Puente sobre el río Turia entre Manises y Paterna (Valencia). Primera experiencia internacional de empleo de hormigón reciclado

Transcripción

1 Puente sobre el río Turia entre Manises y Paterna (Valencia). Primera experiencia internacional de empleo de hormigón reciclado estructural en un puente atirantado (Parte II). Para la demolición de cada uno de los tramos del puente se siguió el siguiente procedimiento operativo: 1. Retirada de la capa asfáltica y de compresión situada por encima de las vigas (figuras 13 y 19). 2. Derribo de las vigas (Figura 14). 3. Traslado de las partes resultantes a la zona de acopio (Figura 15). 4. Demolición de las pilas (Figura 16). Pilar Alaejos. Laboratorio Central de Estructuras y Materiales (Cedex). Marta Sánchez de Juan. Laboratorio Central de Estructuras y Materiales (Cedex). Alberto Domingo. Universidad Politécnica de Valencia. Carlos Lázaro. Universidad Politécnica de Valencia. Salvador Monleón. Universidad Politécnica de Valencia. Francisco José Palacios. CMD Domingo y Lázaro Ingenieros S.L. 5. Proceso de demolición Se realizó una demolición selectiva de la estructura del puente antiguo, separando las vigas de hormigón pretensado, las vigas de hormigón armado (más antiguas) y el hormigón de las pilas y los estribos del resto de materiales del puente. Se cerró al tráfico la calzada del puente y se desvió el tráfico Paterna V-30 Manises por una calzada cercana debidamente señalizada. Antes de la demolición de los vanos se retiró la barandilla en los mismos y se cerró su acceso (Figura 12). Figura 12. Inicio de la demolición de la estructura. Los primeros trabajos consistieron en demoler los vanos de la viga en Π de hormigón armado, así como las pilas de hormigón en masa (figuras 13 a 17). Una vez demolido el primer tramo del puente se continuó con la demolición del segundo tramo, correspondiente al tablero de vigas pretensadas (Figura 18). Las vigas se desmontaron y se partieron por la mitad para facilitar su transporte a la planta de reciclaje. El corte de la armadura activa se realizó con cizalla. Ya que el material procedente de estas vigas iba a ser utilizado para producir el árido reciclado, se tomaron precauciones durante su manipulación. Las vigas desmontadas se acopiaron sobre plásticos para evitar la contaminación con el terreno. Todos los trozos de vigas se marcaron para poder ser identificados, asegurando así su trazabilidad (figuras 19 y 20). Una vez completada la demolición del tablero de vigas, se realizó el traslado de éstas a la planta de reciclado. Realizaciones La Figura 21 muestra el estado general de las obras tras la demolición. 6. Procesado del hormigón para obtener el árido reciclado La planta de reciclado disponía de zonas que permitieron el acopio individual de los escombros que se iban a procesar, así como trituradoras de impacto y sistemas de eliminación de materiales metálicos mediante cintas magnéticas. Estos as- 70 ISSN: PP.: Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

2 Figura 13. Retirada de la capa asfáltica. Figura 14. Derribo de las vigas. Figura 15. Acopio de los escombros. Figura 16. Escombros procedentes de las pilas. Figura 17. Finalización de la demolición del primer tramo de la estructura. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

3 Figura 18. Demolición del segundo tramo de la estructura. pectos cumplían con los requisitos establecidos para el proceso de reciclado de los materiales (Figura 22). Las vigas de hormigón, inicialmente seleccionadas para su reciclado, se transportaron y descargaron de forma independiente, acopiándolas sobre unos plásticos para evitar su contaminación con el suelo (figuras 23 y 24). De esta forma se cumplía así otro de los requisitos establecidos para el procesamiento de los escombros. Figura 22. Planta de producción de árido reciclado. Figura 19. Demolición de las vigas pretensadas. Figura 23. Transporte de las vigas. Figura 20. Acopio de las vigas pretensadas en obra. Figura 21. Estado general de las obras tras la demolición. 72 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

4 Figura 24. Acopio de las vigas en la planta de reciclado. De acuerdo al material obtenido en estas pruebas, se decidió ampliar el estudio realizado sobre la caracterización de los hormigones del puente (recogido en el apartado 3), para intentar utilizar también el hormigón procedente de las pilas del puente (Figura 27). Figura 27. Acopio de los escombros. Debido a la gran cantidad de armadura que presentaban las vigas pretensadas, que además de reducir el volumen de hormigón, hacía más complicado su extracción y procesado (Figura 25), en la prueba de procesado en planta se obtuvo una reducida cantidad de material, obteniéndose además un elevado porcentaje de fracción fina de árido, próxima al 50% respecto al total producido. El árido reciclado así obtenido se utilizó para la realización de los ensayos previos en Laboratorio (Figura 26). Figura 25. Material obtenido del procesado de las vigas pretensadas. Para comprobar la calidad de este material antes de la realización de los ensayos, se tomaron del acopio tres bloques de hormigón, de los que se extrajeron testigos para su caracterización (figuras 28 y 29). Figura 28. Bloques de hormigón procedentes de las pilas. Figura 26. Árido reciclado para los ensayos previos y característicos. Figura 29. Testigos procedentes de las pilas. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

