DOSIFICACIÓN ÓPTIMA DE AGREGADO DE APROVECHAMIENTO OBTENIDO DE LA MEZCLA DE AGREGADO PÉTREO Y DE TRITURADO DEL CONCRETO
PROVENIENTE DE RCD PARA LA IMPLEMENTACIÓN EN ASFALTO DENSO EN FRIO.
Nancy Viviana Roncancio Cabrejo Sergio Mauricio Ubaque Benavides
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR DE CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ
IMPLEMENTACIÓN EN ASFALTO DENSO FRÍO DE LA DOSIFICACIÓN ÓPTIMA DE AGREGADO DE APROVECHAMIENTO OBTENIDO DE LA MEZCLA DE AGREGADO PÉTREO Y DE TRITURADO DEL CONCRETO PROVENIENTE DE
RCD.
Nancy Viviana Roncancio Cabrejo Sergio Mauricio Ubaque Benavides
Trabajo de grado para optar al título de Tecnólogo en construcciones civiles. Modalidad monografía
Director
Hernando Antonio Villota Posso Ingeniero civil
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR DE CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ
3
Nota de aceptación:
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
Firma del Tutor ______________________________
Firma del Jurado ______________________________
4 AGRADECIMIENTOS
Al Ing. Hernando Antonio Villota por su constante acompañamiento y asesoría en tiempo y fuera de tiempos laborales para el desarrollo de esta monografía.
A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Facultad Tecnológica por haber sido la unidad proveedora de alimento intelectual y brindarnos las facilidades en el uso de sus instalaciones para realizar la recopilación de informaciones teóricas y prácticas para la presente monografía.
A nuestras familias por su apoyo incondicional en cada momento para poder obtener un muy importante título como profesionales.
5 CONTENIDO.
pág.
1. INTRODUCCIÓN ... 14
1.1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 16
1.2. JUSTIFICACIÓN ... 16
1.3. OBJETIVOS ... 17
1.3.1. Objetivo general ... 17
1.3.2. Objetivo específico ... 17
1.4. COMPONENTE METODOLÓGICO ... 17
2. MARCO TEORICO ... 18
1.1. RESIDUOS DE CONSTRUCCION Y DEMOLICION - RCD ... 18
2.1.1. CLASIFICACIÓN ... 19
2.1.2. DISPOSICIÓN FINAL DE RCD ... 22
2.1.3. APROVECHAMIENTO DE RCD ... 24
2.2. NORMATIVIDAD SOBRE APROVECHAMIENTO ... 28
2.2.1. NORMATIVA DISTRITAL (BOGOTÁ) ... 28
2.2.2. NORMATIVIDAD NACIONAL. ... 29
2.3. ASFALTO DENSO EN FRÍO ... 31
2.3.1. PRINCIPALES USOS. ... 31
2.3.2. AGREGADO PARA ASFALTO DENSO EN FRIO ... 31
2.3.3. GRANULOMETRIA DE MATERIAL ... 35
2.4. ESPECIFICACIONES ADICIONALES SEGÚN NORMATIVA INVIAS .... 37
2.4.1. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½”) POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. I.N.V.E – 218 – 07 ... 37
6
2.4.4. ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS
AGREGADOS PARA CARRETERAS. I.N.V.E – 230 – 07 ... 38
2.4.5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO DE MICRO-DEVAL. I.N.V.E. – 238 – 07 ... 38
3. TRABAJO REALIZADO POR LOS INVESTIGADORES ... 39
3.1. ACTIVIDADES DE LA INVESTIGACION ... 39
3.2. INVESTIGACIÓN TEÓRICA ... 39
3.3. SELECCIÓN DE LA MUESTRA Y REALIZACIÓN DE LABORATORIOS. 40 3.4. TOMA, CÁLCULO Y ANÁLISIS DE DATOS ... 40
4. IMPLEMENTACIÓN EN ASFALTO DENSO FRÍO DE LA DOSIFICACIÓN ÓPTIMA DE AGREGADO DE APROVECHAMIENTO OBTENIDO DE LA MEZCLA DE AGREGADO PÉTREO Y DE TRITURADO DEL CONCRETO PROVENIENTE DE RCD... 41
4.1. MATERIALES ... 41
4.1.1. Triturado de concreto proveniente de RCD. ... 41
4.1.2. Agregados para asfalto. ... 41
4.1.3. Materiales que se requiere para los laboratorios. ... 41
4.2. MÁQUINAS Y EQUIPOS. ... 41
4.2.1. MÁQUINA DE LOS ÁNGELES ... 41
4.2.2. APARATO MICRO-DEVAL. ... 42
4.2.3. CALIBRADORES METALICOS. ... 43
4.2.4. SERIE DE TAMICES ... 44
4.2.5. OTROS INSTRUMENTOS. ... 45
5. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE DATOS ... 46
5.1. PRIMERA RONDA DE LABORATORIOS, 100% RCD. ... 46
5.1.1. ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO ... 46
7
5.1.3. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1½") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. ... 52 5.1.4. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL.
54
5.1.5. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS. 56
5.1.6. SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO. ... 57 5.1.7. REPORTE RESULTADOS FINALES ... 58 5.2. SEGUNDA RONDA DE LABORATORIOS, 40% RCD & 60% NATURAL.
63
5.2.1. DOSIFICACIÓN. ... ¡Error! Marcador no definido. 5.2.2. ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO ... 63 5.2.3. INDICE DE ALARGAMIENTO Y APLANAMIENTO ... 65 5.2.4. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑO MENORES DE 37.5 mm (1½") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. ... 66 5.2.5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL.
67
5.2.6. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS. 67
8
5.3.4. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑO MENORES DE 37.5 mm (1½") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. ... 72 5.3.5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL.
73
5.3.6. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS. 73
5.3.7. SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO. ... 74 5.3.8. REPORTE RESULTADOS FINALES ... 74 5.4. CUARTA RONDA DE LABORATORIOS, 20% RCD & 80% NATURAL. . 75 5.4.1. ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO ... 75 5.4.2. INDICE DE ALARGAMIENTO Y APLANAMIENTO ... 77 5.4.3. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑO MENORES DE 37.5 mm (1½") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. ... 78 5.4.4. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL.
79
5.4.5. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS. 79
9
5.5.4. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO MICRO-DEVAL.
84
5.5.5. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS. 85
5.5.6. SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS
SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO. ... 85
5.5.7. REPORTE RESULTADOS FINALES ... 86
5.6. DATOS GENERALES DE LABORATORIOS ... 87
5.7. ANALISIS DE DATOS RECOLECTADOS ... 91
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 93
6.1. CONCLUSIONES... 93
7. BIBLIOGRAFÍA ... 97
LISTA DE TABLAS. Tabla 1. Clasificación de los residuos de construcción y Demolición –RCD. ... 21
Tabla 2. Alternativas de aprovechamiento de los RCD ... 27
Tabla 3. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío. .... 32
Tabla 4. Requisitos del agregado grueso para mezclas asfálticas en frio. ... 33
Tabla 5. Requisitos del agregado fino para mezclas asfálticas en frio ... 34
Tabla 6. Requisitos de llenante mineral para mezclas asfálticas en frio ... 35
Tabla 7. Granulometría para mezclas asfálticas en frio ... 36
Tabla 8. Tipo de mezcla en función del espesor de la capa ... 36
Tabla 9. Requisitos de proporción de finos ... 37
Tabla 10. Dimensiones de los calibradores para para espesor y longitud. ... 44
Tabla 11. Distintos tamaños de tamices. ... 45
Tabla 12. Tabla de resultados 1ra granulometría 100% RCD ... 47
Tabla 13. Comparación granulometría 100% RCD con norma técnica 550.-1 Invias. ... 48
Tabla 14. Tabla de Humedad Higroscópica laboratorio Granulometría. ... 49
Tabla 15. Resultados de ensayo índice de aplanamiento para 1ra Muestra 100% RCD. ... 51
