UNA PROPUESTA DE RECICLADO DE HORMIGÓN PARA RAFAELA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL RAFAELA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO. Serie: Notas Técnicas NT-005. Noviembre de 2008 UNA PROPUESTA DE RECICLADO DE HORMIGÓN PARA RAFAELA Marcelo Tonda, Hugo Begliardo, M. Cecilia Panigatti, Gerardo Fornero Bv.Roca 989 Rafaela (SF) Tel 03492-432702/432710 www.frra.utn.edu.ar - hugo.begliardo@frra.utn.edu.ar I. INTRODUCCIÓN. El reciclado y reutilización de residuos de construcción y demolición (RCD), en los últimos años se ha extendido prácticamente a todos los países, fundándose tanto en razones de valorización comercial como medioambientales. Los grandes cambios en el funcionamiento de la economía global provocan de una forma cíclica la obsolescencia de edificaciones industriales, comerciales, obras de infraestructura urbana, vial, etc., dando lugar a una intensa actividad de demolición. Este fenómeno, sin embargo, no es nuevo. Ya en tiempos de posguerra los países europeos se encontraron con una gigantesca acumulación de escombros. El reaprovechamiento de los mismos para ser utilizados como materiales de construcción obtuvo muy buenos resultados, iniciándose por entonces, en los Estados Unidos, las primeras investigaciones en reciclado de hormigones. El tipo y cantidad de residuos de la construcción generados dependen de las características constructivas y del nivel económico del país. El problema que provoca su acumulación afecta tanto a grandes como a pequeñas ciudades. En la ciudad de Rafaela (SF), el crecimiento de la generación de Residuos de Construcción y Demolición (RCD), medido a partir de su ingreso al Relleno Sanitario (RS), ha pasado de 0,40 kg/habitante-día en el año 2005, a 1,49 kg/habitante-día en el año 2007, lo que llevó a representar el 49% del total de Residuos Sólidos Urbanos (RSU). Ello es el reflejo de la reactivación operada en la actividad de la construcción que se ha dado en toda la Argentina en los últimos años. Un 84 % de RCD corresponde a escombros y el resto a tierra, metales ferrosos, no ferrosos y plásticos. Dentro del volumen de RCD, los escombros de hormigón ocupan el espacio más significativo por el tamaño de las roturas y la gran cantidad de espacios vacíos desperdiciados en razón de ello, como lo ilustra la Figura 1. El presente artículo comenta los resultados de investigaciones realizadas en los Laboratorio de Ingeniería Civil y Química de la UTN FRRa, tendientes al aprovechamiento de este material, proponiéndose su reciclado. Las referencias 1 y 2

amplían sobre ellas, pudiendo accederse a las mimas indicados. a través de los links allí Como la mayoría de las investigaciones que se han venido realizando en nuestra Facultad, la presente también tiene un manifiesto acento local, poniendo en evidencia la disposición y servicio de la Universidad Tecnológica Nacional en atender las demandas regionales.. Figura 1. Roturas de pavimentos rígidos II. DESARROLLO EXPERIMENTAL Como ocurre prácticamente en el resto del país, en Rafaela no existen normas que impongan la demolición selectiva en obras, estableciendo responsables en la separación inicial de los RCD y en la cuantificación de sus volúmenes. Como consecuencia de ello, los escombros de hormigón tampoco cuentan con una separación adecuada, acorde a sus usos y calidades de origen. Lo habitual es depositarlos entremezclados entre sí y con otros contaminantes (maderas, hierro, papeles, tierra, etc.). Frente a esta circunstancia, y con el fin de no ceñirse a un hormigón de uso determinado y calidad especificada, en los estudios realizados se recogieron escombros de diversa procedencia, sin seleccionar su origen, identificándose partes de pavimentos rígidos, roturas de rampas de accesos vehiculares y probetas ya ensayadas en laboratorio. La trituración del hormigón recogido condujo a la obtención de tres tamaños de agregados, designados en función de sus T.M. (tamaños máximos) AR 37,5, AR 25,4 y AR 9,5 (Figuras 2 y 3). Figura 2. Rotura de hormigón de demolición Figura 3. Agregado reciclado AR 37,5 A fin de dar un aprovechamiento íntegro a dichos RCD, se confeccionaron hormigones estructurales y no estructurales. Para los primeros se descartó el empleo de la fracción AR 9,5 en razón de su elevado contenido de mortero.

