Universidad de Sonora División de ingeniería ESTUDIO COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO CON SUSTITUCIÓN PARCIAL DE AGREGADO GRUESO NATURAL POR AGREGADO GRUESO RECICLADO, EN LA CIUDAD DE HERMOSILLO, SONORA. Posgrado en ciencias de la Ingeniería, Ingeniería Civil líneas terminales construcción y valuación Presenta: Carlos Jerónimo Flores Paredes Hermosillo, Sonora. Noviembre 2014
Crecimiento de residuos urbanos Planteamiento del problema Escombros en áreas naturales
Introducción Este tipo de residuos pueden ser incorporados en la construcción para la elaboración de elementos como bloques, morteros, concretos, generando materiales y edificaciones sustentables.
Objetivo Evaluar el comportamiento mecánico del concreto elaborado con agregado reciclado procedente de demoliciones de elementos de concreto. Objetivos específicos 1 - Caracterización del agregado reciclado grueso y los agregados naturales (grava y arena) procedentes de bancos de materiales. 2 - Determinación de las propiedades del concreto en estado fresco; revenimiento, temperatura y masa unitaria. 3 - Determinación de la resistencia a compresión simple.
El comportamiento mecánico del concreto con la sustitución parcial y total del agregado grueso por agregado reciclado, será similar al del concreto con agregados naturales, ante la igualdad de condiciones de fabricación mediante pruebas mecánicas de laboratorio. Actualmente la ecología y medio ambiente han adquirido una gran importancia a nivel mundial, debido a los efectos que tienen las actividades industriales de los diferentes ramos, siendo uno de estos el sector de la construcción. El cual incide de manera importante en el medio ambiente, ya que esta transforma recursos naturales y el ambiente mismo. Hipótesis Antecedentes
Investigaciones internacionales: Ecuador España Colombia Argentina Chile Japón Alemania Holanda Estados Unidos Reino Unido
Fuente: Domínguez Lepe. J. A. y Martínez L. Emilio. (2007). Proceso para obtener el agregado reciclado y productos finales
Sitio de estudio Materiales y métodos Los agregados a utilizar son de origen natural y reciclado. Los naturales proceden de bancos de materiales localizados en los márgenes del río Sonora, en específico de cribas Castillo. El agregado reciclado grueso proviene de la trituración de concreto cuyo origen es la demolición de edificaciones.
Caracterización de agregados Separación de agregados por retenido Caracterización de agregados Homogenización de material
Prueba de revenimiento Temperatura Pruebas y ensayes Concreto fresco Contenido de aire Masa unitaria
Resistencia a la compresión simple Pruebas y ensayes Concreto endurecido
Resultados análisis y UNIVERSIDAD DE SONORA ESCUELA DE INGENIERIA HERMO SILLO, SO NO RA, MEX. LABORATORIO DE INGENIERIA EXPERIMENTAL TELEFONOS: 2592183 SECCION DE ENSAYE DE MATERIALES 2592184 ARENA PARA CONCRETO Características del material Material limpio bien graduado libre de finos Procedencia Banco de Materiales "Cribadora Castillo" Blvd A. Quiroga y Blvd Luis Donaldo Colosio Para usarse en Evaluacion del Comportamiento del Concreto elavorado con agregado Reciclado Solicitada por Responsable del Proyecto Ensaye No. Expediente No. Fecha de recibo Fecha de informe Peso volumétrico suelto: Kg/m3 Densidad: Peso volumétrico varillado: kg/m3 % Absorción: Peso de Muestra: 10 Modulo de Finura: % W: Kg 2.76 ANALISIS GRANULOMETRICO Malla Peso Retenido % Retenido % Retenido % Retenido (kg) Entero Acumulado No. 4 0.30 3 3 3 No. 8 1.20 12 12 15 No. 16 1.50 15 15 30 No. 30 2.50 25 25 55 No. 50 2.30 23 23 78 No. 100 1.70 17 17 95 No. 200 0.50 5 5 100 Charola 0.00 0 0 100 Sumas 10.00 100 100 476 OBSERVACIONES: porcentaje retenido arena perfecto por El de de la es lo que corresponde a una arena bien graduada. REALIZO: Tecnico de Laboratorio AUTORIZO: Jefe de Laboratorio
Caracterización de agregados AGREGADO DENSIDAD g/cm 3 PVSS kg/m 3 PVSC kg/m 3 Absorción % Humedad % M. F. Cemento 3.10 --- --- --- --- --- Grava natural 2.61 1491 1584 1.52 0.20 --- Arena natural 2.56 1512 1619 2.04 0.81 2.76 Grava reciclada 2.42 1226 1302 6.23 0.84 --- Proporcionamiento de los diseños de las mezclas de concreto del experimento MATERIAL CONCRETO NORMAL Cantidades en kg para 1 M 3 de concreto CONCRETO RECICLADO Cantidades en kg para 1 M 3 de concreto a/c = 0.80 a/c = 0.70 a/c = 0.62 a/c = 0.80 a/c = 0.70 a/c = 0.62 Cemento 256 293 332 256 293 332 Grava 989 989 989 813 813 813 Arena 804 773 741 860 831 800 Agua 228 228 227 259 259 259 Sumas kg/m 3 2 277 2 283 2 289 2 188 2 196 2 204
Condiciones de diseño de concreto Relación agua/cemento; 0.80, 0.70 y 0.62 Revenimiento de 10 cm ± 2.5 cm Tamaño máximo de agregado de 19 mm o 3/4" diámetro Concreto sin aire incluido MATERIAL DENSIDAD ABSORCIÓN (%) HUMEDAD (%) P.V.S.S. P.V.S.C M.F. Cemento 3.10 Agua 1.00 Grava 2.61 1.52 0.20 1491.00 1584.00 Arena 2.56 2.04 0.81 1512.00 1619.00 2.76 Aditivo 0.00 Agregado Reciclado 2.42 6.23 0.84 1226.00 1302.00 Aire 1.21