10
11
12
13 LISTA DE IMÁGENES.
Ilustración 1 Máquina de los ángeles, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos,
2018 ... 42
Ilustración 2 Máquina de los micro-deval, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018 ... 43
Ilustración 3 Calibradores, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018 ... 43
Ilustración 4 Tamices, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018 ... 44
Ilustración 5. Ensayo de aplanamiento para fracción granulométrica de 3/8''. ... 50
Ilustración 6. Ensayo de alargamiento para fracción granulométrica de 1/2''. ... 51
Ilustración 7. Máquina de los ángeles lista para ensayo con 8 esferas. ... 54
Ilustración 8. Máquina de Micro Deval, puesta a punto para ensayo de laboratorio. ... 55
LISTA DE GRAFICAS. Grafica 1. Resultado de la 1ra granulometría 100% RCD. ... 47
Grafica 2. Comparación gráfica con norma técnica 550-1 MDF 20 con la muestra de 100% RCD. ... 48
Grafica 5. Resultado de la 2da granulometría 40% RCD & 60% Natural. ... 64
Grafica 6. Comparación gráfica con norma técnica 550-1 MDF 20 con la muestra de 40% RCD & 60% Natural. ... 65
Grafica 7. Resultado de la 3ra granulometría de 30% RCD & 70% Natural ... 70
Grafica 8. Comparación gráfica con norma técnica 550-1 MDF 20 con la muestra de 30% RCD & 70% Natural.. ... 71
Grafica 9 Resultado de la 4ta granulometría de 20% RCD & 80% Natural ... 75
Grafica 10 Comparación gráfica con norma técnica 550-1 MDF 20 con la muestra de 20% RCD & 80% Natural. ... 76
Grafica 11 Resultado de la 5ta granulometría de 10% RCD & 90% Natural. ... 81
14 1. INTRODUCCIÓN
El concepto de reciclaje está cada vez más presente y esto se debe a la necesidad de proteger los recursos ambientales y disminuir la cantidad de desechos depositados, aprovechándolos siempre que sea posible. Sin embargo, la implementación e innovación en técnicas que consigan estos resultados son ineficientes ya que existe desconocimiento acerca de cómo hacerlo. Siendo esta la razón para que se implemente normativa que obligue a seguir estas conductas para el beneficio de todos. La realización de este proyecto será para las obras de construcción que se ejecuten en Bogotá, en donde la UAESP (Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos) es la encargada de proyectar la cantidad de material que llega a los centros de disposición final, así como el porcentaje que se puede reutilizar de estos.
La resolución 1115 de 2012 emitida por la Secretaria Distrital de Ambiente de Bogotá, busca “adoptar los lineamientos técnicos ambientales para las actividades de tratamiento y aprovechamiento de los Residuos de la Construcción y Demolición –RCD- en el perímetro urbano del Distrito Capital” donde se exige a los contratistas y entidades del distrito a aprovechar el 25% de los RCD generados.1
En consecuencia la presente propuesta tiene como objetivo identificar la dosificación adecuada para un agregado aprovechable obtenido de la mezcla de agregado pétreo y de triturado de concreto, que pueda ser utilizada en una mezcla de asfalto denso frío y cumplir con las exigencias que contempla la sección 550-11 sobre especificación técnica de mezclas densas en frío del IDU (Instituto de Desarrollo Urbano), a fin de aprovechar los residuos producto de obras de construcción y evitar la degradación de recursos naturales no renovables.
1.1. RESUMEN
Debido a la necesidad de Reciclar, Reutilizar y Reducir que como en todo, también se debe implementar en el campo de las construcciones civiles, pero hasta que porcentaje se pueden utilizar estos materiales reciclados en combinación con las materias primas para asegurar su correcto funcionamiento para los destinos en particular, debido a eso se trató de establecer que combinación de mezcla entre agregados pétreos naturales con triturados de concreto provenientes del RCD es la más óptima para implementarla en asfalto denso en frío, para saber este porcentaje se debe restringir a cumplir con la normatividad Colombiana instaurada por el Instituto de Desarrollo Urbano IDU teniendo un portafolio de especificaciones
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técnicas llamado ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES DE
MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN, PARA PROYECTOS DE
INFRAESTRUCTURA VIAL Y DE ESPACIO PÚBLICO PARA BOGOTÁ D.C. y puntualmente en su capítulo 5. Revestimientos asfálticos, sección 550-11 Mezcla asfáltica densa en frío, quien establece una serie de pruebas técnicas para certificar que los agregados nos ofrecen la calidad y ciertas cualidades necesarias para esta aplicación, por lo que se procedió a hacer iteraciones de rondas de ensayos variando la cantidad de material RCD empezando con el 100% y disminuyendo progresivamente, recolectando datos después de cada reducción, se procede a tabular y analizar los resultados de cada ronda de laboratorios, para hallar la proporción máxima aceptable de RCD.
ABSTRACT
Due to the need to Recycle, Reuse and Reduce that as in everything else, it must also be implemented in the field of civil constructions, but up to what percentage these recycled materials can be used in combination with the raw materials to ensure their correct functioning for the Particular destinations, due to that, it was tried to establish that combination of mixture between natural stone aggregates with crushed concrete coming from the RCD is the most optimal to implement it in cold asphalt, to know this percentage should be restricted to comply with the regulations Colombian instituted by the Instituto de Desarrollo Urbano IDU having a portfolio of technical specifications called ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES DE
MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN, PARA PROYECTOS DE
16 1.2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Aunque la normatividad local exige que se deben aprovechar el 25%2 de los RCD
generados, existe desconocimiento de las metodologías que permitan cumplirlo. Además la Resolución 472 del 28 de febrero de 2017 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible establece que a partir del primero de enero del 2018 los grandes generadores de residuos en Colombia aprovecharán un porcentaje no inferior al 2% del peso total de los materiales usados en obra, el problema podría ser aún mayor.
Por otra parte el mayor inconveniente con los RCD es que no son biodegradables, lo que significa que deben realizarse procesos adicionales para que vuelvan al ciclo productivo, provocando que el producto final sea más costoso al de referencia, como sucede al comparar la subbase granular tipo B con un costo por m3 de $57.874 y la
subbase granular tipo B con reciclado de concreto hidráulico con un costo por m3
de $68.967, tomado de la lista de precios para marzo del 2017 del IDU. Los factores que intervendrán dentro de la dosificación a obtener serán:
- Las distintas dosificaciones del agregado de aprovechamiento. - Granulometría del material dosificado.
- Desgaste por máquina de los ángeles del material dosificado. - Alargamiento y aplanamiento del material dosificado.
- Porcentaje de finos del material dosificado. - Resistencia a los sulfatos del material dosificado.
1.3. JUSTIFICACIÓN
Con el desarrollo de este proyecto se pretende encontrar la adecuada dosificación entre los agregados vírgenes y los RCD, aprovechando al máximo los RCD buscando que sigan cumpliendo lo establecido por las normas técnicas IDU 550-11 y la Resolución 1115 de 2012 de la Secretaría Distrital de Ambiente.
Logrando de este modo establecer unos órdenes de magnitud para la utilización de los RCD en función de los materiales vírgenes para la fabricación de las MDF (mezcla de asfalto densa en frio).
El agregado de aprovechamiento que se emplea en la mezcla de asfalto denso frío, será un material que retorna al ciclo productivo, para lograr esto se realizarán diferentes dosificaciones cuyo objetivo será obtener el mayor porcentaje de triturado
17
de concreto y a su vez cumpla con lo contemplado la sección 550-11 sobre especificación técnica de mezclas densas en frío del IDU.
