Reseña de la literatura específica

Transcripción

1 Waste Management & Research Waste Manage Res 2006: 24: Impreso en el R.U. todos los derechos reservados Copyright ISWA 2006 Waste Management & Research ISSN X Estudios sobre hormigón reciclado con áridos La menor extracción de materias primas, el costo menor de transporte, el aumento de las ganacias, el impacto ambiental menor y el rápido agotamiento de las reservas de los áridos naturales convencionales ha requerido el uso del reciclaje con el objeto de lograr la conservación de los áridos naturales convencionales. En el presente estudio, se analizaron diversas propiedades físicas y mecánicas de los áridos de hormigón reciclado. Los áridos de hormigón reciclado son distintos de los áridos naturales y el hormigón que se produce con ellos posee propiedades específicas. Se variaron los porcentajes de los áridos de hormigón reciclado y se observó que ciertas propiedades tales como la resistencia máxima a la compresión mostró una disminución de hasta el 10% a medida que se aumentó el porcentaje de áridos de hormigón reciclado. Se determinó que la absorción del agua en los áridos reciclados es mayor que en los áridos naturales y eso debe compensarse durante el diseño de la mezcla. Major Rakshvir Sudhirkumar V. Barai Departamento de Ingeniería Civil, Indian Institute of Technology Kharagpur, Kharagpur, India. Palabras clave: Hormigón fresco, propiedades mecánicas, propiedades físicas,áridos reciclados: wmr844-9 Autor correspondiente: S V Barai, Departamento de Ingeniería Civil, Indian Institute of Technology Kharagpur, Kharagpur , India. Tel.: / Fax: , Correo electrónico: skbarai@ civil.iitkgp.ernet.in Recibido: 16 de marzo de 2005; revisado y aceptado: 9 de enero de DOI (Identificador de Objetos Digitales): / X Introducción Los residuos sólidos se generan a medida que se desarrolla la actividad de la construcción, lo cual incluye la construcción y la demolición. Esos residuos contienen arena, grava, hormigón, piedras, ladrillos, madera, metal, vidrio, plástico, papel, etc. Los residuos se generan a partir de la demolición de estructuras por su deterioro, la demolición de estructuras para obtener mejores beneficios económicos (con construcciones nuevas) y los residuos generados como resultado de desastres naturales y daños ocasionados por la guerra. El reciclaje de este tipo de residuos mediante su transformación en áridos, no solo ahorra espacio en los rellenos sanitarios, si no que reduce la demanda de extracción de materias primas naturales para emprendimientos nuevos en el sector de la construcción. El problema de los residuos de demolición se ha transformado en una gran preocupación para planificadores, urbanistas, ingenieros y ambientalistas. Por consiguiente, un corolario ineludible es utilizar materiales distintos de los áridos naturales con el objeto de ahorrar las reservas de áridos naturales para las obras más importantes. Las consideraciones relacionadas con el desarrollo sostenible son básicas para estas cuestiones a fin de garantizar recursos suficientes destinados a las generaciones futuras. Y en este contexto, se estimula el concepto del reciclaje de escombros de demolición ya que es material de la construcción útil. Los escombros de demolición generados en el proceso se utilizan esencialmente como relleno en otros predios destinados a la construcción o se dispone de ellos en rellenos sanitarios municipales que en la actualidad no cobran por el uso de dichos rellenos. Se considera que el reciclaje de residuos es una solución aceptable para prolongar la disponibilidad de los rellenos sanitarios; sin embargo, actualmente la mayor parte de los residuos

2 no se recicla en la India (TIFAC 2000). Para el presente estudio, se enunció el siguiente objetivo: estudiar la influencia de los áridos reciclados gruesos cuando se utilizan como reemplazo directo de áridos naturales; y de ese modo, evaluar las propiedades básicas de ingeniería del hormigón de áridos reciclados. Este proyecto de investigación estudió los áridos reciclados obtenidos de tres fuentes: escombros gruesos provenientes de la construcción, escombros de la construcción (grava) y muestras trituradas en laboratorio. Se realizaron una serie de pruebas con el fin de investigar los efectos de los áridos reciclados con diversas composiciones sobre las propiedades mecánicas del hormigón reciclado. Reseña de la literatura específica Existen algunas descripciones sobre áridos reciclados formuladas por varios autores. Y a continuación, se transcribe una selección de ellas. Los escombros de hormigón triturados, después de su separación de otros residuos y de su tamizado, pueden utilizarse como sustituto de áridos naturales gruesos o como una sub base o una capa de base para veredas o calzadas. Este tipo de material reciclado se denomina árido reciclado. (Poon et al. 2002). Los áridos reciclados son el