TTE151

ESTUDIO DEL HORMIGÓN ELABORADO CON RESIDUOS PROVENIENTES DE LA CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN

Por

SILVANA ESTELA LIZAMA CONTRERAS

Profesor guía Ricardo Picón Rodríguez

Trabajo de título presentado a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica de Temuco Para optar al título de Ingeniera Civil en Obras Civiles, Licenciada en Ciencias de la Ingeniería Temuco, Chile 2022

Dedicado A Dios

A mis padres, Lucía y Héctor

A mis hermanos, Ariel, Daniela y Lucía

A mi pareja Fabián, y a nuestra amada hija, Antonia Pascale.

2

AGRADECIMIENTOS

Al finalizar este proyecto, quiero agradecer a Dios por darme la fuerza de seguir

hasta llegar a estas instancias, por guiarme cuando en más de un momento no

encontraba el camino, agradezco a mis padres por su incansable y constante

apoyo para poder terminar esta etapa, por cuidar de mi hija mientras yo

estudiaba para forjar mi futuro, a mis queridos hermanos, donde sus palabras de

apoyo me calan en los más profundo hasta el día de hoy, agradezco a mi pareja

por alentarme a seguir hasta el final, y a mi hija Antonia, por demostrarme lo

fuerte que puedo llegar a ser por ella, sin duda fueron, son y serán un pilar

fundamental en mi vida.

Por otro lado, agradezco enormemente a los profesores que me han orientado y

ayudado en este trabajo, a mi profesor guía don Ricardo Picón, a los encargados

del laboratorio, y a mis compañeros que ayudaron en todo momento, muchas

gracias.

3

RESUMEN “ESTUDIO DEL HORMIG ÓN ELABORADO CON RESIDUOS PROVENIENTES DE LA CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓ N”

Considerando que el hormigón es el material de construcción más usado en el

mundo y que los volúmenes asociados a sus procesos de demolición son

cuantiosos, se plantea la presente investigación, con el objetivo de explorar la

potencialidad de este material como reemplazo del árido natural en la fabricación

de hormigón, constituyéndose de esta forma en un producto reciclable dentro del

mismo ciclo de vida del material, respondiendo a la continua búsqueda de nuevas

herramientas que permitan mejorar sus procesos y disminuir el uso de recursos,

cumpliendo igualmente con los estándares estipulados pero minimizando los

impactos ambientales.

El estudio consiste en el análisis comparativo de la resistencia del hormigón

endurecido, por medio de los ensayos de compresión y flexión, y para el

hormigón fresco mediante el ensayo de Abrams, en la mezcla se reemplaza una

parte de árido grueso natural por un porcentaje de árido reciclado, y se compara

con una mezcla de hormigón convencional o patrón de resistencia de proyecto de

34 Mpa.

Los porcentajes por reemplazar serán del 20% y del 40%, para una edad de 7 días

(2 probetas) y 28 días de curado para el ensayo a compresión (3 probetas), y para

el ensayo a flexión (2 probetas) a los 28 días.

La mezcla fue elaborada con cemento Melón, árido fino o arena y árido grueso

natural, los cuales fueron obtenidos de la cantera de Áridos San Vicente

utilizados por el laboratorio de la universidad católica de Temuco.

Cabe destacar que tanto al árido natural como al reciclado se les realizaron los

ensayos necesarios de densidad, absorción de agua y granulometría para poder

conocer sus características y proceder a la dosificación mediante el método de

Faury – Josiel.

4

ABSTRACT "STUDY OF CONCRETE MADE WITH WASTE FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION"

Considering that concrete is the most widely used construction material in the

world and that the volumes associated with its demolition processes are

considerable, this research is proposed, with the aim of exploring the potential of

this material as a replacement for natural arid in the manufacture of concrete, thus

becoming a recyclable product within the same life cycle of the natural material,

responding to the continuous search for new tools to improve its processes and

reduce the use of resources, also achieving with the stipulated international

standards but minimizing environmental impacts.

The study consists of the comparative analysis of the resistance of hardened

concrete, through compression and bending tests, and for fresh concrete through

the Abrams test, in the mixture, a part of natural coarse arid is replaced by a

percentage of recycled arid, and it is compared with a conventional concrete

mixture, with project resistance of 34 MPa.

The percentages to replace will be 20% and 40%, for an age of 7 days (2 test

tubes) and 28 days of curing for the compression test (3 test tubes), for the flexion

test (2 test tubes) at 28 days.

The mixture was made with Melón cement, fine arid or sand and coarse natural

arid, obtained from the Áridos San Vicente quarry used by the laboratory of the

Catholic University of Temuco.

It should be noted that both the natural and recycled arid underwent the tests

necessary of density, water absorption and granulometry in order to know their

characteristics and proceed to dosage using the Faury-Josiel method.

5

INDICE

1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO ................................................................................... 13 1.1. I NTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 13

1.2. H IPÓTESIS ......................................................................................................................... 15

1.3. O BJETIVOS ........................................................................................................................ 15

1.3.1.

