Actividad 2: Transferencia tecnológica relativa a materiales de construcción, incluyendo materiales marginales y residuos aprovechables.

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1 Actividad 2: Transferencia tecnológica relativa a materiales de construcción, incluyendo materiales marginales y residuos aprovechables. Acción 2.2: Transferencia tecnológica: Elaboración de recomendaciones para el aprovechamiento de Residuos de Construcción y Demolición y su utilización como áridos reciclados en la fabricación de hormigones estructurales y no estructurales. diciembre 2013

2 1.- ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN Propiedades del árido grueso reciclado de hormigón Granulometría Densidad Absorción Coeficiente de forma Coeficiente de Los Ángeles Mortero adherido Resistencia a la helada Contaminantes e impurezas Partículas ligeras Terrones de arcilla Propiedades químicas Influencia del tamaño máximo en las propiedades del árido Influencia del contenido de mortero adherido en las propiedades del árido Influencia de la calidad del hormigón de origen Influencia del contenido de impurezas Normativa - Nuevas especificaciones para el árido reciclado Propiedades del hormigón reciclado fabricado con árido grueso de hormigón Propiedades del hormigón reciclado en estado fresco Precauciones en el proceso de dosificación Resistencia a compresión Módulo de elasticidad Módulo de elasticidad dinámico Velocidad de ultrasonidos Resistencia a tracción Resistencia a flexotracción Retracción Fluencia Densidad Valoración de resultados Durabilidad del hormigón reciclado Penetración de agua Carbonatación Penetración de cloruros Porosidad accesible Resistencia al ataque por sulfatos Succión Capilar Permeabilidad al oxígeno Resistencia a la helada BIBLIOGRAFÍA ÁRIDO RECICLADO MIXTO Propiedades del árido grueso reciclado mixto Densidad Absorción

3 Coeficiente de Los Ángeles Índice de lajas Contenido de sulfatos Contenido de impurezas Reacción álcali-sílice Influencia del tamaño máximo del árido ÁRIDO FINO RECICLADO DE HORMIGÓN Propiedades del hormigón reciclado fabricado con árido grueso mixto Dosificación del hormigón reciclado Propiedades del hormigón en estado fresco. Consistencia Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total): Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva Resistencia a compresión Evolución de la resistencia a compresión Influencia de la calidad del árido en la resistencia a compresión Resistencia a tracción Resistencia a flexión Módulo de elasticidad Retracción y fluencia Durabilidad del hormigón endurecido Influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón Valoración de resultados BIBLIOGRAFÍA ESTADO DEL ARTE Propiedades de las arenas recicladas Calidad y origen Densidad Absorción de agua Pasta de cemento adherida Contaminantes e impurezas Contenido de cloruros Contenido de sulfatos Reactividad árido-álcali Propiedades de los hormigones con arenas recicladas Dosificación Consistencia del hormigón reciclado fresco Densidad Resistencia a compresión Módulo de elasticidad Resistencia a tracción indirecta Retracción Carbonatación Penetración de cloruros REVISIÓN DE LA NORMATIVA Normativa general sobre arenas recicladas Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620: A1:2008) Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN ) Aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural

4 Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) Aplicación de arenas recicladas en hormigón no estructural Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) Aplicación de arenas recicladas en mortero Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN :2002) Norma europea sobre áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) Norma europea sobre áridos ligeros (EN :2002) Otras aplicaciones de arenas recicladas Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados en pavimentación (NBR 15116/04) Norma europea sobre áridos para uso en capas estructurales de firmes (UNE-EN 13242:2003+A1) Normativa de ensayo de aplicación para arenas recicladas Retracción por secado (EN :2008) Análisis químico (EN :1998) Influencia en el tiempo de principio de fraguado (EN :2006) Comparación de normativas sobre arena reciclada Normativa sobre hormigones con arenas recicladas Norma europea sobre áridos para hormigón (EN A1 2008). Anexo G. Durabilidad del hormigón con árido reciclado Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) Normativa española sobre hormigón Normativa sobre morteros con arenas recicladas Norma UNE-EN Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 1: Morteros para revoco y enlucido Norma UNE-EN Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 2: Morteros para albañilería ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LAS ARENAS RECICLADAS Resultados de los ensayos de caracterización Densidad y absorción Finos Contenido de finos Calidad de los finos Partículas ligeras Contenido de sulfatos Comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones Densidad y absorción Contenido de finos y equivalente de arena Contenido de sulfatos y compuestos totales de azufre Coeficiente de friabilidad ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES CON ARENA RECICLADA Demanda de agua Propiedades mecánicas de los hormigones con arena reciclada Durabilidad de los hormigones con arena reciclada Penetración de agua Carbonatación Comparación con los hormigones de otras investigaciones ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS MORTEROS CON ARENA RECICLADA

5 Demanda de agua de los morteros con arena reciclada Resistencia a compresión de los morteros con arena reciclada Análisis de los resultados del estudio experimental Influencia del contenido y naturaleza de los finos Influencia de la absorción y humedad crítica CONCLUSIONES Propiedades de las arenas recicladas Propiedades de los hormigones con arena reciclada Propiedades de los morteros con arena reciclada

6 1.- ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN PROPIEDADES DEL ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN Los áridos reciclados presentan una gran heterogeneidad en sus propiedades, debida principalmente a las distintas características de los hormigones que llegan a la planta de reciclado, a los sistemas de trituración empleados y a la presencia de impurezas. Esto ha sido comprobado con el control de la producción de una planta de árido reciclado de Madrid, realizado durante un año (15 muestras). En este caso, la heterogeneidad encontrada es causada por la diferente calidad de los hormigones que llegan a la planta de reciclado, y en menor medida a la presencia de impurezas (Tabla 1.1). 6

7 PROPIEDAD RANGO LÍMITE EHE- 08 COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%) Módulo granulométrico - - según se recibe [6,3-7,6 ] - 5,2 - fracción 4-16 mm [6,7-7,2 ] - 1,7 Contenido de finos (%) - según se recibe [0,27-1,14] 1 33,4 - fracción 4-16 mm [0,13-0,97] 1 86,9 Densidad real (kg/dm 3 ) [2,10-2,40] 2 3,5 Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) [2,30-2,45] - 1,77 Absorción (%) [4,8-9,6] 5 20,8 Absorción a los 10 minutos (%) [2,2-8,8] - 29,7 Coeficiente de Los Ángeles (%) [35,1-41,7] 40 5,3 Mortero adherido (%) [27,2-54,3] - 19,6 Coeficiente de forma - UNE 7238:71 [0,21-0,31] 0, UNE-EN [8,8-22,5] - 30,3 Partículas blandas (%) [34,9-85,3] 5 24 Contenido total de impurezas (%) [0,0-11,5] Ladrillo [0,0-6,0] Asfalto [0,0-10,11] Vidrio [0,0-0,11] Yeso [0,0-0,1] Plásticos [0,0-0,07] Materia orgánica [0,0-0,17] Madera [0,0-0,24] Papel [0,0-0,01] 254 Contenido impurezas Rilem (%) [0,0-10,3] Partículas ligeras d s < 2 kg/dm 3 (%) [0,0-5,85] Partículas con d x <1 kg/dm 3 (%) [0,0-0,05] 0,5 189 Terrones de arcilla (%) [0,04-0,62] 0,25 78,2 Estabilidad de volumen [0,5-21,8] 18 71,7 Cl - solubles en agua (%) [0,0006-0,005] 0,05 75,7 Cl - solubles en ácido (%) [0,0008-0,005] 67,4 Sulfatos solubles en ácido (%) [0,10-0,42] 0,8 38 Compuestos totales de azufre (%) [0,33-0,58] 1 19,3 Contenido de álcalis Contenido de Na 2 O (%) [0,28-1,13] - 54 Contenido de K 2 O (%) [1,0-2,0] ,658K 2 O+Na 2 O [0,64-1,85] 0,6 21 Tabla 1.1: Propiedades globales del árido reciclado (15 muestras tomadas a lo largo de un año) 7

8 Granulometría El árido grueso reciclado presenta una granulometría adecuada para la fabricación de hormigón, cumpliendo las especificaciones que establece la norma europea pren 12620:00 Aggregates for concrete. En la mayoría de los casos el árido reciclado cumple también las especificaciones que establece la norma americana ASTM C-33 de áridos para hormigón, aunque en general presenta un mayor porcentaje de árido fino (arena) y de finos que el árido natural, que se generan durante su manipulación (Gráfica 1.1). % pasa tamiz (mm) Fracción 4/16 mm (áridos Nac-3) Límites ASTM Límites pren Gráfica 1.1: Husos granulométricos de las normas ASTM y EN El módulo granulométrico de la fracción 4/16 mm del árido reciclado varía entre 6,7-7,2, valores que se sitúan dentro del intervalo obtenido en la bibliografía [6,2-7,6]. El árido reciclado según se recibe presenta un porcentaje de finos entre 0,27% y 1,14%, con un coeficiente de variación elevado de 33,4%. Estos valores cumplen en todos los casos el límite del 2% que establecen las recomendaciones para árido reciclado. Las fracciones 4/16 mm presentan en general contenidos de partículas inferiores a 4 mm entre 0,5-7,5%. Este porcentaje, hará que se incrementen los desclasificados inferiores de esta fracción, valor que debe ser inferior al 10% que establece la EHE-08. Todas las muestras satisfacen los límites establecidos para los desclasificados inferiores de las normas alemana, belga y japonesa para áridos reciclados. Catorce de las quince muestras ensayadas tienen un contenido de arena (partículas con tamaño inferior a 4 mm) inferior a 5%, cumpliendo el límite recomendado por la Rilem. 8

9 Densidad El rango normal de densidad real y densidad saturada con superficie seca del árido reciclado (fracción 4/16 mm) es 2,10-2,40 kg/dm 3 y 2,30 y 2,45 kg/m 3 respectivamente. Los valores obtenidos son, en algunos casos, inferiores a los resultados recopilados en la bibliografía (gráficas 1.2 y 1.3). Por lo tanto, el árido reciclado puede considerarse de densidad normal. Absorción (%) y(exp) = -20,369x + 52,121 R = 0,98 y(todos) = -13,366x + 37,048 R = 0,90 2 2,2 2,4 2,6 2,8 Densidad real (kg/dm 3 ) Árido grueso (e.a) Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm Lineal (4/16 mm) Lineal (todos) Gráfica 1.2: Relación absorción-densidad real (1 a 45) 14 Absorción (%) y(todos) = -19,022x + 52,35 R = 0,81 y (exp) = -31,388x + 81,346 R = 0, ,2 2,4 2,6 2,8 Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm 4/16 mm Árido grueso (e.a.) Lineal (4/16 mm) Lineal (Todos) Gráfica 1.3: Relación absorción-densidad saturada con superficie seca (1 a 45) 9

10 Se ha obtenido una buena correlación entre la densidad real y la densidad saturada con superficie seca. Densidad saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) 2,80 2,60 2,40 y = 0,6916x + 0,8366 R = 0,97 2,20 2,00 2,20 2,40 2,60 Densidad real (kg/dm 3 ) Resultados experimental Datos bibliografía Lineal (Todos) Gráfica 1.4: Relación entre la densidad real y la densidad saturada con superficie seca del árido reciclado (estudio experimental-análisis bibliográfico) (1 a 45) Absorción El árido reciclado presenta un coeficiente de absorción comprendido entre 4,8-9,6%. La fracción fina presenta mayor absorción que la gruesa. El árido reciclado conjunto (fracción 4/16 mm), incumple sistemáticamente el límite que establece la EHE para la absorción del árido natural (<5%), alcanzando en ocasiones valores del orden de dos veces esta especificación. Los valores encontrados en la bibliografía son más favorables que los obtenidos en el estudio experimental, que comprenden el intervalo 1-8%. Se observa una buena correlación entre la densidad del árido (tanto densidad real como densidad saturada con la superficie seca) y su absorción, tanto de los resultados experimentales como del conjunto de éstos y los datos de la bibliografía (gráficas 1.2 y 1.3) Coeficiente de forma Utilizando el método descrito en la norma española UNE 7238:71, la fracción más fina presenta generalmente menor coeficiente de forma que la fracción más gruesa. El coeficiente de forma varía entre 0,21-0,3, y presenta un coeficiente de variación de 12%. Los valores experimentales son similares a los encontrados en la bibliografía [0,19-0,24] (3)(11)(46). Todas las partidas de árido reciclado (fracción 4/16 mm) cumplen la especificación que establece la Instrucción EHE-08 para el coeficiente de forma del árido natural (0,2). Utilizando el método descrito en la norma europea UNE-EN 933-4:00, el árido reciclado presenta valores del coeficiente de forma comprendidos entre 9-22,5 (fracción 4/16 10

11 mm) (6)(11)(23). El coeficiente de variación de esta propiedad es 30%. Según la clasificación que establece esta norma, la mayoría de las muestras pertenecen a la categoría SI 15, aunque algunas están incluidas en las categorías SI 20 y SI 4o. La categoría I 20 definida en la norma UNE-EN 933-4, parece englobar áridos con coeficiente de forma UNE entre 0,25-0,30 mientras que la I 15 engloba áridos de coeficiente de forma UNE hasta 0, Coeficiente de Los Ángeles La resistencia al desgaste que presenta el árido reciclado puede cumplir la especificación que establece la EHE-08-08, aunque en ocasiones presenta valores ligeramente superiores al máximo fijado. Los valores obtenidos se sitúan en el rango 35,1-41,9%, con un bajo coeficiente de variación de 5,3%. Los resultados que se obtienen en las diferentes muestras son superiores a los recopilados en el estado del arte (3)(11)(12)(14)31-32)(39)(43-44)(46-47) Mortero adherido El árido reciclado procedente de hormigón está compuesto de árido natural y mortero adherido (Figuras 1.1 a 1.4), siendo éste último el que le proporciona unas características más desfavorables que las del árido natural. Detalle 2 Detalle 3 Detalle 1 Figura 1.1: Composición del árido reciclado 11

12 Detalle1 Detalle2 Detalle Figura 1.2: Árido Figura 1.3: Mortero Figura 1.4: Árido+mortero El rango de contenido de mortero adherido en la fracción 4/8 mm es [32,6-54,6%] y [23,4-44,4%] en la fracción 8/16 mm. El árido conjunto (4-16 mm) presenta un porcentaje de mortero comprendido en el intervalo [27,2-45,4%]. El coeficiente de variación de esta propiedad es 16,7%. Los datos obtenidos se sitúan dentro del intervalo obtenido en la bibliografía, ocupando generalmente los mayores valores del intervalo (3)(12)(26-27)(32-32)(37)(45). El contenido de mortero adherido influye negativamente en el resto de las propiedades del árido reciclado (densidad, absorción y coeficiente de Los Ángeles) Resistencia a la helada Según la norma española UNE-EN 1367:99, la pérdida de peso experimentada por los áridos al ser sometidos a cinco ciclos de tratamiento con soluciones de sulfato magnésico varía entre 3-34%. El coeficiente de variación de esta propiedad es 65%. Estos resultados se sitúan dentro del intervalo de resultados encontrado en el estado del arte (0-59%) (48). Se debe realizar en la preparación de la muestras, unos pasos previos adicionales a los descritos en esta norma, que consisten en una serie de tamizados y lavados para conseguir una limpieza completa del árido reciclado. Con estos pasos el rango puede reducirse a 0,5-12%. Según la norma EN-12620:00, las partidas M-I y M-II corresponden a la categoría MS 25 y el resto a la categoría MS 18. Las muestras pertenecientes a la categoría MS 18 cumplen con el límite exigido en la EHE-08 al árido para la fabricación de hormigón estructural Suponiendo una utilización de un 20% de árido reciclado, y la aceptación de todas las partidas, se podría garantizar que el árido mezcla cumple las especificaciones de la EHE-08 12

13 (18%) siempre que se limite la pérdida de peso con sulfato magnésico al árido reciclado y al árido natural a 21,8% y 17% respectivamente. En el caso de árido reciclado procedente de hormigón todas las partidas han cumplido la limitación EHE-08, por lo que no sería necesario establecer un límite más restrictivo al árido natural Contaminantes e impurezas Para determinar el contenido de impurezas se utiliza el método de ensayo descrito en la norma UNE-EN 933-7:99 Determinación del contenido de conchas. Este método se aplica para la determinación del contenido de ladrillo, asfalto y vidrio, ya que el resto de impurezas pueden ser determinadas por ensayos alternativos de mayor precisión. El contenido de ladrillo y asfalto varía entre 1,2-6,0% y 0,4-10,1% respectivamente en las muestras M-I a M-VI (en las que se introdujeron estos materiales intencionadamente en la producción), mientras que en el resto de muestras, los valores de lo que se podrían considerar verdaderamente como impurezas, se sitúan entre 0,1-0,9% y 0,02-1,3% respectivamente. El contenido de vidrio se sitúa en el rango 0-0,11%. El resto de impurezas (yeso, papel, materia orgánica, madera y plásticos) presentan porcentajes muy pequeños (<0,25%). El contenido total de impurezas varía entre 4-11,5% en las muestras con residuos cerámicos y entre 0,4-2,2% en las muestras de hormigón. El límite que se establece para el contenido total de impurezas en el árido reciclado, según las recomendaciones australianas, es del 2%. Otras especificaciones establecen sin embargo una especificación para el contenido de impurezas exceptuando el contenido de cerámicos, límite que se fija en el 1% (Rilem, belga, japonesa, norma DIN). Figura 1.5: Ladrillo Figura 1.6: Asfalto 13

14 Figura 1.7: Yeso La determinación del contenido de yeso que presenta el árido reciclado puede ser evaluado a través del contenido de sulfatos totales obtenido mediante un ensayo químico con mayor exactitud. La materia orgánica se determina también mediante su correspondiente ensayo químico. La madera, plásticos y papeles se determinan mediante el ensayo de partículas ligeras descrito en la norma de ensayos químicos del árido. De acuerdo con los resultados experimentales, los siguientes porcentajes de impurezas no han influido en el resto de propiedades del árido reciclado, estando además dentro de los límites admisibles (absorción <7% y coeficiente de Los Ángeles<40%): o Ladrillo 6% o Asfalto 10% o Otras impurezas (plástico, vidrio, papel, etc) 1% Sin embargo, la bibliografía indica que contenidos elevados de impurezas influyen en la calidad del hormigón reciclado, especialmente en su durabilidad, por lo que estos límites podrían verse reducidos. Considerando todas las especificaciones sobre impurezas que establecen las recomendaciones para áridos reciclados y adoptando valores conservadores, podría ser adecuado limitar estos contenidos a los valores recogidos en la Tabla 1.2. Contenido máximo de impurezas Ladrillo 5% Asfalto 1% Otras impurezas (plástico, vidrio, papel, etc) 1% Tabla 1.2. Límites para los contenidos de impurezas 14

15 Partículas ligeras Según el método empleado (muestra inicial seca o saturada) el contenido de partículas ligeras del árido reciclado presenta grandes variaciones. Se ha considerado más conveniente la realización del ensayo partiendo de la muestra seca. Debido a la particularidad que presenta el árido reciclado, que puede incorporar cantidades variables de arcilla, se estima necesario en la realización del ensayo lavar previamente la muestra y después desecarla en estufa 24 horas. El contenido de partículas ligeras varía entre 0,2-4,7% en la fracción 4/8 mm, y entre 0-7,4% en la fracción 8/16 mm. Si consideramos la fracción total 4/16 mm, el rango encontrado es de 0,06-5,85%. La mayoría de las muestras cumplen el límite del 1% que establece la EHE- 08 para el contenido de partículas ligeras (con densidad seca inferior a kg/m 3 ). Los resultados obtenidos se encuentran en su mayoría dentro del intervalo de valores encontrados en la bibliografía (0,5-5%) (14)(34)(40). Las distintas recomendaciones internacionales específicas para el árido reciclado establecen ensayos similares, pero con densidades de y kg/m 3. En general, cuando las partidas presentan elevados porcentajes de materiales ligeros, éstos proceden de restos de mortero de reducida densidad, y se corresponden con aquellas partidas con altos valores de absorción. Figura 1.8 Corcho Figura 1.9: Mortero Figura 1.10: Restos vegetales Figura 1.11: Ladrillo 15

16 Figura 1.12: Asfalto Figura 1.13: Plástico El contenido de partículas con densidad inferior a kg/m 3 varía entre 0,0-0,13% en la fracción 4/8 mm, y es nulo la fracción 8/16 mm de todas las muestras. Todas las muestras presentan un porcentaje inferior al 0,5% de partículas de densidad menor de kg/m 3 exigido por las recomendaciones internacionales Terrones de arcilla El árido reciclado puede presentar elevados porcentajes de terrones de arcilla, que en ocasiones no cumplen los requisitos fijados para el árido natural en la EHE La fracción más fina presenta un mayor contenido de terrones de arcilla que la fracción más gruesa. El intervalo de resultados encontrados en la fracción 4/8 mm es de 0,04-1,0%. En la fracción 8/16 mm este intervalo es de 0,05-06%. El coeficiente de variación encontrado en esta propiedad es 78%. El contenido de terrones de arcilla encontrado en la bibliografía es de 0,3%, valor medio del intervalo obtenido en los ensayos en la fracción total 4/16 mm (0,04-0,62%) Propiedades químicas Todas las muestras ensayadas cumplen las especificaciones químicas relativas al contenido materia orgánica, contenido de cloruros solubles en agua (Gráfica 1.5) y al contenido de sulfatos solubles en ácido (Gráfica 1.6) y compuestos totales de azufre (Gráfica 1.7) que establece la Instrucción EHE-08, aunque pueden existir grandes variaciones según la procedencia del hormigón de origen. 16

17 0,008 Contenido de cloruros (%) 0,006 0,004 0,002 0 M I M II M III M IV M V Muestras (%) M VI M VII M VIII Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm Fracción 4/16 mm Gráfica 1.5: Contenido de cloruros solubles en ácido (1) 1 Sulfatos solubles en ácido (%) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 M I M II M III M IV M V Muestras M VI M VII M VIII M-X Fracción 4/8 mm Fracción 4/16 mm Fracción 8/16 mm Límite EHE Gráfica 1.6: Contenido de sulfatos solubles en ácido (1) 1,2 Compuestos totales de azufre (%) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 M I M II M III M IV M V M VI M VII M VIII M-X Muestras Fracción 4/8 mm Fracción 4/16 mm Fracción 8/16 mm Límite EHE Gráfica 1.7: Contenido de compuestos totales de azufre (1) 17

18 El contenido total de álcalis encontrado en todas las muestras de árido reciclado (Gráfica 1.8) es elevado, debido en parte a la pasta de cemento adherida al árido natural, por lo que para su utilización en ambientes diferentes al I y IIb se necesitará un estudio complementario de reactividad potencial, tanto del propio árido reciclado como del árido natural que vaya a ser utilizado en la mezcla. 2,5 0,658K2O+Na2O (%) 2,0 1,5 1,0 0,5 M-I M-II M-III M-IV Muestras M-V M-VII M-X Fracción 4/ mm Fracción 8/16 mm Fracción total 4/16 mm Gráfica 1.8: Contenido de alcalinos (0,658K 2O+Na 2O) (1) Influencia del tamaño máximo en las propiedades del árido El estudio experimental realizado indica que las propiedades de los áridos reciclados están claramente influidas por el tamaño máximo de árido considerado. Las fracciones más pequeñas tienen una menor densidad (Gráficas 1.9 y 1.10), mayor absorción (Gráfica 1.11), mayor contenido de mortero (Gráfica 1.12), mayor contenido de impurezas como ladrillo (Gráficas 1.13) o yeso, este último sólo encontrado en la fracción más fina (Gráfica 1.14), mayor contenido de partículas ligeras (Gráfica 1.15) y mayor contenido de terrones de arcilla (Gráfica 1.16). Densidad real (kg/dm 3 ) 2,8 2,6 2,4 2, Tamaño máximo (mm) 2,8 2,6 2,4 2, Tamaño máximo (mm) Datos bibliografía Experimental Datos bibliografía Experimental Gráfica 1.9: Comparación densidad real Gráfica 1.10: Comparación densidad saturada con 18

19 (experimental-bibliografía) superficie seca (experimental-bibliografía) Absorción (%) Mortero adherido(%) Tamaño máximo (mm) Tamaño máximo (mm) Datos bibliografía Experimental Datos bibliografía Árido grueso experimental Gráfica 1.11: Absorción del árido reciclado (experimental-bibliografía) Gráfica 1.12: Contenido de mortero adherido. Bibliografía-Experimental Gráfica 1.13: Contenido de impurezas-ladrillo Gráfica 1.14: Contenido de impurezas-yeso Partículas ligeras (%) Terrones de arcilla (%) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 M-I, II, III, V, VI, XI y XV 0 M-I M-II M-III M-IV M-V M-VI M-VII M-VIII M-IX M-X M-XI M-XII M-XIII M-XIV M-XV 0 M-I M-II M-III M-IV M-V M-VI M-VII M-VIII M-IX M-X M-XI M-XII M-XIII M-XIV M-XV Muestras Muestras Fracción 4/8 mm en seco Fracción 8/16 mm en seco Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm Fracción total seco Límite EHE Fracción total (4/16 mm) Límite EHE Gráfica 1.15: Contenido de partículas ligeras (partículas secas) Gráfica 1.16: Contenido de terrones de arcilla También se han encontrado un mayor contenido de cloruros (Gráficas 1.17 y 1.18) y de sulfatos (Gráficas 1.19 y 1.20). Esta tendencia, encontrada en las fracciones más finas de los áridos gruesos, es previsible que se acentúe en la arena reciclada, por lo que no es aconsejable su utilización en hormigón. 19

20 Gráfica 1.17 Contenido de cloruros solubles en agua (1) Gráfica 1.18: Contenido de cloruros solubles en ácido (1) Gráfica Sulfatos solubles en ácido (1) Gráfica 1.20: Compuestos totales de azufre (1) Influencia del contenido de mortero adherido en las propiedades del árido La peor calidad del árido reciclado es debida a la presencia de mortero adherido al árido natural, que se ha demostrado está directamente relacionada con la densidad (Gráfica 1.21 y 1.22), el coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 1.23) y la absorción (Gráfica 1.24). Debido a que las fracciones más finas presentan mayor contenido de mortero, tienen por lo tanto una peor calidad. Por esta razón, se considera necesario limitar el contenido de partículas menores de 4 mm. 20

21 Gráfica 1.21: Relación entre el contenido de mortero adherido y la densidad real (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1) Gráfica 1.22: Relación entre el contenido de mortero adherido y la densidad saturada con superficie seca (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1) Gráfica 1.23: Relación entre el contenido de mortero adherido y el coeficiente de Los Ángeles (1) Gráfica 1.24: Relación entre el contenido de mortero adherido y la absorción (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1) Influencia de la calidad del hormigón de origen Los resultados obtenidos señalan que la calidad del hormigón de origen tiene una influencia directa en la del árido reciclado posteriormente obtenido. Para garantizar ésta, una primera estimación indica que sólo los hormigones de 25 N/mm 2 o superior deberían reciclarse en el caso de árido reciclado para uso en hormigón estructural (Gráfica 1.25). No se ha encontrado una clara relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la resistencia del hormigón de origen, aunque sí se aprecia en general que el Coeficiente de los Ángeles tiende a aumentar cuando disminuye la resistencia del hormigón. 21

22 Resistencia a compresión hormigón (N/mm2) M-VI y M-XII Absorción (%) M-VIII, IX, X y XI M-II M-III M-IV M-V M-VI M-VII M-VIII M-IX M-X M-XI M-XII M-XIII M-XIV M-XV Gráfica 1.25: Relación entre la absorción del árido reciclado y la resistencia a compresión del hormigón de origen (1) Influencia del contenido de impurezas Es aconsejable que la utilización del árido reciclado se limite a las partidas de árido procedente de hormigón, limitando el contenido de materiales de distinta naturaleza, ya que según el estudio realizado, las partidas procedentes de una mezcla de residuos de hormigón y cerámicos, pueden presentar impurezas tales como vidrio (Gráfica 1.26) o yeso (Gráfica 1.27), no encontradas en las partidas procedentes de residuos de hormigón (1). Gráfica 1.26: Contenido de impurezas-vidrio Gráfica 1.27: Contenido de impurezas-yeso Normativa - Nuevas especificaciones para el árido reciclado El árido reciclado incumple algunas de las especificaciones exigidas por la Instrucción EHE- 08 (Tabla 1.1). Estos incumplimientos son en algunos casos prácticamente sistemáticos 22

23 como la absorción o el contenido de partículas blandas, y en otros casos puntuales, como el contenido de finos, coeficiente de forma, coeficiente de Los Ángeles, partículas ligeras, terrones de arcilla y resistencia a la helada. Para que el árido reciclado cumpla la especificación que establece la EHE-08 relativa al coeficiente de Los Ángeles, se deberán admitir únicamente aquellas partidas de árido reciclado con absorción menor o igual que 7% (Gráfica 1.28). Este límite coincide con el impuesto por la norma japonesa. 12 Absorción (%) y = 0,0427x 1,3882 R = 0,88 M- VIII, IX, X, XI y M-XV Coeficiente de Los Ángeles (%) Datos bibliografía Potencial (Todos) Experimental (4/16 mm) Gráfica 1.28: Relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la absorción (1) Admitiendo esta especificación del árido reciclado, éste deberá ser utilizado en combinación con árido natural en una proporción 20% de árido reciclado y 80% de árido natural, para que la mezcla resultante cumpla el requisito que establece la EHE-08 para la absorción (5%). Adicionalmente, las partidas de árido reciclado con absorción menor del 7% cumplen el contenido máximo de partículas ligeras (Gráfica 1.29). 23

