Actividad 2: Transferencia tecnológica relativa a ...€¦ · 5 Unión Europea FEDER Invertimos en su futuro 3.5.1.- Demanda de agua de los morteros con arena reciclada

Unión Europea FEDER

Invertimos en su futuro

Actividad 2: Transferencia tecnológica relativa

a materiales de construcción,

incluyendo materiales marginales

y residuos aprovechables.

Acción 2.2: Transferencia tecnológica: Elaboración de

recomendaciones para el aprovechamiento

de Residuos de Construcción y Demolición

y su utilización como áridos reciclados en

la fabricación de hormigones estructurales

y no estructurales.

diciembre 2013

2

Unión Europea

FEDER


1.- ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN................................................................ 6

1.1.- Propiedades del árido grueso reciclado de hormigón .......................................................................... 6 1.1.1.- Granulometría ................................................................................................................................... 8 1.1.2.- Densidad............................................................................................................................................ 9 1.1.3.- Absorción ........................................................................................................................................ 10 1.1.4.- Coeficiente de forma ....................................................................................................................... 10 1.1.5.- Coeficiente de Los Ángeles .............................................................................................................. 11 1.1.6.- Mortero adherido............................................................................................................................ 11 1.1.7.- Resistencia a la helada .................................................................................................................... 12 1.1.8.- Contaminantes e impurezas ............................................................................................................ 13 1.1.9.- Partículas ligeras ............................................................................................................................. 15 1.1.10.- Terrones de arcilla ........................................................................................................................... 16 1.1.11.- Propiedades químicas ..................................................................................................................... 16 1.1.12.- Influencia del tamaño máximo en las propiedades del árido ......................................................... 18 1.1.13.- Influencia del contenido de mortero adherido en las propiedades del árido ................................. 20 1.1.14.- Influencia de la calidad del hormigón de origen ............................................................................. 21 1.1.15.- Influencia del contenido de impurezas ........................................................................................... 22 1.1.16.- Normativa - Nuevas especificaciones para el árido reciclado ......................................................... 22

1.2.- Propiedades del hormigón reciclado fabricado con árido grueso de hormigón .................................. 25 1.2.1.- Propiedades del hormigón reciclado en estado fresco ................................................................... 26 1.2.2.- Precauciones en el proceso de dosificación .................................................................................... 29 1.2.3.- Resistencia a compresión ................................................................................................................ 30 1.2.4.- Módulo de elasticidad ..................................................................................................................... 32 1.2.5.- Módulo de elasticidad dinámico ..................................................................................................... 35 1.2.6.- Velocidad de ultrasonidos ............................................................................................................... 36 1.2.7.- Resistencia a tracción ...................................................................................................................... 38 1.2.8.- Resistencia a flexotracción .............................................................................................................. 41 1.2.9.- Retracción ....................................................................................................................................... 42 1.2.10.- Fluencia ........................................................................................................................................... 45 1.2.11.- Densidad.......................................................................................................................................... 46 1.2.12.- Valoración de resultados ................................................................................................................. 46 1.2.13.- Durabilidad del hormigón reciclado ................................................................................................ 50

Penetración de agua ............................................................................................................... 51 1.2.13.1.- Carbonatación ........................................................................................................................ 53 1.2.13.2.- Penetración de cloruros ......................................................................................................... 54 1.2.13.3.- Porosidad accesible ................................................................................................................ 55 1.2.13.4.- Resistencia al ataque por sulfatos .......................................................................................... 57 1.2.13.5.- Succión Capilar ....................................................................................................................... 57 1.2.13.6.- Permeabilidad al oxígeno ....................................................................................................... 58 1.2.13.7.- Resistencia a la helada............................................................................................................ 61 1.2.13.8.-

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................... 62

2.- ÁRIDO RECICLADO MIXTO .............................................................................................. 69

2.1.- Propiedades del árido grueso reciclado mixto ................................................................................... 69 2.1.1.- Densidad.......................................................................................................................................... 70 2.1.2.- Absorción ........................................................................................................................................ 71

3

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2.1.3.- Coeficiente de Los Ángeles .............................................................................................................. 74 2.1.4.- Índice de lajas .................................................................................................................................. 74 2.1.5.- Contenido de sulfatos ..................................................................................................................... 75 2.1.6.- Contenido de impurezas ................................................................................................................. 76 2.1.7.- Reacción álcali-sílice ........................................................................................................................ 76 2.1.8.- Influencia del tamaño máximo del árido ........................................................................................ 79

2.2.- Propiedades del hormigón reciclado fabricado con árido grueso mixto ............................................. 79 2.2.1.- Dosificación del hormigón reciclado ............................................................................................... 79 2.2.2.- Propiedades del hormigón en estado fresco. Consistencia ............................................................ 80

Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total): .................... 80 2.2.2.1.- Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. ................................................. 82 2.2.2.2.-

2.2.3.- Resistencia a compresión ................................................................................................................ 83 Evolución de la resistencia a compresión .............................................................................. 90 2.2.3.1.- Influencia de la calidad del árido en la resistencia a compresión .......................................... 91 2.2.3.2.-

2.2.4.- Resistencia a tracción ...................................................................................................................... 93 2.2.5.- Resistencia a flexión ........................................................................................................................ 95 2.2.6.- Módulo de elasticidad ..................................................................................................................... 98 2.2.7.- Retracción y fluencia ..................................................................................................................... 100 2.2.8.- Durabilidad del hormigón endurecido .......................................................................................... 101 2.2.9.- Influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón ....................................... 101 2.2.10.- Valoración de resultados ............................................................................................................... 104 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................. 107

3.- ÁRIDO FINO RECICLADO DE HORMIGÓN ................................................................. 112

3.1.- ESTADO DEL ARTE ............................................................................................................................ 112 3.1.1.- Propiedades de las arenas recicladas ............................................................................................ 112

Calidad y origen .................................................................................................................... 112 3.1.1.1.- Densidad ............................................................................................................................... 112 3.1.1.2.- Absorción de agua ................................................................................................................ 112 3.1.1.3.- Pasta de cemento adherida .................................................................................................. 113 3.1.1.4.- Contaminantes e impurezas ................................................................................................. 113 3.1.1.5.- Contenido de cloruros .......................................................................................................... 113 3.1.1.6.- Contenido de sulfatos ........................................................................................................... 114 3.1.1.7.- Reactividad árido-álcali ........................................................................................................ 114 3.1.1.8.-

3.1.2.- Propiedades de los hormigones con arenas recicladas ................................................................. 114 Dosificación .......................................................................................................................... 114 3.1.2.1.- Consistencia del hormigón reciclado fresco ......................................................................... 114 3.1.2.2.- Densidad ............................................................................................................................... 115 3.1.2.3.- Resistencia a compresión ..................................................................................................... 115 3.1.2.4.- Módulo de elasticidad .......................................................................................................... 115 3.1.2.5.- Resistencia a tracción indirecta ............................................................................................ 116 3.1.2.6.- Retracción ............................................................................................................................. 116 3.1.2.7.- Carbonatación ...................................................................................................................... 116 3.1.2.8.- Penetración de cloruros ....................................................................................................... 116 3.1.2.9.-

3.2.- REVISIÓN DE LA NORMATIVA .......................................................................................................... 117 3.2.1.- Normativa general sobre arenas recicladas .................................................................................. 117

Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620:2002 + A1:2008) .......................... 117 3.2.1.1.- Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN 4226-100 2002) ............................................ 122 3.2.1.2.-

3.2.2.- Aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural ............................................................ 126

4

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Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) ..................................................................... 126 3.2.2.1.- Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) ................................... 128 3.2.2.2.- Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) ............................................ 128 3.2.2.3.-

3.2.3.- Aplicación de arenas recicladas en hormigón no estructural ....................................................... 130 Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) ................................... 130 3.2.3.1.-

3.2.4.- Aplicación de arenas recicladas en mortero ................................................................................. 131 Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN 4226-100:2002) ........................................... 131 3.2.4.1.- Norma europea sobre áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) ............................ 131 3.2.4.2.- Norma europea sobre áridos ligeros (EN 13055-1:2002) ..................................................... 135 3.2.4.3.-

3.2.5.- Otras aplicaciones de arenas recicladas ........................................................................................ 136 Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados en pavimentación (NBR 15116/04) ..... 136 3.2.5.1.- Norma europea sobre áridos para uso en capas estructurales de firmes (UNE-EN 3.2.5.2.-

13242:2003+A1) ......................................................................................................................................... 137 3.2.6.- Normativa de ensayo de aplicación para arenas recicladas .......................................................... 144

Retracción por secado (EN 1367-4:2008) ............................................................................. 144 3.2.6.1.- Análisis químico (EN 1744-1:1998) ....................................................................................... 145 3.2.6.2.- Influencia en el tiempo de principio de fraguado (EN 1744-6:2006) ................................... 145 3.2.6.3.-

3.2.7.- Comparación de normativas sobre arena reciclada ...................................................................... 146 3.2.8.- Normativa sobre hormigones con arenas recicladas .................................................................... 148

Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620 2002 + A1 2008). Anexo G. 3.2.8.1.-Durabilidad del hormigón con árido reciclado ........................................................................................... 148

Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) ................................... 149 3.2.8.2.- Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) ............................................ 149 3.2.8.3.- Normativa española sobre hormigón ................................................................................... 151 3.2.8.4.-

3.2.9.- Normativa sobre morteros con arenas recicladas ........................................................................ 152 Norma UNE-EN 998-1. Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 1: Morteros 3.2.9.1.-

para revoco y enlucido ............................................................................................................................... 152 Norma UNE-EN 998-2. Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 2: Morteros 3.2.9.2.-

para albañilería ........................................................................................................................................... 153

3.3.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LAS ARENAS RECICLADAS ........................................... 154 3.3.1.- Resultados de los ensayos de caracterización .............................................................................. 154 3.3.2.- Densidad y absorción .................................................................................................................... 156 3.3.3.- Finos .............................................................................................................................................. 156

Contenido de finos ............................................................................................................... 157 3.3.3.1.- Calidad de los finos ............................................................................................................... 158 3.3.3.2.-

3.3.4.- Partículas ligeras ........................................................................................................................... 161 3.3.5.- Contenido de sulfatos ................................................................................................................... 162 3.3.6.- Comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones .......................................... 162

Densidad y absorción ........................................................................................................... 162 3.3.6.1.- Contenido de finos y equivalente de arena .......................................................................... 164 3.3.6.2.- Contenido de sulfatos y compuestos totales de azufre ....................................................... 166 3.3.6.3.- Coeficiente de friabilidad ..................................................................................................... 168 3.3.6.4.-

3.4.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES CON ARENA RECICLADA ............... 169 3.4.1.- Demanda de agua ......................................................................................................................... 169 3.4.2.- Propiedades mecánicas de los hormigones con arena reciclada .................................................. 172 3.4.3.- Durabilidad de los hormigones con arena reciclada ..................................................................... 174

Penetración de agua ............................................................................................................. 174 3.4.3.1.- Carbonatación ...................................................................................................................... 179 3.4.3.2.-

3.4.4.- Comparación con los hormigones de otras investigaciones ......................................................... 181

3.5.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS MORTEROS CON ARENA RECICLADA.................... 184

5

Unión Europea

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3.5.1.- Demanda de agua de los morteros con arena reciclada ............................................................... 184 3.5.2.- Resistencia a compresión de los morteros con arena reciclada ................................................... 192 3.5.3.- Análisis de los resultados del estudio experimental ..................................................................... 195

Influencia del contenido y naturaleza de los finos ............................................................... 196 3.5.3.1.- Influencia de la absorción y humedad crítica ....................................................................... 200 3.5.3.2.-

3.6.- CONCLUSIONES................................................................................................................................ 205 3.6.1.- Propiedades de las arenas recicladas ............................................................................................ 205 3.6.2.- Propiedades de los hormigones con arena reciclada .................................................................... 207 3.6.3.- Propiedades de los morteros con arena reciclada ........................................................................ 207

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1.- ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN

1.1.- PROPIEDADES DEL ÁRIDO GRUESO RECICLADO DE HORMIGÓN

Los áridos reciclados presentan una gran heterogeneidad en sus propiedades, debida principalmente a las distintas características de los hormigones que llegan a la planta de reciclado, a los sistemas de trituración empleados y a la presencia de impurezas.

Esto ha sido comprobado con el control de la producción de una planta de árido reciclado de Madrid, realizado durante un año (15 muestras). En este caso, la heterogeneidad encontrada es causada por la diferente calidad de los hormigones que llegan a la planta de reciclado, y en menor medida a la presencia de impurezas (Tabla 1.1).

7

Unión Europea

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PROPIEDAD RANGO LÍMITE EHE-

08 COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%)

Módulo granulométrico - - según se recibe [6,3-7,6 ] - 5,2 - fracción 4-16 mm [6,7-7,2 ] - 1,7

Contenido de finos (%)

- según se recibe [0,27-1,14] ≤≤≤≤1 33,4

- fracción 4-16 mm [0,13-0,97] ≤≤≤≤1 86,9

Densidad real (kg/dm3) [2,10-2,40] ≥≥≥≥2 3,5

Densidad saturada con superficie seca (kg/dm3)

[2,30-2,45] - 1,77

Absorción (%) [4,8-9,6] ≤≤≤≤5 20,8

Absorción a los 10 minutos (%) [2,2-8,8] - 29,7

Coeficiente de Los Ángeles (%) [35,1-41,7] ≤≤≤≤40 5,3

Mortero adherido (%) [27,2-54,3] - 19,6

Coeficiente de forma

- UNE 7238:71 [0,21-0,31] ≥≥≥≥0,2 12

- UNE-EN 933-4 [8,8-22,5] - 30,3

Partículas blandas (%) [34,9-85,3] ≤≤≤≤5 24

Contenido total de impurezas (%) [0,0-11,5] - 103

- Ladrillo [0,0-6,0] 115

- Asfalto [0,0-10,11] 127

- Vidrio [0,0-0,11] 227

- Yeso [0,0-0,1] 208

- Plásticos [0,0-0,07] 370

- Materia orgánica [0,0-0,17] 166

- Madera [0,0-0,24] 387

- Papel [0,0-0,01] 254

Contenido impurezas Rilem (%) [0,0-10,3] ≤≤≤≤1 126

Partículas ligeras ds< 2 kg/dm3 (%) [0,0-5,85] ≤≤≤≤1 151

Partículas con dx <1 kg/dm3 (%) [0,0-0,05] 0,5 189

Terrones de arcilla (%) [0,04-0,62] ≤≤≤≤0,25 78,2

Estabilidad de volumen [0,5-21,8] ≤≤≤≤18 71,7

Cl- solubles en agua (%) [0,0006-0,005] ≤≤≤≤0,05 75,7

Cl- solubles en ácido (%) [0,0008-0,005] 67,4

Sulfatos solubles en ácido (%) [0,10-0,42] ≤≤≤≤0,8 38

Compuestos totales de azufre (%) [0,33-0,58] ≤≤≤≤1 19,3

Contenido de álcalis Contenido de Na2O (%) [0,28-1,13] - 54 Contenido de K2O (%) [1,0-2,0] - 25 0,658K2O+Na2O [0,64-1,85] 0,6 21

Tabla 1.1: Propiedades globales del árido reciclado (15 muestras tomadas a lo largo de un año)

8

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1.1.1.- Granulometría

El árido grueso reciclado presenta una granulometría adecuada para la fabricación de hormigón, cumpliendo las especificaciones que establece la norma europea prEN 12620:00 “Aggregates for concrete”. En la mayoría de los casos el árido reciclado cumple también las especificaciones que establece la norma americana ASTM C-33 de áridos para hormigón, aunque en general presenta un mayor porcentaje de árido fino (arena) y de finos que el árido natural, que se generan durante su manipulación (Gráfica 1.1).

Gráfica 1.1: Husos granulométricos de las normas ASTM y EN

El módulo granulométrico de la fracción 4/16 mm del árido reciclado varía entre 6,7-7,2, valores que se sitúan dentro del intervalo obtenido en la bibliografía [6,2-7,6].

El árido reciclado según se recibe presenta un porcentaje de finos entre 0,27% y 1,14%, con un coeficiente de variación elevado de 33,4%. Estos valores cumplen en todos los casos el límite del 2% que establecen las recomendaciones para árido reciclado.

Las fracciones 4/16 mm presentan en general contenidos de partículas inferiores a 4 mm entre 0,5-7,5%. Este porcentaje, hará que se incrementen los desclasificados inferiores de esta fracción, valor que debe ser inferior al 10% que establece la EHE-08. Todas las muestras satisfacen los límites establecidos para los desclasificados inferiores de las normas alemana, belga y japonesa para áridos reciclados.

Catorce de las quince muestras ensayadas tienen un contenido de arena (partículas con tamaño inferior a 4 mm) inferior a 5%, cumpliendo el límite recomendado por la Rilem.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

tamiz (mm)

% p

asa

Fracción 4/16 mm (áridos Nac-3) Límites ASTM Límites prEN

9

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1.1.2.- Densidad

El rango normal de densidad real y densidad saturada con superficie seca del árido reciclado (fracción 4/16 mm) es 2,10-2,40 kg/dm3 y 2,30 y 2,45 kg/m3 respectivamente. Los valores obtenidos son, en algunos casos, inferiores a los resultados recopilados en la bibliografía (gráficas 1.2 y 1.3). Por lo tanto, el árido reciclado puede considerarse de densidad normal.

Gráfica 1.2: Relación absorción-densidad real (1 a 45)

Gráfica 1.3: Relación absorción-densidad saturada con superficie seca (1 a 45)

y(exp) = -20,369x + 52,121R = 0,98

y(Todos) = -13,366x + 37,048R = 0,90

0

2

4

6

8

10

12

14

2 2,2 2,4 2,6 2,8

Abs

orci

ón (

%)

Densidad real (kg/dm3)

Árido grueso (e.a) Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm

Lineal (4/16 mm) Lineal (todos)

y (exp) = -31,388x + 81,346R = 0,97

y(todos) = -19,022x + 52,35R = 0,81

0

2

4

6

8

10

12

14

2 2,2 2,4 2,6 2,8

Abs

orci

ón (

%)

Densidad saturada con superficie seca (kg/dm3)

Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm 4/16 mm

Árido grueso (e.a.) Lineal (4/16 mm) Lineal (Todos)

10

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Se ha obtenido una buena correlación entre la densidad real y la densidad saturada con superficie seca.

Gráfica 1.4: Relación entre la densidad real y la densidad saturada con superficie seca del árido

reciclado (estudio experimental-análisis bibliográfico) (1 a 45)

1.1.3.- Absorción

El árido reciclado presenta un coeficiente de absorción comprendido entre 4,8-9,6%. La fracción fina presenta mayor absorción que la gruesa. El árido reciclado conjunto (fracción 4/16 mm), incumple sistemáticamente el límite que establece la EHE-08-08 para la absorción del árido natural (<5%), alcanzando en ocasiones valores del orden de dos veces esta especificación.

Los valores encontrados en la bibliografía son más favorables que los obtenidos en el estudio experimental, que comprenden el intervalo 1-8%.

Se observa una buena correlación entre la densidad del árido (tanto densidad real como densidad saturada con la superficie seca) y su absorción, tanto de los resultados experimentales como del conjunto de éstos y los datos de la bibliografía (gráficas 1.2 y 1.3).

1.1.4.- Coeficiente de forma

Utilizando el método descrito en la norma española UNE 7238:71, la fracción más fina presenta generalmente menor coeficiente de forma que la fracción más gruesa. El coeficiente de forma varía entre 0,21-0,3, y presenta un coeficiente de variación de 12%. Los valores experimentales son similares a los encontrados en la bibliografía [0,19-0,24](3)(11)(46). Todas las partidas de árido reciclado (fracción 4/16 mm) cumplen la especificación que establece la Instrucción EHE-08 para el coeficiente de forma del árido natural (0,2).

Utilizando el método descrito en la norma europea UNE-EN 933-4:00, el árido reciclado presenta valores del coeficiente de forma comprendidos entre 9-22,5 (fracción 4/16

y = 0,6916x + 0,8366R = 0,97

2,20

2,40

2,60

2,80

2,00 2,20 2,40 2,60

Den

sida

d sa

tura

da c

on s

uper

ficie

sec

a (k

g/dm

3 )

Densidad real (kg/dm3)

Resultados experimental Datos bibliografía Lineal (Todos)

11

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mm)(6)(11)(23). El coeficiente de variación de esta propiedad es 30%. Según la clasificación que establece esta norma, la mayoría de las muestras pertenecen a la categoría SI15, aunque algunas están incluidas en las categorías SI20 y SI4o.

La categoría I20 definida en la norma UNE-EN 933-4, parece englobar áridos con coeficiente de forma UNE entre 0,25-0,30 mientras que la I15 engloba áridos de coeficiente de forma UNE hasta 0,35.

1.1.5.- Coeficiente de Los Ángeles

La resistencia al desgaste que presenta el árido reciclado puede cumplir la especificación que establece la EHE-08-08, aunque en ocasiones presenta valores ligeramente superiores al máximo fijado. Los valores obtenidos se sitúan en el rango 35,1-41,9%, con un bajo coeficiente de variación de 5,3%.

Los resultados que se obtienen en las diferentes muestras son superiores a los recopilados en el estado del arte(3)(11)(12)(14)31-32)(39)(43-44)(46-47).

1.1.6.- Mortero adherido

El árido reciclado procedente de hormigón está compuesto de árido natural y mortero adherido (Figuras 1.1 a 1.4), siendo éste último el que le proporciona unas características más desfavorables que las del árido natural.

Figura 1.1: Composición del árido reciclado

Detalle 1

Detalle 3

Detalle 2

12

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Detalle1

Detalle2 Detalle3

Figura 1.2: Árido Figura 1.3: Mortero Figura 1.4: Árido+mortero

El rango de contenido de mortero adherido en la fracción 4/8 mm es [32,6-54,6%] y [23,4-44,4%] en la fracción 8/16 mm. El árido conjunto (4-16 mm) presenta un porcentaje de mortero comprendido en el intervalo [27,2-45,4%]. El coeficiente de variación de esta propiedad es 16,7%.

Los datos obtenidos se sitúan dentro del intervalo obtenido en la bibliografía, ocupando generalmente los mayores valores del intervalo (3)(12)(26-27)(32-32)(37)(45).

El contenido de mortero adherido influye negativamente en el resto de las propiedades del árido reciclado (densidad, absorción y coeficiente de Los Ángeles).

1.1.7.- Resistencia a la helada

Según la norma española UNE-EN 1367:99, la pérdida de peso experimentada por los áridos al ser sometidos a cinco ciclos de tratamiento con soluciones de sulfato magnésico varía entre 3-34%. El coeficiente de variación de esta propiedad es 65%. Estos resultados se sitúan dentro del intervalo de resultados encontrado en el estado del arte (0-59%)(48).

Se debe realizar en la preparación de la muestras, unos pasos previos adicionales a los descritos en esta norma, que consisten en una serie de tamizados y lavados para conseguir una limpieza completa del árido reciclado. Con estos pasos el rango puede reducirse a 0,5-12%.

Según la norma EN-12620:00, las partidas M-I y M-II corresponden a la categoría MS25 y el resto a la categoría MS18.

Las muestras pertenecientes a la categoría MS18 cumplen con el límite exigido en la EHE-08 al árido para la fabricación de hormigón estructural

Suponiendo una utilización de un 20% de árido reciclado, y la aceptación de todas las partidas, se podría garantizar que el árido mezcla cumple las especificaciones de la EHE-08

1.1.1.1.1.

1.1.1.1.3.

1.1.1.1.2.

1.1.1.1.4.

1.1.1.1.5.

13

Unión Europea

FEDER


(18%) siempre que se limite la pérdida de peso con sulfato magnésico al árido reciclado y al árido natural a 21,8% y 17% respectivamente.

En el caso de árido reciclado procedente de hormigón todas las partidas han cumplido la limitación EHE-08, por lo que no sería necesario establecer un límite más restrictivo al árido natural.

1.1.8.- Contaminantes e impurezas

Para determinar el contenido de impurezas se utiliza el método de ensayo descrito en la norma UNE-EN 933-7:99 “Determinación del contenido de conchas”.

Este método se aplica para la determinación del contenido de ladrillo, asfalto y vidrio, ya que el resto de impurezas pueden ser determinadas por ensayos alternativos de mayor precisión.

El contenido de ladrillo y asfalto varía entre 1,2-6,0% y 0,4-10,1% respectivamente en las muestras M-I a M-VI (en las que se introdujeron estos materiales intencionadamente en la producción), mientras que en el resto de muestras, los valores de lo que se podrían considerar verdaderamente como impurezas, se sitúan entre 0,1- 0,9% y 0,02-1,3% respectivamente.

El contenido de vidrio se sitúa en el rango 0-0,11%.

El resto de impurezas (yeso, papel, materia orgánica, madera y plásticos) presentan porcentajes muy pequeños (<0,25%).

El contenido total de impurezas varía entre 4-11,5% en las muestras con residuos cerámicos y entre 0,4-2,2% en las muestras de hormigón.

El límite que se establece para el contenido total de impurezas en el árido reciclado, según las recomendaciones australianas, es del 2%. Otras especificaciones establecen sin embargo una especificación para el contenido de impurezas exceptuando el contenido de cerámicos, límite que se fija en el 1% (Rilem, belga, japonesa, norma DIN).

Figura 1.5: Ladrillo Figura 1.6: Asfalto

14

Unión Europea

FEDER


Figura 1.7: Yeso

La determinación del contenido de yeso que presenta el árido reciclado puede ser evaluado a través del contenido de sulfatos totales obtenido mediante un ensayo químico con mayor exactitud.

La materia orgánica se determina también mediante su correspondiente ensayo químico.

La madera, plásticos y papeles se determinan mediante el ensayo de partículas ligeras descrito en la norma de ensayos químicos del árido.

De acuerdo con los resultados experimentales, los siguientes porcentajes de impurezas no han influido en el resto de propiedades del árido reciclado, estando además dentro de los límites admisibles (absorción <7% y coeficiente de Los Ángeles<40%):

o Ladrillo 6%

o Asfalto 10%

o Otras impurezas (plástico, vidrio, papel, etc) 1%

Sin embargo, la bibliografía indica que contenidos elevados de impurezas influyen en la calidad del hormigón reciclado, especialmente en su durabilidad, por lo que estos límites podrían verse reducidos.

Considerando todas las especificaciones sobre impurezas que establecen las recomendaciones para áridos reciclados y adoptando valores conservadores, podría ser adecuado limitar estos contenidos a los valores recogidos en la Tabla 1.2.

Contenido máximo de impurezas

Ladrillo 5%

Asfalto 1%

Otras impurezas (plástico, vidrio, papel, etc)

1%

Tabla 1.2. Límites para los contenidos de impurezas

15

Unión Europea

FEDER


1.1.9.- Partículas ligeras

Según el método empleado (muestra inicial seca o saturada) el contenido de partículas ligeras del árido reciclado presenta grandes variaciones. Se ha considerado más conveniente la realización del ensayo partiendo de la muestra seca.

Debido a la particularidad que presenta el árido reciclado, que puede incorporar cantidades variables de arcilla, se estima necesario en la realización del ensayo lavar previamente la muestra y después desecarla en estufa 24 horas.

El contenido de partículas ligeras varía entre 0,2-4,7% en la fracción 4/8 mm, y entre 0-7,4% en la fracción 8/16 mm. Si consideramos la fracción total 4/16 mm, el rango encontrado es de 0,06-5,85%. La mayoría de las muestras cumplen el límite del 1% que establece la EHE-08 para el contenido de partículas ligeras (con densidad seca inferior a 2.000 kg/m3).

Los resultados obtenidos se encuentran en su mayoría dentro del intervalo de valores encontrados en la bibliografía (0,5-5%)(14)(34)(40).

Las distintas recomendaciones internacionales específicas para el árido reciclado establecen ensayos similares, pero con densidades de 2.200-1.800 y 1.000 kg/m3.

En general, cuando las partidas presentan elevados porcentajes de materiales ligeros, éstos proceden de restos de mortero de reducida densidad, y se corresponden con aquellas partidas con altos valores de absorción.

Figura 1.8 Corcho Figura 1.9: Mortero

Figura 1.10: Restos vegetales Figura 1.11: Ladrillo

16

Unión Europea

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Figura 1.12: Asfalto Figura 1.13: Plástico

El contenido de partículas con densidad inferior a 1.000 kg/m3 varía entre 0,0-0,13% en la fracción 4/8 mm, y es nulo la fracción 8/16 mm de todas las muestras. Todas las muestras presentan un porcentaje inferior al 0,5% de partículas de densidad menor de 1.000 kg/m3 exigido por las recomendaciones internacionales.

1.1.10.- Terrones de arcilla

El árido reciclado puede presentar elevados porcentajes de terrones de arcilla, que en ocasiones no cumplen los requisitos fijados para el árido natural en la EHE-08-08.

La fracción más fina presenta un mayor contenido de terrones de arcilla que la fracción más gruesa. El intervalo de resultados encontrados en la fracción 4/8 mm es de 0,04-1,0%. En la fracción 8/16 mm este intervalo es de 0,05-06%. El coeficiente de variación encontrado en esta propiedad es 78%.

El contenido de terrones de arcilla encontrado en la bibliografía es de 0,3%, valor medio del intervalo obtenido en los ensayos en la fracción total 4/16 mm (0,04-0,62%).

1.1.11.- Propiedades químicas

Todas las muestras ensayadas cumplen las especificaciones químicas relativas al contenido materia orgánica, contenido de cloruros solubles en agua (Gráfica 1.5) y al contenido de sulfatos solubles en ácido (Gráfica 1.6) y compuestos totales de azufre (Gráfica 1.7) que establece la Instrucción EHE-08, aunque pueden existir grandes variaciones según la procedencia del hormigón de origen.

17

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.5: Contenido de cloruros solubles en ácido(1)

Gráfica 1.6: Contenido de sulfatos solubles en ácido(1)

Gráfica 1.7: Contenido de compuestos totales de azufre(1)

0

0,002

0,004

0,006

0,008

M I

M I

I

M I

II

M I

V

M V

M V

I

M V

II

M V

III

Muestras (%)

Co

nte

nid

o d

e c

loru

ros

(%)

Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm Fracción 4/16 mm

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

M I

M I

I

M I

II

M I

V

M V

M V

I

M V

II

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III

M-X

Muestras

Su

lfato

s so

lub

les

en

áci

do

(%

)

Fracción 4/8 mm Fracción 8/16 mm

Fracción 4/16 mm Límite EHE

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

M I

M II

M II

I

M IV

M V

M V

I

M V

II

M V

III

M-X

Muestras

Com

pues

tos

tota

les

de a

zufr

e (%

)


Fracción 4/16 mm Límite EHE

18

Unión Europea

FEDER


El contenido total de álcalis encontrado en todas las muestras de árido reciclado (Gráfica 1.8) es elevado, debido en parte a la pasta de cemento adherida al árido natural, por lo que para su utilización en ambientes diferentes al I y IIb se necesitará un estudio complementario de reactividad potencial, tanto del propio árido reciclado como del árido natural que vaya a ser utilizado en la mezcla.

Gráfica 1.8: Contenido de alcalinos (0,658K2O+Na2O) (1)

1.1.12.- Influencia del tamaño máximo en las propiedades del árido

El estudio experimental realizado indica que las propiedades de los áridos reciclados están claramente influidas por el tamaño máximo de árido considerado. Las fracciones más pequeñas tienen una menor densidad (Gráficas 1.9 y 1.10), mayor absorción (Gráfica 1.11), mayor contenido de mortero (Gráfica 1.12), mayor contenido de impurezas como ladrillo (Gráficas 1.13) o yeso, este último sólo encontrado en la fracción más fina (Gráfica 1.14), mayor contenido de partículas ligeras (Gráfica 1.15) y mayor contenido de terrones de arcilla (Gráfica 1.16).

Gráfica 1.9: Comparación densidad real Gráfica 1.10: Comparación densidad saturada con

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

M-I

M-I

I

M-I

II

M-I

V

M-V

M-V

II

M-X

Muestras

0,6

58K

2O

+N

a2O

(%

)

Fracción 4/ mm Fracción 8/16 mm Fracción total 4/16 mm

2

2,2

2,4

2,6

2,8

0 10 20 30 40 50

Tamaño máximo (mm)

Den

sida

d re

al (

kg/d

m3)

Datos bibliografía Experimental

2

2,2

2,4

2,6

2,8

0 10 20 30 40 50



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Unión Europea

FEDER


(experimental-bibliografía) superficie seca (experimental-bibliografía)

Gráfica 1.11: Absorción del árido reciclado (experimental-bibliografía)

Gráfica 1.12: Contenido de mortero adherido. Bibliografía-Experimental

Gráfica 1.13: Contenido de impurezas-ladrillo Gráfica 1.14: Contenido de impurezas-yeso

� Gráfica 1.15: Contenido de partículas ligeras (partículas secas)

Gráfica 1.16: Contenido de terrones de arcilla

También se han encontrado un mayor contenido de cloruros (Gráficas 1.17 y 1.18) y de sulfatos (Gráficas 1.19 y 1.20). Esta tendencia, encontrada en las fracciones más finas de los áridos gruesos, es previsible que se acentúe en la arena reciclada, por lo que no es aconsejable su utilización en hormigón.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50


Abs

orci

ón (

%)


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50


Mort

ero

adherido(%

)

Datos bibliografía Árido grueso experimental

0

1

2

3

4

5

6

7

8

M-I

M-I

I

M-I

II

M-I

V

M-V

M-V

I

M-V

II

M-V

III

M-I

X

M-X

M-X

I

M-X

II

M-X

III

M-X

IV

M-X

V

Muestras

Pa

rtíc

ula

s lig

era

s (%

)

Fracción 4/8 mm en seco Fracción 8/16 mm en seco

Fracción total seco Límite EHE

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

M-I

M-I

I

M-I

II

M-I

V

M-V

M-V

I

M-V

II

M-V

III

M-I

X

M-X

M-X

I

M-X

II

M-X

III

M-X

IV

M-X

V

Muestras

Terr

ones

de a

rcill

a (

%)


Fracción total (4/16 mm) Límite EHE

M-I, II, III, V, VI, XI y XV

20

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.17 Contenido de cloruros solubles en

agua(1) Gráfica 1.18: Contenido de cloruros solubles en

ácido(1)

Gráfica 1.19. Sulfatos solubles en ácido(1) Gráfica 1.20: Compuestos totales de azufre(1)

1.1.13.- Influencia del contenido de mortero adherido en las propiedades del árido

La peor calidad del árido reciclado es debida a la presencia de mortero adherido al árido natural, que se ha demostrado está directamente relacionada con la densidad (Gráfica 1.21 y 1.22), el coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 1.23) y la absorción (Gráfica 1.24). Debido a que las fracciones más finas presentan mayor contenido de mortero, tienen por lo tanto una peor calidad. Por esta razón, se considera necesario limitar el contenido de partículas menores de 4 mm.

21

Unión Europea

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Gráfica 1.21: Relación entre el contenido de mortero adherido y la densidad real (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1)

Gráfica 1.22: Relación entre el contenido de mortero adherido y la densidad saturada con superficie seca (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1)

Gráfica 1.23: Relación entre el contenido de mortero adherido y el coeficiente de Los Ángeles(1)

Gráfica 1.24: Relación entre el contenido de mortero adherido y la absorción (fracciones 4/8 mm y 8/16 mm) (1)

1.1.14.- Influencia de la calidad del hormigón de origen

Los resultados obtenidos señalan que la calidad del hormigón de origen tiene una influencia directa en la del árido reciclado posteriormente obtenido. Para garantizar ésta, una primera estimación indica que sólo los hormigones de 25 N/mm2 o superior deberían reciclarse en el caso de árido reciclado para uso en hormigón estructural (Gráfica 1.25).