II. 1) Hormigones estructurales Se elaboraron tres variantes de hormigones conteniendo el 25%, 50% y 75% de agregado reciclado sobre la base de un hormigón de referencia o patrón, confeccionado con áridos naturales. Las premisas de diseño fueron: resistencia característica, 25 MPa; desvío estándar, 4 MPa; contenido de cemento. 350 Kg/m 3 ; relación agua/cemento (r.a.c.), 0,50; asentamiento (cono de Abrams) dentro de la escala de consistencia media (5 a 10 cm), propia de los hormigones plásticos. No se emplearon aditivos de ninguna índole. En Tabla 1 se resume la composición de los hormigones y sus designaciones. Tabla 1. Composición de los hormigones estructurales MATERIALES HORMIGONES HR 0 HR 25 HR 50 HR 75 Agua 175 Litros Cemento CPN 40 350 Kg. Relación a/c 0,5 Arena Silícea 610 Kg 610 Kg 610 Kg 610 Kg AN 37,5 377 Kg 188 Kg ------- ------- AN 25 814 Kg 702 Kg 588 Kg 294 Kg AR 37,5 ------ 172 Kg 343 Kg 343 Kg AR 25 -------- 103 Kg 208 Kg 479 Kg Porcentaje real Árido Reciclado 0% 23,60% 48,37% 73,65% Observaciones: HR 0 : Hormigón con agregado natural (0% de agregado reciclado) HR 25: Hormigón con 25 % de agregado reciclado. HR 50: Hormigón con 50 % de agregado reciclado. HR 75: Hormigón con 75 % de agregado reciclado. Sobre las probetas extraídas se realizaron ensayos a compresión simple, a tracción por compresión diametral, determinación del módulo de elasticidad estático, coeficiente de Poisson y observaciones con lupa estéreo binocular de la interfase matriz (mortero)-inclusión (agregado). En la Figura 4 se grafican los resultados de los ensayos a compresión para los diferentes hormigones estructurales y a las distintas edades, observándose en ellas las elevadas resistencias finales obtenidas en los HR, alcanzándose valores relativos del orden del 90% del HR0, tanto a 28 como a 60 días. Las tensiones medias a 28 días para las resistencias a tracción alcanzaron valores del 9 al 10% de las resistencias medias de compresión, relaciones habituales entre estos tipos de ensayos. Se observó que con el incremento de agregados reciclados en la composición del hormigón descendió el módulo elástico, lo cual guarda relación directa con el aumento de la cantidad de mortero adherido. Como contrapartida, el coeficiente de Poisson ha decrecido. En todos los casos, los resultados obtenidos coinciden con investigaciones realizadas por otros autores tanto en el país como en el extranjero.

40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 7 días 28 días 60 días HR 0 27.9 33.6 37.6 HR 25 22.2 31.9 33.7 HR 50 21.1 33.7 34.0 HR 75 20.7 31.1 33.8 Figura 4. Resistencias a la compresión (MPa) En la Figura 5 se puede observar la imagen tomada de un corte practicado sobre la probeta de 7 x 7 x 20 (cm) elaborada a partir del hormigón HR 75. Claramente se ve en ella la presencia del agregado reciclado en coloración más tenue. En la Figura 6 se presenta un detalle tomado con lupa de la interfase agregado reciclado-mortero, en el sector indicado en la imagen anterior, pudiéndose apreciar la adherencia entre ellos. Figura 5. Presencia de AR en HR 75 (zona blanquecina) Figura 6. Interfase AR- mortero de foto anterior, ampliada con lupa 20 X. II.2) Hormigones no estructurales Se elaboraron dos tipos de hormigones para contrapisos, uno de referencia a partir de cal, cemento portland, arena mediana, granza y polvo de cascotes de ladrillos, basado en una dosificación empírica de uso corriente en la práctica constructiva (Tabla 2). En el restante se reemplazaron las partes de arena y polvo de ladrillo por el agregado reciclado más fino (AR 9,5), y los cascotes por AR 37,5 por la similitud de su tamaño (Tabla 3). La única premisa que se tuvo era la de obtener hormigones con