Objetivo general....................................................................................................... 15

1.3.2.

Objetivos específicos ................................................................................................ 15

1.4. L IMITACIONES ................................................................................................................... 15

1.5. A LCANCES ........................................................................................................................ 16

2. MARCO METODOLÓGICO ................................................................................................ 18 2.1. E STRUCTURA DEL HORMIGÓN ............................................................................................ 18

2.1.1.

Áridos ...................................................................................................................... 19

2.1.2.

Cemento ................................................................................................................... 19

2.1.3.

Agua ........................................................................................................................ 20

2.2. P ROPIEDADES DEL HORMIGÓN ........................................................................................... 21

2.2.1.

Resistencia a compresión ......................................................................................... 22

2.2.2.

Durabilidad.............................................................................................................. 24

2.3. ¿C ÓMO SE RECICLA HORMIGÓN ? ........................................................................................ 24

2.4. Á RIDO R ECICLADO ............................................................................................................ 25

2.5. P ROPIEDADES DE ÁRIDOS RECICLADOS ............................................................................... 26

2.6. N ORMATIVA DE Á RIDOS RECICLADOS ................................................................................ 30

2.6.1.

Estado actual en EEUU ........................................................................................... 30

2.6.2.

Estado actual en Japón ............................................................................................ 31

2.6.3.

Actualidad en España............................................................................................... 32

2.6.4.

Actualidad en Chile.................................................................................................. 34

2.7. D OSIFICACIÓN ................................................................................................................... 35

2.7.1.

Dosificación Faury – Joisel...................................................................................... 35

3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL................................................................................... 43 3.1. D EFINICIÓN DE VARIABLES ................................................................................................ 44

3.2. O BTENCIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS ................................................................................. 44

3.3. D ESARROLLO MÉTODO EXPERIMENTAL .............................................................................. 45

3.3.1.

Áridos naturales (AN) .............................................................................................. 45

3.3.2.

Áridos Reciclados (AR) ............................................................................................ 48

3.3.3.

Cemento ................................................................................................................... 55

3.3.4.

Agua ........................................................................................................................ 56

3.4. D OSIFICACIÓN ................................................................................................................... 56

3.5. F ABRICACIÓN H ORMIGONES .............................................................................................. 60

3.5.1.

Orden de incorporación de materiales ..................................................................... 61

3.5.2.

Docilidad del hormigón fresco ................................................................................. 61

3.6. C ONFECCIÓN DE PROBETAS ............................................................................................... 63

3.6.1.

Llenado de moldes ................................................................................................... 64

3.6.2.

Compactación de las probetas.................................................................................. 64

3.6.3.

Identificación de probetas ........................................................................................ 65

3.6.4.

Desmolde de probetas .............................................................................................. 65

3.7. C URADO ........................................................................................................................... 66

3.8. E NSAYOS DE PROBETAS DE HORMIGÓN .............................................................................. 67

3.8.1.

Ensayo de compresión.............................................................................................. 67

3.8.2.

Ensayo de tracción por flexión ................................................................................. 68

4. ANALISIS DE RESULTADOS .............................................................................................. 73 4.1. E NSAYO ASENTAMIENTO DEL CONO DE A BRAMS ................................................................ 74

4.2. E NSAYO COMPRESIÓN ....................................................................................................... 75

7

4.2.1.

Ensayo de resistencia a compresión 0% ................................................................... 75

4.2.2.

Ensayo de resistencia a compresión 20% ................................................................. 76

4.2.3.

Ensayo de resistencia a compresión 40% ................................................................. 77

4.2.4.

Comparación Ensayo a compresión 7 días ............................................................... 78

4.2.5.

Comparación ensayo a compresión 28 días.............................................................. 79

4.3. E NSAYO FLEXIÓN .............................................................................................................. 80

4.3.1.

Ensayo de resistencia a flexión 0%........................................................................... 83

4.3.2.

Ensayo de resistencia a flexión 20%......................................................................... 84

4.3.3.

Ensayo de resistencia a flexión 40%......................................................................... 84

4.3.4.

Comparación ensayo a flexión ................................................................................. 85

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................... 87 6. REFERENCIAS ...................................................................................................................... 89

8

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustracion 1: origen y composicion de aridos reciclados ........................................... 25

Ilustracion 2: proceso obtencion arido ........................................................................ 49

Ilustracion 3: Proceso tamizado arido reciclado ......................................................... 49

Ilustracion 4: Tamizado Material ................................................................................ 50

Ilustracion 5: Tamizadora laboratorio ......................................................................... 50

Ilustracion 6: Esquema volumen y agua disponible AN ............................................. 58

Ilustracion 7: Esquema volumen y agua disponible AR seco ..................................... 58

Ilustracion 8: Esquema volumen y agua disponible AR humedo ............................... 58

Ilustracion 9: Componentes elaboracion hormigon .................................................... 60

Ilustracion 10: Cono de Abrams ................................................................................. 62