5 La resistencia media obtenida fue de 27 N/mm 2. De acuerdo al Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, la grava reciclada debería proceder de elementos estructurales de resistencia mayor o igual a 25 N/mm 2, por lo que los áridos obtenidos a partir de estos materiales, podrían cumplir las especificaciones establecidas. Figura 31. Eliminación de armaduras. Se procesaron varios bloques procedentes de las pilas en la planta de reciclado, con el mismo procedimiento que el utilizado para obtener el árido reciclado de las vigas pretensadas, obteniéndose en este caso 3 t de árido reciclado para ensayos previos y característicos. El material a utilizar en la obra (tanto de las vigas como de las pilas) se procesó en la planta de reciclado un mes antes del hormigonado en obra, cumpliendo así uno de los requisitos establecidos en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, por el cual no debía transcurrir más de 60 días desde el procesamiento de los escombros en planta hasta la utilización del árido reciclado en la obra, con el fin de evitar un periodo excesivo de acopio del árido reciclado en la planta de reciclaje. Figura 32. Cabina de triaje para eliminación de impurezas. El material seleccionado para reciclar se sometió a una primera trituración en la que se empleó una trituradora de impacto (Figura 30), que admite bloques de dimensiones hasta 950x650 mm. A la salida de la trituradora se eliminan mediante una cinta magnética las armaduras (en el caso de hormigón armado), y otros materiales metálicos que puedan contener los escombros (Figura 31). Figura 33. Eliminación de la fracción 0/20 mm. Tras la trituración del material y a su paso por una cinta transportadora, se realiza en una cabina de triaje una separación manual de los elementos contaminantes de mayor tamaño, como pueden ser plásticos, papeles, vidrios, etc., que debido a la limpieza del material en este proyecto no fue necesaria (Figura 32). El material se hace pasar por unas cribas vibratorias que hacen un corte granulométrico por el tamaño 20 mm (Figura 33). El material de tamaño inferior a 20 mm se deposita en acopios Figura 30. Primera trituración del material. Figura 34. Trituración secundaria. 74 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

6 separados mediante unas cintas transportadoras, mientras el material de tamaño superior continúa su procesamiento. El material fino se rechazó ya que presenta una peor calidad debido a su mayor contenido de mortero. Figura 37. Detalle del árido reciclado. El siguiente paso es una trituración secundaria del material, para la que de nuevo se utiliza una trituradora de impacto (Figura 34). El material triturado se pasó por una criba móvil, que separaba las siguientes fracciones: 0/4 mm, 4/20 mm y >20 mm (Figura 35). Para Figura 35. Cribado del árido reciclado. aprovechar el material, la fracción mayor de 20 mm se retornó a la trituradora secundaria, para su nueva trituración. Las figuras 36 y 37 muestran el detalle del procesado del árido. 7. Caracterización de los componentes del hormigón Se caracterizaron todos los materiales utilizados para la fabricación del hormigón reciclado HA-35 del proyecto: cemento, agua, arena, áridos naturales, áridos reciclados y aditivos (plastificante y superplastificante). Figura 36. Acopio de árido reciclado. Los áridos utilizados fueron de tipo calizo no dolomítico, según se especificaba en los requisitos técnicos recogidos en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto (PPTP), separados en las siguientes fracciones granulométricas: arena: 0/4 mm, gravilla: 4/12 mm y grava: 12/20 mm. El cemento utilizado fue un CEM I 52,5 R, cumpliéndose así el requisito del PPTP que exigía un cemento de categoría resistente mayor o igual a 42,5. Se utilizaron además aditivos plastificante y superplastificante. Estos materiales cumplieron los requisitos establecidos en el PPTP. Las tablas 6 y 7 recogen las características físicas de los materiales utilizados. Tabla 6. Propiedades del cemento. La caracterización de los áridos reciclados se realizó en una primera fase a partir de los testigos extraídos de las vigas del puente antiguo, obteniendo árido reciclado mediante su trituración en Laboratorio para confirmar inicialmente la validez del material. Características físicas Densidad (t/m 3 ) UNE 80103:86 3,14 Escurrimiento (%) UNE-EN 196-6:05 91 UNE-EN 196-1:05 2 días 28 días Resistencia a compresión (N/mm 2 ) 38,8 56,1 UNE-EN 196-1:05 2 días 28 días Resistencia a flexión (N/mm 2 ) 7,2 9,2 Fraguado Principio Final UNE-EN 196-3:96 2 h y 30 min (150 min) 3 h y 30 min (210 min) Agujas de Le Chatelier (mm) 1,1 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