24 Absorción (%) 10M-VIII y XV M-X y M-XI M-IX Partículas ligeras (%) Límite absorción Fracción conjunta 4-16 mm Gráfica 1.29: Relación entre el contenido de partículas ligeras y la absorción del árido reciclado (1) El límite de absorción del árido reciclado de 7% implica rechazar partidas con densidad saturada con superficie seca inferior a 2,38 kg/dm 3 (Gráfica 1.3) y densidad real inferior a 2,25 kg/dm 3 (Gráfica 1.2), que proceden de hormigón reciclado con resistencia menor de 25 N/mm 2. El valor de la densidad real coincide, además, con la densidad mínima exigida por la norma japonesa. Para el resto de propiedades que incumplen las especificaciones de la EHE-08 (contenido de finos y terrones de arcilla) se han establecido requisitos adicionales tanto para el árido natural como para el árido reciclado. Además de los requisitos exigidos a los áridos naturales, se deberá limitar el contenido de partículas inferiores a 4 mm (arena reciclada) en los áridos reciclados y el contenido total de impurezas (materiales de naturaleza distinta al hormigón). Los resultados obtenidos en el control de producción realizado han permitido fijar los límites a exigir para estas propiedades. El ensayo de absorción a los 10 minutos se considera un método rápido de clasificación inicial de la calidad del árido reciclado. Los resultados (Gráfica 1.30) indican que el árido reciclado admisible debe tener una absorción inferior a 5,3%. En este estudio se han utilizado nuevos métodos de ensayo para la evaluación de las propiedades específicas del árido reciclado estudiadas (mortero adherido, contenido de impurezas y contenido de cloruros totales), así como se ha desarrollado una adaptación de las normas de ensayo actuales para este tipo de áridos, como en el caso de partículas blandas y especialmente en los aspectos relativos a la preparación de las muestras (partículas ligeras, ciclos con sulfato magnésico y terrones de arcilla). 24

25 Absorción 10 min(%) ,3% y = 0,7614x R = 0, % Absorción 24 horas (%) Datos bibliografía Experimental Lineal (Todos) Gráfica 1.30: Relación entre la absorción del árido reciclado a los 10 minutos y a las 24 horas (1) PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO FABRICADO CON ÁRIDO GRUESO DE HORMIGÓN Según se ha constatado en la revisión bibliográfica realizada sobre las distintas propiedades del hormigón reciclado, los resultados de los diferentes estudios son muy dispersos, dependiendo, entre otros factores, del tipo de árido reciclado utilizado. La utilización de árido reciclado influye negativamente en la mayoría de las propiedades del hormigón, aumentando su influencia cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado. La mayoría de los estudios se centran en la utilización de los siguientes porcentajes de sustitución: 20% ó 30%, 50% y 100%. En algunos de los casos, la influencia del árido reciclado sobre cada una de las propiedades se acentúa en hormigones de elevada resistencia, por lo que algunas normativas o recomendaciones limitan la categoría resistente del hormigón reciclado. Para el hormigón reciclado fabricado en la presente investigación se ha seleccionado un árido reciclado de calidad límite admisible según las especificaciones recogidas en el apartado 1.1 de Propiedades del árido reciclado, por lo que los resultados de la caracterización de sus propiedades pueden considerarse conservadores, y ser utilizados con fines normativos. 25

26 Propiedades del hormigón reciclado en estado fresco Para una misma dosificación, el hormigón reciclado suele presentar una mayor consistencia, debido a la elevada absorción que tienen los áridos reciclados. Esto puede evitarse presaturando los áridos, en cuyo caso, la docilidad del hormigón tiende a mejorar. Los ensayos realizados con árido reciclado presaturado han producido un efecto favorable en la consistencia del hormigón reciclado, obteniéndose, en la mayoría de los casos, consistencias líquidas y fluidas cuando se utiliza al menos un 20% de árido reciclado, tanto en el ensayo del cono de Abrams como en el de la mesa de sacudidas (utilizando aditivos superplastificantes). Los principales factores que han provocado esta mayor docilidad, son aquellos debidos a la forma y granulometría del árido utilizado, ya que la incorporación de árido reciclado aumenta el coeficiente de forma del árido conjunto y proporciona una curva granulométrica que se ajusta más a la curva de referencia según el método de Faury utilizado en la dosificación. Se ha obtenido una buena correlación entre los ensayos del cono de Abrams y el escurrimiento en la mesa de sacudidas, con una equivalencia entre ambos ensayos muy similar a la que recogen otros autores (49). El hormigón reciclado presenta un buen comportamiento en estado fresco cuando se utiliza el árido prehumedecido (Gráficas 1.31 y 1.32), evitando la pérdida de docilidad que se produce cuando se utiliza el árido seco. 30 Cono de Abrams (cm) ,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 Relación a/c Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20-50% Contenido árido reciclado 100% Gráfica 1.31: Asentamiento del cono de Abrams del hormigón con diferentes porcentajes de árido reciclado (1) 26

27 210 Mesa de sacudidas (%) ,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 Relación a/c Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20-50% Contenido árido reciclado 100% Gráfica 1.32: Escurrimiento del hormigón con diferentes porcentajes de árido reciclado (1) Figura 1.14: Ensayo consistencia mediante el cono de Abrams Figura 1.15: Medida del ensayo de consistencia mediante el cono de Abrams 27

28 Figura 1.16: Ensayo escurrimiento Figura 1.17: Medida del escurrimiento Otro factor que puede disminuir la docilidad del hormigón reciclado en menor medida, es la generación de finos durante el amasado originados por la fragmentación del árido. Por este motivo, se recomienda no prolongar demasiado el tiempo de amasado. El contenido de aire ocluido en el hormigón suele ser mayor en el hormigón reciclado, especialmente cuando se utiliza el árido seco. Cuando el árido se satura, el aire ocluido presenta valores similares al de un hormigón convencional (Gráfica 1.33). 3,0 Aire ocluido (%) 2,0 1,0 0,0 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 Relación a/c Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20% Contenido árido reciclado 50% Contenido árido reciclado 100% Gráfica 1.33: Contenido de aire ocluido (1) 28

29 Llave para la entrada del Purgador de aire Manómetr o Válvula de entrada de aire Columna de agua Figura Equipo de medida del contenido de aire ocluido Figura Ensayo de medida del contenido de aire ocluido La densidad del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón convencional, debido a la reducida densidad que presenta el árido reciclado. Los valores encontrados en la bibliografía se sitúan entre 2,13 kg/dm 3 y 2,40 kg/dm Precauciones en el proceso de dosificación Como se ha apuntado anteriormente, el hormigón reciclado suele presentar una mayor consistencia. Para obtener una consistencia deseada, se puede aumentar el contenido de agua en la dosificación (que suele variar entre el 5-10% adicional), presaturar el árido (durante un tiempo aproximado de 10 minutos), o utilizar un superplastificante en la dosificación. El primero de los casos presenta el inconveniente de que la planta de producción debe disponer de sistemas que permitan humedecer los áridos de forma homogénea. Por su parte, el segundo de los casos presenta el inconveniente de que cuando el árido reciclado proceda de materiales de distinto origen, es heterogéneo y es difícil establecer un valor de absorción único para todas las partidas con el que calcular la cantidad de agua que se necesita añadir. 29

30 Resistencia a compresión La resistencia del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón convencional con la misma dosificación. Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, la resistencia del hormigón de control se sitúa entre N/mm 2. Entre los hormigones reciclados con un 20% y un 50% de árido reciclado no se han encontrado grandes diferencias, variando la resistencia entre N/mm 2. Los hormigones con un 100% de árido reciclado presentan resistencias menores, toda ellas comprendidas entre N/mm 2. La reducción obtenida en los hormigones H-100% varía entre 10-15%, mientras que en los hormigones con un contenido de árido reciclado inferior al 50% (H-20% y H-50%), las pérdidas de resistencia se reducen al intervalo 5-10%. % respecto a la resistencia a compresión del hormigón de control ,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 Relación a/c 20% 50% 100% Gráfica 1.34: Influencia del porcentaje de árido grueso reciclado sobre la resistencia a compresión (1) Los descensos medios dependen de la categoría resistente del hormigón, obteniéndose las mayores pérdidas en los hormigones de mayor resistencia. Esta tendencia se obtiene también en el análisis de los datos bibliográficos. Para hormigones de elevada calidad, el efecto que produce el árido reciclado se acentúa, especialmente en los hormigones con un 100% de árido reciclado. Esto indica que sería aconsejable limitar la resistencia del hormigón reciclado. Los resultados medios obtenidos en el análisis bibliográfico son más favorables, dentro de la gran dispersión que presentan, con unos descensos para el rango de resistencias del estudio experimental (25-50 N/mm 2 ) de 5-10% para los hormigones H-100% y 3-8% para hormigones con menos del 50% de árido reciclado. Esto puede ser debido a la calidad límite admisible del árido reciclado seleccionado en el estudio experimental, si se compara con la calidad media de los áridos utilizados en los estudios bibliográficos, que ha sido mejor y por tanto puede llevar a resultados poco conservadores. 30

31 f chr =resistencia a compresión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) 80 0,9331 f chr (e.a.)= 1,1715f chc 60 R = 0, ,9204 f chr (exp.) = 1,1598f chc R = 0, f chc =resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm 2 ) Datos estado del arte Datos experimental Gráfica 1.35: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y del hormigón reciclado (100%)(1)(3)(6-7)(9-10)(12-13)(16 a 19)(21)(24 a 31)(37)(41)(43)(50 a 64) f chr =Resistencia a compresión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) 60 f chr (e.a.) = 1,1885f 0, chc R = 0, f chr (exp.) = 1,1856f 0,9318 chc R= 0, f chc =Resistencia a compresión hormigón de control (N/mm 2 ) 20-50%-Experimental Potencial (20-50%-Experimental) 20-50% Estado del arte Potencial (20-50% Estado del arte) Gráfica 1.36: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y del hormigón reciclado (20-50%) (1)(6)(10-11)(19-20)(23)(44)(50)(53)(55)(59)(64) Los métodos de dosificación utilizados para los hormigones convencionales pueden emplearse para los hormigones reciclados, debiéndose emplear los coeficientes de corrección para la resistencia a compresión, que dependen del porcentaje de árido reciclado utilizado y de la categoría resistente del hormigón. En el caso de dosificar con árido reciclado utilizando el método de La Peña, a la fórmula establecida para los áridos 31

32 convencionales se debe aplicar el factor de corrección r (válido hasta resistencias de 50 N/mm 2 ), que adopta los valores de la Tabla 11.3, según la siguiente ecuación: k c / a= fcm. hr + 0,5 r % ÁRIDO RECICLADO r 0% 1 50% 0,91 100% 0,85 Tabla 1.3: Coeficientes de corrección a utilizar en el método de La Peña para dosificación de hormigón reciclado Para igualar la resistencia a compresión del hormigón convencional, es necesario incrementar el contenido de cemento, de forma creciente con el porcentaje de árido sustituido y el nivel de resistencia deseado. Este incremento puede variar entre un 5% para una sustitución del 20% en hormigones de 25 N/mm 2, a 18% para una sustitución del 100% en hormigones de categoría resistente 50 N/mm Módulo de elasticidad El módulo de elasticidad es una de las propiedades del hormigón reciclado que se ve afectada en mayor medida. Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, el módulo de elasticidad estático del hormigón de control varía entre GPa. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente Gpa, GPa y Gpa Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) ,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 Relación a/c 0% 20% 50% 100% Gráfica 1.37: Módulo de elasticidad según la relación a/c y el contenido de árido reciclado (1) 32

33 Para sustituciones del 20% el módulo se reduce aproximadamente un 10% respecto a un hormigón de control con la misma dosificación, mientras que para sustituciones del 50% y 100% los descensos se sitúan en torno al 20% y 40% respectivamente. Los descensos obtenidos son independientes de la categoría resistente del hormigón para sustituciones inferiores al 50% (H-20% y H-50%) en el rango de resistencias ensayado. Sin embargo, los hormigones H-100% sufren mayores pérdidas de módulo respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación, cuanto mayor es su resistencia. El análisis bibliográfico ofrece unos resultados más favorables, obteniendo para los hormigones H-100% y H-50% descensos medios del 20% y 10% respectivamente. Los hormigones reciclados H-20% presentan, en términos medios, módulos similares a los del hormigón de control. Esto puede ser debido al contenido de pequeños porcentajes de arena reciclada y a la calidad límite admisible del árido reciclado utilizado en el estudio experimental, si se compara con la calidad media de los áridos utilizados en los estudios bibliográficos. Las diferencias entre los resultados del estado del arte y el estudio experimental indican que esta propiedad puede verse fuertemente afectada por cambios en la calidad del árido reciclado. 40 Ec del hormigón reciclado (GPa) Ec del hormigón de control (GPa) H-100% exp. H-50% exp. H-20% exp. H-100% e.a. H-50% e.a. H-20-30% e.a. Potencial (H-100% exp.) Lineal (H-50% exp.) Lineal (H-20% exp.) Lineal (H-100% e.a.) Lineal (H-50% e.a.) Lineal (H-20-30% e.a.) Gráfica 1.38: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y del hormigón reciclado %- 20% árido grueso reciclado (misma dosificación) (1)(3)(6)(9)(11)(13)(16 a 18)(22)(24)(27 a 31)(41)(50)(52)(54)(56-57)(60-61)(64 a 68) Los coeficientes de corrección resultantes para estimar el módulo de elasticidad estático de un hormigón reciclado a partir del módulo de un hormigón convencional con la misma dosificación, obtenidos tanto en el estudio experimental, como en el análisis bibliográfico se incluyen en la siguiente tabla: 33

34 ESTUDIO EXPERIMENTACIÓN Absorción del árido reciclado = 6% Desclasificados inferiores (arena)=7,5% ESTADO DEL ARTE Absorción del árido reciclado = 5% COEFICIENTE DE CORRECCIÓN 20% árido reciclado 50% árido reciclado 0,89 0,79 100% árido reciclado 0,67 (Ec = 30 Gpa) 0,59 (Ec = 40 Gpa) 0,99 0,91 0,79 Tabla 1.4: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma dosificación) La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad puede ser utilizada para los hormigones reciclados, siempre que se utilicen unos coeficientes de corrección (r), en función del porcentaje de árido grueso reciclado utilizado, que reflejen la pérdida de módulo que experimenta un hormigón reciclado respecto a un hormigón convencional con la misma resistencia: % ÁRIDO RECICLADO COEFICIENTE DE CORRECCIÓN ( r) 20% árido reciclado 50% árido reciclado 100% árido reciclado EXPERIMENTACIÓN 0,91 0,81 Absorción del árido reciclado = 6% 0,63 0,86 Desclasificados inferiores (arena)=7,5% (*) ESTADO DEL ARTE 0,93 (*) 0,80 Absorción del árido reciclado = 5% (*)Valor considerando conjuntamente los resultados con sustituciones del 20-50% Tabla 1.5: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia) Módulo de elasticidad (N/mm 2 ) fc (N/mm 2 ) E (h.c.) = f c cm R= 0,97 E (20%) = f c cm R = 0,96 E (50%) = f c cm R = 0,98 E (100%) = f c cm R = 0,87 Hormigón de control, H-0% H-20% H-50% H-100% Gráfica 1.39 Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón y su resistencia (1) 34

35 El coeficiente de corrección establecido por la Rilem es de 0,8, por lo que coincide con el valor medio obtenido en el análisis del estado del arte Módulo de elasticidad dinámico El módulo de elasticidad dinámico presenta sistemáticamente valores más reducidos en el hormigón reciclado que en el hormigón de control, obteniéndose menores valores cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado en la dosificación. Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, el módulo de elasticidad dinámico del hormigón de control varía entre GPa. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente Gpa, GPa y Gpa. Los descensos medios obtenidos son del 5%, 10% y 17% cuando se emplea un y 100% de árido grueso reciclado. Los datos recopilados en la bibliografía, que se limitan a hormigones H-100% han obtenido resultados similares a los experimentales. Estos descensos son menores a los obtenidos en el módulo estático, por lo que se obtiene que el efecto del árido reciclado tiene menor repercusión en el módulo dinámico del hormigón Edin hr (20%) = 0,9622Edin hc R = 0,91 Módulo dinámico hormigón reciclado, Edin hr (N/mm 2 ) Edin hr (50%) = 0,9121Edin hc R = 0,85 Edin hr (100%) = 0,8344Edin hc R = 0,86 Edin hr (100%)e.a. = 0,8162Edin hc R = 0, Módulo dinámico hormigón de control, Edin hc (N/mm 2 ) 20% 50% 100% 100% e.a. Lineal (50%) Lineal (20%) Lineal (100%) Lineal (100% e.a.) Gráfica 1.40: Relación entre el módulo de elasticidad dinámico del hormigón de control y del hormigón reciclado %-20% árido grueso reciclado (1)(5)(31-32)(43)(69) Si relacionamos la resistencia a compresión del hormigón con su módulo de elasticidad, admitiendo la relación propuesta por la EHE, obtenemos las curvas de regresión que recoge 35

36 la Gráfica Los coeficientes de correlación que se obtienen son elevados, aunque se observa en los hormigones H-100% una peor correlación que en el resto de los casos E din (H-0%) = 12266f cm 1/3 Módulo dinámico, E din (N/mm 2 ) E din (H-100%)= 10730f cm 1/3 R = 0,90 1/3 E din (H-20%) = 12153f cm R = 0,96 1/3 E din (H-50%) = 11463f cm R = 0, Resistencia, f cm (N/mm 2 ) 100% 50% 20% 0% Potencial (100% est) Potencial (50% est) Potencial (20% est) Potencial (0% est) Gráfica 1.41: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo dinámico (1) Los coeficientes de reducción del módulo de elasticidad dinámico esperables entre un hormigón reciclado y un hormigón de control que presenten la misma resistencia a compresión son los siguientes: COEFICIENTE DE CORRECCIÓN ( r) 20% árido 50% árido % ÁRIDO RECICLADO reciclado reciclado EXPERIMENTACIÓN Absorción del árido reciclado = 6% Desclasificados inferiores (arena)=7,5% ESTADO DEL ARTE Absorción del árido reciclado = 5% 100% árido reciclado 0,98 0,93 0,87-0,87 Tabla 1.6: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad dinámico del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia) Velocidad de ultrasonidos Al igual que en el módulo de elasticidad dinámico, la velocidad de ondas ultrasónicas presenta sistemáticamente valores más reducidos en el hormigón reciclado que en el hormigón de control, obteniéndose menores valores cuanto mayor es el porcentajes de árido reciclado utilizado en la dosificación (Gráfica 1.42). 36

37 Velocidad de ultrasonidos del hormigón reciclado v hr (km/s) 5,2 5 4,8 4,6 4,4 4,2 v hr (H-20%) = 1,9286v hc 0,5818 R = 0,84 v hr (H-50%) = 0,6057v hc 1,2868 R = 0,93 v hr (H-100%) = 1,3934v hc 0,7092 R = 0,63 4 4,6 4,8 5 5,2 Velocidad de ultrasonidos del hormigón de control v hc (km/s) 20% 50% 100% Gráfica 1.42: Relación entre la velocidad de ultrasonidos del hormigón reciclado y del hormigón de control (1) Para una misma resistencia a compresión, la velocidad de las ondas es menor en los hormigones reciclados. En la gráfica 1.43 se relaciona la velocidad de las ondas longitudinales con la resistencia a compresión tanto de los hormigones reciclados como de hormigones convencionales fabricados con distintos tipos de áridos naturales. En esta gráfica podemos observar que para los hormigones H-0%, en los que se ha utilizado árido calizo, la curva obtenida coincide con la que recoge la bibliografía para árido calizo (70), siendo además muy similar a la curva obtenida para los hormigones H-20%. Por su parte, la curva en los hormigones H-50% coincide con la establecida para los áridos graníticos. Excepto para los hormigones H-100%, los coeficientes de correlación que se han obtenido son buenos. Gráfica 1.43: Relación entre la resistencia a compresión y la velocidad de las ondas ultrasónicas (1)(70) 37

38 Los coeficientes de reducción para la velocidad de ultrasonidos esperables entre un hormigón reciclado y un hormigón de control que presenten la misma resistencia a compresión son los siguientes: % ÁRIDO RECICLADO EXPERIMENTACIÓN Absorción del árido reciclado = 6% Desclasificados inferiores (arena)=7,5% ESTADO DEL ARTE Absorción del árido reciclado = 5% (*) Valor con sustitución del 25% (**) Valor con sustitución del 75% COEFICIENTE DE CORRECCIÓN ( r) 20% árido reciclado 50% árido reciclado 100% árido reciclado 0,99 0,96 0,88 0,98 (*) 0,92 (**) Tabla 1.7: Coeficientes de corrección para la velocidad de ultrasonidos del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia) Resistencia a tracción Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, la resistencia a tracción del hormigón de control varía entre 2,4-3,5 N/mm 2. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente 2,4-3,6 N/mm 2, 2,1-3,5 N/mm 2 y 2,2-2,7 N/mm 2. Para la misma dosificación, la resistencia a tracción del hormigón reciclado es comparable a la del hormigón de control para niveles de sustitución inferiores al 50%, produciéndose un descenso medio del 2%. Los descensos obtenidos en los hormigones H-100% con respecto a la resistencia a tracción del hormigón de control se acentúan cuanto mayor es la resistencia del mismo, adoptando un valor medio del 10%. 38

39 Resistencia a tracción del hormigón reciclado, fct hr (N/mm 2 ) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 fct hr (e.a.) = 1,2401fct 0,7421 hc R = 0,85 fct hr (exp) = 1,58fct 0,4684 hc R = 0,90 2 2,5 3 3,5 4 Resistencia a tracción hormigón de control, fct hc (N/mm 2 ) H-100% exp. fthc=fthr Potencial (H-100% e.a.) H-100% e.a. Potencial (H-100% exp.) Gráfica 1.44: Comparación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y del hormigón reciclado- 100% (1)(9-10)(13)(18-19)(30-31)(37-38)(49-50)(53)(60) Resistencia a tracción del hormigón reciclado, fct hr (N/mm 2 ) 4,0 3,5 3,0 2,5 fct hr (exp) = 0,98fct hc R = 0,90 fct hr (e.a.) = 0,97fct hc R = 0,67 2,0 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Resistencia a tracción hormigón de control, fct hc (N/mm 2 ) Experimental 20-50% Lineal (Experimental 20-50%) Estado del arte-20-50% Lineal (Estado del arte-20-50%) Gráfica 1.45: Comparación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y del hormigón reciclado-20-50% (1)(10-11)(13)(18-19)(30-31)(37)(50)(53)(71) Los coeficientes de corrección resultantes para estimar la resistencia a tracción del hormigón reciclado a partir la resistencia a tracción del hormigón convencional con la misma dosificación, obtenidos tanto en el estudio experimental, como en el análisis bibliográfico se incluyen en la siguiente tabla: 39

40 COEFICIENTE DE CORRECCIÓN % ÁRIDO RECICLADO 20-50% árido reciclado 100% árido reciclado Resistencia EXPERIMENTACIÓN (Absorción del árido reciclado = 6%) ESTADO DEL ARTE (Absorción del árido reciclado = 5%) 2,5 N/mm 2-3,5 N/mm 2 2,5 N/mm 2 <3,5 N/mm 2 0,98 0,97 0,81 0,97 0,98 0,89 Tabla 1.8: Coeficientes de corrección para la resistencia a tracción del hormigón reciclado (estudio experimentalestado del arte) 20-50% y 100% (hormigones con la misma dosificación) La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y tracción indirecta del hormigón convencional es válida también para los hormigones reciclados, por lo que se podría adoptar un coeficiente reductor r=1 para hormigones con la misma resistencia, con independencia del grado de sustitución y de la categoría resistente del hormigón reciclado, factor adoptado también por las distintas recomendaciones sobre hormigón reciclado (Rilem, belga, holandesa). La resistencia a tracción del hormigón reciclado es, pues, una de las propiedades del hormigón reciclado que se ve afectada en menor medida. 4,0 Resistencia a tracción del hormigón, fct (N/mm 2 ) 3,5 3,0 2,5 f cti = 0,32*(f cm -8) 2/3 2,0 R = 0,89 1, Resistencia a compresión del hormigón, f cm (N/mm 2 ) Experimental (0%) Experimental 20-50% Experimental (100%) Experimental (todos) Gráfica 1.46: Comparación entre la resistencia a compresión y la resistencia a tracción del hormigón (convencional y reciclado) según EHE-08-Experimental (1) 40

41 Resistencia a flexotracción Los cambios que se producen en la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado son muy similares a los que se producen en la resistencia a tracción comentada en el apartado anterior. La mayoría de los valores que se han encontrado en la bibliografía cuando el porcentaje de árido reciclado utilizado es del 100%, oscilan entre un ±20% del valor correspondiente al hormigón de control. Al disminuir el porcentaje de árido reciclado que se utiliza en el hormigón, se mejoran las propiedades de éste. Con sustituciones comprendidas entre 20-30%, las variaciones que presenta el hormigón reciclado en la resistencia a flexotracción con respecto al hormigón de control son mínimas y oscilan entre 6% (87) y +2%. Aunque los datos consultados son escasos, en la Gráfica 1.48 se observa claramente como una utilización de árido reciclado comprendida entre 20-50% prácticamente no afecta a esta propiedad del hormigón. 10 Resistencia a flexotracción del hormigón reciclado (N/mm 2 ) f fthr = 0,89f fthr R = 0, Resistencia a flexotracción del hormigón de control (N/mm 2 ) H-100% ft,hc=ft,hr Lineal (H-100%) Gráfica 1.47: Relación entre la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado y del hormigón de control H- 100% (1)(6)(13)(18-19)(22)(25)(28)(30-31)(60)(72) 41

42 Resistencia a flexotracción del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,9895x R = 0, Resistencia a flexotracción hormigón de control (N/mm 2 ) H-20-50% R(h.c)=R(h.r) Lineal (H-20-50%) Gráfica 1.48: Relación entre la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado y del hormigón de control H-20-50% (1)(6)(10)(22)(59) Retracción La utilización de árido reciclado produce un aumento de la retracción del hormigón, especialmente a edades superiores a los 28 días. Figura 1.20: Ensayo de retracción Figura 1.21: Equipo de medida Cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado, mayor es la retracción del hormigón, aunque entre los porcentajes de 20% y 50% no se han encontrado grandes diferencias. 42

43 Retracción del hormigón reciclado, e hr (micras/m) e hr (H-100%) = 1,5991e hc R= 0,94 e hr (H-50%) = 1,0608e hc R = 0,94 e hr (H-20%) = 1,0311e hc R = 0, Retracción del hormigón de control, e hc (micras/m) H-20% H-50% H-100% Gráfica 1.49: Relación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de árido reciclado del % a distintas edades-estudio experimental (1) Como se observa en las Gráficas 1.50 y 1.51, en las que se comparan las regresiones obtenidas en el estudio experimental y en el análisis de los datos bibliográficos, los resultados experimentales son similares, aunque algo más desfavorables para elevadas retracciones del hormigón de control. Estas diferencias pueden deberse a que el rango de valores en ambos casos es diferente Retracción del hormigón reciclado, e hr (micras/m) e hr (H-100%)exp = 1,5991e hc R = 0,94 e hr (H-100%)e.a. = 6,1336e hc 0,7485 R = 0, Retracción del hormigón de control, e hc (micras/m) 100% EXPERIMENTAL 100% e.a. Lineal (100% EXPERIMENTAL) Potencial (100% e.a.) Gráfica 1.50: Comparación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de árido reciclado del 100% (estado del arte y experimental) (1)(10)(19)(22)(28)(30-31)(55)(66) 43

44 Retracción del hormigón reciclado, e hr (micras/m) e hr (exp.)= 1,0462e hc R = 0,92 e hr (e.a) = 2,301e hc 0,88 R = 0, Retracción del hormigón de control, e hc (micras/m) 20-50% e.a % EXPERIMENTAL Potencial (20-50% e.a.) Lineal (20-50% EXPERIMENTAL) Gráfica 1.51: Comparación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de árido reciclado del 20 y 50% (estado del arte y experimental) (1)(10)(19)(55)(22)(28) Con los incrementos medios obtenidos, respecto a la retracción de un hormigón de control con la misma dosificación, se pueden establecer los siguientes coeficientes de corrección para los hormigones H-20%, H-50% y H-100%: EXPERIMENTACIÓN (Absorción del árido reciclado = 6%) ESTADO DEL ARTE (Absorción del árido reciclado = 5%) COEFICIENTE DE CORRECCIÓN 20% árido reciclado 50% árido reciclado 1,03 1,06 1,05 (*) 1,16-1,03 (*) valor medio = 1,09 (*) Coeficiente correspondiente a porcentajes de sustitución inferiores al 50% 100% árido reciclado 1,60 1,60-1,14 valor medio = 1,23 Tabla 1.9: Coeficiente de corrección para la retracción del hormigón reciclado (estudio experimental) 20-50% y 100% La evolución de la retracción en el tiempo del hormigón reciclado es similar a la que presentan los hormigones convencionales. De los diferentes métodos para estimar la retracción del hormigón, el hormigón reciclado se ajusta mejor a las relaciones establecidas por el Código CEB o el ACI que a la relación fijada en la EHE