Ilustracion 11: Cono de Abrams ................................................................................. 62

Ilustracion 12: Moldes Cilindricos.............................................................................. 63

Ilustracion 13: Moldes Prismaticos ............................................................................. 63

Ilustracion 14: Identificacion de Probetas................................................................... 65

Ilustracion 15: Desmolde de probetas prismaticas...................................................... 65

Ilustracion 16: Desmolde de Probetas Cilindricas ...................................................... 66

Ilustracion 17: Ensayo Compresion ............................................................................ 67

Ilustracion 18: Probeta Cilindrica ensayada................................................................ 68

Ilustracion 19: Viga a ensayar ..................................................................................... 69

Ilustracion 20: Ensayo a Flexion................................................................................. 69

Ilustracion 21: Probeta Flexion ensayada ................................................................... 70

Ilustración 22: Medida ancho B, ensayo flexión......................................................... 70

Ilustración 23: Medida altura L, Ensayo flexión......................................................... 71

9

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: propiedades de los aridos reciclados y naturales según tamaño ................... 27

Tabla 2: propiedades de los aridos reciclados y naturales .......................................... 28

Tabla 3: propiedades del arido reciclado clase h jis a 5021 ........................................ 31

Fuente: JIS A 5021 ...................................................................................................... 32

Tabla 4: Sustancias contaminantes del arido reciclado clase h jis a 5021 .................. 32

Tabla 5: Valores de M................................................................................................. 37

Tabla 6: Valores de N ................................................................................................. 37

Tabla 7: Resistencia media de dosificacion (fd) ......................................................... 38

Tabla 8: Coeficientes E ............................................................................................... 39

Tabla 9: Resistencia v/s razon agua/cemento.............................................................. 39

Tabla 10: Contenido de aire ........................................................................................ 40

Tabla 11: Granulometria arido natural – Elaboracion Propia ..................................... 45

Tabla 12: Granulometría Árido reciclado – Elaboracion propia................................. 51

Tabla 13: Informacion tecnica cemento ...................................................................... 55

Tabla 14: Antecedentes dosificacion .......................................................................... 56

Tabla 15: dosificacion – Elaboracion Propia .............................................................. 59

Tabla 16: Asentamiento cono de Abrams ................................................................... 74

Tabla 17: Resultados ensayo compresion – Elaboracion Propia ................................ 75

Tabla 18: Valores corte y momento ............................................................................ 80

Tabla 19: Resultados ensayo a flexión – Elaboración Propia ..................................... 81

Tabla 20: Resultados Ensayo flexión 0.5*Pu – Elaboracion propia ........................... 83

Tabla 21: Resistencia a Flexion 0% - Elaboracion propia .......................................... 83

Tabla 22: Resistencia a flexion 20% - Elaboracion propia ......................................... 84

Tabla 23: Resistencia a flexion 40% - Elaboración propia ........................................ 84

10

INDICE DE GRÁFICOS

Grafico 1: produccion mundial de hormigon .............................................................. 13

Grafico 2: Resistencia vs relacion (a/c) ...................................................................... 22

Grafico 3: resistencia a 28 dias vs relacion a/c ........................................................... 23

Grafico 4: relacion entre la absorcion y la densidad en aridos reciclados según su

tamaño transcurridos 10 minutos ................................................................................ 29

Grafico 5: Curva Ideal................................................................................................ 36

Grafico 6: Curva granulometrica AN – Elaboracion Propia ....................................... 46

Grafico 7: Densidad real AN – Elaboracion Propia.................................................... 47

Grafico 8: Criterio aceptacion densidad AN – Elaboracion Propia ............................ 47

Grafico 9: Absorcion de agua AN – Elaboracion Propia ............................................ 48

Grafico 10: Curva granulometrica AR – Elaboracion Propia ..................................... 52

Grafico 11: Densidad real AR – Elaboracion Propia .................................................. 53

Grafico 12: Criterio aceptacion densidad AR – Elaboracion Propia .......................... 54

Grafico 13: Absorcion de agua AR – Elaboracion Propia .......................................... 54

Grafico 14: Curva ideal granulometria ....................................................................... 59

Grafico 15: Diagrama Ensayo flexión......................................................................... 68

Grafico 16: Resistencia a compresion 0% - Elaboracion Propia ................................ 76

Grafico 17: Resistencia a compresion 20% - Elaboracion Propia .............................. 76

Grafico 18: Resistencia a compresion 40% - Elaboracion Propia ............................. 77

Grafico 19: Comparacion resistencia a compresion – Elaboracion Propia................. 78

Grafico 20: Variacion ensayo compresión 28 Dias - Elaboracion Propia .................. 79

Grafico 21: Curva esfuerzo – deformacion (Hognestad) ............................................ 82

Grafico 22: Comparacion resistencia a flexion – Elaboracion propia ........................ 85

11

CAPITULO I

PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

12

1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

1.1.