7 Tabla 7. Propiedades físicas de los áridos naturales empleados en los ensayos previos y característicos. Propiedades Norma de ensayo Arena Grava natural Gravilla (4/12 mm) Grava (12/20 mm) PPTP Contenido de finos (%) UNE-EN ,90 0,87 1 Absorción 24 h (%) UNE-EN ,69 0,96 0,87 5 Coeficiente de forma UNE ,24 0,28 0,20 Índice de lajas (%) UNE-EN Coeficiente de Los Ángeles (%) UNE-EN Friabilidad de la arena (%) UNE Terrones de arcilla (%) UNE ,1 0,0 0,0 0,15 Figura 38. Testigo procedente de las vigas. Figura 39. Árido reciclado obtenido de los testigos. Figura 40. Escombros procedentes de la demolición.. Figura 41. Árido reciclado obtenido de los escombros. Realizaciones Para los ensayos previos y característicos se utilizó árido reciclado procedente del hormigón de las pilas y de las vigas de hormigón pretensado (Figura 40). Este material se trituró en una planta fija de reciclado de RCDs, tal y como se especificaba en el PPTP (Figura 41). La Tabla 8 recoge las características físicas de los áridos reciclados, que cumplen todas las especificaciones recogidas en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto. 8. Dosificación del hormigón reciclado: ensayos previos y característicos La central suministradora del hormigón, Hormicemex Paterna (Figura 42), fue seleccionada para la fabricación del hormigón por ser una central innovadora, respetuosa con el medio ambiente, circunscrita en una nave lo cual la hace en principio imperceptible para lo que una planta de hormigón supone en un polígono, situada en una parcela de m 2 fratasada en hormigón. Totalmente carenada, con múltiples dispositivos de captación de polvo, recicladores del hormigón y agua. 76 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

8 Tabla 8. Propiedades físicas de los áridos reciclados. Propiedades Norma de ensayo Grava reciclada (4/20 mm) Ensayos iniciales Ensayos previos y característicos Contenido de finos (%) UNE-EN Desclasificados inferiores (%) UNE-EN ,1 5 Absorción 24 h (%) UNE-EN ,13 5,38 7 Densidad real (kg/dm 3 ) UNE-EN ,28 2,26 - Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) UNE-EN ,40 2,39 - Coeficiente de forma UNE ,20 0,26 0,20 Índice de lajas (%) UNE-EN ,91 35 Coeficiente de Los Ángeles (%) UNE-EN Contenido de mortero adherido (%) - 52% - - Resistencia del hormigón de origen (N/mm 2 ) UNE-EN (vigas) 27 (pilas) PPTP 25. Figura 42. Vista general de la planta de hormigón. Cuenta además con un sistema de gestión ecológica denominado `residuo cero que supone que se recupera todo lo producido, lo cual se consigue con la incorporación de sistemas de almacenamiento, producción y distribución con las más avanzadas tecnologías que tienen por objetivo evitar cualquier impacto de esta actividad sobre el medio ambiente. Además, esta central está en posesión del certificado de gestión medioambiental según ISO 14001, lo que la dota de un carácter sostenible que apoya al núcleo de todo el proyecto. Es una central de alta capacidad de almacenamiento de materias primas ensiladas, tanto cemento así como de áridos, otorgando a la instalación una capacidad de producción de 100 m 3 /h. Dispone de dos vías de trabajo: seca, para los hormigones convencionales y blancos, y húmeda vía amasadora de doble eje horizontal y de capacidad 3 m 3. El reciclado del hormigón fresco mediante un reciclador de noria le permite reutilizar dicho subproducto en hormigones de calidades no estructurales, así como la dosificación del agua reciclada según la Instrucción EHE. La instalación está controlada por un sistema informático de gestión propia, Ginco, conectado en tiempo real con el departamento de Calidad de la empresa. Dicho sistema realiza automáticamente el control de stock de los materiales, su pesaje individual, así como la secuencias de carga y descarga a la amasadora y, finalmente, al camión hormigonera. Facilita una auditoría final de la carga realizada, alertando de las po- Tabla 9. Dosificación del hormigón reciclado. kg/m 3 Cemento CEM I 52,5 R 379 Agua 185 Arena 848 Arido grueso 6/12 275,2 Arido grueso 12/20 536,8 Arido reciclado 6/20 (20%) 203 Plastificante 4,55 Superplastificante 1,99 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