asentamientos, medidos en el cono de Abrams, enmarcados dentro del rango de consistencia plástica. Tabla 2. Hormigón n/e de cascotes Material Partes Cal 1 Cemento CPN 40 1/4 Arena mediana 3 Polvo de ladrillo 2 Cascote de ladrillo 10 n/e: no estructural Tabla 3. Hormigón n/e de AR Material Partes Cal 1 Cemento CPN 40 1/4 AR 9,5 5 AR 37,5 10 De ellos se confeccionaron probetas (15 x 30 cm) para su ensayo a compresión simple. Los resultados promedio de dichos ensayos fueron de 1,18 MPa para el hormigón patrón y de 1,56 MPa para el elaborado con agregados reciclados, lo cual significa una mejora de la resistencia de este último en un 32 %respecto del convencional. III. CONCLUSIONES 1. En el estudio se ha comprobado que es posible aprovechar plenamente, prácticamente sin desperdicios, los hormigones recuperados de demoliciones o descartes, para fines estructurales o no estructurales, seleccionando adecuadamente la granulometría para las correspondientes dosificaciones. 2. De lo anterior se destaca la importancia de la demolición selectiva. Si bien resulta más cara y de mayor duración que la demolición clásica tanto el costo como el tiempo, pueden reducirse significativamente si se desarrollan sistemas de planificación y técnicas apropiadas. Es necesario legislar sobre la materia, estableciendo responsabilidades en las demoliciones. 3. Los ensayos realizados no han contemplado aspectos vinculados a la durabilidad, tales como contenido de sustancias nocivas de los áridos, permeabilidad al ión cloruro, penetración del agua a presión o absorción del hormigón endurecido, entre otros, por lo que al decidir su empleo con fines estructurales se recomienda profundizar los estudios con ensayos y análisis complementarios que los incluyan, según sus aplicaciones. Debe tenerse presente que la mayor porosidad de los agregados reciclados afecta la durabilidad de los hormigones frente a diferentes mecanismos de transporte. 4. Los resultados permiten poner de manifiesto las ventajas medioambientales y socio-económicas que derivan del empleo de residuos de esta especie. Asimismo, instala en la sociedad local las posibilidades de reutilización de un residuo noble cuyo destino actual es el del Relleno Sanitario o cavas de la ciudad de Rafaela. FUENTES CONSULTADAS. 1. Tonda, M., Begliardo, H., Panigatti, C., Reciclado de hormigón sin preselección en origen, III Congreso Internacional y 17ª Reunión Técnica de la AATH, Córdoba, 2008 pp 7 a 14, ISBN 978-987-21660-3-8 (disponible en www.frra.utn.edu.ar) 2. Tonda, M., Begliardo, H., Panigatti, C., Fornero, G. Estudios sobre hormigón reciclado, 6 Encuentro PROCQMA, San Nicolás, 2008, CD ISBN 978-950-42-0102-1

3. Tonda, Marcelo., Reutilización de residuos de hormigón en la elaboración de hormigón estructurales y no estructurales, Proyecto Final de grado (en realización), 2008. 4. Panigatti, M.C., Begliardo, H., Griffa, C., Boglione, R., Casenave, S., Sánchez, M., Cassina, D. Relevamiento de Residuos de Construcción y Demolición en la Ciudad de Rafaela y Departamento Castellanos-Santa Fe, 4 Encuentro PROCQMA, San Rafael (Mza), 2006, CD 13: 978-42-0056-7, 5. Begliardo, H., Sanchez, M., Casenave, S., Panigatti, M., Griffa, C., Boglione, R., Trayectoria Origen-Destino de los RCD en la ciudad de Rafaela, 6 Encuentro PROCQMA, San Nicolás, 2008, CD, ISBN 978-950-42-0102-1 6- Pietro García, F., Alonso Lavernia, J., Reciclaje de escombros de la construcción: una alernativa ecológica para México, Rev. Ingeniería Sanitaria y Ambiental N 93, pp. 94-101, AIDIS Argentina, 2005. 7. Castells X. E., Reciclaje de Residuos industriales Aplicación a la fabricación de materiales para la construcción. Ed. Díaz de Santos, Madrid, 2000. pp 609. 8. Sánchez de Juan, M. Estudios sobre la utilización de árido reciclado para la fabricación de hormigón estructural, Tesis doctoral, E.T.S.I.C.C.y P., Univ. Politécnica de Madrid, 2004. 9. Giaccio, G., Zerbino, R., Mecanismo de rotura en compresión en hormigón reciclado, Rev. Hormigón N 41, pp. 25-38, A.A.T.H., Bs.As., 2005.

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