Introducción

Actualmente es un hecho la problemática de la contaminación producto de los desechos

o residuos que generan las industrias y sus habitantes, la industria de la construcción

ha crecido exponencialmente, debido al aumento de la población, lo que implica un

aumento en la infraestructura, el cual lo ha posicionado en unas de las más

contaminantes, debido a la gran producción de hormigón que genera.

En la siguiente figura se presenta la repartición de la producción de hormigón a nivel

mundial:

Fuente: CSI Cement Sustainability Initiative. Recycling Concrete Full Report.

GRAFICO 1: PRODUCCION MUNDIAL DE HORMIGON

“ El reciclaje del hormigón supone un importante reto medioambiental, ya que es el

segundo elemento más usado en el mundo, después del agua. Los análisis recientes

apuntan a una cifra de fabricación de 25.000 millones de toneladas al año, lo que

equivale a unos 6.000 millones de camiones de hormigón al día. Se estima que la

producción mundial de hormigón genera 1,6 billones de toneladas de CO2 al año,

aproximadamente el 5% de la carga total de dióxido de carbono de la atmósfera. No

13

son de extrañar semejantes datos, si tenemos en cuenta que se trata de un material utilizado en infraestructuras de todo tipo 1 . ”

Existen varias razones que impulsan el reciclaje del hormigón, una de ellas son las

grandes cantidades de hormigón usado que van a botadero; además, la falta de

organización y de cuidado en la construcción conduce a este desperdicio de hormigón

y para aprovechar este recurso y no dejar que se pierda tanto material y tanto espacio,

la reutilización del hormigón como árido parece muy asertiva.

Por otra parte, la escasez de materias primas como los áridos, provocada por la gran

demanda de recursos básicos incitan a tomar como opción el reciclaje, por lo que los

principales efectos del reciclaje del hormigón están orientados a la disminución de la

explotación de los recursos naturales, a la disminución de la utilización de tierras como

botaderos.

En Chile se estima que la tasa per-cápita de residuos de construcción y demolición

(RCD) alcanzaría a 0,8 kg/habitante/día. De acuerdo con la herramienta de inteligencia

producida por el instituto del cemento y del hormigón de Chile, el uso de concreto para

construcción viene en crecimiento acelerado en Chile desde el año 2006, cuando el

material consolidó una ventaja importante respecto la albañilería. Hoy, la tasa de

utilización del hormigón para obras en Chile alcanza los 60% del total de materialidades usadas 2 .

1 CSI Cement Sustainability Initiative. Recycling Concrete Full Report. 2 Instituto del cemento y del hormigón de Chile, estadísticas material muro.

14

1.2.

Hipótesis

Mediante una dosificación optima, es posible elaborar hormigón con material

reciclado, manteniendo la relación agua/cemento, para reemplazar al hormigón

convencional.

1.3.

Objetivos

1.3.1. Objetivo general

 Estudiar el comportamiento mecánico del hormigón hecho con residuos de la

construcción y demolición.

1.3.2. Objetivos específicos

 Estudiar las propiedades físicas y mecánicas de los áridos reciclados, para

introducirlo como agregado en la elaboración del hormigón convencional.

 Determinar la cantidad de agregados reciclados que permiten un óptimo

desempeño del hormigón convencional.

 Caracterizar física y mecánicamente el hormigón con material reciclado,

fabricando probetas de hormigón, evaluando su comportamiento a compresión

y flexión.

1.4.

Limitaciones

 Se realizarán 7 ensayos por serie de hormigón, las cuales serán 5 a compresión y

2 a flexión.

 El árido grueso será sustituido por árido reciclado en porcentajes de reemplazo del

20% y 40%.

15

1.5.

Alcances

 Se usará áridos reciclado (gravilla ¾”) proveniente de la escombrera “We Mapu”,

ubicada en Quepe, región de la Araucanía.

 Se usarán áridos naturales (gravilla ¾” y arena) provenientes de “Áridos San

Vicente”, ubicado entre Lautaro y Pillalelbun.

 Se realizarán los ensayos de compresión y flexión pura, solo para los áridos

mencionados.



Se reemplazará solo el árido grueso.

16

CAPITULO II

MARCO METODOLÓGICO

17

2. MARCO METODOLÓGICO

2.1.

Estructura del hormigón

Según el ministerio de obras públicas, el hormigón de define como un conglomerado

formado por la mezcla de cemento, agregado fino, agregado grueso y agua, los que, al

mezclarse entre sí, forman una masa plástica trabajable, que permite ser moldeada en

la forma que se desee, obteniendo como resultado una piedra artificial. Suele incluirse

también los aditivos químicos y el aire.

El cemento es el componente activo de la mezcla de hormigón, tiene como función

principal la de conglomerar los áridos, para formar una pasta homogénea y cohesiva,

la unión de los agregados pétreos y arena no sería posible sin el cemento, ya que este

permite su unificación, además de proporcionar la resistencia mecánica de la pasta de

hormigón endurecida.

