Estudios sobre hormigón reciclado con áridos. Parte 1

La menor extracción de materias primas, el costo menor de transporte, el aumento de las ganancias, el impacto ambiental menor y el rápido agotamiento de las reservas de los áridos naturales convencionales han requerido el uso del reciclaje con el objeto de lograr la conservación de los áridos naturales convencionales.

En el presente estudio, se analizaron diversas propiedades físicas y mecánicas de los áridos de hormigón reciclado. Los áridos de hormigón reciclado son distintos de los áridos naturales y el hormigón que se produce con ellos posee propiedades específicas. Se variaron los porcentajes de los áridos de hormigón reciclado y se observó que ciertas propiedades tales como la resistencia máxima a la compresión mostró una disminución de hasta el 10% a medida que se aumentó el porcentaje de áridos de hormigón reciclado. Se determinó que la absorción del agua en los áridos reciclados es
mayor que en los áridos naturales y eso debe compensarse durante el diseño de la mezcla.

Los residuos sólidos se generan a medida que se desarrolla la actividad de la construcción, lo cual incluye la construcción y la demolición. Esos residuos contienen arena, grava, hormigón, piedras, ladrillos, madera, metal, vidrio, plástico, papel, etc. Los residuos se generan a partir de la demolición de estructuras por su deterioro, la demolición de estructuras para obtener mejores beneficios económicos (con construcciones nuevas) y los residuos generados como resultado de desastres naturales y daños ocasionados por la guerra.

El reciclaje de este tipo de residuos mediante su transformación en áridos, no sólo ahorra espacio en los rellenos sanitarios, si no que reduce la demanda de extracción de materias primas naturales para emprendimientos nuevos en el sector de la construcción. El problema de los residuos de demolición se ha transformado en una gran preocupación para planificadores, urbanistas, ingenieros y ambientalistas.

Por consiguiente, un corolario ineludible es utilizar materiales distintos de los áridos naturales con el objeto de ahorrar las reservas de áridos naturales para las obras más importantes. Las consideraciones relacionadas con el desarrollo sostenible son básicas para estas cuestiones a fin de garantizar recursos suficientes destinados a las generaciones futuras. Y en este contexto, se estimula el concepto del reciclaje de escombros de demolición ya que es material de la construcción útil.

Los escombros de demolición generados en el proceso se utilizan esencialmente como relleno en otros predios destinados a la construcción o se dispone de ellos en rellenos sanitarios municipales que en la actualidad no cobran por el uso de dichos rellenos. Se considera que el reciclaje de residuos es una solución aceptable para prolongar la disponibilidad de los rellenos sanitarios; sin embargo, actualmente la mayor parte de los residuos no se recicla en la India (TIFAC 2000).

Para el presente estudio, se enunció el siguiente objetivo: estudiar la influencia de los áridos reciclados gruesos cuando se utilizan como reemplazo directo de áridos naturales; y de ese modo, evaluar las propiedades básicas de ingeniería del hormigón de áridos reciclados.

Este proyecto de investigación estudió los áridos reciclados obtenidos de tres fuentes: escombros gruesos provenientes de la construcción, escombros de la construcción (grava) y muestras trituradas en laboratorio. Se realizaron una serie de pruebas con el fin de investigar los efectos de los áridos reciclados con diversas composiciones sobre las propiedades mecánicas del hormigón reciclado.

RESEÑA DE LA LITERATURA ESPECÍFICA

Existen algunas descripciones sobre áridos reciclados formuladas por varios autores. Y a continuación, se transcribe una selección de ellas.

• “Los escombros de hormigón triturados, después de su separación de otros residuos y de su tamizado, pueden utilizarse como sustituto de áridos naturales gruesos o como una sub base o una capa de base para veredas o calzadas. Este tipo de material reciclado se denomina árido reciclado”. (Poon et al. 2002).
• “Los áridos reciclados son el resultado del procesamiento adecuado de los residuos de la construcción y de la demolición”. (Grubl & Ruhl 1998).
• “Después de triturarlos y cribarlos, los escombros de la construcción recolectados de estructuras dañadas y demolidas podrían servir como áridos reciclados”. (Nagataki et al. 2000)

Aquí se intenta proporcionar una definición adecuada de áridos reciclados. “Los áridos reciclados pueden definirse como los áridos gruesos y finos que se obtienen mediante el tamizado y la separación de otros componentes de los residuos de la construcción y la demolición, y se clasifican de acuerdo con la disponibilidad y la necesidad”.