9 sibles desviaciones de pesaje para realizar siempre una carga adecuada. La dosificación para el hormigón reciclado fue la misma que utiliza habitualmente la planta de hormigón para un hormigón convencional H-35, sustituyendo un 20% de árido grueso natural (Tabla 9). De acuerdo con el artículo 86º de la Instrucción EHE, al no haber experiencia anterior en planta de utilización del árido reciclado, se realizaron ensayos previos en el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex y ensayos característicos con probetas tomadas en la planta de hormigón, para verificar que el hormigón con áridos reciclados satisfacía las condiciones que se le exigían en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del proyecto. Los ensayos han incluido además de los exigidos por la Instrucción EHE: consistencia y resistencia a compresión, otros de gran interés para evaluar el futuro comportamiento del hormigón reciclado: módulo de elasticidad y retracción, ya que son Tabla 10. Resultados de los ensayos previos y característicos sobre el hormigón reciclado. Ensayos previos Ensayos característicos Cono (cm) Densidad (kg/dm 3 ) 2,38 2,34 Resistencia a compresión 7 días (N/mm 2 ) Resistencia a compresión 28 días (N/mm 2 ) Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) Retracción (200 días) (micras/m) Velocidad máxima de carbonatación (mm/ día) 0,0 0,47 Profundidad media de penetración de agua (Zm) (mm) Profundidad máxima de penetración de agua (Tm) (mm) Figura 43. Consistencia del hormigón reciclado en ensayos previos. Figura 44. Llenado de probetas para los ensayos previos. Figura 45. Consistencia del hormigón reciclado en ensayos característicos. Figura 46. Llenado de probetas para los ensayos característicos. 78 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

10 los aspectos más desfavorables en este tipo de hormigones, así como ensayos de durabilidad: carbonatación y profundidad de penetración de agua (aunque este último requisito no es exigido para la clase de exposición IIb). La Tabla 10 resume los resultados de los ensayos previos y característicos realizados en el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex. Tanto en los ensayos previos como en los característicos, se obtuvieron resultados favorables, cumpliendo en todos los casos los requisitos establecidos en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del proyecto y las especificaciones de la Instrucción EHE. Se comprobó en estos ensayos que a pesar de la mayor absorción de los áridos reciclados, se podrían obtener consistencias fluidas en el hormigón sin necesidad de presaturar los áridos Figura 47. Ensayo de penetración de agua. reciclados, utilizando el mismo tipo y contenido de aditivo que para un hormigón convencional. Las profundidades máximas y media obtenidas en el ensayo de penetración de agua (Figura 47) cumplen los criterios establecidos en la Instrucción EHE, para los ambientes más agresivos IIIc y QC (Zm 20mm y Tm 30mm) El hormigón reciclado con un contenido de árido reciclado del 20% presenta un comportamiento adecuado frente a la carbonatación, similar al de un hormigón convencional (Figura 48). 9. Ejecución y puesta en obra. Control de calidad Durante las obras, se llevó a cabo un intensivo control de calidad del hormigón reciclado y de sus componentes. 9.1 Dosificación final utilizada El hormigón suministrado por la planta de Hormicemex, fue, según lo establecido en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, un HA-35/F/20/IIb. Al objeto de asegurar el cumplimiento en obra de la resistencia, el contenido de cemento del hormigón suministrado fue de 385 kg/m 3, ligeramente superior al utilizado para los ensayos previos y característicos (379 kg/m 3 ), lo que supone un incremento del 1,6%. También, para asegurar la consistencia en la dosificación final se aumentó además ligeramente el contenido de arena y se redujo el contenido de árido grueso 6/12 mm. Estos ajustes en la dosificación final han supuesto un ligero descenso de la relación agua/cemento. Figura 48. Resultados del ensayo de carbonatación en los ensayos característicos. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

