Estudio de la durabilidad del hormigón elaborado con áridos reciclados encapsulados

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(1)Facultad de Construcciones Departamento de Ingeniería Civil. TRABAJO DE DIPLOMA “ESTUDIO DE LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ELABORADO CON ÁRIDOS RECICLADOS ENCAPSULADOS”. Autor: Beatriz Beltrán Alverdi Tutor: Ing. Sandra Lichtblau Dr Cs. Fernando Martirena Hernández. Santa Clara 2017 "Año 58 de la Revolución".

(2) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en el Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM) de la Facultad de Construcciones como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería Civil, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización del centro.. Firma del Autor. Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica. II.

(3) I. PENSAMIENTO. Las personas cambian cuando se dan cuenta del potencial que tienen para cambiar las cosas Paulo Coelho (1947- )Escritor brasileño. I.

(4) II. AGRADECIMIENTOS A mis padres y hermanas, por su apoyo y dedicación. A todo el que ha contribuido a mi formación profesional. A mi tutora Sandra Lichtblau y mi consultor Fernando Martirena. A José A. Artiles, Hermes, Chandy, y todo el que de una u otra manera cooperó para que este trabajo fuera posible.. A todos, mi más sincero agradecimiento.. II.

(5) III. RESUMEN. Reciclar residuos de construcción y demolición (RCD) tiene numerosas ventajas ecológicas, entre las que se encuentra el hecho de que se reducen los espacios destinados a vertederos de la construcción, se reduce además los volúmenes de recursos no renovables que se extraen del medio cada año en grandes cantidades. Sin embargo, el uso de RCD en hormigones para la construcción de estructuras con este nuevo hormigón, puede afectar las propiedades de durabilidad. Factores como la permeabilidad, la carbonatación, la corrosión, la absorción y la migración de cloruros se ven comprometidos en la estructura fabricada con este nuevo hormigón elaborado el árido reciclado que se utilice. En el presente trabajo se evalúa el comportamiento de hormigones elaborados con 100% de árido reciclado encapsulando la fracción 5-9 mm con PZ, con respecto a hormigones elaborados con áridos naturales, ambos amasados con P35. A la edad de 180 días de elaboración fueron colocados en sus respectivos sitios de exposición donde estuvieron 180 días más. Luego de 180 días más fue extraído de los bloques elaborados con un diámetro de 100 mm. Posteriormente de realizado los ensayos, se observa en todos los casos que el hormigón elaborado con árido natural se comporta mejor que el hormigón elaborado con árido reciclado; sin embargo, no deja de ser una alternativa a considerar.. Palabras Claves: árido reciclado, durabilidad, permeabilidad, resistividad, carbonatación, absorción, cloruros.. III.

(6) IV. ABSTRACT. Recycling of construction and demolition waste (CDW) has many ecological advantages, including the reduction of spaces for construction wastes and the volume of non-renewable resources extracted from the environment every year in great quantities. However, the use of CDW for structural concrete can affect the properties of durability. Factors such as permeability, carbonation, corrosion, absorption and migration of chlorides are compromised in the structure made with recycled aggregate concrete. In the present work the behavior of concretes made out of 100% recycled concrete aggregate and an encapsulation of the coarse fraction from 5-9 mm with PZ is evaluated and compared with a natural aggregate concrete. Both concretes were fabricated with Portland Cement P-35. At the age of 180 days after elaboration, they were placed in their respective exposition sites. After 180 days more, cores with a diameter of 100 mm were extracted to realise the present work. After carrying out different durability tests, it is observed that the concrete made with natural aggregate behaves better than the concrete made with recycled concrete aggregate; nevertheless, it remains an alternative to consider.. IV.

(7) V. ÍNDICE:. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPITULO I: Empleo de áridos reciclados en la producción de hormigones estructurales.......................................................................................................... 7 1.1. Residuos de la Construcción y Demolición (RCD). Definiciones y. conceptos........................................................................................................... 7 1.2. Hormigones elaborados con Árido Reciclado (AR). ............................. 7. 1.3. Propiedades del árido reciclado ............................................................. 8 Absorción. .................................................................................................. 8 Granulometría............................................................................................. 9 Mortero adherido ........................................................................................ 9 Densidad .................................................................................................. 10 Forma y textura. ....................................................................................... 10 Porosidad. ................................................................................................ 10. 1.4. Propiedades del hormigón con áridos reciclados. ............................. 10. 1.4.1. Hormigón reciclado en estado fresco ................................................ 11. Consistencia ............................................................................................. 11 Densidad .................................................................................................. 11 Aire ocluido ............................................................................................... 12 Compacidad. ............................................................................................ 12 Docilidad ................................................................................................... 12 Exudación ................................................................................................. 12 1.4.2. Hormigón reciclado en estado endurecido ........................................ 13 V.

(8) VI Densidad .................................................................................................. 13 Resistencia a Compresión ........................................................................ 13 Resistencia a Tracción ............................................................................. 13 Resistencia a Flexotracción ...................................................................... 14 Resistencia a cortante. ............................................................................. 14 Módulo de Elasticidad .............................................................................. 14 Fluencia .................................................................................................... 15 Retracción por secado.............................................................................. 15 1.5. Parámetros de durabilidad a medir ...................................................... 16. 1.6. Ensayo para medir la durabilidad en hormigones. ............................. 20. 1.7. Ventajas y desventajas del empleo de hormigones con áridos. reciclados. ........................................................................................................ 23 1.7.1. Ventajas: ........................................................................................... 23. 1.7.2. Desventaja ........................................................................................ 23. 1.8. Experiencias mundiales en la producción de hormigones con áridos. reciclados ......................................................................................................... 23 1.9. Experiencias en la producción de hormigones con áridos reciclados. en Cuba ............................................................................................................ 26 1.10 Conclusiones parciales ......................................................................... 27 Capítulo II: Desarrollo experimental en especímenes de hormigón elaborado con árido reciclado encapsulado, y con árido natural .................................... 29 2.1. Introducción. .......................................................................................... 29 2.2. Materiales. .............................................................................................. 29 2.3. Proceso de encapsulación de la fracción de 5-9 mm. ........................ 37. VI.

(9) VII 2.4. Ensayos del hormigón endurecido. ..................................................... 38 2.5. Evaluación de parámetros que determinan la durabilidad de los hormigones elaborados con áridos reciclados. ........................................... 39 2.5.1 Ensayo de permeabilidad del aire ........................................................ 42 2.5.2 Resistividad eléctrica ........................................................................... 47 2.5.3 Carbonatación ...................................................................................... 51 2.5.4 Absorción por capilaridad..................................................................... 53 2.5.5 Migración de cloruros ........................................................................... 56 2.6. Conclusiones parciales del capítulo. ................................................... 60 Capítulo III. Análisis de los resultados de los ensayos de durabilidad. ......... 61 3.1. Ensayo de Permeabilidad del Aire........................................................ 61 3.1.1. Control de la humedad superficial ..................................................... 61. 3.1.2. Obtención y análisis de los valores del ensayo de Permeabilidad .... 62. 3.2. Ensayo de Resistividad Eléctrica ......................................................... 63 3.2.1. Obtención de los valores del ensayo de Resistividad Eléctrica ......... 63. 3.2.2. Corrección de los valores .................................................................. 64. 3.2.3. Análisis de los valores ....................................................................... 65. 3.3. Ensayo de Carbonatación ..................................................................... 67 3.3.1. Obtención de los valores del ensayo de Carbonatación .................... 68. 3.3.2. Análisis de los resultados del ensayo de Carbonatación ................... 69. 3.4. Ensayo de Absorción por Capilaridad ................................................. 70 3.4.1. Chequeo de la absorción ................................................................... 70. 3.4.2. Cálculo del Tn y el Qn ....................................................................... 70. 3.4.3. Cálculo y análisis de los coeficientes de absorción ........................... 71 VII.