PROPIEDADES DE LOS ÁRIDOS RECICLADOS

Ajdukiewicz y Kliszczewicz (2002) informaron que las propiedades del hormigón original influencian las propiedades mecánicas del hormigón de áridos reciclados y que es posible obtener hormigón reciclado de una mayor resistencia a la compresión que el original. El diseño de mezcla del hormigón reciclado es similar a los procedimientos de elaboración de hormigón con áridos naturales. Es necesario realizar correcciones respecto del contenido de agua con el objeto de obtener la maleabilidad adecuada pero los cambios en la relación agua/cemento pueden ser relativamente menores.

Poon et al. (2002), en su estudio, utilizaron áridos reciclados provenientes de residuos de la construcción y la demolición (C&D) obtenidos de dos áreas públicas de relleno. Se variaron las mezclas mediante el reemplazo de áridos naturales gruesos y finos por áridos reciclados hasta 100% por peso, con la incorporación de cenizas volátiles y sin dichas cenizas. Los resultados de las pruebas demostraron que el reemplazo de áridos naturales gruesos y finos por áridos reciclados en niveles de 25 y 50% provocan un efecto minúsculo sobre la resistencia a la compresión de ladrillos y bloques. Sin embargo, niveles de reemplazo mayores reducen la resistencia a la compresión.

Olorunsogo y Padayachee (2002) estudiaron los índices de durabilidad tales como la conductividad del cloruro, la permeabilidad del oxígeno y la capacidad de absorción (absorcividad) del agua en tres mezclas de hormigón diferentes con 0, 50 y 100% de áridos reciclados, controlados a los 3, 7, 28 y 56 días. También informaron que, en términos generales, la calidad de la durabilidad del hormigón con áridos reciclados se redujo con el aumento de la cantidad de áridos reciclados que se incluyeron en una mezcla, y que la calidad mejoró con el tiempo de curado. Ellos explicaron ese fenómeno a partir de la presencia de grietas y fisuras producidas en los áridos reciclados durante su procesamiento, lo cual revela que los áridos son susceptibles de facilitar la permeación, la difusión y la absorción de fluidos.

Chen et al. (2002) informaron que los escombros de la construcción podían transformarse en áridos reciclados útiles a través de un procesamiento adecuado. Los áridos reciclados también contenían ladrillos y, en menor medida, baldosas o azulejos. Los resultados de las pruebas demostraron que la resistencia a la compresión del hormigón elaborado con áridos reciclados gruesos con partículas de ladrillos y baldosas o azulejos alcanzó alrededor del 75 – 80% de la resistencia del hormigón común. La resistencia a la flexión fue del 78 al 91% de la resistencia del hormigón común. El módulo de elasticidad para el hormigón reciclado fue de alrededor del 70% del módulo de hormigón común y el cambio de la relación agua/concreto o el contenido de ladrillos y baldosas o azulejos no produjo un efecto significativo sobre el módulo de elasticidad.

Topcu (1997) estudió muestras de hormigón con porcentajes variables de residuos de hormigón. Los autores hallaron que
las partículas de residuos de áridos para hormigón tienen una densidad de 2450 kg m-3, una unidad de masa de 1161 kg m-3 y una absorción de agua en 30 minutos de 7%. Se ha informado que disminuyó el valor de asentamiento a medida que se incrementó el contenido de residuos de hormigón. Se observó que disminuyó el valor de la dureza de la superficie del hormigón a medida que se incrementó el contenido de residuos de hormigón. El valor de dureza Schmidt de 21,3 para hormigones comunes se redujo a 11,6 en los residuos de hormigón, lo cual muestra que también se produce una disminución de la resistencia del hormigón. Las pruebas de velocidad de ultrasonido mostraron que a medida que se incrementó la cantidad de residuos de áridos de hormigón, la velocidad se redujo. Ese estudio demostró que los espacios vacíos (poros) se agrandaron y que la resistencia del hormigón disminuyó. Las pruebas de resistencia a la compresión demostraron que la resistencia disminuyó con el aumento de contenido de residuos de áridos de hormigón, especialmente cuando la relación fue mayor al 50%. En las pruebas de impacto, la profundidad del daño fue mayor en el hormigón que contiene hormigón con áridos provenientes de residuos. La razón más importante fue que la pasta de cemento con escombros y desechos es frágil, lo cual afecta la resistencia al impacto del hormigón.

