1 Caracterización de materiales derivados del reciclado de residuos de la construcción y evaluación de la aceptación de su aplicación por usuarios potenciales. Characterization of materials derived waste recycling construction and evaluation of its application for acceptance of potential users 1 Luis Ricardo Morales Juárez, 2 José Carlos Mendoza Hernández 1 Alfredo Hernández Andrade, 1 Ixchel Angélica Sánchez Ibarra. 1 Instituto Tecnológico de Puebla, Avenida Tecnológico Número 420 Colonia Maravillas C.P 7220 Puebla, Puebla, México. Teléfono (0122) 2298823, e-mail:cscbasicasitpuebla@gmail.com. 2 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. RESUMEN. Los problemas de contaminación y de agotamiento de los activos ambientales tienen un origen económico y la dinámica de desarrollo actual, nos ha llevado a agotar la capacidad de los sistemas naturales. Algunas consecuencias son la generación de desechos sólidos. Su excesiva producción trae consigo efectos negativos, tales como el agotamiento de la capacidad de asimilación, así que el buscar alternativas de reciclaje para estos residuos es una prioridad muy marcada hoy en día. Pese a toda esta problemática el reciclaje en nuestro país es mínimo, en México se producen al día 110 mil toneladas de basura de las cuales solo el 20 por ciento se recicla, según datos de la Organización Recicla. En los diferentes residuos que se generan encontramos los residuos de construcción y demolición, que son considerados residuos de manejo especial. En México el 74% de los residuos de manejo especial provienen de la construcción. El Estado de Puebla a partir de 1985 ha tenido un crecimiento acelerado, de 992 mil habitantes en ese año a 5 779,829 en 2010. Los sitios para disposición de estos residuos han sido barrancas no oficiales. Actualmente existen dos vertederos autorizados para estos residuos; uno de ellos, el Banco de Tiro San Jerónimo. El objeto de esta investigación es caracterizar a los materiales producto de la construcción y demolición para proponer propuestas de uso en materiales reciclados y evaluar la respuesta de su empleo por los futuros usuarios, encontrando posibilidades potenciales para el reciclaje de materiales pétreos y buena aceptación por parte de usuarios potenciales, sensibilizados al participar de manera directa en la realización de las pruebas. Recibido: abril, 2014. Aprobado: junio, 2014. 55
ABSTRACT. The problems of pollution and depletion of environmental assets have an economic origin and the dynamics of current development, has led us to exhaust the capacity of natural systems. Some consequences are the generation of solid waste. Its excessive production brings negative effects, such as the depletion of the assimilative capacity, so the search for alternatives for recycling these wastes is a very strong priority today. Despite all these problems in our country recycling is minimal, Mexico produced 110 thousand tons per day of waste, of which only 20 percent is recycled, according to the Recicla Organization. In the various wastes generated are construction waste and demolition waste that are considered special handling. In Mexico 74% of waste requiring special handling comes from construction. The state of Puebla since 1985 has had an accelerated growth of 992 thousand inhabitants in that year to 5'779,829 in 2010. The sites for disposal of these wastes have been unofficial canyons. Nowadays there are two authorized landfills for these wastes; one of them, the Waste Bank of San Jerónimo. The purpose of this research is to characterize the product of the construction and demolition materials to propose the use in recycled materials and evaluate the response of their handling by future users, finding potential possibilities for recycling of stone materials and good acceptance by potential users, sensitized to participate directly in the development of the tests. Palabras Clave: Aprovechamiento, Construcción, Encuestas, Residuos, Reciclaje. Keywords: Achievement, Building, Recycling, Surveys, Waste. INTRODUCCIÓN La provisión de infraestructuras y edificios es indispensable