No se ha encontrado una clara relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la resistencia del hormigón de origen, aunque sí se aprecia en general que el Coeficiente de los Ángeles tiende a aumentar cuando disminuye la resistencia del hormigón.

22

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Gráfica 1.25: Relación entre la absorción del árido reciclado y la resistencia a compresión del hormigón de

origen(1)

1.1.15.- Influencia del contenido de impurezas

Es aconsejable que la utilización del árido reciclado se limite a las partidas de árido procedente de hormigón, limitando el contenido de materiales de distinta naturaleza, ya que según el estudio realizado, las partidas procedentes de una mezcla de residuos de hormigón y cerámicos, pueden presentar impurezas tales como vidrio (Gráfica 1.26) o yeso (Gráfica 1.27), no encontradas en las partidas procedentes de residuos de hormigón(1).

Gráfica 1.26: Contenido de impurezas-vidrio Gráfica 1.27: Contenido de impurezas-yeso

1.1.16.- Normativa - Nuevas especificaciones para el árido reciclado

El árido reciclado incumple algunas de las especificaciones exigidas por la Instrucción EHE-08 (Tabla 1.1). Estos incumplimientos son en algunos casos prácticamente sistemáticos

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n ho

rmig

ón (

N/m

m2)

Absorción (%)

M-II M-III M-IV M-V M-VI M-VII M-VIII

M-IX M-X M-XI M-XII M-XIII M-XIV M-XV

M-VI y M-XII

M-VIII, IX, X y XI

23

Unión Europea

FEDER


como la absorción o el contenido de partículas blandas, y en otros casos puntuales, como el contenido de finos, coeficiente de forma, coeficiente de Los Ángeles, partículas ligeras, terrones de arcilla y resistencia a la helada.

Para que el árido reciclado cumpla la especificación que establece la EHE-08 relativa al coeficiente de Los Ángeles, se deberán admitir únicamente aquellas partidas de árido reciclado con absorción menor o igual que 7% (Gráfica 1.28). Este límite coincide con el impuesto por la norma japonesa.

Gráfica 1.28: Relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la absorción(1)

Admitiendo esta especificación del árido reciclado, éste deberá ser utilizado en combinación con árido natural en una proporción 20% de árido reciclado y 80% de árido natural, para que la mezcla resultante cumpla el requisito que establece la EHE-08 para la absorción (5%).

Adicionalmente, las partidas de árido reciclado con absorción menor del 7% cumplen el contenido máximo de partículas ligeras (Gráfica 1.29).

y = 0,0427x1,3882

R = 0,88

0

2

4

6

8

10

12

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Coeficiente de Los Ángeles (%)

Ab

sorc

ión

(%

)

Datos bibliografía Experimental (4/16 mm)

Potencial (Todos)

M- VIII, IX, X ,

XI y M-XV

24

Unión Europea

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Gráfica 1.29: Relación entre el contenido de partículas ligeras y la absorción del árido reciclado(1)

El límite de absorción del árido reciclado de 7% implica rechazar partidas con densidad saturada con superficie seca inferior a 2,38 kg/dm3 (Gráfica 1.3) y densidad real inferior a 2,25 kg/dm3 (Gráfica 1.2), que proceden de hormigón reciclado con resistencia menor de 25 N/mm2. El valor de la densidad real coincide, además, con la densidad mínima exigida por la norma japonesa.

Para el resto de propiedades que incumplen las especificaciones de la EHE-08 (contenido de finos y terrones de arcilla) se han establecido requisitos adicionales tanto para el árido natural como para el árido reciclado.

Además de los requisitos exigidos a los áridos naturales, se deberá limitar el contenido de partículas inferiores a 4 mm (arena reciclada) en los áridos reciclados y el contenido total de impurezas (materiales de naturaleza distinta al hormigón). Los resultados obtenidos en el control de producción realizado han permitido fijar los límites a exigir para estas propiedades.

El ensayo de absorción a los 10 minutos se considera un método rápido de clasificación inicial de la calidad del árido reciclado. Los resultados (Gráfica 1.30) indican que el árido reciclado admisible debe tener una absorción inferior a 5,3%.

En este estudio se han utilizado nuevos métodos de ensayo para la evaluación de las propiedades específicas del árido reciclado estudiadas (mortero adherido, contenido de impurezas y contenido de cloruros totales), así como se ha desarrollado una adaptación de las normas de ensayo actuales para este tipo de áridos, como en el caso de partículas blandas y especialmente en los aspectos relativos a la preparación de las muestras (partículas ligeras, ciclos con sulfato magnésico y terrones de arcilla).

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Partículas ligeras (%)

Abs

orci

ón (

%)

Límite absorción Fracción conjunta 4-16 mm

M-IX M-X y M-XI

M-VIII

y XV

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Gráfica 1.30: Relación entre la absorción del árido reciclado a los 10 minutos y a las 24 horas(1)

1.2.- PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO FABRICADO CON ÁRIDO GRUESO DE HORMIGÓN

Según se ha constatado en la revisión bibliográfica realizada sobre las distintas propiedades del hormigón reciclado, los resultados de los diferentes estudios son muy dispersos, dependiendo, entre otros factores, del tipo de árido reciclado utilizado.

La utilización de árido reciclado influye negativamente en la mayoría de las propiedades del hormigón, aumentando su influencia cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado.

La mayoría de los estudios se centran en la utilización de los siguientes porcentajes de sustitución: 20% ó 30%, 50% y 100%.

En algunos de los casos, la influencia del árido reciclado sobre cada una de las propiedades se acentúa en hormigones de elevada resistencia, por lo que algunas normativas o recomendaciones limitan la categoría resistente del hormigón reciclado.

Para el hormigón reciclado fabricado en la presente investigación se ha seleccionado un árido reciclado de calidad límite admisible según las especificaciones recogidas en el apartado 1.1 de Propiedades del árido reciclado, por lo que los resultados de la caracterización de sus propiedades pueden considerarse conservadores, y ser utilizados con fines normativos.

y = 0,7614xR = 0,76

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10 12

Abs

orci

ón 1

0 m

in(%

)

Absorción 24 horas (%)

Datos bibliografía Experimental Lineal (Todos)

7%

5,3%

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1.2.1.- Propiedades del hormigón reciclado en estado fresco

Para una misma dosificación, el hormigón reciclado suele presentar una mayor consistencia, debido a la elevada absorción que tienen los áridos reciclados. Esto puede evitarse presaturando los áridos, en cuyo caso, la docilidad del hormigón tiende a mejorar.

Los ensayos realizados con árido reciclado presaturado han producido un efecto favorable en la consistencia del hormigón reciclado, obteniéndose, en la mayoría de los casos, consistencias líquidas y fluidas cuando se utiliza al menos un 20% de árido reciclado, tanto en el ensayo del cono de Abrams como en el de la mesa de sacudidas (utilizando aditivos superplastificantes).

Los principales factores que han provocado esta mayor docilidad, son aquellos debidos a la forma y granulometría del árido utilizado, ya que la incorporación de árido reciclado aumenta el coeficiente de forma del árido conjunto y proporciona una curva granulométrica que se ajusta más a la curva de referencia según el método de Faury utilizado en la dosificación.

Se ha obtenido una buena correlación entre los ensayos del cono de Abrams y el escurrimiento en la mesa de sacudidas, con una equivalencia entre ambos ensayos muy similar a la que recogen otros autores(49).

El hormigón reciclado presenta un buen comportamiento en estado fresco cuando se utiliza el árido prehumedecido (Gráficas 1.31 y 1.32), evitando la pérdida de docilidad que se produce cuando se utiliza el árido seco.

Gráfica 1.31: Asentamiento del cono de Abrams del hormigón con diferentes porcentajes de árido

reciclado(1)

0

5

10

15

20

25

30

0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4

Con

o de

Abr

ams

(cm

)

Relación a/c

Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20-50% Contenido árido reciclado 100%

27

Unión Europea

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Gráfica 1.32: Escurrimiento del hormigón con diferentes porcentajes de árido reciclado(1)

Figura 1.14: Ensayo consistencia mediante el cono de Abrams

Figura 1.15: Medida del ensayo de consistencia mediante el cono de Abrams

50

70

90

110

130

150

170

190

210

0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4

Mes

a de

sac

udid

as (

%)

Relación a/c

Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20-50% Contenido árido reciclado 100%

28

Unión Europea

FEDER


Figura 1.16: Ensayo escurrimiento Figura 1.17: Medida del escurrimiento

Otro factor que puede disminuir la docilidad del hormigón reciclado en menor medida, es la generación de finos durante el amasado originados por la fragmentación del árido. Por este motivo, se recomienda no prolongar demasiado el tiempo de amasado.

El contenido de aire ocluido en el hormigón suele ser mayor en el hormigón reciclado, especialmente cuando se utiliza el árido seco. Cuando el árido se satura, el aire ocluido presenta valores similares al de un hormigón convencional (Gráfica 1.33).

Gráfica 1.33: Contenido de aire ocluido(1)

0,0

1,0

2,0

3,0

0,65

0,60

0,55

0,50

0,45

0,40

Aire

ocl

uido

(%

)

Relación a/c

Contenido árido reciclado 0% Contenido árido reciclado 20%

Contenido árido reciclado 50% Contenido árido reciclado 100%

29

Unión Europea

FEDER


Figura 1.18. Equipo de medida del contenido de

aire ocluido Figura 1.19. Ensayo de medida del contenido de

aire ocluido

La densidad del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón convencional, debido a la reducida densidad que presenta el árido reciclado. Los valores encontrados en la bibliografía se sitúan entre 2,13 kg/dm3 y 2,40 kg/dm3.

1.2.2.- Precauciones en el proceso de dosificación

Como se ha apuntado anteriormente, el hormigón reciclado suele presentar una mayor consistencia. Para obtener una consistencia deseada, se puede aumentar el contenido de agua en la dosificación (que suele variar entre el 5-10% adicional), presaturar el árido (durante un tiempo aproximado de 10 minutos), o utilizar un superplastificante en la dosificación.

El primero de los casos presenta el inconveniente de que la planta de producción debe disponer de sistemas que permitan humedecer los áridos de forma homogénea. Por su parte, el segundo de los casos presenta el inconveniente de que cuando el árido reciclado proceda de materiales de distinto origen, es heterogéneo y es difícil establecer un valor de absorción único para todas las partidas con el que calcular la cantidad de agua que se necesita añadir.

Manómetro

Llave para la

entrada del

Purgador de aire

Columna de agua

Desagü

Válvula de entrada de

aire

30

Unión Europea

FEDER


1.2.3.- Resistencia a compresión

La resistencia del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón convencional con la misma dosificación.

Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, la resistencia del hormigón de control se sitúa entre 27-49 N/mm2. Entre los hormigones reciclados con un 20% y un 50% de árido reciclado no se han encontrado grandes diferencias, variando la resistencia entre 24-44 N/mm2. Los hormigones con un 100% de árido reciclado presentan resistencias menores, toda ellas comprendidas entre 23-41 N/mm2.

La reducción obtenida en los hormigones H-100% varía entre 10-15%, mientras que en los hormigones con un contenido de árido reciclado inferior al 50% (H-20% y H-50%), las pérdidas de resistencia se reducen al intervalo 5-10%.

Gráfica 1.34: Influencia del porcentaje de árido grueso reciclado sobre la resistencia a compresión(1)

Los descensos medios dependen de la categoría resistente del hormigón, obteniéndose las mayores pérdidas en los hormigones de mayor resistencia. Esta tendencia se obtiene también en el análisis de los datos bibliográficos.

Para hormigones de elevada calidad, el efecto que produce el árido reciclado se acentúa, especialmente en los hormigones con un 100% de árido reciclado. Esto indica que sería aconsejable limitar la resistencia del hormigón reciclado.

Los resultados medios obtenidos en el análisis bibliográfico son más favorables, dentro de la gran dispersión que presentan, con unos descensos para el rango de resistencias del estudio experimental (25-50 N/mm2) de 5-10% para los hormigones H-100% y 3-8% para hormigones con menos del 50% de árido reciclado. Esto puede ser debido a la calidad límite admisible del árido reciclado seleccionado en el estudio experimental, si se compara con la calidad media de los áridos utilizados en los estudios bibliográficos, que ha sido mejor y por tanto puede llevar a resultados poco conservadores.

0102030405060708090

100

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65

% r

esp

ect

o a

la r

esi

ste

nci

a a

co

mp

resi

ón

de

l ho

rmig

ón

de

co

ntr

ol

Relación a/c

20% 50% 100%

31

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.35: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y del hormigón reciclado (100%)(1)(3)(6-7)(9-10)(12-13)(16 a 19)(21)(24 a 31)(37)(41)(43)(50 a 64)

Gráfica 1.36: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y del hormigón reciclado (20-50%)(1)(6)(10-11)(19-20)(23)(44)(50)(53)(55)(59)(64)

Los métodos de dosificación utilizados para los hormigones convencionales pueden emplearse para los hormigones reciclados, debiéndose emplear los coeficientes de corrección para la resistencia a compresión, que dependen del porcentaje de árido reciclado utilizado y de la categoría resistente del hormigón. En el caso de dosificar con árido reciclado utilizando el método de La Peña, a la fórmula establecida para los áridos

fchr (e.a.)= 1,1715fchc0,9331

R = 0,96

fchr(exp.) = 1,1598fchc0,9204

R = 0,980

20

40

60

80

20 25 30 35 40 45 50

fchc=resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm2)

f chr=

resi

ste

nci

a a

co

mp

resi

ón

d

el h

orm

igó

n r

eci

cla

do

(N

/mm2

)

Datos estado del arte Datos experimental

f chr(exp.) = 1,1856f chc0,9318

R= 0,98

fchr(e.a.) = 1,1885fchc0,9375

R = 0,96

0

10

20

30

40

50

60

20 25 30 35 40 45 50

fchc=Resistencia a compresión hormigón de control (N/mm2)

f chr=

Re

sist

en

cia

a c

om

pre

sió

n d

el

ho

rmig

ón

re

cicl

ad

o (

N/m

m2)

20-50%-Experimental 20-50% Estado del arte

Potencial (20-50%-Experimental) Potencial (20-50% Estado del arte)

32

Unión Europea

FEDER


convencionales se debe aplicar el factor de corrección r (válido hasta resistencias de 50 N/mm2), que adopta los valores de la Tabla 11.3, según la siguiente ecuación:

5,0fr

ka/c hr.cm +⋅=

% ÁRIDO RECICLADO r

0% 1 ≤50% 0,91 100% 0,85

Tabla 1.3: Coeficientes de corrección a utilizar en el método de La Peña para dosificación de hormigón reciclado

Para igualar la resistencia a compresión del hormigón convencional, es necesario incrementar el contenido de cemento, de forma creciente con el porcentaje de árido sustituido y el nivel de resistencia deseado. Este incremento puede variar entre un 5% para una sustitución del 20% en hormigones de 25 N/mm2, a 18% para una sustitución del 100% en hormigones de categoría resistente 50 N/mm2.

1.2.4.- Módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad es una de las propiedades del hormigón reciclado que se ve afectada en mayor medida.

Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, el módulo de elasticidad estático del hormigón de control varía entre 32-40 GPa. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente 28-36 Gpa, 25-31 GPa y 20-24 Gpa.

Gráfica 1.37: Módulo de elasticidad según la relación a/c y el contenido de árido reciclado(1)

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65

Relación a/c

Mód

ulo

de e

last

icid

ad (

N/m

m2)

0% 20% 50% 100%

33

Unión Europea

FEDER


Para sustituciones del 20% el módulo se reduce aproximadamente un 10% respecto a un hormigón de control con la misma dosificación, mientras que para sustituciones del 50% y 100% los descensos se sitúan en torno al 20% y 40% respectivamente.

Los descensos obtenidos son independientes de la categoría resistente del hormigón para sustituciones inferiores al 50% (H-20% y H-50%) en el rango de resistencias ensayado. Sin embargo, los hormigones H-100% sufren mayores pérdidas de módulo respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación, cuanto mayor es su resistencia.

El análisis bibliográfico ofrece unos resultados más favorables, obteniendo para los hormigones H-100% y H-50% descensos medios del 20% y 10% respectivamente. Los hormigones reciclados H-20% presentan, en términos medios, módulos similares a los del hormigón de control. Esto puede ser debido al contenido de pequeños porcentajes de arena reciclada y a la calidad límite admisible del árido reciclado utilizado en el estudio experimental, si se compara con la calidad media de los áridos utilizados en los estudios bibliográficos.

Las diferencias entre los resultados del estado del arte y el estudio experimental indican que esta propiedad puede verse fuertemente afectada por cambios en la calidad del árido reciclado.

Gráfica 1.38: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y del hormigón reciclado-100-50%-

20% árido grueso reciclado (misma dosificación)(1)(3)(6)(9)(11)(13)(16 a 18)(22)(24)(27 a 31)(41)(50)(52)(54)(56-57)(60-61)(64 a 68)

Los coeficientes de corrección resultantes para estimar el módulo de elasticidad estático de un hormigón reciclado a partir del módulo de un hormigón convencional con la misma dosificación, obtenidos tanto en el estudio experimental, como en el análisis bibliográfico se incluyen en la siguiente tabla:

10

15

20

25

30

35

40

15 20 25 30 35 40 45

Ec del hormigón de control (GPa)

Ec

del h

orm

igón r

eci

clado (

GP

a)

H-100% exp. H-50% exp. H-20% exp.

H-100% e.a. H-50% e.a. H-20-30% e.a.

Potencial (H-100% exp.) Lineal (H-50% exp.) Lineal (H-20% exp.)

Lineal (H-100% e.a.) Lineal (H-50% e.a.) Lineal (H-20-30% e.a.)

34

Unión Europea

FEDER


COEFICIENTE DE CORRECCIÓN

ESTUDIO 20% árido reciclado

50% árido reciclado


EXPERIMENTACIÓN Absorción del árido reciclado = 6%

Desclasificados inferiores (arena)=7,5% 0,89 0,79

0,67 (Ec = 30 Gpa) 0,59 (Ec =

40 Gpa)

ESTADO DEL ARTE Absorción del árido reciclado = 5%

0,99 0,91 0,79

Tabla 1.4: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma dosificación)

La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad puede ser utilizada para los hormigones reciclados, siempre que se utilicen unos coeficientes de corrección (r), en función del porcentaje de árido grueso reciclado utilizado, que reflejen la pérdida de módulo que experimenta un hormigón reciclado respecto a un hormigón convencional con la misma resistencia:

COEFICIENTE DE CORRECCIÓN ( r)

% ÁRIDO RECICLADO 20% árido reciclado




Desclasificados inferiores (arena)=7,5%

0,91 0,81 0,63

0,86(*)


0,93(*) 0,80

(*)Valor considerando conjuntamente los resultados con sustituciones del 20-50%

Tabla 1.5: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia)

Gráfica 1.39 Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón y su resistencia(1)

20000

25000

30000

35000

40000

45000

20 30 40 50

fc (N/mm2)

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ad

(N

/mm

2)

Hormigón de control, H-0% H-20% H-50% H-100%

97,0R

11059

=

⋅= 3cmf(h.c.)

cE

96,0R

10114

=

⋅= 3cmf(20%)

cE

98,0R

8936

=

⋅= 3cmf(50%)

cE

87,0R

7017

=

⋅= 3cmf(100%)

cE

35

Unión Europea

FEDER


El coeficiente de corrección establecido por la Rilem es de 0,8, por lo que coincide con el valor medio obtenido en el análisis del estado del arte.

1.2.5.- Módulo de elasticidad dinámico

El módulo de elasticidad dinámico presenta sistemáticamente valores más reducidos en el hormigón reciclado que en el hormigón de control, obteniéndose menores valores cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado en la dosificación.

Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, el módulo de elasticidad dinámico del hormigón de control varía entre 37-43 GPa. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente 36-42 Gpa, 33-39 GPa y 31-37 Gpa.

Los descensos medios obtenidos son del 5%, 10% y 17% cuando se emplea un 20-50 y 100% de árido grueso reciclado.

Los datos recopilados en la bibliografía, que se limitan a hormigones H-100% han obtenido resultados similares a los experimentales.

Estos descensos son menores a los obtenidos en el módulo estático, por lo que se obtiene que el efecto del árido reciclado tiene menor repercusión en el módulo dinámico del hormigón.

Gráfica 1.40: Relación entre el módulo de elasticidad dinámico del hormigón de control y del hormigón reciclado-

100-50%-20% árido grueso reciclado(1)(5)(31-32)(43)(69)

Si relacionamos la resistencia a compresión del hormigón con su módulo de elasticidad, admitiendo la relación propuesta por la EHE, obtenemos las curvas de regresión que recoge

Edinhr(50%) = 0,9121Edinhc

R = 0,85


R = 0,91


R = 0,86

Edinhr(100%)e.a. = 0,8162Edinhc

R = 0,87

25000

30000

35000

40000

45000

36000 38000 40000 42000 44000

Módulo dinámico hormigón de control, Edinhc (N/mm2)

Mó

du

lo d

iná

mic

o h

orm

igó

n

reci

cla

do

, E

din hr

(N

/mm2

)

20% 50% 100%

100% e.a. Lineal (50%) Lineal (20%)

Lineal (100%) Lineal (100% e.a.)

36

Unión Europea

FEDER


la Gráfica 1.41. Los coeficientes de correlación que se obtienen son elevados, aunque se observa en los hormigones H-100% una peor correlación que en el resto de los casos.

Gráfica 1.41: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo dinámico(1)

Los coeficientes de reducción del módulo de elasticidad dinámico esperables entre un hormigón reciclado y un hormigón de control que presenten la misma resistencia a compresión son los siguientes:






Desclasificados inferiores (arena)=7,5% 0,98 0,93 0,87


- 0,87

Tabla 1.6: Coeficientes de corrección para el módulo de elasticidad dinámico del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia)

1.2.6.- Velocidad de ultrasonidos

Al igual que en el módulo de elasticidad dinámico, la velocidad de ondas ultrasónicas presenta sistemáticamente valores más reducidos en el hormigón reciclado que en el hormigón de control, obteniéndose menores valores cuanto mayor es el porcentajes de árido reciclado utilizado en la dosificación (Gráfica 1.42).

Edin(H-100%)= 10730fcm1/3

R = 0,90

Edin(H-50%) = 11463fcm1/3

R = 0,94

Edin(H-20%) = 12153fcm1/3

R = 0,96

Edin(H-0%) = 12266fcm1/3

25000

30000

35000

40000

45000

20 25 30 35 40 45 50

Resistencia, fcm (N/mm2)

Mó

du

lo d

iná

mic

o,

E din (

N/m

m2)

100% 50% 20% 0%

Potencial (100% est) Potencial (50% est) Potencial (20% est) Potencial (0% est)

37

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.42: Relación entre la velocidad de ultrasonidos del hormigón reciclado y del hormigón de control(1)

Para una misma resistencia a compresión, la velocidad de las ondas es menor en los hormigones reciclados. En la gráfica 1.43 se relaciona la velocidad de las ondas longitudinales con la resistencia a compresión tanto de los hormigones reciclados como de hormigones convencionales fabricados con distintos tipos de áridos naturales. En esta gráfica podemos observar que para los hormigones H-0%, en los que se ha utilizado árido calizo, la curva obtenida coincide con la que recoge la bibliografía para árido calizo(70), siendo además muy similar a la curva obtenida para los hormigones H-20%. Por su parte, la curva en los hormigones H-50% coincide con la establecida para los áridos graníticos. Excepto para los hormigones H-100%, los coeficientes de correlación que se han obtenido son buenos.

Gráfica 1.43: Relación entre la resistencia a compresión y la velocidad de las ondas ultrasónicas (1)(70)

vhr(H-20%) = 1,9286vhc0,5818

R = 0,84

vhr(H-50%) = 0,6057vhc1,2868

R = 0,93

vhr(H-100%) = 1,3934vhc0,7092

R = 0,63

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

5,2

4,6 4,8 5 5,2

Vel

ocid

ad d

e ul

tras

onid

os d

el h

orm

igón

re

cicl

ado

v hr(k

m/s

)

Velocidad de ultrasonidos del hormigón de control vhc (km/s)

20% 50% 100%

38

Unión Europea

FEDER


Los coeficientes de reducción para la velocidad de ultrasonidos esperables entre un hormigón reciclado y un hormigón de control que presenten la misma resistencia a compresión son los siguientes:




100% árido

reciclado EXPERIMENTACIÓN

Absorción del árido reciclado = 6% Desclasificados inferiores

(arena)=7,5%

0,99 0,96 0,88


0,98(*) 0,92(**)

(*)Valor con sustitución del 25% (**)Valor con sustitución del 75%

Tabla 1.7: Coeficientes de corrección para la velocidad de ultrasonidos del hormigón reciclado en función del porcentaje de árido grueso reciclado 100%-50%-20% (misma resistencia)

1.2.7.- Resistencia a tracción

Para un rango de relaciones agua/cemento de 0,65 a 0,40, la resistencia a tracción del hormigón de control varía entre 2,4-3,5 N/mm2. Los rangos obtenidos para los hormigones reciclados H-20%, H-50% y H-100% son respectivamente 2,4-3,6 N/mm2, 2,1-3,5 N/mm2y 2,2-2,7 N/mm2.

Para la misma dosificación, la resistencia a tracción del hormigón reciclado es comparable a la del hormigón de control para niveles de sustitución inferiores al 50%, produciéndose un descenso medio del 2%.

Los descensos obtenidos en los hormigones H-100% con respecto a la resistencia a tracción del hormigón de control se acentúan cuanto mayor es la resistencia del mismo, adoptando un valor medio del 10%.

39

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.44: Comparación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y del hormigón reciclado-

100%(1)(9-10)(13)(18-19)(30-31)(37-38)(49-50)(53)(60)

Gráfica 1.45: Comparación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y del hormigón reciclado-20-

50%(1)(10-11)(13)(18-19)(30-31)(37)(50)(53)(71)

Los coeficientes de corrección resultantes para estimar la resistencia a tracción del hormigón reciclado a partir la resistencia a tracción del hormigón convencional con la misma dosificación, obtenidos tanto en el estudio experimental, como en el análisis bibliográfico se incluyen en la siguiente tabla:

fcthr(exp) = 1,58fcthc0,4684

R = 0,90

fcthr(e.a.) = 1,2401fcthc0,7421

R = 0,85

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

2 2,5 3 3,5 4

Resistencia a tracción hormigón de control, fcthc (N/mm2)

Re

sist

en

cia

a tr

acc

ión

de

l h

orm

igó

n r

eci

cla

do

, fct

hr (N

/mm

2)

H-100% exp. H-100% e.a.fthc=fthr Potencial (H-100% exp.)Potencial (H-100% e.a.)

fcthr(exp) = 0,98fcthc

R = 0,90 fcthr(e.a.) = 0,97fcthc

R = 0,67

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

2 2,5 3 3,5 4 4,5

Resistencia a tracción hormigón de control, fcthc (N/mm2)

Re

sist

en

cia

a t

racc

ión

de

l h

orm

igó

n r

eci

cla

do

, fc

t hr (

N/m

m2)

Experimental 20-50% Estado del arte-20-50%

Lineal (Experimental 20-50%) Lineal (Estado del arte-20-50%)

40

Unión Europea

FEDER



% ÁRIDO RECICLADO 20-50% árido

reciclado 100% árido reciclado

Resistencia 2,5 N/mm2- 3,5

N/mm2 2,5 N/mm2 <3,5 N/mm2

EXPERIMENTACIÓN (Absorción del árido reciclado = 6%)

0,98 0,97 0,81

ESTADO DEL ARTE (Absorción del árido reciclado = 5%)

0,97 0,98 0,89

Tabla 1.8: Coeficientes de corrección para la resistencia a tracción del hormigón reciclado (estudio experimental-estado del arte) 20-50% y 100% (hormigones con la misma dosificación)

La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y tracción indirecta del hormigón convencional es válida también para los hormigones reciclados, por lo que se podría adoptar un coeficiente reductor r=1 para hormigones con la misma resistencia, con independencia del grado de sustitución y de la categoría resistente del hormigón reciclado, factor adoptado también por las distintas recomendaciones sobre hormigón reciclado (Rilem, belga, holandesa).

La resistencia a tracción del hormigón reciclado es, pues, una de las propiedades del hormigón reciclado que se ve afectada en menor medida.

Gráfica 1.46: Comparación entre la resistencia a compresión y la resistencia a tracción del hormigón

(convencional y reciclado) según EHE-08-Experimental(1)

fcti = 0,32*(fcm-8)2/3

R = 0,89

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

20 30 40 50

Resistencia a compresión del hormigón, fcm (N/mm2)

Re

sist

en

cia

a tr

acc

ión

de

l

ho

rmig

ón

, fct

(N

/mm

2 )

Experimental (0%) Experimental 20-50%Experimental (100%) Experimental (todos)

41

Unión Europea

FEDER


1.2.8.- Resistencia a flexotracción

Los cambios que se producen en la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado son muy similares a los que se producen en la resistencia a tracción comentada en el apartado anterior.

La mayoría de los valores que se han encontrado en la bibliografía cuando el porcentaje de árido reciclado utilizado es del 100%, oscilan entre un ±20% del valor correspondiente al hormigón de control.

Al disminuir el porcentaje de árido reciclado que se utiliza en el hormigón, se mejoran las propiedades de éste.

Con sustituciones comprendidas entre 20-30%, las variaciones que presenta el hormigón reciclado en la resistencia a flexotracción con respecto al hormigón de control son mínimas y oscilan entre –6%(87) y +2%.

Aunque los datos consultados son escasos, en la Gráfica 1.48 se observa claramente como una utilización de árido reciclado comprendida entre 20-50% prácticamente no afecta a esta propiedad del hormigón.

Gráfica 1.47: Relación entre la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado y del hormigón de control H-

100%(1)(6)(13)(18-19)(22)(25)(28)(30-31)(60)(72)

f fthr = 0,89f fthr

R = 0,86

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10

Resistencia a f lexotracción del hormigón de control (N/mm2)

Re

sist

en

cia

a fl

exo

tra

cció

n d

el

ho

rmig

ón

re

cicl

ad

o (

N/m

m2)

H-100% ft,hc=ft,hr Lineal (H-100%)

42

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.48: Relación entre la resistencia a flexotracción del hormigón reciclado y del hormigón de control H-20-

50%(1)(6)(10)(22)(59)

1.2.9.- Retracción

La utilización de árido reciclado produce un aumento de la retracción del hormigón, especialmente a edades superiores a los 28 días.

Figura 1.20: Ensayo de retracción Figura 1.21: Equipo de medida

Cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado, mayor es la retracción del hormigón, aunque entre los porcentajes de 20% y 50% no se han encontrado grandes diferencias.

y = 0,9895xR = 0,99

3

4

5

6

7

8

3 4 5 6 7 8

Resistencia a flexotracción hormigón de control (N/mm2)

Re

sist

en

cia

a fl

exo

tra

cció

n d

el

ho

rmig

ón

re

cicl

ad

o (

N/m

m2)

H-20-50% R(h.c)=R(h.r) Lineal (H-20-50%)

43

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.49: Relación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de

árido reciclado del 20-50-100% a distintas edades-estudio experimental(1)

Como se observa en las Gráficas 1.50 y 1.51, en las que se comparan las regresiones obtenidas en el estudio experimental y en el análisis de los datos bibliográficos, los resultados experimentales son similares, aunque algo más desfavorables para elevadas retracciones del hormigón de control. Estas diferencias pueden deberse a que el rango de valores en ambos casos es diferente.

Gráfica 1.50: Comparación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de

árido reciclado del 100% (estado del arte y experimental)(1)(10)(19)(22)(28)(30-31)(55)(66)

ehr(H-20%) = 1,0311ehc

R = 0,91

ehr(H-50%) = 1,0608ehc

R = 0,94

ehr(H-100%) = 1,5991ehc

R= 0,94

0

200

400

600

800

1000

0 100 200 300 400 500 600

Retracción del hormigón de control, ehc (micras/m)

Ret

racc

ión

del h

orm

igón

rec

icla

do, e

hr (m

icra

s/m

)

H-20% H-50% H-100%

ehr(H-100%)exp = 1,5991ehc

R = 0,94

ehr(H-100%)e.a. = 6,1336ehc0,7485

R = 0,94

0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800

Ret

racc

ión

del h

orm

igón

re

cicl

ado,

ehr

(mic

ras/

m)


100% EXPERIMENTAL 100% e.a.

Lineal (100% EXPERIMENTAL) Potencial (100% e.a.)

44

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.51: Comparación entre la retracción del hormigón de control y hormigón reciclado para porcentajes de

árido reciclado del 20 y 50% (estado del arte y experimental)(1)(10)(19)(55)(22)(28)

Con los incrementos medios obtenidos, respecto a la retracción de un hormigón de control con la misma dosificación, se pueden establecer los siguientes coeficientes de corrección para los hormigones H-20%, H-50% y H-100%:






1,03 1,06 1,60

1,05(*)


1,16-1,03(*)

valor medio = 1,09

1,60-1,14 valor medio =

1,23 (*)Coeficiente correspondiente a porcentajes de sustitución inferiores al 50%

Tabla 1.9: Coeficiente de corrección para la retracción del hormigón reciclado (estudio experimental) 20-50% y 100%

La evolución de la retracción en el tiempo del hormigón reciclado es similar a la que presentan los hormigones convencionales.

De los diferentes métodos para estimar la retracción del hormigón, el hormigón reciclado se ajusta mejor a las relaciones establecidas por el Código CEB o el ACI que a la relación fijada en la EHE-08.

ehr(e.a) = 2,301ehc0,88

R = 0,94

ehr(exp.)= 1,0462ehc

R = 0,92

0

200

400

600

800

1000

0 200 400 600 800


Ret

racc

ión

del h

orm

igón

rec

icla

do, e

hr

(mic

ras/

m)

20-50% e.a. 20-50% EXPERIMENTAL

Potencial (20-50% e.a.) Lineal (20-50% EXPERIMENTAL)

45

Unión Europea

FEDER


Gráfica 1.52: Relación entre la resistencia a compresión y la retracción a los 28 días

Para hormigones con la misma resistencia, los coeficientes de corrección son los recogidos en la Tabla 1.10, valores muy similares a los establecidos por diferentes normativas o recomendaciones específicas.


% ÁRIDO RECICLADO 20-50% árido

reciclado 100% árido reciclado


1,0 1,56


1,18 1,5

Tabla 1.10: Coeficiente de corrección para estimar la retracción del hormigón reciclado (estudio experimental-estado del arte) 20-50% y 100% en hormigones con la misma resistencia

1.2.10.- Fluencia

El hormigón reciclado presenta mayor fluencia que el hormigón de control fabricado con árido natural, debido principalmente al menor módulo de elasticidad del mortero que incorpora el árido reciclado(31)(34).

Cuando se utiliza un 100% de árido reciclado, algunos autores han obtenido incrementos entre 30-60%(22)(27)(31)(34)(73), mientras otros han obtenido resultados más favorables comprendidos entre 20-30%(52).

y(100%) = 4,5442x + 244,44

y(0%) = 1,0049x + 170,38

y(20-50%) = 2,2721x + 136,1

0

100

200

300

400

500

20 30 40 50

Resistencia a compresión (N/mm2)

Ret

racc

ión

a 28

día

s (m

icra

s/m

)

Hormigón de control H-20%H-50% H-100%EHE CEB

46

Unión Europea

FEDER


Al igual que ocurre en el resto de propiedades, cuanto mayor es el contenido de árido

reciclado utilizado, mayor es la deformación por fluencia(22). Así, con unos porcentajes de

utilización del 50%, la fluencia experimenta un incremento entre el 15-22%, y con un 30%

los cambios son prácticamente inexistentes, obteniéndose incrementos entre 1-2%.

1.2.11.- Densidad

La densidad del hormigón reciclado está estrechamente relacionada con la densidad del árido reciclado utilizado, siendo inferior a la del hormigón de control.