De este modo será ampliamente usado en las diferentes obras de la ciudad, y así contribuir a lograr que las diferentes entidades y contratistas cumplan con el porcentaje de aprovechamiento requerido y también disminuir el impacto ambiental que genera la disposición final de estos.
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. Objetivo general
Establecer la dosificación óptima de agregado aprovechable, obtenida del agregado pétreo y del triturado de concreto hidráulico para su implementación en mezclas densas en frío.
1.4.2. Objetivo específico
● Determinar la dosificación óptima de agregado aprovechable de acuerdo a la norma IDU 550-11.
● Caracterizar el material (RCD) obtenido de los centro de acopio. ● Analizar el comportamiento entre los agregados pétreos y los RCD.
● Generar el orden de magnitud para usarse en la producción de nuevo pavimento a partir de la caracterización y el análisis de la mezcla asfáltica reciclada.
● Establecer recomendación para usar los RCD en la ciudad de Bogotá D.C.
1.5. METODOLÓGIA
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realizar, la cuarta actividad es obtener la cantidad suficiente del material muestra de triturados de concreto proveniente de Residuos de Construcción y Demolición y también de agregados pétreos naturales que se dispondrán para estudio, la quinta
tarea es empezar la investigación experimental en los laboratorios especializados en Construcciones civiles en condiciones controladas a la muestra 100% RCD, se obtienen datos y se registran, la tarea número 6 para llevar a cabo es la estabilización y dosificación del RCD con los agregados pétreos naturales obteniendo un proporción adecuada para buscar el punto óptimo de utilización, se toman datos y se registran, en séptima labor se repite la tarea anterior hasta encontrar una proporción RCD y agregado natural cada vez más aproximada a la proporción desconocida que cumplirá todos los requerimientos y nos dará solución al problema de la mayor cantidad de RCD que se podrá usar en una mezcla densa en frío, tomando datos y registrándolos en cada iteración, de Octava tarea se juntan y tabulan todos los datos recolectados para realizar los Cálculos y análisis de datos, donde se presentan los cálculos necesarios para la comparación propiedades entre dosificaciones y por ultimo se entrega un resultado final del cual se desprenderán cierto número de conclusiones y dejara espacio para una discusión de resultados.
2. MARCO TEORICO
El sentido de la contextualización y con el fin de marcar ayudas que faciliten comprender los temas más amplios que intervienen en el proyecto, se acude a las siguientes definiciones, leyes y contextualizaciones que se necesitan conocer:
1.1. RESIDUOS DE CONSTRUCCION Y DEMOLICION - RCD
Con Residuos de construcción y demolición – RCD- se hace referencia a los residuos de construcción y demolición que se generan durante el desarrollo de un proyecto constructivo.3
Los Residuos de construcción y demolición -RCD son aquellos que se generan en el entorno urbano y no se encuentran dentro de los comúnmente conocidos como Residuos Sólidos Urbanos (residuos domiciliarios y comerciales,
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fundamentalmente) ya que su composición es cuantitativa y cualitativamente distinta.
Se trata de residuos, básicamente inertes, constituidos por: tierras y áridos mezclados, piedras, restos de hormigón, restos de pavimentos asfálticos, materiales refractarios, ladrillos, cristal, plásticos, yesos, maderas y, en general, todos los desechos que se producen por el movimiento de tierras y construcción de edificaciones nuevas y obras de infraestructura, así como los generados por la demolición o reparación de edificaciones antiguas. 4
2.1.1. CLASIFICACIÓN
2.1.1.1. Por procedencia.
Residuos comunes inertes mezclados: son aquellos que provienen de los concretos, cerámicos, ladrillos, arenas, gravas, cantos, bloques o fragmentos de rocas, baldosín, mortero y materiales inertes que no sobrepasen el tamiz #200 de granulometría.
Residuos comunes inertes de material fino: material fino no expansivo como arcillas (caolín), limos y residuos inertes, poco o no plásticos y expansivos que sobrepasen el tamiz #200 de granulometría. Y material fino expansivo como Arcillas (montmorillonitas), y lodos inertes con gran cantidad de finos altamente plásticos y expansivos que sobrepasen el tamiz #200 de granulometría.
Residuos comunes no inertes: material diferente al pétreo como plásticos, PVC, maderas, cartones, papel, siliconas, vidrios, cauchos.
Residuos metálicos: estrictamente material metálico como acero, hierro, cobre, aluminio, estaño y zinc.
Residuos orgánicos: material natural como residuos de tierra negra y residuos vegetales.
Residuos contaminantes: estos se dividen en peligrosos que son desechos de productos químicos, emulsiones, alquitrán, pinturas, disolventes orgánicos, aceites, asfaltos, resinas, plastificantes, tintas, betunes, barnices, tejas de asbestos, escorias, plomo, cenizas volantes,
4 Proyecto básico para solicitud de autorización ambiental unificada correspondiente a planta de
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luminarias convencionales, y fluorescentes, desechos explosivos, y otros elementos peligrosos. Especiales como Polietileno - icoport, cartón, yeso (drywall), lodos residuales de compuestos. Y finalmente en contaminadores que son materiales ya mencionados anteriormente en este ítem que ya se encuentra contaminados con residuos peligrosos y especiales.5
2.1.1.2. Por aprovechables y no aprovechables
Un RCD aprovechado es aquel que ha pasado por un proceso de transformación, logrando que retornen al ciclo productivo. 6
Su aplicación es un beneficio directo tanto para constructores como para las urbanizaciones, debido que una buena identificación y clasificación de los RCD generados en obras fomenta el reciclaje y reúso de estos residuos, de manera directa también se verá reducida la generación de materiales nuevos, lo que conlleva a la disminución de costos de inversión en materiales.
El impacto ambiental es muy favorable ya que puede recudir drásticamente las afectaciones causadas por la extracción y los consumos de energía que se desprende de los procesos de producción de materiales para construcción.7
Un material no aprovechable es aquel que no es susceptible a reutilización o reciclaje como los contaminados con residuos peligrosos, estado deplorable que no se prestan para ser aprovechado u otras características de riesgo.
Los residuos no peligrosos, según la definición de residuos sólidos del Decreto 2981 de 2013, se dividen en aprovechables y no aprovechables. Los RCD resultan de las actividades de la construcción (demolición, excavación, construcción y/o reparaciones de las obras civiles) o de otras actividades conexas complementarias o análogas y de estos no existe una clasificación definida en la normatividad nacional. Por ello, a continuación se presenta una clasificación que da pautas para
5 Concreto Sencillo, Capitulo 2. Agregados para mortero o concreto (2015) Ing. G. Gerardo A. Rivera
L. Universidad del Cauca.
6 Identificación de alternativas para la gestión, manejo y aprovechamiento de los residuos de la
construcción y la demolición generados en los procesos urbanísticos y obras de infraestructura en el Municipio de Rionegro, Antioquia (septiembre del 2016) Esp. Raquel Natalia Durán Sánchez. Corporación Universitaria Lasallista. Caldas, Antioquia.
7 Evaluación ambiental asociada a la explotación del yacimiento de materiales de construcción la
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diferenciar los residuos que tienen un potencial para su aprovechamiento y los que por un inadecuado manejo pueden perder este potencial. 8
Tabla 1. Clasificación de los residuos de construcción y Demolición –RCD.9
8 Guía para la elaboración del plan de gestión de residuos de construcción y demolición - RCD en la
obra, Secretaría distrital de ambiente – SDA, 2015. Bogotá D.C., Colombia.
9 Decretos 838 de 2005, 4741 de 2005, 2981 de 2013.
CLASIFICACION DE LOS RESIDUOS DE CONSTRUCCION Y DEMOLICION (RCD) PARA LAS ETAPAS CONSTRUCTIVAS
CATEGORIA GRUPO CLASE COMPONENTES
R C D A P R O V E C H A B LE S
I.Residuos comunes
inertes mezclados 1. Residuos pétreos.
