Uso de RCD...Como Aridos Recialdos en Hormigon Estructural

7/23/2019 Uso de RCD...Como Aridos Recialdos en Hormigon Estructural

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USO DE RCDs COMO RIDOS RECICLADOS Y SU EMPLEO EN HORMIGONES ESTRUCTURALES 23 7

USO DE RCDs COMO RIDOS RECICLADOS Y SUEMPLEO EN HORMIGONES ESTRUCTURALES

Indara Soto IzquierdoOrieta Soto IzquierdoMestrandas do Departamento de Engenharia de Estrutura, Escola de Engenharia

de So Carlos, Universidade de So Paulo, Av. Trabalhador So-carlense, 400,CEP 13566-590, So Carlos, SP, Brasil, e-mails: [email protected], [email protected]

Elier Pavn de la FNelson Daz Brito

Profesores del Departamento de Materiales, Instituto Superior PolitcnicoJos Antonio Echeverra (ISPJAE), Habana, Cuba,

e-mails: [email protected], [email protected]

ResumenLos RCDs son los residuos que proceden de la construccin, rehabilitacin y demolicin de los edificios, de las obraspblicas y de las obras de urbanizacin. El reciclaje de los residuos de la construccin y demolicin permite la obtencinde un material fragmentado que es utilizado como agregado y tiene diferentes usos en la construccin. La Gestin delos RCDs constituye un aspecto de suma importancia a nivel mundial porque representa un beneficio econmico,debido a la incorporacin de materiales de desecho al proceso de construccin y un beneficio medioambiental, productoa la disminucin de residuos que se depositan en vertederos, evitando as, el incremento y proliferacin de estos. Laobtencin de hormigones estructurales con ridos reciclados constituye algo novedoso y de actualidad a nivel mundial.Es por ello que en el presente trabajo se confeccionaron hormigones con 25% y 50% de sustitucin de rido recicladoy se estudi el comportamiento que presentan con respecto a un hormign convencional. Para esto se determinan, conensayos de laboratorio, las propiedades del rido reciclado y de las mezclas donde se empleen los mismos. Se obtiene

la resistencia a compresin, la absorcin y velocidad de ultrasonido de los hormigones reciclados a los 7, 14 y 28 dasy se compara con un hormign convencional.

Palabras claves: residuos de la construccin y demolicin, rido reciclado, hormign reciclado, propiedadesmecnicas.Introduo

IntroduccinEl reciclado de materiales de construccin, indispen-

sable hace tan slo unos aos, est actualmente en la lneade configurarse como una actividad con interesantesexpectativas de crecimiento. La progresiva y rgidalegislacin del control de deposicin de residuos de muchos

pases provoca mayores intereses por el reciclaje de residuos,ya que la deposicin de residuos en los vertederos vatornndose ms costosa en funcin de las caractersticasde los mismos (Lage, 2006). Es previsible que, en un futurono muy lejano, el empleo de estos residuos como productossustitutivos de los convencionales se tomarn en cuenta,lo que propiciar la aparicin de actividades que, haciendoposible el desarrollo sostenible, sean econmicamenteinteresantes. Por un problema ambiental las canteras deridos naturales se estn agotando por la gran demandade construccin, adems los residuos de la construccinson inertes y por lo tanto no son peligrosos pero su volumen

es tal que para preservar el medio ambiente se hace necesarioprogramar su gestin.

El rido reciclado de hormign es el resultadode una serie de procesos por el cual debe pasar los residuosde hormign, compuesto por cemento Prtland y ridosnaturales, cuyos procesos son el machacado, el cribado

y el procesado en plantas de reciclado. Es importantedestacar que este material secundario se deriva de un solotipo de material primario, el hormign, cuya composicines heterognea (cemento, agua, ridos, aditivos y adiciones);es por todo esto que el rido reciclado de hormign nopuede considerarse como un material uniforme y lasdiferencias que puedan presentar en su composicindependern fundamentalmente de la proporcin de morteropresente en el residuo. Si la sustitucin del rido gruesoconvencional es menor o igual a 20%, las propiedadesmecnicas permanecen prcticamente constantes. Cuandose empleen porcentajes mayores de sustitucin los efectos


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sobre las mismas pueden representar una limitacin endistintos casos. (Grupo de Trabajo 2/5, 2006).

