UTILIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS EN HORMIGÓN NO ESTRUCTURAL: REQUISITOS EXIGIBLES

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1 UTILIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS EN HORMIGÓN NO ESTRUCTURAL: REQUISITOS EXIGIBLES Marta Sánchez de Juan Laboratorio Central de Estructuras y Materiales CEDEX

2 CONTENIDO 1. Definiciones 2.Normativa sobre Hormigón Reciclado en la EHE 1. Hormigón no estructural 2. Hormigón reciclado 3.Experiencia española 4. Propiedades del árido reciclado procedente de RCDs 5.Propiedades del hormigón fabricado con árido reciclado mixto 6.Conclusiones

3 DEFINICIONES ÁRIDO RECICLADO: Árido de hormigón Árido cerámico Árido mixto HORMIGÓN CERÁMICO MIXTO APLICACIONES Rellenos Firmes de carretera Hormigón no estructural Hormigón estructural

4 NORMATIVA: HORMIGÓN NO ESTRUCTURAL Según el anejo nº18 Hormigón no estructural de la Instrucción de Hormigón Estructural, EHE-08, se definen como hormigones de uso no estructural, aquellos hormigones que no aportan responsabilidad estructural a la construcción pero que colaboran en mejorar las condiciones durables del hormigón estructural o que aportan el volumen necesario de un material resistente para conformar la geometría requerida para un fin determinado. Esta tipología de hormigones, según la EHE, se puede clasificar en: - Hormigón de limpieza (HL) - Hormigón no estructural (HNE) HNE-15/C/TM Contenido mínimo de cemento 150 kg/m 3

5 NORMATIVA: HORMIGÓN NO ESTRUCTURAL Según el anejo 18 Hormigón no estructural de la Instrucción de Hormigón Estructural, EHE-08, se puede emplear hasta un 100% de áridos gruesos reciclados procedentes de hormigón. EXCLUSIÓN DE LOS ÁRIDOS RECICLADOS MIXTOS Absorción 7% Material de densidad 1000 kg/m 3 1% Contenido de metales, vidrios, materiales blandos, betún 1% Contenido de asfalto 1% Contenido de material cerámico 5% Contenido de arena (<4 mm) 5% Desclasificados inferiores 10% Contenido de sulfatos (SO 3 ) 0,8% Contenido de cloruros 0,05%

6 NORMATIVA INTERNACIONAL: HORMIGÓN RECICLADO ÁRIDO RECICLADO CERÁMICO ÁRIDO RECICLADO MIXTO AR DE HORMIGÓN Rilem Bélgica Reino Unido Alemania Reino Unido Brasil Alemania Densidad seca kg/m > Absorción 20% <18% - 20% - 12% 15% 7% Material de densidad 1800 kg/m 3 10% 10% ESPAÑA EHE-08 Material de densidad 1000 kg/m 3 1% 1% 1% 1% - - 1% Contenido de metales, vidrios, materiales blandos, betún 5% 1% 5% (*) 1% 3% (*) 1% Contenido de asfalto - - 5% 1% 10% - 1% 1% Contenido de material cerámico 100% 100% 100% % - 30% 5% Contenido de finos (<0.063 mm) 3% <5% - <4% 3% - <4% - Contenido de arena (<4 mm) 5% % Desclasificados inferiores (%) % Contenido de sulfatos (SO 3 ) 1% <1% 1% - 1% 1% - 0,8% Contenido de cloruros - <0,06% - <0,15% - 1% <0,04 0,05% APLICACIÓN EN HORMIGÓN (fcm) 16 N/mm 2 16N/mm 2 20N/mm 2-20N/mm 2-20N/mm 2 25 N/mm 2