resultado del procesamiento adecuado de los residuos de la construcción y de la demolición. (Grubl & Ruhl 1998). Después de triturarlos y cribarlos, los escombros de la construcción recolectados de estructuras dañadas y demolidas podrían servir como áridos reciclados. (Nagataki et al. 2000) Aquí se intenta proporcionar una definición adecuada de áridos reciclados. Los áridos reciclados pueden definirse como los áridos gruesos y finos que se obtienen mediante el tamizado y la separación de otros componentes de los residuos de la construcción y la demolición, y se clasifican de acuerdo con la disponibilidad y la necesidad. Propiedades de los áridos reciclados Ajdukiewicz y Kliszczewicz (2002) informaron que las propiedades del hormigón original influencian las propiedades mecánicas del hormigón de áridos reciclados y que es posible obtener hormigón reciclado de una mayor resistencia a la compresión que el original. El diseño de mezcla del hormigón reciclado es similar a los procedimientos de elaboración de hormigón con áridos naturales. Es necesario realizar correcciones respecto del contenido de agua con el objeto de obtener la maleabilidad adecuada pero los cambios en la relación agua/cemento pueden ser relativamente menores. Poon et al. (2002), en su estudio, utilizaron áridos reciclados provenientes de residuos de la construcción y la demolición (C&D) obtenidos de dos áreas públicas de relleno. Se variaron las mezclas mediante el reemplazo de áridos naturales gruesos y finos por áridos reciclados hasta 100% por peso, con la incorporación de cenizas volátiles y sin dichas cenizas. Los resultados de las pruebas demostraron que el reemplazo de áridos naturales gruesos y finos por áridos reciclados en niveles de 25 y 50% provocan un efecto minúsculo sobre la resistencia a la compresión de ladrillos y bloques. Sin embargo, niveles de reemplazo mayores reducen la resistencia a la compresión. Olorunsogo y Padayachee (2002) estudiaron los índices de durabilidad tales como la conductividad del cloruro, la permeabilidad del oxígeno y la capacidad de absorción (absorcividad) del agua en tres mezclas de hormigón diferentes con 0, 50 y 100% de áridos reciclados, controlados a los 3, 7, 28 y 56 días. También informaron que, en términos generales, la calidad de la durabilidad del hormigón con áridos reciclados se redujo con el aumento de la cantidad de áridos reciclados que se incluyeron en una mezcla, y que la calidad mejoró con el tiempo de curado. Ellos explicaron ese fenómeno a partir de la presencia de grietas y fisuras producidas en los áridos reciclados durante su procesamiento, lo cual revela que los áridos son susceptibles de facilitar la permeación, la difusión y la absorción de fluidos.

3 Chen et al. (2002) informaron que los escombros de la construcción podían transformarse en áridos reciclados útiles a través de un procesamiento adecuado. Los áridos reciclados también contenían ladrillos y, en menor medida, baldosas o azulejos. Los resultados de las pruebas demostraron que la resistencia a la compresión del hormigón elaborado con áridos reciclados gruesos con partículas de ladrillos y baldosas o azulejos alcanzó alrededor del 75-80% de la resistencia del hormigón común. La resistencia a la flexión fue del 78 al 91% de la resistencia del hormigón común. El módulo de elasticidad para el hormigón reciclado fue de alrededor del 70% del módulo de hormigón común y el cambio de la relación agua/concreto o el contenido de ladrillos y baldosas o azulejos no produjo un efecto significativo sobre el módulo de elasticidad. Topcu (1997) estudió muestras de hormigón con porcentajes variables de residuos de hormigón. Los autores hallaron que las partículas de residuos de áridos para hormigón tienen una densidad de 2450 kg m 3, una unidad de masa de 1161 kg m 3 y una absorción de agua en 30 minutos de 7%. Se ha informado que disminuyó el valor de asentamiento a medida que se incrementó el contenido de residuos de hormigón. Se observó que disminuyó el valor de la dureza de la superficie del hormigón a medida que se incrementó el contenido de residuos de hormigón. El valor de dureza Schmidt de 21,3 para hormigones comunes se redujo a 11,6 en los residuos de hormigón, lo cual muestra que también se produce una disminución de la resistencia del hormigón. Las pruebas de velocidad de ultrasonido mostraron que a medida que se incrementó la cantidad de residuos de áridos de hormigón, la velocidad se redujo. Ese estudio demostró que los espacios vacíos (poros) se agrandaron y que la resistencia del hormigón disminuyó. Las pruebas de resistencia a la compresión demostraron que la resistencia disminuyó con el aumento de contenido de residuos de áridos de hormigón, especialmente cuando la relación fue mayor al 50%. En las pruebas de impacto, la profundidad del daño fue mayor en el hormigón que contiene hormigón con áridos provenientes de