para apoyar el desarrollo económico local, la industria de la construcción cada vez tiene un papel vital en la formación de un entorno sostenible. En México el 74% de los residuos de manejo especial provienen de la construcción (Secretaría de Sustentabilidad Ambiental y Ordenamiento, 2103). Así que el implementar alternativas de reciclaje es de vital importancia no solo por el gran volumen de espacio que ocupan sino también para minimizar el impacto al ambiente generado por la emisión de CO 2 mediante la logística y transporte, la reducción del uso del material nuevo y explotación de recursos naturales (Rivera, 2008). Actualmente en la ciudad de Puebla existen dos bancos de tiro para la disposición de los Residuos de Construcción y Demolición (RCD) Banco de Tiro la Loma y Banco de Tiro San Jerónimo. El presente estudio tiene como objetivo verificar mediante el análisis y caracterización las posibilidades técnicas del uso de agregados finos y gruesos reciclados, provenientes de los residuos de construcción y demolición para la elaboración de concreto o productos para la construcción al cumplir con las especificaciones establecidas por la normatividad vigente para el soporte y aseguramiento en la calidad para su utilización. 56
El proyecto se desarrolla con materiales del Banco de Tiro San Jerónimo, el cual inicia actividades de reciclaje de residuos de la construcción y la demolición en el 2012. Se efectuan pruebas de laboratorio de acuerdo a los métodos establecidos por la American Section of the International Association for Testing Materials (2013) a materiales utilizados en la construcción elaborados con productos reciclados específicamente: grava y arena, y a materiales elaborados con agregados naturales, de acuerdo a lo resultados obtenidos se procede a la valoración para su uso en la elaboración de concreto. También se incluye la realización de encuestas a los usuarios potenciales inmediatos y futuros para conocer su opinión y conocimiento acerca del reciclaje de los residuos de construcción y demolición, así como su percepción en cuanto a la confiabilidad de los materiales elaborados con estos residuos. El estudio se realizó a estudiantes de Ingeniería Civil de la Benemérita Universidad Autónoma del Estado de Puebla, consideramos que los datos que arrojen las encuestas serán de gran aportación y con ello la planeación de estrategias a corto y largo plazo para el fomento del reciclaje de los residuos de construcción y demolición. METODOLOGÍA Para el diseño experimental de las pruebas de laboratorio, la muestra fue tomada del material que es ingresado al Banco de Tiro San Jerónimo, ubicado en carretera federal Puebla-Tlaxcala kilómetro 7.5. Con el material muestreado mediante el Método de Cuarteo (NMX-AA-15-1985) en base a los volúmenes de generación se realizó un muestreo aleatorio por lotes de producción de acuerdo a las cantidades ingresadas al banco de tiro, se efectuaron pruebas físicas en el Laboratorio Integral de Concreto de la Benemérita Universidad Autónoma del Estado de Puebla para comprobar la viabilidad técnica del uso de los agregados reciclados en la elaboración de concreto (figura 1). 57
Figura 1. Metodología para el reciclaje de residuos de construcción y demolición Se realizan pruebas a un lote de arena y un lote de grava elaborados con material reciclado y ensayos a otro lote de arena y grava elaboradas con agregados naturales. Se realizan a los agregados finos y gruesos obtenidos con residuos de construcción y demolición y a los agregados naturales, bajo los métodos establecidos por American Section of the International Association for Testing Materials los análisis de: Contenido de Humedad Determinación de los Pesos Volumétricos Módulo de Finura Absorción Densidad Prueba de Desgaste o Resistencia a la abrasión por medio de la máquina de los ángeles Equivalente de Arena 58