7 CONSIDERACIONES ADICIONALES Composición de los residuos de construcción 0,3% 0,2% 7,0% 5,0% 2,5% 1,5% 0,5% 4,0% 4,0% 5,0% 4,0% 12,0% 54,0% Cerámicos (54%) Hormigón (12%) Piedra (5%) Arena,grava y áridos (4%) Madera (4%) Vidrio (0,5%) Plástico (1,5%) Metales (2,5%) Asfalto (5%) Yeso (0,2%) Papel (0,3%) Basura (7%) PROPUESTA: Modificación del Anejo 18 de la Instrucción EHE para permitir el empleo de áridos reciclados mixtos Otros (4%) Normativa internacional permite el uso de áridos reciclados cerámicos o mixtos

8 CONSIDERACIONES ADICIONALES Incrementar el reciclaje de residuos de construcción y demolición generados mediante el estudio de nuevas aplicaciones, en este caso el hormigón no estructural. Fijar unos requisitos mínimos que deben cumplir los áridos reciclados para poder utilizarlos en hormigón no estructural Establecer las condiciones de utilización del hormigón reciclado

9 ANTECEDENTES Proyecto CLEAM-Tarea 2.2: Reciclado de RCDs como Áridos de Hormigones no Estructurales PARTICIPANTES: CEDEX TECNALIA-Construcción AIDICO Universidad de Córdoba Sacyr Proyecto PREAR Investigación prenormativa sobre la utilización de áridos reciclados de RCD en aplicaciones no ligadas de firmes de carreteras Utilización de áridos reciclados en hormigón no estructural: requisitos exigibles Madrid 2012

10 PLANTAS DE RECICLADO DE RCDs Cintas conductoras Parrilla de rechazo Material > 200 mm Electroimán Tromel Material mm Material mm Cabina de triaje Utilización de áridos reciclados en hormigón no estructural: requisitos exigibles Madrid 2012

11 PLANTAS DE RECICLADO DE RCDs TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO Sistemas de machaqueo Cabinas de triaje Separadores magnéticos Separadores neumáticos (hidrociclones o soplantes) Separadores hidráulicos

12 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO CARACTERIZACIÓN DEL ÁRIDO RECICLADO MIXTO Composición Granulometría PROPIEDADES Contenido de finos FACTORES DE QUE DEPENDEN Absorción y densidad Coeficiente de Los Ángeles Índice de lajas Partículas ligeras Resistencia a la helada Contenido de sulfatos Material de origen Procesamiento

13 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO COMPOSICIÓN (UNE EN :2009) Cerámicos 2-53 % Base cemento % Árido no ligado 2-73 % Asfalto 0-17% Arcilla 0-7% Vidrio 0-10 % Yeso 0-19 % Otros <1% ARIDO NATURAL U HORMIGÓN LADRILLO ASFALTO VIDRIO PAPEL MADERA ARCILLA YESO

14 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO ABSORCIÓN Y DENSIDAD Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Absorción 24 horas (%) % 7% Densidad de partículas saturada con superficie seca (kg/dm³) Densidad tras secado en estufa (kg/dm³) 2,0-2, ,8-2,5 1,5-1, Absorción (%) 10 5 y = -24,224x + 63,301 R 2 = 0,8232 Absorción (%) 10 5 y = -17,286x + 44,819 R 2 = 0, ,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) 0 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 Densidad de partícula tras secado en estufa (kg/dm 3 )

15 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO ÍNDICE DE LAJAS Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Índice de lajas (%) Índice de lajas (%) y = 0,3043x + 7,7342 R 2 = 0, Contenido de material cerámico (%)

16 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO COEFICIENTE DE LOS ÁNGELES Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Coeficiente de LA (%) Los Angeles (%) y = -0,2162x + 50,268 R 2 = 0, Cerámico(%)

17 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO PARTÍCULAS LIGERAS Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Partículas ligeras (%) 1-14 Material de densidad 1000 kg/m 3 <1% 1% PROPUESTA: -Realización del ensayo de partículas con peso específico inferior a 1

18 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO RESISTENCIA A LA HELADA Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Resistencia a la helada (%) % EN GENERAL NO SON ADECUADOS