11 Tabla 11. Dosificación del hormigón reciclado. Dosificación (kg/m 3 ) Control de ejecución Ensayos previos y característicos Cemento Agua Arena Arido grueso 6/ Arido grueso 12/ Arido reciclado 6/ Relación agua/cemento 0,48 0,49 Plastificante/Pozzolith 651 n (% del contenido de cemento) 1,5 1,2 Superplastificante/Rheobuild 1058 (% del contenido de cemento) 1,1 0,8 9.2 Control de calidad de los materiales componentes Según lo recogido en el PPTP del proyecto, al comienzo de la obra se realizó de nuevo la caracterización de cada uno de los componentes del hormigón reciclado. Los materiales utilizados cumplieron todos los requisitos establecidos. Asimismo, y teniendo en cuenta que el árido natural utilizado en el hormigón de origen del que se obtuvo el árido reciclado era de naturaleza silícea, se realizó un estudio de la reactividad potencial, para el que se fabricó una serie de barras de mortero con un 80% de árido natural y un 20% de árido reciclado, reproduciendo así la mezcla real de áridos gruesos utilizados en el hormigón. Figura 49. Ensayo de reactividad álcali-sílice de los áridos reciclados. Los ensayos se realizaron según el procedimiento descrito por la Norma UNE EX. `Ensayos de áridos. Determinación de la reactividad potencial álcali-sílice y álcali-silicato de los áridos. Método acelerado en probetas de mortero en la División de Durabilidad del Hormigón del Laboratorio Central del Cedex. Los resultados del ensayo se presentan en función de la expansión de las probetas a 14 y 28 días (en %). En la Tabla 12 se observa que los resultados a ambas edades cumplen ampliamente el límite fijado. Se puede concluir, por lo tanto, que el árido reciclado, utilizado en una proporción del 20% respecto al contenido total de árido grueso, no es reactivo con los álcalis del cemento. 9.3 Control de calidad del hormigón En los trabajos de control de calidad del hormigón participaron personal del Cedex, de Hormicemex, de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), de Aidico y de la empresa Intercontrol. Figura 50. Distribución de los lotes. Realizaciones Tabla 12. Expansión de las probetas de mortero. 14 días 28 días Probetas con un 20% de árido reciclado 0,012 0,071 Límite de la norma (%) <0,1 <0, Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

12 La planificación del control de calidad de hormigón se realizó según los criterios establecidos en la Instrucción EHE, realizando un control estadístico del hormigón. El control se realizó sobre 8 lotes de 50 m 3, de acuerdo con lo recogido en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del proyecto. Se planificó el control de 6 amasadas por lote, con un total de 44 camiones de los 58 totales suministrados, lo que supone aproximadamente el 75% de los mismos. La toma de muestras de hormigón para la fabricación de las probetas en obra se efectuó en el primer cuarto de la descarga, realizando un ensayo de consistencia por duplicado para verificar que la consistencia era fluida. Adicionalmente se realizó una medida de la temperatura del hormigón a su llegada a obra. Las probetas tomadas por el Cedex y la UPV se conservaron durante 24 horas en la obra. El resto de laboratorios, Aidico e Intercontrol mantuvieron las probetas en obra durante 48 horas, procediendo posteriormente a su desmoldeo y traslado a los laboratorios para su conservación en cámara húmeda. En ambos casos se cumplieron los requisitos de temperatura ambiente que establece la Instrucción EHE al respecto. Adicionalmente, se tomaron probetas curadas en obra y se llenaron también varias probetas cilíndricas que se mantienen todavía en obra para la realización de ensayos a largo plazo. Temperatura El rango de temperatura del hormigón obtenido fue 29,4-34,2 ºC, con un valor medio de 32,2 ºC (Figura 52). Según se especificó en el PPTP, la temperatura del hormigón debía mantenerse entre 10 y 35º, requisito que se cumplió en todos los lotes. Consistencia En todos los casos se obtuvo una consistencia fluida, con un rango de asientos del cono de Abrams del hormigón de cm, Figura 51. Vista de las probetas tomadas en obra. Figura 53. Toma de muestras de hormigón fresco. Figura 52. Consistencia del hormigón. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

13 Figura 54. Medida del cono de Abrams. La resistencia a compresión del hormigón a 28 días varió entre N/mm 2 en el caso de probetas normalizadas, y entre N/mm 2 en el caso de probetas curadas en obra. El valor medio obtenido ha sido de 46 N/mm 2 en ambos casos (Figura 55). Según los criterios de aplicación, fueron aceptados todos los lotes, siendo el lote 3 el que ha presentado una menor resistencia, próxima al límite exigido en la resistencia característica. Módulo de elasticidad El módulo de elasticidad se determinó según el método de ensayo recogido en la norma ASTM C-469, en probetas tomadas en seis amasadas diferentes. (Figura 52) con un valor medio de 15 cm. Todos los lotes cumplieron, por lo tanto, el requisito establecido en el PPTP. Resistencia a compresión La resistencia característica definida en proyecto era de 35 N/mm 2. La resistencia a compresión fue determinada según la norma UNE-EN , utilizando probetas cilíndricas de dimensiones 15x30 cm. De acuerdo a la Instrucción EHE, el recorrido relativo de un grupo de tres probetas obtenido mediante la diferencia entre el mayor resultado y el menor, dividida por el valor medio de las tres, tomadas de la misma amasada, no puede exceder del 20%. Todas las amasadas controladas cumplieron este requisito. Los valores encontrados se sitúan entre N/mm 2 y N/mm 2, siendo su valor medio ligeramente mayor al obtenido en los ensayos característicos ( N/mm 2 ). Al relacionar los valores de resistencia a compresión y módulo de elasticidad, se obtiene un coeficiente α de 1,05 para los ensayos de ejecución, incluso superior al que establece la EHE para árido calizo (0,9). Penetración de agua Los ensayos se realizaron en el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex y en Aidico, según el procedimiento descrito por la Norma UNE `Ensayos de hormigón. Determinación de la profundidad de penetración de agua, sobre probetas tomadas de ocho amasadas diferentes. La profundidad máxima (Zm) y media (Tm) de penetración de agua varió entre mm en el primer caso y entre mm en el segundo caso (Tabla 13). Figura 55. Resistencia del hormigón a 28 días. 82 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