Se han obtenido descensos medios de 1-2-3,5% para los hormigones H-20%, H-50% y H-100% respectivamente.

1.2.12.- Valoración de resultados

La Tabla 1.11 recoge los rangos obtenidos en el estudio experimental, así como los descensos o incrementos medios que experimenta el hormigón reciclado con respecto al hormigón convencional fabricado con áridos naturales y la misma dosificación.

Los valores de la Tabla 1.11 indican que incluso fijando un mismo tipo de árido reciclado, las variaciones que pueden experimentar las propiedades del hormigón reciclado pueden ser elevadas. Una de las causas de la dispersión encontrada es la calidad del hormigón fabricado, obteniéndose las mayores diferencias en los hormigones de mayor categoría resistente.

Para una sustitución del 100%, todas las propiedades del hormigón se han visto afectadas negativamente, siendo notable el descenso del módulo de elasticidad y el aumento de la retracción experimentados. El resto de propiedades (resistencia a compresión, módulo dinámico y resistencia a tracción) pueden presentar descensos hasta del 15%.

Los efectos que se producen al disminuir el contenido de árido grueso reciclado hasta un 50% consisten en ligeros aumentos de la retracción respecto al hormigón de control, en un descenso del módulo de elasticidad estático y dinámico, mientras que la resistencia a compresión y tracción apenas se ven afectadas.

47

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FEDER


Propiedad

SUSTITUCIÓN DEL 100% SUSTITUCIÓN < 50%

Descenso/incremento Descenso/incremento

Rango Valor medio

Rango Valor medio

Porcentaje sustituido

Resistencia a compresión

-6 % a -16% -13% -2% a -14% -7% 20-50% Gráfica 1.34

Módulo de elasticidad

estático

-35% a -43% -39% -10% a -14% -11% 20% -20% a -23% -21% 50%

Gráfica 1.37

Módulo de elasticidad dinámico

-5% a -35% -19% -1% a -11% -5% 20% -6% a -15% -9% 50%

Gráfica 1.40

Velocidad de ultrasonidos

-11% a -13% -12% -2% a 1% 0% 20% -4% a -6% -5% 50%

Gráfica 1.42

Resistencia a tracción

+15% a -30% -8% +10% a -16% -2% 20-50% Gráfica 1.44

Retracción +60% (valor medio)

+3% (valor medio) 20% +6% (valor medio) 50%

Gráficas 1.50 y 1.51

Tabla 1.11: Descensos o incrementos que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación.

Por otra parte, los resultados experimentales indican que cuando se utiliza un porcentaje de árido grueso reciclado inferior al 20%, en hormigones convencionales y reciclados con la misma dosificación, las propiedades del hormigón endurecido apenas cambian, excepto el módulo de elasticidad estático, y en ocasiones, ligeros incrementos en la retracción del hormigón.

Los coeficientes de corrección a aplicar para poder estimar las propiedades del hormigón reciclado a partir de las propiedades de un hormigón de control con la misma dosificación y resistencia comprendida entre 25 y 50 N/mm2, se recogen en la Tabla 1.12. Estos coeficientes se han calculado a partir de los resultados experimentales mostrados en las gráficas reseñadas.

Aunque en el estudio experimental no se han realizado ensayos de flexotracción y fluencia, se pueden adoptar los valores obtenidos del análisis de conjunto de los estudios bibliográficos, también recogidos en la Tabla 1.12.

48

Unión Europea

FEDER


PROPIEDAD

COEFICIENTE DE CORRECCIÓN fcm = 25 N/mm2 - 50 N/mm2





0,95 a 0,90 0,90 a 0,85 Gráfica 1.36 Gráfica 1.35

Módulo de elasticidad estático

0,90 0,80 0,67 a 0,59 Gráfica 1.38

Módulo de elasticidad dinámico

0,96 0,91 0,83 Gráfica 1.40

Velocidad de ultrasonidos

1,00 0,95 0,88 Gráfica 1.42

Resistencia a tracción 0,98 0,97 a 0,81 Tabla 1.45 Gráfica 1.44

Resistencia a flexotracción(*)

0,99 0,89 Gráfica 1.48 Gráfica 1.47

Retracción 1,03 1,06 1,60 Gráfica 1.51 Gráfica 1.50

Fluencia(*) 1,00 1,25 1,45

(*) Valores extraídos del análisis de datos bibliográficos

Tabla 1.12: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado. MISMA DOSIFICACIÓN

Si comparamos los resultados obtenidos experimentalmente al utilizar un árido de calidad límite admisible (Tabla 1.12), con los resultantes del análisis de los datos bibliográficos, correspondientes a un árido de calidad media, se observa que las mayores diferencias para sustituciones inferiores al 50% de árido grueso reciclado se encuentran en el módulo de elasticidad del hormigón, mientras que para sustituciones del 100% la peor calidad del árido reciclado influye en todas las propiedades, pero especialmente en la retracción y en el módulo de elasticidad.

A partir de las relaciones entre cada una de las propiedades y la resistencia a compresión del hormigón de control y hormigón reciclado, se han calculado los coeficientes de corrección que permiten estimar las propiedades de los hormigones reciclados a partir de su resistencia, empleando las expresiones utilizadas para el hormigón convencional con la misma resistencia. Los valores, recogidos en la Tabla 1.13 están extraídos de las Gráficas indicadas en dicha tabla.

49

Unión Europea

FEDER


PROPIEDAD

COEFICIENTE DE CORRECCIÓN fcm = 25 N/mm2 - 50 N/mm2




Módulo de elasticidad estático 0,90 0,80 0,63

Gráfica 1.39

Módulo de elasticidad dinámico 0,96 0,91 0,83

Gráfica 1.41

Velocidad de ultrasonidos 0,99 0,96 0,88

Gráfica 1.43

Resistencia a tracción 1,0 1,0

Gráficas 1.46

Retracción 1,0 1,56

Gráfica 1.52

Tabla 1.13: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado. MISMA RESISTENCIA

La relación que establece la EHE-08 entre la resistencia a compresión y tracción indirecta del hormigón convencional es válida también para los hormigones reciclados.

Mediante el análisis de los datos recopilados de la bibliografía se han obtenido resultado más favorables, especialmente en el caso del módulo de elasticidad para sustituciones del 20% al 100% (Gráfica 1.38) y de la retracción (Gráfica 1.49) para sustituciones del 100% de árido grueso reciclado. Esto es debido a que los áridos reciclados utilizados en la bibliografía son, en términos medios, de mayor calidad que los utilizados en el estudio experimental: menor absorción (Gráfica 1.53) y coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 1.54), y mayor densidad (Gráfica 1.52), y a que el árido reciclado utilizado aporta un pequeño porcentaje de arena reciclada (7%).

50

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FEDER


Gráfica 1.52: Densidad Gráfica 1.53: Absorción

Gráfica 1.54: Coeficiente de Los Ángeles

De esta forma, se puede concluir que las propiedades del hormigón reciclado que se pueden ver mayormente perjudicadas por variaciones en la calidad del árido reciclado, son el módulo de elasticidad y la retracción. Aunque no se ha evaluado la fluencia del hormigón reciclado, los estudios encontrados en la bibliografía indican que también la fluencia puede verse fuertemente afectada.

1.2.13.- Durabilidad del hormigón reciclado

La durabilidad del hormigón reciclado está condicionada por la elevada porosidad que aporta el mortero adherido, por lo que el hormigón presenta una elevada capacidad para embeber agua por cualquiera de los posibles mecanismos de transporte: absorción, succión, permeabilidad. La bibliografía consultada señala que la sustitución total de grava por árido reciclado aumenta la porosidad, absorción y permeabilidad de este hormigón(74).

2

2,2

2,4

2,6

2,8

0 10 20 30 40 50

Den

sida

d re

al (

kg/d

m3 )

Tamaño (mm)

Datos bibliografía

Experimental (M-VII)

Potencial (Datos bibliografía)

Árido grueso0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50Tamaño (mm)

Abs

orci

ón (

%)

Datos bibliografíaExperimental (Muestra M-VII)Potencial (Datos bibliografía)

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50Coe

ficie

nte

de L

os Á

ngel

es (

%)


Datos bibliografíaÁrido grueso experimentalPotencial (Datos bibliografía)

Árido grueso

Árido grueso

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FEDER


Penetración de agua 1.2.13.1.-

La utilización para la fabricación de hormigón estructural del árido grueso reciclado con niveles de sustitución altos está muy condicionada por su elevada absorción. Así, la comparación del comportamiento frente a la penetración de agua en hormigones reciclados y convencionales con la misma dosificación (igual relación agua/cemento total) puede llevar a resultados diferentes según cómo se compense dicha absorción: presaturando la grava reciclada o bien utilizando un aditivos superplastificante, ya que en este último caso los hormigones reciclados que se fabrican tienen una relación agua/cemento efectiva inferior.

En las Gráficas 1.55 y 1.56 se muestran las curvas penetración-resistencia para los hormigones con 100% de árido reciclado y el hormigón convencional (profundidad media y máxima respectivamente), en las que se observa que para hormigones de la misma resistencia a compresión, la profundidad de penetración de agua del hormigón reciclado coincide con la del hormigón de control. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, para alcanzar la misma resistencia que el hormigón de control, el hormigón reciclado debe fabricarse con una relación agua cemento inferior.

Gráfica 1.55: Relación entre la profundidad media de penetración de agua y la resistencia a compresión.

Gráfica 1.56: Relación entre la profundidad máxima de penetración de agua y la resistencia a compresión.

y = 217,32e-0,0566x

R2 = 0,85

0

10

20

30

40

50

25 30 35 40 45 50 55 60

Resistencia (N/mm2)

Pm

ed

(m

m)

H-0% H-100% Exponencial (TODOS)

y = 213,57e-0,0433x

R2 = 0,8598

0

10

20

30

40

50

60

25 30 35 40 45 50 55 60Resistencia (N/mm2)

Pm

ax

(mm

)

H-0% H-100% Exponencial (TODOS)

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FEDER


Así, en las Gráficas 1.57 y 1.58 se recogen las correlaciones penetración de agua-relación agua/cemento tanto para los hormigones convencionales H0% como para los hormigones reciclados 100%. En este caso, se observa que para la misma relación agua/cemento efectiva, los hormigones reciclados dan mayores profundidades de penetración, ocasionada por la porosidad adicional que incorpora la grava reciclada al hormigón.

De acuerdo con la Instrucción EHE-08, a partir de la dosificación asignada al ambiente H (con relación a/c=0,55) y aquellas más estrictas (exceptuando IIIc y Qc) deben cumplir el ensayo de penetración de agua (Pmed≤30 mm y Pmax≤50 mm). Este requisito se ha cumplido sobradamente para el hormigón de control y se ha incumplido muy ligeramente para el hormigón reciclado H-100% (curva de regresión ajustada) (Gráficas 4.1.4 y 4.1.5).

Por otra parte, de acuerdo con la Instrucción EHE, las dosificaciones para ambiente IIIc y Qc con relación a/c=0,45 deben cumplir los siguientes límites en el ensayo de penetración de agua: Pmed≤20 mm y Pmax≤30 mm. Este requisito se cumple tanto en los hormigones de control como en los reciclados H-100% (curva de regresión ajustada) (Gráficas 4.1.4 y 4.1.5).

Los resultados anteriores indican que cumpliendo los requisitos de dosificación tanto los hormigones reciclados como los de control superarían el ensayo de penetración de agua exigido por la Instrucción, pudiendo incumplirse de forma ligera por los hormigones reciclados.

Sin embargo como medida conservadora es conveniente ajustar las dosificaciones para los hormigones reciclados, teniendo en cuenta la separación que existe entre las curvas ajustadas para el control y el hormigón de sustitución total. Partiendo de estas curvas, y desde un punto de vista conservador, se obtiene que para garantizar una profundidad media de penetración de agua de 30 mm ó máxima de 50 mm en el hormigón reciclado se debería disminuir su relación agua/cemento al menos 0,1 puntos respecto a la de un hormigón convencional (Gráficas 4.1.4 y 4.1.5).

Gráfica 1.57: Relación entre la profundidad media de penetración de agua y la relación a/c efectiva

y(100%) = 2,5145e5,4705x

R2 = 0,6331

y(0%)= 6,3799e2,9599x

R2 = 0,803

0

10

20

30

40

50

60

0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75

Relación a/c efectiva

Pro

fund

idad

máx

ima

(mm

)

H-0% H-20% H-50% H-100%

Límite EHE

resto ambientes

Límite EHE

ambientes IIIc y Qc

53

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Gráfica 1.58: Relación entre la profundidad máxima de penetración de agua y la relación a/c efectiva

Carbonatación 1.2.13.2.-

En general, para hormigones de la misma resistencia a compresión, la velocidad de carbonatación del hormigón reciclado se reduce ligeramente en comparación con la obtenida en el hormigón de control (Gráfica 1.59).

Gráfica 1.59: Relación entre la velocidad de carbonatación y la resistencia a compresión

Si bien este efecto podría considerarse como favorable para los hormigones reciclados, hay que tener en cuenta que la igualdad de resistencia en estos hormigones se consigue utilizando una menor relación agua/cemento efectiva, especialmente con sustituciones totales de grava,

y = 266,47x-1,5634

R2 = 0,861

y = 337,31x-1,5763

R2 = 0,7059

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

20 30 40 50 60

Resistencia a compresión (N/mm2)

Vel

ocid

ad d

e ca

rbon

atac

ión

(mm

/dia

s0,5

)

H-0%

H-20%

H-50%

H-100%

y(100%) = 0,7639e6,8894x

R2 = 0,5847

y (0%)= 2,5317e3,5216x

R2 = 0,7542

0

10

20

30

40

50

60

0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75Relación a/c efectiva

Pro

fund

idad

med

ia(m

m)

H-0% H-20% H-50% H-100%

Límite EHE

ambientes IIIc y Qc

Límite EHEresto ambientes

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FEDER


tal como se refleja en la Gráfica 1.60, en la que para una velocidad de carbonatación de valor 1mm/día0,5 exigido en ambiente IIb, el hormigón convencional lo conseguiría con una relación agua/ cemento ligeramente superior a 0,55 (cumpliría por tanto la dosificación exigida por EHE) mientras que el hormigón reciclado precisaría una relación agua/ cemento ligeramente inferior a 0,55 (no cumpliría lo exigido por EHE). Desde un punto de vista conservador, sería conveniente exigir a los hormigones reciclados dosificaciones algo más estrictas en ambientes de carbonatación.

Gráfica 1.60: Relación entre la velocidad de carbonatación y agua/cemento efectiva

A partir del estudio sobre carbonatación del hormigón reciclado para evaluar su durabilidad, se concluye que los hormigones reciclados con más de un 20% de árido reciclado, especialmente cuando éstos se utilizan saturados, presentan un comportamiento ligeramente más desfavorable al de los hormigones convencionales de igual dosificación. Por tanto, sería necesario en este tipo de hormigones utilizar dosificaciones ligeramente más estrictas para los ambientes IIa y IIb de la Instrucción. En concreto sería conveniente reducir en 0,05 puntos las relaciones agua/ cemento exigidas por la Instrucción EHE en estos ambientes.

Penetración de cloruros 1.2.13.3.-

Los resultados muestran que, para las relaciones agua/cemento ensayadas y las cantidades absolutas de pasta de estas dosificaciones, la sustitución de hasta 100% del árido grueso por árido reciclado no aumenta la profundidad de penetración de cloruros en el hormigón (Gráfica 1.61).

y = 2,6178x1,7227

R2 = 0,7107

y = 3,9395x2,1215

R2 = 0,8971

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65

agua/ cemento efectiva

Vel

ocid

ad d

e ca

rbon

atac

ión

(mm

/dia

s0,5

)

H-0%

H-20%

H-50%

H-100%

55

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Gráfica 1.61. Penetración de cloruros

Porosidad accesible 1.2.13.4.-

Una de las características más importantes del hormigón, en relación a las derivaciones que implica en su durabilidad, es la porosidad abierta. La red de poros y capilares presentes en el hormigón supone un mecanismo de transporte para aquellos agentes dañinos externos, como por ejemplo el CO2 atmosférico en cualquier entorno o el electrolito cloruro en ambientes marinos, que pueden afectar negativamente al propio hormigón o a los aceros de armado de los mismos por fenómenos de corrosión.

La representación de la porosidad accesible frente a la resistencia del hormigón correspondiente (Gráfica 1.62) revela la existencia de una relación de tipo exponencial decreciente entre las dos propiedades. Así, la diferencia de porosidades: cuanto mayor es la porosidad, menor la resistencia a compresión. Los resultados permiten asegurar que, independientemente del grado de incorporación del árido reciclado, los hormigones que a 28 días presentan una porosidad inferior al 10%, alcanzan resistencias a compresión superiores a los 40 MPa.

56

Unión Europea

FEDER


25

30

35

40

45

50

55

60

8 10 12 14 16 18 20

0%20%50%100%

y = 22,074 * e^(-0 ,016241x) R= 0,89861

y = 125 ,53 * e^(-0 ,098084x) R= 0,85343

y = 101 ,2 * e^(-0,074882x) R= 0 ,93036

y = 94,725 * e^(-0 ,06737x) R= 0 ,93863

y = 85 ,251 * e^(-0,056704x) R= 0 ,95961

Porosidad accesib le [% ]

Res

iste

nci

a a

co

mp

resi

ón

[MP

a]

Gráfica 1.62: Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones reciclados curados en cámara de humedad con 28 días de edad

Puede observarse en las gráficas 1.63 y 1.64 correspondientes a 180 y 365 días de ensayo, cómo a medida que transcurre el tiempo las diferencias entre los hormigones de control y reciclados se ven reducidas. Las curvas exponenciales que representan la tendencia de cada uno de los grados de incorporación tienden a aproximarse a la curva del hormigón de control.

30

35

40

45

50

55

60

65

6 8 10 12 14 16 18

0%20%50%100%

Porosidad accesible [%]

Res

iste

nci

a a

co

mp

resi

ón [

MP

a]

35

40

45

50

55

60

65

70

75

6 8 10 12 14 16 18

0%20%50%100%

Porosidad accesible [%]

Res

iste

nci

a a

co

mp

resi

ón

[M

Pa

]

Gráfica 1.63. Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones

reciclados curados en cámara de humedad con 180 días de edad.

Gráfica 1.64. Porosidad accesible frente a la resistencia a compresión de los hormigones

reciclados curados en cámara de humedad con 365 días de edad.

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En concordancia con otros resultados, se observa que las curvas de tendencia confluyen cuando la relación agua/cemento es pequeña. Así, en términos de durabilidad, esto supone que la incorporación de árido reciclado penaliza en mayor medida a los hormigones de poca calidad, efecto que se ve atenuado por la influencia de pastas de cemento más compactas.

De los resultados obtenidos, puede concluirse que en todos los casos la incorporación de árido reciclado saturado implica un aumento de la porosidad accesible del hormigón. De acuerdo con la reacción resistencia-porosidad, para una incorporación de un 20% y una relación agua/cemento del hormigón de control de 0,65, sería necesario disminuir esta relación en, aproximadamente, 0,05 puntos. Por su parte, si se incorpora un 50% de árido reciclado, la disminución en la relación agua/cemento, que mantiene la misma porosidad, debería ser de un 0,1 menor.

Resistencia al ataque por sulfatos 1.2.13.5.-

El ataque por sulfatos ensayado comparativamente en hormigones de referencia (H0-0,45 y H0-055) y hormigones con 20%, 50% y 100% de árido grueso reciclado, demuestra que el árido reciclado no introduce cambios en el comportamiento del hormigón cuando se utiliza un cemento resistente a los sulfatos. El árido reciclado no aumenta la sensibilidad del hormigón respecto al ataque por sulfatos.

Succión Capilar 1.2.13.6.-

Los hormigones reciclados presentan una mayor absorción capilar que un hormigón reciclado con la misma dosificación, según se recoge en la Gráfica 1.65.

En la Gráfica 1.66 se muestran los resultados de coeficiente de absorción capilar en función de la resistencia a compresión de los hormigones. Se observa que hay una clara relación entre la resistencia a compresión y el coeficiente de absorción capilar. Ambos factores, relación a/c y contenido de árido reciclado influyen en la porosidad del hormigón y afectan directamente a la resistencia a compresión y a la capacidad de absorber agua por capilaridad.

58

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Gráfica 1.65. Comparación de la absorción capilar de agua para hormigones de relación a/c 0,45 y 0,55

Gráfica 1.66: Coeficiente de absorción capilar en función de la resistencia a compresión

Permeabilidad al oxígeno 1.2.13.7.-

De entre las metodologías aplicadas a los hormigones reciclados en relación a la determinación de la durabilidad, la más sensible de todas ellas es la determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno. Dada la naturaleza del gas, mucho más fluido que el agua utilizado en el ensayo de determinación del determinación de la profundidad máxima de penetración, el oxígeno es capaz de recorrer redes capilares y porosas de tamaños notablemente menores. Así, la comparativa que pueda establecerse en relación a las respuestas de los distintos hormigones reciclados será considerablemente más detallada.

59

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FEDER


Tal y como viene comentándose, la alta absorción de los áridos reciclados provoca la reducción de la relación agua/cemento efectiva de los hormigones con incorporación de éste. Ello provoca que, también, el coeficiente de permeabilidad a los gases se vea reducido con el grado de incorporación si ésta se realiza con los áridos secos.

Sin embargo, para hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva, se observa un aumento del coeficiente de permeabilidad al oxígeno proporcional al grado de incorporación de árido reciclado. Por otra parte, la evolución temporal reduce, en mayor medida, la permeabilidad de los hormigones de control que los reciclados, acentuándose la diferencia entre éstos y los hormigones completamente reciclados.

Coeficiente de permeabilidad al oxígeno [m2]

Tipo de hormigón 28 días 180 días 365 días

H-0,55AS-0% 2,96�10-17 1,51�10-17 1,28�10-17

H-0,55AS-20% 3,40�10-17 2,14�10-17 1,71�10-17

H-0,55AS-50% 5,37�10-17 3,20�10-17 3,71�10-17

H-0,55AS-100% 7,75�10-17 6,85�10-17 5,98�10-17

Tabla 1.14: Resultados del ensayo de determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno para H–0,55AS (misma relación agua/cemento efectiva)

Coeficiente de permeabilidad al oxígeno [m2]

Tipo de hormigón 28 días 180 días 365 días

H-0,45AS-0% 1,99�10-17 8,93�10-18 6,58�10-18

H-0,45AS-20% 2,49�10-17 1,22�10-17 1,05�10-17

H-0,45AS-50% 3,39�10-17 2,28�10-17 1,89�10-17

H-0,45AS-100% 5,15�10-17 4,17�10-17 3,07�10-17

Tabla 1.15: Resultados del ensayo de determinación del coeficiente de permeabilidad al oxígeno para H–0,45AS (misma relación agua/cemento efectiva)

Los valores obtenidos sitúan a los hormigones analizados dentro de la catalogación de permeabilidad media-baja, encontrándose los de mayor relación agua/cemento y menor edad en el límite preocupante (permeabilidad media), mientras que las mezclas con baja relación agua-cemento muestran cifras de baja permeabilidad.

60

Unión Europea

FEDER


Se observa una disminución de la permeabilidad a los gases con el tiempo, especialmente para los hormigones con menor grado de incorporación. No obstante, a medida que el hormigón reciclado evoluciona con el tiempo, la tendencia se aproxima en a la que representa el comportamiento del hormigón de control.

Si se pretende obtener, con una incorporación de un 20%, la misma permeabilidad a los gases, se deberá reducir la relación agua cemento del hormigón de control en, aproximadamente 0,025 cuando la relación agua/cemento del hormigón de control sea de 0,65. Si la relación agua/cemento del hormigón de control es menor, la reducción que mantiene invariante la permeabilidad se ve reducida y si ésta es mayor será necesaria una reducción de mayor cuantía.

61

Unión Europea

FEDER


Resistencia a la helada 1.2.13.8.-

En la Gráfica 1.67 se observa la variación que se obtiene en la velocidad de ultrasonidos, a medida que aumenta el número de ciclos de hielo- deshielo para los diferentes hormigones de relación a/c 0,55.

En este caso, no se observa variación en el hormigón de referencia, mientras que se ven disminuciones significativas a partir de 80 ciclos en la dosificación al 20 %, de 60 ciclos en la de 50 % y de 40 ciclos en la de 100 %. En ésta última el deterioro a partir de 100 ciclos ya no permite la medida.

Gráfica 1.67. Caída de la velocidad de ultrasonidos en función del número de ciclos de hielo-deshielo en los hormigones de relación a/c 0,55.

62



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69



2.- ÁRIDO RECICLADO MIXTO

2.1.- PROPIEDADES DEL ÁRIDO GRUESO RECICLADO MIXTO

Los áridos reciclados mixtos presentan una gran heterogeneidad en sus propiedades debido principalmente a la gran variedad de la calidad del material que entra en la línea de reciclaje y al tipo de procesamiento realizado.

Las propiedades del árido reciclado mixto varían de acuerdo a la composición de los materiales que lo constituyen, por lo que es necesario hacer una distinción entre los componentes principales y secundarios.

Los componentes principales del árido reciclado mixto son los siguientes:

� Árido natural

� Árido de hormigón (mortero o materiales de base de cemento)

� Árido cerámico

Estos componentes principales son los que van a determinar las propiedades del árido reciclado.

Los componentes secundarios son componentes no deseables en el árido reciclado mixto, y suelen ser los siguientes:

� Materiales bituminosos (asfalto, etc)

� Yeso

� Vidrio

� Terrones de arcilla

� Otros: papel, madera, plásticos, caucho, metales etc

Estos componentes secundarios no van a influir demasiado en las propiedades del árido reciclado, pero sí tendrán una influencia negativa importante en las propiedades del hormigón reciclado.

Figura 2.1: Cerámicos (MB) Figura 2.2: Base cemento(MC)

70



Figura 2.3: Áridos no ligados (MU) Figura 2.4: Yeso (MX3)

Figura 2.5: Terrones de arcilla (MX1) Figura 2.6: Asfalto (MA)

Figura 2.7: Vidrio (MX2) Figura 2.8: Papel, madera, plásticos etc

2.1.1.- Densidad

La densidad del árido reciclado mixto es inferior a la de un árido reciclado de hormigón, y por supuesto es también inferior a la de un árido natural. La densidad de partícula tras secado en estufa suele variar entre 1,6 y 2,5 kg/dm3 mientras que la densidad de partícula saturada con superficie seca suele estar comprendida entre 1,9 y 2,6 kg/dm3 (Gráfica 2.1). Se ha obtenido una muy buena relación entre las densidades de partículas tras secado en estufa y saturada en superficie seca (R2=0,89) (Gráfica 2.1).

71



Gráfica 2.1: Relación entre la densidad de partículas saturada con superficie seca y la densidad de partículas tras secado en estufa (2 a 19) – [61 datos]

Las diferentes normativas internacionales establecen límites a la densidad seca de los áridos reciclados. Por ejemplo, la norma alemana exige que la densidad de los áridos reciclados supere los 1800 y 2000 kg/m3 para áridos reciclados cerámicos y mixtos respectivamente. Por su parte la norma belga fija este límite en 1600 kg/m3 y la Rilem en 1500 kg/m3.

Las densidades de la mayoría de los áridos reciclados analizados sobrepasan ligeramente el valor más exigente de esas tres normas.

2.1.2.- Absorción

La absorción es una de las propiedades físicas del árido reciclado mixto que presenta una mayor diferencia con respecto al árido natural. Varía en un amplio rango según los estudios bibliográficos consultados: los valores más habituales suelen variar entre el 2% y el 20% (Gráfica 2.2). La absorción del árido reciclado mixto llega a alcanzar en el árido fino valores hasta del 30%. Su absorción supera en la gran mayoría de los casos el límite del 5% establecido por la Instrucción EHE-08 para árido natural.

La elevada absorción del árido reciclado mixto es uno de los aspectos más decisivos a tener en cuenta para la fabricación del hormigón reciclado, ya que los áridos absorberán parte del agua de amasado, pudiendo provocar un aumento de consistencia.

Varias normas internacionales establecen límites a la absorción de los áridos reciclados mayoritariamente cerámicos, aunque no hay consenso entre ellas. Por ejemplo la Rilem y la norma alemana exigen que la absorción sea inferior al 20%. Por su parte, la normativa belga establece el límite de absorción en 18%. Se exige a los áridos reciclados mixtos (mezcla de árido cerámico y árido de hormigón), unos límites inferiores, entre un 7% (Portugal) y un 15% (Alemania) (Tablas 2.1 y 2.2).

Si comparamos estos valores con los recopilados en la Gráfica 2.2, observamos que la mayor parte de los áridos reciclados mixtos estudiados cumplen los requisitos menos exigentes de la

y = 0,6631x + 0,8777R2 = 0,8885

1,9

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6

Densidad de partículas tras secado en estufa (kg/dm 3)

Den

sid

ad d

e p

artí

cula

s sa

tura

da

con

su

per

fici

e se

ca (

kg/d

m3)

Bibliografia Lineal (Bibliografia)

72



norma belga. Sin embargo, aproximadamente la mitad de las muestras de árido reciclado mixto superan el límite más exigente del 12% de la norma brasileña, y pocos son los que cumplen el límite del 7% de la norma portuguesa, aunque hay que considerar que este límite se establece a los áridos reciclados mixtos.

Al relacionar la absorción con las densidades, se ha obtenido mayor dispersión, pero las correlaciones siguen siendo buenas de acuerdo al número de datos considerados, con coeficientes R2=0,74 y R2=0,66 (Gráficas 2.2 y 2.3).

Gráfica 2.2: Relación entre la absorción y la densidad de partículas tras secado en estufa (2 a 22) – [77 datos]

Gráfica 2.3: Relación entre la absorción y la densidad de partículas saturada

con superficie seca (1 a 9)(11)(14 a 16)(18-19)(24 a 30) – [92 datos]

0

5

10

15

20

25

30

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7

Densidad de partículas tras secado en estufa (kg/dm3)

Ab

sorc

ión

(%

)

Árido mixto Árido de hormigón

0

5

10

15

20

25

30

1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7

Densidad de partículas saturada con superficie seca (kg/dm3)

Ab

sorc

ión

(%

)

Árido mixto Árido de hormigón

73



La absorción y densidad de los áridos reciclados dependen principalmente del contenido de materiales cerámicos (Gráficas 2.4 y 2.5) (R2=0,52). Se aprecian grandes variaciones de resultados para contenidos de materiales cerámicos del 100%, con valores de absorción y densidad de partículas saturada con superficie seca comprendidos entre 5-30% y 1,8-2,4 kg/dm3

respectivamente, siendo los valores medios del 14,5% y 2,05 kg/dm3.

Gráfica 2.4: Relación entre la absorción de los áridos reciclados mixtos y la proporción de cerámicos en el árido (2-3)(9)(11) (13 a 15)(18 a 21)(24 a 29)(31 a 36) – [118 datos]

Gráfica 2.5: Relación entre la densidad de partículas saturada con superficie seca

de los áridos reciclados mixtos y la proporción de cerámicos en el árido (2)(9)(11)(14-15)(18)(24 a 29)(31)(33) – [85 datos]

y = 0,0925x + 5,4713R2 = 0,5233

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100Material cerámico (%)

Ab

sorc

ión

(%

)

Bibliografía AR mixto Bibliografía AR hormigón Lineal (TODOS)

y = -0,0031x + 2,393R2 = 0,5219

1,8

1,9

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6


De

nsi

dad

de

par

tícu

las

satu

rad

a c

on

s

up

erf

icie

sec

a (k

g/d

m3 )

Bibliografía AR mixto Bibliografía AR hormigón Lineal (TODOS)

74



2.1.3.- Coeficiente de Los Ángeles

El coeficiente de Los Ángeles es superior al del árido natural y suele variar entre el 20% y el 50% (Gráfica 2.6). Se han encontrado valores incluso más altos (hasta un 53%) cuando el árido reciclado presenta elevados contenidos de mortero. El desgaste de Los Ángeles del árido reciclado mixto suele cumplir el límite fijado en la Instrucción EHE para hormigones de resistencia inferior a 30 N/mm2 (<50%). En general, cuanto mayor es el contenido de material cerámico, menor es el coeficiente de Los Ángeles (Gráfica 2.6), debido a la elevada dureza de este tipo de material.

Gráfica 2.6: Relación entre el coeficiente de Los Ángeles y la proporción de material cerámico en los áridos reciclados

mixtos (2)(9)(13 a 15)(19 a 21)(23)(26)(29-30)(34 a 36)(38-39) – [86 datos]

2.1.4.- Índice de lajas

El índice de lajas suele variar entre el 7% y el 40%, cumpliendo en la gran mayoría de los casos el límite del 35% (Fl35) de la Instrucción EHE. A mayor cantidad de material cerámico, más lajoso es el árido reciclado mixto (Gráfica 2.7). Esto se debe a la elevada dureza de los materiales cerámicos que produce tras la trituración unas partículas más angulosas.

y = -0,087x + 39,115R2 = 0,2361

20

30

40

50

60


Co

efic

ien

te L

os

Án

gel

es (

%)

Bibliografía AR mixto Bibliografía AR hormigónLA50 Lineal (TODOS)

75



Gráfica 2.7: Índice de lajas de los áridos reciclados mixtos o cerámicos en función de la proporción de materiales

cerámicos (2)(20-21)(34-35)(40) – [36 datos]

2.1.5.- Contenido de sulfatos

El contenido de sulfatos puede ser muy variable en los áridos reciclados mixtos, dependiendo de las características del material de origen, del procesamiento realizado en la planta de reciclaje y de la presencia de contaminantes como el yeso cuando el material procede de edificación.

El contenido de compuestos totales de azufre (S) del árido reciclado, que puede ser debido a la presencia de yeso y en menor medida al mortero o impurezas que presenta el árido reciclado, no debería exceder de 1% en peso del árido seco, de acuerdo a las especificaciones actuales para los áridos. Asimismo, el contenido de sulfatos solubles en ácido (SO3

=) de los áridos utilizados en hormigón debe ser inferior a 0,8% según la Instrucción EHE-08 (41).

Un estudio realizado en nuestro país (2), en el que se analizaron un total de 35 muestras de árido reciclado obtenidas de 13 plantas de reciclado diferentes, obtuvo que el contenido de compuestos totales de azufre (expresados en S) suele estar comprendido entre 0,2 y 1,7%, y el contenido de sulfatos solubles en ácido (expresados en SO3) varía entre 0,2% y 4,4%. En otros dos estudios nacionales (21)(35), se obtuvieron valores muy elevados de compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido (hasta el 6% y el 7% respectivamente).

En las gráficas 2.8 se puede observar la relación entre los sulfatos solubles en ácido y los compuestos totales de azufre.

y = 0,3269x + 9,1784R2 = 0,5797

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Índ

ice

de

laja

s (%

)

Bibliografía Fl35 Lineal (Bibliografía)

76



Gráfica 2.8: Relación entre los sulfatos solubles en ácido y los compuestos totales de azufre

De acuerdo a esos resultados, se puede decir que los áridos reciclados mixtos presentan altos porcentajes de sulfatos, en muchas ocasiones por encima de los límites establecidos por la Instrucción EHE-08. La mayoría de las normativas internacionales (Reino Unido, Holanda, Brasil y Bélgica) son más permisivas, fijando este límite en un 1%. Aún más permisivas son las recomendaciones de la Rilem, estableciendo un contenido límite del 1% de sulfatos, esta vez solubles en agua. El borrador de norma europea CEN/TC 104/SC, cuya aprobación es prevista para 2013, especifica un límite más realista del contenido de sulfatos solubles en agua del 0,7% (Tabla 2.1).