Para los fines de la construcción, un conglomerante es un material capaz de desarrollar,

después que se han producido las reacciones químicas apropiadas, las propiedades

adhesivas y cohesivas que hacen posible ligar fragmentos minerales para producir una

masa compacta, continua y resistente.

Por otro lado, los áridos se dividen entre el árido grueso (grava, gravilla) y el árido fino

(arena), los que proporcionan rigidez al hormigón; son responsables de la durabilidad

y estabilidad del hormigón en el tiempo.

El agua confiere plasticidad y trabajabilidad en estado fresco, además de hidratar al

aglomerante y ayudar en el curado del hormigón. Finalmente, a estos componentes

básicos se pueden añadir aditivos para mejorar algunas propiedades del hormigón.

18

2.1.1. Áridos

Los áridos forman el esqueleto duro del hormigón, representando aproximadamente

tres cuartos del volumen del hormigón total. Permiten darle resistencia al hormigón y

evitan la retracción del cemento. El objetivo principal es de tener un volumen de huecos

mínimo a rellenar con la pasta de cemento, lo que implica una mayor finura y una

granulometría adecuada.

Según la norma chilena NCh 163. Of 79, los áridos se pueden definir como el material

pétreo compuesto de partículas duras, de forma y tamaños estables, ocupan entre el 65

y el 75% de volumen total de hormigón. Es de gran importancia su elección y control

ya que de sus características dependerá la docilidad del hormigón fresco y la posterior

resistencia que alcance una vez endurecido, también de sus condiciones dependerá la

durabilidad de las estructuras y la economía de sus mezclas, en conclusión, de sus

características dependerá la calidad final del hormigón.

2.1.2. Cemento

“Es un material pulve rizado que por adición de una cantidad conveniente de agua, forma una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto bajo el agua como en el aire.” 3

Está formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente

molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto

la molienda entre estas rocas es llamada Clinker, esta se convierte en cemento cuando

se le agrega yeso, el cual le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y

endurecerse, el cemento así obtenido se llama Cemento Portland.

3 Nch 148 of 68 – Cemento - Terminología, clasificación y especificaciones generales.

19

Al ser mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla

uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia

pétrea, denominada hormigón.

También existen los cementos Portland con adiciones o especiales, los cuales además

de mantener las características del Portland poseen otras propiedades especiales

relacionadas principalmente con la durabilidad y la resistencia química.

2.1.3. Agua

El agua es el componente del hormigón que entra en contacto con el cemento generando

el proceso de hidratación, que desencadena una serie de reacciones que terminan

entregando al material sus propiedades físicas y mecánicas, su buen uso se convierte

en el parámetro principal de evaluación para establecer el eficiente desempeño del

hormigón en la aplicación.

La presencia del agua es imprescindible en la confección de los hormigones, ya que

tiene dos diferentes aplicaciones, tales como ingrediente en la elaboración de mezclas,

utilizando la cantidad de agua que requiere el concreto por unidad de volumen para que

se hidraten las partículas del cemento y para proporcionar las condiciones de

manejabilidad adecuada que permitan la aplicación y el acabado del mismo en el lugar

de la colocación en el estado fresco; y de medio de curado en las estructuras recién

construidas, proceso que consiste en lograr que el material disponga del agua que

necesita el cemento para hidratarse y mantenerse en condiciones moderadas de

temperatura una vez endurecido a fin de que alcance los niveles de resistencia para los

cuales fue diseñado.

20

Este proceso adicional es muy importante en vista de que, una vez colocado, el

hormigón pierde agua por diversas situaciones como: altas temperaturas por estar

expuesto al sol o por el calor reinante en los alrededores, alta absorción donde se

encuentra colocado el hormigón, fuertes vientos que incrementan la velocidad de

evaporación. Aunque en la actualidad existen productos que minimizan la pérdida

superficial del agua, en el caso de que no sean utilizados se requiere adicionársela

periódicamente a los elementos construidos para que alcancen el desempeño deseado.

Como componente del hormigón convencional el agua representa aproximadamente

entre el 10 y el 25% del volumen del hormigón recién mezclado. El agua debe cumplir

con ciertos requisitos lo que son regulados por la norma Nch 1498. Solo el agua potable

está permitida utilizarla sin necesidad de verificar su calidad. Todo otro tipo de agua

debe ser analizada, además es importante mencionar que el agua de mar no debe ser

utilizada en hormigón armado.

2.2.

Propiedades del hormigón

El hormigón presenta dos estados fundamentales desde los puntos de vista prácticos.

El estado fresco o plástico en el que admite ser manipulado para su adaptación a los

encofrados previstos y el estado endurecido en el que ha adquirido una rigidez tal que

impide su manipulación sin producir fracturas visibles o no irreversibles.

Su resistencia y su permeabilidad representan variables importantes en el diseño y

control de la calidad. Primero, la resistencia da una vista habitual de la calidad del

hormigón, debido a que está directamente relacionada con la estructura de la pasta de

cemento. En lo que se refiere a la permeabilidad del hormigón, esta permite obtener

una apreciación de su durabilidad, ya que está vinculada con la estructura de poros de

la pasta de cemento y de los áridos.