45 Retracción a 28 días (micras/m) y(100%) = 4,5442x + 244,44 y(20-50%) = 2,2721x + 136,1 y(0%) = 1,0049x + 170, Resistencia a compresión (N/mm 2 ) Hormigón de control H-20% H-50% H-100% EHE CEB Gráfica 1.52: Relación entre la resistencia a compresión y la retracción a los 28 días Para hormigones con la misma resistencia, los coeficientes de corrección son los recogidos en la Tabla 1.10, valores muy similares a los establecidos por diferentes normativas o recomendaciones específicas. COEFICIENTE DE CORRECCIÓN % ÁRIDO RECICLADO EXPERIMENTACIÓN (Absorción del árido reciclado = 6%) ESTADO DEL ARTE (Absorción del árido reciclado = 5%) 20-50% árido reciclado 100% árido reciclado 1,0 1,56 1,18 1,5 Tabla 1.10: Coeficiente de corrección para estimar la retracción del hormigón reciclado (estudio experimentalestado del arte) 20-50% y 100% en hormigones con la misma resistencia Fluencia El hormigón reciclado presenta mayor fluencia que el hormigón de control fabricado con árido natural, debido principalmente al menor módulo de elasticidad del mortero que incorpora el árido reciclado (31)(34). Cuando se utiliza un 100% de árido reciclado, algunos autores han obtenido incrementos entre 30-60% (22)(27)(31)(34)(73), mientras otros han obtenido resultados más favorables comprendidos entre 20-30% (52). 45

46 Al igual que ocurre en el resto de propiedades, cuanto mayor es el contenido de árido reciclado utilizado, mayor es la deformación por fluencia (22). Así, con unos porcentajes de utilización del 50%, la fluencia experimenta un incremento entre el 15-22%, y con un 30% los cambios son prácticamente inexistentes, obteniéndose incrementos entre 1-2% Densidad La densidad del hormigón reciclado está estrechamente relacionada con la densidad del árido reciclado utilizado, siendo inferior a la del hormigón de control. Se han obtenido descensos medios de 1-2-3,5% para los hormigones H-20%, H-50% y H- 100% respectivamente Valoración de resultados La Tabla 1.11 recoge los rangos obtenidos en el estudio experimental, así como los descensos o incrementos medios que experimenta el hormigón reciclado con respecto al hormigón convencional fabricado con áridos naturales y la misma dosificación. Los valores de la Tabla 1.11 indican que incluso fijando un mismo tipo de árido reciclado, las variaciones que pueden experimentar las propiedades del hormigón reciclado pueden ser elevadas. Una de las causas de la dispersión encontrada es la calidad del hormigón fabricado, obteniéndose las mayores diferencias en los hormigones de mayor categoría resistente. Para una sustitución del 100%, todas las propiedades del hormigón se han visto afectadas negativamente, siendo notable el descenso del módulo de elasticidad y el aumento de la retracción experimentados. El resto de propiedades (resistencia a compresión, módulo dinámico y resistencia a tracción) pueden presentar descensos hasta del 15%. Los efectos que se producen al disminuir el contenido de árido grueso reciclado hasta un 50% consisten en ligeros aumentos de la retracción respecto al hormigón de control, en un descenso del módulo de elasticidad estático y dinámico, mientras que la resistencia a compresión y tracción apenas se ven afectadas. 46

47 Propiedad Resistencia a compresión Módulo de elasticidad estático Módulo de elasticidad dinámico Velocidad de ultrasonidos Resistencia a tracción Retracción SUSTITUCIÓN DEL 100% SUSTITUCIÓN < 50% Descenso/incremento Descenso/incremento Rango Valor medio Rango Valor medio Porcentaje sustituido -6 % a -16% -13% -2% a -14% -7% 20-50% Gráfica % a -43% -39% -5% a -35% -19% -11% a -13% -12% -10% a -14% -11% 20% -20% a -23% -21% 50% Gráfica % a -11% -5% 20% -6% a -15% -9% 50% Gráfica % a 1% 0% 20% -4% a -6% -5% 50% Gráfica % a -30% -8% +10% a -16% -2% 20-50% Gráfica % (valor medio) 20% +60% (valor medio) +6% (valor medio) 50% Gráficas 1.50 y 1.51 Tabla 1.11: Descensos o incrementos que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación. Por otra parte, los resultados experimentales indican que cuando se utiliza un porcentaje de árido grueso reciclado inferior al 20%, en hormigones convencionales y reciclados con la misma dosificación, las propiedades del hormigón endurecido apenas cambian, excepto el módulo de elasticidad estático, y en ocasiones, ligeros incrementos en la retracción del hormigón. Los coeficientes de corrección a aplicar para poder estimar las propiedades del hormigón reciclado a partir de las propiedades de un hormigón de control con la misma dosificación y resistencia comprendida entre 25 y 50 N/mm 2, se recogen en la Tabla Estos coeficientes se han calculado a partir de los resultados experimentales mostrados en las gráficas reseñadas. Aunque en el estudio experimental no se han realizado ensayos de flexotracción y fluencia, se pueden adoptar los valores obtenidos del análisis de conjunto de los estudios bibliográficos, también recogidos en la Tabla

48 PROPIEDAD Resistencia a compresión Módulo de elasticidad estático Módulo de elasticidad dinámico Velocidad de ultrasonidos Resistencia a tracción 20% árido reciclado COEFICIENTE DE CORRECCIÓN f cm = 25 N/mm 2-50 N/mm 2 50% árido reciclado 100% árido reciclado 0,95 a 0,90 0,90 a 0,85 Gráfica 1.36 Gráfica ,90 0,80 0,67 a 0,59 Gráfica ,96 0,91 0,83 Gráfica ,00 0,95 0,88 Gráfica ,98 0,97 a 0,81 Tabla 1.45 Gráfica 1.44 Resistencia a 0,99 0,89 flexotracción (*) Gráfica 1.48 Gráfica 1.47 Retracción 1,03 1,06 1,60 Gráfica 1.51 Gráfica 1.50 Fluencia (*) 1,00 1,25 1,45 (*) Valores extraídos del análisis de datos bibliográficos Tabla 1.12: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado. MISMA DOSIFICACIÓN Si comparamos los resultados obtenidos experimentalmente al utilizar un árido de calidad límite admisible (Tabla 1.12), con los resultantes del análisis de los datos bibliográficos, correspondientes a un árido de calidad media, se observa que las mayores diferencias para sustituciones inferiores al 50% de árido grueso reciclado se encuentran en el módulo de elasticidad del hormigón, mientras que para sustituciones del 100% la peor calidad del árido reciclado influye en todas las propiedades, pero especialmente en la retracción y en el módulo de elasticidad. A partir de las relaciones entre cada una de las propiedades y la resistencia a compresión del hormigón de control y hormigón reciclado, se han calculado los coeficientes de corrección que permiten estimar las propiedades de los hormigones reciclados a partir de su resistencia, empleando las expresiones utilizadas para el hormigón convencional con la misma resistencia. Los valores, recogidos en la Tabla 1.13 están extraídos de las Gráficas indicadas en dicha tabla. 48

49 PROPIEDAD Módulo de elasticidad estático Módulo de elasticidad dinámico Velocidad de ultrasonidos Resistencia a tracción Retracción COEFICIENTE DE CORRECCIÓN f cm = 25 N/mm 2-50 N/mm 2 20% árido reciclado 50% árido reciclado 100% árido reciclado 0,90 0,80 0,63 Gráfica ,96 0,91 0,83 Gráfica ,99 0,96 0,88 Gráfica ,0 1,0 Gráficas ,0 1,56 Gráfica 1.52 Tabla 1.13: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado. MISMA RESISTENCIA La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y tracción indirecta del hormigón convencional es válida también para los hormigones reciclados. Mediante el análisis de los datos recopilados de la bibliografía se han obtenido resultado más favorables, especialmente en el caso del módulo de elasticidad para sustituciones del 20% al 100% (Gráfica 1.38) y de la retracción (Gráfica 1.49) para sustituciones del 100% de árido grueso reciclado. Esto es debido a que los áridos reciclados utilizados en la bibliografía son, en términos medios, de mayor calidad que los utilizados en el estudio experimental: menor absorción (Gráfica 1.53) y coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 1.54), y mayor densidad (Gráfica 1.52), y a que el árido reciclado utilizado aporta un pequeño porcentaje de arena reciclada (7%). 49

50 Densidad real (kg/dm 3 ) 2,8 2,6 2,4 2, Árido 40 grueso 50 Tamaño (mm) Datos bibliografía Experimental (M-VII) Potencial (Datos bibliografía) Absorción (%) Árido 50 grueso Tamaño (mm) Datos bibliografía Experimental (Muestra M-VII) Potencial (Datos bibliografía) Gráfica 1.52: Densidad Gráfica 1.53: Absorción Coeficiente de Los Ángeles (%) Árido 40 grueso 50 Tamaño máximo (mm) Datos bibliografía Árido grueso experimental Potencial (Datos bibliografía) Gráfica 1.54: Coeficiente de Los Ángeles De esta forma, se puede concluir que las propiedades del hormigón reciclado que se pueden ver mayormente perjudicadas por variaciones en la calidad del árido reciclado, son el módulo de elasticidad y la retracción. Aunque no se ha evaluado la fluencia del hormigón reciclado, los estudios encontrados en la bibliografía indican que también la fluencia puede verse fuertemente afectada Durabilidad del hormigón reciclado La durabilidad del hormigón reciclado está condicionada por la elevada porosidad que aporta el mortero adherido, por lo que el hormigón presenta una elevada capacidad para embeber agua por cualquiera de los posibles mecanismos de transporte: absorción, succión, permeabilidad. La bibliografía consultada señala que la sustitución total de grava por árido reciclado aumenta la porosidad, absorción y permeabilidad de este hormigón (74). 50

51 Penetración de agua La utilización para la fabricación de hormigón estructural del árido grueso reciclado con niveles de sustitución altos está muy condicionada por su elevada absorción. Así, la comparación del comportamiento frente a la penetración de agua en hormigones reciclados y convencionales con la misma dosificación (igual relación agua/cemento total) puede llevar a resultados diferentes según cómo se compense dicha absorción: presaturando la grava reciclada o bien utilizando un aditivos superplastificante, ya que en este último caso los hormigones reciclados que se fabrican tienen una relación agua/cemento efectiva inferior. En las Gráficas 1.55 y 1.56 se muestran las curvas penetración-resistencia para los hormigones con 100% de árido reciclado y el hormigón convencional (profundidad media y máxima respectivamente), en las que se observa que para hormigones de la misma resistencia a compresión, la profundidad de penetración de agua del hormigón reciclado coincide con la del hormigón de control. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, para alcanzar la misma resistencia que el hormigón de control, el hormigón reciclado debe fabricarse con una relación agua cemento inferior Pmed (mm) y = 217,32e -0,0566x R 2 = 0, Resistencia (N/mm 2 ) H-0% H-100% Exponencial (TODOS) Gráfica 1.55: Relación entre la profundidad media de penetración de agua y la resistencia a compresión Pmax (mm) y = 213,57e -0,0433x R 2 = 0, Resistencia (N/mm 2 ) H-0% H-100% Exponencial (TODOS) Gráfica 1.56: Relación entre la profundidad máxima de penetración de agua y la resistencia a compresión. 51

52 Así, en las Gráficas 1.57 y 1.58 se recogen las correlaciones penetración de agua-relación agua/cemento tanto para los hormigones convencionales H0% como para los hormigones reciclados 100%. En este caso, se observa que para la misma relación agua/cemento efectiva, los hormigones reciclados dan mayores profundidades de penetración, ocasionada por la porosidad adicional que incorpora la grava reciclada al hormigón. De acuerdo con la Instrucción EHE-08, a partir de la dosificación asignada al ambiente H (con relación a/c=0,55) y aquellas más estrictas (exceptuando IIIc y Qc) deben cumplir el ensayo de penetración de agua (P med 30 mm y P max 50 mm). Este requisito se ha cumplido sobradamente para el hormigón de control y se ha incumplido muy ligeramente para el hormigón reciclado H- 100% (curva de regresión ajustada) (Gráficas y 4.1.5). Por otra parte, de acuerdo con la Instrucción EHE, las dosificaciones para ambiente IIIc y Qc con relación a/c=0,45 deben cumplir los siguientes límites en el ensayo de penetración de agua: P med 20 mm y P max 30 mm. Este requisito se cumple tanto en los hormigones de control como en los reciclados H-100% (curva de regresión ajustada) (Gráficas y 4.1.5). Los resultados anteriores indican que cumpliendo los requisitos de dosificación tanto los hormigones reciclados como los de control superarían el ensayo de penetración de agua exigido por la Instrucción, pudiendo incumplirse de forma ligera por los hormigones reciclados. Sin embargo como medida conservadora es conveniente ajustar las dosificaciones para los hormigones reciclados, teniendo en cuenta la separación que existe entre las curvas ajustadas para el control y el hormigón de sustitución total. Partiendo de estas curvas, y desde un punto de vista conservador, se obtiene que para garantizar una profundidad media de penetración de agua de 30 mm ó máxima de 50 mm en el hormigón reciclado se debería disminuir su relación agua/cemento al menos 0,1 puntos respecto a la de un hormigón convencional (Gráficas y 4.1.5) y(100%) = 2,5145e 5,4705x R 2 = 0,6331 Límite EHE resto ambientes Profundidad máxima (mm) y(0%)= 6,3799e 2,9599x R 2 = 0,803 Límite EHE ambientes IIIc y Qc ,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 Relación a/c efectiva H-0% H-20% H-50% H-100% Gráfica 1.57: Relación entre la profundidad media de penetración de agua y la relación a/c efectiva 52

53 60 50 y(100%) = 0,7639e 6,8894x Profundidad media (mm) R 2 = 0,5847 Límite EHE resto ambientes Límite EHE ambientes IIIc y Qc 10 y (0%)= 2,5317e 3,5216x R 2 = 0, ,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 Relación a/c efectiva H-0% H-20% H-50% H-100% Gráfica 1.58: Relación entre la profundidad máxima de penetración de agua y la relación a/c efectiva Carbonatación En general, para hormigones de la misma resistencia a compresión, la velocidad de carbonatación del hormigón reciclado se reduce ligeramente en comparación con la obtenida en el hormigón de control (Gráfica 1.59). Velocidad de carbonatación (mm/dias 0,5 ) 2,0 1,5 1,0 0,5 y = 337,31x -1,5763 R 2 = 0,7059 y = 266,47x -1,5634 R 2 = 0,861 H-0% H-20% H-50% H-100% 0, Resistencia a compresión (N/mm 2 ) Gráfica 1.59: Relación entre la velocidad de carbonatación y la resistencia a compresión Si bien este efecto podría considerarse como favorable para los hormigones reciclados, hay que tener en cuenta que la igualdad de resistencia en estos hormigones se consigue utilizando una menor relación agua/cemento efectiva, especialmente con sustituciones totales de grava, 53

54 tal como se refleja en la Gráfica 1.60, en la que para una velocidad de carbonatación de valor 1mm/día 0,5 exigido en ambiente IIb, el hormigón convencional lo conseguiría con una relación agua/ cemento ligeramente superior a 0,55 (cumpliría por tanto la dosificación exigida por EHE) mientras que el hormigón reciclado precisaría una relación agua/ cemento ligeramente inferior a 0,55 (no cumpliría lo exigido por EHE). Desde un punto de vista conservador, sería conveniente exigir a los hormigones reciclados dosificaciones algo más estrictas en ambientes de carbonatación. Velocidad de carbonatación (mm/dias 0,5 ) 2,0 1,5 y = 3,9395x 2,1215 R 2 = 0,8971 1,0 y = 2,6178x 1,7227 R 2 = 0,7107 0,5 0,0 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 agua/ cemento efectiva H-0% H-20% H-50% H-100% Gráfica 1.60: Relación entre la velocidad de carbonatación y agua/cemento efectiva A partir del estudio sobre carbonatación del hormigón reciclado para evaluar su durabilidad, se concluye que los hormigones reciclados con más de un 20% de árido reciclado, especialmente cuando éstos se utilizan saturados, presentan un comportamiento ligeramente más desfavorable al de los hormigones convencionales de igual dosificación. Por tanto, sería necesario en este tipo de hormigones utilizar dosificaciones ligeramente más estrictas para los ambientes IIa y IIb de la Instrucción. En concreto sería conveniente reducir en 0,05 puntos las relaciones agua/ cemento exigidas por la Instrucción EHE en estos ambientes Penetración de cloruros Los resultados muestran que, para las relaciones agua/cemento ensayadas y las cantidades absolutas de pasta de estas dosificaciones, la sustitución de hasta 100% del árido grueso por árido reciclado no aumenta la profundidad de penetración de cloruros en el hormigón (Gráfica 1.61). 54

55 Gráfica Penetración de cloruros Porosidad accesible Una de las características más importantes del hormigón, en relación a las derivaciones que implica en su durabilidad, es la porosidad abierta. La red de poros y capilares presentes en el hormigón supone un mecanismo de transporte para aquellos agentes dañinos externos, como por ejemplo el CO 2 atmosférico en cualquier entorno o el electrolito cloruro en ambientes marinos, que pueden afectar negativamente al propio hormigón o a los aceros de armado de los mismos por fenómenos de corrosión. La representación de la porosidad accesible frente a la resistencia del hormigón correspondiente (Gráfica 1.62) revela la existencia de una relación de tipo exponencial decreciente entre las dos propiedades. Así, la diferencia de porosidades: cuanto mayor es la porosidad, menor la resistencia a compresión. Los resultados permiten asegurar que, independientemente del grado de incorporación del árido reciclado, los hormigones que a 28 días presentan una porosidad inferior al 10%, alcanzan resistencias a compresión superiores a los 40 MPa. 55

56 % 20% 50% 100% Resistencia a compresión [MPa] y = 22,074 * e^(-0,016241x) R y = 125,53 * e^(-0,098084x) R y = 101,2 * e^(-0,074882x) R y = 94,725 * e^(-0,06737x) R y = 85,251 * e^(-0,056704x) R Porosidad accesible [% ] Gráfica 1.62: Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones reciclados curados en cámara de humedad con 28 días de edad Puede observarse en las gráficas 1.63 y 1.64 correspondientes a 180 y 365 días de ensayo, cómo a medida que transcurre el tiempo las diferencias entre los hormigones de control y reciclados se ven reducidas. Las curvas exponenciales que representan la tendencia de cada uno de los grados de incorporación tienden a aproximarse a la curva del hormigón de control % 20% 50% 100% 70 0% 20% 50% 100% Resistencia a compresión [MPa] Resistencia a compresión [MPa] Porosidad accesible [%] Porosidad accesible [%] Gráfica Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones reciclados curados en cámara de humedad con 180 días de edad. Gráfica Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones reciclados curados en cámara de humedad con 365 días de edad. 56

57 En concordancia con otros resultados, se observa que las curvas de tendencia confluyen cuando la relación agua/cemento es pequeña. Así, en términos de durabilidad, esto supone que la incorporación de árido reciclado penaliza en mayor medida a los hormigones de poca calidad, efecto que se ve atenuado por la influencia de pastas de cemento más compactas. De los resultados obtenidos, puede concluirse que en todos los casos la incorporación de árido reciclado saturado implica un aumento de la porosidad accesible del hormigón. De acuerdo con la reacción resistencia-porosidad, para una incorporación de un 20% y una relación agua/cemento del hormigón de control de 0,65, sería necesario disminuir esta relación en, aproximadamente, 0,05 puntos. Por su parte, si se incorpora un 50% de árido reciclado, la disminución en la relación agua/cemento, que mantiene la misma porosidad, debería ser de un 0,1 menor Resistencia al ataque por sulfatos El ataque por sulfatos ensayado comparativamente en hormigones de referencia (H0-0,45 y H0-055) y hormigones con 20%, 50% y 100% de árido grueso reciclado, demuestra que el árido reciclado no introduce cambios en el comportamiento del hormigón cuando se utiliza un cemento resistente a los sulfatos. El árido reciclado no aumenta la sensibilidad del hormigón respecto al ataque por sulfatos Succión Capilar Los hormigones reciclados presentan una mayor absorción capilar que un hormigón reciclado con la misma dosificación, según se recoge en la Gráfica En la Gráfica 1.66 se muestran los resultados de coeficiente de absorción capilar en función de la resistencia a compresión de los hormigones. Se observa que hay una clara relación entre la resistencia a compresión y el coeficiente de absorción capilar. Ambos factores, relación a/c y contenido de árido reciclado influyen en la porosidad del hormigón y afectan directamente a la resistencia a compresión y a la capacidad de absorber agua por capilaridad. 57

58 Gráfica Comparación de la absorción capilar de agua para hormigones de relación a/c 0,45 y 0,55 Gráfica 1.66: Coeficiente de absorción capilar en función de la resistencia a compresión Permeabilidad al oxígeno De entre las metodologías aplicadas a los hormigones reciclados en relación a la determinación de la durabilidad, la más sensible de todas ellas es la determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno. Dada la naturaleza del gas, mucho más fluido que el agua utilizado en el ensayo de determinación del determinación de la profundidad máxima de penetración, el oxígeno es capaz de recorrer redes capilares y porosas de tamaños notablemente menores. Así, la comparativa que pueda establecerse en relación a las respuestas de los distintos hormigones reciclados será considerablemente más detallada. 58

59 Tal y como viene comentándose, la alta absorción de los áridos reciclados provoca la reducción de la relación agua/cemento efectiva de los hormigones con incorporación de éste. Ello provoca que, también, el coeficiente de permeabilidad a los gases se vea reducido con el grado de incorporación si ésta se realiza con los áridos secos. Sin embargo, para hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva, se observa un aumento del coeficiente de permeabilidad al oxígeno proporcional al grado de incorporación de árido reciclado. Por otra parte, la evolución temporal reduce, en mayor medida, la permeabilidad de los hormigones de control que los reciclados, acentuándose la diferencia entre éstos y los hormigones completamente reciclados. Coeficiente de permeabilidad al oxígeno [m 2 ] Tipo de hormigón 28 días 180 días 365 días H-0,55AS-0% 2, , , H-0,55AS-20% 3, , , H-0,55AS-50% 5, , , H-0,55AS-100% 7, , , Tabla 1.14: Resultados del ensayo de determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno para H 0,55AS (misma relación agua/cemento efectiva) Coeficiente de permeabilidad al oxígeno [m 2 ] Tipo de hormigón 28 días 180 días 365 días H-0,45AS-0% 1, , , H-0,45AS-20% 2, , , H-0,45AS-50% 3, , , H-0,45AS-100% 5, , , Tabla 1.15: Resultados del ensayo de determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno para H 0,45AS (misma relación agua/cemento efectiva) Los valores obtenidos sitúan a los hormigones analizados dentro de la catalogación de permeabilidad media-baja, encontrándose los de mayor relación agua/cemento y menor edad en el límite preocupante (permeabilidad media), mientras que las mezclas con baja relación agua-cemento muestran cifras de baja permeabilidad. 59

60 Se observa una disminución de la permeabilidad a los gases con el tiempo, especialmente para los hormigones con menor grado de incorporación. No obstante, a medida que el hormigón reciclado evoluciona con el tiempo, la tendencia se aproxima en a la que representa el comportamiento del hormigón de control. Si se pretende obtener, con una incorporación de un 20%, la misma permeabilidad a los gases, se deberá reducir la relación agua cemento del hormigón de control en, aproximadamente 0,025 cuando la relación agua/cemento del hormigón de control sea de 0,65. Si la relación agua/cemento del hormigón de control es menor, la reducción que mantiene invariante la permeabilidad se ve reducida y si ésta es mayor será necesaria una reducción de mayor cuantía. 60

61 Resistencia a la helada En la Gráfica 1.67 se observa la variación que se obtiene en la velocidad de ultrasonidos, a medida que aumenta el número de ciclos de hielo- deshielo para los diferentes hormigones de relación a/c 0,55. En este caso, no se observa variación en el hormigón de referencia, mientras que se ven disminuciones significativas a partir de 80 ciclos en la dosificación al 20 %, de 60 ciclos en la de 50 % y de 40 ciclos en la de 100 %. En ésta última el deterioro a partir de 100 ciclos ya no permite la medida. Gráfica Caída de la velocidad de ultrasonidos en función del número de ciclos de hielo-deshielo en los hormigones de relación a/c 0,55. 61

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69 2.- ÁRIDO RECICLADO MIXTO PROPIEDADES DEL ÁRIDO GRUESO RECICLADO MIXTO Los áridos reciclados mixtos presentan una gran heterogeneidad en sus propiedades debido principalmente a la gran variedad de la calidad del material que entra en la línea de reciclaje y al tipo de procesamiento realizado. Las propiedades del árido reciclado mixto varían de acuerdo a la composición de los materiales que lo constituyen, por lo que es necesario hacer una distinción entre los componentes principales y secundarios. Los componentes principales del árido reciclado mixto son los siguientes: Árido natural Árido de hormigón (mortero o materiales de base de cemento) Árido cerámico Estos componentes principales son los que van a determinar las propiedades del árido reciclado. Los componentes secundarios son componentes no deseables en el árido reciclado mixto, y suelen ser los siguientes: Materiales bituminosos (asfalto, etc) Yeso Vidrio Terrones de arcilla Otros: papel, madera, plásticos, caucho, metales etc Estos componentes secundarios no van a influir demasiado en las propiedades del árido reciclado, pero sí tendrán una influencia negativa importante en las propiedades del hormigón reciclado. Figura 2.1: Cerámicos (M B) Figura 2.2: Base cemento(m C) 69

70 Figura 2.3: Áridos no ligados (M U) Figura 2.4: Yeso (M X3) Figura 2.5: Terrones de arcilla (M X1) Figura 2.6: Asfalto (M A) Figura 2.7: Vidrio (M X2) Figura 2.8: Papel, madera, plásticos etc Densidad La densidad del árido reciclado mixto es inferior a la de un árido reciclado de hormigón, y por supuesto es también inferior a la de un árido natural. La densidad de partícula tras secado en estufa suele variar entre 1,6 y 2,5 kg/dm 3 mientras que la densidad de partícula saturada con superficie seca suele estar comprendida entre 1,9 y 2,6 kg/dm 3 (Gráfica 2.1). Se ha obtenido una muy buena relación entre las densidades de partículas tras secado en estufa y saturada en superficie seca (R 2 =0,89) (Gráfica 2.1). 70

71 2,7 Densidad de partículas saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 y = 0,6631x + 0,8777 R 2 = 0,8885 1,9 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Densidad de partículas tras secado en estufa (kg/dm 3 ) Bibliografia Lineal (Bibliografia) Gráfica 2.1: Relación entre la densidad de partículas saturada con superficie seca y la densidad de partículas tras secado en estufa (2 a 19) [61 datos] Las diferentes normativas internacionales establecen límites a la densidad seca de los áridos reciclados. Por ejemplo, la norma alemana exige que la densidad de los áridos reciclados supere los 1800 y 2000 kg/m 3 para áridos reciclados cerámicos y mixtos respectivamente. Por su parte la norma belga fija este límite en 1600 kg/m 3 y la Rilem en 1500 kg/m 3. Las densidades de la mayoría de los áridos reciclados analizados sobrepasan ligeramente el valor más exigente de esas tres normas Absorción La absorción es una de las propiedades físicas del árido reciclado mixto que presenta una mayor diferencia con respecto al árido natural. Varía en un amplio rango según los estudios bibliográficos consultados: los valores más habituales suelen variar entre el 2% y el 20% (Gráfica 2.2). La absorción del árido reciclado mixto llega a alcanzar en el árido fino valores hasta del 30%. Su absorción supera en la gran mayoría de los casos el límite del 5% establecido por la Instrucción EHE-08 para árido natural. La elevada absorción del árido reciclado mixto es uno de los aspectos más decisivos a tener en cuenta para la fabricación del hormigón reciclado, ya que los áridos absorberán parte del agua de amasado, pudiendo provocar un aumento de consistencia. Varias normas internacionales establecen límites a la absorción de los áridos reciclados mayoritariamente cerámicos, aunque no hay consenso entre ellas. Por ejemplo la Rilem y la norma alemana exigen que la absorción sea inferior al 20%. Por su parte, la normativa belga establece el límite de absorción en 18%. Se exige a los áridos reciclados mixtos (mezcla de árido cerámico y árido de hormigón), unos límites inferiores, entre un 7% (Portugal) y un 15% (Alemania) (Tablas 2.1 y 2.2). Si comparamos estos valores con los recopilados en la Gráfica 2.2, observamos que la mayor parte de los áridos reciclados mixtos estudiados cumplen los requisitos menos exigentes de la 71

72 norma belga. Sin embargo, aproximadamente la mitad de las muestras de árido reciclado mixto superan el límite más exigente del 12% de la norma brasileña, y pocos son los que cumplen el límite del 7% de la norma portuguesa, aunque hay que considerar que este límite se establece a los áridos reciclados mixtos. Al relacionar la absorción con las densidades, se ha obtenido mayor dispersión, pero las correlaciones siguen siendo buenas de acuerdo al número de datos considerados, con coeficientes R 2 =0,74 y R 2 =0,66 (Gráficas 2.2 y 2.3) Absorción (%) ,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Densidad de partículas tras secado en estufa (kg/dm 3 ) Árido mixto Árido de hormigón Gráfica 2.2: Relación entre la absorción y la densidad de partículas tras secado en estufa (2 a 22) [77 datos] Absorción (%) ,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Densidad de partículas saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) Árido mixto Árido de hormigón Gráfica 2.3: Relación entre la absorción y la densidad de partículas saturada con superficie seca (1 a 9)(11)(14 a 16)(18-19)(24 a 30) [92 datos] 72

73 La absorción y densidad de los áridos reciclados dependen principalmente del contenido de materiales cerámicos (Gráficas 2.4 y 2.5) (R 2 =0,52). Se aprecian grandes variaciones de resultados para contenidos de materiales cerámicos del 100%, con valores de absorción y densidad de partículas saturada con superficie seca comprendidos entre 5-30% y 1,8-2,4 kg/dm 3 respectivamente, siendo los valores medios del 14,5% y 2,05 kg/dm Absorción (%) y = 0,0925x + 5,4713 R 2 = 0, Material cerámico (%) Bibliografía AR mixto Bibliografía AR hormigón Lineal (TODOS) Gráfica 2.4: Relación entre la absorción de los áridos reciclados mixtos y la proporción de cerámicos en el árido (2-3)(9)(11) (13 a 15)(18 a 21)(24 a 29)(31 a 36) [118 datos] 2,6 Densidad de partículas saturada con superficie seca (kg/dm 3 ) 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 y = -0,0031x + 2,393 R 2 = 0,5219 1, Material cerámico (%) Bibliografía AR mixto Bibliografía AR hormigón Lineal (TODOS) Gráfica 2.5: Relación entre la densidad de partículas saturada con superficie seca de los áridos reciclados mixtos y la proporción de cerámicos en el árido (2)(9)(11)(14-15)(18)(24 a 29)(31)(33) [85 datos] 73