19 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO CONTENIDO DE SULFATOS Propiedades Compuestos totales de azufre (S) (%) Sulfatos solubles en ácido (SO 3 ) (%) Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE 0,1-1,7-1% 0,1-4,4 1% 0,8% 5,0 PROPUESTA: % Sulfatos solubles en ácido (SO3) <1% Sulfatos solubles en ácido (SO 3 )(%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, LIMITACIÓN DE LA ABSORCIÓN DEL ÁRIDO RECICLADO 12% Absorción 24 horas (%)

20 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO OTROS PARÁMETROS RECOMENDADOS Absorción (%) 10 5 y = -24,224x + 63,301 R 2 = 0,8232 Absorción (%) 10 5 y = -17,286x + 44,819 R 2 = 0,9126 Absorción (%) y = 0,1874x + 3,2975 R 2 = 0, ,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) 0 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 Densidad de partícula tras secado en estufa (kg/dm 3 ) Contenido de material cerámico (%) DENSIDAD SATURADA CON SUPERFICIE SECA 2,1 kg/dm 3 DENSIDAD SATURADA CON SUPERFICIE SECA 1,9 kg/dm 3 CONTENIDO DE MATERIAL CERÁMICO 45%

21 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO IMPUREZAS Propiedades Estudio experimental Límite EHE Límite propuesto Asfalto (%) % 5% Vidrio (%) % Yeso (%) ,1% Relación estequiométrica ASFALTO VIDRIO YESO (% de SO 3 procedente del yeso x 2,15=% yeso)

22 DOSIFICACIONES - Se pueden utilizar los mismos materiales y los mismos métodos de dosificación que habitualmente se utilizan en un hormigón convencional. - Se recomienda la presaturación de los áridos reciclados o la modificación de la relación agua/cemento total Absorción 10 min (%) y = 0,8883x - 0,3512 R 2 = 0, Absorción 24 horas (%)

23 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO GRAN HETEROGENEIDAD Factores que influyen en la calidad del hormigón l Contenido de árido reciclado l Granulometría (contenido de partículas finas, arena) l Calidad del árido reciclado-contenido de impurezas

24 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Influencia del contenido de árido reciclado Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y(hc) = 17,036x -2,0051 R 2 = 0, y (HRS50%)= 16,027x -1,6671 R 2 = 0, y(hrs100%) = 13,143x -1,5416 R 2 = 0, ,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 a/c efectiva HC HRS100% HRS50%

25 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Granulometría (contenido de partículas finas, arena) 46 Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y = 13,143x -1,5416 R 2 = 0,6891 y = 17,036x -2,0051 R 2 = 0,9644 y = 8,3925x -1,3316 R 2 = 0,6961 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 a/c efectiva HC HRS HRV HRS: Desclasificados inferiores 5% HRV: Desclasificados inferiores 11%

26 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Calidad del árido reciclado-contenido de impurezas YESO Resistencia a compresión (N/mm 2 ) ,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 Contenido de sulfatos (%) Expansión 28 días (micras/m) ,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 Contenido de sulfatos (SO 3 )(%) CEM I CEM II CEM I CEM II Módulo de elasticidad dinámico 28 días (N/mm 2 ) ,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 Contenido de sulfatos (SO 3 )(%) CEM I CEM II

27 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Resistencia del hormigón convencional 15 N/m 2 100% Árido reciclado que cumple los requisitos establecidos Dosificación por m 3 Hormigón de control (HC) Hormigón reciclado (HR) Agua (l) 187,5 187,5 Cemento (kg) CEM I 42,5 R a/c 0,75 0,75 Aditivo plastificante (kg) 1 0 Arena (0/4 mm) (kg) Gravilla (4/8 mm) (kg) Grava (8/32 mm) (kg) Árido reciclado (4/32 mm) (kg) 0 730

28 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Propiedad HC Rango HR 50% HR 100% Variación (%) Rango Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36-2,37] [2,21-2,22] -9% [2,13-2,15] -10% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [27-28] [23-26] -9% [20-22] -25% % ÁRIDO RECICLADO r 0% 1 50% 0,90 100% 0,85 Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y = 16,027x -1,6671 R 2 = 0,9736 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 Relación a/c efectiva HC HRS HRS50% k c/a = fcm.hr + 0,5 r