residuos. La razón más importante fue que la pasta de cemento con escombros y desechos es frágil, lo cual afecta la resistencia al impacto del hormigón. Topcu y Guncan (1995) obtuvieron materiales de desecho provenientes de edificiones demolidos y esos materiales se limpiaron y se redujeron al estado de áridos. La densidad del hormigón elaborado con áridos de hormigón de deshecho mostró propiedades distintas que las propiedades de los áridos naturales. La maleabilidad fue baja debido a la gran absorción de agua de los áridos de hormigón de deshecho. A medida que se incrementó la proporción de áridos de hormigón de deshecho, la resistencia a la compresión se redujo y fue menor a la esperada, y el módulo de elasticidad fue de alrededor de 80% del valor esperado. Con un aumento de los áridos de hormigón de deshecho en la mezcla, disminuyeron los valores de rigidez, de capacidad de energía plástica y de capacidad de energía elástica. Barra de Oliveira y Vazquez (1996) estudiaron los efectos en tres condiciones de humedad diferentes de los áridos reciclados: secos, saturados y semisaturados. Informaron que los resultados obtenidos para las propiedades mecánicas se ajustaban a la información suministrada por la literatura existente. Sin embargo, se observó una leve disminución de la resistencia del hormigón elaborado con áridos reciclados secos y saturados. Esa disminución fue mayor en la resistencia a la flexión. Nagataki et al. (2000) estudiaron tres tipos de hormigón aireado producido en laboratorio, de un año de antigüedad, con una relación agua/cemento baja, media y alta, y un hormigón no aireado, de 28 días, con una relación agua/ cemento media. Se trituraron y procesaron para reciclaje las distintas clases de hormigón. Las propiedades físicas de las partículas de áridos gruesos reciclados mostraron una relación entre la gravedad específica y la absorción del agua. Las pruebas sobre los tipos de hormigón con áridos reciclados producidas con áridos reciclados aireados de calidad alta y media dieron como resultado valores de resistencia de 3 a 16% mayores si se compara con la resistencia del hormigón original. Cuando se utilizaron tanto fracciones gruesas como finas de la más baja calidad de áridos reciclados en la misma mezcla, la resistencia a la compresión se redujo solamente 6% y la porosidad se incrementó 11% en comparación con la resistencia de referencia y el volumen de porosidad. En relaciones de agua/ cemento bajas, la resistencia se limita por la calidad del mortero adherido. Los autores informan que una reducción del contenido de mortero adherido aumenta el rendimiento físico del hormigón, mediante la reducción de la porosidad, la absorción de agua y el grado de acción capilar. Los autores llegaron a la conclusión de que la estructura del mortero adherido es un indicador de calidad importante de los áridos reciclados que afecta directamente el rendimiento del hormigón de áridos reciclados, y si los áridos reciclados no se originan en un

4 hormigón original de una muy baja calidad, la resistencia a la compresión del hormigón de áridos reciclados con una relación agua/cemento de 0,55 puede ser mayor que la resistencia del hormigón original. Torben y Narud (1983) realizaron estudios en los cuales se produjo homigón de grava natural de alta resistencia, de mediana resistencia y de una resistencia menor, mediante la variación de la relación agua/cemento y el mantenimiento de los otros factores en un estado básicamente idéntico. Los autores informaron que en comparación a la grava natural, los áridos reciclados poseen una densidad menor, una mayor absorción de agua, un porcentaje mayor de pérdida por abrasión Los Ángeles y una mayor relación entre el porcentaje de pérdida Los Ángeles y el valor de trituración de áridos. El porcentaje de mortero que permanece adherido a las partículas de grava natural en los áridos reciclados varía de aproximadamente 30% en fracciones de mm hasta más de 60% en fracciones de 4-8 mm. Los autores estimaron que es probable que cantidades tan grandes de mortero en áridos reciclados afecten las propiedades de deformación de los hormigones reciclados. Programa experimental Se enunciaron los siguientes objetivos para el presente estudio: Propiedades físicas y mecánicas de los áridos reciclados de origen diverso. Propiedad de endurecimiento del hormigón en el hormigón reciclado con áridos. Comportamiento ante la fatiga del hormigón con áridos reciclados en flexión. Con el objeto de estudiar las propiedades de los áridos reciclados, se seleccionaron tres tipos de materiales y se denominaron Grupo I, Grupo II y Grupo III. Grupo I. En el Grupo I se incluyó el material obtenido de muestras trituradas en laboratorio con las que se habían realizado pruebas en el laboratorio respecto sobre sus distintas propiedades. La antigüedad de las muestras fue variada. Sin embargo, ninguna de las muestras