Concretos, cerámicos, ladrillos, arenas, gravas, cantos, bloques o fragmentos de rocas, baldosín, mortero y materiales inertes que no sobrepasen el tamiz #200 de granulometría.
II.Residuos comunes inertes de material fino
1. Residuos finos no expansivos.
Arcillas (caolín), limos y residuos inertes, poco o no plásticos y expansivos que sobrepasen el tamiz #200 de granulometría.
2. Residuos finos expansivos.
Arcillas (montmorillonitas), y lodos inertes con gran cantidad de finos altamente plásticos y expansivos que sobrepasen el tamiz #200 de granulometría.
III.Residuos
comunes no inertes 1. Residuos no pétreos.
Plásticos, PVC, maderas, cartones, papel, siliconas, vidrios, cauchos.
IV.Residuos metálicos
1.Residuos carácter metálico
Acero, hierro, cobre, aluminio, estaño y zinc.
V.Residuos orgánicos
1. Residuos de podones. Residuos de tierra negra.
2.Residuos de sepedones
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(1) De acuerdo al sistema internacional unificado de clasificación de suelos (Unified Soil Clasification System Uscs), la diferenciación entre los residuos y materiales gruesos y los finos se establece, por el paso de la malla o tamiz #200 de granulometría (0,075m) al igual que sus propiedades para usos de construcción.
(2) Es de considerar que las lutitas o rocas arcillosas de tamaño semejante a un residuo pétreo que se presentan en algunas partes de la ciudad, tienen propiedades expansivas que no permiten emplearlas para el uso de las segmentaciones en la construcción por su composición (mezcla de arcillas y limos expansivos.
2.1.2. DISPOSICIÓN FINAL DE RCD
Que por su parte el artículo 23 del Decreto 838 de 2005, por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición final de residuos sólidos y se dictan otras disposiciones señala que:
“Los escombros que no sean objeto de un programa de recuperación y aprovechamiento deberán ser dispuestos adecuadamente en escombreras cuya ubicación haya sido previamente definida por el municipio o distrito, teniendo en
R C D N O A P R O V E C H A B LE S I.Residuos contaminantes 1.Residuos peligrosos
Desechos de productos químicos, emulsiones, alquitrán, pinturas, disolventes orgánicos, aceites, asfaltos, resinas, plastificantes, tintas, betunes, barnices, tejas de asbestos, escorias, plomo, cenizas volantes, luminarias convencionales, y fluorescentes, desechos explosivos, y otros elementos peligrosos.
2.Residuos especiales
Polietileno- icoport, cartón, yeso (drywall), lodos residuales de compuestos.
3.Residuos contaminados
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cuenta lo dispuesto en la Resolución 541 de 1994 del Ministerio del Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial o la norma que la sustituya, modifique o adicione y demás disposiciones ambientales vigentes”.10
2.1.2.1. Sitios autorizados para disposición final de RCD.
Lugar autorizado por la autoridad ambiental competente para recibir el material residual, producto del aprovechamiento en los CTA o CRED y todo aquel RCD de origen pétreo que por sus características físicas no pudo ser objeto de aprovechamiento.11
Centros de Tratamiento y/o Aprovechamiento (CTA): Sitios en donde se realizan actividades de separación, clasificación, tratamiento y almacenamiento temporal de los RCD implementando las medidas ambientales que manejen los impactos generados, para la producción de materiales de construcción. Centro de transferencia: Sitio adicional autorizado propiedad de un Centro de Aprovechamiento de RCD destinado para el acopio temporal de RCD aprovechables, cuya operación está dirigida a acortar distancias para el transportador. Es de aclarar que el traslado del material a los Centros de Aprovechamiento se convierten desde allí en responsabilidad del operador del Centro de transferencia en estas zonas solo se acopia material que podrá aprovechar el Centro de Aprovechamiento de RCD que servirán para la elaboración de materiales de construcción. En ningún caso este podrá realizar labores de transformación. Estos Centros de transferencia deberán cumplir con las mismas condiciones ambientales exigidas a los Centros de Aprovechamiento de RCD y se autorizarán previo concepto de la SDP para su localización y de la SDA para su funcionamiento. Las empresas que deseen contar con centros de transferencia deberán realizar el trámite ante la SDA.
Sitio de disposición final: lugar autorizado destinado para recibir y acopiar de forma definitiva el material residual del aprovechamiento en las plantas y todo aquel
10 Decreto Número 586, ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ, D. C, 2015.
11 Secretaria Distrital de Ambiente, Tratamiento y disposición. Recuperado de:
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RCD que pétreo que por sus características físicas no pudo ser objeto de aprovechamiento.12
2.1.3. APROVECHAMIENTO DE RCD
2.1.3.1. Métodos o formas de aprovechamiento.
Procesos de reciclaje de los RCD
Cuando una carga de escombros llega a la planta de reciclaje, normalmente llega con muchos tipos de residuos mezclados: se pueden encontrar desde ladrillos, hormigón, escayolas, restos de cerámica, hasta hierros, maderas, plásticos, cartones y envases.13
Para conseguir el reciclaje y valorización de estos escombros se utilizan una serie de procesos mecánicos, cuya finalidad es separar los residuos por tipo y tamaño y poder destinarlos de nuevo a otros usos, como estabilizar suelos y carreteras, mantenimiento de vías, rellenos, etc.
Recepción del material. Es el primer paso. El camión con la carga del residuo llega a planta, donde es pesado, identificado y se anota su procedencia.
Separación de residuos. En una primera selección, se separan los residuos más voluminosos e impropios, como maderas, hierros, cartones y plásticos. Obviamente, los residuos de menor tamaño no se pueden quitar en esta fase y siguen en la cadena junto a los escombros, tierras, etc.
Tromel. Este tambor es un cilindro metálico formado por mallas o chapas perforadas que gira sobre su eje: el resultado es un cribado de material, que consigue separar los sólidos por tamaño.
Separación neumática. Es un equipo que emplea chorros de aire para separar los residuos menos densos o pesados de los más densos o pesados.
En una planta de reciclaje de escombros, lo que consigue esta etapa del proceso es separar los restos de plástico, cartón y papel de las tierras, piedras y escombros.
12 Secretaria Distrital de Ambiente, Tratamiento y disposición. Recuperado de:
http://ambientebogota.gov.co/es/web/escombros/disposicion
13 Adecuación de oficinas para relaciones internacionales y help Center en la segunda planta de la
25
Separación magnética. Este es un equipo que consiste es un potente imán que atrae todos los restos y materiales férricos del montón de escombros mientras avanzan a través de una cinta transportadora.
Clasificación manual. Los residuos siguen su viaje a través de la cinta transportadora, donde pasa por la fase de clasificación manual. En esta, varios operarios se encargan de inspeccionar el material y separarlo según tipos.
Trituración. El último paso, es triturar todos los residuos a diferentes tamaños, según el objetivo de utilización que tenga la partida en cuestión.14
Reciclaje de PVC.
Los compuestos de PVC (policloruro de vinilo) son muy fáciles de reciclar física, química y energéticamente. Tras la separación mecánica, la trituración, el lavado y el tratamiento para eliminar impurezas, se vuelven a procesar mediante diversas técnicas (gránulos y polvo) y se reutilizan en la fabricación. Algunos de los elementos principales compuestos por PVC en los inmuebles son las tuberías/conexiones y marcos de ventanas. En toda Europea hay Estados miembros y regiones en los que los marcos de PVC de las ventanas se separan en origen y se recogen de forma independiente. En algunos casos dichos marcos de ventanas pueden donarse sin coste a centros de recogida. El PVC se recicla para fabricar nuevos marcos de ventanas y se ha desarrollado la tecnología necesaria para reciclar tuberías de PVC y fabricar tuberías nuevas. De hecho, esto se lleva a cabo a escala industrial desde principios de siglo.15
Reciclaje de madera.