ObjetivoCaracterizar fsico y mecnicamente los hormigones

elaborados con 25% y 50% de sustitucin de rido grueso

reciclado y definir si varan o no las propiedades de estoshormigones reciclados con respecto a un convencional.

Materiales y MtodosPara cumplir con los objetivos en este trabajo fue

necesario desarrollar un proyecto experimental. De esamanera se determin las propiedades fsicas del ridoreciclado estudiado de acuerdo a las Normas Cubanasvigentes para la caracterizacin de los ridos naturalesy se compar con propiedades de ridos recicladosestudiados por autores internacionales. Se determin laresistencia a compresin, la absorcin y velocidad de

ultrasonido de los hormigones reciclados y se comparcon un hormign convencional.

Obtencin del rido recicladoSe contaban con residuos de origen de una planta

de prefabricado localizada en Alamar, La Habana, la cual

confecciona paneles de prefabricado de Gran Panel VI paredes y losas (Foto 1).Para obtener el rido reciclado (Foto 2) fue necesario

su trituracin en una pequea mquina trituradora conla cual se obtendrn diferentes granulometras (Foto 3).

Esta mquina se caracteriza por ser una machacadorade mandbulas. Este tipo de tecnologa tiene como ventajasque producen ridos con una buena distribucin de tamaosy reducido contenido de finos. La tolva de admisin presentaunas dimensiones de 21 cm de largo y 12,5 cm de ancho,el motor que hace funcionar el equipo es de marca GeneralElectric, trifsico de 220 volt y 60 Hz.

Foto 1 Muestra de residuos de paneles.

Foto 2 Obtencin del rido reciclado.


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Caracterizacin de los Materialesrido grueso natural

rido fino natural

Foto 3 Mquina trituradora.

Tabla 1 Caractersticas fsicas del rido grueso natural.

Tamao mximo del rido 19,1 mm ()

Mdulo de finura 6,8

% absorcin 1,57%Peso especfico corriente 2,61

Peso saturado sin humedad superficial 2,64

Peso unitario suelto 1378 kg/m3Peso unitario compactada 1517 kg/m3

% de huecos 42%

Tabla 2 Caractersticas fsicas del rido fino natural.


% absorcin 2,34%

Mdulo de finura 3,47

Peso especfico corriente 2,48

Peso saturado sin humedad superficial 2,54

Peso unitario suelto 1436 kg/m3

Peso unitario compactada 1636 kg/m3

% de huecos 34 %


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rido grueso reciclado

Anlisis de los Resultadosrido recicladoDensidad

La densidad del rido reciclado es inferior a la del

rido natural, debido a la pasta de cemento que quedaadherida a los granos.

La Tabla 4 muestra los valores de densidad saturadasin humedad superficial y seca del el rido natural y recicladoestudiado.

A continuacin se har un resumen de los valoresfijados de densidad de los ridos reciclados por diferentesautores y los obtenidos en el experimento (Tabla 5).

Los valores del estudio experimental se encuentrandentro de los rangos que refiere la bibliografa consultada.

Machado (1998) afirma que el rido reciclado puedeser considerado aproximadamente como un rido ligero.Esto constituye un punto discordante porque se consideraque el lmite superior de densidad para que un rido seaconsiderado ligero es de 2000 kg/m3. Como los ridosreciclados, a pesar de ser menos densos, tienen densidades

mayores que los 2000 kg/m3, sera un error considerarloscomo ligeros.