2.1.6.- Contenido de impurezas

Los áridos reciclados pueden contener altos porcentajes de impurezas como vidrio, metales, madera, yeso, tierras etc. Estas impurezas pueden influir negativamente en las propiedades del hormigón reciclado. Las normativas internacionales suelen limitar entre 0,5-3% su contenido en los áridos reciclados mixtos y entre 1-5% en los áridos reciclados cerámicos (contenido de metales, vidrio, materiales blandos y betún).

Adicionalmente, la mayoría de las normativas limitan al 1% el contenido de partículas ligeras (Tablas 2.1 y 2.2).

2.1.7.- Reacción álcali-sílice

Algunas recomendaciones internacionales(42) clasifican los áridos reciclados de hormigón y mixtos como “altamente reactivos”, por su contribución en el aporte de álcalis, aunque la norma añade que el riesgo de expansión disminuye debido a la porosidad del árido reciclado.

0

1

2

3

4

5

6

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Su

lfat

os

solu

ble

s en

áci

do

(S

O3)

(%)

Compuestos totales de azufre (S) (%)

ARM SO3<0,8%

77



(a) En Holanda, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 20% (b) En el borrador de norma CEN/TC 104/SC 1, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 50% (c)Contenido de sulfatos solubles en agua

Tabla 2.1: Especificaciones internacionales para el árido reciclado mixto (43 a 48)

--

78



(a) En Holanda, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 20% (b) En el borrador de norma CEN/TC 104/SC 1, el árido reciclado mixto se puede utilizar en sustitución del árido natural inferior al 50% (c)Contenido de sulfatos solubles en agua

Tabla 2.2: Especificaciones internacionales para el árido reciclado cerámico(43 a 46)(49-50)

79



2.1.8.- Influencia del tamaño máximo del árido

La fracción fina suele presentar una peor calidad que la fracción gruesa del árido reciclado en las distintas propiedades analizadas. Entre otros, los áridos reciclados finos reflejan una absorción mayor y un elevado contenido de impurezas. Es por ello que en la mayoría de las normativas consultadas se suele permitir únicamente la utilización del árido reciclado en fracción gruesa.

2.2.- PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RECICLADO FABRICADO CON ÁRIDO GRUESO MIXTO

La utilización del árido reciclado influye negativamente en la mayoría de las propiedades del hormigón endurecido, siendo su influencia aún más acentuada en hormigones de clase resistente elevada.

En las propiedades del hormigón reciclado influyen los siguientes parámetros:

o Contenido de árido reciclado

o Tipo y calidad del árido reciclado (cerámico o mixto)

o Fracción granulométrica sustituida (arena, grava o ambos)

En términos generales, el árido reciclado empeora las propiedades del hormigón, por lo que se ha evaluado la influencia de la utilización de un 50% y 100% de árido reciclado mixto sobre la calidad del hormigón. Las propiedades estudiadas han sido: consistencia, resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta, resistencia a flexión, módulo de elasticidad, retracción y fluencia, expansión y durabilidad.

2.2.1.- Dosificación del hormigón reciclado

Se aconseja aumentar el contenido de cemento en el hormigón reciclado respecto al hormigón convencional para obtener la clase de resistencia deseada. Para hormigones porosos con materiales cerámicos triturados, el contenido de cemento puede variar entre 130 y 170 kg/m3, aunque se recomienda aumentar estos valores hasta 200-230 kg/m3.

El hormigón reciclado puede presentar una peor trabajabilidad debido a la mayor absorción del árido reciclado: al absorber una gran cantidad de agua durante el amasado, los áridos hacen aumentar considerablemente la consistencia del hormigón fresco. Por esta razón, es recomendable corregir el contenido de agua de amasado, bien presaturando los áridos reciclados o bien añadiendo un contenido de agua adicional. El método de presaturación influye tanto en la consistencia como en las propiedades mecánicas y de durabilidad de los hormigones, obteniendo buenos resultados si se realiza adecuadamente la presaturación. Sin embargo, los resultados pueden empeorar si la presaturación no se completa de forma satisfactoria. En general, utilizando el árido reciclado en estado seco o semi-saturado con humedad y realizando un ajuste correcto del agua a añadir, se obtiene una consistencia del hormigón fresco y una resistencia a compresión del hormigón endurecido adecuadas.

Las propiedades de los hormigones dependerán fundamentalmente de si se comparan hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total) o con la misma relación agua/cemento efectiva.

80



La verdadera influencia de la utilización de áridos reciclados en hormigón se observa cuando comparamos hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. Esto se puede conseguir de dos formas: saturando los áridos reciclados, hasta un estado próximo a la saturación con superficie seca o bien añadiendo más agua de amasado, cuantificada como la cantidad de agua que absorberán los áridos durante el amasado.

Si se utilizan los áridos secos o húmedos, se debe cuantificar el agua que absorberán los áridos durante el amasado.

� En el caso de los hormigones convencionales se puede suponer que los áridos naturales absorben durante el amasado aproximadamente el 80% de su capacidad de absorción.

� En el caso de los hormigones reciclados, se puede suponer que el árido reciclado en estado seco absorbe durante el amasado aproximadamente el 65% de su capacidad de absorción, menor que en el caso del árido natural, ya que debido a su elevada absorción no da tiempo a alcanzar valores mayores.

Si se utilizan los áridos reciclados presaturados, se debería asegurar un acondicionamiento adecuado de los mismos, recomendándose que se presaturen hasta aproximadamente un 50% de su capacidad de absorción. Además de presentar una difícil reproducibilidad, cuando se acanazan humedades muy elevadas, con este método se puede producir una pérdida de agua absorbida que sería aportada a la masa de hormigón, aumentando de esta forma la relación agua/cemento de la mezcla. Se podrían alcanzar valores mayores de humedad (superior al 65% de la capacidad de absorción) si se realizara una presaturación prolongada con un tiempo de reposo adecuado y una homogeneización de la muestra.

2.2.2.- Propiedades del hormigón en estado fresco. Consistencia

Se pueden obtener hormigones con árido reciclado mixto con consistencia variable, pero debido a su mayor absorción y en menor medida a la textura rugosa de la superficie del ladrillo triturado, se suelen obtener hormigones menos trabajables que un hormigón convencional, obteniéndose generalmente una consistencia entre seca y plástica.

Sin embargo, al corregir el contenido de agua de amasado, bien presaturando adecuadamente los áridos reciclados o bien añadiendo un contenido de agua adicional, tal y como se ha comentado en el apartado anterior, se puede obtener una consistencia adecuada en un hormigón reciclado.

Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total): 2.2.2.1.-

Existe una buena relación entre la consistencia y el contenido de agua total del hormigón convencional (Gráfica 2.9).

81



Gráfica 2.9: Cono de Abrams en función del contenido de agua total

del hormigón convencional HC – [HC2% 7 datos – HC1% 7 datos – HC0% 3 datos]

Para obtener una consistencia blanda, el contenido mínimo de agua total debería situarse próximo a los 210 kg/m3 cuando no se utiliza aditivo plastificante, o por encima de 180 kg/m3 cuando se emplea hasta un 2% de aditivo.

Para contenidos de agua inferiores a 160 kg/m3, la consistencia del hormigón suele ser seca, incluso utilizando el máximo contenido de aditivo.

Los valores obtenidos del contenido de agua total en relación a la consistencia encajan con los valores estimados en el método de dosificación de La Peña.

En el caso de los hormigones reciclados HR, el contenido de agua total no determina correctamente la consistencia del hormigón, obteniendo una gran dispersión de resultados (Gráfica 2.10).

y(HC2%) = 0,1499x - 22,034R2 = 0,9713

y(HC1%) = 0,313x - 54,253R2 = 0,913

y(HC0%) = 0,2661x - 50,968R2 = 0,9758

0

2

4

6

8

10

12

14

140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

Contenido de agua total (kg/m 3)

Asi

ento

del

co

no

de

Ab

ram

s (c

m)

HC 2% HC 1% HC 0%

82



Gráfica 2.10: Cono de Abrams en función del contenido de agua total de los hormigones reciclados HRS y

HRV – [HR2% 14 datos – HR1% 12 datos]

Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. 2.2.2.2.-

El contenido de agua efectiva es adecuado para evaluar la consistencia del hormigón, independientemente del tipo de hormigón que se considere (convencional HC y reciclado HRS50%, HRS100%, HRV) (Gráficas 2.11 y 2.12 para hormigones con un 1% y 2% de aditivo respectivamente).

Gráfica 2.11: Cono de Abrams en función del contenido de agua efectiva de los distintos hormigones con un contenido

de aditivo del 1% [HC1% 7 datos – HRS1% 5 datos – HRV1% 7 datos]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 210 220 230 240 250 260 270 280

Contenido de agua total (kg/m 3)

Asi

ento

del

co

no

de

Ab

ram

s (c

m)

HR2% HR1% HR0%

y(TODOS) = 0,147x - 19,724R2 = 0,784

0

2

4

6

8

10

12

14

16

150 160 170 180 190 200 210 220 230

Contenido de agua efectiva (kg/m 3)

Asi

ento

del

co

no

de

Ab

ram

s (c

m)

HC HR100% HR50% Lineal (TODOS)

83



Gráfica 2.12: Cono de Abrams en función del contenido de agua efectiva de los distintos hormigones con un contenido

de aditivo del 2% [HC2% 7 datos – HRS2% 9 datos – HRV2% 5 datos]

Para obtener una consistencia blanda, el contenido mínimo de agua efectiva debería situarse próximo a los 167 kg/m3 cuando se utiliza aditivo un 1% de aditivo plastificante y hasta 157 kg/m3 cuando se emplea hasta un 2% de aditivo. Para contenidos de agua inferiores a 140 kg/m3, la consistencia del hormigón suele ser seca, incluso utilizando el máximo contenido de aditivo.

2.2.3.- Resistencia a compresión

La resistencia a compresión de los hormigones reciclados es inferior a la del hormigón convencional debido a la peor calidad del árido reciclado (reducida densidad, elevado coeficiente de Los Ángeles, etc).

En la bibliografía consultada, la resistencia a compresión del hormigón reciclado suele variar entre 10 y 40 N/mm2 (Gráfica 2.13). Para porcentajes de sustitución de árido grueso reciclado inferiores al 20% se suelen obtener descensos de la resistencia a compresión de hasta un 20%. Sin embargo se han obtenido resultados puntuales más favorables con proporciones limitadas de cerámicos en el árido reciclado, observándose aumentos en la resistencia a compresión de los hormigones reciclados. Para un porcentaje de sustitución del 50% se obtienen valores dispersos, encontrando incrementos limitados hasta un 5% como descensos acentuados de hasta un 30%. Para tasas de sustitución más altas, la disminución de la resistencia a compresión se suele situar hasta en el 50% (Gráfica 2.13).

La resistencia a compresión del hormigón fabricado con árido reciclado en la fracción fina evidencia mayores pérdidas, situándose el valor medio del descenso en un 20% y un 39% para hormigones reciclados incorporando un 50% y un 100% de árido reciclado respectivamente (Gráfica 2.13).

y(TODOS) = 0,1848x - 24,119R2 = 0,7902

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

120 130 140 150 160 170 180 190 200Contenido de agua efectiva (kg/m 3)

Asi

en

to d

el c

on

o d

e A

bra

ms

(cm

)

HC HR100% HR50%

84



Gráfica 2.13: Resistencia a compresión relativa en función del porcentaje de árido reciclado (3 a 5)(10)(13 a 15)(18-19)(20)(23)(25-

26)(34-35)(51 a 54) [ARg 154 datos – ARf 36 datos]

La resistencia a compresión de los hormigones reciclados con un 50% y 100% de árido reciclado mixto disminuye en término medio un 9% y 25% respectivamente (Gráficas 2.14 y 2.15).

Gráfica 2.14: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y el hormigón reciclado con sustitución de árido natural por árido reciclado cerámico ≤50% (3 a 5)(13 a 15)(19-20)(25-26)(34-35)(51)) - [102 datos]

-10

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Porcentaje de árido reciclado (%)

Red

ucc

ión

de

la r

esis

ten

cia

a co

mp

resi

ón

d

el h

orm

igó

n r

ecic

lad

o (

%)

TODOS ARg TODOS ARf

y = 0,9094xR2 = 0,9419

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm 2)

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n d

el h

orm

igó

n

reci

clad

o (

N/m

m2)

TODOS ARg Lineal (TODOS ARg)

85



Gráfica 2.15: Relación entre la resistencia a compresión del hormigón de control y el hormigón reciclado con sustitución de árido natural por árido reciclado cerámico >50% (4)()(14-15)(19-20)(23)(25-26)(34-35)(51) - [52 datos]

En el análisis que se realiza a continuación se han evaluado las propiedades de los hormigones de dos categorías resistentes: fck de 15 N/mm2 y fck de 25 N/mm2, categorías resistentes mínimas para hormigón no estructural y hormigón estructural respectivamente según la Instrucción EHE-08. Se ha incluido, además, la categoría resistente fck 8 N/mm2, valor mínimo exigido por diferente normativa internacional para hormigones no estructurales.

En todos los casos, se ha estimado la resistencia media a compresión como fcm=fck+8 N/mm2.

Hormigones con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total). Debido a la mayor absorción que presentan los áridos reciclados (próximas en muchos casos al 10%), los hormigones convencionales y reciclados con la misma dosificación (misma relación agua/cemento total) presentarán unas características mecánicas similares o incluso mejores en el caso del hormigón reciclado (Gráfica 2.16), ya que durante el amasado, los áridos reciclados absorben una cantidad importante de agua, produciendo un descenso de la relación agua/cemento efectiva. Sin embargo, los hormigones reciclados presentarán una mayor consistencia.

y = 0,7515xR2 = 0,8292

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Resistencia a compresión del hormigón de control (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n d

el

ho

rmig

ón

rec

icla

do

(N

/mm

2)


86



Gráfica 2.16: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento total – [HRS50% 4 datos]

Hormigones con la misma relación agua/cemento efectiva. En el caso de considerar la relación agua/cemento efectiva (Gráfica 2.17), se puede sustituir hasta un 50% de árido natural por árido reciclado mixto en el hormigón sin que provoque descensos importantes de la resistencia a compresión, pudiendo incluso obtener valores comparables a los de un hormigón convencional para relaciones agua/cemento más elevadas. La sustitución de un 100% de árido reciclado provoca descensos más importantes, mayores cuanto mayor es la resistencia del hormigón considerado.

Gráfica 2.17: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento efectiva – [HRS50% 4 datos]

En general, se obtiene una mayor dispersión entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento efectiva del hormigón reciclado HRS100% (R2=0,79) (Gráfica 2.17) pero el coeficiente de correlación valida la correcta estimación de la relación agua/cemento efectiva.

y(HRS100%) = 24,271x-1,9561

R2 = 0,6083

y(HC) = 21,928x-2,2572

R2 = 0,9478

y(HRS50%) = 25,044x-2,0451

R2 = 0,9799

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

a/c total

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n (

N/m

m2)

HC HRS100% HRS50%

y(HRS100%) = 14,049x-1,8624

R2 = 0,7899

y(HC) = 17,036x-2,0051

R2 = 0,9644

y(HRS50%) = 16,402x-1,676

R2 = 0,9769

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

a/c efectiva

Res

iste

nci

a a

co

mp

resi

ón

(N

/mm

2)

HC HRS100% HRS50%

87



En el caso de hormigones no estructurales, para obtener una resistencia fck de 8 ó 15 N/mm2

(fcm=16 y 23 N/mm2), la relación agua/cemento efectiva mínima se sitúa en 0,93 y 0,77 respectivamente, mientras que para alcanzar una resistencia fck de 25 N/mm2 (fcm=23 N/mm2), mínima fijada para hormigones estructurales, la relación agua/cemento efectiva mínima se situaría en 0,63.

Si comparamos el comportamiento de los hormigón convencionales y de los hormigones reciclados con la misma resistencia a compresión, es necesario disminuir la relación agua/cemento efectiva en aproximadamente 0,10 en el hormigón reciclado.

En términos de descensos de resistencia, la disminución para una relación agua/cemento efectiva de 0,75 y 1,15 (rango total estudiado) es del 21% y 16% en el hormigón reciclado respectivamente, según las regresiones obtenidas. En este caso, la influencia en la resistencia es escasa.

La Tabla 2.3 recoge los criterios mínimos de dosificación de los hormigones reciclados con un 100% de árido reciclado, para obtener una consistencia blanda en las distintas categorías resistentes consideradas.

Categoría de resistencia

fcm (N/mm2)

Aditivo a/c

efectiva

Contenido mínimo de

agua efectiva (kg/m3)(*)

Contenido mínimo de cemento (kg/m3)

fck=8 N/mm2 16 1%

0,93 168 181

2% 157 169

fck=15 N/mm2 23 1%

0,77 168 218

2% 157 204

fck=25 N/mm2 33 1%

0,63 168 266

2% 157 250

(*) Datos procedentes de las gráficas 2.11 y 2.12.

Tabla 2.3: Contenido mínimo de cemento y agua efectiva para obtener las dos categorías de resistencia de hormigones reciclados no estructurales HR100%

Para una resistencia fck de 8 N/mm2 (fcm=16 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en un 10,6%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 169 y 181 kg/m3 de cemento aproximadamente (Tabla 2.3).

Para una resistencia fck de 15 N/mm2 (fcm=23 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en un 12%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 204 y 218 kg/m3 de cemento (Tabla 2.3).

Para hormigones estructurales, con una resistencia fck de 25 N/mm2 (fcm=33 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS100% en aproximadamente un 14%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.18). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 250 y 266 kg/m3 de cemento (Tabla 2.3).

88



Gráfica 2.18: Incremento del contenido de cemento con respecto al contenido de cemento del hormigón convencional

HC para obtener la misma resistencia a compresión en el hormigón reciclado HRS100%

Existe también una buena relación entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento efectiva del hormigón reciclado HRS50% (R2=0,98) (Gráfica 2.17).

Para obtener una resistencia fck de 8 ó 15 N/mm2 (fcm=16 y 23 N/mm2), la relación agua/cemento efectiva mínima se sitúa en 1,01 y 0,82 respectivamente, mientras que para alcanzar una resistencia fck de 25 N/mm2 (fcm=23 N/mm2), la relación agua/cemento efectiva mínima se situaría en 0,66.

Si comparamos el comportamiento de los hormigón convencionales y de los hormigones reciclados HRS50% con la misma resistencia a compresión, para obtener una resistencia fck de 8 N/mm2 a 55 N/mm2 (fcm=16 N/mm2 y 33 N/mm2), es necesario disminuir la relación agua/cemento efectiva en aproximadamente 0,02-0,06 puntos.

En términos de descensos de resistencia, la disminución para una relación agua/cemento efectiva de 0,70 y 1,05 (rango total estudiado para el hormigón HRS50%) es del 15% y 3% en el hormigón reciclado respectivamente, según las regresiones obtenidas (Gráfica 2.17).

Se observa que la diferencia entre los hormigones convencionales y reciclados HRS50% es prácticamente inexistente para relaciones agua/cemento superiores a 1 (Gráfica 2.17).

La Tabla 2.4 recoge los criterios mínimos de dosificación de los hormigones reciclados con un 50% de árido reciclado, para obtener una consistencia blanda en las distintas categorías resistentes consideradas.

8

9

10

11

12

13

14

15

16

10 15 20 25 30 35

Incr

emen

to d

el c

onte

nido

de

cem

ento

con

res

pect

o al

hor

mig

ón c

onve

ncio

nal

HC

(%

)

Resistencia a compresión hormigón reciclado HRS fcm (N/mm2)

89



Categoría de resistencia

fcm (N/mm2)

Aditivo a/c

efectiva

Contenido mínimo de

agua efectiva (kg/m3)(*)

Contenido mínimo de cemento (kg/m3)

fck=8 N/mm2 16 1%

1,01 168 166

2% 157 155

fck=15 N/mm2 23 1%

0,82 168 205

2% 157 191

fck=25 N/mm2 33 1%

0,66 168 255

2% 157 239

Tabla 2.4: Contenido mínimo de cemento y agua efectiva para obtener las dos categorías de resistencia de hormigones reciclados HR50% no estructurales

Para una resistencia fck de 8 N/mm2 (fcm=16 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento en un 1,7% del hormigón reciclado HRS50%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 155 y 166 kg/m3 de cemento (Tabla 2.4).

Para una resistencia fck de 15 N/mm2 (fcm=23 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS50% en un 5,2%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 191 y 205 kg/m3 de cemento (Tabla 2.4).

Para hormigones estructurales, con una resistencia fck de 25 N/mm2 (fcm=33 N/mm2) es necesario incrementar el contenido de cemento del hormigón reciclado HRS50% en aproximadamente un 9%, respecto al mismo contenido del hormigón convencional (Gráfica 2.19). En esta categoría y para obtener una consistencia blanda, es necesario utilizar entre 239 y 255 kg/m3 de cemento (Tabla 2.4).

Gráfica 2.19: Incremento del contenido de cemento con respecto al contenido de cemento del hormigón convencional HC para obtener la misma resistencia a compresión en el hormigón reciclado HRS50%

0

2

4

6

8

10

12

14

10 15 20 25 30 35

Incr

emen

to d

el c

on

ten

ido

de

cem

ento

co

n r

esp

ect

o a

l h

orm

igó

n c

on

ven

cio

nal

HC

(%

)

Resistencia a compresión hormigón reciclado HRS50% fcm (N/mm2)

90



Para la dosificación de los hormigones reciclados se podrían utilizar los diferentes métodos de dosificación actuales que relacionan la resistencia a compresión con la relación agua/cemento, siempre que se apliquen los coeficientes de corrección adecuados, que dependerá del porcentaje de árido reciclado utilizado.

A continuación se representa el valor del factor de corrección r a la formulación del método de la Peña (correspondiendo este parámetro al ratio fcm HR/fcm HC), en función de la resistencia media del hormigón reciclado HR. La fórmula de la Peña para este tipo de hormigón es la siguiente:

5,0fr

ka/c hr.cm +⋅=

siendo K el parámetro del árido convencional.

El factor de corrección r varía entre 0,90 y 0,97 para el caso del hormigón con un 50% de árido reciclado y entre 0,79 y 0,82 para hormigones con un 100% de árido reciclado.

Gráfica 2.20. Coeficientes de corrección r de la formulación de la Peña en función de la resistencia a compresión del

hormigón reciclado

Evolución de la resistencia a compresión 2.2.3.1.-

Los hormigones reciclados ganan más en resistencia que los hormigones convencionales HC entre 7 y 28 días. Se han obtenido las siguientes regresiones: -fcm7d HC=0,84.fcm28d HC (Gráfica 2.21). -fcm7d HRS=0,73.fcm28d HR (Gráfica 2.21).

0,7

0,8

0,9

1

1,1

10 15 20 25 30

Fa

cto

r d

e c

orr

ecci

ón

r (

f cm

HR

/fcm

HC

) a

ap

lic

ar

a l

a fo

rmu

laci

ón

de

la P

eña

Resistencia a compresión hormigón reciclado HR fcm (N/mm2)

91



Gráfica 2.21: Relación entre la resistencia a compresión a 7 días y a 28 días de los hormigones de control –

[Experimental HC 7 datos – Bibliografía 14 datos(55)]

Gráfica 2.22: Relación entre la resistencia a compresión a 7 días y a 28 días de los hormigones reciclados –

[Experimental HR 16 datos – Bibliografía 16 datos(55)]

Influencia de la calidad del árido en la resistencia a compresión 2.2.3.2.-

La utilización de áridos de mala calidad tiene un efecto negativo mucho mayor en la resistencia, no compensándose el descenso de resistencia con la disminución en la relación agua/cemento efectiva.

Se observa este hecho en las gráficas 2.23 y 2.24 que relaciona la resistencia a compresión con la relación agua/cemento total y efectiva de hormigones fabricados con áridos reciclados de distinta calidad, cuya caracterización se incluye en la Tabla 2.5.

y(experimental) = 0,8459xR2 = 0,9693

y(bibliograf ía) = 0,8191xR2 = 0,9662

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Resistencia a compresión 28 días (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n 7

día

s (N

/mm

2)

HC experimental HC bibliografía

y(bibliografía) = 0,7328xR2 = 0,9623

y(HRV) = 0,7031xR2 = 0,9655

y(HRS) = 0,7342xR2 = 0,7695

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60Resistencia a compresión 28 días (N/mm 2)

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n 7

día

s (N

/mm

2 )

HRS experimental HRV experimental HR bibliografía

92



Los principales parámetros del árido que influyen en la calidad del hormigón son el contenido de material fino, tanto arena (<4 mm) como finos (<0,063 mm), y el contenido de impurezas (especialmente el yeso).

REQUISITOS

ÁRIDOS RECICLADOS

ARM(S) ARM(V)

Absorción ≤12% 9,7% 11,6%

Contenido de compuestos totales de azufre (S)

≤1% 0,60% 1,36%

Contenido de sulfatos solubles en ácido (SO3)

≤1% - 2,78%

Contenido de materiales no deseados (vidrio, plásticos, papel)

≤1% 0,5% 2,4%

Índice de lajas ≤35% 20% 21%

Coeficiente de Los Ángeles

≤50% 38% 49%

Desclasificados inferiores ≤5% 7% 12%

Contenido de finos ≤4% 2,6% 5,3%

Partículas de peso específico inferior a 1

≤1% 0,11% 0,05%

LÍMITES ORIENTATIVOS

ÁRIDOS RECICLADOS

ARM(S) ARM(V)

Contenido de material cerámico

≤70% 41% 33%

Densidad saturada con superficie seca

≥2,15 kg/dm3 2,23 kg/dm3 2,29 kg/dm3

Densidad de partícula tras secado en estufa

≥1,95 kg/dm3 2,04 kg/dm3 2,05 kg/dm3

Absorción a los 10 min. ≤10,5% 8,4% 7,0%

Contenido de yeso ≤2% 1,4% 3,9%

Tabla 2.5: Caracterización de los áridos reciclados mixto ARMS y ARMV

93



Gráfica 2.23: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento total de los hormigones de control HC y

reciclados HRS y HRV

Gráfica 2.24: Resistencia a compresión en función de la relación agua/cemento efectiva de los hormigones de control

HC y reciclados HRS y HRV

2.2.4.- Resistencia a tracción

La resistencia a tracción de los hormigones reciclados disminuye en término medio en un 9% (Gráfica 2.25). Este límite corresponde en mayor medida a hormigones con un contenido de árido reciclado de hasta un 50%. El descenso para hormigones con un 100% de árido reciclado suele situarse en porcentajes entorno al 15-20%. Se ha obtenido una gran dispersión de resultados, debida a la diversidad de materiales considerados y de porcentajes de sustitución (contenidos de árido reciclado de entre un 10% y 100%).

y(HRS) = 24,271x-1,9561

R2 = 0,6083

y(HC) = 21,928x-2,2572

R2 = 0,9478

y(HRV) = 13,781x-1,7817

R2 = 0,5499

468

1012141618202224262830323436384042

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6a/c total

Res

iste

nci

a a

com

pre

sió

n (

N/m

m2)

HC HRS HRV

y(HRS) = 14,049x-1,8624

R2 = 0,7899

y(HC) = 17,036x-2,0051

R2 = 0,9644

y(HRV) = 8,7749x-1,4663

R2 = 0,9031

468

1012141618202224262830323436384042

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

a/c efectiva

Re

sist

enci

a a

co

mp

resi

ón

(N

/mm

2)

HC HRS HRV

94



Gráfica 2.25: Relación entre la resistencia a tracción del hormigón de control y el hormigón reciclado con árido reciclado cerámico mixto (5)(13-14)(23)(34-35)(53) - [38 datos]

La Instrucción EHE-08 establece que cuando no se dispongan de resultados de ensayos, se podrá admitir que la resistencia media a tracción indirecta fci, viene dada en función de la resistencia característica de proyecto a compresión fck, por la fórmula:

32

,.30,0

ckmciff = cuando fck es inferior a 50 N/mm2

En la gráfica 2.26 se han representado los valores de resistencias a tracción en función de la raíz cúbica de la resistencia a compresión al cuadrado de los hormigones reciclados incorporando distintos porcentajes de árido reciclado cerámico o mixto, así como de sus hormigones de control.

En hormigones con la misma resistencia a compresión se suelen obtener valores ligeramente más favorables de resistencia a tracción en el hormigón reciclado, con lo que la formulación de la Instrucción EHE es válida para los hormigones reciclados.

y = 0,9099xR2 = 0,6544

1

2

3

4

5

6

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Resistencia a tracción del hormigón de control (N/mm 2)

Res

iste

nci

a a

trac

ció

n d

el h

orm

igó

n

reci

clad

o (

N/m

m2)


95



Gráfica 2.26: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a

tracción-EHE (5)(23-14)(23-24)(34-35)(51)(53)(56-57) - [69 datos]

2.2.5.- Resistencia a flexión

La resistencia a flexión de los hormigones reciclados con un contenido de árido reciclado inferior y superior al 50% disminuye de media un 5% y 16% respectivamente (Gráficas 2.27 y 2.28). Las relaciones obtenidas en este caso son buenas, con coeficientes de correlación R2=0,95 y R2=0,86).

Gráfica 2.27: Relación entre la resistencia a flexión del hormigón de control y el hormigón reciclado – Contenido de

árido reciclado ≤50% (4)(12 a 14)(19-20)(25-26)(35)(51)(58-59) - [75 datos]

y(reciclado) = 0,3795xR2 = 0,3465

y(EHE) = 0,3fck2/3

y(control) = 0,354xR2 = 0,7461

0

1

2

3

4

5

6

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Resistencia a compresión característica fck^(2/3) (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

tra

cció

n in

dir

ecta

fc

i

(N/m

m2)

Control Reciclado Lineal (Reciclado) Lineal (EHE) Lineal (Control)

y = 0,9478xR2 = 0,9219

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7

Resistencia a flexión del hormigón de control (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

flex

ión

del

ho

rmig

ón

re

cicl

ado

(N

/mm

2)


96



Gráfica 2.28: Relación entre la resistencia a flexión del hormigón de control y del hormigón reciclado – Contenido de

árido reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23)(25-26)35)(51) – [44 datos]

Según la Instrucción EHE-08, para un hormigón convencional podrá admitirse que la resistencia media a flexotracción viene dada por la siguiente expresión, que es función del canto total del elemento h en mm. Para las probetas de dimensión 10x10x40 cm que sirven para la determinación de la resistencia a flexión, el canto h es de 100 mm.

( ) }{ 3 2

, .45,0;).1000/6,1max ckctctflct fffhf =−=

Se ha obtenido una gran dispersión de resultados en la relación entre la resistencia a flexión y la resistencia a compresión característica, aunque se han obtenido regresiones similares para el hormigón de control y el hormigón reciclado (Gráficas 2.29 y 2.30) y ambas situadas por encima de la formulación de la Instrucción EHE-08. La dispersión de resultados es debida principalmente al tipo de árido reciclado.

y = 0,8388xR2 = 0,8561

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7

Resistencia a flexión del hormigón de control (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

flex

ión

del

ho

rmig

ón

rec

icla

do

(N

/mm

2)


97



Gráfica 2.29: Relación entre la resistencia a compresión y la resistencia a flexión – Contenido de árido reciclado ≤50%

(4)(13-14)(19-20)(23)(25-26)35)(51) – [84 datos]

Gráfica 2.30: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a flexión – Contenido de árido

reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23 a 26)35)(51)(56)(60) - [76 datos]

Para una determinada resistencia a compresión, la resistencia a flexión de un hormigón reciclado fabricado con árido reciclado cerámico es mayor que la de un hormigón convencional, aunque con árido reciclado mixto se obtienen valores inferiores (Gráfica 2.31). Se han obtenido resultados favorables en el caso de utilizar árido reciclado cerámico de buena calidad, proporcionando una mejoría en la adherencia entre la pasta de cemento y el árido y aumentando la resistencia a flexión del hormigón. Se obtienen resultados peores en el caso de utilizar árido reciclado mixto, ya que contiene materiales como mortero e impurezas que pueden perjudicar la buena adherencia conseguida por los materiales cerámicos, disminuyendo la resistencia a flexión del hormigón. En ambos casos la formulación de la Instrucción EHE es válida.

y(control) = 0,3265xR2 = 0,509

y(reciclado) = 0,4501xR2 = 0,3195

y(EHE) = 0,45fck2/3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Resistencia a compresión característica fck (^2/3) (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

flex

ión

fc

t,fl (

N/m

m2)

Control Reciclado Lineal (Control)Lineal (Reciclado) Lineal (EHE)

y (EHE)= 0,45fck2/3

y(reciclado) = 0,6085xR2 = 0,2318

y(control) = 0,587xR2 = 0,3241

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Resistencia a compresión característica fck^(2/3) (N/mm 2)

Res

iste

nci

a a

flex

ión

fc

t,fl (

N/m

m2)

Control Reciclado Lineal (EHE) Lineal (Reciclado) Lineal (Control)

98



Gráfica 2.31: Relación entre la resistencia a compresión característica y la resistencia a flexión - Contenido de árido reciclado >50% (4)(13-14)(19-20)(23 a 26)(35)(51)856)(60) – [Cerámicos 27 datos – Mixtos 49 datos]

2.2.6.- Módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad acusa un descenso medio del 12% y 23% en hormigones reciclados con un contenido de árido reciclado inferior y superior al 50% respectivamente (Gráficas 2.32 y 2.33), siendo una de las propiedades mecánicas más desfavorables del hormigón. Se ha obtenido una gran dispersión de resultados, sobre todo en el caso de sustituciones del árido natural por árido reciclado superiores al 50%.

Gráfica 2.32: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y el hormigón – Contenido de árido

reciclado ≤50% (5)(19)(25)(34)(51)(61) – [62 datos]

y(cerámicos) = 0,8659xR2 = 0,6472

y(mixtos) = 0,4653xR2 = 0,554

y(control) = 0,587xR2 = 0,3241

y(EHE) = 0,45fck2/3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Resistencia a compresión característica fck^(2/3) (N/mm2)

Res

iste

nci

a a

flex

ión

fc

t,fl (

N/m

m2)

Control Cerámicos MixtosLineal (Cerámicos) Lineal (Mixtos) Lineal (Control)Lineal (EHE)

y = 0,8832xR2 = 0,7604

17000

19000

21000

23000

25000

27000

29000

31000

33000

35000

37000

17000 19000 21000 23000 25000 27000 29000 31000 33000 35000 37000

Módulo de elasticidad del hormigón de control (N/mm2)

Mó

du

lo d

e el

asti

cid

ad d

el h

orm

igó

n

reci

clad

o (

N/m

m2)

TODOS Lineal (TODOS)

99



Gráfica 2.33: Relación entre el módulo de elasticidad del hormigón de control y el hormigón – Contenido de árido

reciclado >50% (5)(19)(23)(25)(34)(51)(61) – [52 datos]

Este aspecto se observa también en la relación entre el módulo de elasticidad y la resistencia a compresión media de los hormigones (Gráficas 2.34 y 2.35).

Según la Instrucción EHE, el módulo de elasticidad del hormigón convencional se puede estimar a partir de la resistencia a compresión utilizando la fórmula siguiente:

3.8500 cmc fE =

Siendo:

Ec: Módulo de elasticidad (en N/mm2) fcm : Resistencia a compresión (en N/mm2)

Para una determinada resistencia a compresión media, los valores del módulo de elasticidad son inferiores en el hormigón reciclado. El coeficiente a aplicar a la formulación de la Instrucción EHE de los hormigones de control para estimar la misma en hormigones reciclados es de 0,75 para los hormigones con un porcentaje de árido reciclado ≤50% y de 0,65 cuando la proporción del árido reciclado en el hormigón es del 100%.

y = 0,7669xR2 = 0,1889

14000

16000

18000

20000

22000

24000

26000

28000

30000

32000

34000

36000

38000

14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000 32000 34000 36000 38000

Módulo de elasticidad del hormigón de control (N/mm2)

Mó

du

lo d

e el

asti

cid

ad d

el h

orm

igó

n

reci

clad

o (

N/m

m2)


100



Gráfica 2.34: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad - Contenido de árido reciclado ≤50%

(19)(25)(34)(51) – [Reciclado 50 datos – Control 6 datos]

Gráfica 2.35: Relación entre la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad - Contenido de árido reciclado >50%

(19)(23-25)(34)(51)(57)(60)(62)– [Reciclado 61 datos – Control 12 datos]

2.2.7.- Retracción y fluencia

La retracción por secado de los hormigones es una de las propiedades más desfavorables del hormigón, encontrando las mayores diferencias con respecto al hormigón convencional. Se ha obtenido una dispersión elevada de resultados con incrementos habituales de entre un 10% y 80%, y puntualmente aumentos de hasta 5 veces el valor de la retracción del hormigón de control.