74 Coeficiente de Los Ángeles El coeficiente de Los Ángeles es superior al del árido natural y suele variar entre el 20% y el 50% (Gráfica 2.6). Se han encontrado valores incluso más altos (hasta un 53%) cuando el árido reciclado presenta elevados contenidos de mortero. El desgaste de Los Ángeles del árido reciclado mixto suele cumplir el límite fijado en la Instrucción EHE para hormigones de resistencia inferior a 30 N/mm 2 (<50%). En general, cuanto mayor es el contenido de material cerámico, menor es el coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 2.6), debido a la elevada dureza de este tipo de material. 60 Coeficiente Los Ángeles (%) y = -0,087x + 39,115 R 2 = 0, Material cerámico (%) Bibliografía AR mixto LA50 Bibliografía AR hormigón Lineal (TODOS) Gráfica 2.6: Relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la proporción de material cerámico en los áridos reciclados mixtos (2)(9)(13 a 15)(19 a 21)(23)(26)(29-30)(34 a 36)(38-39) [86 datos] Índice de lajas El índice de lajas suele variar entre el 7% y el 40%, cumpliendo en la gran mayoría de los casos el límite del 35% (Fl 35 ) de la Instrucción EHE. A mayor cantidad de material cerámico, más lajoso es el árido reciclado mixto (Gráfica 2.7). Esto se debe a la elevada dureza de los materiales cerámicos que produce tras la trituración unas partículas más angulosas. 74

75 40 35 Índice de lajas (%) y = 0,3269x + 9,1784 R 2 = 0, Material cerámico (%) Bibliografía Fl35 Lineal (Bibliografía) Gráfica 2.7: Índice de lajas de los áridos reciclados mixtos o cerámicos en función de la proporción de materiales cerámicos (2)(20-21)(34-35)(40) [36 datos] Contenido de sulfatos El contenido de sulfatos puede ser muy variable en los áridos reciclados mixtos, dependiendo de las características del material de origen, del procesamiento realizado en la planta de reciclaje y de la presencia de contaminantes como el yeso cuando el material procede de edificación. El contenido de compuestos totales de azufre (S) del árido reciclado, que puede ser debido a la presencia de yeso y en menor medida al mortero o impurezas que presenta el árido reciclado, no debería exceder de 1% en peso del árido seco, de acuerdo a las especificaciones actuales para los áridos. Asimismo, el contenido de sulfatos solubles en ácido (SO 3 = ) de los áridos utilizados en hormigón debe ser inferior a 0,8% según la Instrucción EHE-08 (41). Un estudio realizado en nuestro país (2), en el que se analizaron un total de 35 muestras de árido reciclado obtenidas de 13 plantas de reciclado diferentes, obtuvo que el contenido de compuestos totales de azufre (expresados en S) suele estar comprendido entre 0,2 y 1,7%, y el contenido de sulfatos solubles en ácido (expresados en SO 3 ) varía entre 0,2% y 4,4%. En otros dos estudios nacionales (21)(35), se obtuvieron valores muy elevados de compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido (hasta el 6% y el 7% respectivamente). En las gráficas 2.8 se puede observar la relación entre los sulfatos solubles en ácido y los compuestos totales de azufre. 75

76 6 Sulfatos solubles en ácido (SO 3 )(%) ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Compuestos totales de azufre (S) (%) ARM SO3<0,8% Gráfica 2.8: Relación entre los sulfatos solubles en ácido y los compuestos totales de azufre De acuerdo a esos resultados, se puede decir que los áridos reciclados mixtos presentan altos porcentajes de sulfatos, en muchas ocasiones por encima de los límites establecidos por la Instrucción EHE-08. La mayoría de las normativas internacionales (Reino Unido, Holanda, Brasil y Bélgica) son más permisivas, fijando este límite en un 1%. Aún más permisivas son las recomendaciones de la Rilem, estableciendo un contenido límite del 1% de sulfatos, esta vez solubles en agua. El borrador de norma europea CEN/TC 104/SC, cuya aprobación es prevista para 2013, especifica un límite más realista del contenido de sulfatos solubles en agua del 0,7% (Tabla 2.1) Contenido de impurezas Los áridos reciclados pueden contener altos porcentajes de impurezas como vidrio, metales, madera, yeso, tierras etc. Estas impurezas pueden influir negativamente en las propiedades del hormigón reciclado. Las normativas internacionales suelen limitar entre 0,5-3% su contenido en los áridos reciclados mixtos y entre 1-5% en los áridos reciclados cerámicos (contenido de metales, vidrio, materiales blandos y betún). Adicionalmente, la mayoría de las normativas limitan al 1% el contenido de partículas ligeras (Tablas 2.1 y 2.2) Reacción álcali-sílice Algunas recomendaciones internacionales (42) clasifican los áridos reciclados de hormigón y mixtos como altamente reactivos, por su contribución en el aporte de álcalis, aunque la norma añade que el riesgo de expansión disminuye debido a la porosidad del árido reciclado. 76

77 -- (a) En Holanda, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 20% (b) En el borrador de norma CEN/TC 104/SC 1, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 50% (c) Contenido de sulfatos solubles en agua Tabla 2.1: Especificaciones internacionales para el árido reciclado mixto (43 a 48) 77

78 (a) En Holanda, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 20% (b) En el borrador de norma CEN/TC 104/SC 1, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 50% (c) Contenido de sulfatos solubles en agua (43 a 46)(49-50) Tabla 2.2: Especificaciones internacionales para el árido reciclado cerámico 78

79 Influencia del tamaño máximo del árido La fracción fina suele presentar una peor calidad que la fracción gruesa del árido reciclado en las distintas propiedades analizadas. Entre otros, los áridos reciclados finos reflejan una absorción mayor y un elevado contenido de impurezas. Es por ello que en la mayoría de las normativas consultadas se suele permitir únicamente la utilización del árido reciclado en fracción gruesa PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO FABRICADO CON ÁRIDO GRUESO MIXTO La utilización del árido reciclado influye negativamente en la mayoría de las propiedades del hormigón endurecido, siendo su influencia aún más acentuada en hormigones de clase resistente elevada. En las propiedades del hormigón reciclado influyen los siguientes parámetros: o Contenido de árido reciclado o Tipo y calidad del árido reciclado (cerámico o mixto) o Fracción granulométrica sustituida (arena, grava o ambos) En términos generales, el árido reciclado empeora las propiedades del hormigón, por lo que se ha evaluado la influencia de la utilización de un 50% y 100% de árido reciclado mixto sobre la calidad del hormigón. Las propiedades estudiadas han sido: consistencia, resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta, resistencia a flexión, módulo de elasticidad, retracción y fluencia, expansión y durabilidad Dosificación del hormigón reciclado Se aconseja aumentar el contenido de cemento en el hormigón reciclado respecto al hormigón convencional para obtener la clase de resistencia deseada. Para hormigones porosos con materiales cerámicos triturados, el contenido de cemento puede variar entre 130 y 170 kg/m 3, aunque se recomienda aumentar estos valores hasta kg/m 3. El hormigón reciclado puede presentar una peor trabajabilidad debido a la mayor absorción del árido reciclado: al absorber una gran cantidad de agua durante el amasado, los áridos hacen aumentar considerablemente la consistencia del hormigón fresco. Por esta razón, es recomendable corregir el contenido de agua de amasado, bien presaturando los áridos reciclados o bien añadiendo un contenido de agua adicional. El método de presaturación influye tanto en la consistencia como en las propiedades mecánicas y de durabilidad de los hormigones, obteniendo buenos resultados si se realiza adecuadamente la presaturación. Sin embargo, los resultados pueden empeorar si la presaturación no se completa de forma satisfactoria. En general, utilizando el árido reciclado en estado seco o semi-saturado con humedad y realizando un ajuste correcto del agua a añadir, se obtiene una consistencia del hormigón fresco y una resistencia a compresión del hormigón endurecido adecuadas. Las propiedades de los hormigones dependerán fundamentalmente de si se comparan hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total) o con la misma relación agua/cemento efectiva. 79

80 La verdadera influencia de la utilización de áridos reciclados en hormigón se observa cuando comparamos hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. Esto se puede conseguir de dos formas: saturando los áridos reciclados, hasta un estado próximo a la saturación con superficie seca o bien añadiendo más agua de amasado, cuantificada como la cantidad de agua que absorberán los áridos durante el amasado. Si se utilizan los áridos secos o húmedos, se debe cuantificar el agua que absorberán los áridos durante el amasado. En el caso de los hormigones convencionales se puede suponer que los áridos naturales absorben durante el amasado aproximadamente el 80% de su capacidad de absorción. En el caso de los hormigones reciclados, se puede suponer que el árido reciclado en estado seco absorbe durante el amasado aproximadamente el 65% de su capacidad de absorción, menor que en el caso del árido natural, ya que debido a su elevada absorción no da tiempo a alcanzar valores mayores. Si se utilizan los áridos reciclados presaturados, se debería asegurar un acondicionamiento adecuado de los mismos, recomendándose que se presaturen hasta aproximadamente un 50% de su capacidad de absorción. Además de presentar una difícil reproducibilidad, cuando se acanazan humedades muy elevadas, con este método se puede producir una pérdida de agua absorbida que sería aportada a la masa de hormigón, aumentando de esta forma la relación agua/cemento de la mezcla. Se podrían alcanzar valores mayores de humedad (superior al 65% de la capacidad de absorción) si se realizara una presaturación prolongada con un tiempo de reposo adecuado y una homogeneización de la muestra Propiedades del hormigón en estado fresco. Consistencia Se pueden obtener hormigones con árido reciclado mixto con consistencia variable, pero debido a su mayor absorción y en menor medida a la textura rugosa de la superficie del ladrillo triturado, se suelen obtener hormigones menos trabajables que un hormigón convencional, obteniéndose generalmente una consistencia entre seca y plástica. Sin embargo, al corregir el contenido de agua de amasado, bien presaturando adecuadamente los áridos reciclados o bien añadiendo un contenido de agua adicional, tal y como se ha comentado en el apartado anterior, se puede obtener una consistencia adecuada en un hormigón reciclado Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total): Existe una buena relación entre la consistencia y el contenido de agua total del hormigón convencional (Gráfica 2.9). 80

81 Asiento del cono de Abrams (cm) y(hc2%) = 0,1499x - 22,034 R 2 = 0,9713 y(hc0%) = 0,2661x - 50,968 R 2 = 0,9758 y(hc1%) = 0,313x - 54,253 R 2 = 0, Contenido de agua total (kg/m 3 ) HC 2% HC 1% HC 0% Gráfica 2.9: Cono de Abrams en función del contenido de agua total del hormigón convencional HC [HC2% 7 datos HC1% 7 datos HC0% 3 datos] Para obtener una consistencia blanda, el contenido mínimo de agua total debería situarse próximo a los 210 kg/m 3 cuando no se utiliza aditivo plastificante, o por encima de 180 kg/m 3 cuando se emplea hasta un 2% de aditivo. Para contenidos de agua inferiores a 160 kg/m 3, la consistencia del hormigón suele ser seca, incluso utilizando el máximo contenido de aditivo. Los valores obtenidos del contenido de agua total en relación a la consistencia encajan con los valores estimados en el método de dosificación de La Peña. En el caso de los hormigones reciclados HR, el contenido de agua total no determina correctamente la consistencia del hormigón, obteniendo una gran dispersión de resultados (Gráfica 2.10). 81

82 18 Asiento del cono de Abrams (cm) Contenido de agua total (kg/m 3 ) HR2% HR1% HR0% Gráfica 2.10: Cono de Abrams en función del contenido de agua total de los hormigones reciclados HRV [HR2% 14 datos HR1% 12 datos] HRS y Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. El contenido de agua efectiva es adecuado para evaluar la consistencia del hormigón, independientemente del tipo de hormigón que se considere (convencional HC y reciclado HRS50%, HRS100%, HRV) (Gráficas 2.11 y 2.12 para hormigones con un 1% y 2% de aditivo respectivamente). 16 Asiento del cono de Abrams (cm) y(todos) = 0,147x - 19,724 R 2 = 0, Contenido de agua efectiva (kg/m 3 ) HC HR100% HR50% Lineal (TODOS) Gráfica 2.11: Cono de Abrams en función del contenido de agua efectiva de los distintos hormigones con un contenido de aditivo del 1% [HC1% 7 datos HRS1% 5 datos HRV1% 7 datos] 82

83 18 Asiento del cono de Abrams (cm) y(todos) = 0,1848x - 24,119 R 2 = 0, Contenido de agua efectiva (kg/m 3 ) HC HR100% HR50% Gráfica 2.12: Cono de Abrams en función del contenido de agua efectiva de los distintos hormigones con un contenido de aditivo del 2% [HC2% 7 datos HRS2% 9 datos HRV2% 5 datos] Para obtener una consistencia blanda, el contenido mínimo de agua efectiva debería situarse próximo a los 167 kg/m 3 cuando se utiliza aditivo un 1% de aditivo plastificante y hasta 157 kg/m 3 cuando se emplea hasta un 2% de aditivo. Para contenidos de agua inferiores a 140 kg/m 3, la consistencia del hormigón suele ser seca, incluso utilizando el máximo contenido de aditivo Resistencia a compresión La resistencia a compresión de los hormigones reciclados es inferior a la del hormigón convencional debido a la peor calidad del árido reciclado (reducida densidad, elevado coeficiente de Los Ángeles, etc). En la bibliografía consultada, la resistencia a compresión del hormigón reciclado suele variar entre 10 y 40 N/mm 2 (Gráfica 2.13). Para porcentajes de sustitución de árido grueso reciclado inferiores al 20% se suelen obtener descensos de la resistencia a compresión de hasta un 20%. Sin embargo se han obtenido resultados puntuales más favorables con proporciones limitadas de cerámicos en el árido reciclado, observándose aumentos en la resistencia a compresión de los hormigones reciclados. Para un porcentaje de sustitución del 50% se obtienen valores dispersos, encontrando incrementos limitados hasta un 5% como descensos acentuados de hasta un 30%. Para tasas de sustitución más altas, la disminución de la resistencia a compresión se suele situar hasta en el 50% (Gráfica 2.13). La resistencia a compresión del hormigón fabricado con árido reciclado en la fracción fina evidencia mayores pérdidas, situándose el valor medio del descenso en un 20% y un 39% para hormigones reciclados incorporando un 50% y un 100% de árido reciclado respectivamente (Gráfica 2.13). 83

84 60 Reducción de la resistencia a compresión del hormigón reciclado (%) Porcentaje de árido reciclado (%) TODOS ARg TODOS ARf Gráfica 2.13: Resistencia a compresión relativa en función del porcentaje de árido reciclado 26)(34-35)(51 a 54) [ARg 154 datos ARf 36 datos] (3 a 5)(10)(13 a 15)(18-19)(20)(23)(25- La resistencia a compresión de los hormigones reciclados con un 50% y 100% de árido reciclado mixto disminuye en término medio un 9% y 25% respectivamente (Gráficas 2.14 y 2.15). Resistencia a compresión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,9094x R 2 = 0, Resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.14: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y el hormigón reciclado con sustitución de árido natural por árido reciclado cerámico 50% (3 a 5)(13 a 15)(19-20)(25-26)(34-35)(51)) - [102 datos] 84

85 Resistencia a compresión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,7515x R 2 = 0, Resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.15: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y el hormigón reciclado con sustitución de árido natural por árido reciclado cerámico >50% (4)()(14-15)(19-20)(23)(25-26)(34-35)(51) - [52 datos] En el análisis que se realiza a continuación se han evaluado las propiedades de los hormigones de dos categorías resistentes: f ck de 15 N/mm 2 y f ck de 25 N/mm 2, categorías resistentes mínimas para hormigón no estructural y hormigón estructural respectivamente según la Instrucción EHE-08. Se ha incluido, además, la categoría resistente f ck 8 N/mm 2, valor mínimo exigido por diferente normativa internacional para hormigones no estructurales. En todos los casos, se ha estimado la resistencia media a compresión como fcm=fck+8 N/mm 2. Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total). Debido a la mayor absorción que presentan los áridos reciclados (próximas en muchos casos al 10%), los hormigones convencionales y reciclados con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total) presentarán unas características mecánicas similares o incluso mejores en el caso del hormigón reciclado (Gráfica 2.16), ya que durante el amasado, los áridos reciclados absorben una cantidad importante de agua, produciendo un descenso de la relación agua/cemento efectiva. Sin embargo, los hormigones reciclados presentarán una mayor consistencia. 85

86 Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y(hc) = 21,928x -2,2572 R 2 = 0,9478 y(hrs50%) = 25,044x -2,0451 R 2 = 0,9799 y(hrs100%) = 24,271x -1,9561 R 2 = 0,6083 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 a/c total HC HRS100% HRS50% Gráfica 2.16: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento total [HRS50% 4 datos] Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. En el caso de considerar la relación agua/cemento efectiva (Gráfica 2.17), se puede sustituir hasta un 50% de árido natural por árido reciclado mixto en el hormigón sin que provoque descensos importantes de la resistencia a compresión, pudiendo incluso obtener valores comparables a los de un hormigón convencional para relaciones agua/cemento más elevadas. La sustitución de un 100% de árido reciclado provoca descensos más importantes, mayores cuanto mayor es la resistencia del hormigón considerado. Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y(hrs100%) = 14,049x -1,8624 y(hc) = 17,036x -2,0051 R 2 = 0,9644 y(hrs50%) = 16,402x -1,676 R 2 = 0, R 2 = 0, ,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 a/c efectiva HC HRS100% HRS50% Gráfica 2.17: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento efectiva [HRS50% 4 datos] En general, se obtiene una mayor dispersión entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento efectiva del hormigón reciclado HRS100% (R 2 =0,79) (Gráfica 2.17) pero el coeficiente de correlación valida la correcta estimación de la relación agua/cemento efectiva. 86

87 En el caso de hormigones no estructurales, para obtener una resistencia f ck de 8 ó 15 N/mm 2 (f cm =16 y 23 N/mm 2 ), la relación agua/cemento efectiva mínima se sitúa en 0,93 y 0,77 respectivamente, mientras que para alcanzar una resistencia f ck de 25 N/mm 2 (f cm =23 N/mm 2 ), mínima fijada para hormigones estructurales, la relación agua/cemento efectiva mínima se situaría en 0,63. Si comparamos el comportamiento de los hormigón convencionales y de los hormigones reciclados con la misma resistencia a compresión, es necesario disminuir la relación agua/cemento efectiva en aproximadamente 0,10 en el hormigón reciclado. En términos de descensos de resistencia, la disminución para una relación agua/cemento efectiva de 0,75 y 1,15 (rango total estudiado) es del 21% y 16% en el hormigón reciclado respectivamente, según las regresiones obtenidas. En este caso, la influencia en la resistencia es escasa. La Tabla 2.3 recoge los criterios mínimos de dosificación de los hormigones reciclados con un 100% de árido reciclado, para obtener una consistencia blanda en las distintas categorías resistentes consideradas. Categoría de resistencia f cm (N/mm 2 ) f ck =8 N/mm 2 16 f ck =15 N/mm 2 23 f ck =25 N/mm 2 33 Contenido Contenido mínimo de a/c mínimo de Aditivo agua efectiva cemento efectiva (kg/m 3 ) (*) (kg/m 3 ) 1% ,93 2% % ,77 2% % ,63 2% (*) Datos procedentes de las gráficas 2.11 y Tabla 2.3: Contenido mínimo de cemento y agua efectiva para obtener las dos categorías de resistencia de hormigones reciclados no estructurales HR100% Para una resistencia f ck de 8 N/mm 2 (f cm =16 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en un 10,6%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 169 y 181 kg/m 3 de cemento aproximadamente (Tabla 2.3). Para una resistencia f ck de 15 N/mm 2 (f cm =23 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en un 12%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 204 y 218 kg/m 3 de cemento (Tabla 2.3). Para hormigones estructurales, con una resistencia f ck de 25 N/mm 2 (f cm =33 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en aproximadamente un 14%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 250 y 266 kg/m 3 de cemento (Tabla 2.3). 87

88 Incremento del contenido de cemento con respecto al hormigón convencional HC (%) Resistencia a compresión hormigón reciclado HRS f cm (N/mm 2 ) Gráfica 2.18: Incremento del contenido de cemento con respecto al contenido de cemento del hormigón convencional HC para obtener la misma resistencia a compresión en el hormigón reciclado HRS100% Existe también una buena relación entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento efectiva del hormigón reciclado HRS50% (R 2 =0,98) (Gráfica 2.17). Para obtener una resistencia f ck de 8 ó 15 N/mm 2 (f cm =16 y 23 N/mm 2 ), la relación agua/cemento efectiva mínima se sitúa en 1,01 y 0,82 respectivamente, mientras que para alcanzar una resistencia f ck de 25 N/mm 2 (f cm =23 N/mm 2 ), la relación agua/cemento efectiva mínima se situaría en 0,66. Si comparamos el comportamiento de los hormigón convencionales y de los hormigones reciclados HRS50% con la misma resistencia a compresión, para obtener una resistencia f ck de 8 N/mm 2 a 55 N/mm 2 (f cm =16 N/mm 2 y 33 N/mm 2 ), es necesario disminuir la relación agua/cemento efectiva en aproximadamente 0,02-0,06 puntos. En términos de descensos de resistencia, la disminución para una relación agua/cemento efectiva de 0,70 y 1,05 (rango total estudiado para el hormigón HRS50%) es del 15% y 3% en el hormigón reciclado respectivamente, según las regresiones obtenidas (Gráfica 2.17). Se observa que la diferencia entre los hormigones convencionales y reciclados HRS50% es prácticamente inexistente para relaciones agua/cemento superiores a 1 (Gráfica 2.17). La Tabla 2.4 recoge los criterios mínimos de dosificación de los hormigones reciclados con un 50% de árido reciclado, para obtener una consistencia blanda en las distintas categorías resistentes consideradas. 88

89 Categoría de resistencia f cm (N/mm 2 ) f ck =8 N/mm 2 16 f ck =15 N/mm 2 23 f ck =25 N/mm 2 33 Contenido Contenido mínimo de a/c mínimo de Aditivo agua efectiva cemento efectiva (kg/m 3 ) (*) (kg/m 3 ) 1% ,01 2% % ,82 2% % ,66 2% Tabla 2.4: Contenido mínimo de cemento y agua efectiva para obtener las dos categorías de resistencia de hormigones reciclados HR50% no estructurales Para una resistencia f ck de 8 N/mm 2 (f cm =16 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento en un 1,7% del hormigón reciclado HRS50%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 155 y 166 kg/m 3 de cemento (Tabla 2.4). Para una resistencia f ck de 15 N/mm 2 (f cm =23 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS50% en un 5,2%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 191 y 205 kg/m 3 de cemento (Tabla 2.4). Para hormigones estructurales, con una resistencia f ck de 25 N/mm 2 (f cm =33 N/mm 2 ) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS50% en aproximadamente un 9%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 239 y 255 kg/m 3 de cemento (Tabla 2.4). Incremento del contenido de cemento con respecto al hormigón convencional HC (%) Resistencia a compresión hormigón reciclado HRS50% f cm (N/mm 2 ) Gráfica 2.19: Incremento del contenido de cemento con respecto al contenido de cemento del hormigón convencional HC para obtener la misma resistencia a compresión en el hormigón reciclado HRS50% 89

90 Para la dosificación de los hormigones reciclados se podrían utilizar los diferentes métodos de dosificación actuales que relacionan la resistencia a compresión con la relación agua/cemento, siempre que se apliquen los coeficientes de corrección adecuados, que dependerá del porcentaje de árido reciclado utilizado. A continuación se representa el valor del factor de corrección r a la formulación del método de la Peña (correspondiendo este parámetro al ratio f cm HR/f cm HC), en función de la resistencia media del hormigón reciclado HR. La fórmula de la Peña para este tipo de hormigón es la siguiente: k c / a= fcm. hr + 0,5 r siendo K el parámetro del árido convencional. El factor de corrección r varía entre 0,90 y 0,97 para el caso del hormigón con un 50% de árido reciclado y entre 0,79 y 0,82 para hormigones con un 100% de árido reciclado. 1,1 Factor de corrección r (f cm HR/f cm HC) a aplicar a la formulación de la Peña 1 0,9 0,8 0, Resistencia a compresión hormigón reciclado HR f cm (N/mm 2 ) Gráfica Coeficientes de corrección r de la formulación de la Peña en función de la resistencia a compresión del hormigón reciclado Evolución de la resistencia a compresión Los hormigones reciclados ganan más en resistencia que los hormigones convencionales HC entre 7 y 28 días. Se han obtenido las siguientes regresiones: -f cm7d HC=0,84.f cm28d HC (Gráfica 2.21). -f cm7d HRS=0,73.f cm28d HR (Gráfica 2.21). 90

91 90 Resistencia a compresión 7 días (N/mm 2 ) y(experimental) = 0,8459x R 2 = 0,9693 y(bibliografía) = 0,8191x R 2 = 0, Resistencia a compresión 28 días (N/mm 2 ) HC experimental HC bibliografía Gráfica 2.21: Relación entre la resistencia a compresión a 7 días y a 28 días de los hormigones de control [Experimental HC 7 datos Bibliografía 14 datos (55) ] 50 Resistencia a compresión 7 días (N/mm 2 ) y(hrs) = 0,7342x R 2 = 0,7695 y(hrv) = 0,7031x R 2 = 0,9655 y(bibliografía) = 0,7328x R 2 = 0, Resistencia a compresión 28 días (N/mm 2 ) HRS experimental HRV experimental HR bibliografía Gráfica 2.22: Relación entre la resistencia a compresión a 7 días y a 28 días de los hormigones reciclados [Experimental HR 16 datos Bibliografía 16 datos (55) ] Influencia de la calidad del árido en la resistencia a compresión La utilización de áridos de mala calidad tiene un efecto negativo mucho mayor en la resistencia, no compensándose el descenso de resistencia con la disminución en la relación agua/cemento efectiva. Se observa este hecho en las gráficas 2.23 y 2.24 que relaciona la resistencia a compresión con la relación agua/cemento total y efectiva de hormigones fabricados con áridos reciclados de distinta calidad, cuya caracterización se incluye en la Tabla

92 Los principales parámetros del árido que influyen en la calidad del hormigón son el contenido de material fino, tanto arena (<4 mm) como finos (<0,063 mm), y el contenido de impurezas (especialmente el yeso). REQUISITOS ÁRIDOS RECICLADOS ARM(S) ARM(V) Absorción 12% 9,7% 11,6% Contenido de compuestos totales de azufre (S) Contenido de sulfatos solubles en ácido (SO 3 ) Contenido de materiales no deseados (vidrio, plásticos, papel) 1% 0,60% 1,36% 1% - 2,78% 1% 0,5% 2,4% Índice de lajas 35% 20% 21% Coeficiente de Los Ángeles 50% 38% 49% Desclasificados inferiores 5% 7% 12% Contenido de finos 4% 2,6% 5,3% Partículas de peso específico inferior a 1 Contenido de material cerámico Densidad saturada con superficie seca Densidad de partícula tras secado en estufa 1% 0,11% 0,05% LÍMITES ORIENTATIVOS ÁRIDOS RECICLADOS ARM(S) ARM(V) 70% 41% 33% 2,15 kg/dm 3 2,23 kg/dm 3 2,29 kg/dm 3 1,95 kg/dm 3 2,04 kg/dm 3 2,05 kg/dm 3 Absorción a los 10 min. 10,5% 8,4% 7,0% Contenido de yeso 2% 1,4% 3,9% Tabla 2.5: Caracterización de los áridos reciclados mixto ARMS y ARMV 92

93 Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y(hc) = 21,928x -2,2572 R 2 = 0,9478 y(hrv) = 13,781x -1,7817 R 2 = 0,5499 y(hrs) = 24,271x -1,9561 R 2 = 0,6083 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 a/c total HC HRS HRV Gráfica 2.23: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento total de los hormigones de control HC y reciclados HRS y HRV Resistencia a compresión (N/mm 2 ) y(hrv) = 8,7749x -1,4663 R 2 = 0,9031 y(hc) = 17,036x -2,0051 R 2 = 0,9644 y(hrs) = 14,049x -1,8624 R 2 = 0,7899 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 a/c efectiva HC HRS HRV Gráfica 2.24: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento efectiva de los hormigones de control HC y reciclados HRS y HRV Resistencia a tracción La resistencia a tracción de los hormigones reciclados disminuye en término medio en un 9% (Gráfica 2.25). Este límite corresponde en mayor medida a hormigones con un contenido de árido reciclado de hasta un 50%. El descenso para hormigones con un 100% de árido reciclado suele situarse en porcentajes entorno al 15-20%. Se ha obtenido una gran dispersión de resultados, debida a la diversidad de materiales considerados y de porcentajes de sustitución (contenidos de árido reciclado de entre un 10% y 100%). 93