Para determinar el grado de conocimiento acerca de los materiales elaborados con residuos de construcción y demolición se efectuaron encuestas, utilizando la técnica cuantitativa constituida de una seria de preguntas estandarizadas, se realizaron encuestas descriptivas de respuesta cerrada (Hernández y col., 2010) a estudiantes de Ingeniería Civil de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México. Durante uno de los cursos del programa de formación de la facultad de Ingeniería, el cual lleva por nombre Laboratorio de Tecnologías del Concreto, en esta materia los estudiantes realizan pruebas a los materiales que constituyen al concreto, con el propósito de que el alumno tenga una metodología que lo introduzca a una correcta ejecución de las pruebas, así como el conocimiento sobre el correcto empleo de los materiales en cuanto a su calidad para la obtención de concretos, basándose en la normatividad existente. Se trabajó con dos grupos, al primer grupo se le proporcionó materiales fabricados con residuos de construcción y demolición Grupo A, el segundo grupo trabajo con materiales convencionales, es decir con agregados naturales, Grupo B ( figura 2). Figura 2. Metodología para encuestas a estudiantes Ingeniería Civil El objetivo es determinar si al tener contacto con el material elaborado con residuos de construcción y demolición y ellos mismos realizar las pruebas de laboratorio su percepción y confiabilidad con respecto a estos materiales tiene una mayor aceptación en comparación al grupo que trabajo con materiales convencionales. 59
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se realizó el análisis del material ingresado al banco de tiro durante el 2013, de un total de 544,780 m3 de residuos de construcción y demolición el 84% es escombro mixto, el cual no se recicla debido a su alto contenido de diferentes materiales (plástico, madera, concreto, ladrillo, entre otros) y el costo de sepáralo es elevado, así que estos residuos proceden a la disposición final en el vertedero. Para la elaboración de grava y arena con material reciclado se utiliza el concreto, carpeta asfáltica y concreto armado los cuales representan el 10% de todo el material ingresado, (Figura 3). Figura 3. Porcentaje de residuos de construcción y demolición ingresados al banco de tiro El material con potencial de reciclaje se coloca clasificado y separado, para posteriormente pasar por el proceso de triturado y poder obtener arena figura 4 y grava ver figura 5. Figura 4. Grava elaborada con residuos de construcción y demolición Figura 5. Arena elaborada con residuos de construcción y demolición 60
RESULTADOS DE PRUEBAS A AGREGADOS GRUESO Y FINO La Tabla 1 muestra los resultados de laboratorio del agregado fino elaborado con material reciclado y el agregado fino natural. Tabla 1. Resultados pruebas de laboratorio agregado fino Prueba Arena RCD Arena Convencional Peso Volumétrico Seco Suelto kg/cm 3 1427.23 1575.14 Peso Volumétrico Seco Compactado 1572.16 15780.50 kg/m 3 Humedad % 5.26 5.26 Densidad gr/cm 3 1.52 1.55 Absorción % 5.26 4.25 Equivalente de Arena % 37.80 31.11 MF 1.89 2.10 La Tabla 2 muestra los resultados para el agregado grueso elaborado con material reciclado y el agregado grueso natural. Tabla 2. Resultados pruebas de laboratorio agregado grueso Prueba Grava RCD Grava Convencional Peso Volumétrico Seco Suelto kg/cm 3 1366.27 1366.61 Peso Volumétrico Seco Compactado 1477.47 1409.56 kg/m 3 Humedad % 2.04 0.00 Densidad gr/cm 3 2.15 2.24 Absorción % 9.35 5.95 Prueba desgaste Los Ángeles 70.58 72.69 MF 6.99 7.20 61
De acuerdo a los resultados de las pruebas de laboratorio podemos deducir en cuanto el peso volumétrico suelto para el agregado fino y grueso cumplen de acuerdo a lo establecido por la American Society for Testing Materials ASTM C29. Los parámetros de humedad se encuentran dentro de lo señalado por los procedimientos y estándares incluidos en la ASTM C70, C127, C128 Y C 566. La densidad del agregado grueso se encuentra dentro de lo establecido por la ASTM 127 y la densidad del agregado fino está ligeramente por debajo, se observa este resultado tanto para la arena convencional como para la arena elaborada con material reciclado. Para el módulo de finura de acuerdo a la AST C125 el agregado grueso elaborado con material reciclado está dentro de los límites, pero el agregado fino