Caracterización del hormigón elaborado con material granular reciclado producto de residuos de la demolición de elementos de hormigón

Abstract

Definir el objetivo principal de la investigación, caracterizando hormigón elaborado con material granular grueso, obtenido mediante el reciclado de residuos de la demolición de obas de hormigón en masa, planteando el método de trabajo y así establecer conclusiones que nos permitan generar criterios del uso del hormigón reciclado. Para caracterizar el hormigón elaborado con áridos gruesos reciclados, producto de la demolición de losas de pavimento de hormigón, además de diseñar las dosificaciones del hormigón, se trazaron los siguientes objetivos: Objetivos Generales: Analizar las características físicas, químicas y mecánicas de probetas de hormigón elaboradas con áridos reciclados, contrastando diferentes dosificaciones. Revisar que cumplan con los Reglamentos, Especificaciones y Normas Mexicanas, Españolas y Códigos Europeos. Objetivos Particulares: 1. Caracterizar la materia prima obtenida de los Residuos de Demolición de Pavimentos de Hormigón en función de: a) Su edad. b) Resistencia con la que fue diseñado el hormigón original. c) Naturaleza mineralógica. d) Tratas las probetas seleccionadas y analizar el material triturado. Para ello, se determinarán los porcentajes que se obtienen en peso y/o volumen, en relación a los parámetros anteriores, con la finalidad de que al diseñar las mezclas de hormigón, se mantengan en esa misma proporción los áridos gruesos. 2. Proponer diversas dosificaciones de mezclas de hormigón con áridos gruesos reciclados, para tratar de obtener el diseño óptimo modificando: a) La cantidad de cemento. b) La relación agua/cemento (A/C). c) Agregando aditivos superplastificantes. 3. Estudiar y analizar las propiedades del hormigón fresco y endurecido. La Hipótesis principal de la investigación es analizar las características mecánicas, físicas y químicas de probetas de hormigón, elaborado con áridos gruesos, obtenidos del reciclado de los residuos de construcción y demolición de elementos de hormigón contrastando los valores obtenidos con las Normas Españolas del Hormigón Estructural (EHE), los Códigos Europeos y las Normas Oficiales Mexicanas (NMX). Para corroborar la hipótesis planteada se ha desarrollado un plan de trabajo que podemos clasificar en tres etapas, la primera que consiste en identificar y obtener la materia prima, la cual será procedente de la demolición de pavimentos, cuidando que no esté contaminado con acero. La segunda, donde se procesa esta materia prima, obteniendo así el árido grueso que se utilizará en la elaboración del hormigón, caracterizando a esta física y químicamente y, una tercera que consistirá en diseñar mezclas de hormigón para posteriormente caracterizarlo en su estado fresco y endurecido. Se generará una matriz de variantes para la elaboración de las mezclas, la cual nos va a permitir definir claramente el comportamiento del hormigón en su estado fresco y endurecido, caracterizando de esta forma los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio del hormigón reciclado. Es así como se definió el plan de trabajo a seguir en la investigación: 1. Obtener los residuos de la demolición de pavimentos de hormigón. 2. Caracterizar la naturaleza de estos residuos en función de: a) Su edad. b) Resistencia con la que fue diseñado el hormigón original. c) Naturaleza mineralógica. 3. Tratar los residuos seleccionados: a) Lavar el residuo antes de triturar para eliminar contaminantes adheridos en el hormigón. b) Triturar el hormigón hasta que cumpla con la granulometría requerida por las normas. c) Lavar el árido grueso obtenido del triturado de residuos de la demolición de pavimentos de hormigón, con la finalidad de eliminar los finos sueltos y los adheridos al mismo. 4. Analizar el material granular contemplando: a) Pruebas físicas: Granulometría. Equivalencia de arena. Coeficiente de forma. Índice de lajas y agujas. Densidad. Porcentajes de poros. Absorción de agua. Contenido en partículas blandas. b) Pruebas químicas: Contenido en terrones de arcilla. Contenido de materia orgánica. Contenido en partículas de bajo peso específico. Contenido en cloruros. Contenido en sulfatos. Contenido en sílice. Reactividad frente a los álcalis del cemento. 5. Proponer diseños de mezclas de hormigón variando: a) La cantidad de cemento. b) La relación agua/cemento (A/C). c) El uso de aditivos superplastificantes. 6. Analizar el hormigón fresco y endurecido. a) Ensayos determinantes al hormigón fresco. Peso volumétrico. Contenido de aire. Revenimiento (Asentamiento). Muestreo: cilíndrico y rectangular. b) Ensayos determinantes al hormigón endurecido. Densidad de masa. Porcentaje de absorció. Resistencia a la compresión. Resistencia a la flexión. Se concluye el análisis de resultados a las pruebas al árido reciclado y su uso en nuevos hormigones. El estudio de las características del hormigón reciclado con áridos gruesos producto de la trituración de los residuos de la demolición de pavimentos de hormigón, nos permite definir con mayor precisión, el posible uso del mismo, ya que nos confiere una mayor confianza en su uso estructural, por lo que es de vital importancia los resultados que se observaron en la presente investigación. Es necesario el control de los vertederos de hormigón para poder saber el origen de los residuos y clasificarlos tanto por su composición mineralógica así como por la calidad del hormigón. Aunque en la presente investigación se utilizaron residuos de hormigón de cuatro procedencias distintas, en las cuales variaban estas características, después del proceso de triturado, se mezcló este material, tratando de tener un material homogéneo y característico de estas cuatro procedencias. La calidad del hormigón origen, nos permite desde un inicio tener un parámetro de aceptación de los áridos que se puede obtener de su trituración, ya que de un hormigón de buena calidad se obtienen áridos con características más cercanas a las del árido natural. Dada la pobre producción de árido fino reciclado (arena) durante la trituración del residuo de la demolición de pavimento de hormigón y de la gran cantidad de finos que tiene en su granulometría procedente del cemento utilizado en la elaboración del hormigón origen, desde un inicio se rechazó el estudio de este material para su uso en hormigón reciclado. El árido grueso reciclado (grava) que se obtuvo en la trituración del residuo de la demolición de pavimento de hormigón, se caracterizó por tener un tamaño máximo nominal de ¾, cumpliendo con las especificaciones de granulometría para su uso en hormigones. Las características de los áridos reciclados las podemos resumir en la tabla:

Limitaciones y resultados de las pruebas a los áridos reciclados Prueba Limitaciones Resultado Cumple % de absorción <5% 11,16% No Coeficiente de forma >0,20 >0,20 Si Índice de lajas <30 20,90% Si EA >75% 79,27% Si Terrones de arcilla 0,25% 0% N.A. Materia orgánica - 0% N.A. Partículas blandas 5% 64,66% No Material de bajo peso específico 1% 0% N.A. Contenido de Sulfatos <0,8% 0,56% Si Contenido de Cloruros <0,05% 0,04% Si

Los valores N.A., son debido a que prácticamente estos valores fueron nulos, gracias a que no existían finos sueltos representativos motivado por el lavado a presión después de triturar el hormigón reciclado. En el caso de la absorción no cumple con la especificación máxima debido a que el árido reciclado esta constituido por un árido natural con mortero adherido, aún cuando este fue sometido a un lavado a presión para eliminar en lo posible este material adherido. Situación que genera una disminución en la cantidad de agua que se proyectó en el diseño de la mezcla de hormigón reciclado, generando con ello una disminución en su resistencia a la compresión. Debido al alto porcentaje de porosidad y absorción de estos materiales, la consistencia del mismo se ve afectada, aunque cumple con los requisitos mínimos siempre estuvo muy cercano a este limite inferior. El uso de aditivos superplastificantes, aumentó la consistencia del hormigón, obteniendo mayor revenimiento sin pérdida de resistencia a la compresión, incluso con un ligero incremento en su resistencia. Definitivamente, el árido reciclado producto de la demolición de pavimentos de hormigón, tiene ciertas desventajas físicas y mecánicas con respecto a los áridos naturales, esto debido a que en realidad es un árido compuesto por dos materiales, un árido natural y el mortero adherido, lo que conlleva a tener un nuevo material con características diferentes y desventajas mecánicas, tales como la porosidad, absorción, adherencia a los nuevos elementos que conforman el hormigón, baja densidad, y efectos de baja resistencia un tanto aceptable a la compresión. Sin embargo, el presente estudio nos permite caracterizar y definir las propiedades del hormigón elaborado con áridos reciclados, remarcando que solo se utilizó la fracción gruesa del árido reciclado y que provenía de hormigones limpios y libres de óxidos u otro tipo de material de construcción. Según los resultados, si es posible utilizar este nuevo hormigón por lo menos como hormigón en masa, según las normativas correspondientes.