94 6 Resistencia a tracción del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,9099x R 2 = 0, ,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Resistencia a tracción del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.25: Relación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y el hormigón reciclado con árido reciclado cerámico mixto (5)(13-14)(23)(34-35)(53) - [38 datos] La Instrucción EHE-08 establece que cuando no se dispongan de resultados de ensayos, se podrá admitir que la resistencia media a tracción indirecta f ci, viene dada en función de la resistencia característica de proyecto a compresión f ck, por la fórmula: f = cuando f ck es inferior a 50 N/mm ,30. f ci, m ck En la gráfica 2.26 se han representado los valores de resistencias a tracción en función de la raíz cúbica de la resistencia a compresión al cuadrado de los hormigones reciclados incorporando distintos porcentajes de árido reciclado cerámico o mixto, así como de sus hormigones de control. En hormigones con la misma resistencia a compresión se suelen obtener valores ligeramente más favorables de resistencia a tracción en el hormigón reciclado, con lo que la formulación de la Instrucción EHE es válida para los hormigones reciclados. 94

95 6 Resistencia a tracción indirecta f ci (N/mm 2 ) y(reciclado) = 0,3795x R 2 = 0,3465 y(control) = 0,354x R 2 = 0,7461 y(ehe) = 0,3f ck 2/ Resistencia a compresión característica f ck^(2/3) (N/mm 2 ) Control Reciclado Lineal (Reciclado) Lineal (EHE) Lineal (Control) Gráfica 2.26: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a tracción-ehe (5)(23-14)(23-24)(34-35)(51)(53)(56-57) - [69 datos] Resistencia a flexión La resistencia a flexión de los hormigones reciclados con un contenido de árido reciclado inferior y superior al 50% disminuye de media un 5% y 16% respectivamente (Gráficas 2.27 y 2.28). Las relaciones obtenidas en este caso son buenas, con coeficientes de correlación R 2 =0,95 y R 2 =0,86). 7 Resistencia a flexión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,9478x R 2 = 0, Resistencia a flexión del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.27: Relación entre la resistencia a flexión del hormigón de control y el hormigón reciclado Contenido de árido reciclado 50% (4)(12 a 14)(19-20)(25-26)(35)(51)(58-59) - [75 datos] 95

96 7 Resistencia a flexión del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,8388x R 2 = 0, Resistencia a flexión del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.28: Relación entre la resistencia a flexión del hormigón de control y del hormigón reciclado Contenido de árido reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23)(25-26)35)(51) [44 datos] Según la Instrucción EHE-08, para un hormigón convencional podrá admitirse que la resistencia media a flexotracción viene dada por la siguiente expresión, que es función del canto total del elemento h en mm. Para las probetas de dimensión 10x10x40 cm que sirven para la determinación de la resistencia a flexión, el canto h es de 100 mm. {( ) } 3 2 1,6 h /1000). f ; f 0,45 f f = ct, fl = max ct ct. ck Se ha obtenido una gran dispersión de resultados en la relación entre la resistencia a flexión y la resistencia a compresión característica, aunque se han obtenido regresiones similares para el hormigón de control y el hormigón reciclado (Gráficas 2.29 y 2.30) y ambas situadas por encima de la formulación de la Instrucción EHE-08. La dispersión de resultados es debida principalmente al tipo de árido reciclado. 96

97 8 7 Resistencia a flexión f ct,fl (N/mm 2 ) y(reciclado) = 0,4501x R 2 = 0,3195 y(ehe) = 0,45f ck 2/3 y(control) = 0,3265x R 2 = 0, Resistencia a compresión característica f ck (^2/3) (N/mm 2 ) Control Reciclado Lineal (Control) Lineal (Reciclado) Lineal (EHE) Gráfica 2.29: Relación entre la resistencia a compresión y la resistencia a flexión Contenido de árido reciclado 50% (4)(13-14)(19-20)(23)(25-26)35)(51) [84 datos] 8 7 y(reciclado) = 0,6085x R 2 = 0,2318 Resistencia a flexión f ct,fl (N/mm 2 ) y(control) = 0,587x R 2 = 0,3241 y (EHE)= 0,45f ck 2/ Resistencia a compresión característica f ck^(2/3) (N/mm 2 ) Control Reciclado Lineal (EHE) Lineal (Reciclado) Lineal (Control) Gráfica 2.30: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a flexión Contenido de árido reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23 a 26)35)(51)(56)(60) - [76 datos] Para una determinada resistencia a compresión, la resistencia a flexión de un hormigón reciclado fabricado con árido reciclado cerámico es mayor que la de un hormigón convencional, aunque con árido reciclado mixto se obtienen valores inferiores (Gráfica 2.31). Se han obtenido resultados favorables en el caso de utilizar árido reciclado cerámico de buena calidad, proporcionando una mejoría en la adherencia entre la pasta de cemento y el árido y aumentando la resistencia a flexión del hormigón. Se obtienen resultados peores en el caso de utilizar árido reciclado mixto, ya que contiene materiales como mortero e impurezas que pueden perjudicar la buena adherencia conseguida por los materiales cerámicos, disminuyendo la resistencia a flexión del hormigón. En ambos casos la formulación de la Instrucción EHE es válida. 97

98 8 y(control) = 0,587x R 2 = 0,3241 Resistencia a flexión f ct,fl (N/mm 2 ) y(cerámicos) = 0,8659x R 2 = 0,6472 y(mixtos) = 0,4653x R 2 = 0,554 y(ehe) = 0,45f ck 2/ Resistencia a compresión característica f ck^(2/3) (N/mm 2 ) Control Cerámicos Mixtos Lineal (Cerámicos) Lineal (Mixtos) Lineal (Control) Lineal (EHE) Gráfica 2.31: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a flexión - Contenido de árido reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23 a 26)(35)(51)856)(60) [Cerámicos 27 datos Mixtos 49 datos] Módulo de elasticidad El módulo de elasticidad acusa un descenso medio del 12% y 23% en hormigones reciclados con un contenido de árido reciclado inferior y superior al 50% respectivamente (Gráficas 2.32 y 2.33), siendo una de las propiedades mecánicas más desfavorables del hormigón. Se ha obtenido una gran dispersión de resultados, sobre todo en el caso de sustituciones del árido natural por árido reciclado superiores al 50%. Módulo de elasticidad del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,8832x R 2 = 0, Módulo de elasticidad del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS Lineal (TODOS) Gráfica 2.32: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y el hormigón Contenido de árido reciclado 50% (5)(19)(25)(34)(51)(61) [62 datos] 98

99 Módulo de elasticidad del hormigón reciclado (N/mm 2 ) y = 0,7669x R 2 = 0, Módulo de elasticidad del hormigón de control (N/mm 2 ) TODOS ARg Lineal (TODOS ARg) Gráfica 2.33: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y el hormigón Contenido de árido reciclado >50% (5)(19)(23)(25)(34)(51)(61) [52 datos] Este aspecto se observa también en la relación entre el módulo de elasticidad y la resistencia a compresión media de los hormigones (Gráficas 2.34 y 2.35). Según la Instrucción EHE, el módulo de elasticidad del hormigón convencional se puede estimar a partir de la resistencia a compresión utilizando la fórmula siguiente: E c = fcm Siendo: E c : Módulo de elasticidad (en N/mm 2 ) f cm : Resistencia a compresión (en N/mm 2 ) Para una determinada resistencia a compresión media, los valores del módulo de elasticidad son inferiores en el hormigón reciclado. El coeficiente a aplicar a la formulación de la Instrucción EHE de los hormigones de control para estimar la misma en hormigones reciclados es de 0,75 para los hormigones con un porcentaje de árido reciclado 50% y de 0,65 cuando la proporción del árido reciclado en el hormigón es del 100%. 99

100 Módulo de elasticidad E c (N/mm 2 ) y(ehe) = 8500f cm 1/3 y(control) = 8354,3f cm 1/3 y(reciclado) = 6340,6f cm 1/ ,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 Resistencia a compresión media f cm^(1/3) (N/mm 2 ) Control Reciclado Potencial (EHE) Lineal (Reciclado) Lineal (Control) Gráfica 2.34: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad - Contenido de árido reciclado 50% (19)(25)(34)(51) [Reciclado 50 datos Control 6 datos] Módulo de elasticidad E c (N/mm 2 ) y(control) = 9048,2f cm 1/3 R 2 = 0,5058 y(ehe) = 8500f cm 1/3 y(reciclado) = 6113,3f cm 1/3 R 2 = 0,4721 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 Resistencia a compresión media f cm ^(1/3) (N/mm 2 ) Control Reciclado Lineal (EHE) Lineal (Reciclado) Lineal (Control) Gráfica 2.35: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad - Contenido de árido reciclado >50% (19)(23-25)(34)(51)(57)(60)(62) [Reciclado 61 datos Control 12 datos] Retracción y fluencia La retracción por secado de los hormigones es una de las propiedades más desfavorables del hormigón, encontrando las mayores diferencias con respecto al hormigón convencional. Se ha obtenido una dispersión elevada de resultados con incrementos habituales de entre un 10% y 80%, y puntualmente aumentos de hasta 5 veces el valor de la retracción del hormigón de control. La fluencia de un hormigón reciclado es entre un 10% y 55% mayor que la del hormigón de control, siendo el valor medio del 32%. 100

101 Durabilidad del hormigón endurecido Debido a la alta porosidad del árido reciclado, el hormigón reciclado tiene una elevada capacidad de absorción de agua. La bibliografía consultada es escasa respecto a estos aspectos pero se han contemplado en algunos estudios un incremento del 50% de la penetración de agua o una absorción de agua entre dos y tres veces superior, del hormigón reciclado respecto al hormigón convencional. El ataque por sulfatos es un aspecto de especial importancia, ya que el árido reciclado mixto procedente de edificación suele tener altos contenidos de yeso. Los hormigones con árido reciclado mixto presentan mayores coeficientes de penetración de cloruros debido a su alta porosidad. El hormigón fabricado con áridos reciclados cerámicos presenta una buena resistencia al fuego si se conserva convenientemente seco, pudiendo tener incluso un efecto beneficioso. La velocidad de carbonatación del hormigón con árido reciclado cerámico o mixto, es mayor que en hormigones convencionales, debido a la alta porosidad del árido. Los áridos reciclados mixtos se clasifican como altamente reactivos en los mecanismos de la reacción álcali-sílice por su contribución en el aporte de álcalis. Sin embargo, el riesgo de expansión disminuye debido a la porosidad del árido reciclado. La tabla 2.6 recoge los rangos y valores medios para las variaciones en las propiedades de absorción por capilaridad e inmersión y carbonatación que experimentan un hormigón reciclado, respecto al hormigón convencional según la bibliografía consultada. Propiedad Porcentaje de árido reciclado cerámico o mixto 50% >50% Rango Valor medio Rango Valor medio Absorción por capilaridad e +5% a +10% +7% +10% a +15% +12% inmersión (*) Carbonatación +8% a +28% (*) En valores absolutos Tabla 2.6: Variaciones en las propiedades de durabilidad que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación Influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón El árido reciclado puede presentar proporciones altas de yeso que pueden originar expansiones elevadas y pérdidas de resistencia en un hormigón fabricado con él. Al admitir los límites actuales de contenido de sulfatos establecidos para los áridos reciclados, también para los áridos reciclados de origen mixto (contenido de sulfatos solubles en ácido inferior al 0,8%), se excluye un gran porcentaje de árido reciclado, pudiendo limitar de forma muy importante su empleo en hormigón (Gráfica 2.8). Además, algunas normativas internacionales (Reino Unido, Holanda, Brasil) establecen límites más permisivos para este parámetro. Por este 101

102 motivo se ha realizado un estudio complementario para analizar la influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón y evaluar la posibilidad de elevar este límite. Para ello, se han fabricado hormigones con un árido reciclado mixto y se ha ido añadiendo artificialmente cantidades controladas de yeso (1% y 2% de yeso sobre el peso del árido reciclado en el hormigón con un 100% de árido mixto y 2% y 4% de yeso sobre el peso del árido reciclado en el hormigón con un 50% de árido mixto). El contenido de sulfatos en el árido grueso en cada una de las dosificaciones es el siguiente: Hormigones Compuestos totales de azufre (SO 3 )(%) Sulfatos solubles en ácido (SO 3 )(%) HC 0,14 0,15 HR50% 0,46 0,35 HR50% Y2 0,95 0,81 HR50% Y4 1,40 1,23 HR100% 0,79 0,54 HR100% Y1 1,25 0,99 HR100% Y2 1,74 1,47 Tabla 2.7: Contenido de sulfatos presentes en el árido grueso en las distintas dosificaciones Se han fabricado hormigones con dos tipos de cemento, un cemento CEM I con elevado contenido de C 3 A y un cemento con adiciones puzolánicas CEM II A-P 42,5 R, que atenuaría el comportamiento expansivo en el hormigón. A la vista de los resultados experimentales, son las propiedades de resistencia a compresión y de expansión del hormigón reciclado las que determinan las restricciones a aplicar al contenido de sulfatos de los áridos reciclados, en función del tipo de cemento, estando ambos parámetros relacionados entre sí. Las limitaciones a los contenidos de sulfatos y de yeso son condicionadas por la necesidad de limitar el descenso de la resistencia. Se podría admitir un 12% de descenso de la resistencia adicional con respecto a la resistencia del hormigón reciclado sin yeso, atendiendo al cumplimiento del requisito de un contenido de sulfatos solubles en ácido expresados en SO 3 inferior al 0,8%, según se especifica en la Instrucción EHE. En el caso del hormigón fabricado con cemento CEM II, este valor puede aumentar hasta un 1% (Gráfica 2.36). 102

103 35 Descenso de la resistencia a compresión respecto al HR (%) % 10 5 y(cem I) = 32,452x - 13,689 R 2 = 0,9529 y(cem II) = 23,8x - 11,533 R 2 = 0, ,5 Límite EHE 0,8% 1 1,5 2 Contenido de sulfatos solubles en ácido del árido grueso (%) 50% CEM I 50% CEM II 100% CEM I 100% CEM II Gráfica 2.36: Relación entre el descenso de la resistencia a compresión y el contenido de sulfatos solubles en ácido en el árido grueso Asimismo, un contenido de sulfatos solubles en ácido inferior al 0,8% se asocia al límite de expansión de 142 micras/m a 28 días o 170 micras/m a 600 días de edad (Gráficas 2.37 y 2.38). Gráfica 2.37: Relación entre la expansión y el contenido de sulfatos en el árido grueso HR50% (a un año) y HR100% (a 600 días) 103

104 Expansión 600 días (micras/m ) y = 1,2009x R 2 = 0, Expansión 28 días (micras/m) CEM I CEM II Lineal (TODOS) Relación entre la expansión a 28 y 600 días (HC, HR50% y HR100%) Gráfica 2.38: Atendiendo a estos requisitos, se podrían considerar los valores máximos de sulfatos solubles en ácido en el árido grueso y en el árido reciclado (expresados en SO 3 ), recogidos en la tabla 2.8. Sulfatos solubles en ácido en el árido grueso (SO 3 )(%) Sulfatos solubles en ácido en el árido reciclado (SO 3 )(%) CEM I CEM II CEM I CEM II HR50% 0,8 1 1,5 1,9 HR100% 0,8 1 0,8 1 Tabla 2.8: Límites de sulfatos del árido (SO 3) aceptables en función de la expansión máxima Valoración de resultados La tabla 2.9 recoge los rangos y valores medios para los descensos o incrementos en varias propiedades del hormigón endurecido que experimentan un hormigón reciclado fabricado con árido reciclado mixto o cerámico, respecto al hormigón convencional según la bibliografía consultada. 104

105 Propiedad Resistencia a compresión Resistencia a tracción Resistencia a flexotracción Módulo de elasticidad Porcentaje de árido reciclado cerámico o mixto 50% >50% Rango Valor medio Rango Valor medio +5% a -30% -9% -5% a -50% -25% Gráfica 2.13 Gráfica % a -30% -7% -2% a -35% -14% Gráfica % a -33% -5% +10% a -35% -16% Gráfica 2.27 Gráfica % a -32% -12% -5% a -35% -23% Gráfica 2.32 Gráfica 2.33 Retracción - - Fluencia % a +80% +10% a +55% +45% +32% Absorción por capilaridad e inmersión (*) +5% a +10% +7% +10% a +15% +12% Carbonatación +8% a +28% Tabla 2.9: Descensos o incrementos que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación La tabla 2.9 muestra una gran dispersión de resultados debido a factores como la calidad del árido reciclado o las características mecánicas del hormigón convencional de la misma dosificación del hormigón reciclado. Las propiedades que se ven más afectadas según la tabla 2.9 son el módulo de elasticidad y la retracción, con variaciones de hasta el 35% y 80% respectivamente, para un 100% de árido natural sustituido por árido reciclado mixto. En términos de resistencia, la resistencia a compresión es la que evidencia mayores pérdidas, pudiendo llegar al 50%. La tabla 2.10 incluye los factores de corrección a aplicar a las propiedades del hormigón convencional para estimar las mismas propiedades en el hormigón reciclado. 105

106 Propiedad Coeficientes de corrección Sustitución del 50% Sustitución del 100% Resistencia a compresión 0,91 0,88(*) 0,75 0,67(**) Resistencia a tracción 0,85 0,78 Resistencia a flexotracción 0,95 0,84 Módulo de elasticidad estático 0,88 0,77 Retracción - 1,45 (*) Valor límite para una sustitución del 50% (**) Valor límite para una sustitución del 100% Tabla 2.10: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación La tabla 2.11 incluye los coeficientes de corrección a las fórmulas recogidas en la Instrucción EHE-08, relacionando resistencia a compresión con las propiedades de resistencia a tracción, resistencia a flexión y módulo de elasticidad. 2 fci = r 0,30 3 fck (N/mm 2 ) fct, fl r 0,45 3 fck = (N/mm 2 ) 2 Ec = r fcm (N/mm 2 ) Propiedad Corrección respecto a la formulación de la Instrucción EHE - 08 Sustitución 50% Sustitución 50% Resistencia a tracción 1,00 Gráfica 2.26 Resistencia a flexotracción 1,00 1,00 1,15 (*) Gráfica 2.29 Gráfica 2.31 Módulo de elasticidad 0,75 0,65 Gráfica 2.34 Gráfica 2.35 (*) Con carácter general se considera el coeficiente 1, excepto para áridos reciclados cerámicos de buena calidad, en los que el coeficiente puede aumentar hasta 1,15. Tabla 2.11: Factores de corrección a las fórmulas de la Instrucción EHE

107 BIBLIOGRAFÍA (1) GERALDES, V.L. Estudio de hormigones reciclados no estructurales fabricados con árido reciclado mixto: Propiedades mecánicas y expansión debida al contenido de sulfatos. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid (2) AGRELA F., SÁNCHEZ DE JUAN M., AYUSO J., GERALDES V. L., JIMÉNEZ J. R. (2011) Limiting properties in the characterisation of mixed recycled aggregates for use in the manufacture of concrete Construction and Building Materials, Vol. 25, nº10. Pp (3) BARRA M., VÁZQUEZ E. (1998) Properties of concretes with recycled aggregates: influence of properties of the aggregates and their interpretation, University of Uberlandia, Spain. In Use of recyled concrete aggregate. (4) BRITO J., PEREIRA A. S., CORREIA J. R. (2005) Mechanical behaviour of non-structural concrete made with recycled ceramic aggregates, Cement and Concrete Composites, Vol. 27, nº4. Pp (5) CACHIM P.B. (2009) Mechanical properties of brick aggregate concrete. University of Aveiro & LABEST, DECivil, Portugal. Construction and Buillding Materials, Vol 23, nº3. Pp (6) DE BRITO J., GOMES M. (2009) Structural concrete with incorporation of coarse recycled concrete and ceramic aggregates: durability performance Instituto Superior Técnico Lisboa, Portugal. Materials and Structures, nº42. Pp (7) ESTEFANO DE OLIVEIRA M. J., SILVEIRA DE ASSIS C., WANDERLEY TERNI A. (2004) Study on compressed stress, water absorption and modulus of elasticity of produced concrete made by recycled aggregate. International RILEM Conference on the Use of Recycled Materials in Buildings and Structures November. Barcelona. (8) JONES N., SOUTSOS M.N., MILLARD S. G., BUNGEY J. H., TICKELL R. G. (2004) Developing precast concrete products made with recycled construction and demolition waste. Sustainable Waste Management and Recycling: Construction and Demolition Waste. (9) KHALOO A. R (1995) Crushed Tile Coarse Aggregate Concrete, Cement, Concrete and Aggregates, CCAGDP, Vol. 17, nº2. Pp (10) KHATIB J. M. (2005) Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate. Cement and Concrete Research, Vol. 35, nº4. Pp (11) KIBRIYA T., SPEARE P.R.S. (2006) The use of crushed brick coarse aggregate in concrete, Concrete for Environment Enhancement and Protection. Published by E&FN Spon, 2-6 Boundary Row, London SE 1 8HN. Pp (12) LÓPEZ GAYARRE F. (2008) Influencia de la variación de los parámetros de dosificación y fabricación de hormigón reciclado estructural sobre sus propiedades físicas y mecánicas. Tesis doctoral. Universidad de Oviedo. (13) MAS GRACIA B., CLADERA BOHIGAS A. (2009) Efecto de la incorporación de arido mixto reciclado en las propiedades de hormigones no estructurales Universidad de las Islas Baleares. Hormigon y acero, nº253. Pp

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112 3.- ÁRIDO FINO RECICLADO DE HORMIGÓN ESTADO DEL ARTE La mayor parte de los trabajos realizados sobre áridos reciclados se han centrado siempre en la utilización de las fracciones gruesas. La aplicación del material fino, de tamaño inferior a cuatro milímetros, está mucho menos estudiada a nivel internacional. En este apartado se resumen las principales conclusiones alcanzadas en estos trabajos Propiedades de las arenas recicladas Calidad y origen La naturaleza del material de origen tiene una influencia directa en la calidad de la arena reciclada producida. En términos generales, los hormigones de baja relación agua/cemento (y, por tanto, elevada resistencia) suelen dar lugar a arenas de reducida absorción y mejor calidad. Asimismo, el sistema de procesamiento empleado también influye en la calidad de la arena reciclada, de forma que cuando se realizan sucesivos procesos de trituración durante la producción, la calidad mejora sustancialmente, observándose un descenso de la absorción obtenida. La densidad es otra propiedad que también puede variar según el tipo de trituradora empleada. La densidad de las arenas producidas con trituradoras de mandíbulas o de conos es ligeramente superior que cuando se emplea una trituradora de impacto. Además, mediante sucesivos procesos de trituración se puede llegar a conseguir una arena de mejor calidad, ya que se reduce considerablemente la cantidad de pasta de cemento adherida a los granos. Densidad La densidad de las arenas recicladas es inferior a la de las arenas naturales. Esto se debe, fundamentalmente, a la pasta de cemento que queda adherida a los granos. Dado que es habitual la presaturación del árido reciclado previa a su utilización, es frecuente la determinación de la densidad en condiciones de saturación con la superficie seca. La arena reciclada presenta valores esperables de este parámetro por debajo de 2,30 g/cm 3. En general, la densidad de los áridos reciclados es ligeramente superior en las fracciones más gruesas que en las más finas. No obstante, la dispersión que se observa en los resultados es muy elevada. Entre los factores que influyen en la densidad de las arenas recicladas pueden destacarse las técnicas de procesamiento utilizadas en la producción de la misma, la densidad del árido con el que fue fabricado el hormigón de origen y la calidad de dicho hormigón de origen Absorción de agua La absorción es una de las propiedades físicas de los áridos reciclados que presenta una mayor diferencia con respecto a los áridos naturales. La absorción de las arenas recicladas es en todos los casos superior a la de las arenas naturales, debido a la cantidad de pasta de cemento, porosa, que acumulan. 112

113 Mientras que la absorción de la arena natural suele oscilar entre el 0 y el 4%, la absorción de la arena reciclada puede alcanzar valores de hasta el 16 ó 17%. Las fracciones más finas presentan mayor absorción (para un mismo hormigón de origen) que las fracciones más gruesas, debido a que en las primeras se concentra un mayor porcentaje de pasta de cemento adherida. En la mayoría de casos la absorción del árido fino reciclado es elevada, superior al 5% que establece la normativa española. Pasta de cemento adherida Los áridos reciclados poseen una cierta cantidad de pasta de cemento adherida, que los diferencian de los áridos naturales. Esta pasta es la causante de las diferencias, ya mencionadas, que existen entre las propiedades de una arena natural y una arena reciclada: menor densidad, mayor absorción de agua, mayor desgaste, etc. A su vez, estas propiedades de las arenas recicladas afectan negativamente a las de los hormigones fabricados con ellas: módulo de elasticidad, retracción, fluencia, etc, así como otros problemas asociados a la durabilidad. Contaminantes e impurezas Uno de los mayores problemas que plantean los áridos reciclados es que frecuentemente incorporan impurezas y contaminantes, que influyen negativamente en las propiedades del hormigón. Estos contaminantes pueden ser muy variados: plástico, madera, yeso, ladrillo, materia orgánica, asfalto, etc, afectando, principalmente, a la resistencia de los hormigones fabricados. La presencia de impurezas depende en gran medida del tipo de árido reciclado. Según los datos recopilados en la bibliografía, el árido procedente de residuos de construcción de hormigón presenta generalmente un menor contenido de impurezas que el árido procedente de escombros de demolición Contenido de cloruros Los áridos reciclados pueden presentar un contenido significativo de cloruros, en función de la procedencia del hormigón usado como materia prima. La concentración de cloruros puede ser especialmente elevada en hormigones procedentes de obras marítimas, puentes o pavimentos expuestos a las sales para el deshielo, así como en hormigones en los que se hayan utilizado aditivos acelerantes. Esta cantidad puede disminuir notablemente si sólo se contabilizan los cloruros libres solubles en agua, tal y como se exige para los áridos naturales, al ser estos los que inician el proceso de corrosión de las armaduras. No obstante, en el caso de los áridos reciclados, puede resultar poco segura la determinación de los cloruros solubles, ya que el aluminato cálcico del cemento que presenta el árido reciclado puede haber formado cloro aluminato cálcico hidratado, reduciendo así el contenido de cloruro libre detectado en el ensayo. Sin embargo, la presencia de iones sulfatos procedentes, por ejemplo, de ambientes marinos, puede llegar a liberar estos iones cloruros para formar aluminato cálcico hidratado. Otros factores como la temperatura, la cristalografía del aluminato tricálcico y la descomposición del cloro aluminato cálcico hidratado debida a la carbonatación, pueden ser también importantes en la liberación de cloruros solubles, susceptibles de originar la corrosión de las armaduras. Por este motivo, algunos autores establecen que aunque los cloruros libres son los que pueden atacar 113

114 las armaduras, en el caso de áridos reciclados sería conveniente cuantificar y limitar los cloruros totales. Contenido de sulfatos El árido reciclado puede contener un elevado contenido de sulfatos, ya que al contenido propio del árido natural, se le añade los sulfatos que contiene el mortero adherido y la presencia de contaminantes como el yeso cuando el hormigón procede de edificación. Los sulfatos presentes en la pasta de cemento no van a producir problemas en el hormigón nuevo, pero sí será necesario evitar la presencia de impurezas como el yeso, que podría producir expansiones en el hormigón. Establecer una limitación al contenido de compuestos totales de azufre en vez de los sulfatos solubles en ácido queda del lado de la seguridad, y en este sentido se orientan las recomendaciones sobre árido reciclado. Siempre que se prevea que el árido reciclado pueda contener yeso, será aconsejable el empleo de cementos resistentes a los sulfatos en la producción de hormigón reciclado. Reactividad árido-álcali Algunos tipos de áridos pueden reaccionar con los álcalis del cemento en ambiente húmedo, cuando el contenido de alcalinos en el hormigón es elevado, dando lugar a un compuesto gelatinoso que produce expansiones en el hormigón. La utilización de árido reciclado puede favorecer estas reacciones, ya que incorporan un mayor contenido de alcalinos, debido a la pasta de cemento que llevan adherida. Por ese motivo, algunas recomendaciones de utilización de árido reciclado lo consideran potencialmente reactivo. La utilización de cementos con adiciones (cenizas volantes o escorias granuladas) disminuye el riesgo de reacción árido-álcali, debido a que los hormigones fabricados con estos cementos son en general más impermeables. Ante la dificultad de controlar la procedencia de los áridos reciclados, algunos autores indican la conveniencia de utilizar este tipo de cementos con las arenas recicladas Propiedades de los hormigones con arenas recicladas En general, la incorporación de árido reciclado en el hormigón influye de forma negativa en todas sus propiedades, aunque en algunas de ellas los efectos que produce son más importantes que en otras. El principal aspecto que se debe considerar es el porcentaje de árido reciclado utilizado para la fabricación del hormigón. Dosificación Debido a la peor calidad del árido reciclado, para mantener la misma resistencia y consistencia, el hormigón reciclado necesitará un mayor contenido de cemento en su dosificación. Según algunos estudios, este incremento deberá ser superior al 15% cuando se emplee tanto árido grueso como árido fino reciclado Consistencia del hormigón reciclado fresco En general, la incorporación de árido reciclado en el hormigón produce un aumento de la consistencia, cuando se mantiene la misma relación agua/cemento. 114