La fluencia de un hormigón reciclado es entre un 10% y 55% mayor que la del hormigón de control, siendo el valor medio del 32%.

y(EHE) = 8500f cm1/3

y(reciclado) = 6340,6fcm1/3

y(control) = 8354,3fcm1/3

16000

18000

20000

22000

24000

26000

28000

30000

32000

34000

36000

38000

2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4

Resistencia a compresión media fcm^(1/3) (N/mm2)

Mó

du

lo d

e el

asti

cid

ad E

c (

N/m

m2)

Control Reciclado Potencial (EHE)Lineal (Reciclado) Lineal (Control)

y(EHE) = 8500fcm1/3

y(reciclado) = 6113,3fcm1/3

R2 = 0,4721

y(control) = 9048,2fcm1/3

R2 = 0,5058

8000

10000

12000

14000

16000

18000

2000022000

24000

26000

28000

30000

32000

34000

36000

1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2

Resistencia a compresión media fcm ^(1/3) (N/mm2)

Mó

du

lo d

e el

asti

cid

ad E

c (

N/m

m2)

Control Reciclado Lineal (EHE)

Lineal (Reciclado) Lineal (Control)

101



2.2.8.- Durabilidad del hormigón endurecido

Debido a la alta porosidad del árido reciclado, el hormigón reciclado tiene una elevada capacidad de absorción de agua. La bibliografía consultada es escasa respecto a estos aspectos pero se han contemplado en algunos estudios un incremento del 50% de la penetración de agua o una absorción de agua entre dos y tres veces superior, del hormigón reciclado respecto al hormigón convencional.

El ataque por sulfatos es un aspecto de especial importancia, ya que el árido reciclado mixto procedente de edificación suele tener altos contenidos de yeso.

Los hormigones con árido reciclado mixto presentan mayores coeficientes de penetración de cloruros debido a su alta porosidad.

El hormigón fabricado con áridos reciclados cerámicos presenta una buena resistencia al fuego si se conserva convenientemente seco, pudiendo tener incluso un efecto beneficioso.

La velocidad de carbonatación del hormigón con árido reciclado cerámico o mixto, es mayor que en hormigones convencionales, debido a la alta porosidad del árido.

Los áridos reciclados mixtos se clasifican como “altamente reactivos” en los mecanismos de la reacción álcali-sílice por su contribución en el aporte de álcalis. Sin embargo, el riesgo de expansión disminuye debido a la porosidad del árido reciclado.

La tabla 2.6 recoge los rangos y valores medios para las variaciones en las propiedades de absorción por capilaridad e inmersión y carbonatación que experimentan un hormigón reciclado, respecto al hormigón convencional según la bibliografía consultada.

Propiedad

Porcentaje de árido reciclado cerámico o mixto

≤50% >50%

Rango Valor medio Rango Valor medio

Absorción por capilaridad e inmersión (*)

+5% a +10% +7% +10% a +15% +12%

Carbonatación +8% a +28% - - -

(*) En valores absolutos

Tabla 2.6: Variaciones en las propiedades de durabilidad que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación

2.2.9.- Influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón

El árido reciclado puede presentar proporciones altas de yeso que pueden originar expansiones elevadas y pérdidas de resistencia en un hormigón fabricado con él.

Al admitir los límites actuales de contenido de sulfatos establecidos para los áridos reciclados, también para los áridos reciclados de origen mixto (contenido de sulfatos solubles en ácido inferior al 0,8%), se excluye un gran porcentaje de árido reciclado, pudiendo limitar de forma muy importante su empleo en hormigón (Gráfica 2.8). Además, algunas normativas internacionales (Reino Unido, Holanda, Brasil) establecen límites más permisivos para este parámetro. Por este

102



motivo se ha realizado un estudio complementario para analizar la influencia del contenido de sulfatos en las propiedades del hormigón y evaluar la posibilidad de elevar este límite.

Para ello, se han fabricado hormigones con un árido reciclado mixto y se ha ido añadiendo artificialmente cantidades controladas de yeso (1% y 2% de yeso sobre el peso del árido reciclado en el hormigón con un 100% de árido mixto y 2% y 4% de yeso sobre el peso del árido reciclado en el hormigón con un 50% de árido mixto).

El contenido de sulfatos en el árido grueso en cada una de las dosificaciones es el siguiente:

Hormigones Compuestos totales de

azufre (SO3)(%) Sulfatos solubles en ácido (SO3)(%)

HC 0,14 0,15

HR50% 0,46 0,35

HR50% Y2 0,95 0,81

HR50% Y4 1,40 1,23

HR100% 0,79 0,54

HR100% Y1 1,25 0,99

HR100% Y2 1,74 1,47

Tabla 2.7: Contenido de sulfatos presentes en el árido grueso en las distintas dosificaciones

Se han fabricado hormigones con dos tipos de cemento, un cemento CEM I con elevado contenido de C3A y un cemento con adiciones puzolánicas CEM II A-P 42,5 R, que atenuaría el comportamiento expansivo en el hormigón.

A la vista de los resultados experimentales, son las propiedades de resistencia a compresión y de expansión del hormigón reciclado las que determinan las restricciones a aplicar al contenido de sulfatos de los áridos reciclados, en función del tipo de cemento, estando ambos parámetros relacionados entre sí.

Las limitaciones a los contenidos de sulfatos y de yeso son condicionadas por la necesidad de limitar el descenso de la resistencia. Se podría admitir un 12% de descenso de la resistencia adicional con respecto a la resistencia del hormigón reciclado sin yeso, atendiendo al cumplimiento del requisito de un contenido de sulfatos solubles en ácido expresados en SO3

inferior al 0,8%, según se especifica en la Instrucción EHE. En el caso del hormigón fabricado con cemento CEM II, este valor puede aumentar hasta un 1% (Gráfica 2.36).

103



Gráfica 2.36: Relación entre el descenso de la resistencia a compresión y el contenido de sulfatos solubles en ácido en

el árido grueso

Asimismo, un contenido de sulfatos solubles en ácido inferior al 0,8% se asocia al límite de expansión de 142 micras/m a 28 días o 170 micras/m a 600 días de edad (Gráficas 2.37 y 2.38).

Gráfica 2.37: Relación entre la expansión y el contenido de sulfatos en el árido grueso – HR50% (a un año) y HR100%

(a 600 días)

y(CEM I) = 32,452x - 13,689R2 = 0,9529

y(CEM II) = 23,8x - 11,533R2 = 0,8685

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0,5 1 1,5 2

Contenido de sulfatos solubles en ácido del árido grueso (%)

De

scen

so d

e la

res

iste

nc

ia

a c

om

pre

sió

n r

esp

ecto

al H

R (

%)

50% C E M I 50% C E M II 100% C E M I 100% C E M II

Límite EHE 0,8%

12%

104



Gráfica 2.38: Relación entre la expansión a 28 y 600 días (HC, HR50% y HR100%)

Atendiendo a estos requisitos, se podrían considerar los valores máximos de sulfatos solubles en ácido en el árido grueso y en el árido reciclado (expresados en SO3), recogidos en la tabla 2.8.

Sulfatos solubles en ácido en el árido grueso (SO3)(%)

Sulfatos solubles en ácido en el árido reciclado (SO3)(%)

CEM I CEM II CEM I CEM II

HR50% 0,8 1 1,5 1,9

HR100% 0,8 1 0,8 1

Tabla 2.8: Límites de sulfatos del árido (SO3) aceptables en función de la expansión máxima

2.2.10.- Valoración de resultados

La tabla 2.9 recoge los rangos y valores medios para los descensos o incrementos en varias propiedades del hormigón endurecido que experimentan un hormigón reciclado fabricado con árido reciclado mixto o cerámico, respecto al hormigón convencional según la bibliografía consultada.

y = 1,2009xR2 = 0,97

0

100

200

300

400

0 100 200 300 400

Expansión 28 días (micras/m)

Exp

ansi

ón

600

día

s (

mic

ras/

m )

C E M I C E M II L ineal (TODOS )

142

170

105



Propiedad

Porcentaje de árido reciclado cerámico o mixto

≤50% >50%

Rango Valor medio Rango Valor medio


+5% a -30% -9% -5% a -50% -25%

Gráfica 2.13 Gráfica 2.13

Resistencia a tracción

+9% a -30% -7% -2% a -35% -14%

Gráfica 2.25

Resistencia a flexotracción

+20% a -33% -5% +10% a -35% -16%


Módulo de elasticidad

+9% a -32% -12% -5% a -35% -23%


Retracción - - +10% a +80%

+45%

Fluencia - - +10% a +55%

+32%

Absorción por capilaridad e inmersión (*)

+5% a +10% +7% +10% a +15%

+12%

Carbonatación +8% a +28% - - -

Tabla 2.9: Descensos o incrementos que experimenta un hormigón reciclado con respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación

La tabla 2.9 muestra una gran dispersión de resultados debido a factores como la calidad del árido reciclado o las características mecánicas del hormigón convencional de la misma dosificación del hormigón reciclado.

Las propiedades que se ven más afectadas según la tabla 2.9 son el módulo de elasticidad y la retracción, con variaciones de hasta el 35% y 80% respectivamente, para un 100% de árido natural sustituido por árido reciclado mixto. En términos de resistencia, la resistencia a compresión es la que evidencia mayores pérdidas, pudiendo llegar al 50%.

La tabla 2.10 incluye los factores de corrección a aplicar a las propiedades del hormigón convencional para estimar las mismas propiedades en el hormigón reciclado.

106



Propiedad Coeficientes de corrección

Sustitución del ≤50% Sustitución del ≤100%

Resistencia a compresión 0,91

0,88(*)

0,75

0,67(**)

Resistencia a tracción 0,85 0,78

Resistencia a flexotracción 0,95 0,84

Módulo de elasticidad estático

0,88 0,77

Retracción - 1,45

(*) Valor límite para una sustitución del 50%

(**) Valor límite para una sustitución del 100%

Tabla 2.10: Coeficientes de corrección para el hormigón reciclado respecto a un hormigón convencional de la misma dosificación

La tabla 2.11 incluye los coeficientes de corrección a las fórmulas recogidas en la Instrucción EHE-08, relacionando resistencia a compresión con las propiedades de resistencia a tracción, resistencia a flexión y módulo de elasticidad.

2330,0 fckrfci ⋅⋅= (N/mm2)

2345,0, fckrflfct ⋅⋅= (N/mm2)

38500 fcmrEc ⋅⋅= (N/mm2)

Propiedad

Corrección respecto a la formulación de la Instrucción EHE - 08

Sustitución ≤50% Sustitución ≥50%

Resistencia a tracción 1,00 Gráfica 2.26

Resistencia a flexotracción 1,00 1,00 – 1,15 (*) Gráfica 2.29 Gráfica 2.31

Módulo de elasticidad 0,75 0,65 Gráfica 2.34 Gráfica 2.35

(*) Con carácter general se considera el coeficiente 1, excepto para áridos reciclados cerámicos de buena calidad, en los que el coeficiente puede aumentar hasta 1,15.

Tabla 2.11: Factores de corrección a las fórmulas de la Instrucción EHE-08

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3.- ÁRIDO FINO RECICLADO DE HORMIGÓN

3.1.- ESTADO DEL ARTE

La mayor parte de los trabajos realizados sobre áridos reciclados se han centrado siempre en la utilización de las fracciones gruesas. La aplicación del material fino, de tamaño inferior a cuatro milímetros, está mucho menos estudiada a nivel internacional. En este apartado se resumen las principales conclusiones alcanzadas en estos trabajos.

3.1.1.- Propiedades de las arenas recicladas

Calidad y origen 3.1.1.1.-

La naturaleza del material de origen tiene una influencia directa en la calidad de la arena reciclada producida. En términos generales, los hormigones de baja relación agua/cemento (y, por tanto, elevada resistencia) suelen dar lugar a arenas de reducida absorción y mejor calidad.

Asimismo, el sistema de procesamiento empleado también influye en la calidad de la arena reciclada, de forma que cuando se realizan sucesivos procesos de trituración durante la producción, la calidad mejora sustancialmente, observándose un descenso de la absorción obtenida.

La densidad es otra propiedad que también puede variar según el tipo de trituradora empleada. La densidad de las arenas producidas con trituradoras de mandíbulas o de conos es ligeramente superior que cuando se emplea una trituradora de impacto.

Además, mediante sucesivos procesos de trituración se puede llegar a conseguir una arena de mejor calidad, ya que se reduce considerablemente la cantidad de pasta de cemento adherida a los granos.

Densidad 3.1.1.2.-

La densidad de las arenas recicladas es inferior a la de las arenas naturales. Esto se debe, fundamentalmente, a la pasta de cemento que queda adherida a los granos. Dado que es habitual la presaturación del árido reciclado previa a su utilización, es frecuente la determinación de la densidad en condiciones de saturación con la superficie seca. La arena reciclada presenta valores esperables de este parámetro por debajo de 2,30 g/cm3.

En general, la densidad de los áridos reciclados es ligeramente superior en las fracciones más gruesas que en las más finas. No obstante, la dispersión que se observa en los resultados es muy elevada.

Entre los factores que influyen en la densidad de las arenas recicladas pueden destacarse las técnicas de procesamiento utilizadas en la producción de la misma, la densidad del árido con el que fue fabricado el hormigón de origen y la calidad de dicho hormigón de origen.

Absorción de agua 3.1.1.3.-

La absorción es una de las propiedades físicas de los áridos reciclados que presenta una mayor diferencia con respecto a los áridos naturales. La absorción de las arenas recicladas es en todos los casos superior a la de las arenas naturales, debido a la cantidad de pasta de cemento, porosa, que acumulan.

113



Mientras que la absorción de la arena natural suele oscilar entre el 0 y el 4%, la absorción de la arena reciclada puede alcanzar valores de hasta el 16 ó 17%. Las fracciones más finas presentan mayor absorción (para un mismo hormigón de origen) que las fracciones más gruesas, debido a que en las primeras se concentra un mayor porcentaje de pasta de cemento adherida. En la mayoría de casos la absorción del árido fino reciclado es elevada, superior al 5% que establece la normativa española.

Pasta de cemento adherida 3.1.1.4.-

Los áridos reciclados poseen una cierta cantidad de pasta de cemento adherida, que los diferencian de los áridos naturales.

Esta pasta es la causante de las diferencias, ya mencionadas, que existen entre las propiedades de una arena natural y una arena reciclada: menor densidad, mayor absorción de agua, mayor desgaste, etc. A su vez, estas propiedades de las arenas recicladas afectan negativamente a las de los hormigones fabricados con ellas: módulo de elasticidad, retracción, fluencia, etc, así como otros problemas asociados a la durabilidad.

Contaminantes e impurezas 3.1.1.5.-

Uno de los mayores problemas que plantean los áridos reciclados es que frecuentemente incorporan impurezas y contaminantes, que influyen negativamente en las propiedades del hormigón.

Estos contaminantes pueden ser muy variados: plástico, madera, yeso, ladrillo, materia orgánica, asfalto, etc, afectando, principalmente, a la resistencia de los hormigones fabricados.

La presencia de impurezas depende en gran medida del tipo de árido reciclado. Según los datos recopilados en la bibliografía, el árido procedente de residuos de construcción de hormigón presenta generalmente un menor contenido de impurezas que el árido procedente de escombros de demolición.

Contenido de cloruros 3.1.1.6.-

Los áridos reciclados pueden presentar un contenido significativo de cloruros, en función de la procedencia del hormigón usado como materia prima. La concentración de cloruros puede ser especialmente elevada en hormigones procedentes de obras marítimas, puentes o pavimentos expuestos a las sales para el deshielo, así como en hormigones en los que se hayan utilizado aditivos acelerantes.

Esta cantidad puede disminuir notablemente si sólo se contabilizan los cloruros libres solubles en agua, tal y como se exige para los áridos naturales, al ser estos los que inician el proceso de corrosión de las armaduras. No obstante, en el caso de los áridos reciclados, puede resultar poco segura la determinación de los cloruros solubles, ya que el aluminato cálcico del cemento que presenta el árido reciclado puede haber formado cloro aluminato cálcico hidratado, reduciendo así el contenido de cloruro libre detectado en el ensayo. Sin embargo, la presencia de iones sulfatos procedentes, por ejemplo, de ambientes marinos, puede llegar a liberar estos iones cloruros para formar aluminato cálcico hidratado.

Otros factores como la temperatura, la cristalografía del aluminato tricálcico y la descomposición del cloro aluminato cálcico hidratado debida a la carbonatación, pueden ser también importantes en la liberación de cloruros solubles, susceptibles de originar la corrosión de las armaduras. Por este motivo, algunos autores establecen que aunque los cloruros libres son los que pueden atacar

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las armaduras, en el caso de áridos reciclados sería conveniente cuantificar y limitar los cloruros totales.

Contenido de sulfatos 3.1.1.7.-

El árido reciclado puede contener un elevado contenido de sulfatos, ya que al contenido propio del árido natural, se le añade los sulfatos que contiene el mortero adherido y la presencia de contaminantes como el yeso cuando el hormigón procede de edificación.

Los sulfatos presentes en la pasta de cemento no van a producir problemas en el hormigón nuevo, pero sí será necesario evitar la presencia de impurezas como el yeso, que podría producir expansiones en el hormigón.

Establecer una limitación al contenido de compuestos totales de azufre en vez de los sulfatos solubles en ácido queda del lado de la seguridad, y en este sentido se orientan las recomendaciones sobre árido reciclado. Siempre que se prevea que el árido reciclado pueda contener yeso, será aconsejable el empleo de cementos resistentes a los sulfatos en la producción de hormigón reciclado.

Reactividad árido-álcali 3.1.1.8.-

Algunos tipos de áridos pueden reaccionar con los álcalis del cemento en ambiente húmedo, cuando el contenido de alcalinos en el hormigón es elevado, dando lugar a un compuesto gelatinoso que produce expansiones en el hormigón.

La utilización de árido reciclado puede favorecer estas reacciones, ya que incorporan un mayor contenido de alcalinos, debido a la pasta de cemento que llevan adherida. Por ese motivo, algunas recomendaciones de utilización de árido reciclado lo consideran potencialmente reactivo.

La utilización de cementos con adiciones (cenizas volantes o escorias granuladas) disminuye el riesgo de reacción árido-álcali, debido a que los hormigones fabricados con estos cementos son en general más impermeables. Ante la dificultad de controlar la procedencia de los áridos reciclados, algunos autores indican la conveniencia de utilizar este tipo de cementos con las arenas recicladas.

3.1.2.- Propiedades de los hormigones con arenas recicladas

En general, la incorporación de árido reciclado en el hormigón influye de forma negativa en todas sus propiedades, aunque en algunas de ellas los efectos que produce son más importantes que en otras. El principal aspecto que se debe considerar es el porcentaje de árido reciclado utilizado para la fabricación del hormigón.

Dosificación 3.1.2.1.-

Debido a la peor calidad del árido reciclado, para mantener la misma resistencia y consistencia, el hormigón reciclado necesitará un mayor contenido de cemento en su dosificación. Según algunos estudios, este incremento deberá ser superior al 15% cuando se emplee tanto árido grueso como árido fino reciclado.

Consistencia del hormigón reciclado fresco 3.1.2.2.-

En general, la incorporación de árido reciclado en el hormigón produce un aumento de la consistencia, cuando se mantiene la misma relación agua/cemento.

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El aumento de la demanda de agua se debe principalmente a la mayor absorción de los áridos reciclados, y al cambio en la granulometría del árido (generación de finos) durante el amasado, aunque también pueden influir otros factores como su forma angular y su textura rugosa.

Debido a la elevada absorción que presenta el árido reciclado, durante el proceso de amasado una cierta cantidad de agua será retenida por los áridos, produciendo un aumento de consistencia en ocasiones importante, y, por tanto, una reducción de la relación agua/cemento efectiva.

Cuando se utiliza árido fino reciclado, todos los estudios consultados parecen obtener la misma conclusión, produciéndose una disminución considerable de la fluidez del hormigón. Esto se debe, además de a la elevada absorción del árido fino reciclado, a que la forma redondeada y la textura lisa del árido fino natural provocan un efecto lubricante, favoreciendo la docilidad del hormigón.

Densidad 3.1.2.3.-

La densidad del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón de control equivalente (fabricado con árido natural), debido a la menor densidad que presenta el árido reciclado y que, como se ha visto, es producida por la pasta de cemento adherida. Los valores encontrados en la bibliografía se sitúan entre 2,13 y 2,40 g/cm3.

Resistencia a compresión 3.1.2.4.-

En general, la utilización de árido reciclado para la fabricación de hormigón implica una disminución de la resistencia a compresión del mismo (manteniendo la relación agua/cemento), tanto mayor cuanto mayor es el porcentaje de árido reciclado utilizado.

Esta disminución de la resistencia se debe fundamentalmente a la menor resistencia mecánica y mayor absorción del árido reciclado, y al aumento de zonas débiles en el hormigón, ya que además de la unión pasta-árido que presenta el árido reciclado, aparece otra zona de contacto entre la pasta del árido reciclado y la pasta nueva.

El grado de sustitución del árido natural por árido reciclado será determinante para valorar la influencia de estos últimos en el hormigón. En general, la disminución del porcentaje de árido reciclado produce una mejora en la resistencia a compresión del hormigón fabricado.

Para un porcentaje de sustitución del árido grueso reciclado del 20% en el hormigón, se han encontrado resultados de resistencia a compresión que oscilan entre descensos del 5% hasta incrementos del 6%. Cuando se utiliza además árido fino reciclado en la misma proporción la dispersión de resultados aumenta, obteniéndose desde descensos del 30% hasta incrementos del 14%.

Cuando el porcentaje de sustitución aumenta hasta el 30%, se han obtenido resultados comprendidos entre -16 y +11% cuando sólo se utiliza árido grueso reciclado, y entre -33 y +9% cuando se emplea además árido fino reciclado.

Módulo de elasticidad 3.1.2.5.-

La utilización de arena reciclada puede disminuir el módulo de elasticidad del hormigón fabricado con ella. Incluso pequeños porcentajes de árido fino reciclado, del orden del 15%, pueden provocar descensos en el módulo de elasticidad de hasta el 13%.

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Resistencia a tracción indirecta 3.1.2.6.-

La resistencia a tracción es una de las propiedades del hormigón reciclado que experimenta menores variaciones con respecto al hormigón de control, aunque no se ha encontrado una tendencia clara de su comportamiento.

Según los estudios realizados, mientras que con un 15% de áridos fino y grueso reciclados se obtiene una disminución en la resistencia a tracción de aproximadamente un 10%, cuando este porcentaje asciende al 30%, dicha disminución de resistencia se sitúa próxima al 15%.

Retracción 3.1.2.7.-

La utilización de árido reciclado produce una mayor retracción en el hormigón que cuando se emplea solo el árido natural. Esto se debe, entre otros motivos, al menor módulo de elasticidad y a los mayores contenidos de agua y cemento que se suelen utilizar en los hormigones reciclados.

El valor final que se alcance depende en gran medida del porcentaje de árido reciclado presente en la dosificación. En algunos estudios, utilizando áridos grueso y fino reciclados, se han encontrado valores superiores a 60%, aunque se trata de casos en los que se pretende conseguir hormigones de reducida relación agua/cemento a partir de áridos procedentes de hormigones de resistencia media, aumentando el contenido de agua y de cemento para obtener una consistencia adecuada.


Respecto a la profundidad de carbonatación, independientemente de la cantidad de arena reciclada utilizada, no se aprecian alteraciones significativas, siendo posible apuntar incluso hacia una mejora en el comportamiento respecto a las muestras de referencia.

Esto se explica por el mayor contenido en cemento que deben llevar las mezclas con arenas recicladas (para conseguir la misma resistencia a compresión que las de referencia), y, por tanto, a la mayor reserva alcalina que protege la superficie del hormigón ante la carbonatación.

Sin embargo, otros estudios han obtenido resultados más desfavorables, con profundidades de carbonatación entre 1,5 y 2,5 veces mayores en los hormigones reciclados cuando se utiliza un 100% de árido reciclado. Esta variación en los resultados se debe a que el comportamiento del hormigón reciclado depende en gran medida de la calidad del mortero nuevo.

Penetración de cloruros 3.1.2.9.-

Los iones cloruros, procedentes del agua de mar o de las sales de deshielo, pueden penetrar a través de los poros hacia el interior del hormigón, combinándose con el cemento para formar la sal de Friddel.

Al igual que sucede en otras propiedades, la mayor permeabilidad del hormigón reciclado implica una mayor penetración de cloruros, como así lo demuestran los escasos estudios realizados.

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3.2.- REVISIÓN DE LA NORMATIVA

3.2.1.- Normativa general sobre arenas recicladas

Pocos países cuentan con normativa nacional que regule el empleo de arena reciclada en hormigón. La mayoría de estas normas presentan una estructura similar en su contenido, incluyendo una clasificación de los áridos reciclados y especificaciones para su empleo en hormigón. Sin embargo, comparando las distintas normativas, se han encontrado grandes diferencias en cuanto a las aplicaciones permitidas a los hormigones fabricados con un mismo tipo de árido.

A continuación se describen cada una de las normativas consultadas.

Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620:2002 + A1:2008) 3.2.1.1.-

"ÁRIDOS PARA HORMIGÓN"

(BS, NEN, DIN, NBN, NF y UNE EN 12620:2002 + A1:2008)

Reino Unido, Holanda, Alemania, Bélgica, Francia y España han adoptado la norma europea de áridos para hormigón, que se ha suplementado con requisitos específicos para arenas recicladas (comunes en los seis países) que se recogen aquí.

3.2.1.1.1.- Objeto y campo de aplicación

Se aplica a los áridos con densidad aparente (secado en estufa) superior a 2,00 Mg/m3 (2000 kg/m3), empleados en todo tipo de hormigón. También incluye el árido reciclado con densidades entre 1,50 Mg/m3 (1500 kg/m3) y 2,00 Mg/m3 (2000 kg/m3) y las arenas recicladas (4 mm), siempre y cuando se tomen las consideraciones oportunas en estos casos.

Nota – El mandato M/125 “Áridos” incluye los áridos reciclados, existiendo normas de métodos de ensayo específicas para áridos reciclados que se encuentran en estado avanzado de elaboración.

3.2.1.1.2.- Requisitos físicos

Estabilidad de volumen. La retracción por secado de los áridos empleados en el hormigón estructural, será inferior al 0,075%, determinada con el ensayo modificado en la Norma EN 1367 4.

Nota − Estabilidad de volumen-expansión. En algunos casos puede ser posible que el árido reciclado contenga material expansivo como slaked lime (cal viva). Actualmente no es posible establecer requisitos ni se dispone de ensayos para detectar este problema.

La norma incluye una clasificación de los áridos gruesos reciclados según sus constituyentes (Tabla 3.1), pero no existe mención sobre su aplicación a arenas recicladas. Las proporciones de los materiales que constituyen los áridos gruesos reciclados deben determinarse según la prEN 933 11, y clasificarse según las categorías especificadas en la Tabla 3.2.

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Tabla 3.1: Constituyentes de los áridos gruesos reciclados

Ru

Rb

Ra

FL

X

Componente Descripción

Rc - Hormigón, productos de hormigón, morteros - Elementos de hormigón para albañilería

- Árido suelto, piedra natural - Árido cohesionado hidráulicamente

- Elementos arcillosos para albañilería (como ladrillos y azulejos) - Elementos de silicato de calcio para albañilería

- Hormigón aireado no flotante

- Materiales bituminosos

Rg - Vidrio

- Material flotante en volumen

Otro: - Cohesivo (como arcillas y suelos) - Diverso: metales (ferrosos y no ferrosos)

- Madera no flotante, plástico y basura - Yeso

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Tabla 3.2: Categorías para los constituyentes de los áridos gruesos reciclados

3.2.1.1.3.- Requisitos químicos

Cloruros. El contenido en iones de cloruro solubles en ácido de los áridos reciclados para hormigón se deberá determinar de conformidad con la Norma EN 1744-5, y ha de ser declarada por el productor.

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Sulfato soluble en agua que contienen los áridos reciclados. Cuando sea necesario, habrá que declarar el contenido de sulfato soluble en agua de los áridos reciclados (de acuerdo a la EN 1744-1), según la categoría especificada en la Tabla 3.3.

Tabla 3.3: Categorías para el contenido máximo de sulfatos solubles en agua

Componentes que alteran la velocidad de fraguado y el endurecimiento del hormigón. Cuando sea necesario, deben evaluarse los áridos reciclados para determinar la influencia de materiales solubles en agua en el inicio del proceso de fraguado según la EN 1744-6. El cambio en el inicio del tiempo de fraguado del cemento, te, determina la categoría según la Tabla 3.4.

Tabla 3.4: Categorías para los componentes que alteran la velocidad de fraguado y endurecimiento del hormigón

Existen dos tipos de ensayo de uso común para determinar la presencia de materia orgánica: “sodium hydroxide test” y “fulvo acid test” (mirar EN 1744-1 1998, 15.1 y 15.2). Ambos ensayos deben aplicarse a áridos reciclados. Si el sobrante líquido en estos ensayos es más claro que los colores estándar, los áridos pueden considerarse libres de materia orgánica.

3.2.1.1.4.- Denominación y descripción

Los áridos se deberán identificar con los siguientes datos:

a) el origen y el fabricante, si el material ha sido remanipulado en un depósito, se debe indicar tanto el origen como el depósito;

b) el tipo de árido (véase la Norma EN 932-3, y para árido reciclado: “recycled agreggate”);

c) para árido reciclado, la categoría según los constituyentes de la Tabla 3.2;

121



d) el tamaño del árido.

3.2.1.1.5.- Anexo D. Evaluación de finos

ANEXO D (Normativo). EVALUACIÓN DE LOS FINOS.

Los finos se pueden considerar como no nocivos cuando se aplica una de las cuatro condiciones siguientes:

a) el contenido total en finos del árido fino es menor del 3% o cualquier otro valor conforme con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización del árido;

b) el valor del equivalente de arena (SE), cuando se ensaya de acuerdo con la Norma Europea EN 933-8, excede un límite inferior especificado;

c) el valor del equivalente de arena es menor que el límite (SE) particular, pero el ensayo del azul de metileno da un valor menor que el límite (ME);

d) el ensayo del azul de metileno, cuando se realiza de acuerdo con la Norma Europea EN 933-9 da un valor menor que el límite particular especificado.

Nota − No es posible fijar universalmente límites precisos utilizando los métodos de ensayo relativos a diferentes áridos finos de ciertas regiones de Europa. Conviene establecer los límites y/o las categorías a partir de la experiencia que exista sobre los requisitos de materiales utilizados localmente de una manera satisfactoria, de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización del árido.

Nota − Los requisitos para el equivalente de arena y para el azul de metileno sobre una fracción de 0/2 se deberían expresar, normalmente, con una probabilidad del 90%.

Nota − Cuando la equivalencia de las prestaciones con áridos satisfactoriamente conocidos se establezca o cuando existan pruebas de una utilización satisfactoria, los finos contenidos en el árido se pueden considerar como no nocivos.

3.2.1.1.6.- Anexo H. Control de producción de fábrica

ANEXO H (Normativo). CONTROL DE PRODUCCIÓN DE FÁBRICA

Información sobre materias primas

Adicionalmente, para la obtención de áridos reciclados debe existir documentación de control de entrada de las materias primas para que puedan ser recicladas.

Nota – El procedimiento de control de entrada deberá identificar:

naturaleza de la materia prima,

fuente y lugar de origen,

suministrador y transportista.

Nota – En el caso de áridos reciclados, el proceso de almacenamiento seguido será suficiente como identificación del origen.

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Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN 4226-100 2002) 3.2.1.2.-

"ÁRIDOS PARA MORTERO Y HORMIGÓN. ÁRIDOS RECICLADOS"

(DIN 4226-100 2002)

3.2.1.2.1.- Prólogo

Está basada en la DIN 4226-1 ("Aggregates for mortar and concrete"; norma ya no en vigencia), edición de julio de 2001, e incluye requisitos especiales para áridos reciclados.

3.2.1.2.2.- Alcance

Esta norma especifica los requisitos para áridos reciclados con densidades de 1500 kg/m3 o superiores, para el uso en morteros y hormigones. También especifica los requisitos para los sistemas de control de producción y la evaluación de conformidad de dichos áridos.

3.2.1.2.3.- Conceptos

Hormigón triturado. Material resultante de la demolición de estructuras de hormigón y pavimentos de hormigón tanto de carreteras como de aeropuertos, o de productos de hormigón.

Árido reciclado. Árido resultante de procesar material inorgánico previamente utilizado en construcción.

Arena reciclada machacada. Árido reciclado con 4 mm de tamaño máximo de partícula.

3.2.1.2.4.- Requisitos

General. Hasta que no se establezcan otras especificaciones, los áridos reciclados deben cumplir los requisitos geométricos, físicos y químicos de la DIN 4226-1.

Tipos de áridos. Se establece una clasificación en función de la composición del árido reciclado:

Tipo 1: escombros de hormigón

Tipo 2: productos de demolición

Tipo 3: escombros de ladrillos

Tipo 4: escombros de cubiertas

Composición. La composición de los áridos reciclados debe cumplir los requisitos especificados en la Tabla 3.5. Los requisitos especificados en la Tabla 21 de la DIN 4226-1 no son de aplicación para este caso.

Para determinar la composición, cada componente debe ser separado manualmente y pesado, tras lo que deben prepararse muestras representativas, con peso no inferior a 1000 gramos para el material con tamaño de partícula menor de 8 milímetros, y no inferior a 2500 gramos para el material con tamaño de partícula superior a 8 milímetros.

123



Las muestras de arena reciclada deben tomarse del tipo de árido pertinente.

Tabla 3.5: Composición de los áridos reciclados

Densidad y absorción. El valor de la densidad obtenido según la DIN-EN 1097-6, no debe ser menor que el valor mínimo especificado en la Tabla 3.6. El valor de la absorción para las partículas de tamaño superior a 2 milímetros tal como se especifica en el Anexo D (determinación de la absorción), debe ser menor que el valor mínimo especificado en la Tabla 3.6.

Tabla 3.6: Densidad de partícula y absorción de agua

Cloruros solubles en ácido. El contenido de cloruros solubles en ácido obtenido según el Anexo E (determinación del contenido de cloruros solubles en ácido), no debe exceder el 0,04% (m/m) para áridos Tipo 1, 2 y 3, y 0,15% (m/m) para áridos Tipo 4 (Tabla 3.7).

Tabla 3.7: Categorías para el contenido máximo de cloruros solubles en ácido

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Retracción. Sin requerimientos.

Resistencia a la helada. Sin requerimientos.

Sustancias nocivas. La concentración de sustancias nocivas no debe exceder los valores especificados en la Tabla 3.8.

Tabla 3.8: Concentración máxima de sustancias nocivas

3.2.1.2.5.- Anejo D. Determinación de la absorción

La absorción de los áridos reciclados ha de ser determinada dado que es el factor más importante a la hora de establecer la relación agua/cemento.