está por debajo del límite inferior establecido observándose un comportamiento similar en el agregado convencional. En el equivalente de arena, nos confirma que tanto el agregado natural como el agregado elaborado con residuo de construcción y demolición presentan un bajo contenido de arcillas, por lo que en todos los casos el material presentó una calidad deseable. El resultado de absorción de acuerdo a los procedimientos asentados en la ASTM C70, C127, C128 y C566, indica que el agregado fino es más apto para ser utilizado que el agregado grueso en la elaboración de una mezcla en la cual no se va a regular la cantidad de agua por razón de la absorción, el resultado del agregado grueso elaborado con material reciclado presenta un mayor porcentaje de absorción en comparación del agregado grueso natural; la absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua directamente en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla. Este punto debe de considerarse para la elaboración del concreto en el ajuste de la relación agua/cemento. RESULTADOS DE ENCUESTAS GRUPO A Y GRUPO B Durante cuatro meses el Grupo A y el Grupo B estuvieron realizando pruebas a los agregados gruesos y finos, el primer grupo trabajo con agregados fabricados con residuos de construcción y demolición, el segundo grupo trabajo con agregados naturales. Al final del periodo de pruebas se aplicó una encuesta de nueve interrogantes las cuales fueron diseñadas con el objetivo de determinar el grado de conocimiento de los materiales elaborados con residuos de construcción y demolición, la confiabilidad con respecto al cumplimiento de las especificaciones y la posibilidad de utilizar estos materiales en proyectos futuros. El Grupo A mostró mayor conocimiento, confiablidad hacia los agregados elaborados con residuos de construcción y demolición, después de haber trabajado con estos materiales durante las prácticas del laboratorio, con respecto a las respuestas del Grupo B, el cual obtuvo tendencias de poco a algo de conocimiento, confiabilidad y posible uso de estos materiales. Es importante mencionar que ambos grupos consideran que el utilizar materiales elaborados con residuos de construcción y demolición en obras nuevas tendría consecuencias positivas en el ambiente. 62
Los resultados a las preguntas que se realizaron en la encuesta a los estudiantes, entiéndase por A los estudiantes del Grupo A los cuales trabajaron con materiales reciclados y B los estudiantes del Grupo B los cuales trabajaron con materiales convencionales. Ver figuras 6 a13. La figura 6 contiene los resultados y de acuerdo a ellos podemos deducir que el Grupo A presenta mayor conocimiento acerca del uso de materiales reciclados con respecto al Grupo B. Figura 6. Resultados primera pregunta Para la segunda pregunta la respuesta de ambos grupos se centró en que utilizarían algo de materiales en obras de construcción, resultado el Grupo A con un 56% y el Grupo B con un 45%. Ver figura 7. Figura 7. Resultados segunda pregunta 63
En la tercera pregunta para ambos grupos el mayor porcentaje se concentra en que utilizarían algo de materiales reciclados en construcción de obras nuevas. Ver figura 8. Figura 8. Resultados tercera pregunta El resultado a la pregunta acerca de la confiabilidad muestra una tendencia más favorable en los estudiantes del Grupo A, en comparación a los estudiantes del Grupo B. La figura 9 contiene los detalles. Figura 9. Resultados cuarta pregunta Acerca de la recomendación de materiales reciclados y el uso de los mismos, los estudiantes del Grupo A respondieron con una tendencia más positiva en comparación a los estudiantes del Grupo B. Ver figura 10. 64
Figura 10. Resultados quinta pregunta Los resultados a la siguiente pregunta muestran una clara diferencia entre en Grupo A y el Grupo B, siendo el primero el que respondió que ha trabajo poco con estos materiales aclarando que han sido en las pruebas de laboratorio elaboradas para esta investigación. Ver figura 11. Figura 11. Resultados sexta pregunta El resultado del conocimiento acerca de obras que se hayan construido con materiales reciclados para el Grupo B comenta que no tiene nada de conocimiento y en el Grupo A la tendencia es de nada a poco conocimiento, la figura 12 muestra el detalle. 65