La madera puede reciclarse para elaborar paneles de aglomerado. En 2014, el sector europeo de paneles de madera en los países miembros de la European Wood-based Panels Federation (EPF) consumió 18,5 millones de toneladas de materia prima maderera. La proporción media de madera recuperada fue del 32 % y las otras categorías fueron la madera en rollo procesada (29 %) y los productos industriales secundarios (39 %). La madera recuperada seguía utilizándose como principal fuente de materia prima en Bélgica, Dinamarca, Italia y Reino Unido. Austria, Alemania, España y Francia también utilizaban importantes cantidades de madera recuperada para la fabricación de paneles de aglomerado, lo cual refleja el
14 Proceso de reciclaje de escombros, 2014 www.recytrans.com/blog en Español
26
gran problema de la disponibilidad de madera. Otros países europeos siguen utilizando principalmente la madera en rollo y los residuos industriales debido a la ausencia de sistemas de recogida eficientes o debido a que existe una menor presión por parte del incentivado sector bioenergética. El porcentaje de residuos de RCD en la proporción de madera recuperada para la producción de paneles es bastante reducido en la actualidad, pero está aumentando gracias a la mejora de la separación en origen y a la recogida en los emplazamientos de construcción y demolición.16
Reciclaje y reutilización de lana mineral.
La lana mineral puede reciclarse para fabricar nuevos productos de lana mineral y puede servir como materia prima para la fabricación de ladrillos y tejas, por ejemplo. Los residuos de construcción de lana mineral aparecen en cantidades muy pequeñas en las obras de construcción o reforma. Ya que la lana mineral es flexible por naturaleza, a menudo los materiales residuales se reutilizarán inmediatamente in situ para llenar huecos, por ejemplo, por lo que se generarán cantidades de residuos muy reducidas. Es posible desde el punto de vista técnico reciclar este flujo de residuos limpios, pero es un proceso que resulta costoso y depende de las infraestructuras en lo que respecta a todos los interesados. Los requisitos de demolición selectiva y separación de flujos de residuos son condición indispensable, mientras que en muchas ocasiones será necesaria una clasificación posterior para garantizar un flujo de residuos lo suficientemente limpio.17
Alternativas de gestión para los RCD en general.
Los diferentes residuos que se originan en la construcción y demolición de las obras pueden ser sometidos a los procedimientos de gestión. Algunos materiales admiten ser aprovechados y otros no, por lo que solo pueden ser llevados a un sitio de disposición final. En la tabla 2 se muestran las alternativas de aprovechamiento.18
16 European Panel Federation (EPF) y Europanels, www.europanels.org, 2016 en inglés
17 European Insulation Manufacturers Association (EURIMA), 2016, http://www.eurima.org/ en inglés 18 Guía para la elaboración del plan de gestión integral de residuos de construcción y demolición
27
Tabla 2. Alternativas de aprovechamiento de los RCD
RESIDUO ALTERNATIVAS DE USO
CONCRETOS
Reutilizar para rellenos
Reutilizar como prefabricados Reciclar como grava suelta Reutilizar en asfaltos fríos Reciclar como granulado CERAMICOS
Reciclar como adoquín Reciclar como fachada Reciclar para acabados
ASFALTO Reutilizar como masa para rellenos Reciclar como asfalto
METALES Reutilizar para la aplicación en otros productos Reciclar como alineación
MADERA Reutilizar para casetones, vallados y linderos Reciclar para tableros y aglomerados
VIDRIOS Reciclaje para vidrio
PETREOS Reutilizar como áridos, finos y gruesos PLASTICOS Reciclar como plástico
TEJAS, BLOQUES,
ENTRE OTROS Reciclar como base para nuevos productos
TIERRA DE
EXCAVACION
Reutilizar como relleno y recuperación de talud Estabilización de suelos
ELEMENTOS
ARQUITECTONICOS Reutilizar como nuevos productos
28
utilizada como material de relleno, subbases de carreteras o pavimento en vías temporales de tránsito de vertederos.19
Materiales reciclables, constituidos fundamentalmente por metales (férreos y no férreos), plásticos y vidrio. Estas fracciones, en la medida que pueden recuperarse libres de impurezas, son susceptibles de incorporarse al mercado del reciclado para dar lugar a los mismos o similares productos que originaron el residuo.
Materiales destinados a la fabricación de productos secundarios, aparte de los metales, plásticos y vidrio que, además de reciclarse se pueden destinar a este fin, son fundamentalmente los materiales pétreos, cerámicos (ladrillos), hormigón y pavimentos bituminosos los que pueden dedicarse a la fabricación de productos secundarios.
2.2. NORMATIVIDAD SOBRE APROVECHAMIENTO
2.2.1. NORMATIVA DISTRITAL (BOGOTÁ)
2.2.1.1. Decreto 838 de 2005
Se establecen los criterios a tener en cuenta para la identificación y selección de áreas para la localización de los lugares encargados de realizar el acopio de los residuos, accesibilidad a estos lugares dispuestos, material de cobertura, cercanía a cuerpos hídricos, capacidad de recepción de material y cercanía a la población.20
2.2.1.2. Decreto 586 de 2015
“Por medio del cual se adopta el modelo eficiente y sostenible de gestión de los Residuos de Construcción y Demolición - RCD en Bogotá D.C.”. El cual propende por su mayor recuperación y reincorporación en los procesos constructivos de la ciudad, por medio de la participación de los agentes del ciclo, el uso de herramientas e infraestructuras y su implementación a través de líneas programáticas, a corto, mediano y largo plazo.
Buscando implementar en la ciudad un modelo sustentable para la gestión de RCD que integre de manera articulada las líneas programáticas de actuación en los
19 Reciclado de materiales de construcción, (septiembre de 1997) Alfonso Aguilar, INGURU
Consultores S.A.
20 DECRETO 838 DE 2005, Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición final
29
aspectos ambientales, sociales y económicos, teniendo en cuenta los siguientes principios: Planes de Gestión de RCD en obras públicas y privadas, la reutilización y/o tratamiento in situ de los materiales residuales en obra, tratamiento y aprovechamiento de los RCD, para el desarrollo de nuevos productos y materiales que se integren nuevamente en los ciclos productivos y económicos, haciéndolos competitivos frente a los ya existentes, disposición final de la mínima fracción no aprovechable de RCD en sitios autorizados por la autoridad ambiental, interacción en la gestión de RCD los gestores de producción y aprovechamiento, los gestores autorizados y las entidades públicas y ciudadanía en general, acciones destinadas a consolidar procesos de innovación tecnológica e investigación para la gestión integral de RCD en Bogotá, acciones destinadas a consolidar procesos de cooperación técnica, local, nacional e internacional para la gestión de RCD, seguimiento para la gestión integral de RCD en Bogotá.21
2.2.1.3. Resolución 0932 de 2015
Se establecen las modificaciones a la resolución 1115 de 2012 “lineamientos Técnico - Ambientales para las actividades de aprovechamiento y tratamiento de los residuos de construcción y demolición en el Distrito Capital.” En la que se modifican las responsabilidades para los grandes generadores de RCD, como lo son el reporte de cantidades de producidas, manejo en obra, reporte de cantidades reutilizadas, y la eficiencia que tiene el generador mes a mes en la inversión realizada de este en las obras.22
2.2.2. NORMATIVIDAD NACIONAL.
2.2.2.1. Resolución 541 de 1994
Por medio de la cual se regula el cargue, descargue, transporte, almacenamiento y disposición final de escombros, materiales, elementos, concretos y agregados sueltos, de construcción, de demolición y capa orgánica, suelo y subsuelo de excavación.23
2.2.2.2. Resolución No. 472 de 2017.
21 DECRETO 586 DE 2015, “Por medio del cual se adopta el modelo eficiente y sostenible de gestión
de los Residuos de Construcción y Demolición - RCD en Bogotá D.C.”, ALCALDIA MAYOR DE BOGOTÁ, D. C.