Resultados de las pruebas del concreto reciclado y natural en estado fresco PROPIEDAD UNIDAD CONCRETO NORMAL CONCRETO RECICLADO a/c = 0.80 a/c = 0.70 a/c = 0.62 a/c = 0.80 a/c = 0.70 a/c = 0.62 Revenimiento cm 8.5 9.0 10.5 9.0 8.7 10.8 Masa Unitaria kg/m 3 2261 2251 2257 2168 2168 2168 Temperatura o C 24.0 25.4 25.0 24.6 26.6 26.2 Cont. Aire % 1.1 1.20 1.34 1.64 1.64 1.65
Resultados a compresión simple MUESTRA CARGA (kg) ESFUERZO (kg/cm 2 ) 3 días 7 días 14 días 28 días 3 días 7 días 14 días 28 días MN-0.80 13828 17896 22780 26584 79 102 129 151 MR-0.80 7756 13332 14520 16592 44 76 83 94 MN-0.70 15020 22188 22888 31128 85 126 130 177 MR-0.70 14948 17964 21564 26148 63 102 123 149 MN-0.62 18716 27116 29248 34280 106 154 166 195 MR-0.62 16748 17260 29020 30948 95 98 165 176
En los primeros 3 días de edad el reciclado alcanzo la mitad de la resistencia con respecto al normal. A los 7 días el concreto reciclado se mantuvo por debajo del concreto normal en 26 kg/cm 2. A 28 días el concreto reciclado mantuvo su resistencia por debajo con respecto al concreto normal en un 37 % con respecto al normal. 160 140 Relación agua/cemento = 0.80 y = 24.518x + 53.886 R² = 0.9979 120 ESFUERZO EN kg/cm 2 100 80 60 y = 15.736x + 34.807 R² = 0.8958 N-0.80 R-0.80 Lineal (N-0.80) Lineal (R-0.80) 40 20 0 3 días 7 días 14 días 28 días EDAD EN DIAS
Se determina que los concretos para este diseño tienen un comportamiento muy similar para todas las edades, es decir, las pendientes de los modelos son casi iguales, esto es, conservan un paralelismo por lo que la diferencia en resistencia es uniforme y del orden de 20.2 kg/cm 2 en promedio, lo que corresponde a una disminución de la resistencia del concreto reciclado con respecto al concreto normal a los 28 días del 11.4%. 200 Relación agua /cemento = 0.70 180 y = 27.977x + 59.534 R² = 0.9227 160 ESFUERZO EN kg/cm 2 140 120 100 80 60 y = 27.607x + 40.114 R² = 0.9823 N-0.70 R-0.70 Lineal (N-0.70) Lineal (R-0.70) 40 20 0 3 días 7 días 14 días 28 días EDAD EN DIAS
Se aprecia que los concretos diseñados para una relación a/c = 0.62 se llevan poca diferencia en sus resistencias a las diferentes edades, disminuyendo esta diferencia conforme aumenta la edad de los concretos, lo cual se puede apreciar en las pendientes de los modelos, la del concreto reciclado es mayor a la del concreto normal, lo cual es indicativo que en algún punto, conforme transcurra la edad, tendrán el mismo valor de resistencia. A los 28 días la diferencia de la resistencia entre ambos concretos es del 9.7 %. 250 Relación agua/cemento = 0.62 200 y = 27.741x + 85.989 R² = 0.9442 ESFUERZO EN kg/cm 2 150 100 y = 30.886x + 56.273 R² = 0.8667 N-0.62 R-0.62 Lineal (N-0.62) Lineal (R-0.62) 50 0 3 días 7 días 14 días 28 días EDAD EN DIAS
Conclusiones En lo que respecta al concreto fresco, la demanda de agua aumento en un 13.5 % con respecto al concreto de diseño normal, para mantener el revenimiento en el rango de diseño de 10 +- 2.5 cm. La masa unitaria del concreto fresco reciclado resulto menor que el concreto fresco normal. El contenido de aire también fue mayor en el concreto reciclado, debido a la porosidad del mortero adherido al agregado. La temperatura del concreto reciclado tuvo solamente una diferencia promedio de 1 C con respecto al normal, pero aun así esto no afecto en su trabajabilidad ni el fraguado de manera significativa. El concreto con el agregado reciclado obtuvo menores resistencias que el concreto normal. Tomando en cuenta las relaciones de agua-cemento se observó que entre menor es esta relación el concreto reciclado adquiere resistencias muy cercanas al concreto fabricado con agregado normal a los 28 días.
Conclusiones ( continuación) Finalmente, observando los resultados en ambos concretos, para el caso del concreto con agregado grueso reciclado posee características de resistencia para uso en estructuras de fabricación común; como casa habitación y estructuras donde no se requieran especificaciones estructurales de alto desempeño o especificación especial. Además el concreto con agregado reciclado presenta la ventaja de ser más ligero que el normal por lo que podemos inferir que los diseños pueden ser más económicos. Adicionalmente, la reutilización de desecho de concreto, es una forma de resolver el problema de la mala disposición de ellos, ya que son residuos de disposición especial y no pueden ser dispuestos en Rellenos Sanitarios Municipales, además de disminuir la explotación de bancos de materiales naturales ayudando a conservar recursos naturales no renovables.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!