tenía una antigüedad mayor de un año. Las muestras se trituraron manualmente con un martillo y, después, se tamizaron con el fin de obtener el material necesario clasificado. No se retiró el mortero adherido de los áridos. Grupo II. En el Grupo II se incluyó el material obtenido tras la demolición de un edificio. Ese material se obtuvo de la losa de un techo demolido, que se había construido alrededor de1 año antes. La losa se deshizo manualmente, la viga se retiró y el hormigón se tamizó con el fin de obtener el material necesario clasificado. El árido utilizado en esta losa era angular. Este material había resistido un año completo y la idea principal era compararlo con el material obtenido de las muestras trituradas en laboratorio. No se retiró el mortero adherido. Grupo III. En el Grupo III se incluyeron áridos con grava. El material se obtuvo de un edificio antiguo demolido de IIT Kharagpur, contruido hace más de 30 años. Los residuos de hormigón se llevaron al laboratorio y se separaron de otros componentes antes de la trituración manual y del tamizado para obtener los áridos necesarios clasificados. Debido a que la mayoría de los edificios antiguos de IIT Kharagpur se construyeron con grava, el objetivo aquí fue estudiar las diversas propiedades de la grava reciclada de modo que se pudiera utilizar este material de la mejor manera posible en cuanto surgiera esa necesidad. No se retiró el mortero adherido. Solamente se utilizaron áridos gruesos para los estudios realizados. En los tres grupos, los escombros se partieron en trozos de tamaño mediano y, en el caso de hallar otros componentes (madera, acero), se retiraron. Se deshecharon los áridos finos/polvo producidos durante el proceso. En los tres grupos de áridos reciclados, el material se tamizó a través de los tamices necesarios para lograr un tamaño nominal de 20 mm. El porcentaje de áridos necesarios para pasar por un tamiz de tamaño especial se separó conforme a las Normas Indias/Indian Standards, IS: 383 (1970). Con el objeto de obtener la mejor gradación posible, se adoptó la media de porcentajes de un tamiz de tamaño especial, lo cual también colaboró con la mezcla de diversas proporciones. Se prepararon, mediante la variación de la proporción de áridos reciclados para su uso en los

5 estudios. En todas las mezclas se utilizó el mismo cemento. Se mantuvo una relación agua/cemento de 0,5 para todos los tipos de mezclas. También se mantuvo la misma fuente de agua, agua corriente, para todas las mezclas. Todas las mezclas se diseñaron para un valor característico de la resistencia de M20 (20 Mpa). El porcentaje de los áridos reciclados dentro del total de áridos fue de 0, 25, 50 y 75% por peso. Se probaron las características físicas y las propiedades mecánicas de los tres tipos de áridos reciclados. Las pruebas de absorción de agua y de gravedad específica se realizaron de acuerdo con los requerimientos de la Norma India, IS: 2386: (1963). Las pruebas de propiedades mecánicas, valor de impacto de los áridos y valor de trituración de los áridos se realizaron de acuerdo con la Norma India, IS: 2386 (1963). Se adoptaron los siguientes parámetros para el hormigón elaborado con áridos reciclados. 1. Todas las mezclas se diseñaron para M20 (20 MPa a 28 días). 2. La relación agua/cemento se mantuvo constante a 0,5. Sin embargo, según la cantidad de áridos reciclados de cada mezcla en particular, se realizó una corrección de la absorción de agua. 3. Para todas las mezclas se utilizaron los áridos naturales de piedra basáltica obtenidos de una sola fuente. En todas las mezclas se utilizó el mismo cemento. 4. Las proporciones porcentuales se realizaron de acuerdo con el peso y la relación se aplicó para que cada tamaño de tamiz pudiera obtener áridos clasificados de tamaño uniforme. 5. La arena natural de río se utilizó como árido fino y los áridos reciclados como árido grueso. En todas las mezclas, se utilizó agua potable (agua corriente). 6. Todas las muestras se prepararon en moldes de las dimensiones requeridas, se retiraron de los moldes 24 horas después y, a partir de allí, se curaron sumergidas en el agua durante 28 días. 7. Todas las mediciones se realizaron según el peso y la mezcla mecánica de los componentes se llevó a cabo mediante el uso de condiciones de mezcla establecidas en las Normas Indias. 