la de un hormigón convencional. Debido a la fluctuación de la calidad de los áridos reciclados, se puede producir una gran dispersión en el valor de la retracción (pudiéndose presentar valores superiores al indicado), por lo que se aconseja realizar ensayos en cada caso.

Fluencia del hormigón con áridos reciclados.

La fórmula y las tablas del articulado, así como sus comentarios, para estimar la fluencia del hormigón son válidos para sustituciones de árido grueso reciclado no superiores al 20%.

Para sustituciones de árido reciclado por encima del 20%, la fluencia aumenta progresivamente al aumentar el porcentaje de árido reciclado. En el cálculo de la misma, este efecto se refleja a través de la disminución que experimenta el módulo de deformación longitudinal. Así, como valor orientativo para un 100% de árido grueso reciclado, la fluencia será 1,25 veces la de un hormigón convencional. Debido a la fluctuación de la calidad de los áridos reciclados, se puede producir una gran dispersión en el valor de la fluencia, pudiéndose presentar valores superiores al indicado, por lo que se aconseja realizar ensayos en cada caso.

Estados límites de servicios en el hormigón de áridos reciclados.

• Estado límite de figuración

Se mantiene la redacción del articulado de la Instrucción salvo en lo relativo a la separación máxima entre estribos que, con el fin de mejorar la respuesta frente a fisuración bajo esfuerzo cortante, para hormigón reciclado adopta un valor máximo de 200 mm.

Para porcentajes de árido grueso superiores al 20% deberían realizarse estudios específicos o desarrollar una campaña experimental.

• Estado límite de deformación

En elementos de hormigón reciclado con sustitución no superior al 20% y que no sean especialmente sensibles a la deformación, son válidas las prescripciones del articulado.

En elementos muy sensibles a la deformación y, especialmente, para porcentajes de árido reciclado superiores al 20%, deberían realizarse estudios específicos o desarrollar una campaña experimental en ensayos previos.

• Estado límite de vibraciones

En elementos de hormigón con sustitución no superior al 20% de árido reciclado son válidas las prescripciones del articulado.

Fabricación del hormigón con áridos reciclados.

El hormigón con árido reciclado se deberá fabricar en central amasadora.

Los métodos de dosificación habituales para los hormigones convencionales son válidos para los hormigones reciclados con un porcentaje de árido reciclado no superior al

20%. En cualquier caso, se recomienda realizar ensayos previos para ajustar la dosificación.

En hormigones reciclados con sustituciones superiores al 20%, y debido a la menor calidad de los áridos reciclados, para mantener la misma resistencia y durabilidad que un hormigón convencional, el hormigón fabricado con áridos reciclados necesitará un contenido mayor de cemento o una menor relación agua/cemento en su dosificación.

Igualmente, para conseguir la consistencia deseada, suele ser necesario añadir más agua a la dosificación para compensar la mayor absorción del árido reciclado.

Otras posibilidades pueden ser utilizar aditivos plastificantes o superplastificantes en la dosificación o presaturar el árido reciclado.

El amasado del hormigón con áridos reciclados en estado seco puede requerir más tiempo que el de un hormigón convencional, lo que permite la humectación de los áridos con objeto de evitar que la absorción de agua por parte del árido reciclado afecte a la consistencia del hormigón.

No obstante, el tiempo de amasado tampoco debe ser excesivamente prolongado para evitar la generación de finos debido a la friabilidad del mortero adherido del árido reciclado. Se recomienda ajustar el tiempo de amasado realizando ensayos característicos. En la designación del hormigón reciclado quedará reflejado que se trata de hormigón fabricado con áridos reciclados.

El volumen del hormigón reciclado transportado no excederá en ningún caso los dos tercios del volumen total del tambor del elemento de transporte.

En hormigones con sustituciones superiores al 20% de árido reciclado, puede ser conveniente la realización de ensayos característicos para evaluar la variación de la consistencia durante el transporte, y compensar dicha variación con la incorporación de aditivo plastificante o superplastificante en obra, siguiendo las indicaciones del fabricante del hormigón.

En el caso del hormigón bombeado, puede ocurrir que la presión de bombeo altere la homogeneidad de las características del hormigón reciclado, debido a su influencia sobre la absorción del agua por parte del árido reciclado. Se deberá, por tanto, ajustar la dosificación del hormigón realizando ensayos característicos y tomando muestras a la salida de la tubería.

Aplicaciones del hormigón con áridos reciclados.

Hoy en día en España sólo se permite el empleo de hormigón reciclado como relleno en sustratos de carreteras. En la actualidad el Ministerio de Fomento está trabajando en la elaboración de normas específicas que regulen la utilización de estos derribos de la construcción tanto en el campo de la vialidad como en la fabricación de hormigones.

Esta normativa sólo permitirá utilizar hasta un máximo de 20% de árido reciclado. Un equipo de catedráticos de la UPC, ha comprobado que ese porcentaje de material reciclado, e incluso el 30%, no merma ni la dureza ni la resistencia del hormigón (material formado normalmente por una base de áridos a la que se añade grava, cemento y agua).

Para fabricar este hormigón reciclado se utilizarán escombros procedentes de hormigón estructural, triturado y procesado en una planta de reciclaje, y convertidos en un nuevo producto granulado reciclado.

En España en el año 2003 se recicló un 10% del total de los residuos procedentes de la construcción y demolición, que se reutilizaron como material para relleno y sub-base de carreteras. De los 451 millones de toneladas de árido que se extraen anualmente en el territorio español, el 65% se destina a la fabricación hormigón y asfalto [Cemex; 2006].

El objetivo es llegar al nivel de Alemania u Holanda, donde ya se reutiliza el 90% de los residuos de construcción y demolición.

Conclusión.

A la vista de las propiedades que se han descrito se puede obtener la conclusión de que el hormigón elaborado con áridos reciclados es más parecido al hormigón convencional de lo que inicialmente se pudiera pensar.

Sin embargo la menor calidad del árido reciclado hace que se limiten las potenciales aplicaciones debido a que dicho árido no alcanza la misma resistencia a compresión que un árido natural y tiene una mayor heterogeneidad en diferentes partidas de material, por lo que el empleo de áridos reciclados se limitara a hormigones estructurales de bajas prestaciones y hormigones de limpieza.

Si no se estableciera esta limitación existe la posibilidad de encontrarnos problemas de seguridad en estructuras provocadas por anomalías puntuales de los áridos reciclados.

Por otro lado, para los proyectistas existen demasiados inconvenientes en el empleo de estos materiales, debido a la ausencia de normativa que ampare el hormigón reciclado.

También se ha estudiado que el coste de hormigón reciclado con relación al convencional, es muy similar, con lo que se introduce una traba más a la incorporación del hormigón reciclado como parte del abanico de materiales disponibles en construcción. Es posible que este aspecto se pueda solventar con ayudas por parte de la Administración, bien ayudas económicas directas, o bien como mayores puntuaciones en concursos de licitación pública, promoviendo el uso de estos materiales.

De cualquier forma, está totalmente justificado el estudio de este material como material de construcción, ya que desde un punto de vista tanto técnico como medioambiental, es un material totalmente valido, con las consideraciones descritas, que contribuye a solucionar un grave problema de la sociedad desarrollada como es el excesivo destino de materiales al vertedero.

Estudio sobre el hormigón reciclado