125



La masa de la muestra no debe ser menor de 50 veces el valor numérico del tamaño de la partícula más larga, en gramos, con un mínimo de 500 gramos.

Cuando se ensaye la arena machacada de tamaño 0/2 ó 0/4, las partículas menores de 0,125 milímetros deben ser retiradas mediante tamizado húmedo.

Se secarán las muestras hasta masa constante a (110 ± 5) ºC, se enfriarán hasta temperatura ambiente en desecador, y se pesarán para obtener la masa seca mg,od.

Cuando se ensayen los áridos gruesos reciclados, la muestra ha de mantenerse en agua a temperatura ambiente durante 10 minutos, y después secada con paño de algodón hasta que la superficie de todas las partículas se encuentre ligeramente húmeda.

Para obtener la absorción a corto plazo de la arena reciclada, la muestra secada hasta masa constante y después enfriada hasta temperatura ambiente en desecador, se colocará en una bandeja poco profunda y rociada con agua hasta que la superficie de todas las partículas esté ligeramente mojada.

La muestra mojada debe ser pesada después para determinar la masa húmeda mf (en gramos).

La absorción W, en porcentaje, se obtiene según la siguiente fórmula:

100,

,×

−=

odg

odgf

m

mmW

Se tomará la media de 2 muestras tras 10 minutos.

126



3.2.1.2.6.- Anejo F. Requerimientos

Tabla 3.9: Requerimientos

3.2.2.- Aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural

Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) 3.2.2.1.-

La Instrucción de Hormigón Estructural no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural, por lo que, en principio, las arenas recicladas deberían cumplir los mismos requisitos que las arenas naturales. Dichos requisitos se resumen en la siguiente Tabla 3.10:

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Tabla 3.10: Requisitos de aplicación para los áridos finos

Propiedad Árido fino

Áridos redondeados o de machaqueo no calizos ≤ 6

≤ 10

≤ 16

2�D 100

1,4�D 95 a 100

D 85 a 99

D −

d/2 −

Terrones de arcilla (% en peso) ≤ 1 UNE 7133

≤ 0,5

≤ 1

≤ 0,8

≤ 0,05

≤ 0,03

Materia orgánica

≥ 70

Resto ambientes y clases de exposición ≥ 75

≤ 40 (50) UNE 83115

Absorción (% en peso) ≤ 5

≤ 15

Métodode ensayo

Contenidode finos

(% en peso)

UNE-EN933-1

Áridos de machaqueo calizos para clasesgenerales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o clase

específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F

Áridos de machaqueo calizos para clasesgenerales de exposición I, IIa o IIb

Granulometría

Árido fino

(D ≤ 4 y d = 0)

Porcentaje que pasa(% en masa)

UNE-EN933-2

Material retenido en el tamiz 0,063 mm que flotaen un líquido de peso específico 2 (% en peso)

UNE-EN1744-1

Compuestos totales de azufre(% expresados en S y referidos al árido seco)

Sulfatos solubles en ácido(% expresados en SO

3 y referidos al árido seco)

Cloruros(% expresados en Cl)

Hormigón armadoo en masa

Hormigón pretensado

Color más claro que

patrón

Equivalentede arena

Ambiente I, IIa y IIb UNE-EN933-8

Valor azul de metileno(g/kg de muestra 0/2 mm)

f = finos fracción 0/2 (en g/kg)

Ambiente I, IIa y IIb ≤ 0,60�f / 100UNE-EN

933-9Resto ambientes y clases de exposición

≤ 0,30�f / 100

Friabilidad

UNE-EN1097-6

Pérdida de peso con soluciones de sulfato magnésico (% en peso)UNE-EN1367-2

128



Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados (NBR 15116/04) 3.2.2.2.-

"ÁRIDOS RECICLADOS DE RESIDUOS SÓLIDOS DE CONSTRUCCIÓN CIVIL"

(NBR 15116/04)

Clasificación de los residuos de construcción según la Resolución 307 de la Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA), Cláusula 3ª:

- Clase A: son los residuos que pueden reutilizarse como árido reciclado, con origen:

a) Construcción, demolición, reforma y reparación de pavimentos, y otros trabajos para infraestructuras como el movimiento de tierras.

b) Construcción, demolición, reforma y reparación de edificios: componentes cerámicos, morteros y hormigones.

c) Producción y/o demolición de elementos prefabricados de hormigón.

- Clase B: plásticos, metales, vidrio, madera.

- Clase C: yeso y elementos no recuperables para su reutilización.

- Clase D: elementos peligrosos.

3.2.2.2.1.- Requerimientos para hormigón estructural

Tabla 3.11: Requerimientos para hormigón estructural

Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) 3.2.2.3.-

"USO DE ÁRIDO RECICLADO Y HORMIGÓN RECICLADO"

La normativa Japonesa “Uso de árido reciclado y hormigón reciclado”, norma específica para hormigón reciclado, independiente de la norma para hormigón convencional (JIS 5308), permite el empleo de árido reciclado procedente de hormigón para la fabricación de hormigón nuevo, estableciendo distintas especificaciones en función de la aplicación de estos áridos. Quedan por lo tanto excluidos los áridos reciclados de origen cerámico o mixto.

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Sin embargo, se recoge como posible aplicación de los áridos reciclados la fabricación de hormigón no estructural.

El árido reciclado podrá ser empleado para la fabricación de hormigón en masa o armado, pudiéndose utilizar además del árido grueso reciclado, el árido fino reciclado. La sustitución del árido natural puede ser total o parcial.

3.2.2.3.1.- Materiales

En los hormigones reciclados no es adecuado realizar ensayos de reactividad álcali-árido debido a la gran heterogeneidad de la procedencia de los áridos reciclados. Sin embargo, se han de tomar medidas para evitar estas reacciones, por lo que se deberá utilizar cemento con adiciones de cenizas volantes o escorias granuladas.

Para optimizar la utilización del árido reciclado, la Japanese Industrial Standards JIS realizó tres recomendaciones sobre el uso del árido reciclado de hormigón, clasificándolo en tres clases “H, L y M”. Los requisitos del árido reciclado clase H, L y M así como las aplicaciones de hormigón sugeridas se detallan en la Tabla 3.12.

En cuanto a los áridos reciclados, éstos deben cumplir los requisitos establecidos en la Tabla 3.13.

Además, se establecen unos husos granulométricos para el árido reciclado, que en el caso del árido grueso, no difieren de los establecidos para el árido natural, mientras que para el árido fino reciclado, se permite un mayor porcentaje de partículas menor de 0,15 mm (15% en vez de 10%).

Tabla 3.12: Clasificación de los áridos reciclados (clases H, L y M) en Japón

Clase del árido reciclado

Procesado del árido recicladoAplicaciones de hormigón

recomendadas

Clase H

Árido reciclado que ha sufrido un proceso avanzado de separación,

trituración y clasificación de la masa de hormigón generada por demolición

de las estructuras

Puede utilizarse en aplicaciones estructurales con arena y grava

natural o arena y grava recicladas.

Clase LÁrido reciclado procedente de

residuos de hormigón triturado, pero sin tratamiento con agua

Puede utilizarse para hormigón sin implicar costes y energía adicionales

Clase MÁrido reciclado procesado por

demolición, trituración y clasificación

Puede utilizarse para componentes que no son influenciados por la

retracción por secado o ciclos de hielo-deshielo

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Tabla 3.13: Requisitos de los áridos reciclados según la norma japonesa

3.2.3.- Aplicación de arenas recicladas en hormigón no estructural



(NBR 15116/04)

[Clasificación de los residuos de construcción, ver Apartado I.1.2.2]

Define los requisitos de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural. Hormigón fabricado con cemento Pórtland y árido reciclado sin función estructural: es el material destinado a ser usado como relleno, camas de mortero, aceras, producción de artefactos no estructurales, bordillos, cunetas, estacas y tapiales. Estas aplicaciones implican el uso de hormigones con resistencias a compresión correspondientes a las clases C10 y C15 de la NBR 8953.

3.2.3.1.1.- RCA – Árido reciclado de hormigón obtenido del residuo de Clase A

Requerimientos para hormigón no estructural

El árido reciclado que puede utilizarse en hormigón no estructural ha de ser de Clase A. Los residuos de Clase A deben ser inspeccionados visualmente y separados de los materiales de Clases B, C y D. Productos como tierra vegetal, betunes, plásticos, metales, materia orgánica, papel, cartón y yeso, son perjudiciales para el hormigón y deben ser separados de los materiales que vayan a ser reciclados. Para preparar hormigón con árido reciclado es necesario prehumectar tanto la fracción fina como la gruesa; un 80% del valor de la absorción se considera adecuado.

H M L

≥ 2,5 ≥ 2

≤ 3 ≤ 10 ≤ 13

≤ 7 ≤ 8

≤ 0,04 -

Uso de árido reciclado y hormigón reciclado (Normas JIS 2005)

Arena reciclada procedente de hormigón

Categoría del árido

Densidad (g/cm3)

Absorción (%)


Contenido de cloruros (%)

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Tabla 3.14: Requerimientos para hormigón no estructural

3.2.4.- Aplicación de arenas recicladas en mortero

Norma alemana sobre áridos reciclados (DIN 4226-100:2002) 3.2.4.1.-

Esta norma especifica los requisitos para áridos reciclados, para el uso en morteros y hormigones. [Ver Apartado 5.1.2]

Norma europea sobre áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) 3.2.4.2.-

"ÁRIDOS PARA MORTEROS"

(BS, NEN, DIN, NBN, NF y UNE EN 13139 2002 / AC 2004)


Esta norma europea (adoptada por Reino Unido, Holanda, Alemania, Bélgica, Francia y España) especifica las propiedades de los áridos y del filler de los áridos obtenidos por un proceso natural, materiales fabricados o reciclados, y las mezclas de estos áridos para utilizarlos en los morteros para las edificaciones, carreteras y trabajos de ingeniería civil.

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Nota − Los áridos usados en construcción deberían cumplir con todos los requisitos de esta norma europea. El mandato M/125 "Áridos" incluye áridos reciclados y algunos materiales de origen nuevo o no habitual así como los áridos naturales y manufacturados conocidos y tradicionales. Los áridos reciclados se incluyen en las normas existiendo normas de métodos de ensayo específicas para áridos reciclados que se encuentran en estado avanzado de elaboración. Se pueden pedir características y requisitos específicos caso por caso dependiendo de la experiencia de uso del producto, definidos en documentos contractuales.

3.2.4.2.2.- Términos y definiciones

Árido reciclado: Árido resultante del tratamiento de material inorgánico previamente empleado en la construcción.

3.2.4.2.3.- Requisitos geométricos

Tamaños del árido. Se prefieren los siguientes tamaños de árido:

0/1 mm, 0/2 mm, 0/4 mm, 0/8 mm, 2/4 mm, 2/8 mm

Granulometría típica y tolerancias. Los siguientes requisitos se deben aplicar para el control de la variabilidad de los áridos finos. Cuando se requiera, el productor del árido debe documentar y declarar la granulometría típica de cada tamaño de árido fino producido. Cuando la evaluación de la producción se realiza dentro de un sistema de control continuo de producción en la fábrica, al menos el 90% de los veinte últimos resultados de la granulometría debe estar comprendida dentro de las tolerancias apropiadas, que se especifican en la Tabla 3.15, con

relación a la granulometría declarada.

Tabla 3.15: Tolerancias de las granulometrías típicas declaradas por el productor

Forma de las partículas. La forma de las partículas de las fracciones de los áridos menores de 4 mm no es normalmente relevante en el comportamiento de los morteros.

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Contenido de finos. El contenido de finos del árido no debe exceder los límites especificados en la siguiente Tabla 3.16 para cada una de las categorías. La categoría apropiada del árido se debe seleccionar en función de su utilización final; por ejemplo:

Categoría 1: Morteros para pavimentos, proyectados, para reparación, pastas.

Categoria 2: Morteros para revocos y enlucidos.

Categorias 3 y 4: Morteros para albañilería.

Tabla 3.16: Categorías para el contenido máximo de finos

Cuando el contenido en finos en los áridos finos exceda del 3% en masa y se tenga evidencia documentada de su empleo satisfactorio, no es necesario realizar ensayos adicionales. Cuando se requiera, el contenido en finos nocivos en los áridos y en el filler de los áridos se debe evaluar de acuerdo con el Anexo C.

Nota − Actualmente, mientras no se disponga de nuevas investigaciones, no es posible establecer requisitos universales relativos a los finos nocivos de todos los materiales. En el Anexo C se incluyen directivas suplementarias relacionadas con la evaluación de los finos nocivos.


Densidad de las partículas. La densidad de las partículas se debe determinar de acuerdo con la Norma Europea EN 1097-6. Los resultados se deben declarar indicando el número del apartado del método del ensayo y las ecuaciones utilizadas.

Absorción de agua. La absorción de agua se debe determinar de acuerdo con la Norma Europea EN 1097-6. Los resultados se deben declarar indicando el número del apartado del método del ensayo y las ecuaciones utilizadas.

Resistencia al hielo y al deshielo. Cuando la resistencia al hielo y al deshielo de los áridos de 4 mm o menos y del filler del árido se requiera para una situación de utilización final, se debe obtener realizando un ensayo de hielo/deshielo con el mortero, de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización.


Cloruros. Cuando se requiera, el contenido en cloruros solubles en agua de los áridos para mortero y del filler del árido, expresado como iones cloruro, se debe determinar de acuerdo con el capítulo 7 de la Norma Europea EN 1744-1:1998; el resultado se debe declarar por el fabricante.

Sulfatos solubles en ácido. El contenido en sulfatos solubles en ácido en los áridos y en el filler de los áridos para morteros, determinado de acuerdo con el Capítulo 12 de la Norma Europea EN 1744-1:1998, debe estar de acuerdo con la categoría relevante especificada en la Tabla 3.17.

Porcentaje máximo, en masa que pasa por el tamiz de 0,063 mm

Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría 4 Categoría 5

0/4 3 5 8 30 -

Tamaño del áridos (mm)

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Tabla 3.17: Categorías para el contenido de sulfatos solubles en ácido

Componentes que alteran la velocidad de fraguado y la de endurecimiento del mortero. Los áridos y el filler de los áridos que contienen materia orgánica u otras sustancias en proporciones susceptibles de poder alterar la velocidad de fraguado y la de endurecimiento del mortero, se deben evaluar para determinar su influencia en el tiempo de fraguado y en la resistencia a compresión, de acuerdo con el Apartado 15.3 de la Norma Europea EN 1744-1:1998.

Las proporciones de tales sustancias no deben producir:

a) Un incremento del tiempo de endurecimiento de las probetas para ensayo de mortero mayor de 120 min.

b) Una disminución de la resistencia a compresión de las probetas para ensayo de mortero mayor del 20% a 28 días.

Reactividad álcali-sílice. Cuando se requiera, la reactividad álcali-sílice de los áridos y del filler de los áridos se debe evaluar de acuerdo con las disposiciones en vigor en el lugar de utilización: Los resultados se deben declarar.

Estos requisitos físicos y químicos se resumen en la siguiente Tabla 3.18, incluyendo la norma de ensayo correspondiente en cada caso.

Tabla 3.18: Principales requisitos físicos y químicos

3.2.4.2.6.- Anexo C. Evaluación de finos

Idéntico al Anexo D de la norma UNE-EN 12620, desarrollado en el Apartado I.1.1.1.5.

Categoría

≤ 0,2

≤ 0,8

> 0,8

Ningún requisito

Sulfatos solubles en ácido (% de pérdida, en masa)

AS0,2

AS0,8

ASdeclarado

ASNR

Requisitos Parámetro de ensayo Áridos para morteros

Físicos

Contenido en finos categoría EN 933-1 de 1 a 5

Densidad de las partículasEN 1097-6 Valor declarado

Absorción de agua

Químicos

Cloruros solubles en agua

EN 1744-1Sulfatos solubles en ácido categoría

Azufre total < 1% (S, en masa)

Método de ensayo

Valor declarado(cuando se requiera)

de AS0,2

a ASNR

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Norma europea sobre áridos ligeros (EN 13055-1:2002) 3.2.4.3.-

"ÁRIDOS LIGEROS PARA HORMIGÓN, MORTERO E INYECTADO"

Esta norma europea especifica las propiedades de los áridos ligeros y áridos ligeros filler obtenidos por tratamiento de materiales naturales, artificiales o reciclados, y las mezclas de estos áridos, para la elaboración de hormigón, mortero o inyectado empleados en edificaciones, carreteras y trabajos de obras públicas.

Se aplica a los áridos ligeros de origen mineral con una densidad de partículas no superior a 2,00 Mg/m3 (2.000 kg/m3), o una densidad aparente no superior a 1.200 kg/m3 (1,20 Mg/m3).

Los principales requisitos físicos y químicos exigidos a estos áridos se resumen en la siguiente Tabla 1.19, incluyendo la norma de ensayo correspondiente en cada caso.

Nota − Los requisitos de esta norma europea se basan en la experiencia obtenida con tipos de áridos con una pauta de uso establecida. Se debería prestar atención cuando se considere el empleo de áridos de los que no se dispone de experiencia de uso final, por ejemplo, áridos reciclados o áridos obtenidos a partir de determinados subproductos industriales. Tales áridos, que deberían cumplir todos los requisitos de esta norma europea, podrán tener otras características no incluidas en el Mandato M 125 que no son de aplicación a la generalidad de los tipos de árido con una pauta de uso establecida, y cuando se exija, se podrá emplear la normativa vigente en el lugar de uso para valorar su adecuación.

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Tabla 3.19: Principales requisitos físicos y químicos

3.2.5.- Otras aplicaciones de arenas recicladas

Norma brasileña sobre el uso de áridos reciclados en pavimentación (NBR 15116/04) 3.2.5.1.-


(NBR 15116/04)

[Clasificación de los residuos de construcción, ver Apartado 5.2.2]

Esta norma define los requisitos de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural.

Requisitos Parámetro de ensayo

Físicos

Densidad aparente EN 1097-3

Densidad de las partículas EN 1097-6

Granulometría

EN 933-1

Resultado declarado

Desclasificados inferiores < 15% (en masa)

Desclasificados superiores < 10% (en masa)

Contenido de finos EN 933-1

Absorción de agua

Contenido de agua EN 1097-5

Resistencia al machaqueo

Porcentaje de partículas fracturadas EN 933-5

Resistencia a la desintegración

Químicos

Cloruros solubles en agua

EN 1744-1 Valores declaradosSulfatos solubles en ácido

Azufre total

Contaminantes orgánicos

Método de ensayo

Áridos ligeros para hormigón, mortero e inyectado

±15% del valor declarado, con un máximo de ±100 kg/m3

±15% del valor declarado, con un máximo de ±150 kg/m3

(cuando se requiera)

Valores declarados(cuando se requiera)

EN 1097-6(Anexo C)

EN 13055-1(Anexo A)

EN 13055-1(Anexo B)

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3.2.5.1.1.- RCA – Árido reciclado de hormigón obtenido del residuo de Clase A. Requerimientos para pavimentos:

Tabla 3.20: Requerimientos para pavimentos

Norma europea sobre áridos para uso en capas estructurales de firmes (UNE-EN 3.2.5.2.-13242:2003+A1)

“ÁRIDOS PARA CAPAS GRANULARES Y CAPAS TRATADAS CON CONGLOMERANTES HIDRÁULICOS PARA USO EN CAPAS ESTRUCTURALES DE FIRMES”


Esta norma europea especifica las propiedades de los áridos obtenidos por tratamiento de materiales naturales, artificiales y reciclados, para materiales tratados con conglomerantes hidráulicos y no tratados empleados en obras de ingeniería civil y construcción de carreteras.

Nota – Los áridos empleados en construcción deberían cumplir con todos los requisitos de esta norma europea. El mandato M/125 “Áridos” incluye áridos reciclados y algunos materiales de procedencia nueva o no habitual así como los áridos naturales y artificiales conocidos y tradicionales. Los áridos reciclados se incluyen en las normas, existiendo para ellos normas de métodos de ensayo específicas que se encuentran en estado avanzado de elaboración.

La necesidad de ensayar y declarar las propiedades especificadas en esta norma dependerá del uso final o del origen del árido. Cuando se requiera, se deben realizar los ensayos especificados en esta norma para determinar las propiedades correspondientes.

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3.2.5.2.2.- Términos y definiciones

Árido reciclado. Árido resultante del tratamiento de material inorgánico previamente utilizado en la construcción.

3.2.5.2.3.- Requisitos geométricos

Granulometría. La granulometría de los áridos, determinada según la Norma Europea EN 933-1, debe cumplir los requisitos de la Tabla 3.21.

Tabla 3.21: Requisitos generales de la granulometría

Cuando se requiera, el fabricante debe documentar y, a petición, debe declarar la granulometría típica para cada tamaño de árido fino o árido combinado producido. Las desviaciones que se presenten deben cumplir los requisitos de tolerancia de las categorías correspondientes de la Tabla 3.22, según la aplicación prevista o uso final.

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Tabla 3.22: Categorías de las tolerancias de la granulometría típica declarada por el proveedor de los áridos finos y árido combinado

Contenido de finos. Cuando se requiera, el contenido de finos de los áridos gruesos, áridos finos y árido combinado se debe declarar de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.23.

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Tabla 3.23: Categorías del máximo contenido de finos

Calidad de los finos. Si el contenido en finos de los áridos finos es superior al 3% en masa y se ha podido documentar su uso satisfactorio, no será necesario realizar nuevos ensayos. Cuando se requiera, la nocividad de los finos se debe evaluar de acuerdo con el Anexo A.


Densidad de partículas. Cuando se requiera, la densidad de las partículas se debe determinar de acuerdo con los capítulos 7, 8 ó 9 de la Norma Europea EN 1097-6:2000, según el tamaño de partícula del árido, y se declararán los resultados.

Absorción de agua. Cuando se requiera, la absorción de agua se deberá determinar de acuerdo con los capítulos 7, 8 ó 9 de la Norma Europea EN 1097-6:2000, según el tamaño de partícula del árido, y se declararán los resultados.


Sulfatos solubles en ácido. Cuando se requiera, el contenido de sulfatos solubles en ácido de los áridos combinados para materiales tratados con conglomerantes hidráulicos, determinado

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según la Norma Europea EN 1744-1, debe declararse de acuerdo con la categoría

correspondiente especificada en la Tabla 3.24.

Tabla 3.24: Categorías del contenido máximo de sulfatos solubles en ácido

Azufre total. Cuando se requiera, el contenido total de azufre en el árido, determinado según la Norma Europea EN 1744-1, debe declararse de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.25.

Tabla 3.25: Categorías para el máximo contenido total de azufre

Sulfato soluble en agua. Cuando se requiera, el contenido de sulfato soluble en agua de los áridos reciclados, determinado según la Norma Europea EN 1744-1, debe declararse de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.26.

142



Tabla 3.26: Categorías para el máximo contenido de sulfatos solubles en agua

3.2.5.2.6.- Requisitos de durabilidad

Resistencia a los ciclos de hielo y deshielo

Absorción de agua como ensayo de reconocimiento de la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo: Cuando se requiera, la absorción de agua como ensayo de reconocimiento se debe determinar por uno de los dos métodos de ensayo, el del Capítulo 7 o Capítulo 8 de la Norma Europea EN 1097-6:2000, o el del Anexo B de la Norma Europea EN 1097-6:2000, dependiendo del tamaño de árido, declarando el resultado y el método de ensayo que se hubiera empleado.

Si la absorción de agua, determinada según el Capítulo 7 o el Capítulo 8 de la Norma Europea EN 1097-6:2000, es igual o inferior al valor máximo de la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.27, el árido deberá ser considerado como resistente a los ciclos de hielo y deshielo.

Tabla 3.27: Categorías para los valores máximos de la absorción de agua (Capítulo 7 o Capítulo 8 de la Norma Europea EN 1097-6:2000)

Si la absorción de agua, determinada según la Norma Europea EN 1097-6:2000, Anexo B, es inferior al 0,5%, el árido debe ser considerado como resistente a los ciclos de hielo y deshielo (ver Tabla 3.28).

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Tabla 3.28: Categorías para los valores máximos de la absorción de agua (EN 1097-6:2000, Anexo B)

Cuando se requiera, la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo, determinada según la Norma Europea EN 1367-1 o la Norma Europea EN 1367-2, se debe declarar de acuerdo con la categoría correspondiente especificada en la Tabla 3.29 o la Tabla 3.30.

Tabla 3.29: Categorías para los valores máximos de la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo

Tabla 3.30: Categorías de los valores máximos para el valor del sulfato de magnesio

3.2.5.2.7.- Anexo A. Evaluación de finos

Idéntico al Anexo D de la norma UNE-EN 12620, desarrollado en el Apartado I.1.1.1.5.

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3.2.6.- Normativa de ensayo de aplicación para arenas recicladas

Las siguientes normas de ensayo están expresamente mencionadas en normativas internacionales, con aplicación directa a los áridos reciclados.

Retracción por secado (EN 1367-4:2008) 3.2.6.1.-

NORMA EN 1367 4 2008. DETERMINACIÓN

DE LA RETRACCIÓN POR SECADO

Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620:2002 + A1:2008 y exige que el resultado de este ensayo sea inferior al 0,075%.

3.2.6.1.1.- Prólogo

Esta norma tiene como finalidad identificar los áridos con alta sensibilidad a la humedad, los cuales pueden causar agrietamientos excesivos en le hormigón, deflexión y pérdida de durabilidad. Este ensayo puede no ser adecuado para áridos ligeros.

Esta norma europea pertenece a una serie de normas de ensayos sobre las propiedades térmicas de los áridos y su resistencia a agentes atmosféricos.


Esta norma describe el método de referencia a utilizar para el ensayo de tipo y, en caso de litigio, para la determinación de la influencia de los áridos sobre la retracción por secado del hormigón.

Esta norma se basa en el ensayo de hormigones de proporciones de mezcla definidas y con áridos de tamaño máximo de 20 milímetros.

Nota – En aquellos casos que se requiera únicamente la determinación de la retracción por secado de un origen de árido grueso o de un origen de árido fino (arena), el otro componente a emplear debería ser, respectivamente, un árido fino o grueso con un valor de retracción bajo y conocido.

Nota – Los áridos con una alta demanda de agua y/o alta porosidad pueden ocasionar en un hormigón con un contenido en agua definido una mezcla con una trabajabilidad insuficiente para permitir la total compactación de las probetas. Esto es probable que ocurra en combinaciones de áridos que tengan un valor compuesto de absorción de agua mayor del 3,5%, o con densidades de partícula después de secado en estufa inferiores a 2,45 Mg/m3 (por ejemplo, para áridos reciclados). En tales casos, puede llevarse a cabo una variación del método (sin datos de precisión) mediante uno de los siguientes cambios en la mezcla del hormigón:

- utilización de áridos en las condiciones saturada y de superficie seca;

- utilización de aditivos de reducción del agua.

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Análisis químico (EN 1744-1:1998) 3.2.6.2.-

NORMA EN 1744-1:1998. ANÁLISIS QUÍMICO

Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620:2002 + A1:2008. Si en la realización del ensayo (con hidróxido sódico o ácido fúlvico) el sobrante líquido es más claro que los colores estándar, los áridos pueden considerarse libres de materia orgánica.


Esta norma europea tiene por objeto fijar los procedimientos operatorios para realizar el análisis químico de los áridos. Esta norma describe los procedimientos operatorios de referencia y, en determinados casos, un procedimiento alternativo que proporciona resultados equivalentes.

3.2.6.2.2.- Determinación de los compuestos orgánicos que afectan al fraguado y al endurecimiento del cemento

Determinación del contenido en humus. El humus es una sustancia orgánica que se forma en el suelo por descomposición de los residuos animales o vegetales.

Determinación del contenido en ácido fúlvico. Los ácidos fúlvicos son componentes de los ácidos húmicos que tienen un efecto retardador en la hidratación de los cementos.

Determinación de los contaminantes orgánicos por el ensayo del mortero. El método del mortero es un ensayo de prestaciones destinado a demostrar y cuantificar los efectos que pueden tener los contaminantes orgánicos presentes en el árido sobre el fraguado y el endurecimiento del mortero.

Influencia en el tiempo de principio de fraguado (EN 1744-6:2006) 3.2.6.3.-

NORMA EN 1744 6 2006. ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁRIDOS. PARTE 6: DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL EXTRACTO DE ÁRIDOS RECICLADOS EN EL TIEMPO DE PRINCIPIO DE FRAGUADO DEL CEMENTO

Esta norma aparece mencionada en la BS y NEN EN 12620:2002 + A1:2008. De acuerdo con el resultado del ensayo, el árido se clasifica en diferentes categorías (ver Apartado 5.1.1.3). Estas categorías van desde admitir un retraso en el principio de fraguado (≤ 10 minutos) hasta no aplicar requisito alguno.


Esta norma europea especifica el procedimiento para la determinación de la influencia de los componentes solubles en agua procedentes de áridos reciclados sobre el tiempo de fraguado inicial del cemento.

Nota – En el Apartado 15.3 de la Norma Europea EN 1744-1:1998, se describe un procedimiento para su utilización con áridos naturales; este procedimiento está concebido para

146



demostrar y cuantificar los efectos de los contaminantes orgánicos. No es adecuado para los áridos reciclados porque éstos también pueden contener contaminantes inorgánicos.

3.2.6.3.2.- Reactivos

Cemento tipo CEM I conforme con los requisitos de la Norma Europea EN 197-1.

Agua desmineralizada o agua de pureza equivalente.

3.2.6.3.3.- Principio del método

Se extrae una porción de ensayo del árido con agua para eliminar los componentes solubles en agua. El tiempo de fraguado inicial del cemento mezclado con el extracto se compara con el tiempo inicial de fraguado del mismo cemento mezclado con agua desmineralizada.

3.2.6.3.4.- Cálculo y expresión de los resultados

La influencia, A, del extracto del árido, en minutos de diferencia con respecto a los tiempos de fraguado iniciales, se calcula aplicando la siguiente ecuación:

ew ttA −=

donde

tw es el tiempo de fraguado inicial de la pasta cemento/agua (en minutos)

te es el tiempo de fraguado inicial de la pasta cemento/extracto del árido (en minutos)

Un valor negativo de A indica un efecto retardante, un valor positivo indica un efecto acelerante.

3.2.7.- Comparación de normativas sobre arena reciclada

En este apartado se recogen de forma resumida los principales límites que exigen las normativas existentes para distintas propiedades de los áridos finos reciclados:

Tabla 3.31: Requisitos de la norma EN 12620:2002 + A1:2008

Áridos para hormigón (BS y NEN 12620 2002 + A1 2008)

Áridos reciclados

Densidad (kg/m³) ≥ 1500

Contenido de finos (% en peso) Desde valor declarado hasta ≤ 3

Retracción por secado (en hormigón estructural) ≤ 0,075%

Cloruros solubles en ácido Valor declarado por productor

Sulfatos solubles en agua (% en peso) Desde no requerido hasta ≤ 0,2

147



Tabla 3.32: Requisitos de la norma DIN 4226-100:2002

Tabla 3.33: Requisitos de la norma NBR 15116/04

0,04

Áridos para mortero y hormigón. Áridos reciclados (DIN 4226-100 2002)

Árido reciclado procedente de hormigón

Constituyentes(% en peso)

Hormigón y árido ≥ 90

Clínker≤ 10

Arenisca calcárea

Otros minerales ≤ 2

Asfalto ≤ 1

Otros ≤ 0,2

Contenido de finos (% en peso) ≤ 10

Densidad (kg/m³) ≥ 2000

Absorción (%) ≤ 10

Cloruros solubles en ácido (% en peso)

Sulfatos solubles en ácido (% en peso) ≤ 0,08

Retracción Sin requerimientos

Hormigón estructural Hormigón no estructural

-

−

−

−

−

0 −

Áridos reciclados de residuos sólidos de construcción civil (NBR 15116/04)


Utilización

Sustitución (%) ≤ 20

Absorción (%) ≤ 12

Densidad (kg/m3) ≥ 2300

Impurezas(% en peso)

Materiales carbonosos ≤ 1

Cloruros ≤ 0,35 ≤ 1

Sulfatos ≤ 1

Betunes ≤ 1

Materiales no minerales ≤ 0,5 ≤ 2

Terrones de arcilla ≤ 2

Tierra y materia orgánica

Total contaminantes ≤ 2 ≤ 3

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Tabla 3.34: Requisitos de las normas JIS

3.2.8.- Normativa sobre hormigones con arenas recicladas

En este apartado se recogen las consideraciones referentes a los hormigones reciclados estructurales (fabricados utilizados con arenas recicladas de hormigón) que se han encontrado en diferentes normas.

Norma europea sobre áridos para hormigón (EN 12620 2002 + A1 2008). Anexo G. 3.2.8.1.-Durabilidad del hormigón con árido reciclado

En este anexo informativo recogido en la norma europea de áridos para hormigón se recogen consideraciones sobre los efectos que pueden ocasionar en la durabilidad del hormigón ciertos compuestos químicos presentes en los áridos reciclados.

ANEXO G (Informativo). ORIENTACIONES SOBRE LOS EFECTOS DE ALGUNOS COMPUESTOS QUÍMICOS DE LOS ÁRIDOS SOBRE LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN

DEL QUE FORMAN PARTE

3.2.8.1.1.- Cloruros en áridos reciclados

Para los áridos reciclados, concretamente los que proceden de hormigón estructural o mortero, los cloruros pueden presentarse combinados con aluminato cálcico y otras fases. Es poco probable que los cloruros puedan extraerse con agua mediante los procedimientos indicados en el Artículo 7 de la EN 1744 1 1998, incluso si la muestra se ha triturado hasta obtener polvo antes de la extracción.

Para muchos áridos reciclados es probable que el contenido en ión cloro sea bajo. El contenido en cloruros solubles en ácido según la EN 1744 5, sobreestimará la disponibilidad de cloruros, y su valor deberá ser utilizado en el cálculo del contenido en ión cloro del hormigón. Esto deberá proveer un margen de seguridad adicional.

H M L

> 2,5 > 2,0

< 3 < 10 < 13

< 7 < 8

< 0,04 −

Uso de árido reciclado y hormigón reciclado (Normas JIS 2005)


Categoría del árido

Densidad (g/cm3)

Absorción (%)


Contenido de cloruros (%)

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3.2.8.1.2.- Sulfatos

Los sulfatos solubles en agua presentes en los áridos reciclados, determinados según la norma EN 1744-1, son esencialmente sulfatos potencialmente reactivos (como el yeso) y pueden dar lugar a mayores valores de expansión del hormigón.

3.2.8.1.3.- Reacción álcali-sílice en áridos reciclados

Las consideraciones indicadas para áridos naturales puede que no sean las más apropiadas para el uso de áridos reciclados. En el caso de áridos reciclados procedentes de hormigón, será necesario establecer que el hormigón de procedencia no contiene áridos reactivos y, en los casos en los que el nuevo hormigón tenga una limitación en el contenido de álcali, deberá determinarse y tenerse en cuenta el contenido en álcali de los áridos reciclados. En el caso de áridos reciclados en general, será apropiado considerar el material como un árido potencialmente reactivo, a menos que se haya establecido específicamente que es no reactivo. En ambos casos deberá considerarse la posibilidad de una variabilidad en la composición impredecible.

3.2.8.1.4.- Componentes que influyen en el fraguado y endurecimiento del hormigón

Los componentes de los áridos reciclados que pueden influir negativamente sobre la velocidad de hidratación del cemento, alterando la velocidad de fraguado y endurecimiento del hormigón, pueden ser inorgánicos, y, por tanto, no se detectarán mediante los procedimientos indicados en 15.3 de EN 1744 1 1998. Para áridos reciclados deberán aplicarse los procedimientos dados en EN 1744 6.