(10) VIII 3.5. Ensayo de Migración de Cloruros ........................................................ 73 3.5.1 Obtención y análisis de los resultados ................................................. 73 3.5.2 Análisis general de los resultados de cloruros ..................................... 78 3.6. Conclusiones parciales ......................................................................... 79 CONCLUSIONES GENERALES .......................................................................... 80 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 81 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 82 ANEXOS ............................................................................................................... 86. VIII.

(11) INTRODUCCIÓN. INTRODUCCIÓN. Cuando se piensa en desechos y reciclaje, es más común preocuparse de residuos como bolsas plásticas, vidrios y desechos domiciliarios, que del hormigón. Sin embargo, este representa una parte no despreciable de los desechos industriales, públicos y colectivos generados cada año en el mundo. La construcción, además, es una actividad que demanda altos niveles de consumo de recursos no renovables y de energía en sus distintas formas. Producto de estas características, se trata de una actividad que genera fuertes impactos sobre el medio ambiente. Uno de los impactos ambientales de la construcción proviene de sus residuos sólidos. Estos se componen principalmente de materiales cerámicos y hormigón, y en menor proporción piedra, áridos, madera, metales y plásticos. A su vez, se consumen grandes cantidades de toneladas de áridos destinadas a la fabricación de hormigón, mortero, aglomerados asfálticos y prefabricados, entre otros usos. El empleo de los áridos en obras como hormigón preparado, prefabricados de hormigón (el 80% del hormigón son áridos), mortero, aglomerados asfálticos (el 95% son áridos), construcción de carreteras (el 94% son áridos), ferrocarriles (balasto), etc. Vale decir que los problemas asociados a la extracción de áridos naturales traen como consecuencia importantes impactos ambientales negativos. El hormigón es el material más usado en el mundo después del agua: aproximadamente 25 mil millones de toneladas de hormigón se producen cada año. Se conoce que el árido es el elemento más consumido por el ser humano, después del agua. En 2012, el consumo anual medio de áridos en la Comunidad Europea fue de 5.5 t/habitante, mientras que el consumo anual en América Latina podría ser del orden de unos 2 t/habitante. Las expectativas del consumo mundial anual de áridos se disparan desde valores actuales de 40.000 millones de toneladas a unos 60.000 millones de toneladas estimados para el 2020, con incrementos del precio por tonelada desde 7 dólares/t a 9 dólares/t para dicho año, lo que supone valores económicos actuales de la actividad mundial de áridos de 280.000 millones de dólares, y una estimación para el 2020 de unos 540.000 millones de dólares. El hormigón tiene una vida útil bastante larga; en general se destruyen porque ya no son útiles, y no porque estén desgastadas. Es por eso que la necesidad de cambio y. 1.

(12) INTRODUCCIÓN. modernización genera una cantidad de desechos considerable en todos los países del mundo. Se estima que aproximadamente 912 millones de toneladas de desechos proveniente de la construcción son producidos cada año solo en Europa, Estados Unidos y Japón. Los expertos estiman que aproximadamente 20% del árido usado actualmente podría técnicamente ser reemplazado por árido reciclado. Considerando la información anterior, es posible decir que el reciclaje del hormigón se ha vuelto en una alternativa económica y ambiental de gran valor e interés. La ventaja más destacada es que soluciona, a un mismo tiempo, la problemática originada por la eliminación de unos subproductos de desecho y que, mediante el aprovechamiento de estos residuos se obtiene una nueva materia prima, con lo que se reduce la cantidad de recursos naturales primarios a extraer. Otros beneficios asociados son los de reducir tanto el espacio destinado a escombreras de residuos, como el número de explotaciones mineras necesarias para suministrar la materia prima original, minimizando el impacto medio ambiental y favoreciendo la protección de unos recursos naturales siempre limitados. En un futuro no muy lejano, el empleo de estos residuos como productos sustitutivos de los convencionales tomará carta de naturaleza, lo que propiciará la aparición de actividades que, haciendo posible el desarrollo sostenible, sean económicamente interesantes.. Situación problemática: Los áridos producidos al reciclar el hormigón son de menor calidad que los áridos vírgenes, lo que conlleva a complicaciones en el nuevo hormigón (alta demanda de agua debido 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, resistencia a la compresión levemente más baja, etc.). Para compensar esas debilidades se ha pensado en distintas soluciones, como el tratamiento previo de los áridos. Dentro de estas soluciones aparece también la posibilidad de modificar el proceso de fabricación del hormigón, escalonando en dos etapas el mezclado de la pasta de hormigón se permite una saturación optimizada de los áridos, lo que comprende una mejor adherencia entre la pasta de cemento y las partículas de árido, y por ende una mejor resistencia del producto final.. 2.

(13) INTRODUCCIÓN. Problema científico: ¿En qué medida es viable el uso de árido reciclado encapsulado en la elaboración de hormigones con respecto a hormigones convencionales en cuanto su durabilidad? Hipótesis: Con el encapsulamiento de los áridos reciclados se obtienen hormigones de semejantes propiedades de durabilidad con respecto a hormigones convencionales, para cualquier agresividad del medio Objeto de investigación o. Especímenes de hormigón con 100% de áridos reciclados, con fracción 5-9 mm encapsulada con cemento PZ, en hormigones elaborado con cemento Portland de 35 MPa de resistencia a compresión.. o. Especímenes de hormigón con 100% de áridos naturales en hormigones elaborado con cemento Portland de 35 MPa de resistencia a compresión.. Campo de Acción Durabilidad del hormigón elaborado con áridos reciclados encapsulados expuestos en diferentes condiciones de agresividad. Objetivo general Evaluar la durabilidad de especímenes de hormigón elaborado con áridos reciclados encapsulados.. Objetivos específicos: o Realizar una revisión bibliográfica acerca de la durabilidad del hormigón con áridos reciclados mediante el encapsulamiento de los mismos. o Obtener los valores de las propiedades de durabilidad de las probetas en cuanto a: permeabilidad, resistividad, cloruros, carbonatación y porosidad de acuerdo a las Normas Cubanas e internacionales.. 3.

(14) INTRODUCCIÓN. o Analizar los valores de las propiedades de durabilidad de las probetas en cuanto a: permeabilidad, resistividad, cloruros, carbonatación y porosidad de acuerdo a las Normas Cubanas e internacionales. o Comparar los resultados obtenidos para las distintas probetas evaluadas en los ensayos realizados. Tareas científicas: o Revisión bibliográfica acerca de la durabilidad del hormigón con áridos reciclados mediante el encapsulamiento de los mismos. o Obtención de los valores de las propiedades de durabilidad de las probetas en cuanto a: permeabilidad, resistividad, cloruros, carbonatación y porosidad de acuerdo a las Normas Cubanas e internacionales. o Análisis de los valores de las propiedades de durabilidad de las probetas en cuanto a: permeabilidad, resistividad, cloruros, carbonatación y porosidad de acuerdo a las Normas Cubanas e internacionales. o Comparación de los resultados obtenidos para las distintas probetas evaluadas en los ensayos realizados. Metodología Científica Se utilizarán Métodos y Técnicas experimentales en la obtención de los resultados deseados. Tareas técnicas: o Obtención de testigos: NC 318: 2003 Hormigón endurecido — Extracción y preparación de testigos cilíndricos (ASTM C42-94, MOD) o Realización del ensayo de permeabilidad al aire mediante el equipo de medición TORRENT Permeability Tester o Realización del ensayo de resistividad mediante el equipo de medición Resipod Family. 4.