Absorcin

La absorcin es una de las propiedades fsicas delrido reciclado que presenta una mayor diferencia conrespecto al rido natural, debido a la elevada absorcinde la pasta que queda adherida a l, ocurriendo as conlos ridos estudiados (Tabla 6). Los valores habitualesde absorcin incumplen en la mayora de los casos el lmitedel 5% que establece la Instruccin de HormignEstructural EHE.

La Tabla 7 muestra valores de absorcin de ridosreciclado empleados por diferentes autores.

La absorcin del rido grueso reciclado se acercaen algunos casos a los lmites superiores de los ridos

empleados por otros autores, la causa probable puede estaren que la cantidad de mortero adherido en los ridosreciclados ha sido mayor, que la de otros autores o quela calidad de dicho morteros es muy mala.

Tabla 3 Caractersticas fsicas del rido grueso reciclado.


Mdulo de finura 6,78

% absorcin 10,7%

Peso especfico corriente 2,13Peso saturado sin humedad superficial 2,36Peso unitario suelto 1156 kg/m3Peso unitario compactada 1227 kg/m3

% de huecos 42,6 %

Referencias Densidad seca (kg/m3)Densidad saturada sin humedad

superficial (kg/m3)Rilem (1992) 2100-2400 2300-2500

Sncez (2005) 2070-2650 2100-2690Di Niro (1996) 2080-2360 2350-2470

Estudio experimental 2 130 2 360

Tabla 5 Densidad seca y saturada sin humedad superficial segn diferentes autores.

Densidades rido grueso naturalrido grueso

reciclado % variacin

Densidad saturada sin humedadsuperficial (kg/m3)

2640 2360 10,6

Densidad seca (kg/m3

) 2610 2130 18,4

Tabla 4 Densidades del rido grueso natural y reciclado.


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Esta absorcin interferir directamente en la relacina/c de las mezclas de hormign, es por eso que debe serconsiderada en el proceso de fabricacin de estas.

Absorcin efectivaEn los primeros 10 minutos el rido reciclado alcanza

el 85% de su absorcin total, coincidiendo este valor conlo que establecen diferentes autores de su absorcin efectivacomo Snchez (2005) que presenta un rango de un 80-90% (Grfica 1).

En el tiempo de diez minutos hasta 24 horas sloaumenta su absorcin en un 15% (Grfica 2 y 3), por lo

tanto se puede llegar a la conclusin que el rido recicladoabsorbe la mayor cantidad de agua en los primeros diezminutos, aspecto que se debe tener en consideracin enel momento del amasado de la mezcla cuando se usendiferentes porcientos de sustitucin de reciclado, ya quehabr que corregir la cantidad de agua agregndole lo

que absorbe el rido reciclado en ese primer intervalode tiempo que dura el amasado.

Hormigones

Resistencia a compresinEn general, la utilizacin del rido reciclado para

la fabricacin de hormign implica una disminucin dela resistencia a compresin en el hormign reciclado(manteniendo la misma relacin a/c), tanto mayor es elporcentaje de rido reciclado utilizado. Las causas queprovoquen la disminucin de la resistencia son debido ala menor resistencia mecnica del rido reciclado, a la

mayor absorcin y al aumento de zonas dbiles en elhormign, ya que adems de la unin pasta-rido quepresenta el rido reciclado, aparece otra zona de contactoentre la pasta del rido reciclado y la pasta nueva.

La Tabla 8 resume la resistencia a compresin delos diferentes hormigones en las distintas edades de rotura.

Absorcin del rido gruesonatural (%)

Absorcin del rido gruesoreciclado (%) % variacin

1,57 10,7 85,3

Tabla 6 Valores de absorcin del rido grueso natural y reciclado empleados en la investigacin.