22 RESOLUCIÓN No. 00932,(Julio del 2015) por la cual se modifica y adiciona la resolución 1115 de
2012, Secretaría Distrital de Ambiente.
30
Que los artículos 79, 80 y 95 de la Constitución Política de Colombia establecen la obligación del Estado de proteger la diversidad del ambiente, prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental y el derecho de todas las personas a gozar de un ambiente sano; así mismo consagran como deber de las personas y el ciudadano proteger los recursos culturales y naturales del país y velar por la conservación de un ambiente sano.
Que entre las afectaciones ambientales generadas por la inadecuada gestión de Residuos de Construcción y Demolición – RCD (anteriormente denominado escombros), se encuentran la contaminación al aire, al agua y al suelo.
Que se ha incrementado la generación de RCD, confirme al diagnóstico integral del modelo actual de la gestión de residuos en Colombia, en el año 2011 se produjeron en las ciudades de Bogotá, Medellín, Santiago de Cali, Manizales, Cartagena, Pereira, Ibagué, Pasto, Barranquilla, Neiva, Valledupar y San Andrés 22.270.338 toneladas de RCD.24
2.2.2.3. Decreto 596 del 2016
Que el artículo 14.24 de la Ley 142 de 1994, modificado por el artículo 1° de la Ley 689 de 2001, define el servicio público de aseo como "El servicio de recolección municipal de residuos principalmente sólidos. También se aplicará esta ley a las actividades complementarias de transporte, tratamiento, aprovechamiento y disposición final de tales residuos. Igualmente incluye, entre otras, las actividades complementarias de corte de césped y poda de árboles ubicados en las vías y áreas públicas; de lavado de estas áreas, transferencia, tratamiento y aprovechamiento".25
2.2.2.4. Ley 1259 de 2008
La finalidad de la presente ley es crear e implementar el Comparendo Ambiental como instrumento de cultura ciudadana, sobre el adecuado manejo de residuos sólidos y escombros, previendo la afectación del medio ambiente y la salud pública, mediante sanciones pedagógicas y económicas a todas aquellas personas naturales o jurídicas que infrinjan la normatividad existente en materia de residuos
31
sólidos; así como propiciar el fomento de estímulos a las buenas prácticas ambientalistas.26
2.3. ASFALTO DENSO EN FRÍO
El asfalto denso en frío es una composición entre agregados que predominantemente es fino más un ligante asfáltico bituminoso diluido en agua (emulsión) en diferentes concentraciones, y que es posible fabricar, extender y compactar a temperatura ambiente.27
2.3.1. PRINCIPALES USOS.
Las principales aplicaciones del asfalto denso en frío son:
Mejoramiento en la estructura de pavimento (Pueden ser utilizadas como sub-base o bases granulares de una estructura).
Como carpetas de rodadura, pero para tráficos de medio o bajo tipo NT1.28
2.3.2. AGREGADO PARA ASFALTO DENSO EN FRIO
En el Art 440. Inv.29 Dispone como elaborar, transportar, colocar y compactar una o
más capas de mezcla asfáltica densa en frio de acuerdo a las especificaciones establecidas en los planos o determinados por el inventor.
El numeral 440.2.1 se describe los agregados para el asfalto denso en frío y hace referencia específica a los agregados pétreos y el llenante mineral los cuales deben satisfacer los requisitos generales especificados en la siguiente tabla:
26 LEY 1259 DE 2008, El Congreso de Colombia. Diciembre 19 del 2008.
27 Emulsiones Asfáltica. (Junio del 2008) Ronald Mercado, Carlos Bracho y Jorge Avendaño,
Laboratorio de Formulación, interfaces, reología y procesos, Universidad de los Andes.
28 Evaluación de alternativas de pavimentación para vías de bajos volúmenes de tránsito, (2015)
Walter Chavarro Acuña; Universidad Católica de Colombia.
29 Especificaciones generales de construcción de carreteras del Instituto Nacional de Vías en el
32
Tabla 3. Requisitos de los agregados para mezclas asfálticas densas en frío.
33 2.3.2.1. AGREGADO GRUESO
El agregado grueso es el material retenido en el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Este material deberá proceder de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, o una combinación de ambas, sus partículas deben ser limpias, resistentes y durables, controlando las partículas planas, alargadas, blandas o deleznables. No debe estar contaminado con polvo, tierra, terrones de arcilla, o sustancias que puedan impedir la adhesión completa con el asfalto, y la durabilidad de la mezcla compactada. Este agregado debe cumplir con la tabla 550.1 de la norma IDU 550-11.30
Tabla 4. Requisitos del agregado grueso para mezclas asfálticas en frio.31
El agregado fino es el material que está entre los tamices de 4.75 mm (No. 4) y 75 μm (No. 200). El agregado fino deberá proceder en su totalidad de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, o parcialmente de fuentes naturales de arena. Además deben cumplir con ser duros, limpios y de superficie rugosa y angular, también deben estar libres de sustancia que impida la adhesión del asfalto. Este agregado debe cumplir con la tabla 550.2 de la norma IDU 550-11.
34
Tabla 5. Requisitos del agregado fino para mezclas asfálticas en frio 32
2.3.2.2. AGREGADO FINO
Se denominará agregado fino a la porción comprendida entre los tamices de 4.75 mm (No. 4) y 75 µm (No. 200). El agregado fino deberá proceder en su totalidad de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, o parcialmente de fuentes naturales de arena.
Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de superficie rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia que impida la adhesión del asfalto, cualquiera sea la capa de mezcla asfáltica en frío en la cual se utilice. 33
35
Nota (1). En este análisis se deben describir y clasificar los constituyentes de la muestra de agregado, y determinar sus cantidades relativas, identificar tipos y variedades de rocas, la presencia de minerales química y volumétricamente inestable o reactiva, grado de meteorización o alteración, nivel de porosidad y posible presencia de contaminantes en los agregados presentándolo en porcentajes. Se debe establecer un concepto sobre la forma de adherencia posible del asfalto con el agregado en relación a la acidez de los materiales y el tipo de asfalto a usar.
2.3.2.3. LLENANTE MINERAL
El llenante mineral es un material no arcilloso que pasa el tamiz No. 200. Se incorpora a la mezcla con el fin de aumentar la estabilidad, y disminuir el porcentaje de asfalto necesario para obtener un determinado porcentaje de vacíos en la mezcla. Una pequeña cantidad de llenante mineral puede reducir el contenido óptimo de asfalto34. El llenante mineral es un factor importante que afecta a la
durabilidad, por esta razón se debe controlar estrictamente su cantidad y su calidad. Este material debe cumplir con la tabla 550.3 de la norma IDU 550-11.
Tabla 6. Requisitos de llenante mineral para mezclas asfálticas en frio35
2.3.3. GRANULOMETRIA DE MATERIAL
34 Caracterización física de los agregados pétreos de la cantera agresur vereda San Jose municipio
de Funes, departamento de Nariño y obtención del porcentaje óptimo de asfalto para el diseño de la mezcla asfáltica mediante el “método Marshall” (Noviembre del 2013) Ing. Javier Enriquez Bravo, Universidad de Nariño.
36
La granulometría es la mezcla de los agregados grueso y fino, y la llenante mineral, deberá ajustarse en cuanto a su granulometría, a las exigencias que se presenten en la tabla 550.4 de la norma IDU 550-11. Para prevenir segregaciones y garantizar la compactación y resistencia exigidas el material deberá ajustarse a una curva granulométrica uniforme, paralela a los límites de la franja por utilizar, sin saltos bruscos de la parte superior de un tamiz a la inferior del tamiz adyacente y viceversa. Según lo dispuesto en el proyecto se indicarán cuál deberá ser la granulometría por aplicar en cada caso específico, dependiendo del tipo de capa y su espesor y siguiendo los criterios de la Tabla 550.5 de la norma IDU 550-11.