(15) INTRODUCCIÓN. o Realización del ensayo de carbonatación en zona carbonatada (25 mm de espesor), NC 355 Profundidad de Carbonatación en hormigones endurecidos y puestos en servicios. o Realización del ensayo de la absorción de agua por capilaridad, según NC 345 Hormigón endurecido, Determinación de la absorción de agua por capilaridad. o Realización del ensayo de migración de cloruros, mediante el equipo de medición Rapid Chloride Permeability Tester y la Norma ASTM C1202. Aportes esperados Prácticos o Evaluación de las propiedades de durabilidad del hormigón con áridos reciclado y natural. o Análisis de la influencia del encapsulamiento de los áridos reciclados en la durabilidad del hormigón. o Comparación de los resultados obtenidos entre las muestras extraídas de los diferentes sitios de exposición. Metodológico o Desarrollo de una metodología paraº el estudio de la durabilidad del hormigón con áridos reciclados encapsulados en hormigones cubanos, para un desarrollo sostenible. Estructura del trabajo Capítulo I: Revisión bibliográfica referente a la durabilidad del hormigón elaborado con áridos reciclados mediante el encapsulamiento de los mismos. Capítulo II:. 5.

(16) INTRODUCCIÓN. Materiales y métodos. (Protocolo de ensayos, equipos de medición o experimentación, normas cubanas que respaldan todos estos ensayos realizados, tanto en áridos reciclados como en áridos naturales). Capítulo III: Análisis y comparación de los resultados obtenidos de la evaluación de los ensayos reflejados en el capítulo anterior. Conclusiones: Conclusiones técnicas de los resultados obtenidos en cuanto a áridos reciclados y naturales expuesto en diferentes condiciones de agresividad.. 6.

(17) CAPITULO I. CAPITULO I: Empleo de áridos reciclados en la producción de hormigones estructurales.. 1.1 Residuos de la Construcción y Demolición (RCD). Definiciones y conceptos. Se consideran Residuos de Construcción y Demolición (RCD) 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, 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, ferrallas, 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. (Rodríguez de la Concepción, 2013) La necesidad de la utilización de áridos reciclados en la construcción está fundamentada por motivos de índole medioambiental, debido a la generación de grandes volúmenes de residuos de difícil gestión.. Imagen 1. 1: Proceso de demolición y selección del material de reciclaje. 1.2 Hormigones elaborados con Árido Reciclado (AR). Según la NC-120, el hormigón puede definirse como aquel material formado por la mezcla de cemento, árido grueso y árido fino, agua y con o sin la incorporación de aditivos o adiciones, que desarrolla sus propiedades por la hidratación del cemento.. 7.

(18) CAPITULO I. Se puede decir que el árido reciclado es aquél “árido resultante del procesamiento de materiales inorgánicos utilizados previamente en la construcción”. La materia prima para su obtención, son pues, los materiales pétreos generados como residuo durante los procesos de construcción y demolición, que tras someterlos a un proceso de reducción de tamaño y cribado, y ser analizados en el laboratorio, cumplen con las especificaciones técnicas para ser utilizados dentro del sector de la construcción y de la obra civil. Existen otros tipos de áridos reciclados, estos son el árido reciclado cerámico y el árido reciclado mixto. Sin embargo el único tipo de árido reciclado que puede ser admisible para hormigón estructural es el “árido reciclado de hormigón” que no tienen betún y eso ayuda a una mayor resistencia de la nueva interface que se creará entre la nueva pasta de cemento y los áridos reciclados y deben imponérsele valores límites para las impurezas que puedan tener efectos negativos sobre la resistencia y durabilidad. El hormigón elaborado con áridos reciclados (AR) es aquel en el cual se realiza una sustitución parcial o total de los áridos que conforman su esqueleto pétreo, por árido reciclado o con mezcla de árido reciclado y árido natural (Thomas et al., 2009, López Gayarre, 2008).. Imagen 1. 2: Árido reciclado encapsulado. 1.3 Propiedades del árido reciclado Absorción. En el caso de áridos reciclados, la absorción tiene una relación directa con la relación a/c del hormigón de origen y alcanza valores muy superiores a los obtenidos en los áridos naturales debido a la cantidad de mortero adherido que presentan dichos áridos. El tamaño también es de gran influencia, este alcanza valores muy superiores a los obtenidos en los áridos naturales debido a la cantidad de mortero adherido que presentan dichos áridos.. 8.

(19) CAPITULO I. En áridos naturales los valores de la absorción oscilan entre un 0% y un 4% mientras que en los diferentes estudios consultados los valores obtenidos en áridos reciclados van desde 3,3% hasta un 13% aunque, por lo general, la mayoría sobrepasa el valor límite de un 7% establecido por la EHE-08. Granulometría La granulometría es una de las características de mayor transcendencia de un árido, ya que influye en la docilidad del hormigón, y en la segregación y exudación de la mezcla, o sea, en las propiedades del hormigón a través de la resistencia, estabilidad de volumen y durabilidad. La granulometría de los áridos reciclados varía según el proceso de trituración que se realice. Las trituradoras de impacto, por lo general, son las que permiten alcanzar reducidos tamaños en los áridos produciendo como consecuencia mayor cantidad de fino. A estas trituradoras las siguen las de conos con una producción de fino inferior y las machacadoras de mandíbulas. La fracción gruesa posee una curva granulométrica adecuada, que se puede englobar dentro de los usos granulométricos que recomiendan algunas normas internacionales para el empleo de árido grueso en hormigón estructural (ASTM). Además genera finos durante su manipulación debido a la aparición de pequeñas partículas de mortero que se desprenden. La presencia de estas partículas finas en la superficie del árido reciclado puede originar problemas de adherencia entre éste y la pasta de cemento, además de provocar un aumento en la cantidad de agua de amasado necesaria. Mortero adherido A diferencia de los áridos naturales, el árido grueso reciclado posee una cierta cantidad de mortero adherido, causante principal de las diferencias que existen entre las propiedades de un árido natural y un árido reciclado: menor densidad, mayor absorción, susceptibilidad a las heladas, reacción álcali-árido y ataque de sulfatos, entre otros. Esto afecta negativamente a las propiedades del hormigón: módulo de elasticidad, retracción, fluencia y problemas asociados a la durabilidad. Cuanto mayor es el contenido de mortero adherido que presenta el árido reciclado, más dañara al hormigón fabricado con él.. 9.

(20) CAPITULO I. Densidad La densidad del árido reciclado es menor que la del árido convencional ya que el primero presenta una capa de mortero adherido cuya densidad es inferior a la del árido natural. La fracción fina obtenida es la que menor densidad tiene debido a la mayor cantidad de mortero que poseen sus partículas por unidad de peso. (Benedicto, 2010) La densidad en las fracciones más gruesas del árido reciclado es algo mayor que en las fracciones finas. Incluso en las mismas fracciones granulométricas, los resultados presentan gran disparidad. Sin duda se debe a la distinta naturaleza de los áridos con los que se fabricaron los hormigones originales. Aun así puede concluirse que la densidad aumenta con el tamaño. (Miñan Arenas, 2012) Forma y textura. Mediante los diferentes sistemas de trituración empleado en la obtención de áridos reciclados, se afecta el coeficiente de forma de las partículas: las machacadoras de mandíbulas proporcionan áridos reciclados con un coeficiente de forma más adecuado que las trituradoras de impactos o de conos. Las partículas de árido reciclado obtenidas suelen presentar una textura más rugosa y porosa que la de los áridos naturales debido a la presencia de mortero adherido a la superficie del árido origen. Estas circunstancias hacen que los hormigones que se fabriquen con ellos presenten problemas de trabajabilidad. (Miñan Arenas, 2012) Porosidad. El árido reciclado tiene una alta porosidad, estudios realizados al respecto han demostrado que la penetración de agua es de dos a tres veces superior a los áridos naturales. Varios estudios consultados plantean que la utilización de hormigones con densidades superiores a 2200 Kg/m3, dan como resultado áridos con una baja porosidad mejorando esto la calidad de los nuevos hormigones. (Benedicto, 2010). 1.4 Propiedades del hormigón con áridos reciclados. La mayoría de los autores concuerdan en que el uso de áridos reciclados puede afectar las propiedades del hormigón debido al comportamiento débil de la interface entre la pasta de cemento y el árido reciclado. Dichas propiedades se ven especialmente afectadas por el estado de humedad de los áridos reciclados y el procedimiento de fabricación del hormigón. 10.