21

La durabilidad es muy relevante en cuanto a la resistencia, en el tiempo, del hormigón

a las distintas acciones externas a las cuales puede estar expuesto, lo que puede ser tan

importante como su resistencia mecánica.

2.2.1. Resistencia a compresión

Es una propiedad del hormigón que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo

general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el

concreto suele aumentar su resistencia en un período largo, la resistencia a la

compresión a los 28 días es la medida común de esta propiedad.

La investigación y la experiencia han demostrado que el factor de mayor importancia

en la resistencia del hormigón es el cociente entre la cantidad de agua de amasado y la

de cemento (Ley de Abrams, 1919). Este cociente se denomina relación Agua/Cemento

(abreviada A/C) y se expresa como fracción en peso de los materiales. Para un tipo de

cemento, a menor relación A/C mayor resistencia, lo que se ve reflejado en el grafico

2.

Fuente: Ley de Abrams.

GRAFICO 2: RESISTENCIA VS RELACION (A/C)

22

Además, se ha determinado que la resistencia del hormigón sigue dependiendo

principalmente de la relación A/C incluso ante variaciones en sus componentes

(proporción de áridos, dosis de cemento o agua), siempre que los áridos sean de calidad,

la mezcla sea plástica, trabajable y no presente segregación. De esta forma, si la dosis

de cemento es constante, a mayor cantidad de agua la resistencia será menor.

Un hormigón con altos contenidos de agua (relaciones agua/cemento por encima de

0,5) pueden proporcionar resistencias bajas y ser susceptibles de ser atacados

fácilmente por los agentes externos.

Por el contrario, como se indica en el grafico 3, relaciones agua/cemento bajas

(menores de 0,45) contribuyen de forma significativa a la resistencia de los elementos,

tanto a la compresión y mejor desempeño de la estructura, como al ataque de agentes

que se encuentran en el medio ambiente, y en consecuencia a la durabilidad.

GRAFICO 3: RESISTENCIA A 28 DIAS VS RELACION A/C

23

2.2.2. Durabilidad

La durabilidad es la capacidad que tienen las estructuras de hormigón de conservar

inalteradas sus condiciones físicas y químicas durante su vida útil cuando se ven

sometidas a la degradación de su material por diferentes efectos de cargas y

solicitaciones, las cuales están previstas en su diseño estructural. Dicho diseño debe

estipular las medidas adecuadas para que la construcción alcance la vida útil establecida

en el proyecto, teniendo en cuenta las condiciones ambientales, climatológicas y el

género de edificio a construir.

Un hormigón endurecido puede deteriorarse como consecuencia de acciones físicas de

naturaleza muy diferentes: El agua puede penetrar en el hormigón y si esta se hiela dará

lugar a tensiones que podrán destruirlo. Se conoce como ciclos de hielo-deshielo.

El calor de hidratación del cemento puede ocasionar con el paso del tiempo

contracciones y posibles fisuras.

2.3.

¿Cómo se recicla hormigón?

El hormigón reciclado está fabricado con áridos reciclados y agregados que tienen su

origen en la trituración de residuos procedentes de otras infraestructuras.

Para poder llevar a cabo el proceso de reutilización, los escombros se transportan a una

planta de reciclaje y tienen que estar limpios de otro tipo de materiales, después de

triturarlo, los fragmentos de árido son clasificados por tamaño. De este proceso, serán

las fracciones gruesas las que pueden ser utilizadas para la fabricación de un nuevo

hormigón, las que reemplazan al árido grueso como grava o gravilla, y no al árido fino,

esto debido a la gran demanda de agua que necesitan.

24

Si los escombros de hormigón provienen de hormigón armado, es necesario hacerle un

tratamiento específico al quitar las armaduras, lo que vuelve el proceso bastante más

caro. Es por esta razón económica que se puede reciclar en prioridad hormigón no

armado usado en pavimentos u otros. Luego, el hormigón sólo se procesa en una planta

chancadora que lo tritura para llegar a un tamaño aceptable, según los requisitos

exigidos.

2.4.

Árido Reciclado

Estos áridos tienen su origen en los residuos de construcción y demolición (RCD). Se

someten a un proceso de reciclaje que los revaloriza y los convierte en materia prima.

Los residuos que quedan después de una construcción y/o demolición (RCD) sirven

para la creación de materiales reciclados que pueden valorizarse como madera,

plástico, metales férricos y no férricos o papel y cartón entre otros. A los áridos

reciclados se les pueden dar muchos usos diferentes como bases o sub-bases de

carreteras, rellenos, rellenos de zanjas y arcenes, escolleras, caminos rurales o pistas

forestales, hormigones ya sean estructurales o no, entre otras alternativas.

ILUSTRACION 1: ORIGEN Y COMPOSICION DE ARIDOS RECICLADOS

25

A medida que se va desarrollando la actividad relacionada con la construcción y

también con la demolición, se va generando una gran cantidad de residuos sólidos.