14 Tabla 13. Profundidad máxima y media de penetración de agua en el hormigón reciclado. Marca Prof. máx. (mm) Prof. media (mm) C ,5 C ,5 C ,5 C C C Los valores obtenidos en términos medios son más favorables que los resultantes de los ensayos previos, en los que se obtuvieron unos valores de Zm=28 y Tm=15. la Instrucción EHE de referencia para ambientes IIb de 1 mm/día 0,5. En todos los casos se obtuvo un perfil de carbonatación normal (Figura 56), sin irregularidades ni puntos con cavidades de carbonatación locales. Los valores obtenidos son similares a los resultantes de los ensayos característicos, en los que se obtuvo una velocidad de carbonatación de 0,47 mm/día 0,5. El hormigón reciclado con un 20% de árido reciclado presenta un comportamiento frente a la carbonatación adecuado, similar al de un hormigón convencional. Figura 57. Evolución de la profundidad media de carbonatación (ensayos de ejecución). Las profundidades máximas y medias obtenidas en el ensayo de penetración de agua cumplen los criterios establecidos en la Instrucción EHE, pudiéndose emplear incluso en los ambientes más agresivos IIIc y Qc (Zm 30 mm y Tm 20 mm). Carbonatación La determinación de la profundidad, máxima y media de carbonatación se ha realizado en el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex según el método de ensayo descrito en la Norma UNE-EN 13295:2005 Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Métodos de ensayo. Determinación de la resistencia a la carbonatación. La profundidad de carbonatación se determinó sobre probetas tomadas de cuatro amasadas. La velocidad media de carbonatación varió entre 0,36-0,60 mm/día 0,5 (Figura 57), cumpliendo en todos los casos el límite que establece Figura 56. Carbonatación del hormigón reciclado días. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

15 Retracción El ensayo de retracción se realizó el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex de acuerdo con la norma UNE :94 Ensayos de Hormigón. Determinación de los cambios de longitud. Para este ensayo se utilizaron probetas prismáticas de 10x10x40 cm, tomadas en cuatro amasadas (Figura 58). Figura 58. Ensayos de retracción. La deformación dependiente de la tensión, en el instante t, para una tensión constante σ(t0), menor que 0,45 fcm, aplicada en t0, puede estimarse de acuerdo con el criterio siguiente: ε cσ (t,t 0 ) = σ (t 0 ) donde t 0 y t se expresan en días. 1 φ (t,t 0 ) + E 0,t0 E 0,28 El primer sumando del paréntesis representa la deformación instantánea para una tensión unidad, y el segundo la de fluencia. Al comparar los resultados de fluencia básica obtenidos experimentalmente, se observa que éstos son inferiores a los estimados por la Instrucción EHE, presentando por lo tanto un comportamiento adecuado, sin que influya negativamente la utilización del árido reciclado. Figura 61. Estimación de la fluencia según la Instrucción EHE08. La retracción del hormigón se situó entre micras/m a 365 días, siendo ligeramente inferiores a los valores estimados por las fórmulas de la Instrucción EHE, obteniendo en término medio un descenso a los 12 meses del 18% (Figura 59). Si comparamos estos resultados con los obtenidos en los ensayos previos y característicos (Figura 60), se observa nuevamente que los resultados obtenidos en el control de ejecución son mejores, obteniéndose una retracción del orden de un 20% inferior a la de los ensayos previos y característicos. Fluencia En los ensayos de fluencia, realizados por la Universidad Politécnica de Valencia, se obtuvo una deformación por fluencia básica del hormigón próxima a las 400 micras/m a los 180 días (Figura 61). Figura 59. Retracción obtenida en los ensayos previos, característicos y de ejecución. Resumen La Tabla 14 recoge un resumen de todos los resultados obtenidos tanto en los ensayos previos, característicos y de ejecución. En todos los casos, los resultados han sido favorables, similares a los que puede presentar un hormigón convencional con una dosificación similar. Figura 60. Comparación entre la deformación unitaria del hormigón reciclado y la estimada por la Instrucción EHE Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