(21) CAPITULO I. debido a sus características propias como la capacidad de absorción y el mortero adherido. Propiedades como la adherencia de la pasta a los áridos reciclados, el módulo de elasticidad, la trabajabilidad de las mezclas y la resistencia a compresión disminuyen de forma proporcional al contenido de áridos reciclados utilizados en la mezcla, mientras que otras propiedades negativas como el contenido de aire, la fluencia y la retracción por secado aumentan de igual forma según el por ciento de sustitución de áridos naturales por áridos reciclados (Ulloa Mayorga, 2012). El árido reciclado puede funcionar como un foco de propagación de la carbonatación ya que no impide el paso del CO2 como un árido convencional (Gutiérrez, 2011). Por otra parte, el uso de árido reciclado fino, afecta en mayor medida las propiedades del hormigón, dando pie a una mayor retracción por secado y una menor durabilidad del hormigón respecto a uno con árido natural, por lo que su utilización para uso estructural generalmente no se recomienda (Ulloa Mayorga, 2012). 1.4.1. Hormigón reciclado en estado fresco. Consistencia Es la capacidad del hormigón fresco para mantener la forma. Depende de varios factores: el agua del amasado, la granulometría, la forma del árido y la dosificación de cemento. En el caso de hormigones con áridos reciclados, estos presentan valores elevados en su absorción, por lo que la cantidad de agua absorbida por los áridos durante el proceso de amasado del hormigón será mayor cuanto mayor sea el porcentaje de sustitución del árido. Como consecuencia se producirá una reducción de la relación agua-cemento efectiva y, por lo tanto, un aumento de la consistencia del hormigón fresco. (Benedicto, 2010) Densidad La densidad del hormigón fresco fabricado con árido reciclado es inferior a la del hormigón convencional, esto se debe a la presencia del mortero adherido que envuelve la matriz rocosa del árido reciclado, cuya densidad es menor, por lo que la densidad de dicho árido será menor. Los valores de densidad de áridos naturales oscilan entre 2230 y 2410 kg/m3, mientras que los valores de densidad del árido reciclado es menor y se encuentran entre 2100 y 2400kg/m3, por lo tanto el hormigón tendrá valores de densidad proporcionales al árido con que fue fabricado.. 11.

(22) CAPITULO I. Aire ocluido Algunos estudios realizados han determinado incrementos en la cantidad de aire ocluido en hormigones fabricados con árido reciclado, con variaciones entre el hormigón de control y el hormigón reciclado inferiores al 7%. Sin embargo, la mayoría de los hormigones con árido reciclado no presentan variaciones considerables a tener en cuenta. (Miñan Arenas, 2012) Compacidad. La compacidad es el cociente entre el volumen real y el volumen aparente del hormigón fresco. Representa el volumen de sólidos en una unidad de volumen. La compacidad es inversamente proporcional al nivel de huecos que existe en la mezcla. Un alto nivel de compacidad nos da un hormigón con un índice muy reducido de huecos en su granulometría. Docilidad La docilidad o manejabilidad se definen como la idoneidad de un hormigón para adaptarse a formas determinadas con los medios de compactación de los que se dispone. Está relacionada con la deformabilidad (consistencia), la homogeneidad de los diferentes componentes y con la facilidad que presenta el hormigón para evacuar el aire de su interior obteniendo su compacidad máxima. (Cereijo, 2010) La presencia de finos favorece la manejabilidad de los hormigones, estimada mediante la medida de su consistencia y relacionada con la facilidad que poseen para la eliminación parcial o total del aire ocluido (Cereijo, 2010). Exudación Fenómeno que se produce por el ascenso del agua de amasado de una mezcla de hormigón fresco; en el mismo, el agua tiende a elevarse hacia la superficie del hormigón como consecuencia de la incapacidad de los áridos de arrastrarla con ellos al irse compactando. Si el árido reciclado que se emplea en la fabricación del hormigón es previamente saturado la exudación será similar a la de los hormigones convencionales. Si, por el contrario, el árido reciclado se utiliza seco, la exudación del hormigón elaborado con árido reciclado presentará valores muy por debajo de los correspondientes al hormigón normal, ya que debido a la elevada absorción del árido reciclado en el hormigón retiene mayor cantidad de agua (Corinaldesi and Moriconi, 2009, López Gayarre, 2008).. 12.

(23) CAPITULO I. 1.4.2. Hormigón reciclado en estado endurecido. Densidad Con respecto a la densidad se ha determinado que los valores de reducción de la densidad se encuentran en el orden de 4% -15% sobre la densidad del hormigón con árido natural para hormigones con 100% de árido grueso reciclado, siendo el porcentaje de sustitución del árido natural por el árido reciclado el factor más influyente en la densidad del hormigón reciclado. La densidad aumenta a medida que aumenta el tiempo de curado (Sánchez de Juan, 2004, López Gayarre, 2008). En estudios realizados en nuestro país, el descenso de la densidad es prácticamente inapreciable cuando la sustitución del árido grueso es del 20%. Cuando la sustitución es del 50% la densidad experimenta una reducción media del 2%. (Benedicto, 2010) Resistencia a Compresión La resistencia a compresión en los AR disminuye con respecto a los convencionales si se mantiene en ambos la misma relación a/c, siendo dicha disminución más significativa cuanto mayor sea el porcentaje de árido grueso sustituido. (González Fonteboa, 2002). Aunque en general, la evolución de la resistencia a compresión en estos hormigones durante las primeras cuatro semanas es similar a la del hormigón elaborado con 100% de áridos naturales. Las causas más influyentes en la variación de dicha resistencia son: la cantidad de mortero adherido a la matriz rocosa que hace que el árido reciclado tenga una menor resistencia mecánica que el árido natural, la calidad del árido reciclado y la cantidad de agua total en la mezcla quienes influyen directamente sobre esta propiedad ya que su capacidad de absorción, que depende del mortero adherido, puede alterar la relación a/c, la menor resistencia de los áridos reciclados y el aumento de zonas débiles en el hormigón, en las zonas de contacto de la nueva pasta de cemento con las zonas de mortero adherido en el árido reciclado son parámetros determinantes también en la disminución de la resistencia a compresión de dichos hormigones (López Gayarre, 2008). Resistencia a Tracción El AR tiene una resistencia a tracción similar a un hormigón con árido natural (AN), propiedad que no se ve afectada hasta un 50 % de sustitución del árido natural por el árido reciclado tanto árido grueso como árido fino (Ulloa Mayorga, 2012). Cuando la sustitución. 13.