8. Se probaron las muestras según su condición de seco en superficie. Para probar la resistencia de compresión del hormigón con áridos reciclados, se elaboraron dos tipos de muestras, cubos de 150 mm x 150 mm x 150 mm y cilindros de 150 mm de diámetro y 300 mm de largo. La resistencia a la rotura por tracción se probó con cilindros de esas dimensiones. Las muestras se compactaron manualmente según sus especificaciones. Las pruebas se realizaron con una máquina para pruebas universal después de 3, 7 y 28 días. Para cada prueba de ese tipo, se probaron un mínimo de tres muestras y se obtuvo un promedio como media de resistencia a la compresión. Para probar la resistencia a la flexión, se elaboraron prismas con las siguientes dimensiones: 100 mm x 100 mm x 500 mm. El proceso de elaboración fue igual al utilizado con los cubos y los cilindros, sometidos a un proceso de curación de 28 días. Después de 28 días, las muestras se probaron para módulo de ruptura bajo cargas simétricas mediante la aplicación de la carga a una velocidad constante. Para cada mezcla, se probaron un mínimo de tres muestras y se informó la media. Para probar del módulo de Young (o de elasticidad), se utilizaron muestras cilíndricas. Se ajustaron al cilindro con un marco tres indicadores de cuadrante. Las muestras se probaron con una máquina para pruebas universal, se aplicó la carga a una velocidad constante y la elongación lateral correspondiente se midió con el indicador de cuadrante. Se trazaron las curvas de tensión versus las curvas de deformación. Se realizaron más pruebas con el objeto de estudiar el comportamiento ante la fatiga en flexión. La rotura por fatiga se produce cuando una estructura de hormigón se quiebra catastróficamente ante una carga menor a la del diseño después de exponérsela a una gran cantidad de ciclos de tensión. Se define resistencia a la fatiga del hormigón a una fracción de la tensión estática que puede soportar reiteradamente por una cantidad determinada de ciclos. La fatiga es un proceso de daño interno progresivo y permanente de un material sometido a cargas reiteradas. Ese proceso se atribuye a la propagación de microfisuras internas, que se traduce en un aumento considerable de tensión irrecuperable. La fatiga también conduce a la deformación. En el presente estudio, se elaboraron muestras de prismas de 500 mm x 100 mm x 100 mm con 25% de

6 reemplazo de áridos naturales por áridos reciclados por peso para investigar el comportamiento ante la fatiga del hormigón en flexión. También se elaboraron muestras con 100% de áridos naturales con el fin de realizar una comparación del comportamiento. Se elaboraron tres muestras para cada grupo (Grupo I, II y III). Para el estudio, se adoptó el siguiente procedimiento destinado a la prueba de las muestras. Se probó la resistencia a la flexión de las muestras primero bajo una carga estática, con un sistema de cargas simétricas. Las pruebas de fatiga se realizaron con un sistema servo hidráulico dinámico de prueba de materiales INSTRON. Los ciclos de carga se realizaron a una frecuencia de 1 Hz y a un nivel de desplazamiento de 0,1 mm. Se aumentó la carga con un incremento de 100 kg hasta 400 kg y, después, con incrementos de 50 kg. Las muestras se cargaron con un número determinado de ciclos para cada carga, limitado a 1000 ciclos. Se continuó con el procerso hasta que las muestras se quebraron por la flexión. Resultados y discusión Características físicas de los áridos de hormigón reciclado Las características físicas estudiadas fueron: absorción de agua, composición granulométrica y gravedad específica. La composición granulométrica se tomó según el requerimiento de que los áridos tengan un tamaño nominal de 20mm. En la Tabla 1 se presentan los resultados obtenidos. El hormigón con áridos reciclados mostró una mayor absorción de agua en comparación con los áridos convencionales debido al mortero antiguo adherido a los áridos originales. Como puede observarse, la absorción de agua de los áridos reciclados de los tres tipos de materiales fue aproximadamente el triple que la de los áridos naturales. En gravedad específica, se encontraron valores ligeramente más bajos. Los áridos reciclados tendieron a registrar una gravedad específica relativamente menor que la de los áridos convencionales y la gravedad específica y la absorción de agua estaban relacionadas. Propiedades mecánicas de los áridos de hormigón reciclado Se realizaron pruebas de valor de impacto y valor de trituración de los áridos en los tres tipos de áridos de hormigón reciclado y se compararon los valores con los obtenidos para áridos naturales (Rakshvir 2003). En la Tabla 2 se muestran los resultados obtenidos. Se observaron valores más bajos en el valor de impacto y el valor de trituración de los áridos; sin embargo, esos valores satisfacen las especificaciones establecidas por las Normas Indias (IS: ). Los áridos reciclados alcanzaron satisfactoriamente los dos valores requeridos para la construcción del hormigón que no se utiliza para superficies sometidas a desgaste. En cuanto al uso de áridos de hormigón reciclado en hormigón para superficies sometidas a desgaste, como pistas de aterrizaje, caminos o pavimento, dichos áridos de hormigón reciclado satisficieron el valor de trituración de áridos y el valor de impacto de áridos en más de un 5%. Si se observan las Tablas 1 y 2, es muy evidente que los resultados del estudio se ubicaron perfectamente dentro del rango de resultados obtenidos en estudios recientes informados por otros investigadores. Propiedades del hormigón con áridos reciclados La maleabilidad se reduce a medida que se aumenta el contenido de áridos reciclados; eso puede atribuirse a la mayor absorción de agua de los áridos reciclados (Topcu 1997). En las Figuras 1a y 1b, se muestra la resistencia a la compresión para cubos y cilindros, respectivamente, a 3, 7 y 28 días para áridos reciclados con un contenido de 0, 25, 50 y 75% de áridos reciclados (Grupo I). En las Figuras 1c y 1d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón con áridos reciclados con un contenido de 0, 25, 50 y 75% de áridos reciclados (Grupo I). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck) 1/2. En las Figuras 2a y 2b, se muestran la resistencia a la compresión para cubos y para cilindros,

7 respectivamente, a 3, 7 y 28 días para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo II). En las Figuras 2c y 2d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo II). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck) 1/2. En las Figuras 3a y 3b, se informan las resistencias a la compresión para cubos y cilindros, respectivamente, a 3, 7 y 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo III). En las Figuras 3c y 3d, se muestra la resistencia a la flexión y la resistencia a la rotura por tracción, respectivamente, a 28 días, para el hormigón de áridos reciclados con un contenido de 0, 25 y 50% de áridos reciclados (Grupo III). En la Tabla 3, se muestran los valores de resistencia a la flexión a 0,7(fck) 1/2. Tabla 1: Absorción de agua y gravedad específica de tres grupos de áridos. Descripción Grupo I (triturados en laboratorio, angulares) Absorción de Referencia Gravedad Referencia agua específica 1,64% 2,65 Grupo II (escombros del sitio, angulares) 1,65% 8,3% (TIFAC 2000) 3,47% (Rahal 2006) 9,25% (Xiao y Falkner 2005) 2,63 2,38 (TIFAC 2000) 2,39 (Rahal, 2006) Grupo III (escombros del sitio, grava) 1,63% 2,68 Áridos naturales (Angulares) 0,5% 3,5% (TIFAC 2000) 0,68% (Rahal 2006) 0,4% (Xiao y Falkner 2005) 2,72 2,62 (TIFAC 2000) 2,68 (Rahal 2006) Áridos naturales (Grava) 0,3% 2,76 Tabla 2: Valor de impacto de los áridos (VIA) y valor de trituración de áridos de hormigón reciclado. Descripción Grupo I (triturados en laboratorio, angulares) Grupo II (escombros del sitio, angulares) Grupo III (escombros del sitio, grava) Áridos naturales (Angulares) Áridos naturales (Grava) Valor de impacto de los áridos Referencias Valor de trituración de los áridos 31,3% 27,3% Referencias 32% 58,0% (TIFAC 2000) 28,1% 38,0% (TIFAC 2000) 30,2% 26,2% 20,9% 16,0% (TIFAC 2000) 17,7% 29,5% (TIFAC 2000) 30,31% 16,8% Norma de la India (IS: 383) El valor de trituración y el valor de impacto de los áridos no deben exceder el 45% para los áridos usados para el hormigón no utilizado para superficies sometidas a desgaste, y el 30% para el hormigón utilizado para superficies sometidas a desgaste. Tabla 3: Comparación de valores resistencia a la flexión teóricos y experimentales.

8 Grupo I AHR 0,7(fck) 1/2 Resultados obtenidos 0% 3,98 4,64 25% 3,88 4,05 50% 3,77 3,74 75% 3,76 4,12 Grupo II AHR 0,7(fck) 1/2 Resultados obtenidos 0% 3,52 4,64 25% 3,48 4,15 50% 3,32 3,85 Grupo III AHR 0,7(fck) 1/2 Resultados obtenidos 0% 3,89 3,94 25% 3,86 3,56 50% 3,72 3,35 AHR: Áridos de hormigón reciclado Tensión de compresión (MPa) Tensión de compresión (cubo) de Tensión de compresión (MPa) Tensión de compresión (cilindro) de 3 días 7 días 28 días 3 días 7 días 28 días Cant. de días Cant. de días AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR 75% 0% AHR 25% AHR 50% AHR 75% AHR Tensión de flexión (MPa) Cambios en la tensión de flexión con contenido de AHR Tensión de rotura por tracción (MPa) Tensión de rotura por tracción de 0% AHR 25% AHR 50% AHR 75% AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR 75% AHR % de áridos reciclados % de AHR Fig. 1: Resultados de los áridos reciclados del Grupo I (a) Resistencia a la compresión para cubos; (b) resistencia a la compresión para cilindros; (c) resistencia a la flexión; (d) resistencia a la rotura por tracción.

9 Tensión de compresión (cubo) de Tensión de compresión (cilindro) de Tensión de compresión (MPa) 3 días 7 días 28 días Cant. de días Tensión de compresión (MPa) 3 días 7 días Cant. de días 28 días 0% AHR 25% AHR 50% AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR Tensión de flexión (MPa) Cambios en la tensión de flexión con contenido de AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR % de AHR Tensión de rotura por tracción (MPa) Tensión de rotura por tracción de 0% AHR 25% AHR 50% AHR % de AHR Fig. 2: Resultados de los áridos reciclados del Grupo II. (a) Resistencia a la compresión para cubos; (b) resistencia a la compresión para cilindros; (c) resistencia a la flexión; (d) resistencia a la rotura por tracción.