115 El aumento de la demanda de agua se debe principalmente a la mayor absorción de los áridos reciclados, y al cambio en la granulometría del árido (generación de finos) durante el amasado, aunque también pueden influir otros factores como su forma angular y su textura rugosa. Debido a la elevada absorción que presenta el árido reciclado, durante el proceso de amasado una cierta cantidad de agua será retenida por los áridos, produciendo un aumento de consistencia en ocasiones importante, y, por tanto, una reducción de la relación agua/cemento efectiva. Cuando se utiliza árido fino reciclado, todos los estudios consultados parecen obtener la misma conclusión, produciéndose una disminución considerable de la fluidez del hormigón. Esto se debe, además de a la elevada absorción del árido fino reciclado, a que la forma redondeada y la textura lisa del árido fino natural provocan un efecto lubricante, favoreciendo la docilidad del hormigón. Densidad La densidad del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón de control equivalente (fabricado con árido natural), debido a la menor densidad que presenta el árido reciclado y que, como se ha visto, es producida por la pasta de cemento adherida. Los valores encontrados en la bibliografía se sitúan entre 2,13 y 2,40 g/cm 3. Resistencia a compresión En general, la utilización de árido reciclado para la fabricación de hormigón implica una disminución de la resistencia a compresión del mismo (manteniendo la relación agua/cemento), tanto mayor cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado. Esta disminución de la resistencia se debe fundamentalmente a la menor resistencia mecánica y mayor absorción del árido reciclado, y al aumento de zonas débiles en el hormigón, ya que además de la unión pasta-árido que presenta el árido reciclado, aparece otra zona de contacto entre la pasta del árido reciclado y la pasta nueva. El grado de sustitución del árido natural por árido reciclado será determinante para valorar la influencia de estos últimos en el hormigón. En general, la disminución del porcentaje de árido reciclado produce una mejora en la resistencia a compresión del hormigón fabricado. Para un porcentaje de sustitución del árido grueso reciclado del 20% en el hormigón, se han encontrado resultados de resistencia a compresión que oscilan entre descensos del 5% hasta incrementos del 6%. Cuando se utiliza además árido fino reciclado en la misma proporción la dispersión de resultados aumenta, obteniéndose desde descensos del 30% hasta incrementos del 14%. Cuando el porcentaje de sustitución aumenta hasta el 30%, se han obtenido resultados comprendidos entre -16 y +11% cuando sólo se utiliza árido grueso reciclado, y entre -33 y +9% cuando se emplea además árido fino reciclado Módulo de elasticidad La utilización de arena reciclada puede disminuir el módulo de elasticidad del hormigón fabricado con ella. Incluso pequeños porcentajes de árido fino reciclado, del orden del 15%, pueden provocar descensos en el módulo de elasticidad de hasta el 13%. 115

116 Resistencia a tracción indirecta La resistencia a tracción es una de las propiedades del hormigón reciclado que experimenta menores variaciones con respecto al hormigón de control, aunque no se ha encontrado una tendencia clara de su comportamiento. Según los estudios realizados, mientras que con un 15% de áridos fino y grueso reciclados se obtiene una disminución en la resistencia a tracción de aproximadamente un 10%, cuando este porcentaje asciende al 30%, dicha disminución de resistencia se sitúa próxima al 15%. Retracción La utilización de árido reciclado produce una mayor retracción en el hormigón que cuando se emplea solo el árido natural. Esto se debe, entre otros motivos, al menor módulo de elasticidad y a los mayores contenidos de agua y cemento que se suelen utilizar en los hormigones reciclados. El valor final que se alcance depende en gran medida del porcentaje de árido reciclado presente en la dosificación. En algunos estudios, utilizando áridos grueso y fino reciclados, se han encontrado valores superiores a 60%, aunque se trata de casos en los que se pretende conseguir hormigones de reducida relación agua/cemento a partir de áridos procedentes de hormigones de resistencia media, aumentando el contenido de agua y de cemento para obtener una consistencia adecuada. Carbonatación Respecto a la profundidad de carbonatación, independientemente de la cantidad de arena reciclada utilizada, no se aprecian alteraciones significativas, siendo posible apuntar incluso hacia una mejora en el comportamiento respecto a las muestras de referencia. Esto se explica por el mayor contenido en cemento que deben llevar las mezclas con arenas recicladas (para conseguir la misma resistencia a compresión que las de referencia), y, por tanto, a la mayor reserva alcalina que protege la superficie del hormigón ante la carbonatación. Sin embargo, otros estudios han obtenido resultados más desfavorables, con profundidades de carbonatación entre 1,5 y 2,5 veces mayores en los hormigones reciclados cuando se utiliza un 100% de árido reciclado. Esta variación en los resultados se debe a que el comportamiento del hormigón reciclado depende en gran medida de la calidad del mortero nuevo Penetración de cloruros Los iones cloruros, procedentes del agua de mar o de las sales de deshielo, pueden penetrar a través de los poros hacia el interior del hormigón, combinándose con el cemento para formar la sal de Friddel. Al igual que sucede en otras propiedades, la mayor permeabilidad del hormigón reciclado implica una mayor penetración de cloruros, como así lo demuestran los escasos estudios realizados. 116

117 3.2.- REVISIÓN DE LA NORMATIVA Normativa general sobre arenas recicladas Pocos países cuentan con normativa nacional que regule el empleo de arena reciclada en hormigón. La mayoría de estas normas presentan una estructura similar en su contenido, incluyendo una clasificación de los áridos reciclados y especificaciones para su empleo en hormigón. Sin embargo, comparando las distintas normativas, se han encontrado grandes diferencias en cuanto a las aplicaciones permitidas a los hormigones fabricados con un mismo tipo de árido. A continuación se describen cada una de las normativas consultadas Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620: A1:2008) "ÁRIDOS PARA HORMIGÓN" (BS, NEN, DIN, NBN, NF y UNE EN 12620: A1:2008) Reino Unido, Holanda, Alemania, Bélgica, Francia y España han adoptado la norma europea de áridos para hormigón, que se ha suplementado con requisitos específicos para arenas recicladas (comunes en los seis países) que se recogen aquí Objeto y campo de aplicación Se aplica a los áridos con densidad aparente (secado en estufa) superior a 2,00 Mg/m 3 (2000 kg/m 3 ), empleados en todo tipo de hormigón. También incluye el árido reciclado con densidades entre 1,50 Mg/m 3 (1500 kg/m 3 ) y 2,00 Mg/m 3 (2000 kg/m 3 ) y las arenas recicladas (4 mm), siempre y cuando se tomen las consideraciones oportunas en estos casos. Nota El mandato M/125 Áridos incluye los áridos reciclados, existiendo normas de métodos de ensayo específicas para áridos reciclados que se encuentran en estado avanzado de elaboración Requisitos físicos Estabilidad de volumen. La retracción por secado de los áridos empleados en el hormigón estructural, será inferior al 0,075%, determinada con el ensayo modificado en la Norma EN Nota Estabilidad de volumen-expansión. En algunos casos puede ser posible que el árido reciclado contenga material expansivo como slaked lime (cal viva). Actualmente no es posible establecer requisitos ni se dispone de ensayos para detectar este problema. La norma incluye una clasificación de los áridos gruesos reciclados según sus constituyentes (Tabla 3.1), pero no existe mención sobre su aplicación a arenas recicladas. Las proporciones de los materiales que constituyen los áridos gruesos reciclados deben determinarse según la pren , y clasificarse según las categorías especificadas en la Tabla

118 Componente Rc Ru Rb Descripción - Hormigón, productos de hormigón, morteros - Elementos de hormigón para albañilería - Árido suelto, piedra natural - Árido cohesionado hidráulicamente - Elementos arcillosos para albañilería (como ladrillos y azulejos) - Elementos de silicato de calcio para albañilería - Hormigón aireado no flotante Ra - Materiales bituminosos Rg - Vidrio FL - Material flotante en volumen X Otro: - Cohesivo (como arcillas y suelos) - Diverso: metales (ferrosos y no ferrosos) - Madera no flotante, plástico y basura - Yeso Tabla 3.1: Constituyentes de los áridos gruesos reciclados 118

119 Tabla 3.2: Categorías para los constituyentes de los áridos gruesos reciclados Requisitos químicos Cloruros. El contenido en iones de cloruro solubles en ácido de los áridos reciclados para hormigón se deberá determinar de conformidad con la Norma EN , y ha de ser declarada por el productor. 119

120 Sulfato soluble en agua que contienen los áridos reciclados. Cuando sea necesario, habrá que declarar el contenido de sulfato soluble en agua de los áridos reciclados (de acuerdo a la EN ), según la categoría especificada en la Tabla 3.3. Tabla 3.3: Categorías para el contenido máximo de sulfatos solubles en agua Componentes que alteran la velocidad de fraguado y el endurecimiento del hormigón. Cuando sea necesario, deben evaluarse los áridos reciclados para determinar la influencia de materiales solubles en agua en el inicio del proceso de fraguado según la EN El cambio en el inicio del tiempo de fraguado del cemento, t e, determina la categoría según la Tabla 3.4. Tabla 3.4: Categorías para los componentes que alteran la velocidad de fraguado y endurecimiento del hormigón Existen dos tipos de ensayo de uso común para determinar la presencia de materia orgánica: sodium hydroxide test y fulvo acid test (mirar EN , 15.1 y 15.2). Ambos ensayos deben aplicarse a áridos reciclados. Si el sobrante líquido en estos ensayos es más claro que los colores estándar, los áridos pueden considerarse libres de materia orgánica Denominación y descripción Los áridos se deberán identificar con los siguientes datos: a) el origen y el fabricante, si el material ha sido remanipulado en un depósito, se debe indicar tanto el origen como el depósito; b) el tipo de árido (véase la Norma EN 932-3, y para árido reciclado: recycled agreggate ); c) para árido reciclado, la categoría según los constituyentes de la Tabla 3.2; 120

121 d) el tamaño del árido Anexo D. Evaluación de finos ANEXO D (Normativo). EVALUACIÓN DE LOS FINOS. Los finos se pueden considerar como no nocivos cuando se aplica una de las cuatro condiciones siguientes: a) el contenido total en finos del árido fino es menor del 3% o cualquier otro valor conforme con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización del árido; b) el valor del equivalente de arena (SE), cuando se ensaya de acuerdo con la Norma Europea EN 933-8, excede un límite inferior especificado; c) el valor del equivalente de arena es menor que el límite (SE) particular, pero el ensayo del azul de metileno da un valor menor que el límite (ME); d) el ensayo del azul de metileno, cuando se realiza de acuerdo con la Norma Europea EN da un valor menor que el límite particular especificado. Nota No es posible fijar universalmente límites precisos utilizando los métodos de ensayo relativos a diferentes áridos finos de ciertas regiones de Europa. Conviene establecer los límites y/o las categorías a partir de la experiencia que exista sobre los requisitos de materiales utilizados localmente de una manera satisfactoria, de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización del árido. Nota Los requisitos para el equivalente de arena y para el azul de metileno sobre una fracción de 0/2 se deberían expresar, normalmente, con una probabilidad del 90%. Nota Cuando la equivalencia de las prestaciones con áridos satisfactoriamente conocidos se establezca o cuando existan pruebas de una utilización satisfactoria, los finos contenidos en el árido se pueden considerar como no nocivos Anexo H. Control de producción de fábrica ANEXO H (Normativo). CONTROL DE PRODUCCIÓN DE FÁBRICA Información sobre materias primas Adicionalmente, para la obtención de áridos reciclados debe existir documentación de control de entrada de las materias primas para que puedan ser recicladas. Nota El procedimiento de control de entrada deberá identificar: naturaleza de la materia prima, fuente y lugar de origen, suministrador y transportista. Nota En el caso de áridos reciclados, el proceso de almacenamiento seguido será suficiente como identificación del origen. 121

122 Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN ) "ÁRIDOS PARA MORTERO Y HORMIGÓN. ÁRIDOS RECICLADOS" (DIN ) Prólogo Está basada en la DIN ("Aggregates for mortar and concrete"; norma ya no en vigencia), edición de julio de 2001, e incluye requisitos especiales para áridos reciclados Alcance Esta norma especifica los requisitos para áridos reciclados con densidades de 1500 kg/m 3 o superiores, para el uso en morteros y hormigones. También especifica los requisitos para los sistemas de control de producción y la evaluación de conformidad de dichos áridos Conceptos Hormigón triturado. Material resultante de la demolición de estructuras de hormigón y pavimentos de hormigón tanto de carreteras como de aeropuertos, o de productos de hormigón. Árido reciclado. Árido resultante de procesar material inorgánico previamente utilizado en construcción. Arena reciclada machacada. Árido reciclado con 4 mm de tamaño máximo de partícula Requisitos General. Hasta que no se establezcan otras especificaciones, los áridos reciclados deben cumplir los requisitos geométricos, físicos y químicos de la DIN Tipos de áridos. Se establece una clasificación en función de la composición del árido reciclado: Tipo 1: escombros de hormigón Tipo 2: productos de demolición Tipo 3: escombros de ladrillos Tipo 4: escombros de cubiertas Composición. La composición de los áridos reciclados debe cumplir los requisitos especificados en la Tabla 3.5. Los requisitos especificados en la Tabla 21 de la DIN no son de aplicación para este caso. Para determinar la composición, cada componente debe ser separado manualmente y pesado, tras lo que deben prepararse muestras representativas, con peso no inferior a 1000 gramos para el material con tamaño de partícula menor de 8 milímetros, y no inferior a 2500 gramos para el material con tamaño de partícula superior a 8 milímetros. 122

123 Las muestras de arena reciclada deben tomarse del tipo de árido pertinente. Tabla 3.5: Composición de los áridos reciclados Densidad y absorción. El valor de la densidad obtenido según la DIN-EN , no debe ser menor que el valor mínimo especificado en la Tabla 3.6. El valor de la absorción para las partículas de tamaño superior a 2 milímetros tal como se especifica en el Anexo D (determinación de la absorción), debe ser menor que el valor mínimo especificado en la Tabla 3.6. Tabla 3.6: Densidad de partícula y absorción de agua Cloruros solubles en ácido. El contenido de cloruros solubles en ácido obtenido según el Anexo E (determinación del contenido de cloruros solubles en ácido), no debe exceder el 0,04% (m/m) para áridos Tipo 1, 2 y 3, y 0,15% (m/m) para áridos Tipo 4 (Tabla 3.7). Tabla 3.7: Categorías para el contenido máximo de cloruros solubles en ácido 123

124 Retracción. Sin requerimientos. Resistencia a la helada. Sin requerimientos. Sustancias nocivas. La concentración de sustancias nocivas no debe exceder los valores especificados en la Tabla 3.8. Tabla 3.8: Concentración máxima de sustancias nocivas Anejo D. Determinación de la absorción La absorción de los áridos reciclados ha de ser determinada dado que es el factor más importante a la hora de establecer la relación agua/cemento. 124

125 La masa de la muestra no debe ser menor de 50 veces el valor numérico del tamaño de la partícula más larga, en gramos, con un mínimo de 500 gramos. Cuando se ensaye la arena machacada de tamaño 0/2 ó 0/4, las partículas menores de 0,125 milímetros deben ser retiradas mediante tamizado húmedo. Se secarán las muestras hasta masa constante a (110 ± 5) ºC, se enfriarán hasta temperatura ambiente en desecador, y se pesarán para obtener la masa seca m g,od. Cuando se ensayen los áridos gruesos reciclados, la muestra ha de mantenerse en agua a temperatura ambiente durante 10 minutos, y después secada con paño de algodón hasta que la superficie de todas las partículas se encuentre ligeramente húmeda. Para obtener la absorción a corto plazo de la arena reciclada, la muestra secada hasta masa constante y después enfriada hasta temperatura ambiente en desecador, se colocará en una bandeja poco profunda y rociada con agua hasta que la superficie de todas las partículas esté ligeramente mojada. La muestra mojada debe ser pesada después para determinar la masa húmeda m f (en gramos). La absorción W, en porcentaje, se obtiene según la siguiente fórmula: mf m W = m g, od Se tomará la media de 2 muestras tras 10 minutos. g, od

126 Anejo F. Requerimientos Tabla 3.9: Requerimientos Aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) La Instrucción de Hormigón Estructural no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural, por lo que, en principio, las arenas recicladas deberían cumplir los mismos requisitos que las arenas naturales. Dichos requisitos se resumen en la siguiente Tabla 3.10: 126

127 Contenido de finos (% en peso) Propiedad Árido fino Áridos redondeados o de machaqueo no calizos 6 Áridos de machaqueo calizos para clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o clase específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F Áridos de machaqueo calizos para clases generales de exposición I, IIa o IIb D 100 Método de ensayo UNE-EN Granulometría 1,4D 95 a 100 Árido fino Porcentaje que pasa (% en masa) D 85 a 99 UNE-EN (D 4 y d = 0) D d/2 Equivalente de arena Terrones de arcilla (% en peso) 1 UNE 7133 Material retenido en el tamiz 0,063 mm que flota en un líquido de peso específico 2 (% en peso) Compuestos totales de azufre (% expresados en S y referidos al árido seco) Sulfatos solubles en ácido (% expresados en SO 3 y referidos al árido seco) Cloruros (% expresados en Cl ) Materia orgánica Valor azul de metileno (g/kg de muestra 0/2 mm) f = finos fracción 0/2 (en g/kg) Ambiente I, IIa y IIb Tabla 3.10: Requisitos de aplicación para los áridos finos 0,5 1 0,8 0,05 0,03 70 Resto ambientes y clases de exposición 75 Friabilidad Hormigón armado o en masa Hormigón pretensado Color más claro que patrón Ambiente I, IIa y IIb 0,60f / 100 Resto ambientes y clases de exposición Absorción (% en peso) 5 Pérdida de peso con soluciones de sulfato magnésico (% en peso) 0,30f / (50) UNE UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN UNE-EN

128 Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) "ÁRIDOS RECICLADOS DE RESIDUOS SÓLIDOS DE CONSTRUCCIÓN CIVIL" (NBR 15116/04) Clasificación de los residuos de construcción según la Resolución 307 de la Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA), Cláusula 3ª: - Clase A: son los residuos que pueden reutilizarse como árido reciclado, con origen: a) Construcción, demolición, reforma y reparación de pavimentos, y otros trabajos para infraestructuras como el movimiento de tierras. b) Construcción, demolición, reforma y reparación de edificios: componentes cerámicos, morteros y hormigones. c) Producción y/o demolición de elementos prefabricados de hormigón. - Clase B: plásticos, metales, vidrio, madera. - Clase C: yeso y elementos no recuperables para su reutilización. - Clase D: elementos peligrosos Requerimientos para hormigón estructural Tabla 3.11: Requerimientos para hormigón estructural Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) "USO DE ÁRIDO RECICLADO Y HORMIGÓN RECICLADO" La normativa Japonesa Uso de árido reciclado y hormigón reciclado, norma específica para hormigón reciclado, independiente de la norma para hormigón convencional (JIS 5308), permite el empleo de árido reciclado procedente de hormigón para la fabricación de hormigón nuevo, estableciendo distintas especificaciones en función de la aplicación de estos áridos. Quedan por lo tanto excluidos los áridos reciclados de origen cerámico o mixto. 128

129 Sin embargo, se recoge como posible aplicación de los áridos reciclados la fabricación de hormigón no estructural. El árido reciclado podrá ser empleado para la fabricación de hormigón en masa o armado, pudiéndose utilizar además del árido grueso reciclado, el árido fino reciclado. La sustitución del árido natural puede ser total o parcial Materiales En los hormigones reciclados no es adecuado realizar ensayos de reactividad álcali-árido debido a la gran heterogeneidad de la procedencia de los áridos reciclados. Sin embargo, se han de tomar medidas para evitar estas reacciones, por lo que se deberá utilizar cemento con adiciones de cenizas volantes o escorias granuladas. Para optimizar la utilización del árido reciclado, la Japanese Industrial Standards JIS realizó tres recomendaciones sobre el uso del árido reciclado de hormigón, clasificándolo en tres clases H, L y M. Los requisitos del árido reciclado clase H, L y M así como las aplicaciones de hormigón sugeridas se detallan en la Tabla En cuanto a los áridos reciclados, éstos deben cumplir los requisitos establecidos en la Tabla Además, se establecen unos husos granulométricos para el árido reciclado, que en el caso del árido grueso, no difieren de los establecidos para el árido natural, mientras que para el árido fino reciclado, se permite un mayor porcentaje de partículas menor de 0,15 mm (15% en vez de 10%). Clase del árido reciclado Clase H Procesado del árido reciclado Árido reciclado que ha sufrido un proceso avanzado de separación, trituración y clasificación de la masa de hormigón generada por demolición de las estructuras Aplicaciones de hormigón recomendadas Puede utilizarse en aplicaciones estructurales con arena y grava natural o arena y grava recicladas. Clase L Árido reciclado procedente de residuos de hormigón triturado, pero sin tratamiento con agua Puede utilizarse para hormigón sin implicar costes y energía adicionales Clase M Árido reciclado procesado por demolición, trituración y clasificación Puede utilizarse para componentes que no son influenciados por la retracción por secado o ciclos de hielo-deshielo Tabla 3.12: Clasificación de los áridos reciclados (clases H, L y M) en Japón 129

130 Uso de árido reciclado y hormigón reciclado (Normas JIS 2005) Categoría del árido Densidad (g/cm 3 ) Absorción (%) Contenido de finos (%) Contenido de cloruros (%) Arena reciclada procedente de hormigón H M L 2, ,04 - Tabla 3.13: Requisitos de los áridos reciclados según la norma japonesa Aplicación de arenas recicladas en hormigón no estructural Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) "ÁRIDOS RECICLADOS DE RESIDUOS SÓLIDOS DE CONSTRUCCIÓN CIVIL" (NBR 15116/04) [Clasificación de los residuos de construcción, ver Apartado I.1.2.2] Define los requisitos de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural. Hormigón fabricado con cemento Pórtland y árido reciclado sin función estructural: es el material destinado a ser usado como relleno, camas de mortero, aceras, producción de artefactos no estructurales, bordillos, cunetas, estacas y tapiales. Estas aplicaciones implican el uso de hormigones con resistencias a compresión correspondientes a las clases C10 y C15 de la NBR RCA Árido reciclado de hormigón obtenido del residuo de Clase A Requerimientos para hormigón no estructural El árido reciclado que puede utilizarse en hormigón no estructural ha de ser de Clase A. Los residuos de Clase A deben ser inspeccionados visualmente y separados de los materiales de Clases B, C y D. Productos como tierra vegetal, betunes, plásticos, metales, materia orgánica, papel, cartón y yeso, son perjudiciales para el hormigón y deben ser separados de los materiales que vayan a ser reciclados. Para preparar hormigón con árido reciclado es necesario prehumectar tanto la fracción fina como la gruesa; un 80% del valor de la absorción se considera adecuado. 130

131 Tabla 3.14: Requerimientos para hormigón no estructural Aplicación de arenas recicladas en mortero Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN :2002) Esta norma especifica los requisitos para áridos reciclados, para el uso en morteros y hormigones. [Ver Apartado 5.1.2] Norma europea sobre áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) "ÁRIDOS PARA MORTEROS" (BS, NEN, DIN, NBN, NF y UNE EN / AC 2004) Objeto y campo de aplicación Esta norma europea (adoptada por Reino Unido, Holanda, Alemania, Bélgica, Francia y España) especifica las propiedades de los áridos y del filler de los áridos obtenidos por un proceso natural, materiales fabricados o reciclados, y las mezclas de estos áridos para utilizarlos en los morteros para las edificaciones, carreteras y trabajos de ingeniería civil. 131

132 Nota Los áridos usados en construcción deberían cumplir con todos los requisitos de esta norma europea. El mandato M/125 "Áridos" incluye áridos reciclados y algunos materiales de origen nuevo o no habitual así como los áridos naturales y manufacturados conocidos y tradicionales. Los áridos reciclados se incluyen en las normas existiendo normas de métodos de ensayo específicas para áridos reciclados que se encuentran en estado avanzado de elaboración. Se pueden pedir características y requisitos específicos caso por caso dependiendo de la experiencia de uso del producto, definidos en documentos contractuales Términos y definiciones Árido reciclado: Árido resultante del tratamiento de material inorgánico previamente empleado en la construcción Requisitos geométricos Tamaños del árido. Se prefieren los siguientes tamaños de árido: 0/1 mm, 0/2 mm, 0/4 mm, 0/8 mm, 2/4 mm, 2/8 mm Granulometría típica y tolerancias. Los siguientes requisitos se deben aplicar para el control de la variabilidad de los áridos finos. Cuando se requiera, el productor del árido debe documentar y declarar la granulometría típica de cada tamaño de árido fino producido. Cuando la evaluación de la producción se realiza dentro de un sistema de control continuo de producción en la fábrica, al menos el 90% de los veinte últimos resultados de la granulometría debe estar comprendida dentro de las tolerancias apropiadas, que se especifican en la Tabla 3.15, con relación a la granulometría declarada. Tabla 3.15: Tolerancias de las granulometrías típicas declaradas por el productor Forma de las partículas. La forma de las partículas de las fracciones de los áridos menores de 4 mm no es normalmente relevante en el comportamiento de los morteros. 132

133 Contenido de finos. El contenido de finos del árido no debe exceder los límites especificados en la siguiente Tabla 3.16 para cada una de las categorías. La categoría apropiada del árido se debe seleccionar en función de su utilización final; por ejemplo: Categoría 1: Morteros para pavimentos, proyectados, para reparación, pastas. Categoria 2: Morteros para revocos y enlucidos. Categorias 3 y 4: Morteros para albañilería. Tamaño del áridos (mm) Porcentaje máximo, en masa que pasa por el tamiz de 0,063 mm Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría 4 Categoría 5 0/ Tabla 3.16: Categorías para el contenido máximo de finos Cuando el contenido en finos en los áridos finos exceda del 3% en masa y se tenga evidencia documentada de su empleo satisfactorio, no es necesario realizar ensayos adicionales. Cuando se requiera, el contenido en finos nocivos en los áridos y en el filler de los áridos se debe evaluar de acuerdo con el Anexo C. Nota Actualmente, mientras no se disponga de nuevas investigaciones, no es posible establecer requisitos universales relativos a los finos nocivos de todos los materiales. En el Anexo C se incluyen directivas suplementarias relacionadas con la evaluación de los finos nocivos Requisitos físicos Densidad de las partículas. La densidad de las partículas se debe determinar de acuerdo con la Norma Europea EN Los resultados se deben declarar indicando el número del apartado del método del ensayo y las ecuaciones utilizadas. Absorción de agua. La absorción de agua se debe determinar de acuerdo con la Norma Europea EN Los resultados se deben declarar indicando el número del apartado del método del ensayo y las ecuaciones utilizadas. Resistencia al hielo y al deshielo. Cuando la resistencia al hielo y al deshielo de los áridos de 4 mm o menos y del filler del árido se requiera para una situación de utilización final, se debe obtener realizando un ensayo de hielo/deshielo con el mortero, de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización Requisitos químicos Cloruros. Cuando se requiera, el contenido en cloruros solubles en agua de los áridos para mortero y del filler del árido, expresado como iones cloruro, se debe determinar de acuerdo con el capítulo 7 de la Norma Europea EN :1998; el resultado se debe declarar por el fabricante. Sulfatos solubles en ácido. El contenido en sulfatos solubles en ácido en los áridos y en el filler de los áridos para morteros, determinado de acuerdo con el Capítulo 12 de la Norma Europea EN :1998, debe estar de acuerdo con la categoría relevante especificada en la Tabla

134 Categoría AS 0,2 AS 0,8 AS declarado AS NR Sulfatos solubles en ácido (% de pérdida, en masa) 0,2 0,8 > 0,8 Ningún requisito Tabla 3.17: Categorías para el contenido de sulfatos solubles en ácido Componentes que alteran la velocidad de fraguado y la de endurecimiento del mortero. Los áridos y el filler de los áridos que contienen materia orgánica u otras sustancias en proporciones susceptibles de poder alterar la velocidad de fraguado y la de endurecimiento del mortero, se deben evaluar para determinar su influencia en el tiempo de fraguado y en la resistencia a compresión, de acuerdo con el Apartado 15.3 de la Norma Europea EN :1998. Las proporciones de tales sustancias no deben producir: a) Un incremento del tiempo de endurecimiento de las probetas para ensayo de mortero mayor de 120 min. b) Una disminución de la resistencia a compresión de las probetas para ensayo de mortero mayor del 20% a 28 días. Reactividad álcali-sílice. Cuando se requiera, la reactividad álcali-sílice de los áridos y del filler de los áridos se debe evaluar de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización: Los resultados se deben declarar. Estos requisitos físicos y químicos se resumen en la siguiente Tabla 3.18, incluyendo la norma de ensayo correspondiente en cada caso. Método de Requisitos Parámetro de ensayo Áridos para morteros ensayo Físicos Químicos Contenido en finos categoría EN de 1 a 5 Densidad de las partículas Absorción de agua Cloruros solubles en agua Sulfatos solubles en ácido Azufre total categoría EN EN Tabla 3.18: Principales requisitos físicos y químicos Valor declarado Valor declarado (cuando se requiera) de AS 0,2 a AS NR < 1% (S, en masa) Anexo C. Evaluación de finos Idéntico al Anexo D de la norma UNE-EN 12620, desarrollado en el Apartado I

135 Norma europea sobre áridos ligeros (EN :2002) "ÁRIDOS LIGEROS PARA HORMIGÓN, MORTERO E INYECTADO" Esta norma europea especifica las propiedades de los áridos ligeros y áridos ligeros filler obtenidos por tratamiento de materiales naturales, artificiales o reciclados, y las mezclas de estos áridos, para la elaboración de hormigón, mortero o inyectado empleados en edificaciones, carreteras y trabajos de obras públicas. Se aplica a los áridos ligeros de origen mineral con una densidad de partículas no superior a 2,00 Mg/m 3 (2.000 kg/m 3 ), o una densidad aparente no superior a kg/m 3 (1,20 Mg/m 3 ). Los principales requisitos físicos y químicos exigidos a estos áridos se resumen en la siguiente Tabla 1.19, incluyendo la norma de ensayo correspondiente en cada caso. Nota Los requisitos de esta norma europea se basan en la experiencia obtenida con tipos de áridos con una pauta de uso establecida. Se debería prestar atención cuando se considere el empleo de áridos de los que no se dispone de experiencia de uso final, por ejemplo, áridos reciclados o áridos obtenidos a partir de determinados subproductos industriales. Tales áridos, que deberían cumplir todos los requisitos de esta norma europea, podrán tener otras características no incluidas en el Mandato M 125 que no son de aplicación a la generalidad de los tipos de árido con una pauta de uso establecida, y cuando se exija, se podrá emplear la normativa vigente en el lugar de uso para valorar su adecuación. 135