Topcu y Guncan (1995) obtuvieron materiales de desecho provenientes de edificios demolidos y esos materiales se limpiaron y se redujeron al estado de áridos. La densidad del hormigón elaborado con áridos de hormigón de deshecho mostró propiedades distintas que las propiedades de los áridos naturales. La maleabilidad fue baja debido a la gran absorción de agua de losáridos de hormigón de deshecho. A medida que se incrementó la proporción de áridos de hormigón de deshecho, la resistencia a la compresión se redujo y fue menor a la esperada, y el módulo de elasticidad fue de alrededor de 80% del valor esperado. Con un aumento de los áridos de hormigón de deshecho en la mezcla, disminuyeron los valores de rigidez, de capacidad de energía plástica y de capacidad de energía elástica.

Barra de Oliveira y Vazquez (1996) estudiaron los efectos en tres condiciones de humedad diferentes de los áridos reciclados: secos, saturados y semisaturados. Informaron que los resultados obtenidos para las propiedades mecánicas se ajustaban a la información suministrada por la literatura existente. Sin embargo, se observó una leve disminución de la resistencia del hormigón elaborado con áridos reciclados secos y saturados. Esa disminución fue mayor en la resistencia a la flexión.

Nagataki et al. (2000) estudiaron tres tipos de hormigón aireado producido en laboratorio, de un año de antigüedad, con una relación agua/cemento baja, media y alta, y un hormigón no aireado, de 28 días, con una relación agua/ cemento media. Se trituraron y procesaron para reciclaje las distintas clases de hormigón. Las propiedades físicas de las partículas de áridos gruesos reciclados mostraron una relación entre la gravedad específica y la absorción del agua. Las pruebas sobre los tipos de hormigón con áridos reciclados producidas con áridos reciclados aireados de calidad alta y media dieron como resultado valores de resistencia de 3 a 16% mayores si se compara con la resistencia del hormigón original.

Cuando se utilizaron tanto fracciones gruesas como finas de la más baja calidad de áridos reciclados en la misma mezcla, la resistencia a la compresión se redujo solamente 6% y la porosidad se incrementó 11% en comparación con la resistencia de referencia y el volumen de porosidad. En relaciones de agua/ cemento bajas, la resistencia se limita por la calidad del mortero adherido. Los autores informan que una reducción del contenido de mortero adherido aumenta el rendimiento físico del hormigón, mediante la reducción de la porosidad, la absorción de agua y el grado de acción capilar. Los autores llegaron a la conclusión de que la estructura del mortero adherido es un indicador de calidad importante de los áridos reciclados que afecta directamente el rendimiento del hormigón de áridos reciclados, y si los áridos reciclados no se originan en un hormigón original de una muy baja calidad, la resistencia a la compresión del hormigón de áridos reciclados con una relación agua/cemento de 0,55 puede ser mayor que la resistencia del hormigón original.

Torben y Narud (1983) realizaron estudios en los cuales se produjo homigón de grava natural de alta resistencia, de mediana resistencia y de una resistencia menor, mediante la variación de la relación agua/cemento y el mantenimiento de los otros factores en un estado básicamente idéntico. Los autores informaron que en comparación a la grava natural, los áridos reciclados poseen una densidad menor, una mayor absorción de agua, un porcentaje mayor de pérdida por abrasión Los Ángeles y una mayor relación entre el porcentaje de pérdida Los Ángeles y el valor de trituración de áridos. El porcentaje de mortero que permanece adherido a las partículas de grava natural en los áridos reciclados varía de aproximadamente 30% en fracciones de 16-32 mm hasta más de 60% en fracciones de 4-8 mm. Los autores estimaron que es probable que cantidades tan grandes de mortero en áridos reciclados afecten las propiedades de deformación de los hormigones reciclados.

Por: Major Rakshvir y Sudhirkumar V. Barai
Departamento de Ingeniería Civil, Indian Institute of Technology Kharagpur, Kharagpur, India.

Fuente: Futuro Sustentable

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