10 Tensión de compresión (MPa) Tensión de compresión (cubo) de 7 días 28 días Cant. de días Tensión de compresión (MPa) Tensión de compresión (cilindro) de 7 días 28 días Cant. de días 0% AHR 25% AHR 50% AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR Tensión de flexión (MPa) Cambios en la tensión de flexión con contenido de AHR 0% AHR 25% AHR 50% AHR % de AHR Tensión de rotura por tracción (MPa) Tensión de rotura por tracción de 0% AHR 25% AHR 50% AHR % de AHR Fig. 3: Resultados de los áridos reciclados del Grupo III. (a) Resistencia a la compresión para cubos; (b) resistencia a la compresión para cilindros; (c) resistencia a la flexión; (d) resistencia a la rotura por tracción. Con el objeto de estudiar el módulo de elasticidad del hormigón elaborado con hormigón de áridos reciclados, las muestras se prepararon reemplazando, por peso, el 25% de áridos naturales con áridos reciclados. Las muestras cilíndricas se prepararon con los tres tipos de material (Grupo I, Grupo II y Grupo III). Las curvas de tensión-deformación (Rakshvir 2003) de los resultados obtenidos para los distintos grupos junto con las curvas para áridos naturales muestran que, al mismo nivel de tensión, las muestras preparadas con áridos reciclados tienen una mayor deformación que las muestras preparadas con áridos naturales. El módulo de elasticidad del hormigón elaborado con áridos reciclados mostró una reducción de hasta el 19% en los valores si se los compara con el módulo de elasticidad del hormigón elaborado con el 100% de áridos naturales. En comparación con los áridos naturales, los valores del módulo de elasticidad obtenidos por Chen y otros (2002) fueron de alrededor de 70%, pero el hormigón con áridos reciclados que utilizó él también contenía fragmentos de ladrillos y baldosas. En el presente estudio, los valores alcanzados fueron de aproximadamente el 80% comparado con las muestras elaboradas con áridos naturales. Comportamiento a la fatiga del hormigón con áridos reciclados en flexión En la Fig. 4, se muestran los resultados obtenidos. Las muestras preparadas con el 100% de áridos naturales tuvieron la cantidad máxima de ciclos sin quiebres y las otras muestras elaboradas reemplazando el 25% de los áridos naturales con áridos reciclados falló luego de completar una cantidad menor de ciclos. En cada incremento de la carga, las muestras sometidas a prueba fueron menos; el número de ciclos fue fijo. Sin embargo, el procedimiento seguido fue el mismo para todas las muestras. Por lo tanto, se puede afirmar que las muestras elaboradas con distintos tipos de áridos reciclados completan una menor cantidad de ciclos antes de quebrarse, en comparación con las muestras elaboradas con un 100% de áridos naturales. En base a los resultados obtenidos para los tres tipos de materiales diferentes, se realizaron las siguientes observaciones:

11 En todos los grupos, a medida que se incrementó la cantidad de áridos reciclados, se produjo una disminución de la resistencia a la compresión de los cubos. Cuando la cantidad de áridos reciclados excedió el 50%, la disminución fue mayor. Cuando se reemplazó el 75% de áridos naturales con áridos reciclados, por peso, la disminución de la resistencia a la compresión fue de aproximadamente el 15%. En el Grupo II fue del 5% y en el Grupo III fue del 5%. Eso se debió al mortero adherido de los áridos de hormigón reciclado, que es poroso y tiene más huecos. Se observó una tendencia similar en la resistencia a la compresión cuando se midió con muestras cilíndricas. Sin embargo, en ambos casos, se logró la resistencia esperada. También se observó una disminución de la resistencia a la flexión a medida que aumentaba la cantidad de áridos reciclados, excepto el Grupo I con un reemplazo del 75% de áridos reciclados, en el cual se produjo un aumento de la resistencia en comparación con la resistencia del hormigón elaborado con un reemplazo del 50%, y se obtuvo un resultado aproximadamente igual al del hormigón elaborado con un reemplazo del 25%. En el Grupo I y el Grupo II, se alcanzó una resistencia a la flexión conforme a los valores requeridos por el código IS (0,7(fck) 1/2 ) y en la mayoría de los casos, se superaron dichos valores. Sin embargo, en el Grupo III (grava) la resistencia a la flexión alcanzada no fue satisfactoria y se observó hasta el 10% menos de resistencia a la flexión. Eso puede deberse a la imbricación insuficiente de los áridos de grava. Todos los grupos mostraron una tendencia similar de disminución de la resistencia a la rotura por tracción con el aumento del contenido de áridos reciclados. En el caso del Grupo III, la resistencia alcanzada con porcentajes similares de reemplazo de áridos reciclados fue de hasta el 10% menor. Sin embargo, es pertinente mencionar