136 Requisitos Físicos Químicos Parámetro de ensayo Densidad aparente EN Densidad de las partículas EN Granulometría Desclasificados inferiores Desclasificados superiores EN Contenido de finos EN Absorción de agua Contenido de agua EN Resistencia al machaqueo Porcentaje de partículas fracturadas EN Resistencia a la desintegración Cloruros solubles en agua Sulfatos solubles en ácido Azufre total Contaminantes orgánicos Método de ensayo EN (Anexo C) EN (Anexo A) EN (Anexo B) EN Tabla 3.19: Principales requisitos físicos y químicos Áridos ligeros para hormigón, mortero e inyectado ±15% del valor declarado, con un máximo de ±100 kg/m 3 ±15% del valor declarado, con un máximo de ±150 kg/m 3 (cuando se requiera) Resultado declarado < 15% (en masa) < 10% (en masa) Valores declarados (cuando se requiera) Valores declarados Otras aplicaciones de arenas recicladas Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados en pavimentación (NBR 15116/04) "ÁRIDOS RECICLADOS DE RESIDUOS SÓLIDOS DE CONSTRUCCIÓN CIVIL" (NBR 15116/04) [Clasificación de los residuos de construcción, ver Apartado 5.2.2] Esta norma define los requisitos de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural. 136

137 RCA Árido reciclado de hormigón obtenido del residuo de Clase A. Requerimientos para pavimentos: Tabla 3.20: Requerimientos para pavimentos Norma europea sobre áridos para uso en capas estructurales de firmes (UNE-EN 13242:2003+A1) ÁRIDOS PARA CAPAS GRANULARES Y CAPAS TRATADAS CON CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS PARA USO EN CAPAS ESTRUCTURALES DE FIRMES Objeto y campo de aplicación Esta norma europea especifica las propiedades de los áridos obtenidos por tratamiento de materiales naturales, artificiales y reciclados, para materiales tratados con conglomerantes hidráulicos y no tratados empleados en obras de ingeniería civil y construcción de carreteras. Nota Los áridos empleados en construcción deberían cumplir con todos los requisitos de esta norma europea. El mandato M/125 Áridos incluye áridos reciclados y algunos materiales de procedencia nueva o no habitual así como los áridos naturales y artificiales conocidos y tradicionales. Los áridos reciclados se incluyen en las normas, existiendo para ellos normas de métodos de ensayo específicas que se encuentran en estado avanzado de elaboración. La necesidad de ensayar y declarar las propiedades especificadas en esta norma dependerá del uso final o del origen del árido. Cuando se requiera, se deben realizar los ensayos especificados en esta norma para determinar las propiedades correspondientes. 137

138 Términos y definiciones Árido reciclado. Árido resultante del tratamiento de material inorgánico previamente utilizado en la construcción Requisitos geométricos Granulometría. La granulometría de los áridos, determinada según la Norma Europea EN 933-1, debe cumplir los requisitos de la Tabla Tabla 3.21: Requisitos generales de la granulometría Cuando se requiera, el fabricante debe documentar y, a petición, debe declarar la granulometría típica para cada tamaño de árido fino o árido combinado producido. Las desviaciones que se presenten deben cumplir los requisitos de tolerancia de las categorías correspondientes de la Tabla 3.22, según la aplicación prevista o uso final. 138

139 Tabla 3.22: Categorías de las tolerancias de la granulometría típica declarada por el proveedor de los áridos finos y árido combinado Contenido de finos. Cuando se requiera, el contenido de finos de los áridos gruesos, áridos finos y árido combinado se debe declarar de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla

140 Tabla 3.23: Categorías del máximo contenido de finos Calidad de los finos. Si el contenido en finos de los áridos finos es superior al 3% en masa y se ha podido documentar su uso satisfactorio, no será necesario realizar nuevos ensayos. Cuando se requiera, la nocividad de los finos se debe evaluar de acuerdo con el Anexo A Requisitos físicos Densidad de partículas. Cuando se requiera, la densidad de las partículas se debe determinar de acuerdo con los capítulos 7, 8 ó 9 de la Norma Europea EN :2000, según el tamaño de partícula del árido, y se declararán los resultados. Absorción de agua. Cuando se requiera, la absorción de agua se deberá determinar de acuerdo con los capítulos 7, 8 ó 9 de la Norma Europea EN :2000, según el tamaño de partícula del árido, y se declararán los resultados Requisitos químicos Sulfatos solubles en ácido. Cuando se requiera, el contenido de sulfatos solubles en ácido de los áridos combinados para materiales tratados con conglomerantes hidráulicos, determinado 140

141 según la Norma Europea EN , debe declararse de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla Tabla 3.24: Categorías del contenido máximo de sulfatos solubles en ácido Azufre total. Cuando se requiera, el contenido total de azufre en el árido, determinado según la Norma Europea EN , debe declararse de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla Tabla 3.25: Categorías para el máximo contenido total de azufre Sulfato soluble en agua. Cuando se requiera, el contenido de sulfato soluble en agua de los áridos reciclados, determinado según la Norma Europea EN , debe declararse de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla

142 Tabla 3.26: Categorías para el máximo contenido de sulfatos solubles en agua Requisitos de durabilidad Resistencia a los ciclos de hielo y deshielo Absorción de agua como ensayo de reconocimiento de la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo: Cuando se requiera, la absorción de agua como ensayo de reconocimiento se debe determinar por uno de los dos métodos de ensayo, el del Capítulo 7 o Capítulo 8 de la Norma Europea EN :2000, o el del Anexo B de la Norma Europea EN :2000, dependiendo del tamaño de árido, declarando el resultado y el método de ensayo que se hubiera empleado. Si la absorción de agua, determinada según el Capítulo 7 o el Capítulo 8 de la Norma Europea EN :2000, es igual o inferior al valor máximo de la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.27, el árido deberá ser considerado como resistente a los ciclos de hielo y deshielo. Tabla 3.27: Categorías para los valores máximos de la absorción de agua (Capítulo 7 o Capítulo 8 de la Norma Europea EN :2000) Si la absorción de agua, determinada según la Norma Europea EN :2000, Anexo B, es inferior al 0,5%, el árido debe ser considerado como resistente a los ciclos de hielo y deshielo (ver Tabla 3.28). 142

143 Tabla 3.28: Categorías para los valores máximos de la absorción de agua (EN :2000, Anexo B) Cuando se requiera, la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo, determinada según la Norma Europea EN o la Norma Europea EN , se debe declarar de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.29 o la Tabla Tabla 3.29: Categorías para los valores máximos de la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo Tabla 3.30: Categorías de los valores máximos para el valor del sulfato de magnesio Anexo A. Evaluación de finos Idéntico al Anexo D de la norma UNE-EN 12620, desarrollado en el Apartado I

144 Normativa de ensayo de aplicación para arenas recicladas Las siguientes normas de ensayo están expresamente mencionadas en normativas internacionales, con aplicación directa a los áridos reciclados Retracción por secado (EN :2008) NORMA EN DETERMINACIÓN DE LA RETRACCIÓN POR SECADO Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620: A1:2008 y exige que el resultado de este ensayo sea inferior al 0,075% Prólogo Esta norma tiene como finalidad identificar los áridos con alta sensibilidad a la humedad, los cuales pueden causar agrietamientos excesivos en le hormigón, deflexión y pérdida de durabilidad. Este ensayo puede no ser adecuado para áridos ligeros. Esta norma europea pertenece a una serie de normas de ensayos sobre las propiedades térmicas de los áridos y su resistencia a agentes atmosféricos Objeto y campo de aplicación Esta norma describe el método de referencia a utilizar para el ensayo de tipo y, en caso de litigio, para la determinación de la influencia de los áridos sobre la retracción por secado del hormigón. Esta norma se basa en el ensayo de hormigones de proporciones de mezcla definidas y con áridos de tamaño máximo de 20 milímetros. Nota En aquellos casos que se requiera únicamente la determinación de la retracción por secado de un origen de árido grueso o de un origen de árido fino (arena), el otro componente a emplear debería ser, respectivamente, un árido fino o grueso con un valor de retracción bajo y conocido. Nota Los áridos con una alta demanda de agua y/o alta porosidad pueden ocasionar en un hormigón con un contenido en agua definido una mezcla con una trabajabilidad insuficiente para permitir la total compactación de las probetas. Esto es probable que ocurra en combinaciones de áridos que tengan un valor compuesto de absorción de agua mayor del 3,5%, o con densidades de partícula después de secado en estufa inferiores a 2,45 Mg/m 3 (por ejemplo, para áridos reciclados). En tales casos, puede llevarse a cabo una variación del método (sin datos de precisión) mediante uno de los siguientes cambios en la mezcla del hormigón: - utilización de áridos en las condiciones saturada y de superficie seca; - utilización de aditivos de reducción del agua. 144

145 Análisis químico (EN :1998) NORMA EN :1998. ANÁLISIS QUÍMICO Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620: A1:2008. Si en la realización del ensayo (con hidróxido sódico o ácido fúlvico) el sobrante líquido es más claro que los colores estándar, los áridos pueden considerarse libres de materia orgánica Objeto y campo de aplicación Esta norma europea tiene por objeto fijar los procedimientos operatorios para realizar el análisis químico de los áridos. Esta norma describe los procedimientos operatorios de referencia y, en determinados casos, un procedimiento alternativo que proporciona resultados equivalentes Determinación de los compuestos orgánicos que afectan al fraguado y al endurecimiento del cemento Determinación del contenido en humus. El humus es una sustancia orgánica que se forma en el suelo por descomposición de los residuos animales o vegetales. Determinación del contenido en ácido fúlvico. Los ácidos fúlvicos son componentes de los ácidos húmicos que tienen un efecto retardador en la hidratación de los cementos. Determinación de los contaminantes orgánicos por el ensayo del mortero. El método del mortero es un ensayo de prestaciones destinado a demostrar y cuantificar los efectos que pueden tener los contaminantes orgánicos presentes en el árido sobre el fraguado y el endurecimiento del mortero Influencia en el tiempo de principio de fraguado (EN :2006) NORMA EN ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁRIDOS. PARTE 6: DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL EXTRACTO DE ÁRIDOS RECICLADOS EN EL TIEMPO DE PRINCIPIO DE FRAGUADO DEL CEMENTO Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620: A1:2008. De acuerdo con el resultado del ensayo, el árido se clasifica en diferentes categorías (ver Apartado ). Estas categorías van desde admitir un retraso en el principio de fraguado ( 10 minutos) hasta no aplicar requisito alguno Objeto y campo de aplicación Esta norma europea especifica el procedimiento para la determinación de la influencia de los componentes solubles en agua procedentes de áridos reciclados sobre el tiempo de fraguado inicial del cemento. Nota En el Apartado 15.3 de la Norma Europea EN :1998, se describe un procedimiento para su utilización con áridos naturales; este procedimiento está concebido para 145

146 demostrar y cuantificar los efectos de los contaminantes orgánicos. No es adecuado para los áridos reciclados porque éstos también pueden contener contaminantes inorgánicos Reactivos Cemento tipo CEM I conforme con los requisitos de la Norma Europea EN Agua desmineralizada o agua de pureza equivalente Principio del método Se extrae una porción de ensayo del árido con agua para eliminar los componentes solubles en agua. El tiempo de fraguado inicial del cemento mezclado con el extracto se compara con el tiempo inicial de fraguado del mismo cemento mezclado con agua desmineralizada Cálculo y expresión de los resultados La influencia, A, del extracto del árido, en minutos de diferencia con respecto a los tiempos de fraguado iniciales, se calcula aplicando la siguiente ecuación: donde A= t w t e t w es el tiempo de fraguado inicial de la pasta cemento/agua (en minutos) t e es el tiempo de fraguado inicial de la pasta cemento/extracto del árido (en minutos) Un valor negativo de A indica un efecto retardante, un valor positivo indica un efecto acelerante Comparación de normativas sobre arena reciclada En este apartado se recogen de forma resumida los principales límites que exigen las normativas existentes para distintas propiedades de los áridos finos reciclados: Áridos para hormigón (BS y NEN A1 2008) Áridos reciclados Densidad (kg/m³) 1500 Contenido de finos (% en peso) Desde valor declarado hasta 3 Retracción por secado (en hormigón estructural) 0,075% Cloruros solubles en ácido Valor declarado por productor Sulfatos solubles en agua (% en peso) Desde no requerido hasta 0,2 Tabla 3.31: Requisitos de la norma EN 12620: A1:

147 Áridos para mortero y hormigón. Áridos reciclados (DIN ) Constituyentes (% en peso) Árido reciclado procedente de hormigón Hormigón y árido 90 Clínker Arenisca calcárea Tabla 3.32: Requisitos de la norma DIN : Otros minerales 2 Asfalto 1 Otros 0,2 Contenido de finos (% en peso) 10 Densidad (kg/m³) 2000 Absorción (%) 10 Cloruros solubles en ácido (% en peso) 0,04 Sulfatos solubles en ácido (% en peso) 0,08 Retracción Sin requerimientos Áridos reciclados de residuos sólidos de construcción civil (NBR 15116/04) Impurezas (% en peso) Utilización Arena reciclada procedente de hormigón Hormigón estructural Sustitución (%) 20 Absorción (%) 12 Densidad (kg/m 3 ) 2300 Materiales carbonosos 1 Tabla 3.33: Requisitos de la norma NBR 15116/04 Hormigón no estructural Cloruros 0,35 1 Sulfatos 1 Betunes 1 Materiales no minerales 0,5 2 Terrones de arcilla 2 Tierra y materia orgánica 0 Total contaminantes

148 Uso de árido reciclado y hormigón reciclado (Normas JIS 2005) Arena reciclada procedente de hormigón Categoría del árido Densidad (g/cm 3 ) Absorción (%) Contenido de finos (%) Contenido de cloruros (%) H M L > 2,5 > 2,0 < 3 < 10 < 13 < 7 < 8 < 0,04 Tabla 3.34: Requisitos de las normas JIS Normativa sobre hormigones con arenas recicladas En este apartado se recogen las consideraciones referentes a los hormigones reciclados estructurales (fabricados utilizados con arenas recicladas de hormigón) que se han encontrado en diferentes normas Norma europea sobre áridos para hormigón (EN A1 2008). Anexo G. Durabilidad del hormigón con árido reciclado En este anexo informativo recogido en la norma europea de áridos para hormigón se recogen consideraciones sobre los efectos que pueden ocasionar en la durabilidad del hormigón ciertos compuestos químicos presentes en los áridos reciclados. ANEXO G (Informativo). ORIENTACIONES SOBRE LOS EFECTOS DE ALGUNOS COMPUESTOS QUÍMICOS DE LOS ÁRIDOS SOBRE LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN DEL QUE FORMAN PARTE Cloruros en áridos reciclados Para los áridos reciclados, concretamente los que proceden de hormigón estructural o mortero, los cloruros pueden presentarse combinados con aluminato cálcico y otras fases. Es poco probable que los cloruros puedan extraerse con agua mediante los procedimientos indicados en el Artículo 7 de la EN , incluso si la muestra se ha triturado hasta obtener polvo antes de la extracción. Para muchos áridos reciclados es probable que el contenido en ión cloro sea bajo. El contenido en cloruros solubles en ácido según la EN , sobreestimará la disponibilidad de cloruros, y su valor deberá ser utilizado en el cálculo del contenido en ión cloro del hormigón. Esto deberá proveer un margen de seguridad adicional. 148

149 Sulfatos Los sulfatos solubles en agua presentes en los áridos reciclados, determinados según la norma EN , son esencialmente sulfatos potencialmente reactivos (como el yeso) y pueden dar lugar a mayores valores de expansión del hormigón Reacción álcali-sílice en áridos reciclados Las consideraciones indicadas para áridos naturales puede que no sean las más apropiadas para el uso de áridos reciclados. En el caso de áridos reciclados procedentes de hormigón, será necesario establecer que el hormigón de procedencia no contiene áridos reactivos y, en los casos en los que el nuevo hormigón tenga una limitación en el contenido de álcali, deberá determinarse y tenerse en cuenta el contenido en álcali de los áridos reciclados. En el caso de áridos reciclados en general, será apropiado considerar el material como un árido potencialmente reactivo, a menos que se haya establecido específicamente que es no reactivo. En ambos casos deberá considerarse la posibilidad de una variabilidad en la composición impredecible Componentes que influyen en el fraguado y endurecimiento del hormigón Los componentes de los áridos reciclados que pueden influir negativamente sobre la velocidad de hidratación del cemento, alterando la velocidad de fraguado y endurecimiento del hormigón, pueden ser inorgánicos, y, por tanto, no se detectarán mediante los procedimientos indicados en 15.3 de EN Para áridos reciclados deberán aplicarse los procedimientos dados en EN Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) Esta norma permite la utilización de arenas recicladas en porcentaje máximo del 20% para la fabricación de hormigones hasta 40 megapascales. Los áridos reciclados deberán cumplir los requisitos que se recogen en el apartado I Asimismo esta norma regula el uso de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural, destinado a ser usado como relleno, camas de mortero, aceras, producción de artefactos no estructurales, bordillos, cunetas, estacas y tapiales. Estas aplicaciones implican el uso de hormigones con resistencias a compresión correspondientes a las clases C10 y C15 de la NBR Los áridos reciclados deberán cumplir los requisitos que se recogen en el apartado I Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) "USO DE ÁRIDO RECICLADO Y HORMIGÓN RECICLADO" El árido reciclado podrá ser empleado para la fabricación de hormigón en masa o armado, pudiéndose utilizar además del árido grueso reciclado, el árido fino reciclado. La sustitución del árido natural puede ser total o parcial. No se podrá utilizar hormigón reciclado procedente de pavimentos con asfalto ni hormigón que incluya productos cerámicos. Después de la trituración, el árido reciclado (fino y/o grueso) se debería procesar en un molino para eliminar el mortero adherido y los finos 149

150 Esta norma incluye los siguientes requisitos: Clasificación Para facilitar el control de calidad del hormigón, se ha establecido una tipología simplificada, clasificándolo en los siguientes grupos: - Hormigón pobre: que engloba hormigones de rellenos o de nivelación para hormigón no estructural. - Hormigón armado: en el que se controla el contenido de cloruros. - Hormigón estructural. Los requisitos que deben cumplir los distintos grupos de hormigones son los siguientes recogidos en la Tabla 3.35: Clase Hormigón pobre Hormigón armado Resistencia (N/mm 2 ) Uso en obra civil D máx (mm) Cono (cm) Tabla 3.35: Requisitos para diferentes tipos de hormigones reciclados Contenido de cloruros (kg/m 3 ) < < 15 0,6 Hormigón estructural 18 ( * ) Según necesidades Según necesidades Según necesidades ( * ) Mínima resistencia exigida a los hormigones convencionales Control de calidad En el control de la resistencia del hormigón se deberán ensayar tres probetas, de las cuales, en los dos primeros tipos, el valor mínimo ha de ser 10 N/mm 2 y el valor medio superior a 12 N/mm Dosificación La dosificación requiere una relación agua/cemento máxima de 0,60 y un contenido de cemento superior a 280 kg/m 3, que aseguran una resistencia superior a 12 N/mm Equipos para producir hormigón reciclado Esta norma incluye la necesidad de incorporar en el sistema de producción de hormigón reciclado un dispositivo de humectación de los áridos reciclados, al igual que se realiza con los áridos ligeros, para homogeneizar las propiedades del hormigón reciclado. A su vez, se permite la utilización de mezcladoras continuas, que no están permitidas en el hormigón convencional, y se incrementa la tolerancia en los pesos de los materiales. 150

151 Inspección Los métodos de ensayo de resistencia, consistencia, contenido de aire ocluido y contenido de cloruros son los mismos que para el hormigón convencional, y la frecuencia de control será semanal para la resistencia y diaria para el resto Normativa española sobre hormigón la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural. Tampoco existe normativa específica que contemple la utilización de estas arenas en hormigones no estructurales. Como dato de referencia, se incluyen en este apartado de forma resumida los requisitos exigidos por la normativa española para la utilización del hormigón no estructural en diferentes aplicaciones, cuando se utilizan áridos naturales (Tabla 3.36). EHE-08 PPT Generales para Obras de Carreteras y Puentes PG3 y PG4 Hormigón PPT Particulares del Ayuntamiento de Madrid Asociación de Fabricantes de Tuberías de Presión de HAP (AFTHAP) Hormigón de limpieza Hormigón no estructural Cunetas Arquetas y pozos de registro Hormigón magro y magro vibrado Encintado de bordillos Aceras de baldosas Empotramiento de señales retroflectantes Cimentación de pórticos y banderolas Fondo de zanja para canalizaciones Solera de hormigón Cama de hormigón f ck mínima (N/mm 2 ) Requisitos adicionales Tabla 3.36: Requisitos para la utilización de hormigón no estructural en diferentes aplicaciones - 15 Recomendación TM árido = 30 mm 20 Cumplimiento EHE 12 - Entre 12 y , ,5-15 TM árido = 20 mm 20 Contenido cemento 150 kg/m 3 Recomendación TM árido = 30 mm Contenido cemento 140 kg/m 3 a/c 0,75 Utilización de aireante Consistencia blanda TM árido = 20 mm Ambiente IIa Consistencia blanda TM árido = 20 mm Ambiente IIa Cemento SR Consistencia blanda TM árido = 20 mm Consistencia blanda TM árido = 20 mm Consistencia muy plástica TM árido = 20 mm 151

152 Normativa sobre morteros con arenas recicladas Norma UNE-EN Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 1: Morteros para revoco y enlucido Esta norma especifica los requisitos de las prestaciones finales que son de aplicación a los morteros para revoco/enlucido hechos en fábrica (morteros industriales) a base de conglomerantes inorgánicos para exteriores (revocos) e interiores (enlucidos) utilizados en muros, techos, pilares y tabiques. Adicionalmente, indica que las características de las materias primas deben permitir obtener un producto terminado conforme con estos requisitos, debiendo el fabricante conservar registros de cómo se ha establecido la aptitud de empleo de dichas materias primas. La variedad de campos de aplicación y condiciones de exposición de los morteros requieren que éstos tengan diferentes propiedades y niveles de prestaciones. Para estos propósitos, la resistencia a compresión, la absorción de agua y la conductividad térmica se deben clasificar de acuerdo con la Tabla Las propiedades relativas a la utilización prevista y/o al tipo de producto se deben declarar de acuerdo con la Tabla Los valores y/o clases declarados deben cumplir con los requisitos especificados en la Tabla Si la utilización prevista en el mercado para el correspondiente mortero para revoco/enlucido lo justifica, otras propiedades adicionales a las especificadas en la Tabla 3.38, se pueden declarar para cada tipo de mortero. Propiedades Categorías Valores Intervalo de resistencia a compresión a 28 días Absorción de agua por capilaridad Conductividad térmica CS I CS II CS III CS IV W 0 W 1 W 2 T 1 T 2 0,4 N/mm 2 a 2,5 N/mm 2 1,5 N/mm 2 a 5,0 N/mm 2 3,5 N/mm 2 a 7,5 N/mm 2 6 N/mm 2 no especificado c 0,40 kg/m 2 min 0,5 c 0,20 kg/m 2 min 0,5 0,1 W/mK 0,2 W/mK Tabla 3.37: Categorías de resistencia a compresión, absorción de agua y conductividad térmica 152

153 a Para la determinación de las condiciones de almacenamiento, el contenido en cal aérea se debe calcular y expresar como hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 c Se puede utilizar igualmente otro fractil. Si así se hace, el fractil utilizado debe indicarse junto al valor adicional de λ 10,seco,mat Unión Europea Parámetro de ensayo Método de ensayo Uso corriente Ligero Morteros para revoco/enlucido Coloreado Monocapa Para renovación Para aislamiento térmico Densidad en seco aparente kg/m 3 EN Intervalo de valores declarados Intervalo de valores declarados 1300 Intervalo de valores declarados Resistencia a compresión Resistencia de unión (adhesión) Adhesión (tras ciclos climáticos de acondicionamiento) categoría EN a de CSI de CSI de CSI a CSIV CSII a CSIV a CSIII N/mm 2 y forma de rotura (FP) EN que el valor declarado y FP - valor EN declarado - y FP de CSI a CSII que el valor declarado y FP Absorción de agua por capilaridad (morteros utilizados en exterior) categoría kg/m 2 tras 24 h de W1 a EN de W0 a W2 0,3 W1 W2 Penetración de agua (tras ensayo de absorción de agua) mm EN Permeabilidad al agua sobre soportes relevantes (tras ciclos climáticos de acondicionamiento) ml/cm 2 tras 48 h EN Coeficiente de permeabilidad al vapor de agua (µ) (morteros utilizados en exterior) EN a,b que el valor declarado 15 Conductividad térmica λ 10,seco,mat c (morteros sometidos a requisitos térmicos) W/mK EN 1745 Tabla A.12 EN Valor medio tabulado (P = 50%) - - T1: 0,10 T2: 0,20 Reacción al fuego clase EN Los morteros que contengan >1% (en masa o en volumen, el más crítico) de materiales orgánicos se clasifican en la clase A1, sin necesidad de ensayos. b El método de ensayo EN determina la permeabilidad al vapor de agua, A, en kg/m 2 spa, mientras que el valor especificado en esta norma corresponde al coeficiente de permeabilidad al vapor de agua, µ El cálculo de µ a partir de A, se realiza por medio de la expresión siguiente: µ = (1, )/A Cuando 1, corresponde al equivalente en aire del factor de permeabilidad al vapor de agua para una temperatura de 20 ºC y una presión atmosférica de Pa Tabla 3.38: Requisitos según la utilización prevista y/o tipo de producto Norma UNE-EN Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 2: Morteros para albañilería Esta norma especifica los requisitos que son de aplicación a los morteros para albañilería hechos en fábrica (morteros industriales) utilizados en muros, pilares y tabiques de albañilería. Adicionalmente, indica que las características de las materias primas deben permitir obtener un 153

154 producto terminado conforme con estos requisitos, debiendo el fabricante conservar registros de cómo se ha establecido la aptitud de empleo de dichas materias primas. La variedad de campos de aplicación y condiciones de exposición de los morteros requieren morteros con diferentes propiedades y niveles de prestaciones. Para estos propósitos, la resistencia a compresión se debe clasificar de acuerdo con la Tabla Las propiedades relativas a la utilización prevista y/o al tipo de producto se deben declarar de acuerdo con la Tabla Los valores y/o clases declarados deben cumplir con los requisitos especificados en la Tabla Clase M1 M2,5 M5 M10 M15 M20 Md Resistencia a compresión N/mm 2 1 2, d d es una resistencia a compresión mayor de 20 N/mm 2 y múltiplo de 5, declarada por el fabricante Tabla 3.39: Clases de la resistencia a compresión Parámetro de ensayo Densidad en seco aparente Resistencia a compresión Absorción de agua por capilaridad (morteros utilizados en exterior) Coeficiente de permeabilidad al vapor de agua (morteros utilizados en exterior) Conductividad térmica λ 10,seco,mat a (morteros sometidos a requisitos térmicos) kg/m 3 EN categoría EN Morteros para albañilería Uso corriente categoría EN que el valor declarado W/mK Método de ensayo EN 1745 Tabla A.12 EN 1745 Tabla A.12 EN Intervalo de valores declarados de M1 a Md Valor medio tabulado Ligero Intervalo de valores declarados 1300 Valor declarado - - Valor declarado Reacción al fuego clase EN Los morteros que contengan > 1% (en masa o en volumen, el más crítico) de materiales orgánicos se clasifican en la clase A1, sin necesidad de ensayos a Se puede utilizar igualmente otro fractil. Si así se hace, el fractil utilizado debe indicarse junto al valor adicional de λ 10,seco,mat Tabla 3.40: Requisitos según la utilización prevista y/o tipo de producto ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LAS ARENAS RECICLADAS Resultados de los ensayos de caracterización En la siguiente Tabla 3.41 se recogen los resultados de los ensayos de caracterización físicos y químicos realizados a todas las arenas estudiadas (catorce arenas recicladas de hormigón y dos arenas calizas de machaqueo). Asimismo, cuando procede, se incluyen los requisitos 154

