Estudios sobre hormigón reciclado con áridos. Parte 2

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.

PROGRAMA EXPERIMENTAL

Se enunciaron los siguientes objetivos para el presente estudio:

• Propiedades físicas y mecánicas de los áridos reciclados de origen diverso.
• Propiedad de endurecimiento del hormigón en el hormigón reciclado con áridos.
• Comportamiento ante la fatiga del hormigón con áridos reciclados en flexión.

Con el objeto de estudiar las propiedades de los áridos reciclados, se seleccionaron tres tipos de materiales y se denominaron Grupo I, Grupo II y Grupo III.

Grupo I. En el Grupo I se incluyó el material obtenido de muestras trituradas en laboratorio con las que se habían realizado pruebas en el laboratorio respecto sobre sus distintas propiedades. La antigüedad de las muestras fue variada. Sin embargo, ninguna de las muestras tenía una antigüedad mayor de un año. Las muestras se trituraron manualmente con un martillo y, después, se tamizaron con el fin de obtener el material necesario clasificado. No se retiró el mortero adherido de los áridos.

Grupo II. En el Grupo II se incluyó el material obtenido tras la demolición de un edificio. Ese material se obtuvo de la losa de un techo demolido, que se había construido alrededor de1 año antes. La losa se deshizo manualmente, la viga se retiró y el hormigón se tamizó con el fin de obtener el material necesario clasificado. El árido utilizado en esta losa era angular. Este material había resistido un año completo y la idea principal era compararlo con el material obtenido de las muestras trituradas en laboratorio. No se retiró el mortero adherido.

Grupo III. En el Grupo III se incluyeron áridos con grava. El material se obtuvo de un edificio antiguo demolido de IIT Kharagpur, contruido hace más de 30 años. Los residuos de hormigón se llevaron al laboratorio y se separaron de otros componentes antes de la trituración manual y del tamizado para obtener los áridos necesarios clasificados. Debido a que la mayoría de los edificios antiguos de IIT Kharagpur se construyeron con grava, el objetivo aquí fue estudiar las diversas propiedades de la grava reciclada de modo que se pudiera utilizar este material de la mejor manera posible en cuanto surgiera esa necesidad. No se retiró el mortero adherido. Solamente se utilizaronáridos gruesos para los estudios realizados.

En los tres grupos, los escombros se partieron en trozos de tamaño mediano y, en el caso de hallar otros componentes (madera, acero), se retiraron. Se desecharon los áridos finos/polvo producidos durante el proceso.

En los tres grupos de áridos reciclados, el material se tamizó a través de los tamices necesarios para lograr un tamaño nominal de 20mm. El porcentaje de áridos necesarios para pasar por un tamiz de tamaño especial se separó conforme a las Normas Indias/Indian Standards, IS: 383 (1970). Con el objeto de obtener la mejor gradación posible, se adoptó la media de porcentajes de un tamiz de tamaño especial, lo cual también colaboró con la mezcla de diversas proporciones.

Se prepararon varias mezclas, mediante la variación de la proporción de áridos reciclados para su uso en los estudios. En todas las mezclas se utilizó el mismo cemento. Se mantuvo una relación agua/cemento de 0,5 para todos los tipos de mezclas. También se mantuvo la misma fuente de agua, agua corriente, para todas las mezclas. Todas las mezclas se diseñaron para un valor característico de la resistencia de M20 (20 Mpa). El porcentaje de los áridos reciclados dentro del total de áridos fue de 0, 25; 50 y 75% por peso.

Se probaron las características físicas y las propiedades mecánicas de los tres tipos de áridos reciclados. Las pruebas de absorción de agua y de gravedad específica se realizaron de acuerdo con los requerimientos de la Norma India, IS: 2386: (1963). Las pruebas de propiedades mecánicas, valor de impacto de los áridos y valor de trituración de los áridos se realizaron de acuerdo con la Norma India, IS: 2386 (1963).

Se adoptaron los siguientes parámetros para el hormigón elaborado con áridos reciclados.