(24) CAPITULO I. es del 100% los valores van desde 6% hasta el 32% en el caso de árido grueso, en el caso del árido fino su valor es del 30%. Los valores aproximados para dicho parámetro varían desde el 8 % y el 12 % del valor de su resistencia a compresión y están determinados para la edad de los 7 y 28 días (Nuñez, 2014). Resistencia a Flexotracción Las variaciones de la resistencia a flexotracción en los AR están en función del por ciento del árido sustituido, similares a las experimentadas en la resistencia a tracción. Cuando la sustitución del árido grueso es inferior al 50 % las reducciones resultantes son pequeñas, no siendo así en el caso de una sustitución del 100% del árido grueso natural por árido grueso reciclado (Ulloa Mayorga, 2012). Resistencia a cortante. La resistencia a cortante sufre una disminución significativa en los AR, siendo esta de un valor del 26% cuando se sustituye únicamente el árido grueso y del 41% cuando la sustitución también se realiza en el árido fino. Sin embargo otros autores establecen que sustituciones por debajo del 25% del árido grueso apenas afectan a la resistencia a cortante de elementos de AR. Otros estudios establecen un buen comportamiento a cortante del hormigón reciclado con sustituciones del 50% del árido grueso. (Miñan Arenas, 2012) Módulo de Elasticidad El árido reciclado está formado por una matriz rocosa, además lo envuelve una cantidad de cemento que tiene menor modulo que el árido, presenta una textura superficial rugosa y gran cantidad de fisuras y microfisuras debidas al proceso de trituración generando zonas de unión débiles. Por lo que el módulo de elasticidad en AR es inferior al hormigón convencional, pues cuanto mayor sea el módulo de elasticidad del árido total y mayor sea la proporción en la que se mezclen con los demás componentes, más alto será el valor del módulo de elasticidad del hormigón fabricado con ellos. Sin embargo, un menor módulo de elasticidad para el AR podría no ser del todo negativo en su uso estructural, ya que al ser un material de menor rigidez puede ser menos susceptible al agrietamiento (Lorenzo, 2014). Según los datos, observamos que en hormigones con sustitución del árido grueso en un porcentaje que no sobrepase el 30% la caída del valor del módulo se sitúa en torno del 4% al 10%. Cuando la sustitución llega hasta el 50% del árido grueso la reducción que. 14.

(25) CAPITULO I. experimenta el módulo de elasticidad puede llegar al 20%. Si el árido grueso sustituido es del 100% la reducción del módulo aumenta llegando a alcanzar valores del 50%. Cuando también se sustituye el árido fino dichas reducciones llegan, en casos puntuales, hasta el 80%. (Coquillat, 1982) Fluencia La fluencia es el aumento de las deformaciones provocadas por una carga sostenida en el tiempo bajo condiciones de humedad relativa constante y en equilibrio en toda la muestra, y sin intercambio de humedad con el medio. La fluencia en los hormigones reciclados es superior a la experimentada por los hormigones convencionales, debido al mortero adherido que incorporan los áridos reciclados. A medida que aumenta el porcentaje de árido sustituido, mayor es la fluencia. El aumento de los valores en la fluencia de un hormigón al otro, se sitúa entre un 25 % y 50 % (Pryce-Jenkins, 2011). Otros autores aseguran que el valor orientativo para un 100% de árido grueso reciclado, la fluencia será 1,25 veces la de un hormigón convencional. Retracción por secado El fenómeno de la retracción se describe como la disminución del volumen del hormigón con el tiempo, debido al cambio del contenido de humedad del hormigón y cambios físicoquímicos. Dentro de los factores que afectan la retracción se encuentran el contenido de pasta de cemento, la relación a/c, las proporciones de la mezcla, características de los áridos, la geometría del elemento, el grado de compactación, las adiciones y aditivos, temperatura y humedad del curado y la humedad relativa (Nuñez, 2014). En los AR la retracción por secado es mayor que en los hormigones convencionales, debido, entre otras causas, a que el módulo de elasticidad del árido reciclado es inferior al del árido convencional por la cantidad de mortero que lleva adherido, a la mayor cantidad de agua empleada en su dosificación para conseguir la misma consistencia que en el hormigón convencional y por la mayor absorción del árido reciclado (López Gayarre, 2008).De lo anterior se concluye que el valor de la retracción es más alto tanto mayor sea el porcentaje de sustitución del árido natural por el árido reciclado. En general, los factores que propician un mayor deterioro de las propiedades de los hormigones elaborados con áridos reciclados en comparación con hormigones elaborados con áridos naturales son el por ciento de sustitución de los áridos en las mezclas y la. 15.

(26) CAPITULO I. relación a/c, influenciando directamente en el grado de afectación en la durabilidad de los elementos de hormigón elaborado con áridos reciclados.. 1.5 Parámetros de durabilidad a medir Según la NC-250 2005: La durabilidad de una estructura de hormigón se define como su capacidad para soportar durante la vida útil para la que ha sido diseñada, las condiciones físicas y químicas a las que va a estar expuesta. La durabilidad de una estructura de hormigón es la variación en el tiempo sin modificaciones esenciales en su comportamiento, es la habilidad del hormigón para resistir la acción del intemperismo, ataques químicos, abrasión, o cualquier otro tipo de deterioro. Los procesos que pueden afectar la durabilidad dependen de cada una de las etapas del elemento, desde su concepción y diseño en proyecto, pasando por la calidad de los materiales que lo componen, la ejecución y finalmente el mantenimiento; sin dejar de mencionar los factores ambientales como el clima y las condiciones a las que se encuentre sometido (Thomas et al., 2010). 1.5.1. Permeabilidad. La permeabilidad es el principal parámetro que influye en la degradación superficial del hormigón, con excepción del deterioro mecánico. Es aquella propiedad que permite que el hormigón pueda ser atravesado por fluidos (líquidos, gases) por causa de una diferencia de presión entre las dos superficies opuestas del material. (Barra and Ramonich, 1996) El transporte de agua a través del hormigón viene determinado por el tipo, tamaño, distribución e interconexión de los poros y fisuras. Estos factores determinan la permeabilidad del hormigón, que en el caso de AR es considerablemente superior a la del árido natural y a su vez, ésta condiciona decisivamente la durabilidad. La incorporación del árido reciclado en el hormigón representa un aumento de varios factores que afectan la durabilidad entre estos la permeabilidad, aunque el resultado final depende también de las características de la nueva matriz cementante. Finalmente la permeabilidad es de 2 a 3 veces mayor que la del hormigón de control. (Hanoun, 2010) Los diferentes estudios certifican que la permeabilidad total disminuye con la edad del hormigón ya que poco a poco se va densificando el conjunto. Este efecto se evidencia sobre todo en los poros de radio < 30 nm, pues es en esta zona donde más se nota que la. 16.

(27) CAPITULO I. permeabilidad disminuye con la edad. Como norma general, cuanto menos poroso sea un hormigón, mayor resistencia tendrá y, si ha tenido un buen curado, será menos permeable. 1.5.2. Resistividad. En cuanto a resistividad eléctrica se han hecho varios estudios, en cada uno se ha determinado que lo que más influye en este ensayo es en definitiva el mayor volumen de poros en presencia de la fase acuosa lo que disminuye la resistividad neta del hormigón. Sin embargo la mayor porosidad no necesariamente resulta en una menor resistividad, porque la misma también depende del grado de saturación en el interior del material poroso y de la temperatura de medida. En un medio poroso como el hormigón, la resistividad refleja la capacidad de transportar carga eléctrica en los iones disueltos en la fase acuosa de un determinado volumen, pidiéndose asumir a los áridos como eléctricamente inertes ya que su resistividad resulta varios órdenes de magnitud superior a la de la solución de poros. Los áridos densos normalmente son aislantes por su alta resistividad eléctrica, esta característica causa el efecto de dilución de la resistividad, medida en la matriz conductiva y el redireccionamiento de la corriente alrededor de los mismos, el cual se traduce en el aumento de la tortuosidad (Shane et al, 2000). La mineralogía del agregado no afecta el valor de la conductividad. (Ping et al, 1991) 1.5.3. Carbonatación.. Según la NC 355 2004: la carbonatación es la reducción de la alcalinidad del hormigón por acción de los componentes ácidos de la atmósfera dióxido de carbono (CO2) y de azufre (SO2). En el hormigón que no contiene acero de refuerzo, la carbonatación es, generalmente, un proceso de pocas consecuencias. El árido reciclado puede funcionar como un foco de propagación de la carbonatación, porque no impide el paso del CO2 como un árido convencional, por lo que se debe tener un especial cuidado con la carbonatación. (Alaejos, 2008) Cuando la carbonatación se produce en un hormigón que contiene cloruros, se suman los efectos de ambos agresivos provocando una fuerte corrosión. Además, por efecto de la acción del CO2 sobre las fases sólidas del cemento, los cloruros aluminatos se pueden disgregar y dejar libre a los cloruros que mantenían combinados. Además, relaciones a/c. 17.

