ÁRIDOS RECICLADOS PARA APLICACIONES DE HORMIGÓN N NO ESTRUCTURAL

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1 ÁRIDOS RECICLADOS PARA APLICACIONES DE HORMIGÓN N NO ESTRUCTURAL I Mañana de la Edificación marzo de 2011 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 N NO ESTRUCTURAL Según el anejo nº18 Hormigón no estructural de la Instrucción de Hormigón Estructural, EHE08, 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) HNE15/C/TM Contenido mínimo de cemento 150 kg/m 3

5 NORMATIVA: HORMIGÓN N NO ESTRUCTURAL Según el anejo 18 Hormigón no estructural de la Instrucción de Hormigón Estructural, EHE08, 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 Contenido de metales, vidrios, materiales blandos, betún Contenido de asfalto Contenido de material cerámico Contenido de arena (<4 mm) Desclasificados inferiores Contenido de sulfatos (SO 3 ) Contenido de cloruros 5% 5% 10% 0,8% 0,05%

6 CONSIDERACIONES ADICIONALES Composición de los residuos de construcción 0,2% 5,0% 0,3% 7,0% 4,0% 54,0% Cerámicos (54%) Hormigón (12%) Piedra (5%) Arena,grava y áridos (4%) 2,5% 1,5% Madera (4%) Vidrio (0,5%) Plástico (1,5%) 0,5% Metales (2,5%) Asfalto (5%) 4,0% 4,0% 5,0% 12,0% Yeso (0,2%) Papel (0,3%) Basura (7%) Otros (4%) Normativa internacional permite el uso de áridos reciclados cerámicos o mixtos

7 NORMATIVA INTERNACIONAL: HORMIGÓN N RECICLADO Densidad seca kg/m 3 Contenido de metales, vidrios, materiales blandos, betún Contenido de asfalto Contenido de material cerámico Contenido de finos (<0.063 mm) Contenido de arena (<4 mm) Desclasificados inferiores (%) Contenido de sulfatos (SO 3 ) Contenido de cloruros APLICACIÓN EN HORMIGÓN (fcm) Rilem % 100% 3% 5% 16 N/mm2 ÁRIDO RECICLADO CERÁMICO Bélgica >1600 Absorción 20% <18% 20% 12% 15% 7% Material de densidad 1800 kg/m 3 10% 10% Material de densidad 1000 kg/m 3 100% <5% <1% <0,06% 16N/mm2 Reino Unido 5% 5% 100% 20N/mm2 Alemania 1800 (*) 80 <4% <0,15% ÁRIDO RECICLADO MIXTO Reino Unido 10% 100% 3% 20N/mm2 Brasil 3% Alemania 2000 (*) 30% <4% <0,04 20N/mm2 AR DE HORMIGÓN ESPAÑA EHE08 5% 5% 10% 0,8% 0,05% 25 N/mm2

8 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

9 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

10 ANTECEDENTES Proyecto PREAR Investigación prenormativa sobre la utilización de áridos reciclados de RCD en aplicaciones no ligadas de firmes de carreteras Proyecto CLEAMTarea 2.2: Reciclado de RCDs como Áridos de Hormigones no Estructurales PARTICIPANTES: CEDEX TECNALIAConstrucción AIDICO Universidad de Córdoba Sacyr

11 Cintas conductoras PLANTAS DE RECICLADO DE RCDs Parrilla de rechazo Material > 200 mm Electroimán Tromel Material mm Material mm Cabina de triaje

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

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

14 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO COMPOSICIÓN (UNE EN 93311:2009) Cerámicos 253 % Base cemento 1786 % Árido no ligado 273 % Asfalto 017% Arcilla 07% Vidrio Yeso 010 % 019 % ARIDO NATURAL U HORMIGÓN LADRILLO Otros <1% ASFALTO VIDRIO PAPEL MADERA ARCILLA YESO

15 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) 2,02,6 Densidad tras secado en estufa (kg/dm³) 1,82,5 1,51, 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 )

16 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 (%)

17 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(%) Bibliografia Experimental Serie3 Lineal (Serie3)

18 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO PARTÍCULAS LIGERAS Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Partículas ligeras (%) 114 Material de densidad 1000 kg/m 3 <1% 1% PROPUESTA: Realización del ensayo de partículas con peso específico inferior a 1

19 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

20 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO CONTENIDO DE SULFATOS Propiedades Estudio experimental Límite normativa internacional Límite EHE Compuestos totales de azufre (S) (%) 0,11,7 1% Sulfatos solubles en ácido (SO 3 ) (%) 0,14,4 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 (%)

21 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%

22 PROPIEDADES DEL ÁRIDO RECICLADO IMPUREZAS Propiedades Estudio experimental Límite EHE Límite propuesto Asfalto (%) 017 1% 5% Vidrio (%) 010 1% Yeso (%) 019 2,1% Relación estequiométrica ASFALTO VIDRIO YESO (% de SO 3 procedente del yeso x 2,15=% yeso)

23 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 Mejora de la consistencia Mayor adherencia entre árido y pasta Absorción 10 min (%) y = 0,8883x 0,3512 R 2 = 0, Absorción 24 horas (%)

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

25 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN N RECICLADO Propiedad HC Rango HR Variación (%) Estado del arte Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36 2,37] [2,132,15] 9,7% 3% a 15% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [2728] [2022] 25% 25% a 70% Resistencia a compresión 28d y = 11,581x 1,435 R 2 = 0,707 y = 16,97x 2,0125 R 2 = 0,9653 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 Relación a/c efectiva Convencional Reciclado De la Peña

26 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN N RECICLADO Propiedad HC Rango HR Variación (%) Estado del arte Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36 2,37] [2,132,15] 9,7% 3% a 15% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [2728] [2022] 25% 25% a 70% Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) % 25% a 50%

27 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN N RECICLADO Propiedad HC Rango HR Variación (%) Estado del arte Variación (%) Densidad (g/cm 3 ) [2,36 2,37] [2,132,15] 9,7% 3% a 15% Resistencia compresión (N/mm 2 ) [2728] [2022] 25% 25% a 70% Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) % 25% a 50% Retracción 7 meses (µm/m) 415,00 571,42 +38% +20% a +80% Deformación unitaria (micras/m) Tiempo (días) HNE 100% EHE98 reciclado EHE08 reciclado

28 DURABILIDAD DEL HORMIGÓN N RECICLADO Propiedad HC Rango HR Variación (%) Estado del arte Variación (%) Penetración de agua (mm) (max y med) % +54% Porosidad (%) 10, % +50% 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

29 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

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

31 CONCLUSIONES (III) Propiedades del hormigón reciclado Hormigones reciclados de categoría resistente H15, con un 100% de árido reciclado. 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).

32 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