1. Todas las mezclas se diseñaron para M20 (20 MPa a 28 días).
2. La relación agua/cemento se mantuvo constante a 0,5. Sin embargo, según la cantidad de áridos reciclados de cada mezcla en particular, se realizó una corrección de la absorción de agua.
3. Para todas las mezclas se utilizaron los áridos naturales de piedra basáltica obtenidos de una sola fuente. En todas las mezclas se utilizó el mismo cemento.
4. Las proporciones porcentuales se realizaron de acuerdo con el peso y la relación se aplicó para que cada tamaño de tamiz pudiera obtener áridos clasificados de tamaño uniforme.
5. La arena natural de río se utilizó como árido fino y los áridos reciclados como árido grueso. En todas las mezclas, se utilizó agua potable (agua corriente).
6. Todas las muestras se prepararon en moldes de las dimensiones requeridas, se retiraron de los moldes 24 horas después y, a partir de allí, se curaron sumergidas en el agua durante 28 días.
7. Todas las mediciones se realizaron según el peso y la mezcla mecánica de los componentes se llevó a cabo mediante el uso de condiciones de mezcla establecidas en las Normas Indias.
8. Se probaron las muestras según su condición de seco en superficie.

Para probar la resistencia de compresión del hormigón con áridos reciclados, se elaboraron dos tipos de muestras, cubos de 150mm x 150mm x 150mm y cilindros de 150mm de diámetro y 300mm de largo. La resistencia a la rotura por tracción se probó con cilindros de esas dimensiones. Las muestras se compactaron manualmente según sus especificaciones. Las pruebas se realizaron con una máquina para pruebas universal después de 3, 7 y 28 días. Para cada prueba de ese tipo, se probaron un mínimo de tres muestras y se obtuvo un promedio como media de resistencia a la compresión.

Para probar la resistencia a la flexión, se elaboraron prismas con las siguientes dimensiones: 100mm x 100mm x 500mm. El
proceso de elaboración fue igual al utilizado con los cubos y los cilindros, sometidos a un proceso de curación de 28 días. Después de 28 días, las muestras se probaron para módulo de ruptura bajo cargas simétricas mediante la aplicación de la carga a una velocidad constante. Para cada mezcla, se probaron un mínimo de tres muestras y se informó la media.

Para probar del módulo de Young (o de elasticidad), se utilizaron muestras cilíndricas. Se ajustaron al cilindro con un marco
tres indicadores de cuadrante. Las muestras se probaron con una máquina para pruebas universal, se aplicó la carga a una velocidad constante y la elongación lateral correspondiente se midió con el indicador de cuadrante. Se trazaron las curvas de tensión versus las curvas de deformación.

Se realizaron más pruebas con el objeto de estudiar el comportamiento ante la fatiga en flexión. La rotura por fatiga se produce cuando una estructura de hormigón se quiebra catastróficamente ante una carga menor a la del diseño después de exponérsela a una gran cantidad de ciclos de tensión. Se define resistencia a la fatiga del hormigón a una fracción de la tensión estática que puede soportar reiteradamente por una cantidad determinada de ciclos. La fatiga es un proceso de daño interno progresivo y permanente de un material sometido a cargas reiteradas. Ese proceso se atribuye a la propagación de microfisuras internas, que se traduce en un aumento considerable de tensión irrecuperable. La fatiga también conduce a la deformación.

En el presente estudio, se elaboraron muestras de prismas de 500mm x 100mm x 100mm con 25% de reemplazo de áridos naturales por áridos reciclados por peso para investigar el comportamiento ante la fatiga del hormigón en flexión.

También se elaboraron muestras con 100% de áridos naturales con el fin de realizar una comparación del comportamiento. Se elaboraron tres muestras para cada grupo (Grupo I, II y III).

Para el estudio, se adoptó el siguiente procedimiento destinado a la prueba de las muestras.

Se probó la resistencia a la flexión de las muestras primero bajo una carga estática, con un sistema de cargas simétricas. Las pruebas de fatiga se realizaron con un sistema servo hidráulico dinámico de prueba de materiales INSTRON. Los ciclos de carga se realizaron a una frecuencia de 1Hz y a un nivel de desplazamiento de 0,1mm. Se aumentó la carga con un incremento de 100kg hasta 400kg y, después, con incrementos de 50kg. Las muestras se cargaron con un número determinado de ciclos para cada carga, limitado a 1000 ciclos. Se continuó con el proceso hasta que las muestras se quebraron por la flexión.

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

Fuente: Futuro Sustentable

VER PARTE 1
VER PARTE 3