Éstos contienen un gran número de residuos como pueden ser grava, piedras, madera,

ladrillo, arena, hormigón, vidrio, papel, plástico, etc.

Las aplicaciones de los áridos reciclados podrían resumirse en varios tipos;

i. Materiales reciclados para la restauración de espacios degradados.

ii.

Áridos para bases y sub-bases de carreteras.

iii.

Áridos para drenajes, encachados y camas de tuberías.

iv.

Áridos para morteros y hormigones.

v.

Áridos para rellenos localizados.

El reciclaje de esta clase de residuos a través de su transformación en áridos. No solo

tiene la capacidad de ahorrar espacio en rellenos sanitarios, sino que también puede

llegar a reducir la demanda de extracción de materias primas naturales para nuevos

emprendimientos dentro del sector de la construcción.

2.5.

Propiedades de áridos reciclados

Los áridos reciclados tienen como propiedad principal su alto nivel de absorción; la

demanda de agua y el consumo de cemento del hormigón fresco con árido reciclado

son siempre mayores que los de hormigón hecho con grava natural. Esto se debe a la

presencia de mortero y otras sustancias adheridas a la superficie de las partículas del

árido, que tienden a aumentar la absorción de los áridos al ser menos puros, en relación

con la porosidad y la absorción del hormigón, aumentan en el hormigón reciclado,

dependiendo de la porosidad y de la absorción del hormigón del cual provienen los

áridos reciclados.

26

La calidad de los áridos, se clasifican según su tasa de absorción mientras más baja sea

la tasa de absorción de un árido reciclado, mejor su calidad. Tasas de absorción altas

indican un alto nivel en mortero de cemento adherido, lo que generalmente conduce a

un hormigón con menor resistencia, durabilidad y deformación.

A continuación, se puede ver en las tablas 1 y 2, las propiedades de los áridos reciclados

en comparación con los áridos naturales, observadas en algunos estudios seleccionados

como referentes para este proyecto, donde se puede apreciar la gran diferencia en la

absorción de agua de los áridos, superando hasta tres veces la absorción de un árido

natural, debido a que sus densidades (real, seca y superficialmente seca), son más bajas

que las de un árido natural, producto de la porosidad que poseen los áridos reciclados.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS GRUESOS

AGREGADOS TAMAÑO

ρRsss

ρ real seca

ρ neta

ABSORCIÓN

(mm)

(kg/m3)

(kg/m3)

(kg/m3)

(%)

6,3 - 9,5

2678

2629

2765

1,9

AN

9,5 - 12,5

2687

2642

2767

1,7

12,5 - 19,3

2699

2661

2765

1,4

6,3 - 9,5

2510

2390

2720

5,0

AR

9,5 - 12,5

2530

2430

2720

4,4

12,5 - 19,3

2530

2440

2700

4,00

Fuente: Letelier, V., Ortega, J. M., Muñoz, P., Tarela, E., & Moriconi, G. (2018). Influence of waste brick powder in the mechanical properties of

recycled aggregate concrete. Sustainability, 10(4), 1037

TABLA 1: PROPIEDADES DE LOS ARIDOS RECICLADOS Y NATURALES SEGÚN

TAMAÑO

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS GRUESOS

AGREGADOS TAMAÑO

ρRsss

ρ real seca

ρ neta

ABSORCIÓN

(mm)

(kg/m3)

(kg/m3)

(kg/m3)

(%)

6,3 - 9,5

2678

2629

2765

1,9

AN

9,5 - 12,5

2687

2642

2767

1,7

12,5 - 19,3

2699

2661

2765

1,4

6,3 - 9,5

2510

2390

2720

5,0

AR

9,5 - 12,5

2530

2430

2720

4,4

12,5 - 19

2535

2440

2700

4,00

Fuente: Letelier, V., Tarela, E., & Moriconi, G. (2017). Mechanical properties of concretes with recycled aggregates and waste brick powder

as cement replacement. Procedia engineering, 171, 627-632.

TABLA 2: PROPIEDADES DE LOS ARIDOS RECICLADOS Y NATURALES

En las tablas recién expuestas, se puede apreciar que la absorción del árido reciclado

supera en más de 3 veces a la del árido grueso natural, lo que constituye la mayor

diferencia entre ambos, ya que alcanza valores muy superiores a los obtenidos en los

áridos naturales, esto se debe a la cantidad de mortero adherido que presentan dichos

áridos. El tamaño del árido reciclado influye de manera decisiva en la absorción, en las

fracciones más finas la absorción es mayor, ya que en ellas la cantidad de mortero

adherido es superior a las fracciones más gruesas, siendo más visible este efecto sobre

la densidad del árido, cuando menor es la densidad mayor es la absorción de agua.

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En el grafico número 4, se puede ver como un árido disminuye su densidad a mayor

porcentaje de absorción de agua.

Fuente: Calderón, Á. N. (2014). Uso y fomento del árido reciclado en hormigón estructural como oportunidad de mejora medioambiental y

económica.