(28) CAPITULO I. muy altas producirán hormigones muy permeables y propensos a la carbonatación. Sin embargo relaciones muy bajas darán hormigones poco trabajables. (Hanoun, 2010) 1.5.4. Absorción. Diferentes estudios que han evaluado esta propiedad en hormigones con sustitución del árido grueso natural por árido grueso reciclado han obtenido un aumento del coeficiente de absorción de los hormigones reciclados comparados con los hormigones convencionales. Estos incrementos dependen de la porosidad del árido reciclado y del porcentaje de sustitución, y pueden variar entre el 15% y 70% respecto a la absorción del hormigón convencional. (Hanoun, 2010) La porosidad del hormigón, está definida como la cantidad de espacios vacíos que quedan inmersos dentro de la masa del material, como consecuencia de la evaporación del agua libre de la mezcla y de la presencia de aire naturalmente atrapado. Comparando el árido reciclado con el árido natural, se observa que la principal diferencia es la porosidad total. Una vez producida la entrada del agua desde la superficie mojada (permeabilidad), ésta circula por el hormigón en función de su porosidad, transportando a su vez las sustancias agresivas disueltas. El aumento de la porosidad en estos casos es de 1,5 a 2 veces mayor que la del hormigón convencional. Con la introducción de árido reciclado crece también el tamaño medio de los poros que junto a las grietas que ya llevan los áridos, afecta la durabilidad de los elementos de AR. (Hanoun, 2010) Los poros de la pasta endurecida pueden ser clasificados en dos distintos grupos que difieren por el tamaño: poros de gel y poros capilares. Existen además poros de aire, y otros macroporos atribuidos a defectos de compactación. Los poros de gel son los poros interlaminares, estos constituyen una porosidad intrínseca del gel que representa el orden del 28% del volumen de este, con un diámetro submicroscópico de 15 Ấ (Powers, 1960). Su volumen absoluto aumenta a medida que crece el grado de hidratación (Haynes, 1980). Los poros capilares se corresponden con la fracción del espacio total del volumen agua cemento no ocupado por la suma de estos productos, por lo que el volumen y tamaño de los poros capilares dependerán de la relación agua-cemento y del grado de hidratación del cemento.. 18.

(29) CAPITULO I. Otro factor que interviene en la porosidad es el grado de carbonatación de una muestra, se aprecia una subida de la densidad y una bajada de la porosidad total de la pasta, pero se observa también un aumento de la porosidad capilar. (Hanoun, 2010) La absorción está relacionada no solo con la estructura de poros, sino también con la humedad del hormigón. En los hormigones con áridos reciclados la porosidad es un factor clave en la absorción de agua presentando valores entre el 4-16% mayor que en los hormigones de control (GómezSoberón, 2002). La mayor porosidad del hormigón reciclado se debe a la mayor porosidad del árido reciclado a causa del mortero adherido que presentan. 1.5.5. Presencia de cloruros.. Este fenómeno forma parte de los ataques químicos al hormigón, se produce como consecuencia de la exposición de las estructuras a ambientes marinos, del amasado del hormigón con agua que contienen cloruros, y a través del aire pueden ser transportados a la superficie de estructuras que se encuentren sobre la línea costera y luego ser absorbidos por capilaridad (Del Valle Moreno, 2001). El pH fuertemente básico del hormigón (aproximadamente 12,5) conduce a la formación de una película que sirve de protección a las armaduras y, en estas condiciones, se dice que el acero está "pasivado"; esto significa que aun en presencia de oxígeno y humedad, no se oxida. Los iones cloruro son capaces de "romper" esta película pasivante y dejar al acero sin protección, dado que forman un compuesto soluble, el cloruro ferroso (FeCl1) con los óxidos de hierro que constituyen el film. Una vez que se ha perdido la pasivación, el acero es susceptible de corroerse si están presentes todos los elementos necesarios: oxígeno, humedad y un medio (el hormigón) de baja resistividad eléctrica (Pérez Pérez, 1016). Sin embargo en caso de elementos de hormigón que no tengan armadura el efecto directo más nocivo por acción de cloruros en la mezcla de hormigón endurecido está constituido por la cristalización de las sales dentro de sus poros, la cual puede producir rupturas debidas a la presión ejercida por los cristales de sal. Este tipo de ataque se produce de manera más acentuada en el hormigón que no está permanentemente en contacto directo con el agua, pero la sal penetra y asciende por capilaridad, por lo que el ataque es más intenso cuando el agua o la humedad pueden penetrar en el hormigón. Debido a esto la. 19.

(30) CAPITULO I. permeabilidad de este material es un factor de gran importancia, por lo que el AR es más susceptible a ataques de cloruros que el hormigón convencional.. 1.6 Ensayo para medir la durabilidad en hormigones. 1.6.1. Permeabilidad del aire. En la actualidad uno de los métodos no destructivos que más se utiliza mundialmente para evaluar in-situ la penetrabilidad de sustancias nocivas al interior del hormigón es el Torrent Permeability Tester. Este dispositivo de ensayo no destructivo, está diseñado para la medición "in situ" de la permeabilidad al aire del recubrimiento de hormigón. Se basa en crear vacío dentro de una celda colocada sobre la superficie del mismo y en medir la velocidad con que la presión retorna al valor atmosférico. Cuanto más permeable es el concreto, más rápido se recupera la presión en la celda de vacío. Los datos de la medición son procesados por un microprocesador que indica el valor del coeficiente de permeabilidad.. Imagen 1. 3: Equipo de medición de Torrent Permeability Tester (elaboración propia) 1.6.2. Resistividad. Andrade propuso en 1993 (Andrade, 1993) la resistividad eléctrica como propiedad del hormigón endurecido que, además de relacionarse con la velocidad de corrosión de armadura puede estimar el coeficiente de difusión del agresivo en su interior a partir de la ley de Nernst-Einstein, la cual relaciona conductividad y difusividad en condiciones de saturación del hormigón. Años más tarde Andrade propone un modelo de cálculo para la predicción de la vida útil basada en este indicador. La resistividad eléctrica inversa a la conductividad, se trata de una medida volumétrica de la resistencia eléctrica que mediante la ley de Ohm se expresa como la relación entre el voltaje y la corriente aplicada.. 20.