Referencias Absorcin (%)Snchez (2005) 4-10Yamura (1988) 5,7-8,1Machado (2000) 7,9-9,0

Mellmann (1998) 4-10

Tabla 7 Absorcin de ridos reciclados segn diferentes autores.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Absorcin del rido de 0 a 10 min

Tiempo (min)

Absorcin

(%)

76% 79% 81%

85%

Grfica 1 Absorcin del rido reciclado estudiado de 0 a 10 minutos.


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12

10

8

6

4

2

010 20 30 40 50 60

Tiempo (min)

Abs

orcin(%)

9,9 10,1 10,610,2

9,1

12

10

8

6

4

2

060 560 1060

Tiempo (min)

Absorcin(%)

Grfica 2 Absorcin del rido reciclado de 10 min a 1 hora.

Grfica 3 Absorcin del rido reciclado de 1 hora a 24 horas.

Tabla 8 Resistencia a compresin de los hormigones a las edades de rotura.

Tipo de hormign Rc 7 das (MPa) Rc 14 das (MPa) Rc 28 das (MPa)Patrn 21 25 30

25% A.R. 23 25 3050% A.R. 21 23 28

Grfica 4 Resistencia a compresin de los hormigones a las edades de rotura.

35

30

25

20

15

10

5

07 14 28

Edad de roturas (dias)

Resistenciaacompress

in

Resistencia a compresin de los hormigones

21

23 25

2830

21

2325

30

Patrn25% A.R50% A.R


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De forma general, lo mostrado en la Grfica 4 yTabla 8 demuestra que los valores de resistencia son correctosporque aumentan a medida que avanzan la edad delhormign. De forma general, los hormigones con diferentesporcientos de sustitucin de rido reciclado (25% y 50%)presentan resistencias muy similares y cercanas a las del

hormign tradicional. Como se puede analizar, a las edadesms tempranas del hormign, el reciclado presenta mayorresistencia que el patrn pero la diferencia es mnima,esto pudo haber ocurrido porque no se controlaron unaserie de parmetros que influyeron en esto, como latemperatura de curado, no coincidencia entre la hora deelaboracin y la hora de rotura. Como conclusin de estose puede decir que a edades tempranas el hormign recicladopresenta caractersticas similares al tradicional.

AbsorcinLa absorcin constituye otro de los parmetros a

ser analizados en este tipo de investigacin. Fue necesario

estudiar cmo influye el rido reciclado en la absorcinque alcanzan los hormigones.

La Tabla 9 realizar un resumen del % de absorcinobtenido por los diferentes hormigones a distintas edadesde rotura.

A medida que el hormign envejece la absorcin esmenor porque va disminuyendo la cantidad de agua dentrodel material ya que el cemento la utiliza para su hidratacin,

esto mismo ocurre para los hormigones reciclados.

Velocidad de ultrasonidoLa velocidad de ondas ultrasnicas presenta sistem-

ticamente valores ms reducidos en el hormign recicladoque en el hormign convencional, obtenindose menoresvalores cuanto mayor son los porcentajes de rido recicladoutilizado en la dosificacin como muestra la Tabla 10.

La velocidad de ultrasonido aumenta a medida queaumentan las edades de rotura para cada tipo de hormign,esto es debido a que en hormigones ms envejecidos laporosidad interior disminuye, la cantidad de agua decrece

por la hidratacin del cemento y se va creando un medioms slido y denso.

Tipo de hormignAbsorcin a los 7 das

(%)Absorcin a los 14

das (%)Absorcin a los 28 das

(%)Patrn 9,4 8,7 7,6

25% A.R. 9,0 8,5 7,850% A.R. 9,3 9,1 8,4

Tabla 9 Absorcin del hormign patrn y reciclado a las edades de rotura.