29 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Propiedad HC Rango HR 50% HR 100% Variación (%) Rango Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36-2,37] [2,21-2,22] -9% [2,13-2,15] -10% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [27-28] [23-26] -9% [20-22] -25% Resistencia a tracción [2,9-3,0] [2,4-2,6] -15% [2,2-2,3] -20%

30 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Propiedad HC Rango E=8500.α.α ar.f cm 1/3 HR 50% HR 100% Variación (%) Rango Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36-2,37] [2,21-2,22] -9% [2,13-2,15] -10% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [27-28] [23-26] -9% [20-22] -25% Resistencia a tracción [2,9-3,0] [2,4-2,6] -15% [2,2-2,3] -20% Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) % % % ÁRIDO RECICLADO α ar 0% 1 50% 0,90 100% 0,80

31 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO Propiedad HC Rango HR 50% HR 100% Variación (%) Rango Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36-2,37] [2,21-2,22] -9% [2,13-2,15] -10% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [27-28] [23-26] -9% [20-22] -25% Resistencia a tracción [2,9-3,0] [2,4-2,6] -15% [2,2-2,3] -20% Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) Retracción 7 meses (µm/m) % % % % 700 Deformación unitaria (micras/m) Tiempo (días) HR-0% HR-50% HR-100%

32 DURABILIDAD DEL HORMIGÓN RECICLADO Propiedad Penetración de agua (mm) (max y med) HC Valor HR Variación (%) +17% +54% Porosidad (%) 10, % Velocidad de carbonatación - Superior a la del HC Resistencia a la helada - Inadecuada Resistencia al fuego - Buena Resistencia a los sulfatos - Comportamiento adecuado LIxiviación No presenta problemas de lixiviación para aplicaciones en contacto con el terreno

33 CONCLUSIONES (I) Recomendaciones para las plantas de reciclado de escombros - La separación en origen y un adecuado control en la recepción de los materiales en planta - Sistemas de trituración, de separación magnética y de separación de materiales ligeros (por ejemplo ciclón o soplador). - Contenido de sulfatos: - se recomienda a la planta acopiar por separado partidas que incluyan un elevado contenido de placas de yeso. - eliminación de la fracción más fina (menor de 4 mm) - incorporación de sistemas de separación de materiales ligeros

34 CONCLUSIONES (II) Especificaciones al árido reciclado : 100% árido grueso REQUISITOS Absorción a 24 horas 12% Contenido de sulfatos solubles en ácido (SO 3 ) 1% Contenido de materiales no deseados (plástico, materia orgánica, madera, papel, etc)* Contenido de vidrio (%) 1% Contenido de asfalto (%) 5% Coeficiente de Los Ángeles (%) 50% Índice de lajas (%) 35% PARÁMETROS ORIENTATIVOS Contenido de material cerámico 45% Densidad saturada con superficie seca 2,10 g/dm 3 Densidad de partícula tras secado en estufa 1,90 g/dm 3 Absorción a los 10 min. 10% Contenido de yeso 1% 2,1%

35 CONCLUSIONES (III) Propiedades del hormigón reciclado Hormigones reciclados de categoría resistente H15, con un 100% de árido reciclado. Se recomienda la utilización de cementos con adiciones Retracción elevada - evitar una fisuración excesiva del hormigón Pueden presentar problemas de durabilidad No presentan problemas de lixiviación Se recomienda limitar el uso de hormigones reciclados con áridos mixtos a hormigones en masa. En el caso de utilizar algún tipo de armadura, se debería limitar su uso a una clase de exposición I (no agresiva) o bien limitar el contenido de árido reciclado al 50%

36 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Marta Sánchez de Juan Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Laboratorio Central de Estructuras y Materiales CEDEX - Ministerio de Fomento