(31) CAPITULO I. Imagen 1. 4: Equipo de ensayo de resistividad (elaboración propia). Se propone la resistividad eléctrica como indicador de corrosión del hormigón para valorar la resistencia del hormigón frente al ataque de los agresivos que provocan la alteración de los valores de durabilidad del elemento de hormigón y de esta forma prever su vida útil. 1.6.3. Carbonatación.. La NC-355 2004 describe el método de ensayo mediante el uso de fenolftaleína en disolución con agua y alcohol etílico, para determinar la profundidad de carbonatación en hormigones endurecidos y puestos en servicio. Con el ensayo de carbonatación se mide el avance del frente de carbonatación a través de las probetas de hormigón, para determinar la reducción de la alcalinidad provocada por las transformaciones químicas derivadas del proceso de carbonatación.. Imagen 1. 5: Ensayo de carbonatación Se realiza el corte de las probetas en una máquina de corte con las dimensiones de 25 y 30 mm partiendo de la superficie. Las muestras se someten al calor en la estufa hasta lograr peso constante. El indicador utilizado es una disolución de fenolftaleína. Las muestras se pulverizan con la disolución del indicador dejándolas reposar durante unos minutos. La fenolftaleína toma un color púrpura para valores de pH superiores a 9.5 (hormigón no carbonatado) y se vuelve incolora en valores inferiores a 8 (hormigón carbonatado). Para valores entre 8 y 9.5 cm toma tonalidades entre rosa y rojo púrpura. 1.6.4. Absorción. 21.

(32) CAPITULO I. Se realizará mediante la NC 345 del 2011. Consiste en colocar las muestras en un recipiente estanco con agua, las cuales descansaran sobre unos apoyos de madera. La obtención de los valores se realiza midiendo el aumento del peso de los testigos dado a la absorción por capilaridad del agua del hormigón. El ensayo durará hasta que el peso de la muestra sea constate. Imagen 1. 6: Control del ensayo de porosidad (Herrera, 2015) 1.6.5. Penetración de cloruros. Se realizará mediante el ensayo de migración de cloruros de norma ASTM C1202, se usará el equipo de medición Rapid Chloride Permeability Tester. La misma indica la habilidad de este para resistir la penetración de iones cloruros. Consiste en suministrar un potencial eléctrico constante de una fuente externa de corriente a un espécimen experimental cilíndrico en un período de 6 horas, y monitorear el potencial eléctrico que lo atraviesa. El experimento consiste en dos celdas de migración que son acopladas y en el medio de estas dos se fija un espécimen de hormigón, al cual se le medirá la cantidad de corriente que pasa por él.. Imagen 1. 7: Equipo de medición de migración de cloruros Rapid Chloride Permeability Tester (elaboración propia) La primera de las celdas se llena con una solución de hidróxido de sodio más cloruro de sodio y se conecta a un electrodo negativo. La otra celda se llena con una solución de. 22.

(33) CAPITULO I. hidróxido de sodio y se conecta a un electrodo positivo. El paso de corriente se mide periódicamente durante todo el período de prueba. Si se desea monitorear la penetración de iones cloruros real se monitorea periódicamente la concentración de cloruro en la celda conectada al electrodo positivo.. 1.7 Ventajas y desventajas del empleo de hormigones con áridos reciclados. 1.7.1 Ventajas: o. Una de las ventajas más importantes que trae consigo el reciclado de los áridos es la reducción de los residuos y un óptimo reciclado.. o. Otra de las notables ventajas es la disminución del área destinada a los escombros debido a la demolición de las estructuras de hormigón.. o. Manejando los términos de desarrollo sostenible, se destaca la reducción del número de explotaciones necesarias para suministrar la materia prima original, con lo que disminuye el impacto ambiental.(Martínez Fernández, 2015). 1.7.2 Desventaja o. Generación de polvo, ruidos, y vibraciones producidas en las operaciones de tamizado y machaqueo en las plantas de procesado de los áridos. o. El tiempo empleado para el estudio de las características del árido elaborado en el proceso de trituración.. o. Las plantas fijas de reciclaje de áridos es conveniente situarlas en las proximidades de una planta de fabricación de hormigón.. o. Posibles impactos sobre la salud, causadas por el inadecuado manejo y protección frente a componentes peligrosos que pueden existir en los residuos (particularmente en algunos de demolición), como el ambiente.. 1.8 Experiencias mundiales en la producción de hormigones con áridos reciclados Reino Unido. 23.

(34) CAPITULO I. En Watford en el año 1995, en la construcción de un bloque de oficinas. Se utilizó hormigón triturado procedente de la demolición de un edificio en el centro de Londres. El árido grueso se utilizó para la construcción de cimentaciones, pilares y forjados (Moriconi, 2010). Dinamarca El Great Belt Link: Una gran red de enlace entre Dinamarca y Suecia, suponía la modificación de la red de carreteras existentes y la demolición de varias estructuras, entre las que se encontraba la demolición de un puente de hormigón armado. En esta demolición se llevaron a cabo distintas investigaciones sobre técnicas de demolición y utilización del hormigón triturado como árido para un nuevo hormigón. Finalmente los escombros fueron procesados y empleados en la fabricación de hormigón, que se utilizó para la construcción de “La casa reciclada”, en Odense (BITSCH OLSEN E. “The Recycled house”) y las cimentaciones de pantallas acústicas. Esta casa reciclada consiste en un bloque de 14 apartamentos de tres pisos con sótano. (Moriconi, 2010). Alemania Fundación Alemana para el Medioambiente (1993-1994): (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) Se empleó AR en la construcción de los elementos estructurales de hormigón, realizándose un control sobre la selección de los AR y calidad de los mismos. Se utilizaron 290 kg/m3 de cemento Portland CEM I 42.5 R; el árido grueso reciclado (con tamaños comprendidos entre 4 y 32 mm) y el árido fino arena natural. La mezcla contenía además 70 kg/m3 de cenizas volantes y plastificantes. Con un contenido de agua de 201 kg/m3 se consiguió una resistencia cúbica de 35 N/mm2 (Moriconi, 2010). Centro de Exposiciones de Magdeburg (1999): Se usó árido reciclado para la construcción de grandes bloques de hormigón como elementos decorativos. Estos bloques se encuentran en el exterior y en contacto con agua. En este caso, solo se empleó árido grueso reciclado. Zona militar a las afueras de Itzehoe: En 1996-1997 se desmantelo esta zona, lo que produjo aproximadamente unas 50.000 t de escombros mixtos y unas 20.000 t de escombros de hormigón. Estos se utilizaron para la edificación nuevamente de esa misma zona.. 24.

(35) CAPITULO I. España Ciudad Olímpica de Barcelona. Las construcciones situadas en esta zona fueron demolidas (alcanzando una cantidad aproximada de escombros de 1,5 millones de toneladas), para ello se utilizaron procedimientos selectivos de demolición, realizando in situ una primera eliminación de impurezas. Sólo se trataron materiales inertes como hormigón, piedra, procedentes de la demolición de estructuras, cerramientos y cimentaciones. Otros materiales mezclados o aquellos que contenían impurezas como madera, plásticos o acero se rechazaron. Los materiales reciclados se utilizaron para construir las calles y carreteras de la Ciudad Olímpica y estructuras de escollera en la línea litoral. (Alaejos, 2008) Puente de Marina Seca del Forum 2004 de Barcelona Una de las obras emblemáticas del FOURM 2004 de Barcelona, fue construida utilizando hormigón reciclado en alguno de sus elementos. Se utilizó un árido reciclado de un único origen (fracción 4/25 mm), con una absorción media de 6,7%, exento de cloruros, y sulfatos. Más del 95% del árido reciclado eran partículas de hormigón. La cantidad de finos inferiores a 0,063 mm fue del 1% y el aporte de finos menores de 4 mm fue del 10%, lo que obligó a una ligera corrección en la cantidad de arena. Se utilizó una sustitución del 20% de árido reciclado previamente saturado, con un grado de saturación entre el 80% y el 90%. La resistencia obtenida fue de 47,8 N/mm2, y los resultados de los ensayos de penetración de agua fueron adecuados. La puesta en obra de este hormigón tampoco presentó ninguna dificultad. (Alaejos, 2008) Puente atirantado sobre el rio Turia Propone la utilización de hormigón reciclado en un puente atirantado de hormigón armado, situado en Manises, propiedad de la Diputación de Valencia. Este puente se ejecutará como sustitución de una estructura de hormigón ya existente. El objetivo del proyecto es reciclar el material de hormigón procedente de esta estructura para la fabricación de parte del hormigón de la nueva estructura, utilizando una sustitución del 20% del árido natural por árido reciclado en el hormigón de un tramo de la losa. (Alaejos, 2008) Holanda. 25.