Tabla 7. Granulometría para mezclas asfálticas en frio36
Tabla 8. Tipo de mezcla en función del espesor de la capa37
La Proporción de finos y Actividad se determinará sobre el agregado finalmente obtenido mediante la combinación de las distintas fracciones, incluido el llenante mineral, y deberá cumplir los requisitos que se exigen en la Tabla 550.6 de la norma IDU 550-11.
37
Tabla 9. Requisitos de proporción de finos38
2.4. ESPECIFICACIONES ADICIONALES SEGÚN NORMATIVA INVIAS
2.4.1. RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½”) POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES. I.N.V.E – 218 – 07
Este ensayo mide la degradación de un agregado pétreo con una composición granulométrica definida, como resultado de una combinación de acciones que incluyen abrasión, impacto y molienda en un tambor de acero rotatorio que contiene un número determinado de esferas metálicas, el cual depende de la granulometría de la muestra de ensayo. A medida que gira el tambor, una pestaña de acero recoge la muestra y las esferas de acero y las arrastra hasta que caen por gravedad en el extremo opuesto del tambor, creando un efecto de impacto y trituración. Entonces, la muestra y las esferas ruedan dentro del tambor, hasta que la pestaña las levanta y se repite el ciclo, tras el número especificado de revoluciones, se retira el contenido del tambor y se tamiza la porción de agregado para medir la degradación, como un porcentaje de perdida.39
2.4.2. SANIDAD DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES DE SULFATO DE SODIO O DE MAGNESIO. I.N.V.E. – 220 – 07
Este ensayo se usa para determinar la resistencia que presenta los agregados a la desintegración por acción de soluciones saturadas, obteniendo así información útil sobre la calidad que poseen los agregados al estar sometidos a acciones de
38 Norma IDU 550-11 Mezclas asfálticas densas en frío, Versión 1.0.
39 Normas y especificaciones INVIAS 2012, Sección 200 Agregados pétreos, I.N.V. E – 218 – 07
38
agentes atmosféricos, y con estos calcular las perdidas admisibles que se puede permitir en los agregados durante su vida útil.40
2.4.3. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS
AGREGADOS. I.N.V.E – 227 – 07
Este ensayo se usa para conocer e incrementar la resistencia al corte incrementando la fricción entre partículas en mezclas de agregado ligadas o no ligadas. Otro propósito es dar estabilidad a los agregados usados en tratamientos superficiales y proporcionar mayor fricción y textura para agregados usados en capas superficiales de pavimento.41
2.4.4. ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS PARA CARRETERAS. I.N.V.E – 230 – 07
Este ensayo se usa para conocer la manejabilidad y consistencia de la mezcla, así como las propiedades de durabilidad y resistencia que en los agregados es un estimativo de calidad del agregado debido a que las partículas planas y alargadas generan problemas en la compactación porque suelen partirse durante el transporte y en la mezcla se presenta una mayor cantidad de partículas pequeñas causando perdida de la resistencia.42
2.4.5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO AL DESGASTE POR ABRASIÓN UTILIZANDO EL APARATO DE MICRO-DEVAL. I.N.V.E. – 238 – 07
Este ensayo sirve para determinar la pérdida por abrasión de agregados gruesos en presencia de agua por medio del aparato de Micro Deval, Muchos agregados son más débiles en estado húmedo que secos y el uso del agua en este ensayo mide esta reducción de resistencia en contraste con otros ensayos que se realizan con agregados secos solamente. Proporciona información útil para juzgar la resistencia desgaste/abrasión y durabilidad/solidez de agregados sujetos a abrasión
40 Normas y especificaciones INVIAS 2012, Sección 200 Agregados pétreos, I.N.V. E – 220 – 07
Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio.
41 Normas y especificaciones INVIAS 2012, Sección 200 Agregados pétreos, I.N.V. E – 227 – 07
Porcentaje de caras fracturadas en los agregados.
42 Normas y especificaciones INVIAS 2012, Sección 200 Agregados pétreos, I.N.V. E – 230 – 07
39
y acción de desintegración con el medio ambiente cuando no existe información adecuada de este tipo de comportamiento.43
3. TRABAJO REALIZADO POR LOS INVESTIGADORES
3.1. ACTIVIDADES DE LA INVESTIGACION
Las actividades realizadas son Investigación teórica.
Investigación normatividad y legislación del tema. Entrega de primer informe.
Establecer requerimientos de normas Invias para laboratorios de muestras. Realización de estudios y laboratorios de los materiales.
Análisis e interpretación de datos obtenidos.
Elaboración de informe de los datos obtenidos con el fin de decir si la muestra cumple con el requerimiento para ser apta.
Si la muestra no es apta se hace las modificaciones pertinentes en su granulometría y se repiten los tres pasos anteriores hasta conseguir una apta. Elaboración y entrega del documento final.
3.2. INVESTIGACIÓN TEÓRICA
Se investigaron las bases teóricas y los fundamentos del trabajo a seguir, buscando en primer lugar que es un RDC, su clasificación, disposición final y forma más óptima de aprovechamiento, lo cual es suma importante definir para conocer qué tipo de materiales sirven para el desarrollo del proyecto y como se pueden aprovechar de la forma más optima. Posteriormente se indaga sobre las normatividades sobre el aprovechamiento de RDC de manera Distrital como Nacional, para tener una contextualización a que normas y leyes se debe cumplir el desarrollo del proyecto.
43 Normas y especificaciones INVIAS 2012, Sección 200 Agregados pétreos, I.N.V. E – 238 – 07
40
Seguido a esto se define el Asfalto denso en frío el cual es la aplicación final del proyecto, se da un recorrido por los principales usos, una perspectiva general en agregado para el asfalto y la granulometría que debe cumplir.
Para dicha investigación se utilizó bibliografía de autores conocidos en el tema, usándose los libros Manual de RCD y Áridos reciclados del autor Manuel Bustillo Revuelta de la Editorial Fueyo Editores publicado en Madrid 2010 y el Manuel de demoliciones, reciclaje y manipulación de materiales, Autores Varios, de la editorial Fueyo editores, publicado en Madrid 2003.
Esto se llevó a cabo en la biblioteca de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y en la biblioteca Luis Ángel Arango, dando inicio y bases para el inicio de la monografía antecediendo a los laboratorios y clasificación de materiales que cumplen las exigencias demarcadas.
3.3. SELECCIÓN DE LA MUESTRA Y REALIZACIÓN DE LABORATORIOS.
La selección de la muestra se realizó empleando la información y los conocimientos adquiridos en el segundo capítulo de la presente monografía y profundizando en cada uno de ellos. Para el desarrollo de los laboratorios se consultó la normatividad vigente instaurada por Invias la cual dictamina que tipo de material RCD puede ser considerado para aplicar en asfalto denso en frío. Para poder saber de forma más fácil que tipo de materiales RCD se acogen a esta indicación debemos realizarle cierta cantidad de pruebas de laboratorio que también son determinadas y restringidas por Invias.
3.4. TOMA, CÁLCULO Y ANÁLISIS DE DATOS
La toma de datos se realizó en el laboratorio de suelos de construcciones civiles de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica, con la asesoría de laboratorista encargado.
41
4. IMPLEMENTACIÓN EN ASFALTO DENSO FRÍO DE LA
DOSIFICACIÓN ÓPTIMA DE AGREGADO DE APROVECHAMIENTO
OBTENIDO DE LA MEZCLA DE AGREGADO PÉTREO Y DE
TRITURADO DEL CONCRETO PROVENIENTE DE RCD.