16 Tabla 14. Resumen de los resultados de los ensayos de control del hormigón reciclado (previos-característicos-ejecución). Ensayos previos Ensayos característicos Ensayos de ejecución Cono (mm) Densidad (Kg/dm 3 ) 2,38 2,34 2,36 Resistencia a compresión 7 días (N/mm 2 ) Resistencia a compresión 28 días (N/mm 2 ) Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) Retracción (micras/m) (1 año) Penetración de agua (mm) Zm=28 Tm=14 Zm=29 Tm=15 Zm=35 Tm=13 Velocidad máxima de carbonatación (mm/dia½) 0 0,95 0,95 Velocidad media de carbonatación (mm/dia½) 0 0,47 0,47 Se observa también en esta tabla, que los resultados de los ensayos de ejecución son comparables a los obtenidos en los ensayos característicos. 9.4 Control de ejecución Se realizó un control previo al hormigonado del tramo del tablero en el que se utilizó hormigón reciclado, cubriendo los aspectos recogidos en la Instrucción EHE en cada uno de los ocho lotes establecidos: comprobaciones de replanteo y geométricas, cimbras y andamiajes, armaduras, encofrados, descimbrado y tolerancias. No se observaron incidencias importantes en estos aspectos, cumpliendo con las prescripciones establecidas en la Instrucción EHE. Adicionalmente, se realizó por parte del Cedex un control de ejecución durante el hormigonado, controlando aspectos del transporte, vertido, compactación y acabado superficial del hormigón, en al menos dos camiones de cada uno de los ocho lotes establecidos. A continuación se recogen algunos detalles del control del proceso de hormigonado. Transporte El transporte del hormigón reciclado a la obra se realizó mediante camiones, permitiendo realizar un reamasado final e incorporar aditivo superplastificante en el caso en que el cono de Abrams no alcanzara la consistencia exigida. El tiempo máximo de transporte acordado fue de 1 hora, comprobándose este tiempo a partir de los albaranes aportados por los camiones. Antes de realizar la toma de muestras, se comprobó que la brida colocada en la llave de agua, para garantizar que no se añadía agua durante el transporte del camión, estaba intacta (Figura 62). Los camiones para el transporte a obra del hormigón fueron de 9 m 3 de capacidad y se llenaron a 6 m 3, con lo que se cumplió el requisito de llenado a un máximo a 2/3 de su capacidad. Conservación de probetas Algunas de las probetas se conservaron durante 24 horas en la obra, mientras que otras se mantuvieron durante 48 horas (Figura 63), procediendo posteriormente a su desmoldeo y traslado al laboratorio para su conservación en cámara húmeda. Durante su estancia en obra, se cuidó el cumplimiento de los requisitos de temperatura de conservación que establece la Instrucción EHE al respecto, regando periódicamente las bolsas precintadas que contenían las probetas, y registrando las condiciones de conservación mediante termómetros. Adicionalmente, se tomaron probetas curadas en obra y se llenaron también varias probetas cilíndricas que se mantienen en obra para la realización de ensayos a largo plazo. Ejecución del bombeo Se hormigonó el tablero mediante dos bombas situadas a ambos lados del tablero (Figura 64), sin encontrarse problemas durante el mismo. Compactación La compactación se realizó mediante unas agujas de 70 mm de diámetro (Figura 65), utilizándose 4 agujas por bomba. La compactación fue correcta, cerrando el hormigón sin dejar huecos ni segregar. Acabado superficial El acabado superficial se realizó mediante alisadoras, utilizando en algunos casos puntuales también una fratasadota para evitar una rápida rigidización del hormigón (Figura 66). Curado Se realizó un curado por regado con aspersores sobre la superficie situados cada 10 m, con un solape de la zona de afección. El curado se aplicó en cuanto la caída del agua no afectara a la superficie del hormigón colocado. El curado se mantuvo de forma intermitente durante siete días, para evitar la desecación del hormigón (Figura 67). Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE

17 Figura 62. Brida colocada en la llave de agua de los camiones. Figura 63. Conservación de las probetas. Figura 64. Hormigonado. Figura 65. Compactación mediante vibrado. Figura 66. Acabado superficial. Figura 67. Curado del hormigón. Realizaciones 10. Conclusiones La Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) recoge en su Anejo 15 `Recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados requisitos que garantizan una calidad mínima del árido reciclado. Cumpliendo los requisitos de este Anejo, se puede conseguir un hormigón reciclado estructural similar a uno convencional en todas sus propiedades. 86 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2011