Grfica 5 Absorcin del hormign patrn y reciclado a las edades de rotura.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

07 14 28

Edad de roturas (dias)

Absorcin(%)

Absorcin de los hormigones estudiados

9,49,0

8,5 8,4

7,6

9,3 9,18,7

7,8

Patrn25% A.R50% A.R


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Tipo de hormignVeloc. de ultras. a

los 7 das (m/s)Veloc. de ultras. alos 14 das (m/s)

Veloc. de ultras. alos 28 das (m/s)

Patrn 3846 4205 4593

25% A.R 4014 4227 4489

50% A.R 3855 4031 4192

Tabla 10 Velocidad de ultrasonido del hormign patrn y reciclado a las edades de rotura.

4800

4600

4400

4200

4000

3800

3600

34007 14 28

Edad de ensayo (dias)

Velocidadultrasonido(m/s)

Velocidad de ultrasonido de los hormigonesestudiados

3846

4014

42274192

4593

3855

4031

4205

4489

Patrn25% A.R50% A.R

Grfica 6 Velocidad de ultrasonido del hormign patrn y reciclado a las edades de rotura.

Comparacin de las propiedades de los hormigones

Comparacin de la resistencia a compresin y la

absorcin para diferentes edadesLa curva del hormign con 25% de sustitucinde rido reciclado se encuentra muy prxima a la delhormign patrn, esto es debido a que este tipo de

hormign reciclado posee un comportamiento muy similaral hormign tradicional, ya que esa cantidad de material

reciclado altera muy poco las propiedades del hormign.El hormign con 50% de rido reciclado queda un pocorezagado por presentar menor resistencia y mayorabsorcin.

35

31

27

23

19

157 7,5 8

Porciento de absorcin (%)

Resistenciaa

compresin(MPa)

Resistencia a compresinvs % de absorcin

8,5 9 9,5 10

Patrn25% A,R50% A,R

30

28

23

21

30

25

25

23 21

Grfica 7 Comparacin de la resistencia a compresin y la absorcin para diferentes edades.


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Comparacin de la resistencia a compresin y lavelocidad de ultrasonido para diferentes edades

Ambas propiedades comparadas son directamenteproporcionales debido a que si un hormign posee unamayor velocidad de ultrasonido es porque est ms densoy compactado, por lo tanto su resistencia va a ser superior

tambin, ocurriendo as con los hormigones confeccionadospara el estudio experimental. Una vez ms se demuestraque el hormign patrn y el de 25% de sustitucin presentanvalores de estas propiedades muy parecidos, solo el de50% de sustitucin es el que se despega un poco porpresentar menor resistencia y velocidad de ultrasonidos.

Grfica 8 Comparacin de la resistencia a compresin y la velocidad de ultrasonido para diferentes edades.

35

30

25

20

15

10

5

03800 4000 4200

Resistenciaacompresin(MPa)

4400 4600 4800

Resistencia a compresin vs velocidad de ultrasonido

Velocidad ultrasonido (m/s)

Patrn25% A.R50% A.R

30

28

2321

3025

2523

21

ConclusionesDespus de haber hecho un anlisis de los resultados

de todos los ensayos y experimentos realizados por elautor, se puede llegar a la conclusin que el rido estudiado,procedente de los residuos de la planta de prefabricadode Alamar, en Ciudad de La Habana, cumple con especifica-

ciones y recomendaciones que diferentes autores, espe-cialistas en el tema de hormigones reciclados, han estipulado.Este tipo de rido puede ser usado como material

grueso en la fabricacin de hormigones estructurales, con25% y 50% de sustitucin, sin presentar variacin en laspropiedades. Para poder llegar a esta conclusin fuenecesario usar herramientas estadsticas que demuestrenla afirmacin anterior. La valoracin cualitativa del problemase realiz a partir del modelo de ANOVA para el DiseoCompletamente al Azar (CDA), el cual permite el estudiode un factor a la vez. Fue analizado tres factores: resistenciaa compresin, absorcin y velocidad de ultrasonido a los28 das, tomados a diferentes niveles (los tres tipos dehormigones: patrn, con 25% de sustitucin y 50% desustitucin de rido grueso reciclado).

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