155 establecidos en la Instrucción EHE-08 para la aplicación de arenas naturales en hormigón estructural (la Instrucción EHE-08 no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural, por lo que, en principio, las arenas recicladas deberían cumplir los mismos requisitos que las arenas naturales). Se han resaltado en color amarillo los resultados que incumplen con el requerimiento correspondiente. AFE AFN1 AFN2 AFN3 AFN4 AFN5 AFN6 AFS1 AFS2 AFS3 AFS4 AFS5 AFV1 AFV2 AFC1 AFC2 EHE 08 Densidad aparente g/cm 3 2,26 2,42 2,33 2,38 2,28 2,27 2,19 2,31 2,42 2,43-2,73 2,34 2,67 2,75 2,70 - Densidad de partícula tras secado en estufa g/cm 3 2,09 2,08 1,99 2,18 2,07 2,06 1,87 2,01 2,24 2,30-2,57 2,03 2,55 2,55 2,58 - Densidad real de muestra saturada con superficie seca g/cm 3 2,16 2,22 2,14 2,26 2,16 2,15 2,02 2,13 2,31 2,35-2,63 2,16 2,60 2,62 2,63 - Absorción a las 24h % 3,9 6,2 5,3 2,2 4,4 4,9 5,7 4,0 2,9 2,9 4,2 2,3 3,8 1,9 2,9 1,7 5 Friabilidad de la arena Módulo granulométrico 3,5 3,3 3,4 3,4 2,8 3,1 2,5 2,9 2,7 3,2 3,1 3,2 3,0 3,3 3,1 3,83 2,1-3,9 Tamaño máximo mm Contenido de finos % 5,10 4,31 3,34 7,68 8,62 4,14 6,30 11,40 9,80 11,00 6,40 7,90 6,96 9,30 12,48 8,40 6 (1) 10 (2) 16 (3) Partículas ligeras ρ < 2 g/cm 3 % 0,56 1,90 0,80 4,10 3,60 4,90 1,92 1,00 0,57 1,16 0,20 0,21 1,90 1,06-0,00 0,5 ρ < 1 g/cm 3 Compuestos totales de azufre % 0,007 0,06 0,02 0,01 0,01 0, ,011 0,01 0,005 0,02-0, , ,68 0,96 1,65-0,03 1 Sulfatos solubles SO 3 % 1,23 0,98 1,27 0,54 0,93 0,7-0, ,52 0,79 1,22-0,03 0,8 Equivalente de arena % Absorción 24h (Analizador) SO 3 % % 3,7 5,1 4,2 3,0 4,2 5,2 5,2 4,9 4,0 3,6 6,0 2,8 3,3 2,6 1,5 1,3-70 (4) 75 (5) Humedad crítica 24h (Analizador) % 11,5 9,5 7,8 5,8 8,9 7,7 10,3 13,1 8,7 7,6 11,7 7,3 10,2 5,8 7,5 9,7 - (1) Áridos finos redondeados o de machaqueo no calizos. (2) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna clase específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F. (3) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F. (4) Obras sometidas a la clase general de exposición I, IIa ó IIb. (5) Resto de casos. Tabla 3.41: Caracterización de las arenas estudiadas y requisitos de la EHE A la vista de los resultados se concluye que las catorce arenas recicladas cumplen con todos los requerimientos establecidos en la EHE-08, exceptuando los siguientes: Coeficiente de absorción de agua: Incumplen tres de las catorce arenas recicladas estudiadas. Contenido de finos: Incumplen diez de las catorce arenas recicladas estudiadas. Contenido de partículas ligeras que flotan en un líquido de peso específico dos: Incumplen doce de las catorce arenas recicladas estudiadas. Contenido de sulfatos solubles en ácido: Incumplen seis de las diez arenas recicladas a las que se ha realizado este ensayo. Equivalente de arena: Incumplen 8 de las catorce arenas recicladas estudiadas, así como las dos arenas calizas. 155

156 Densidad y absorción El coeficiente de absorción está directamente relacionado con la densidad de acuerdo con los resultados obtenidos en las diferentes arenas recicladas: las arenas de mayor presentan una menor porosidad, y, por tanto, menor absorción de agua (Figura 3.1). Los valores del coeficiente de absorción obtenidos han sido reducidos en casi todas las arenas ensayadas, por lo que cumplirían en su mayoría con los límites exigidos por la normativa internacional, que admiten coeficientes de absorción hasta el 13%. Absorción a las 24 h (%) JIS (L) NBR DIN, JIS (M) EHE-08 JIS (H) DIN, JIS (L) f(x) = -4,82x + 14,33 R² = 0,67 JIS (H), JIS (M) AFC1 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 AFC2 Densidad de partícula (g/cm³) Figura 3.1: Relación entre densidad de partícula y absorción a las 24 h Finos Los finos de las arenas son objeto de control en la normativa por su efecto importante en la demanda de agua y retracción de morteros y hormigones. Este control se ejerce limitando el porcentaje de finos que pasan por el tamiz de 63 micras, que considera únicamente el contenido total de finos, así como por el valor del equivalente de arena, que también tiene en cuenta la naturaleza de los mismos. La mayoría de las arenas recicladas estudiadas incumplen el límite establecido por la Instrucción EHE-08 en cuanto a contenido de finos. Tal y como queda recogido en los comentarios de la citada Instrucción, dicho requerimiento trata de limitar la presencia de finos arcillosos en la arena, debido a su efecto negativo sobre las propiedades resistentes y de durabilidad del hormigón. Sin embargo, es razonable suponer que en el caso de las arenas recicladas su alto contenido en finos se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida, cuya influencia sobre las propiedades del hormigón es posible que no resulte tan negativa (como ocurre, por ejemplo, con los finos procedentes de rocas calizas o dolomías). La Instrucción EHE-08 aplica límites al contenido de finos (según el ambiente), al equivalente de arena y, si éste no se cumple, al ensayo del azul de metileno. También admite el estudio de la naturaleza de los finos mediante difracción de rayos X (DRX). 156

157 En el mismo sentido, tanto la norma europea de áridos áridos para hormigón (EN 12620: A1:2008, como la de áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) y áridos para capas granulares y capas tratadas con conglomerates hidráulicos (UNE-EN 13242:2003+A1) evalúan la calidad de los finos atendiendo a tres criterios: a) se encuentran en proporción inferior al 3%, b) el equivalente de arena sobrepasa un límite especificado, c) el ensayo del azul de metileno es inferior a un límite especificado, o d)se establece una equivalencia de prestaciones en relación a un árido conocido de comportamiento satisfactorio Contenido de finos La Figura 3.2 recoge el contenido de finos de las catorce arenas recicladas y las dos arenas calizas estudiadas, así como los diferentes límites de la normativa nacional e internacional. Los puntos discordantes (que aparecen redondeados en el gráfico) no se han considerado para calcular la regresión. Contenido de finos (%) JIS (L), EN (Categoría 3) JIS (H), JIS (M) EN (Categoría 2) EN (Categoría 1) AFC AFC2 AFN2 Equivalente de arena (%) EN 13139: Mortero JIS H: Hormigón estructural JIS M: Hormigón no estructural JIS L:Hormigón sin requisitos de retracción o helada f(x) = -0,10x + 13,62 R 2 = 0,77 Figura 3.2: Relación entre equivalente de arena y contenido de finos De acuerdo con estas normas las arenas recicladas estudiadas podrían ser utilizadas para: Morteros para pavimentos, proyectados, para reparación, pastas, etcétera (morteros de Categoría 1 de la norma UNE-EN 13139): 0 de 14 arenas recicladas estudiadas. Morteros para revocos y enlucidos (morteros de Categoría 2 de la norma UNE-EN 13139): 3 de 14 arenas recicladas estudiadas. 157

158 Morteros para albañilería (morteros de Categoría 3 de la norma UNE-EN 13139): 9 de 14 arenas recicladas estudiadas. Hormigones no influenciados por la retracción por secado ni ciclos hielo-deshielo (norma JIS L): 9 de 14 arenas recicladas estudiadas. Hormigones estructurales (normas JIS M y H): 7 de 14 arenas recicladas estudiadas Calidad de los finos La Figura 3.3 relaciona el contenido de finos en todas las arenas estudiadas con el valor del equivalente de arena. Se recogen los resultados tanto de las catorce arenas recicladas como de las dos arenas calizas de machaqueo. Se incluyen, asimismo, los límites recogidos en la Instrucción EHE-08 (Nota: el índice equivalente de arena ha sido determinado en el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, de acuerdo con la norma UNE , de aplicación para suelos. No obstante, el procedimiento de ensayo descrito en la citada norma es análogo al de la norma UNE-EN 933-8, de aplicación para áridos y citada en la Instrucción EHE-08. El ensayo se realizó sobre la fracción 0/4 milímetros, tal como indica dicha Instrucción). Contenido de finos (%) (3) (2) (1) AFN2 AFC AFC2 Equivalente de arena (%) (4) (5) f(x) = -0,10x + 13,62 R 2 = 0,77 (1) Áridos finos redondeados o de machaqueo no calizos. (2) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna clase específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F. (3) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F. (4) Obras sometidas a la clase general de exposición I, IIa ó IIb. (5) Resto de casos. 158

159 Figura 3.3: Relación entre equivalente de arena y contenido de finos En los resultados obtenidos, se comprueba que existe una buena correlación entre el contenido de finos y el equivalente de arena (en la regresión calculada no se han considerado dos resultados discordantes, que aparecen redondeados en el gráfico). Ésto indicaría que es la propia naturaleza de los finos de las arenas recicladas la que reduce el valor del equivalente de arena, de forma proporcional a su contenido, y no la existencia de contaminación por finos arcillosos. Por otra parte, tan sólo una muestra de arena reciclada presenta un bajo equivalente de arena (esta arena no ha sido tenida en cuenta en la regresión), aún conteniendo un reducido porcentaje de finos, por lo que debería ser analizada para determinar la causa del bajo equivalente, que puede estar relacionado con la presencia de finos arcillosos. Por otra parte, se comprueba que existe coherencia entre los requisitos establecidos por la Instrucción EHE-08 para el contenido total de finos y el equivalente de arena de los áridos finos. De esta forma, el límite para el contenido total de finos para arenas no calizas ( 6%) se correspondería con el límite para el equivalente de arena ( 70%). El cumplimiento de estos límites permitiría utilizar las arenas en cualquier ambiente, al tratarse de arenas con pocos finos que no deberían demandar mucha agua. Sin embargo, estos límites tan estrictos sólo han sido cumplidos por cuatro de las catorce arenas recicladas analizadas. El resto de las arenas recicladas quedarían excluidas por su contenido de finos, ya que sólo se permiten para el caso de arenas calizas. En la Figura 3.3 se han incluido los valores obtenidos del equivalente de arena y contenido de finos de las dos arenas calizas utilizadas en este estudio. Se observa que una de ellas se adapta perfectamente al resto de arenas recicladas, mientras que la otra resulta sensiblemente discordante. Las arenas recicladas analizadas que presentaban un contenido de finos similar a esta arena caliza han dado un equivalente de arena notablemente inferior, lo cual podría indicar que presentan finos de menor densidad asociados a la pasta de cemento pulverizada. El estudio de Difracción de Rayos X de los finos contenidos en las arenas recicladas se muestra en la Tabla Se observan como componentes mayoritarios calcita (mineral principal de la roca caliza) y cuarzo, ambos componentes no perjudiciales para la demanda de agua. Se observan también etringita y portlandita, procedentes de la pasta de cemento hidratada. En algunas de las muestras se detectan arcillas no expansivas (illita) e incluso en dos de las arenas se detecta montmorillonita (arcilla expansiva), si bien el equivalente de arena en ambas puede justificarse, como en el resto, simplemente a partir de su contenido de finos, por lo que puede suponerse que la cuantía de finos arcillosos no es elevada. 159

160 Contenido de finos Equivalente de arena Difracción de rayos X ( * ) % % Minerales principales Minerales minoritarios AFN1 4,31 81 AFN2 3,34 36 Cuarzo, calcita, etringita Cuarzo, calcita, etringita Illita Feldespatos (albita), dolomita, illita AFN3 7,68 53 Cuarzo, calcita, etringita Feldespatos (microclina), illita AFN4 8,62 70 Cuarzo, calcita, dolomita, feldespatos (albita) Illita AFN5 4,14 88 Cuarzo, calcita AFN6 6,3 80 Cuarzo, calcita AFS1 11,4 40 Cuarzo, calcita AFS2 9,8 29 Cuarzo, calcita AFS Cuarzo, calcita AFS4 6,4 - Cuarzo, calcita Feldespatos (anortita), illita, etringita, portlandita, yeso Feldespatos (ortoclasa), etringita, illita, yeso Portlandita, illita, etringita, yeso Etringita, feldespatos (albita), illita Illita, etringita, montmorillonita Etringita, feldespatos (anortita y microclina), illita, montmorillonita AFV1 6,96 70 Cuarzo, calcita, etringita Illita ( * ) Comentarios: Intensidad de las reflexiones baja Ruido de fondo Parte de la muestra es pasta de cemento hidratada Tabla 3.42: Estudio de DRX de los finos de las arenas recicladas Los resultados indican que, en general, el equivalente de arena de las arenas recicladas es similar al que se obtiene en arenas calizas con el mismo contenido de finos, si bien en arenas recicladas con muy alto contenido de finos los equivalentes que se obtienen son inferiores a los que puede presentar una arena caliza. Este comportamiento puede estar relacionado con una menor densidad en los finos de las arenas recicladas, procedentes de la pasta de cemento pulverizada. Asimismo, la variada procedencia de estas arenas hace posible posible la aparición puntual de alguna arena que presente un equivalente muy bajo no explicable por los finos que contiene, tal es el caso de la arena AFN2. 160

161 Es importante, de cualquier manera, completar el estudio sobre el equivalente de arena comprobando el efecto de las arenas recicladas en la demanda de agua de los morteros fabricados con ellas, aspecto que será tratado en el Capítulo III Partículas ligeras Prácticamente todas las arenas estudiadas incumplen el requerimiento de la Instrucción EHE- 08 relativo al contenido de material que flota en un líquido de peso específico dos (incumplen once de las doce arenas estudiadas), determinado con arreglo al método de ensayo indicado en la norma UNE-EN En la citada norma se específica que el objeto de este ensayo es poner de manifiesto la existencia de sustancias que pueden producir manchas o ampollas en la superficie de los hormigones o morteros (tales como el lignito y el carbón). Sin embargo, en el caso de las arenas recicladas, su alto contenido de partículas ligeras se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida. A priori, cabe pensar que esta pasta de cemento no altera negativamente ni la apariencia ni las propiedades superficiales del hormigón, por lo que se considera necesario llevar a cabo un estudio en profundidad sobre la influencia real del contenido de partículas ligeras procedentes de la pasta de cemento adherida a los áridos, y si resulta posible la utilización de arenas recicladas con un contenido de estas partículas ligeras por encima del valor límite establecido por la EHE-08 sin que el hormigón vea significativamente afectadas sus propiedades. Salvo una muestra, el resto de arenas recicladas incumplen el límite de partículas ligeras exigido por la Instrucción EHE-08, alcanzando valores hasta del 5%. Para algunas de las muestras analizadas, se clasificaron los componentes obtenidos en el ensayo de partículas ligeras (que flotan en un líquido de densidad igual a dos) para poder identificar qué materiales son los que flotan en la realización de este ensayo. En la Figura 3.4 se representan los valores de partículas ligeras y la densidad (de partícula y aparente) de las diferentes arenas. Para las tres arenas de mayor contenido en partículas ligeras se puede observar que este alto valor está influenciado por una elevada contaminación de la arena con partículas de asfalto. Si se hace extensiva a las arenas recicladas la limitación máxima del 1% de partículas de asfalto que exige la Instrucción a las gravas recicladas de hormigón, estas tres arenas no cumplirían dicho límite, además del impuesto a las partículas ligeras. Este ensayo, por tanto, permite establecer un control indirecto a la contaminación por partículas asfálticas en las arenas, cuya determinación mediante un ensayo específico resultaría extremadamente trabajosa en un material de granulometría fina como son las arenas. Para el resto de arenas, la Figura 3.4 muestra una tendencia en el incremento del contenido de partículas ligeras cuando se reduce la densidad de la arena. Esto es indicativo de la presencia de partículas de baja densidad procedentes de hormigones de baja calidad. Las tres arenas de mayor contenido de partículas ligeras aparecen redondeadas en el gráfico. 161

162 3,0 EHE-08 Densidad de partícula (g/cm³) 2,5 2,0 AFS5 AFS2 AFE AFN2 AFV2 AFS1 AFS3 AFN1 AFN6 AFV1 Contaminadas con asfalto AFN4 AFN3 AFN5 1,5 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Partículas ligeras ρ < 2 g/cm³ (%) Figura 3.4: Relación entre contenido de partículas ligeras y densidad Respecto al incumplimiento sistemático del límite exigido por la Instrucción EHE al contenido de partículas ligeras, para las arenas recicladas es necesario valorar la naturaleza de estas partículas de baja densidad, no están relacionadas con contaminantes de la arena, sino con la presencia de morteros porosos en ellas. Puede proponerse elevar el límite de partículas ligeras al 1% (en concordancia con lo exigido para las partículas asfálticas) y complementarlo con un límite máximo de partículas que flotan en agua igual al 0,5% Contenido de sulfatos Algunas de las arenas estudiadas también incumplen los requerimientos de contenido de sulfatos solubles en ácido (cuatro de las doce arenas estudiadas) de la Instrucción EHE-08. Este exceso de sulfatos se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida a los áridos, y pueden no ser potencialmente reactivos (como sí lo es el yeso), por lo que se considera necesario llevar a cabo un estudio en profundidad de su influencia real sobre las propiedades del hormigón Comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones Densidad y absorción En la Figura 3.5 se muestran los resultados de densidad y absorción obtenidos en este estudio así como otros datos tomados de la bibliografía. Los límites normativos internacionales en cuanto a densidad y absorción sólo resultan compatibles entre sí para el caso de la norma alemana, que exige un peso específico superior a dos (se excluyen los áridos ligeros) y una 162

163 absorción por encima del 10%, valores ésstos que se sitúan muy cerca del ajuste estadístico obtenido con los resultados experimentales. Absorción 24 h (%) JIS (L) NBR DIN, JIS (M) EHE-08 JIS (H) CEDEX Bibliografía DIN, JIS (L) 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 NBR Peso específico (g/cm³) Figura 3.5: Relación entre peso específico y absorción a las 24 h JIS (H), JIS (M) f(x) = -17,60x + 45,91 R² = 0,80 EHE: Hormigón estructural DIN: Mortero y hormigón NBR: Hormigón estructural JIS H: Hormigón estructural JIS M: Hormigón no estructural JIS L: Hormigón sin requisitos de retracción o helada Por otra parte, también se observa en la figura anterior que las arenas españolas estudiadas presentan valores bajos de absorción en comparación con otros estudios internacionales. Esto puede ser debido a que los ensayos con las arenas caracterizadas se han realizado siguiendo la metodología de la norma europea, que determina el coeficiente de absorción cuando el molde troncocónico confeccionado con arena reciclada húmeda, pierde totalmente su forma convirtiéndose en un cono perfecto. Otras normativas de ensayo, por ejemplo la norma ASTM, determina la absorción en el punto en que el tronco de cono comienza a perder su forma (en la teoría del secado de materiales porosos este valor de la humedad se correspondería con el concepto de humedad crítica), lo cual lleva a valores del resultado del ensayo superiores, tal como se aprecia en la Figura

164 10 min y = 0,91x R 2 = 0,90 AFE Results at 10 min related to those at 24 h AFS3 AFN1 AFS4 AFV1 AFN4 AFN6 AFV2 AFS1 AFS2 AFV2 AFS5 AFN3 AFN2 y = 0,87x R 2 = 0,09 AFN5 AFN3 AFS5 AFN Figura 3.6: Resultados de absorción y humedad crítica, a 10 min y a 24 h 24 h AFN2 AFS3 AFS2 AFN1 AFN4 AFV1 AFN6 AFE AFS4 y = 0,92x R 2 = 0,72 Absorption Critical humidity AFS1 Se considera más apropiado el criterio de la normativa americana (valor de la humedad crítica) para la caracterización de estas arenas, ya que este dato se sitúa mucho más cerca de su verdadera demanda de agua, que si se considera el valor de la absorción. Como propuesta inicial puede considerarse un requisito adecuado para las arenas recicladas exigir un valor de la humedad crítica a las 24 horas del 10%, si bien éste deberá comprobarse experimentalmente en la fabricación de morteros y hormigones (capítulos 2 y 3) Contenido de finos y equivalente de arena La Figura 3.7 muestra los resultados del equivalente de arena obtenidos en este estudio en comparación con otros resultados tomados de la bibliografía. Se observa el elevado número de arenas recicladas que incumplirían el límite exigido por la Instrucción EHE

165 100 Equivalente de arena (%) EHE AFE AFN6 FRH-5 AFN4 FRH-3 AFC2 RCA-2 AFN2 AFC1 RCA-1 RCA-3 MD-2 MD-1 MD-4 AFS2 AFN5 AFN1 FRH-2 FRH-1 AFV1 FRH R AFS4 MD-3 AFN3 AFS5 FRH-6 AFS1 AFV2 AFS3 Figura 3.7: Resultados de equivalente de arena comparados con bibliografía En la Figura 3.8 se relacionan los valores del equivalente y el contenido de finos de las arenas. Los resultados obtenidos de la bibliografía que caracterizaban ambos parámetros han sido limitados. Si bien la dispersión que se observa en la gráfica es alta, se deduce que resulta difícil para las arenas recicladas cumplir el valor de equivalente del 70% (el más favorable exigido por la Instrucción EHE-08), cuando su contenido de finos es superior al 6%. También se detectan casos particulares de arenas con valores reducidos en el contenido de finos que sin embargo presentan asimismo valores bajos del equivalente de arena. 165

166 Contenido de finos (%) JIS (L), EN (Categoría 3) JIS (H), JIS (M) EN (Categoría 2) JIS (H), JIS (M), EN (Categoría 1) EN 13139: Mortero JIS H: Hormigón estructural JIS M: Hormigón no estructural JIS L:Hormigón sin requisitos de retracción o helada 2 f(x) = -0,11x + 13,82 CEDEX 1 R² = 0,47 Bibliografía 0 Todas Regresión 90 lineal para 100 Todas Equivalente de arena (%) Figura 3.8: Relación entre equivalente de arena y contenido de finos Contenido de sulfatos y compuestos totales de azufre Las Figuras 3.9 y 3.10 recogen los resultados propios de compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido, así como otros tomados de la literatura. Se observa que un número elevado de arenas recicladas no cumple los límites exigidos por la Instrucción EHE-08. La Figura 1.11 muestra la relación entre ambas variables y el valor teórico que las relaciona si no existen otros compuestos aparte de los sulfatos. La recta teórica y experimental son casi coincidentes, lo cual indica que prácticamente la totalidad del azufre del árido procede de sulfatos. Es previsible que estos sulfatos, tratándose de partículas constituidas por fragmentos de mortero en gran parte, procedan de la propia hidratación del cemento (etringita primaria ya formada), y puedan por tanto considerarse inocuos en futuras aplicaciones (morteros y hormigones). Sería necesario un estudio específico que así lo corroborara. La diferencia obtenida entre compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido, ambos expresados en SO 3, es igual a 0,18%, resultado que cumple con la recomendación de la Instrucción EHE-08 de no superar el 0,25%, ya que es una forma indirecta de limitar los sulfuros oxidables en los áridos. 166

167 8 Compuestos totales de azufre (%S) MD-4 AFV2 FRH-6 AFE FRH-3 AFS5 FRH-4 21/02/08 MD-3 EHE-08 MD-2 MD-1 AFV1 RCA-2 FRH-2 FRH-5 03/08/07 FRH-1 RCA-3 RCA-1 Figura 3.9: Resultados de compuestos totales de azufre comparados con bibliografía 8 Sulfatos solubles en ácido (%SOз) EHE /02/08 AFS5 AFN2 AFE FRH-3 03/08/07 FRH-4 FRH-6 AFN1 AFV2 AFN4 AFV1 AFS1 FRH-1 FRH-2 FRH-5 AFN5 AFN3 Figura 3.10: Resultados de sulfatos solubles en ácido comparados con bibliografía 167

168 Sulfatos solubles en ácido (%SOз) CEDEX Bibliografía EHE y = P m (SO 3 )/P m (S)x = 80/32x = 2,5x f(x) = 2,42x - 0,18 R² = 1,00 0 EN (AS 0,2 ) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Compuestos totales de azufre (%S) Figura 3.11: Relación entre compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido NBR EHE, DIN, EN (AS 0,8 ) Coeficiente de friabilidad La Figura 3.12 muestra los resultados del coficiente de friabilidad de las arenas obtenidos en este estudio (en rojo), junto con los resultados tomados de otra referencia bibliográfica (en azul). Se observa el cumplimiento generalizado de esta propiedad para todas las arenas recicladas. 168

169 40 35 EHE-08 Coeficiente de friabilidad (%) AFS3 FRH-5 AFN6 FRH-4 AFS1 AFE AFS5 AFN1 AFN4 AFS4 FRH-3 FRH-1 FRH-2 FRH-6 AFN2 AFS2 AFN5 AFV2 AFV1 AFN3 Figura 3.12: Resultados de coeficiente de friabilidad comparados con bibliografía ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES CON ARENA RECICLADA Demanda de agua Los hormigones que han sido fabricados con arena reciclada en el estudio experimental realizado, han mantenido una consistencia similar a los hormigones de control, gracias a que la arena ha sido presaturada utilizando el valor de su humedad crítica. En la Tabla 3.43 a continuación se contabiliza el agua de presaturación como agua total, calculando la relación agua/cemento total y comparándola con la relación agua/cemento efectiva utilizada en la experimentación. 169

170 a/c efectiv a a/c total f cm (MPa) H25 0% AR1 0,60 0,60 39,7 0% AR2 0,65 0,65 38,2 H30 0% AR1 0,60 0,60 45,3 H40 0% AR1 0,50 0,50 51,5 0% AR2 0,50 0,50 51,4 10% AFE 0,60 0,62 34,9 15% AFE 0,60 0,63 37,3 20% AFE 0,60 0,64 40,6 H25 10% AFS5 0,65 0,68 37,3 20% AFS5 0,65 0,71 32,3 10% AFV2 0,65 0,68 36,5 20% AFV2 0,65 0,72 34,2 10% AFS5 0,60 0,63 39,8 H30 20% AFS5 0,60 0,66 37,0 10% AFV2 0,60 0,63 41,7 20% AFV2 0,60 0,66 36,5 10% AFE 0,50 0,51 41,5 15% AFE 0,50 0,52 44,8 20% AFE 0,50 0,53 46,8 H40 10% AFS5 0,50 0,52 48,6 20% AFS5 0,50 0,54 45,7 10% AFV2 0,50 0,52 43,9 20% AFV2 0,50 0,54 42,4 Tabla 3.43: Relaciones agua/cemento efectiva y total de las amasadas fabricadas Para apreciar el verdadero efecto de la calidad o la cantidad de arena reciclada utilizadas en la fabricación del hormigón, debe utilizarse como parámetro la relación agua/cemento efectiva, tal como se observa en la Figura

171 Resistencia a compresión (medias, N/mm²) R² = 0,89 R² = 0,87 R² = 0, ,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 (H40) (H30) (H25) a/c efectiva 0% Regresión potencial para 0% 10% AFE Regresión potencial para 10% AFE 10% Regresión potencial para 10% 15% Regresión potencial para 15% 20% Regresión potencial para 20% Figura 3.13: Relación entre la relación a/c efectiva y la resistencia a compresión Si lo que se considera es la relación agua/cemento total, el efecto sobre la resistencia de la calidad y cantidad de arena se ve ligeramente reducido, ya que la absorción de agua que ocasionan las arenas muy porosas o utilizadas en alta proporción compensa en parte su negativo efecto sobre la resistencia a compresión. Esto se aprecia en la Figura 3.14, en la que las curvas de los distintos porcentajes de arena tienden a agruparse cuando se considera la relación agua/cemento total de la dosificación, especialmente en los casos en los que se usan arenas de buena calidad en alta proporción. 171

172 60 Resistencia a compresión (medias, N/mm²) R² = 0,89 R² = 0,90 R² = 0,86 R² = 0, ,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 (H40) (H30) (H25) a/c total 0% Regresión potencial para 0% 10% AFE Regresión potencial para 10% AFE 10% Regresión potencial para 10% 15% Regresión potencial para 15% 20% Regresión potencial para 20% Todas Regresión exponencial para Todas Figura 3.14: Relación entre la relación a/c total y la resistencia a compresión Propiedades mecánicas de los hormigones con arena reciclada Las propiedades más afectadas han sido la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad. Como sucede para las gravas recicladas, la incorporación de arena reciclada no ha supuesto una reducción de la resistencia a tracción de los hormigones estudiados. En la Figura 3.15 se observa la progresiva pérdida de resistencia a compresión que se produce al aumentar el contenido de arena reciclada, más acusada si la arena tiene peor calidad (arena de la fase 1). En concreto, el descenso máximo de resistencia a compresión obtenido ha sido del 15% al utilizar un 20% de arena de buena calidad (humedad crítica 7%) o un 10% de arena de mala calidad (humedad crítica 11,5%). 172

173 Figura 3.15: Relación entre las resistencias de los hormigones reciclados y de control Adicionalmente, la Figura 3.16 indica que la relación entre resistencia y módulo se ve afectada por la presencia de la arena reciclada, luego el coeficiente α del árido que incluye la fórmula de la Instrucción EHE-08 se reduce tanto más cuanto mayor es el contenido de arena reciclada incorporada y peor es su calidad. Los descensos del módulo de elasticidad obtenidos han sido del 10% cuando se introduce un 20% de arena reciclada (un 10% si la arena no presenta una buena calidad). De acuerdo con estos resultados, para limitar la pérdida de propiedades mecánicas en hormigones estructurales al 10% como máximo (resistencia a compresión y módulo de elasticidad), es recomendable limitar al 10% el contenido de arena reciclada. Adicionalmente, ésta debe cumplir una humedad crítica máxima del 10%. 173

174 Figura 3.16: Relación entre resistencia a compresión y módulo de elasticidad Durabilidad de los hormigones con arena reciclada Penetración de agua El ensayo de penetración de agua es obligatorio para validar la dosificación de hormigones situados en ambientes agresivos (IIIa, IIIb, IV, Qa, E, H, F, Qb) de acuerdo con la Instrucción EHE. Los límites exigidos a las penetraciones máxima y media son de 50 y 30 milímetros, respectivamente. En la Figura 3.17 se recogen todos los resultados de penetración de agua (máxima y media) de los hormigones fabricados. Se aprecia que para hormigones poco permeables (valores reducidos de penetración) los hormigones reciclados presentan un comportamiento similar a los hormigones convencionales. Sin embargo, para hormigones de mayor permeabilidad, el efecto de los áridos reciclados ocasiona un aumento en la penetración de agua medida en los hormigones que los incorporan. 174