18 Los métodos de dosificación habitualmente utilizados por las plantas de hormigón para hormigón convencional son válidos para la fabricación de hormigones reciclados con hasta un 20% de árido reciclado. Tanto en los ensayos previos como los ensayos característicos, se han obtenido unos resultados favorables, cumpliendo en ambos casos, los requisitos establecidos en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto (PPTP) y lo exigido por la Instrucción EHE. - A pesar de la mayor absorción que presentan los áridos reciclados, se pueden obtener hormigones con un 20% de árido reciclado con consistencia fluida sin necesidad de presaturar los áridos, utilizando el mismo contenido de aditivo que habitualmente se utiliza para un hormigón convencional. - Los valores de resistencia a compresión han superado la resistencia de proyecto (35 N/mm 2 ), obteniéndose además un recorrido relativo en cada una de las amasadas ensayadas (tanto en los ensayos previos como en los característicos) inferior a lo que establece la Instrucción EHE (20%). - El módulo de elasticidad obtenido en esta fase es acorde con la resistencia del hormigón alcanzada, de acuerdo con la formulación de la Instrucción EHE. - La retracción obtenida en el hormigón reciclado es ligeramente inferior a la estimada con las fórmulas de la Instrucción EHE, obteniendo en término medio un descenso a los 12 meses del 18%. - Las profundidades máximas y medias obtenidas en el ensayo de penetración de agua cumplen los criterios establecidos en la Instrucción EHE, pudiéndose emplear incluso en los ambientes más agresivos III c y Q c (Z m 30 mm y T m 20 mm). - El comportamiento del hormigón reciclado con un 20% de árido reciclado presenta un comportamiento frente a la carbonatación adecuado, similar al de un hormigón convencional. Los resultados de la experiencia han resultado plenamente satisfactorios, por lo que queda demostrada la aplicación de hormigón reciclado en diferentes tipologías estructurales. Aparte de los aspectos técnicos del proyecto, hay que destacar los beneficios ambientales que han supuesto la reducción de la extracción de áridos y la reducción del vertido de escombros. La metodología llevada a cabo y los requisitos del PPTP pueden servir de orientación en futuras aplicaciones del hormigón reciclado estructural. La experiencia piloto desarrollada ha demostrado que la sustitución de un 20% de grava natural por grava reciclada de buena calidad, proporciona un hormigón H-35 de características similares al convencional con la misma dosificación. Este hormigón reciclado, además puede fabricarse, transportarse y colocarse en obra con los medios habituales de bombeo. En esta aplicación particular, la singularidad de la estructura ejecutada, y el hecho de tratarse de una experiencia pionera en España, obligó a extremar las precauciones, incrementando el número de controles durante la ejecución y cuidando todos los aspectos relacionados con los efectos ocasionados por el tiempo caluroso. Bibliografía 1. EHE. Instrucción de Hormigón Estructural. Ministerio de Fomento Sanchez, M.; Alaejos, P. Estudio sobre las propiedades del árido reciclado: Utilización en hormigón estructural. ISBN: Editorial: Cedex Monografía M-11. Utilización de árido reciclado para la fabricación de hormigón estructural. Grupo de Trabajo GT 2/5. Perteneciente a la Comisión 2 de ACHE. Septiembre de Sanchez, M. Estudio sobre la utilización de árido reciclado para la fabricación de hormigón estructural. Tesis Doctoral. Director: Mª Pilar Alaejos Gutiérrez. Universidad Politécnica de Madrid Sanchez, M.; Alaejos, P. Experiencia piloto de hormigón reciclado estructural. Informes Técnicos para la Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, emitidos por el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del Cedex en 2005, 2006, 2007 y Agradecimientos Se agradece el interés por el tema planteado y el apoyo ofrecido de diferentes instituciones, en especial de la Diputación Provincial de Valencia y la Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. De forma personal, queremos agradecer a José Antonio Aranda, Ingeniero Director del Área de Carreteras de la Diputación Provincial de Valencia, la confianza depositada en este proyecto, y su apoyo y promoción desde el inicio. Del mismo modo, agradecemos a la empresa constructora del puente Vias Y Construcciones S.A., a la empresa suministradora del hormigón Hormicemex, y a la empresa fabricante del árido reciclado Tec.Rec. Tecnología y Reciclado, S.R.L., su colaboración en el proyecto. Finalmente agradecemos al Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones, IECA, en la persona de Rafael Rueda, su coordinación en la elaboración del presente trabajo. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 946 SEPTIEMBRE-OCTUBRE