Figura 12. Resultados séptima pregunta La última pregunta es acerca del impacto que ocasionaría utilizar productos elaborados con residuos de construcción y demolición, donde la respuesta de ambos grupos fluctúa entre un impacto bastante y mucho, en pro del ambiente. Figura 13. Resultados octava pregunta CONCLUSIONES Los agregados grueso y fino elaborados con material reciclado se pueden utilizar para la elaboración de concreto, en las pruebas de laboratorio los resultados están dentro de los parámetros, pero es importante considerar la absorción del agregado grueso, a pesar de estar fuera de los límites, así que es necesario 66
realizar la prueba de resistencia a la compresión, elaborando cilindros de concreto con los agregados fabricados con material reciclado para tener resultados más específicos en la elaboración de concreto. De igual forma es importante el desarrollar un sistema que incluya el manejo integral de los residuos de construcción y demolición desde la generación hasta su nuevo uso, para mejorar las alternativas de reciclaje, así como el soporte de una norma enfocada al reciclaje de estos residuos. Podemos inferir que los estudiantes que estuvieron trabajando con arena y grava elaborados con residuos de construcción y demolición (Grupo A), obtuvieron respuestas mayormente positivas con respecto al conocimiento, uso y confiabilidad de estos materiales, con respecto al Grupo B, el cual estuvo trabajando con agregados naturales. Así que se considera de gran importancia la educación ambiental e información que se da en las universidades a los usuarios potenciales de estos materiales, ya que puede ejercer influencia positiva hacia el reciclaje. Por lo que es de prioridad incluir en los programas académicos materias, cursos, talleres, conferencias sobre los materiales elaborados con residuos de construcción y demolición. AGRADECIMIENTOS Agradecemos las facilidades otorgadas a Triturados San Jerónimo en la ciudad de Puebla, Puebla, así mismo al Laboratorio Integral del Concreto de la Benemérita Universidad Autónoma del Estado de Puebla por el apoyo en proporcionar sus instalaciones para la realización de las pruebas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS American Section of the International Association for Testing Materials http://www.astm.org/ ASTM C29 Método de ensaye estándar para determinar la densidad en masa (peso unitario) e índice de huecos en los agregados. ASTM C 33 Standard Specification for Concrete Aggregates. ASTM C 125 Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates. ASTM C 128 01. Método de ensayo estándar para determinar la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y la absorción de agregados finos. ASTM C 29/C 29M 97. Método de ensayo para los pesos unitarios y vacíos en los agregados. ASTM C 70 94. Método de ensayo para la humedad superficial en agregado fino. ASTM C 125 03. Terminología relacionada con el concreto y agregados para el concreto. ASTM C 127 01. Método de ensayo para determinar la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y la absorción de agregados gruesos. 67
ASTM C 188 95. Método de ensayo para la densidad del cemento hidráulico. ASTM C 566 97. Método de ensayo para el contenido de humedad total del agregado por secad ASTM C 670 03. Práctica para preparar la declaración de precisión y tendencia para métodos de ensayo en materiales de construcción. ASTM C 702 01. Práctica para la reducción de muestras de agregado a tamaños de ensayo. Hernández Bernardo y Velasco Mondragón Héctor, Encuestas Transversales, (Septiembre 2010) Salud Publica Mex Vol 42 n 5, Cuernavaca Rivera, C. Gutiérrez, C. (2008). Análisis de impacto ambiental por la inadecuada disposición de residuos de la construcción y demolición en el valle de México y propuestas de solución. Revista AIDIS, 1(4). Secretaria de Sustentabilidad Ambiental y Ordenamiento Territorial (25 de Noviembre 2013). http://www.ssaot.puebla.gob.mx 68