que en los tres grupos el patrón de roturas para todos los tipos de pruebas fue similar y no se observaron variaciones llamativas. La prueba de módulo de ruptura de prismas dio como resultado el desarrollo de grietas por roturas en el tercio central del intervalo de la muestra en casi todas las muestras a las que se le realizaron pruebas, sin importar el tipo de material. Eso significa que, en comparación con las muestras que no contienen áridos reciclados, la rotura de las muestras es ideal y similar. Comportamiento a la fatiga en flexión Nº de ciclos Grupo I Grupo III Carga (Kg) Grupo II Áridos naturales Fig. 4: Comportamiento a la fatiga de muestras en flexión. Conclusiones A continuación se resumen los puntos más importantes que se desprenden de los estudios sobre hormigón elaborado con áridos reciclados. El diseño de la mezcla del hormigón reciclado fue similar al del hormigón elaborado con áridos naturales. Fue necesario realizar correcciones en el contenido de agua para obtener una maleabilidad adecuada y para compensar la mayor absorción de agua de los áridos reciclados. La resistencia a la compresión disminuyó a medida que se aumentaba la cantidad de áridos reciclados y la variación fue de entre 5% y 15%. Esto puede explicarse de la siguiente manera: el aumento del contenido de áridos reciclados provocó un aumento de los huecos o poros y, por lo tanto, causó la pérdida de resistencia. La pérdida de

12 resistencia fue mayor en el hormigón fabricado con grava reciclada. Se observaron valores similares en los valores de las pruebas de resistencia a la flexión y resistencia a la rotura por tracción para los tres tipos de materiales. Para la grava reciclada, los valores fueron insuficientes y no cumplieron con las normas mínimas cuando la cantidad de áridos reciclados fue superior al 25%. Los valores del módulo de elasticidad que se obtuvieron para el hormigón elaborado con el 25% de áridos reciclados fueron menores que los obtenidos para el hormigón elaborado con áridos convencionales. Además, la prueba de fatiga demostró que las muestras elaboradas con distintos tipos de áridos reciclados completarían una menor cantidad de ciclos antes de quebrarse, en comparación con las muestras elaboradas con el 100% de áridos naturales. Referencias Ajdukiewicz, A. & Kliszczewicz, A. (2002) Influence of recycled aggregates on mechanical properties of HS/HPC. Cement and Concrete Composites, 24(2), Barra De Oliveira, M. & Vazquez, E. (1996)The influence of retained moisture in aggregates from recycling on the properties of the new hardened concrete. Waste Management, 16(1), Chen, H.J., Yen, T. & Chen, K.H. (2002) Use of building rubbles as recycled aggregates. Cement and Concrete Research, 33(1), 1 8. Grubl, P. & Ruhl, M. (1998) German Committee for Reinforced Concrete (DAfStb) Code: Concrete with Recycled Aggregates. In: International Symposium on Sustainable Construction: Use of Recycled Coarse Aggregate, University of Dundee, Concrete Technology Unit, London (UK), Nov (April 2003). IS: 383 (1970) Specification for Coarse and Fine Aggregate from Natural Sources for Concrete. BIS, India. IS: 2386 (1963) Method of Test for Aggregate for Concrete Specific Gravity,Density, Void, Absorption and Bulking. BIS, India. Nagataki, S., Gokce, A. & Saeki, T. (2000) Effects of Recycled Aggregate Characteristics on Performance Parameters of Recycled Aggregate, SP 192 4, SP-192: 2000 Canmet/ACI Conference, American Concrete Institute Publication, USA. Olorunsogo, F. T. & Padayachee, N. (2002) Performance of recycled aggregate concrete monitored by durability indexes. Cement and Concrete Research, 32(2), Poon, C. S., Kou, S. C., & Lam, L. (2002) Use of recycled aggregates in molded concrete bricks and blocks. Construction and Building Materials, 16(5), Rakshvir, M. (2003) Studies on Recycled Aggregates. M. Tech. Thesis, Department of Civil Engineering, IIT Kharagpur, India. Rahal, K. (2006) Mechanical properties of concrete with recycled coarse aggregate. Building and Environment, (in press, available online) TIFAC (2000) Utilization of Waste from Construction Industry. Report prepared by Technology Information, Forecasting & Assessment Council, Department of Science & Technology, New Delhi. Topcu, I.B. (1997) Physical and mechanical properties of concrete produced with waste concrete. Cement and Concrete Research, 27(12), Topcu, I.B. & Guncan, N. F. (1995) Using waste concrete as aggregate. Cement and Concrete Research, 25(7), Torben, C.H. & Narud, H. (1983) Strength of recycled concrete made from crushed concrete coarse aggregate. Concrete International, 5(1), Xiao, J & Falkner, H. (2005) Bond between recycled aggregate concrete and steel bars. Construction and Building Materials, (in press, available on line).