Esta norma permite la utilización de arenas recicladas en porcentaje máximo del 20% para la fabricación de hormigones hasta 40 megapascales. Los áridos reciclados deberán cumplir los requisitos que se recogen en el apartado I.1.2.2.

Asimismo esta norma regula el uso de los áridos reciclados para su uso en pavimentación y hormigón sin función estructural, destinado a ser usado como relleno, camas de mortero, aceras, producción de artefactos no estructurales, bordillos, cunetas, estacas y tapiales. Estas aplicaciones implican el uso de hormigones con resistencias a compresión correspondientes a las clases C10 y C15 de la NBR 8953. Los áridos reciclados deberán cumplir los requisitos que se recogen en el apartado I.1.3.1.

Normas japonesas sobre áridos reciclados (Normas JIS 2005) 3.2.8.3.-

"USO DE ÁRIDO RECICLADO Y HORMIGÓN RECICLADO"

El árido reciclado podrá ser empleado para la fabricación de hormigón en masa o armado, pudiéndose utilizar además del árido grueso reciclado, el árido fino reciclado. La sustitución del árido natural puede ser total o parcial.

No se podrá utilizar hormigón reciclado procedente de pavimentos con asfalto ni hormigón que incluya productos cerámicos. Después de la trituración, el árido reciclado (fino y/o grueso) se debería procesar en un molino para eliminar el mortero adherido y los finos

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Esta norma incluye los siguientes requisitos:

3.2.8.3.1.- Clasificación

Para facilitar el control de calidad del hormigón, se ha establecido una tipología simplificada, clasificándolo en los siguientes grupos:

- Hormigón pobre: que engloba hormigones de rellenos o de nivelación para hormigón no estructural.

- Hormigón armado: en el que se controla el contenido de cloruros.

- Hormigón estructural.

Los requisitos que deben cumplir los distintos grupos de hormigones son los siguientes recogidos en la Tabla 3.35:

Tabla 3.35: Requisitos para diferentes tipos de hormigones reciclados

3.2.8.3.2.- Control de calidad

En el control de la resistencia del hormigón se deberán ensayar tres probetas, de las cuales, en los dos primeros tipos, el valor mínimo ha de ser 10 N/mm2 y el valor medio superior a 12 N/mm2.

3.2.8.3.3.- Dosificación

La dosificación requiere una relación agua/cemento máxima de 0,60 y un contenido de cemento superior a 280 kg/m3, que aseguran una resistencia superior a 12 N/mm2.

3.2.8.3.4.- Equipos para producir hormigón reciclado

Esta norma incluye la necesidad de incorporar en el sistema de producción de hormigón reciclado un dispositivo de humectación de los áridos reciclados, al igual que se realiza con los áridos ligeros, para homogeneizar las propiedades del hormigón reciclado.

A su vez, se permite la utilización de mezcladoras continuas, que no están permitidas en el hormigón convencional, y se incrementa la tolerancia en los pesos de los materiales.

12 20 - 25 < 15 -

12 20 - 25 < 15 0,6

Uso en obra civil

ClaseResistencia

(N/mm2)D

máx (mm) Cono (cm)

Contenido decloruros (kg/m3)

Hormigón pobre

Hormigón armado

Hormigón estructural 18 (*) Según necesidades Según necesidades Según necesidades (*) Mínima resistencia exigida a los hormigones convencionales

151



3.2.8.3.5.- Inspección

Los métodos de ensayo de resistencia, consistencia, contenido de aire ocluido y contenido de cloruros son los mismos que para el hormigón convencional, y la frecuencia de control será semanal para la resistencia y diaria para el resto.

Normativa española sobre hormigón 3.2.8.4.-

la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural.

Tampoco existe normativa específica que contemple la utilización de estas arenas en hormigones no estructurales. Como dato de referencia, se incluyen en este apartado de forma resumida los requisitos exigidos por la normativa española para la utilización del hormigón no estructural en diferentes aplicaciones, cuando se utilizan áridos naturales (Tabla 3.36).

Tabla 3.36: Requisitos para la utilización de hormigón no estructural en diferentes aplicaciones

Requisitos adicionales

EHE-08-

15 Recomendación TM árido = 30 mm

20 Cumplimiento EHE

12 -

15

12,5

15

25

17,5 -

15 TM árido = 20 mm

20

Hormigónfck

mínima

(N/mm2)Hormigón de

limpiezaContenido cemento ≥ 150 kg/m3

Recomendación TM árido = 30 mmHormigón no estructural

PPT Generalespara Obras de Carreteras y

PuentesPG3 y PG4

CunetasArquetas y

pozos de registro

Hormigón magro y magro vibrado

Entre12 y 20

Contenido cemento ≥ 140 kg/m3

a/c ≥ 0,75Utilización de aireante

PPT Particularesdel Ayuntamiento

de Madrid

Encintado de bordillos

Consistencia blandaTM árido = 20 mm

Ambiente IIa

Aceras de baldosas


Ambiente IIaCemento SR

Empotramiento de señales

retroflectantes


Cimentación de pórticos y

banderolas


Fondo de zanja para

canalizaciones

Asociación de Fabricantes de

Tuberías dePresión de HAP

(AFTHAP)

Solera de hormigón

Cama de hormigón

Consistencia muy plásticaTM árido = 20 mm

152



3.2.9.- Normativa sobre morteros con arenas recicladas

Norma UNE-EN 998-1. Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 1: 3.2.9.1.-Morteros para revoco y enlucido

Esta norma especifica los requisitos de las prestaciones finales que son de aplicación a los morteros para revoco/enlucido hechos en fábrica (morteros industriales) a base de conglomerantes inorgánicos para exteriores (revocos) e interiores (enlucidos) utilizados en muros, techos, pilares y tabiques. Adicionalmente, indica que las características de las materias primas deben permitir obtener un producto terminado conforme con estos requisitos, debiendo el fabricante conservar registros de cómo se ha establecido la aptitud de empleo de dichas materias primas.

La variedad de campos de aplicación y condiciones de exposición de los morteros requieren que éstos tengan diferentes propiedades y niveles de prestaciones. Para estos propósitos, la resistencia a compresión, la absorción de agua y la conductividad térmica se deben clasificar de acuerdo con la Tabla 3.37. Las propiedades relativas a la utilización prevista y/o al tipo de producto se deben declarar de acuerdo con la Tabla 3.38. Los valores y/o clases declarados deben cumplir con los requisitos especificados en la Tabla 3.38.

Si la utilización prevista en el mercado para el correspondiente mortero para revoco/enlucido lo justifica, otras propiedades adicionales a las especificadas en la Tabla 3.38, se pueden declarar para cada tipo de mortero.

Tabla 3.37: Categorías de resistencia a compresión, absorción de agua y conductividad térmica

Propiedades Categorías Valores

Conductividad térmica

Intervalo de resistencia a compresión a 28 días

CS ICS IICS IIICS IV

0,4 N/mm2 a 2,5 N/mm2

1,5 N/mm2 a 5,0 N/mm2

3,5 N/mm2 a 7,5 N/mm2

≥ 6 N/mm2

Absorción de agua por capilaridad

W 0W 1W 2

no especificadoc ≤ 0,40 kg/m2�min0,5

c ≤ 0,20 kg/m2�min0,5

T 1T 2

≤ 0,1 W/m�K≤ 0,2 W/m�K

153



Tabla 3.38: Requisitos según la utilización prevista y/o tipo de producto

Norma UNE-EN 998-2. Especificaciones de los morteros para albañilería. Parte 2: 3.2.9.2.-Morteros para albañilería

Esta norma especifica los requisitos que son de aplicación a los morteros para albañilería hechos en fábrica (morteros industriales) utilizados en muros, pilares y tabiques de albañilería. Adicionalmente, indica que las características de las materias primas deben permitir obtener un

Parámetro de ensayo

Morteros para revoco/enlucido

Ligero Coloreado

EN 1015-10 Intervalo de valores declarados

categoría de CSI a CSIV CSII

EN 1015-12 ≥ que el valor declarado y FP -

EN 1015-21 - -

EN 1015-18 de W0 a W2 ≥ 0,3 W1

mm EN 1015-18 - ≤ 5 -

EN 1015-21 - ≤1 -

≤ que el valor declarado ≤ 15

-

-

Reacción al fuego clase EN 13501-1

Método de ensayo Uso

corrienteMonocapa

Para renovación

Para aislamiento

térmico

Densidad enseco aparente kg/m3

Intervalode valores declarados


≤ 1300

Resistencia acompresión EN 1015-11 a

de CSIa CSIV

de CSIa CSIII

de CSIa CSII

Resistencia deunión (adhesión) N/mm2 y

forma derotura (FP)

≥ que el valordeclarado y FP

Adhesión(tras ciclos climáticosde acondicionamiento)

valor declarado

y FP

Absorción de aguapor capilaridad

(morteros utilizadosen exterior)

categoríakg/m2

tras 24 h

de W1 aW2

Penetración de agua(tras ensayo de

absorción de agua)

Permeabilidad al aguasobre soportes relevantes

(tras ciclos climáticosde acondicionamiento)

ml/cm2

tras 48 h

Coeficiente de permeabilidadal vapor de agua (µ)

(morteros utilizados en exterior)EN 1015-19 a,b

Conductividad térmicaλ

10,seco,mat c

(morteros sometidosa requisitos térmicos)

W/m�K

EN 1745Tabla A.12

Valor medio tabulado(P = 50%)

EN 17454.2.2

T1: ≤ 0,10T2: ≤ 0,20

Los morteros que contengan >1% (en masa o en volumen, el más crítico) de materiales orgánicos se clasifican en la clase A1, sin necesidad de ensayos.

a Para la determinación de las condiciones de almacenamiento, el contenido en cal aérea se debe calcular y expresar como hidróxido de calcio, Ca(OH)2

b El método de ensayo EN 1015-19 determina la permeabilidad al vapor de agua, A, en kg/m2�s�Pa, mientras que el valor especificado en esta norma corresponde al coeficiente de permeabilidad al vapor de agua, µEl cálculo de µ a partir de A, se realiza por medio de la expresión siguiente: µ = (1,94�10-10)/ACuando 1,94�10-10 corresponde al equivalente en aire del factor de permeabilidad al vapor de agua para una temperatura de 20 ºC y una presión atmosférica de 101325 Pa

c Se puede utilizar igualmente otro fractil. Si así se hace, el fractil utilizado debe indicarse junto al valor adicional de λ10,seco,mat

154



producto terminado conforme con estos requisitos, debiendo el fabricante conservar registros de cómo se ha establecido la aptitud de empleo de dichas materias primas.

La variedad de campos de aplicación y condiciones de exposición de los morteros requieren morteros con diferentes propiedades y niveles de prestaciones. Para estos propósitos, la resistencia a compresión se debe clasificar de acuerdo con la Tabla 3.39. Las propiedades relativas a la utilización prevista y/o al tipo de producto se deben declarar de acuerdo con la Tabla 3.40. Los valores y/o clases declarados deben cumplir con los requisitos especificados en la Tabla 3.40.

Tabla 3.39: Clases de la resistencia a compresión

Tabla 3.40: Requisitos según la utilización prevista y/o tipo de producto

3.3.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LAS ARENAS RECICLADAS

3.3.1.- Resultados de los ensayos de caracterización

En la siguiente Tabla 3.41 se recogen los resultados de los ensayos de caracterización físicos y químicos realizados a todas las arenas estudiadas (catorce arenas recicladas de hormigón y dos arenas calizas de machaqueo). Asimismo, cuando procede, se incluyen los requisitos

Clase M1 M2,5 M5 M10 M15 M20

1 2,5 5 10 15 20 d

Md


N/mm2

d es una resistencia a compresión mayor de 20 N/mm2 y múltiplo de 5, declarada por el fabricante

Parámetro de ensayoMorteros para albañilería

Uso corriente Ligero

EN 1015-10

categoría EN 1015-11

categoría EN 1015-18 ≤ que el valor declarado

Valor medio tabulado

Valor declarado -

- Valor declarado

Reacción al fuego clase EN 13501-1

Método de ensayo

Densidad enseco aparente kg/m3 Intervalo

de valores declarados


≤ 1300

Resistencia acompresión

de M1 a Md

Absorción de agua por capilaridad(morteros utilizados en exterior)

Coeficiente de permeabilidadal vapor de agua

(morteros utilizados en exterior)

EN 1745Tabla A.12

Conductividad térmica λ10,seco,mat

a

(morteros sometidosa requisitos térmicos)

W/m�K

EN 1745Tabla A.12

EN 17454.2.2

Los morteros que contengan > 1% (en masa o en volumen, el más crítico) de materiales orgánicos se clasifican en la clase A1, sin necesidad de ensayos

a Se puede utilizar igualmente otro fractil. Si así se hace, el fractil utilizado debe indicarse junto al valor adicional de λ10,seco,mat

155



establecidos en la Instrucción EHE-08 para la aplicación de arenas naturales en hormigón estructural (la Instrucción EHE-08 no contempla la aplicación de arenas recicladas en hormigón estructural, por lo que, en principio, las arenas recicladas deberían cumplir los mismos requisitos que las arenas naturales). Se han resaltado en color amarillo los resultados que incumplen con el requerimiento correspondiente.

Tabla 3.41: Caracterización de las arenas estudiadas y requisitos de la EHE

A la vista de los resultados se concluye que las catorce arenas recicladas cumplen con todos los requerimientos establecidos en la EHE-08, exceptuando los siguientes:

Coeficiente de absorción de agua: Incumplen tres de las catorce arenas recicladas estudiadas.

Contenido de finos: Incumplen diez de las catorce arenas recicladas estudiadas.

Contenido de partículas ligeras que flotan en un líquido de peso específico dos: Incumplen doce de las catorce arenas recicladas estudiadas.

Contenido de sulfatos solubles en ácido: Incumplen seis de las diez arenas recicladas a las que se ha realizado este ensayo.

Equivalente de arena: Incumplen 8 de las catorce arenas recicladas estudiadas, así como las dos arenas calizas.

AFE AFN1 AFN2 AFN3 AFN4 AFN5 AFN6 AFS1 AFS2 AFS3 AFS4 AFS5 AFV1 AFV2 AFC1 AFC2 EHE 08

Densidad aparente 2,26 2,42 2,33 2,38 2,28 2,27 2,19 2,31 2,42 2,43 - 2,73 2,34 2,67 2,75 2,70 -

2,09 2,08 1,99 2,18 2,07 2,06 1,87 2,01 2,24 2,30 - 2,57 2,03 2,55 2,55 2,58 -

2,16 2,22 2,14 2,26 2,16 2,15 2,02 2,13 2,31 2,35 - 2,63 2,16 2,60 2,62 2,63 -

Absorción a las 24h % 3,9 6,2 5,3 2,2 4,4 4,9 5,7 4,0 2,9 2,9 4,2 2,3 3,8 1,9 2,9 1,7

21 19 23 17 18 21 24 22 22 31 15 21 19 21 26 27

3,5 3,3 3,4 3,4 2,8 3,1 2,5 2,9 2,7 3,2 3,1 3,2 3,0 3,3 3,1 3,83 2,1 - 3,9

Tamaño máximo mm 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Contenido de finos % 5,10 4,31 3,34 7,68 8,62 4,14 6,30 11,40 9,80 11,00 6,40 7,90 6,96 9,30 12,48 8,40

% 0,56 1,90 0,80 4,10 3,60 4,90 1,92 1,00 0,57 1,16 0,20 0,21 1,90 1,06 - 0,00

% 0,007 0,06 0,02 0,01 0,01 0,01 0 0 0,011 0,01 0,005 0,02 - 0,03 - - -

1,43 - - - - - - - - - - 2,68 0,96 1,65 - 0,03 ≤ 1

Sulfatos solubles 1,23 0,98 1,27 0,54 0,93 0,7 - 0,72 - - - 2,52 0,79 1,22 - 0,03

Equivalente de arena % 81 81 59 53 70 88 80 40 29 30 60 51 70 36 56 66

% 3,7 5,1 4,2 3,0 4,2 5,2 5,2 4,9 4,0 3,6 6,0 2,8 3,3 2,6 1,5 1,3 -

% 11,5 9,5 7,8 5,8 8,9 7,7 10,3 13,1 8,7 7,6 11,7 7,3 10,2 5,8 7,5 9,7 -

g/cm3

Densidad de partícula tras secado en estufa g/cm3

Densidad real de muestra saturada con

superficie secag/cm3

≤ 5

Friabilidad de la arena ≤ 40

Módulo granulométrico

≤ 6 (1)

≤ 10 (2)

≤ 16 (3)

Partículas ligeras

ρ < 2 g/cm3 ≤ 0,5

ρ < 1 g/cm3

Compuestos totales de azufre

SO3%

SO3% ≤ 0,8

≥ 70 (4)

≥ 75 (5)

Absorción 24h (Analizador)

Humedad crítica 24h (Analizador)

(1) Áridos finos redondeados o de machaqueo no calizos. (2) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna clase específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F.(3) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F.(4) Obras sometidas a la clase general de exposición I, IIa ó IIb.(5) Resto de casos.

156



3.3.2.- Densidad y absorción

El coeficiente de absorción está directamente relacionado con la densidad de acuerdo con los resultados obtenidos en las diferentes arenas recicladas: las arenas de mayor presentan una menor porosidad, y, por tanto, menor absorción de agua (Figura 3.1).

Los valores del coeficiente de absorción obtenidos han sido reducidos en casi todas las arenas ensayadas, por lo que cumplirían en su mayoría con los límites exigidos por la normativa internacional, que admiten coeficientes de absorción hasta el 13%.

Figura 3.1: Relación entre densidad de partícula y absorción a las 24 h

3.3.3.- Finos

Los finos de las arenas son objeto de control en la normativa por su efecto importante en la demanda de agua y retracción de morteros y hormigones. Este control se ejerce limitando el porcentaje de finos que pasan por el tamiz de 63 micras, que considera únicamente el contenido total de finos, así como por el valor del equivalente de arena, que también tiene en cuenta la naturaleza de los mismos.

La mayoría de las arenas recicladas estudiadas incumplen el límite establecido por la Instrucción EHE-08 en cuanto a contenido de finos. Tal y como queda recogido en los comentarios de la citada Instrucción, dicho requerimiento trata de limitar la presencia de finos arcillosos en la arena, debido a su efecto negativo sobre las propiedades resistentes y de durabilidad del hormigón. Sin embargo, es razonable suponer que en el caso de las arenas recicladas su alto contenido en finos se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida, cuya influencia sobre las propiedades del hormigón es posible que no resulte tan negativa (como ocurre, por ejemplo, con los finos procedentes de rocas calizas o dolomías). La Instrucción EHE-08 aplica límites al contenido de finos (según el ambiente), al equivalente de arena y, si éste no se cumple, al ensayo del azul de metileno. También admite el estudio de la naturaleza de los finos mediante difracción de rayos X (DRX).

1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

f(x) = -4,82x + 14,33R² = 0,67

Densidad de partícula (g/cm³)

Ab

sorc

ión

a l

as

24 h

(%

)

EHE-08

DIN, JIS (L) JIS (H), JIS (M)

JIS (H)

DIN, JIS (M)

NBR

JIS (L)

AFC2

AFC1

157



En el mismo sentido, tanto la norma europea de áridos áridos para hormigón (EN 12620:2002 + A1:2008, como la de áridos para mortero (EN 13139:2002 / AC:2004) y áridos para capas granulares y capas tratadas con conglomerates hidráulicos (UNE-EN 13242:2003+A1) evalúan la calidad de los finos atendiendo a tres criterios:

a) se encuentran en proporción inferior al 3%,

b) el equivalente de arena sobrepasa un límite especificado,

c) el ensayo del azul de metileno es inferior a un límite especificado, o

d)se establece una equivalencia de prestaciones en relación a un árido conocido de comportamiento satisfactorio.

Contenido de finos 3.3.3.1.-

La Figura 3.2 recoge el contenido de finos de las catorce arenas recicladas y las dos arenas calizas estudiadas, así como los diferentes límites de la normativa nacional e internacional. Los puntos discordantes (que aparecen redondeados en el gráfico) no se han considerado para calcular la regresión.

Figura 3.2: Relación entre equivalente de arena y contenido de finos

De acuerdo con estas normas las arenas recicladas estudiadas podrían ser utilizadas para:

Morteros para pavimentos, proyectados, para reparación, pastas, etcétera (morteros de Categoría 1 de la norma UNE-EN 13139): 0 de 14 arenas recicladas estudiadas.

Morteros para revocos y enlucidos (morteros de Categoría 2 de la norma UNE-EN 13139): 3 de 14 arenas recicladas estudiadas.

20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Equivalente de arena (%)

Co

nte

nid

o d

e f

ino

s (%

)

JIS (H), JIS (M)

JIS (L), EN 13139 (Categoría 3)

EN 13139 (Categoría 1)


f(x) = -0,10x + 13,62R2 = 0,77

AFC1

AFC2

AFN2

EN 13139: MorteroJIS H: Hormigón estructural

JIS M: Hormigón no estructuralJIS L:Hormigón sin requisitos

de retracción o helada

158



Morteros para albañilería (morteros de Categoría 3 de la norma UNE-EN 13139): 9 de 14 arenas recicladas estudiadas.

Hormigones no influenciados por la retracción por secado ni ciclos hielo-deshielo (norma JIS L): 9 de 14 arenas recicladas estudiadas.

Hormigones estructurales (normas JIS M y H): 7 de 14 arenas recicladas estudiadas.

Calidad de los finos 3.3.3.2.-

La Figura 3.3 relaciona el contenido de finos en todas las arenas estudiadas con el valor del equivalente de arena. Se recogen los resultados tanto de las catorce arenas recicladas como de las dos arenas calizas de machaqueo. Se incluyen, asimismo, los límites recogidos en la Instrucción EHE-08 (Nota: el índice equivalente de arena ha sido determinado en el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, de acuerdo con la norma UNE 103 109, de aplicación para suelos. No obstante, el procedimiento de ensayo descrito en la citada norma es análogo al de la norma UNE-EN 933-8, de aplicación para áridos y citada en la Instrucción EHE-08. El ensayo se realizó sobre la fracción 0/4 milímetros, tal como indica dicha Instrucción).

(1) Áridos finos redondeados o de machaqueo no calizos. (2) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición IIIa, IIIb, IIIc, IV o bien a alguna clase específica de exposición Qa, Qb, Qc, E y F. (3) Áridos finos de machaqueo calizos para obras sometidas a las clases generales de exposición I, IIa o IIb y no sometidas a ninguna de las clases específicas de exposición Qa, Qb, Qc, E, H y F. (4) Obras sometidas a la clase general de exposición I, IIa ó IIb. (5) Resto de casos.

20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16


Co

nte

nid

o d

e f

ino

s (%

)

f(x) = -0,10x + 13,62R2 = 0,77

(1)

(2)

(3)

(4) (5)

AFC2

AFC1

AFN2

159




En los resultados obtenidos, se comprueba que existe una buena correlación entre el contenido de finos y el equivalente de arena (en la regresión calculada no se han considerado dos resultados discordantes, que aparecen redondeados en el gráfico). Ésto indicaría que es la propia naturaleza de los finos de las arenas recicladas la que reduce el valor del equivalente de arena, de forma proporcional a su contenido, y no la existencia de contaminación por finos arcillosos. Por otra parte, tan sólo una muestra de arena reciclada presenta un bajo equivalente de arena (esta arena no ha sido tenida en cuenta en la regresión), aún conteniendo un reducido porcentaje de finos, por lo que debería ser analizada para determinar la causa del bajo equivalente, que puede estar relacionado con la presencia de finos arcillosos.

Por otra parte, se comprueba que existe coherencia entre los requisitos establecidos por la Instrucción EHE-08 para el contenido total de finos y el equivalente de arena de los áridos finos. De esta forma, el límite para el contenido total de finos para arenas no calizas (≤ 6%) se correspondería con el límite para el equivalente de arena (≥ 70%). El cumplimiento de estos límites permitiría utilizar las arenas en cualquier ambiente, al tratarse de arenas con pocos finos que no deberían demandar mucha agua. Sin embargo, estos límites tan estrictos sólo han sido cumplidos por cuatro de las catorce arenas recicladas analizadas.

El resto de las arenas recicladas quedarían excluidas por su contenido de finos, ya que sólo se permiten para el caso de arenas calizas. En la Figura 3.3 se han incluido los valores obtenidos del equivalente de arena y contenido de finos de las dos arenas calizas utilizadas en este estudio. Se observa que una de ellas se adapta perfectamente al resto de arenas recicladas, mientras que la otra resulta sensiblemente discordante. Las arenas recicladas analizadas que presentaban un contenido de finos similar a esta arena caliza han dado un equivalente de arena notablemente inferior, lo cual podría indicar que presentan finos de menor densidad asociados a la pasta de cemento pulverizada.

El estudio de Difracción de Rayos X de los finos contenidos en las arenas recicladas se muestra en la Tabla 3.42. Se observan como componentes mayoritarios calcita (mineral principal de la roca caliza) y cuarzo, ambos componentes no perjudiciales para la demanda de agua. Se observan también etringita y portlandita, procedentes de la pasta de cemento hidratada. En algunas de las muestras se detectan arcillas no expansivas (illita) e incluso en dos de las arenas se detecta montmorillonita (arcilla expansiva), si bien el equivalente de arena en ambas puede justificarse, como en el resto, simplemente a partir de su contenido de finos, por lo que puede suponerse que la cuantía de finos arcillosos no es elevada.

160



Tabla 3.42: Estudio de DRX de los finos de las arenas recicladas

Los resultados indican que, en general, el equivalente de arena de las arenas recicladas es similar al que se obtiene en arenas calizas con el mismo contenido de finos, si bien en arenas recicladas con muy alto contenido de finos los equivalentes que se obtienen son inferiores a los que puede presentar una arena caliza. Este comportamiento puede estar relacionado con una menor densidad en los finos de las arenas recicladas, procedentes de la pasta de cemento pulverizada. Asimismo, la variada procedencia de estas arenas hace posible posible la aparición puntual de alguna arena que presente un equivalente muy bajo no explicable por los finos que contiene, tal es el caso de la arena AFN2.

% % Minerales principales Minerales minoritarios

AFN1 4,31 81

AFN2 3,34 36

AFN3 7,68 53

AFN4 8,62 70

AFN5 4,14 88 Cuarzo, calcita

AFN6 6,3 80 Cuarzo, calcita

AFS1 11,4 40 Cuarzo, calcita

AFS2 9,8 29 Cuarzo, calcita

AFS3 11 30 Cuarzo, calcita

AFS4 6,4 - Cuarzo, calcita

AFV1 6,96 70

Contenidode finos

Equivalente de arena Difracción de rayos X (*)

Cuarzo, calcita, etringita Illita

Cuarzo, calcita, etringitaFeldespatos (albita),

dolomita, illita

Cuarzo, calcita, etringitaFeldespatos (microclina),

illita

Cuarzo, calcita, dolomita, feldespatos

(albita)Illita

Feldespatos (anortita), illita, etringita,

portlandita, yeso

Feldespatos (ortoclasa), etringita, illita, yeso

Portlandita, illita, etringita, yeso

Etringita, feldespatos (albita), illita

Illita, etringita, montmorillonita

Etringita, feldespatos (anortita y microclina),

illita, montmorillonita

Cuarzo, calcita, etringita Illita

(*) Comentarios: Intensidad de las reflexiones baja Ruido de fondo Parte de la muestra es pasta de cemento hidratada

161



Es importante, de cualquier manera, completar el estudio sobre el equivalente de arena comprobando el efecto de las arenas recicladas en la demanda de agua de los morteros fabricados con ellas, aspecto que será tratado en el Capítulo III.

3.3.4.- Partículas ligeras

Prácticamente todas las arenas estudiadas incumplen el requerimiento de la Instrucción EHE-08 relativo al contenido de material que flota en un líquido de peso específico dos (incumplen once de las doce arenas estudiadas), determinado con arreglo al método de ensayo indicado en la norma UNE-EN 1744-1. En la citada norma se específica que el objeto de este ensayo es poner de manifiesto la existencia de sustancias que pueden producir manchas o ampollas en la superficie de los hormigones o morteros (tales como el lignito y el carbón). Sin embargo, en el caso de las arenas recicladas, su alto contenido de partículas ligeras se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida. A priori, cabe pensar que esta pasta de cemento no altera negativamente ni la apariencia ni las propiedades superficiales del hormigón, por lo que se considera necesario llevar a cabo un estudio en profundidad sobre la influencia real del contenido de partículas ligeras procedentes de la pasta de cemento adherida a los áridos, y si resulta posible la utilización de arenas recicladas con un contenido de estas partículas ligeras por encima del valor límite establecido por la EHE-08 sin que el hormigón vea significativamente afectadas sus propiedades.

Salvo una muestra, el resto de arenas recicladas incumplen el límite de partículas ligeras exigido por la Instrucción EHE-08, alcanzando valores hasta del 5%.

Para algunas de las muestras analizadas, se clasificaron los componentes obtenidos en el ensayo de partículas ligeras (que flotan en un líquido de densidad igual a dos) para poder identificar qué materiales son los que flotan en la realización de este ensayo.

En la Figura 3.4 se representan los valores de partículas ligeras y la densidad (de partícula y aparente) de las diferentes arenas. Para las tres arenas de mayor contenido en partículas ligeras se puede observar que este alto valor está influenciado por una elevada contaminación de la arena con partículas de asfalto. Si se hace extensiva a las arenas recicladas la limitación máxima del 1% de partículas de asfalto que exige la Instrucción a las gravas recicladas de hormigón, estas tres arenas no cumplirían dicho límite, además del impuesto a las partículas ligeras. Este ensayo, por tanto, permite establecer un control indirecto a la contaminación por partículas asfálticas en las arenas, cuya determinación mediante un ensayo específico resultaría extremadamente trabajosa en un material de granulometría fina como son las arenas.

Para el resto de arenas, la Figura 3.4 muestra una tendencia en el incremento del contenido de partículas ligeras cuando se reduce la densidad de la arena. Esto es indicativo de la presencia de partículas de baja densidad procedentes de hormigones de baja calidad. Las tres arenas de mayor contenido de partículas ligeras aparecen redondeadas en el gráfico.

162



Figura 3.4: Relación entre contenido de partículas ligeras y densidad

Respecto al incumplimiento sistemático del límite exigido por la Instrucción EHE al contenido de partículas ligeras, para las arenas recicladas es necesario valorar la naturaleza de estas partículas de baja densidad, no están relacionadas con contaminantes de la arena, sino con la presencia de morteros porosos en ellas. Puede proponerse elevar el límite de partículas ligeras al 1% (en concordancia con lo exigido para las partículas asfálticas) y complementarlo con un límite máximo de partículas que flotan en agua igual al 0,5%.

3.3.5.- Contenido de sulfatos

Algunas de las arenas estudiadas también incumplen los requerimientos de contenido de sulfatos solubles en ácido (cuatro de las doce arenas estudiadas) de la Instrucción EHE-08. Este exceso de sulfatos se debe a la presencia de la pasta de cemento adherida a los áridos, y pueden no ser potencialmente reactivos (como sí lo es el yeso), por lo que se considera necesario llevar a cabo un estudio en profundidad de su influencia real sobre las propiedades del hormigón.

3.3.6.- Comparación con los resultados obtenidos en otras investigaciones

Densidad y absorción 3.3.6.1.-

En la Figura 3.5 se muestran los resultados de densidad y absorción obtenidos en este estudio así como otros datos tomados de la bibliografía. Los límites normativos internacionales en cuanto a densidad y absorción sólo resultan compatibles entre sí para el caso de la norma alemana, que exige un peso específico superior a dos (se excluyen los áridos ligeros) y una

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Partículas ligeras ρ < 2 g/cm³ (%)

De

nsi

da

d d

e p

art

ícu

la (

g/c

m³)

AFV2

AFN6

AFN1

AFV1AFN2

AFS1AFE

AFS2AFS3

AFS5

AFN5

AFN3

AFN4

EHE-08

Contaminadascon asfalto

163



absorción por encima del 10%, valores ésstos que se sitúan muy cerca del ajuste estadístico obtenido con los resultados experimentales.

Figura 3.5: Relación entre peso específico y absorción a las 24 h

Por otra parte, también se observa en la figura anterior que las arenas españolas estudiadas presentan valores bajos de absorción en comparación con otros estudios internacionales. Esto puede ser debido a que los ensayos con las arenas caracterizadas se han realizado siguiendo la metodología de la norma europea, que determina el coeficiente de absorción cuando el molde troncocónico confeccionado con arena reciclada húmeda, pierde totalmente su forma convirtiéndose en un cono perfecto. Otras normativas de ensayo, por ejemplo la norma ASTM, determina la absorción en el punto en que el tronco de cono comienza a perder su forma (en la teoría del secado de materiales porosos este valor de la humedad se correspondería con el concepto de humedad crítica), lo cual lleva a valores del resultado del ensayo superiores, tal como se aprecia en la Figura 3.6.

1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

f(x) = -17,60x + 45,91R² = 0,80

Peso específico (g/cm³)

Ab

sorc

ión

24

h (

%)

DIN, JIS (L) JIS (H), JIS (M)

JIS (L)

NBR

DIN, JIS (M)

EHE-08

JIS (H)

CEDEX Bibliografía

EHE: Hormigón estructuralDIN: Mortero y hormigón

NBR: Hormigón estructuralJIS H: Hormigón estructural

JIS M: Hormigón no estructuralJIS L: Hormigón sin requisitos


NBR

164



Figura 3.6: Resultados de absorción y humedad crítica, a 10 min y a 24 h

Se considera más apropiado el criterio de la normativa americana (valor de la humedad crítica) para la caracterización de estas arenas, ya que este dato se sitúa mucho más cerca de su verdadera demanda de agua, que si se considera el valor de la absorción.

Como propuesta inicial puede considerarse un requisito adecuado para las arenas recicladas exigir un valor de la humedad crítica a las 24 horas del 10%, si bien éste deberá comprobarse experimentalmente en la fabricación de morteros y hormigones (capítulos 2 y 3).

Contenido de finos y equivalente de arena 3.3.6.2.-

La Figura 3.7 muestra los resultados del equivalente de arena obtenidos en este estudio en comparación con otros resultados tomados de la bibliografía. Se observa el elevado número de arenas recicladas que incumplirían el límite exigido por la Instrucción EHE-08.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Results at 10 min related to those at 24 h

AbsorptionCritical humidity

24 h

10 m

in

AFV2

AFS4AFN4

AFS1

AFV1AFS2

AFS3

AFS5AFN3

AFN1

AFN6

AFN5

AFN2AFV2

AFN3AFS3

AFS5

AFN5AFN2

AFN4

AFS2

AFN1AFN6

AFV1

AFS4

AFS1

AFE

AFEy = 0,91�xR2 = 0,90

y = 0,87�xR2 = 0,09

y = 0,92�xR2 = 0,72

165



Figura 3.7: Resultados de equivalente de arena comparados con bibliografía

En la Figura 3.8 se relacionan los valores del equivalente y el contenido de finos de las arenas. Los resultados obtenidos de la bibliografía que caracterizaban ambos parámetros han sido limitados. Si bien la dispersión que se observa en la gráfica es alta, se deduce que resulta difícil para las arenas recicladas cumplir el valor de equivalente del 70% (el más favorable exigido por la Instrucción EHE-08), cuando su contenido de finos es superior al 6%. También se detectan casos particulares de arenas con valores reducidos en el contenido de finos que sin embargo presentan asimismo valores bajos del equivalente de arena.

AFN5AFE

AFN1AFN6

FRH-2FRH-5

FRH-1AFN4

AFV1FRH-3

FRH-4AFC2

0-40RRCA-2

AFS4AFN2

MD-3AFC1

AFN3RCA-1

AFS5RCA-3

FRH-6MD-2

AFS1MD-1

AFV2MD-4

AFS3AFS2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


EHE-08

166




Contenido de sulfatos y compuestos totales de azufre 3.3.6.3.-

Las Figuras 3.9 y 3.10 recogen los resultados propios de compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido, así como otros tomados de la literatura. Se observa que un número elevado de arenas recicladas no cumple los límites exigidos por la Instrucción EHE-08.