GRAFICO 4: RELACION ENTRE LA ABSORCION Y LA DENSIDAD EN ARIDOS RECICLADOS SEGÚN SU TAMAÑO

TRANSCURRIDOS 10 MINUTOS

El sistema empleado en el proceso de obtención de estos áridos reciclados (trituración),

permite reducir la absorción, ya que a medida que los RCD pasan por la máquina

trituradora, la cantidad de mortero adherido a los áridos disminuye.

La densidad de los áridos reciclados es menor que la de los áridos naturales, ya que el

primero presenta una capa de mortero adherida cuya densidad es menor a la del árido,

la fracción fina obtenida es la que menos densidad tiene debido a la mayor cantidad de

mortero adherido que poseen sus partículas por unidad de peso.

Los factores más influyentes en la densidad son el proceso de producción del árido, el

tamaño de las fracciones obtenidas y el grado de mortero o contaminación.

Finalmente, la resistencia a la compresión no varía de manera significativa si se

reemplaza menos de un 30% del árido natural por árido reciclado; si se incorpora una

fracción mayor de árido reciclado estos parámetros pueden disminuir hasta en un 20%.

29

2.6.

Normativa de Áridos reciclados

2.6.1. Estado actual en EEUU

Aunque no existen normas específicas si existen normas que se utilizan como base para

determinar las propiedades de los áridos reciclados. El comité ACI elabora un

documento para normalizar la utilización de áridos reciclados en hormigón, los cuales

se clasifican según las siguientes categorías;

a) Residuos triturados procedentes de demoliciones (contienen cierto porcentaje de

elementos contaminantes)

b) Residuos de demolición clasificados y limpios, sin presencia de elementos

contaminantes.

c) Residuos cerámicos limpios, contienen menos del 5% de hormigón u otros

contaminantes.

d) Residuos de hormigón limpios, restos de hormigones triturados y clasificados que

contienen menos del 5% de materiales contaminantes.

A todos se les exige que cuando sean utilizados en la producción de hormigón, posean

la dureza adecuada para conseguir la resistencia a compresión deseada, para que no

provoque reacciones indeseadas con otros componentes de la mezcla.

En función de su uso se clasifican en:

 Áridos para rellenos en general. Las cuatro categorías anteriores se pueden utilizar

para este fin.

 Áridos para drenajes, las cuatro categorías anteriores se pueden utilizar para este

fin.

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 Áridos para bases y sub-bases de carreteras. Las categorías b, c y d son adecuadas

para esos fines.

 Áridos para la fabricación de hormigón, donde la categoría d, es la más adecuada

para este fin.

2.6.2. Estado actual en Japón

En Japón los áridos reciclados, se clasifican en tres categorías. El árido reciclado de

mayor calidad se le denomina con la letra H, el de calidad intermedia con la letra M, y

el de más baja calidad con la letra L.

Con el primero de ellos se consiguen las mejores prestaciones en la fabricación de

hormigón, y quedan regulados por las normas JIS A 5021, JIS A 5022 y JIS A 5023.

La clasificación en una categoría se basa en los requisitos exigidos a sus propiedades

físicas, a la reactividad alcalina del árido, y al contenido de impurezas.

En la tabla 3 que se presenta a continuación, se puede ver las propiedades admitidas

por las normas que regulan los áridos reciclados en Japón, según la norma JIS A 5021.

PROPIEDAD

AG

AF

Densidad en seco (kg/m3)

≥ 2500

≥ 2500

Absorción %

≤ 3%

≤ 3%

Abrasión %

≤ 35%

-

% que pasa por el tamiz

≤ 1%

≤ 7%

75 µm

Contenido de ion cloruro

≤ 0.04%

≤ 0.04%

Fuente: JIS A 5021

TABLA 3: PROPIEDADES DEL ARIDO RECICLADO CLASE H JIS A 5021

31

En la tabla 4, se plasman las sustancias que son consideradas contaminantes en un

árido reciclado, y el porcentaje límite para que no se clasifican como tal, según la norma

que rige en dicho país.

SUSTANCIAS CONTAMINANTES

% EN PESO

Baldosas, ladrillos, cerámica, asfalto

2.0

Vidrio

0.5

Yeso

0.1

Otras sustancias inorgánicas

0.5

Plásticos

0.5

Madera, papel

0.1

Fuente: JIS A 5021

TABLA 4: SUSTANCIAS CONTAMINANTES DEL ARIDO RECICLADO CLASE H JIS A

5021

2.6.3. Actualidad en España

En España, la publicación del Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el que se

regula la producción y gestión de los residuos de construcción y demolición, y la

Resolución de 20 de enero de 2009, por el que se aprueba el Plan Nacional Integrado

de Residuos 2008-2015, supone el inicio de una política de gestión de residuos

orientada al reciclaje y minimización, y a las primeras medidas de fomento de

utilización de los productos reciclados procedentes del reciclaje de RCD.

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