4.1. MATERIALES
4.1.1. Triturado de concreto proveniente de RCD.
Se necesita para el desarrollo del proyecto una muestra considerable de triturados del concreto proveniente de RCD, teniendo en cuenta que es suficiente para la realización de todos los laboratorios.
4.1.2. Agregados para asfalto.
Es importante el tener agregados pétreos para mezclar con triturados de concreto proveniente de RCD para darle las propiedades solicitadas por las normas.
4.1.3. Materiales que se requiere para los laboratorios.
Los laboratorios requeridos por la norma de Invias exigen el uso de diferentes materiales para el desarrollo de estos, como por ejemplo son sulfato de magnesio, sulfatos de sodio, agua, recipientes entre otros, los cuales se especifican detalladamente en el numeral 2.4.
4.2. MÁQUINAS Y EQUIPOS.
4.2.1. MÁQUINA DE LOS ÁNGELES
42
deslizamiento del mecanismo de transmisión son causa frecuente de que los resultados del ensayo no coincidan con los obtenidos en otra máquina de desgaste de los ángeles con velocidad periférica constante.
La base de la máquina deberá estar apoyada sobre un piso de concreto o de bloque de roca, convenientemente nivelado.44
Ilustración 1 Máquina de los ángeles, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, 2018
4.2.2. APARATO MICRO-DEVAL.
Se compondrá de uno a cuatro cilindros huecos, de una capacidad de 5 litros, con un diámetro interior de 200 ± 1mm y una longitud útil, medida desde el fondo hasta el interior de la tapa de 175 ± 1 mm. Los cilindros estarán fabricados con acero inoxidable de espesor superior o igual a 3mm. Se apoyarán sobre dos soportes cilíndricos de eje horizontal. Cuenta con un motor (de al alrededor de 1 kW en general) capaz de producir en los cilindros una velocidad de rotación regular de 100 ± 5 rpm. Además, la carga abrasiva esta constituido por bolas esféricas de 9,5 ±5 de diámetro, de acero inoxidable.45
44 I.N.V. E. – 218 – 07 Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm
(1 ½’’) por medio de la máquina de los ángeles. Invias.
45 I.N.V. E. – 238 – 07 Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión
43
Ilustración 2 Máquina de los micro-deval, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018
4.2.3. CALIBRADORES METALICOS.
Dos juegos de calibradores metálicos, uno de ranuras (calibrador de espesores) y otro de barras (calibrador de longitudes), cuyas dimensiones estarán estandarizadas según la norma46 y en la siguiente tabla.
Ilustración 3 Calibradores, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018
46 I.N.V. E – 230-07 Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados para carreteras.
44
Tabla 10. Dimensiones de los calibradores para para espesor y longitud.47
El tamiz de barras paralelas sustituye al calibrador de espesores. 4.2.4. SERIE DE TAMICES
Se dispondrá de la serie de tamices de ensayo adecuada para obtener la información deseada de acuerdo con las especificaciones para el material que se ensaya. Los marcos de los tamices se deberán acoplar de forma que se evite cualquier pérdida de material durante el proceso de tamizado.48
Ilustración 4 Tamices, Facultad tecnológica, Laboratorio de suelos, concretos y pavimentos; 2018
47 I.N.V. E – 230-07 Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados para carreteras.
Invias.
45
Tabla 11. Distintos tamaños de tamices.49
4.2.5. OTROS INSTRUMENTOS.
Horno ventilado: Horno regulado por termostato que mantenga la temperatura a 110 ± 5 °C u otro aparato que permita el secado de los agregados sin causar la rotura de las partículas.
Balanza: Debe tener una capacidad suficiente y sensibilidad de 0,1 gramo para pesar el agregado fino y para agregado grueso.
Recipientes para muestras: Recipientes en polímeros para contener las soluciones, muestras o lo que se requiera y realizar la pruebas que así lo necesiten.
Equipo misceláneo: Cuarteador de agregados, bandejas, espátulas, etc.
49 Manual de especificaciones técnicas de diseño y construcción de parques y escenarios públicos
46
5. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE DATOS
5.1. PRIMERA RONDA DE LABORATORIOS, 100% RCD.
5.1.1. ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO
El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo. La norma I.N.V. E. – 123 – 07 describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 μm (No.200).
En la operación de tamizado manual se sacude(n) el tamiz o tamices con un movimiento lateral y vertical acompañado de vibración y recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento continuo sobre la malla. En ningún caso se permite girar o manipular manualmente fragmentos de la muestra a través de un tamiz. Al desmontar los tamices debe comprobarse que la operación está terminada; esto se sabe cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz individualmente. Si quedan partículas atrapadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.50
Se determina la masa de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de 0.1 %. La suma de las masas de todas las fracciones y la masa inicial de la muestra no debe diferir en más de 1 %.
Para la primera muestra se tomaron 7.113,10 g la cual a los cuales se les realizó el procedimiento de tamizado, pesaje y cálculos necesarios lo cual de dejo los siguientes resultados en forma tabulada.
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Tabla 12. Resultados 1ra granulometría 100% RCD.
Se realizó la gráfica de tamaño de tamiz contra el porcentaje de muestra que pasa para poder visualizar más fácil los resultados.
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Se hace la comparación tanto numérica como gráfica con la norma técnica 550-11 mezclas asfálticas densas en frío en su versión 1.051 para poder dar resultados si la
granulometría es apta o no.
Tabla 13. Comparación granulometría 100% RCD con norma técnica 550.-1 Invias.
Grafica 2. Comparación gráfica con norma técnica 550-1 MDF 20 con la muestra de 100% RCD.
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La humedad higroscópica se considera como la pérdida de masa de una muestra secada al aire cuando se seca posteriormente al horno, expresada como un porcentaje de la masa de la muestra secada al horno. Se determina con la siguiente formula.52
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑖𝑔𝑟𝑜𝑠𝑐ó𝑝𝑖𝑐𝑎 = 𝑤 − 𝑤1
𝑤1 𝑥 100 Dónde:
𝑤 = masa del suelo seco al aire, y 𝑤1 = masa del suelo seco en el horno
Según esto para la prueba del material tenemos:
Tabla 14. Tabla de Humedad Higroscópica laboratorio Granulometría.
5.1.2. ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS
AGREGADOS PARACARRETERAS
5.1.2.1. Índice de aplanamiento.
Se separan las partículas planas de cada fracción di/Di, se tamiza cada fracción por el correspondiente tamiz de barras paralelas. El cribado se realizara manualmente y se considerará terminado cuando el rechazo no varié en más de 1% durante un minuto de tamizado. Para cada fracción di/Di, se determina la masa (mi) de las partículas que pasaron el tamiz de barras, o sea las planas, con una aproximación del 0.1% de la masa de la muestra total de ensayo.53
52 I.N.V. E – 123 – 07 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO, INVIAS. 53 I.N.V. E – 230 – 07 ÍNDICE DE APLANAMIENTO Y DE ALARGAMIENTO DE LOS AGREGADOS
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Ilustración 5. Ensayo de aplanamiento para fracción granulométrica de 3/8''.
Para los cálculos determinados para este ensayo se realizan con las siguientes formulas:
Índice de aplanamiento global o alargamiento global
𝐼𝐴 ó 𝐼𝐿 = 𝑀2
𝑀1𝑥 100
Siendo
𝑀1 = es la suma de las masas de las fracciones di/Di, en g, y
𝑀2 = es la suma de las masas de las partículas planas o largas, según el índice que se desee calcular, de las fracciones di/Di, en g.
Y el índice de aplanamiento o de alargamiento de cada fracción
𝐼𝐴𝑖 ó 𝐼𝐿𝑖 = 𝑀𝑖
𝑅𝑖 𝑥 100
Siendo.
𝑅𝑖 = es la masa de la fracción di/Di, en g, y
𝑀𝑖 = es la masa de las partículas planas o largas, según el índice que se desee calcular, de la fracción di/Di, en g.