(36) CAPITULO I. En 1988 se empleó aproximadamente 500 m3 de hormigón reciclado en la construcción de los estribos de un viaducto en la carretera RW 32 cerca de Meppel. (Moriconi, 2010) En 1990 se construyó un segundo viaducto en esa misma zona. En este caso se utilizó árido grueso reciclado (en un porcentaje del 20%) para todas las partes de hormigón del viaducto. La cantidad total de hormigón reciclado que se usó fue de 11 000 m3. La compuerta del puerto en las proximidades de Almelo (en 1988) se emplearon unas 2 000 t de hormigón reciclado para la construcción de la losa de hormigón bajo el agua. Debido a los buenos resultados obtenidos en la utilización de hormigón reciclado, desde 1991 se exige la utilización de árido de hormigón reciclado en un porcentaje del 20% de la fracción gruesa en todos los proyectos de hormigón, con excepción de las estructuras de hormigón pretensado. Bélgica Ampliación del puerto de Antwerp Se procedió en 1987 a la demolición de varios muros del puerto y la construcción de una compuerta mayor. La demolición se realizó con explosivos, originando unos 80.000 m3 de escombros. Por consideraciones tanto ambientales como económicas se optó por la utilización de los escombros de hormigón para la fabricación de hormigón reciclado. El hormigón producido disponía de suficiente resistencia a compresión (fc=35 N/mm2) y retracción aceptable (<150 μm/m). Para mejorar la laborabilidad del hormigón se optó por presaturar los áridos reciclados antes de incorporarlos a la mezcla, corrigiendo así la cantidad de agua añadida. (Moriconi, 2010). 1.9 Experiencias en la producción de hormigones con áridos reciclados en Cuba Cuba no tiene importantes aportes que hacer al mundo en este campo de la construcción, aun, sin embargo se está llevando a cabo trabajos de este tipo donde se estudian los residuos de nuestro país. Proyecto Apoyo al Hábitat: Se implementó en La Habana un proyecto de cooperación internacional para reutilizar residuos de construcción y demolición para producir materiales en la localidad, con lo cual. 26.

(37) CAPITULO I. se beneficie la población. Según datos estimados a partir del volumen de residuos que notifica la Oficina Nacional de Estadísticas e Información, el volumen de escombros diario es de 1 200 m3, lo que constituye un problema social, debido a la inutilización de espacios con posibilidades de uso en otras actividades productivas y la presencia de grandes volúmenes de residuos en las calles. Este proyecto comenzó a ejecutarse en 2007 en el Centro de Investigaciones y Desarrollo de Estructuras y Materiales, de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas y cuenta con la colaboración financiera de la Agencia Suiza de Cooperación para el Desarrollo, entre otras instituciones. Anteriormente a este proyecto en Cuba había muy poca experiencias en este tema de reciclado de residuos de la construcción y de ese momento hacia adelante se ha ido desarrollando más este tema del reciclado de escombros de la construcción. Planta de tratamiento en Holguín: Actualmente la provincia de Holguín cuenta con una pequeña planta de tratamiento de residuos de la construcción con el fin de obtener áridos para la producción de bloques ya que se ven imposibilitado de obtener los áridos necesarios para desarrollar su trabajo. (Pérez Pérez, 2016) En Villa Clara también se han ido desarrollando investigaciones sobre este tema de reciclado de escombros de hormigón a los cuales se le ha incorporado lo referente a la encapsulación de las fracciones gruesa de los áridos para reducir la absorción de agua de los mismos y a su vez lograr elevados valores de resistencia a compresión. Con el trascurso de estas investigaciones se ha ido reduciendo el contenido de cemento empleado en la encapsulación el cual se inició en 120 Kg/m3, luego se redujo hasta 80 Kg/m3 y en la presente investigación ha bajado hasta los 60 Kg/m3 demostrando la factibilidad de esta técnica de encapsulación.. 1.10 Conclusiones parciales o. El reciclaje de escombros soluciona la problemática originada por la eliminación de unos subproductos de desecho, mediante el aprovechamiento de estos residuos se obtiene una nueva materia prima, con lo que se reduce la cantidad de recursos naturales primarios a extraer, además reduce tanto el espacio destinado a escombreras de residuos, como el número de explotaciones mineras necesarias para suministrar la materia prima original, minimizando el impacto medio ambiental.. 27.

(38) CAPITULO I. o. Los áridos reciclados presentan una elevada cantidad de mortero adherido, como consecuencia del proceso de trituración del elemento de hormigón precedente, lo que afecta a las propiedades del nuevo elemento de hormigón, contribuyendo a un aumento considerable de la absorción, porosidad y retracción de los hormigones elaborados con estos áridos.. o. Los factores que propician un mayor deterioro de las propiedades de los hormigones elaborados con áridos reciclados en comparación con hormigones elaborados con áridos naturales son el por ciento de sustitución de los áridos en las mezclas y la relación a/c, influenciando directamente en el grado de afectación en la durabilidad de los elementos de hormigón elaborado con áridos reciclados.. o. Diferentes autores plantean que si se sustituye hasta un 25 % del árido natural por árido reciclado no se produce afectaciones considerables en el comportamiento estructural de los nuevos hormigones, mientras que si se utiliza sustituciones hasta un 50% la resistencia mecánica tendrá cierto grado de afectación, sin embargo en hormigones donde se sustituya el 100 % de los áridos naturales por áridos reciclados, los valores de durabilidad comenzarán a reducirse significativamente.. 28.

(39) CAPITULO II. Capítulo II: Desarrollo experimental en especímenes de hormigón elaborado con árido reciclado encapsulado, y con árido natural. 2.1. Introducción. Es importante comenzar aclarando que el presente estudio es la continuación del trabajo realizado por el ingeniero Frandy Pérez Pérez, “Fabricación de bloques de hormigón con áridos reciclados para colocación en sitio de exposición Cayo Santa María”. Se tomaron los valores obtenidos durante el estudio realizado por Frandy y se usaron como base para comenzar el desarrollo del presente trabajo. En este capítulo se presentan los equipos empleados y la metodología para realizar los ensayos de durabilidad con respecto a permeabilidad, absorción, cloruros, carbonatación y resistividad. Se realizará el desarrollo experimental en especímenes de hormigón elaborados con áridos reciclados encapsulados y sin encapsular, y con áridos naturales, para la edad de 360 días y expuestos durante 180 días. Se hará una breve descripción de los materiales con que se elaboró estos hormigones, la metodología empleada para su dosificación.. 2.2. Materiales. El material se recogió en la planta de hormigón Chiqui Gómez de Santa Clara, Villa Clara. Este material por diversos motivos es depositado en un vertedero que se encuentra en la propia planta y para seleccionarlo se tuvo en cuenta que todo el material se escogiera de la misma zona para que no presentara variación las características de los mismos. Después de la recogida del material fue trasladado a un Taller de Mantenimiento Constructivo perteneciente a la Agrupación 1 llamado “Ochoa” con sede en Santa Clara donde se llevaría a cabo la molienda del material obteniéndose así las tres fracciones de áridos requeridas: Árido fino (0-5 mm) Árido intermedio (5-9 mm). 29.