La Figura 1.11 muestra la relación entre ambas variables y el valor teórico que las relaciona si no existen otros compuestos aparte de los sulfatos. La recta teórica y experimental son casi coincidentes, lo cual indica que prácticamente la totalidad del azufre del árido procede de sulfatos. Es previsible que estos sulfatos, tratándose de partículas constituidas por fragmentos de mortero en gran parte, procedan de la propia hidratación del cemento (etringita primaria ya formada), y puedan por tanto considerarse inocuos en futuras aplicaciones (morteros y hormigones). Sería necesario un estudio específico que así lo corroborara.

La diferencia obtenida entre compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido, ambos expresados en SO3, es igual a 0,18%, resultado que cumple con la recomendación de la Instrucción EHE-08 de no superar el 0,25%, ya que es una forma indirecta de limitar los sulfuros oxidables en los áridos.

20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

f(x) = -0,11x + 13,82R² = 0,47

CEDEXBibliografíaTodasRegresión lineal para Todas


Co

nte

nid

o d

e f

ino

s (%

)

JIS (H), JIS (M)

JIS (L), EN 13139 (Categoría 3)

JIS (H), JIS (M), EN 13139 (Categoría 1)


EN 13139: MorteroJIS H: Hormigón estructural

JIS M: Hormigón no estructuralJIS L:Hormigón sin requisitos


167



Figura 3.9: Resultados de compuestos totales de azufre comparados con bibliografía

Figura 3.10: Resultados de sulfatos solubles en ácido comparados con bibliografía

FRH-3MD-4

AFS5AFV2

FRH-4FRH-6

21/02/08AFE

MD-3MD-2

FRH-5MD-1

03/08/07AFV1

FRH-1RCA-2

RCA-3FRH-2

RCA-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Compuestos totales de azufre (%S)

EHE-08

FRH-321/02/08

03/08/07AFS5

FRH-4AFN2

FRH-6AFE

AFV2AFN1

AFN4AFV1

FRH-5AFS1

AFN5FRH-1

AFN3FRH-2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Sulfatos solubles en ácido (%SOз)

EHE-08

168



Figura 3.11: Relación entre compuestos totales de azufre y sulfatos solubles en ácido

Coeficiente de friabilidad 3.3.6.4.-

La Figura 3.12 muestra los resultados del coficiente de friabilidad de las arenas obtenidos en este estudio (en rojo), junto con los resultados tomados de otra referencia bibliográfica (en azul). Se observa el cumplimiento generalizado de esta propiedad para todas las arenas recicladas.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

f(x) = 2,42x - 0,18R² = 1,00

Compuestos totales de azufre (%S)

Su

lfa

tos

solu

ble

s e

n á

cid

o (

%S

Oз)

y = Pm(SO

3)/P

m(S)�x = 80/32�x = 2,5�x

EHE, DIN, EN 13139 (AS0,8

)

NBR

EHE

EN 13139 (AS0,2

)

CEDEX Bibliografía

169



Figura 3.12: Resultados de coeficiente de friabilidad comparados con bibliografía

3.4.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES CON ARENA RECICLADA

3.4.1.- Demanda de agua

Los hormigones que han sido fabricados con arena reciclada en el estudio experimental realizado, han mantenido una consistencia similar a los hormigones de control, gracias a que la arena ha sido presaturada utilizando el valor de su humedad crítica.

En la Tabla 3.43 a continuación se contabiliza el agua de presaturación como agua total, calculando la relación agua/cemento total y comparándola con la relación agua/cemento efectiva utilizada en la experimentación.

FRH-3AFS3

FRH-1FRH-5

FRH-2AFN6

FRH-6FRH-4

AFN2AFS1

AFS2AFE

AFN5AFS5

AFV2AFN1

AFV1AFN4

AFN3AFS4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Coeficiente de friabilidad (%)

EHE-08

170



Tabla 3.43: Relaciones agua/cemento efectiva y total de las amasadas fabricadas

Para apreciar el verdadero efecto de la calidad o la cantidad de arena reciclada utilizadas en la fabricación del hormigón, debe utilizarse como parámetro la relación agua/cemento efectiva, tal como se observa en la Figura 3.13.

H250% AR1 0,60 0,60 39,7

0% AR2 0,65 0,65 38,2

H30 0% AR1 0,60 0,60 45,3

H400% AR1 0,50 0,50 51,5

0% AR2 0,50 0,50 51,4

H25

10% AFE 0,60 0,62 34,9

15% AFE 0,60 0,63 37,3

20% AFE 0,60 0,64 40,6

10% AFS5 0,65 0,68 37,3

20% AFS5 0,65 0,71 32,3

10% AFV2 0,65 0,68 36,5

20% AFV2 0,65 0,72 34,2

H30

10% AFS5 0,60 0,63 39,8

20% AFS5 0,60 0,66 37,0

10% AFV2 0,60 0,63 41,7

20% AFV2 0,60 0,66 36,5

H40

10% AFE 0,50 0,51 41,5

15% AFE 0,50 0,52 44,8

20% AFE 0,50 0,53 46,8

10% AFS5 0,50 0,52 48,6

20% AFS5 0,50 0,54 45,7

10% AFV2 0,50 0,52 43,9

20% AFV2 0,50 0,54 42,4

a/cefectiv a

a/ctotal

fcm

(MPa)

171



Figura 3.13: Relación entre la relación a/c efectiva y la resistencia a compresión

Si lo que se considera es la relación agua/cemento total, el efecto sobre la resistencia de la calidad y cantidad de arena se ve ligeramente reducido, ya que la absorción de agua que ocasionan las arenas muy porosas o utilizadas en alta proporción compensa en parte su negativo efecto sobre la resistencia a compresión. Esto se aprecia en la Figura 3.14, en la que las curvas de los distintos porcentajes de arena tienden a agruparse cuando se considera la relación agua/cemento total de la dosificación, especialmente en los casos en los que se usan arenas de buena calidad en alta proporción.

0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70

30

35

40

45

50

55

60

R² = 0,87

R² = 0,87

R² = 0,89

0% Regresión potencial para 0% 10% AFERegresión potencial para 10% AFE 10% Regresión potencial para 10%15% Regresión potencial para 15% 20%Regresión potencial para 20%

a/c efectiva

Re

sist

en

cia

a c

om

pre

sió

n (

me

dia

s, N

/mm

²)

(H40) (H30) (H25)

172



Figura 3.14: Relación entre la relación a/c total y la resistencia a compresión

3.4.2.- Propiedades mecánicas de los hormigones con arena reciclada

Las propiedades más afectadas han sido la resistencia a compresión y el módulo de elasticidad. Como sucede para las gravas recicladas, la incorporación de arena reciclada no ha supuesto una reducción de la resistencia a tracción de los hormigones estudiados.

En la Figura 3.15 se observa la progresiva pérdida de resistencia a compresión que se produce al aumentar el contenido de arena reciclada, más acusada si la arena tiene peor calidad (arena de la fase 1). En concreto, el descenso máximo de resistencia a compresión obtenido ha sido del 15% al utilizar un 20% de arena de buena calidad (humedad crítica 7%) o un 10% de arena de mala calidad (humedad crítica 11,5%).

0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70

30

35

40

45

50

55

60

R² = 0,78

R² = 0,90

R² = 0,86

R² = 0,89

0% Regresión potencial para 0% 10% AFERegresión potencial para 10% AFE 10% Regresión potencial para 10%15% Regresión potencial para 15% 20%Regresión potencial para 20% Todas Regresión exponencial para Todas

a/c total

Re

sist

en

cia

a c

om

pre

sió

n (

me

dia

s, N

/mm

²)

(H40) (H30) (H25)

173



Figura 3.15: Relación entre las resistencias de los hormigones reciclados y de control

Adicionalmente, la Figura 3.16 indica que la relación entre resistencia y módulo se ve afectada por la presencia de la arena reciclada, luego el coeficiente α del árido que incluye la fórmula de la Instrucción EHE-08 se reduce tanto más cuanto mayor es el contenido de arena reciclada incorporada y peor es su calidad.

Los descensos del módulo de elasticidad obtenidos han sido del 10% cuando se introduce un 20% de arena reciclada (un 10% si la arena no presenta una buena calidad).

De acuerdo con estos resultados, para limitar la pérdida de propiedades mecánicas en hormigones estructurales al 10% como máximo (resistencia a compresión y módulo de elasticidad), es recomendable limitar al 10% el contenido de arena reciclada. Adicionalmente, ésta debe cumplir una humedad crítica máxima del 10%.

174



Figura 3.16: Relación entre resistencia a compresión y módulo de elasticidad

3.4.3.- Durabilidad de los hormigones con arena reciclada

Penetración de agua 3.4.3.1.-

El ensayo de penetración de agua es obligatorio para validar la dosificación de hormigones situados en ambientes agresivos (IIIa, IIIb, IV, Qa, E, H, F, Qb) de acuerdo con la Instrucción EHE. Los límites exigidos a las penetraciones máxima y media son de 50 y 30 milímetros, respectivamente. En la Figura 3.17 se recogen todos los resultados de penetración de agua (máxima y media) de los hormigones fabricados. Se aprecia que para hormigones poco permeables (valores reducidos de penetración) los hormigones reciclados presentan un comportamiento similar a los hormigones convencionales. Sin embargo, para hormigones de mayor permeabilidad, el efecto de los áridos reciclados ocasiona un aumento en la penetración de agua medida en los hormigones que los incorporan.

175



Figura 3.17: Relación entre las penetraciones de agua de los hormigones reciclados y de control

Este comportamiento ya ha sido observado en hormigones incorporando gravas recicladas de hormigón (en porcentajes hasta el 100%) y se justifica porque en hormigones de buena calidad fabricados con una reducida relación agua/cemento, el avance de los agresivos se ve frenado por la presencia de una pasta de cemento de muy baja porosidad que impide la profundización del agresivos. Si el hormigón es poroso, la presencia del árido reciclado sí ocasiona un incremento adicional de la permeabilidad, ocasionado por la propia porosidad de las partículas del árido.

Las Figuras 3.18 y 3.19 separan los resultados de penetración máxima y media respectivamente. Se observa en el gráfico el importante efecto ocasionado en la permeabilidad por la calidad de los áridos reciclados utilizados. En la primera fase, utilizando gravas y arenas recicladas con valores elevados de absorción y humedad crítica (7% y 11,5% respectivamente), incluso el hormigón H40 no cumple las especificaciones exigidas en ambientes agresivos. En la segunda fase, mejorando la calidad de los materiales reciclados (grava con un 5% de absorción, arena con un 7% de humedad crítica), cumplen las especificaciones incluso los hormigones H25.

En particular, se observa que la utilización de un 10% de arena reciclada de baja calidad (1ª fase) ocasionaría para un hormigón de control con penetración máxima de 50 milímetros y media de 30 milímetros, un aumento a 65 y 40 milímetros, respectivamente. Los valores con un 15 y 20% de arena son algo más favorables, ya que en estas dosificaciones se acusó un menor Cono de Abrams, indicativo de que la arena no estaba totalmente presaturada y se redujo la relación agua/cemento efectiva. Este mismo aspecto se ha constado también en las propiedades mecánicas de estos hormigones.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

Pmed H25 1ª Fase

Pmed H25 2ª Fase

Pmed H30 2ª Fase

Pmed H40 1ª Fase

Pmed H40 2ª Fase

Pmax H25 1ª Fase

Pmax H25 2ª Fase

Pmax H30 2ª Fase

Pmax H40 1ª Fase

Pmax H40 2ª Fase

Penetración horm igón reciclado (mm )

Pe

ne

trac

ión

ho

rmig

ón

co

ntr

ol

(mm

)

176



Figura 3.18: Relación entre las penetraciones máximas de los hormigones reciclados y de control

Figura 3.19: Relación entre las penetraciones medias de los hormigones reciclados y de control

La influencia de la calidad de los áridos reciclados se aprecia en las siguientes Figuras 3.20 y 3.21, en las que se relacionan las penetraciones de agua media y máxima con la relación agua/cemento total. Las regresiones obtenidas indican que los hormigones fabricados con áridos reciclados de buena calidad (con porcentajes de sustitución de hasta el 20%) cumplen

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

f(x) = 0,78x + 4,77

f(x) = 0,72x + 5,12f(x) = 0,56x + 12,89

10%Regresión lineal para 10%15%Regresión lineal para 15%20%Regresión lineal para 20%

Penetración máxima hormigón reciclado (mm)

Pe

ne

tra

ció

n m

áx

ima

ho

rmig

ón

co

ntr

ol

(mm

)

H25 1ª FASE

H40 1ª FASE

H25 2ª FASE

H30 2ª FASE

H40 2ª FASE

EHE-08 (Ambientes IIIa, IIIb, IV, Qa, E, H, F, Qb)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

f(x) = 0,96x - 2,04

f(x) = 0,74x + 3,59

f(x) = 0,68x + 4,63


Penetración media hormigón reciclado (mm)

Pe

ne

tra

ció

n m

ed

ia h

orm

igó

n c

on

tro

l (m

m)

H25 1ª FASE

H40 1ª FASE

H25 2ª FASEH30 2ª FASE

H40 2ª FASEEHE-08 (Ambientes IIIa, IIIb, IV, Qa, E, H, F, Qb)

177



con las especificaciones de la Instrucción EHE-08 para cualquier relación agua/cemento. Sin embargo, cuando se utilizan áridos de baja calidad, es necesario limitar dicha relación

agua/cemento a un máximo de 0,5.

Figura 3.20: Relación entre agua/cemento total y penetración de agua media

Figura 3.21: Relación entre agua/cemento total y penetración de agua máxima

0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

f(x) = 44,00x - 9,94R² = 0,76

f(x) = 223,48x - 79,86R² = 0,83

1ª FASERegresión lineal para 1ª FASE2ª FASERegresión lineal para 2ª FASE

agua/cemento total

Pe

ne

tra

ció

n d

e a

gu

a m

ed

ia (

mm

)

0%0%

0%

10% 20%

20%10%

20%10%

0%10%

15%

20%

0%

10%15%

20%

EHE-08

0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

f(x) = 65,90x - 10,30R² = 0,76

f(x) = 217,76x - 60,60R² = 0,74

1ª FASERegresión lineal para 1ª FASE2ª FASERegresión lineal para 2ª FASE

agua/cemento total

Pe

ne

tra

ció

n d

e a

gu

a m

áx

ima

(m

m)

0%

10%

15%20% 0%

10%

15%

20%

0%0%

0% 10% 10%

10%

20%20%

20%

EHE-08

178



La importancia de la calidad de las arenas y gravas recicladas se aprecia también en las siguientes figuras, donde se relaciona la penetración de agua con la resistencia a compresión en los hormigones de la primera fase (arena y grava reciclada de baja calidad, Figura 3.22) y

segunda fase (arena y grava reciclada de buena calidad, Figura 3.23).

Figura 3.22: Relación entre resistencia a compresión y penetración de agua (baja calidad)

34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pmáx (mm)Regresión lineal para Pmáx (mm)Pmed (mm)Regresión lineal para Pmed (mm)

Resistencia a compresión (N/mm²)

Pro

fun

did

ad

de

pe

ne

tra

ció

n (

mm

)

Pmed (R2 = 0,76)

Pmáx (R2 = 0,77)

Pmáx EHE

Pmed EHE

15%

20%

0%

10%

0%

20%15%10%

179



Figura 3.23: Relación entre resistencia a compresión y penetración de agua (buena calidad)

Utilizando áridos reciclados de baja calidad, sería necesario dosificar un hormigón de 50 megapascales para cumplir las especificaciones de la Instrucción EHE-08, mientras que con áridos de buena calidad, un hormigón de 30 megapascales las cumpliría, tal como indica la Instrucción como resistencia orientativa mínima en ambientes agresivos.

Mientras que los materiales reciclados de la primera fase no han permitido cumplir las especificaciones para ambientes agresivos, incluso en los hormigones H40 fabricados, los hormigones de la segunda fase han cumplido las especificaciones en todos los casos. Sin embargo, la incorporación de la arena reciclada ocasiona un aumento de la penetración de agua en todos los casos.

La relación existente entre la penetración de agua y la resistencia a compresión garantiza en estos hormigones que si se reajusta la dosificación (incrementando el contenido de cemento o reduciendo la relación agua/cemento) para compensar la bajada de resistencia a compresión introducida por los áridos reciclados, y de esta manera igualar la resistencia del hormigón de control, también se superarán los requisitos de durabilidad exigidos por la Instrucción EHE-08.


La Figura 3.24 compara las profundidades de carbonatación obtenidas en los hormigones reciclados con los hormigones de control. De forma sistemática, las profundidades alcanzadas en el primer caso son ligeramente superiores a los hormigones de control.

Se observa que, al contrario que con el resto de propiedades analizadas, la influencia de la mejor calidad de los áridos reciclados utilizados en la fase 2 tiene un efecto muy bajo sobre la profundidad de la carbonatación. Los valores obtenidos con un 10-15% de arena reciclada son similares entre sí, y se ven algo mejorados al incorporar un 20% de arena reciclada, debido al

34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pmáx (mm)Regresión lineal para Pmáx (mm)Pmed (mm)Regresión lineal para Pmed (mm)


Pro

fun

did

ad

de

pe

ne

tra

ció

n (

mm

)

Pmed (R2 = 0,72)

Pmáx (R2 = 0,63)

Pmáx EHE

Pmed EHE

20%

20%

10%

10%0%

10%

20%10%

20%

0%

10%0%10%

180



efecto de la incompleta presaturación, de forma análoga a lo obtenido con el resto de propiedades.

Figura 3.24: Relación entre profundidades de carbonatación hormigones reciclados y de control

La Figura 3.25 relaciona la resistencia a compresión con la velocidad de carbonatación para todos los hormigones. Al igual que con la penetración de agua, se obtiene una buena correlación. Esto significa que los reajustes de dosificación que deban hacerse para compensar la bajada de resistencia a compresión en los hormigones con arenas recicladas, permitirán también igualar el comportamiento frente a la carbonatación.

2 4 6 8 10 12 14 16 18

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 1,22x - 3,27R² = 0,94

f(x) = 0,96x - 1,38R² = 0,98

f(x) = 1,01x - 1,53R² = 0,93


Profundidad hormigón reciclado (mm)

Pro

fun

did

ad

ho

rmig

ón

co

ntr

ol

(mm

)

H25 1ª fase, 300 días




H25 1ª fase, 56 díasH25 2ª fase, 56 días

H40 1ª fase, 56 díasH40 2ª fase, 56 días


181



Figura 3.25: Relación entre resistencia a compresión y velocidad de carbonatación

3.4.4.- Comparación con los hormigones de otras investigaciones

Los trabajos de investigación utilizando arenas recicladas para la fabricación de hormigones no son numerosos. Aún son menos los que contemplen propiedades diferentes a la resistencia a compresión. En este apartado se recopilan los resultados de resistencia recabados de la literatura, incluyendo los propios obtenidos en esta investigación, para corroborar con un mayor número de datos las conclusiones del trabajo.

En las Figura 3.26, 3.27, 3.28 y 3.29 se muestran los resultados de resistencia a compresión en hormigones con porcentajes crecientes de arena reciclada, desde el 5-10% hasta el 50-60%. Los propios gráficos incluyen los resultados de la pérdida media y máxima de resistencia en cada caso.

Queda patente el aumento creciente de la pérdida de resistencia a compresión, tanto media como máxima, al ir incrementando el contenido de arena en la dosificación. La dispersión de resultados refleja en parte el efecto que pueden ocasionar diferentes calidades de las arenas empleadas.

30 35 40 45 50 55

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

f(x) = -0,03x + 2,32R² = 0,89

0%10%15%20%TodosRegresión lineal para Todos


Ve

loci

da

d d

e c

arb

on

ata

ció

n (

mm

/día

^½

)

182



Figura 3.26: Resistencias a compresión para porcentajes de arena reciclada de 5-10%


15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

15

20

25

30

35

40

45

50

55

605% - 10%Regresión lineal para 5% - 10%

fcm control (MPa)

fcm

re

cicl

ad

o (

MP

a)

Pérdida resistencia media: 5,3%Pérdida resistencia máxima: 19,4%

En rojo datos CEDEX

AFV2, HC = 6,3%, d = 2,67 g/cm3

AFS5, HC = 7,5%. d = 2,73 g/cm3

AFE, HC = 11,4%, d = 2,26 g/cm3

AFS5

AFE

AFE

AFV2

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

15

20

25

30

35

40

45

50

55


fcm control (MPa)

fcm

re

cicl

ad

o (

MP

a)


En rojo datos CEDEX

a = 6,25%d = 2,34 g/cm3

a = 5,4%d = 2,36 g/cm3

AFS5

AFV2

AFV2

AFE H40

AFE H25

AFE, HC = 11,4%, d = 2,26 g/cm3

AFS5, HC = 7,5%. d = 2,73 g/cm3

AFV2, HC = 6,3%, d = 2,67 g/cm3

183





La utilización de las arenas recicladas en cantidades muy limitadas (5-10%) apenas afecta a la resistencia a compresión, aunque se pueden alcanzar descensos del 19% si la calidad de la arena no es adecuada. La utilización de cantidades muy elevadas de arena puede ocasionar

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

15

20

25

30

35

40

45

50

55


fcm control (MPa)

fcm

re

cicl

ad

o (

MP

a)


a = 6,25%d = 2,34 g/cm3

a = 5,4%d = 2,36 g/cm3

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

15

20

25

30

35

40

45

50

55


fcm control (MPa)

fcm

re

cicl

ad

o (

MP

a)


a = 10,3%d = 2,32 g/cm3

a = 5,4%d = 2,36 g/cm3

a = 6,25%d = 2,34 g/cm3

184



descensos hasta del 36% de la resistencia a compresión.

Se ratifica, por tanto, la necesidad de acotar el contenido de arena reciclada en los hormigones estructurales, e insistir en la importancia de utilizar arenas de buena calidad, con un valor reducido de la humedad crítica.

3.5.- ESTUDIO EXPERIMENTAL: PROPIEDADES DE LOS MORTEROS CON ARENA RECICLADA

3.5.1.- Demanda de agua de los morteros con arena reciclada

Se han fabricado series de morteros con una arena normalizada, dos arenas calizas de machaqueo y once arenas recicladas, utilizando diferentes relaciones agua/cemento. El efecto principal del tipo de arena utilizado en la fabricación del mortero se ha producido en la demanda de agua y la consistencia obtenida.

Las arenas recicladas originan una elevada demanda de agua, variable de unas arenas recicladas a otras. Se ha obtenido un rango en la diferencia de escurrimientos de 75 milímetros tal como se refleja en la Figura 3.30.

185



Figura 3.30: Consistencias obtenidas para los distintos morteros fabricados

Para lograr consistencias intermedias (escurrimiento de 200 milímetros) el mortero normalizado precisa una relación agua/cemento de 0,55, que se eleva hasta 0,61 ó 0,68 al utilizar las arenas calizas; si se trata de arenas recicladas, los morteros deben fabricarse con relaciones agua/cemento aún más elevadas, entre 0,90 y 1,10.

Las arenas recicladas, por tanto, presentan un incremento de demanda de agua entre el 40% y el 70%, para mantener la consistencia del mortero fresco (en la Tabla 3.44 se recogen los incrementos de contenido de agua necesarios para obtener un escurrimiento de 200 mm para cada arena reciclada en concreto).

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

100

150

200

250

300

350

AFT Regresión lineal para AFT AFC1 Regresión lineal para AFC1AFC2 Regresión lineal para AFC2 AFN1 Regresión lineal para AFN1AFN2 Regresión lineal para AFN2 AFN3 Regresión lineal para AFN3AFN4 Regresión lineal para AFN4 AFN6 Regresión lineal para AFN6AFS1 Regresión lineal para AFS1 AFS3 Regresión lineal para AFS3AFS5 Regresión lineal para AFS5 AFV1 Regresión lineal para AFV1AFV2 Regresión lineal para AFV2 AFE Regresión lineal para AFE

agua/cemento

Esc

urr

imie

nto

s (m

m)

186



Tabla 3.44: Incremento de demanda de agua de las arenas recicladas

En la Figura 3.31 se representan de nuevo los resultados de consistencia (escurrimientos) obtenidos para todos los morteros fabricados con arenas recicladas y relación agua/cemento creciente. En la misma gráfica se han representado los resultados de los escurrimientos obtenidos en una serie de morteros fabricados con una relación agua/cemento efectiva de 0,69, utilizando arenas recicladas sin finos y presaturadas.

Los finos (partículas de tamaño inferior a 0,063 milímetros) se eliminan por lavado, secando posteriormente la arena en estufa. Las arenas se presaturan en la amasadora, mezclándolas durante un minuto con el agua de presaturación y dejando reposar la mezcla durante 10 minutos.

La cantidad de agua de presaturación utilizada se corresponde con la humedad crítica a los 10 minutos determinada con el analizador electrónico de humedad. Tan sólo para las arenas AFN6 y AFS4 el agua de presaturación utilizada ha sido la determinada con el ensayo normalizado.

A priori, cabe esperar para esta serie de morteros la obtención de escurrimientos muy similares entre sí, puesto que se ha eliminado para todos ellos el efecto sobre la demanda de agua tanto del contenido de finos como de la humedad crítica. Esta hipótesis se cumple, agrupándose las consistencias dentro del intervalo 205-235 milímetros.

Árido fino Respecto AFT Respecto AFC1 Respecto AFC2

AFT 0,54 - - -

AFC1 0,68 26 - -

AFC2 0,61 13 - -

AFE 0,89 65 31 46

AFN1 0,93 72 37 52

AFN2 1,06 96 56 74

AFN3 0,93 72 37 52

AFN4 0,95 76 40 56

AFN6 0,92 70 35 51

AFS1 0,99 83 46 62

AFS3 0,89 65 31 46

AFS5 0,96 78 41 57

AFV1 0,99 83 46 62

AFV2 0,98 81 44 61

∆ Demanda de agua para mantener la consistenciadel mortero fresco (%, escurrimiento = 200 mm)

a/c

187




Para cada mortero fabricado con arenas sin finos y presaturadas, se ha dibujado en horizontal la línea de encuentro hasta el mortero fabricado utilizando la arena con sus finos y en seco. Esta línea se divide en dos tramos por un punto intermedio que separa la demanda de agua ocasionada por la humedad crítica (calculada a partir de los valores de humedad crítica para cada arena) y la ocasionada por los finos de la arena (Figura 3.40). La relación agua/cemento correspondiente a dicho punto intermedio es la total, resultado de sumar las cantidades de agua de amasado y presaturación.

0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30

100

125

150

175

200

225

250

275

300

AFERegresión lineal para AFEAFN1Regresión lineal para AFN1AFN2Regresión lineal para AFN2AFN3Regresión lineal para AFN3AFN4Regresión lineal para AFN4AFN6Regresión lineal para AFN6AFS1Regresión lineal para AFS1AFS3Regresión lineal para AFS3AFS5Regresión lineal para AFS5AFV1Regresión lineal para AFV1AFV2Regresión lineal para AFV20,69

Agua/cemento

Esc

urr

imie

nto

s (m

m)

Arenas presaturadasy sin finos

Arenas secasy con finos

188



Figura 3.40: Incrementos de la demanda de agua por efecto de los finos y de la humedad crítica

En la Tabla 3.45 siguiente se recoge el incremento de la demanda de agua ocasionado por ambos efectos para cada una de las arenas utilizadas.

0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20

200

205

210

215

220

225

230

235

240

AFN1 Regresión lineal para AFN1 AFN2 Regresión lineal para AFN2AFN3 Regresión lineal para AFN3 AFN4 Regresión lineal para AFN4AFN6 Regresión lineal para AFN6 AFS1 Regresión lineal para AFS1AFS3 Regresión lineal para AFS3 AFV1 Regresión lineal para AFV1AFE Regresión lineal para AFE a/c efectiva a/c total

Agua/cemento

Esc

urr

imie

nto

(m

m)

AFN2

AFN3

AFS1

AFN1

AFN4

AFE

AFS3

AFN6

AFV1

Efecto de la humedad crítica Efecto de los finos

189



Tabla 3.45: Incrementos de la demanda de agua por efecto de los finos y de la humedad crítica

La Tabla 3.45 anterior recoge el efecto de todos los parámetros de las arenas recicladas que van a influir en la consistencia de los morteros fabricados con ellas: la porosidad y granulometría de la arena (humedad crítica), el contenido de finos (tamizado en húmedo) y la naturaleza de los finos (equivalente de arena).

Existen dos arenas recicladas en las que la demanda de agua ocasionada por los finos es despreciable (no existe segundo tramo en la línea horizontal trazada en la Figura 3.40): arenas AFE y AFN6. En sentido estricto, para estas arenas resulta una demanda de agua negativa, es decir, los finos reducirían su demanda de agua. Este mismo efecto se ha observado en las arenas calizas.

De acuerdo con los resultados de los morteros el efecto de la humedad crítica es más importante en la consistencia que el de los finos (incrementos de agua/cemento de 0,18 a 0,27 frente a un rango de -0,06 a 0,18).

El contenido de finos y el índice equivalente de arena se relacionan en las Figuras 3.41 y 3.42 con los escurrimientos obtenidos en los morteros fabricados con una relación agua/cemento igual a 1, mientras que en las Figuras 3.43 y 3.44 se relacionan con los incrementos obtenidos de demanda de agua por finos. Las regresiones obtenidas indican que existe una relación directa entre la cantidad y calidad de los finos de las arenas y su demanda de agua, obteniéndose incrementos muy reducidos de la misma cuando el contenido de finos y el equivalente de arena de las arenas recicladas cumplen con los requisitos establecidos por la Instrucción EHE-08 para arenas naturales.

Arena

∆ Demanda agua

(%) (%) % Total

AFE 81 5,1 11,4 8,4 73 -0,03 0,25 0,22

AFN1 81 4,31 9,4 8,9 94 0,02 0,27 0,29

AFN2 59 3,34 7,9 7,9 99 0,18 0,24 0,42

AFN3 53 7,68 6,6 6,6 99 0,08 0,20 0,28

AFN4 70 8,62 6,9 6,9 100 0,07 0,21 0,28

AFN6 80 6,30 8,9 10,0 112 -0,06 0,30 0,24

AFS1 40 11,40 11,4 8,8 77 0,11 0,26 0,37

AFS3 30 11,00 6,2 5,9 95 0,11 0,18 0,29

AFV1 70 6,96 8,7 8,9 102 0,09 0,27 0,36

Equivalente de arena

Contenido de finos

HC analizador

Humedad de presaturación utilizada

10 min, %% HC10 min

Efecto delos finos

Efecto de laH. Crítica

190



Figura 3.41: Relación entre contenido de finos y escurrimientos obtenidos para a/c = 1

Figura 3.42: Relación entre equivalente de arena y escurrimientos obtenidos para a/c = 1

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

350


Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(m

m)

AFS1

AFS3

AFV2

AFN4

AFS5

AFN3

AFV1

AFN6AFE

AFN1

AFN5

AFN2

f(x) = -6,55x + 271,94R2 = 0,67

AFC2AFC1

EHE

20 30 40 50 60 70 80 90 100

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

350


Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(m

m)

AFS3

AFN5AFE

AFN1

AFN6

AFN2

AFV1

AFN4AFN3

AFS5

AFS1AFV2

f(x) = 0,79x + 173,78R2 = 0,64

AFC1

AFC2

EHE

191



Figura 3.43: Relación entre contenido de finos e incremento de demanda de agua por finos

Figura 3.44: Relación entre equivalente de arena e incremento de demanda de agua por finos

Las arenas recicladas presentan propiedades muy variables en función de su naturaleza y proceso de fabricación, que pueden influir en la consistencia de los morteros y hormigones

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20


∆ D

em

an

da

de

ag

ua

po

r fi

no

s

AFS1

AFS3

AFN4

AFN3AFV1

AFN1

AFN2

f(x) = 0,02x - 0,10R2 = 0,58

AFE

EHE

AFN6

20 30 40 50 60 70 80 90

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25


∆ D

em

an

da

de

ag

ua

po

r fi

no

s

AFS3

AFN1

AFN2

AFV1

AFN4AFN3

AFS1

AFE

EHE

AFN6

f(x) = 0,00x + 0,21R2 = 0,62

192



fabricados con ellas. Los valores de absorción en las catorce arenas analizadas han variado del 2,6 al 6%, la humedad crítica del 5,8 al 13,1% y el contenido de finos del 3,3 al 11,4%.

Sin embargo, las diferencias en los resultados de demanda de agua obtenidos con las diferentes arenas recicladas son menos acusados entre ellas (diferencia de escurrimientos 75 milímetros o un incremento de agua/cemento igual a 0,15 para el mismo escurrimiento) que cuando se comparan con las arenas naturales (hasta 160 milímetros de pérdida de escurrimiento para la arena reciclada más desfavorable o un incremento de agua/cemento igual a 0,4 respecto a la arena caliza, para el mismo escurrimiento). En la práctica, la máxima diferencia de la relación agua/cemento entre las diferentes arenas recicladas encontrada para el mismo escurrimiento (de valor igual a 0,15) es inferior a la que cabría esperar teniendo en cuenta el rango de humedades críticas y contenido de finos tan amplio en el que se mueven las propiedades de dichas arenas. En particular, y teniendo en cuenta únicamente el efecto de la humedad crítica, ésta da una diferencia máxima de 7,3% (máximo valor-mínimo valor obtenido), lo cual en relación agua/cemento supondría un incremento igual a 0,22. A este dato habría que sumar además el efecto de la demanda de agua por los diferentes contenidos de finos, que se ha estimado anteriormente en un incremento adicional de la relación agua/cemento igual a 0,1. Este resultado indica que si bien las arenas pueden presentar propiedades en un amplio rango de valores, su efecto final en la consistencia de los morteros se ve reducido.

3.5.2.- Resistencia a compresión de los morteros con arena reciclada

En la siguiente Figura 3.45 se relaciona la resistencia media a compresión con la relación agua/cemento para los morteros fabricados tanto con arenas recicladas como con arenas naturales.

Según los resultados obtenidos, el efecto principal del tipo de arena utilizada se produciría sobre la demanda de agua y consistencia obtenida en los morteros, con consecuencias directas en la disminución de resistencias. Así, se observa que las arenas naturales (silícea y caliza) han permitido fabricar morteros de consistencia adecuada y baja relación agua/cemento gracias a su menor demanda de agua, permitiendo alcanzar de esta manera elevadas resistencias. Las arenas recicladas, sin embargo, necesitan un mayor contenido de agua para obtener consistencias adecuadas en los morteros frescos, por lo que han tenido que fabricarse con relaciones agua/cemento muy elevadas, obteniéndose resistencias muy inferiores, tanto menores cuanto más baja es la relación a/c del mortero considerado.

En concreto, para relaciones agua/cemento altas, los resultados obtenidos se alinean prácticamente en una única curva para ambos tipos de arenas, indicando, por tanto, que la resistencia de los morteros estaría fundamentalmente gobernada por la relación agua/cemento, y no por la calidad de la arena utilizada en su fabricación.

Sin embargo, cuando se fabricaran morteros de baja relación agua/cemento utilizando arenas recicladas (compensando su elevada demanda de agua mediante un aditivo superplastificante para obtener consistencias adecuadas) se obtienen morteros con unas bajadas de resistencia importantes respecto a los de las arenas naturales. En concreto, se han obtenido las resistencias de morteros utilizando las arenas recicladas de mejor y peor calidad (AFN1 y AFS3, arenas de mayor y menor equivalente, respectivamente). El conjunto de resultados de la gráfica puede alinearse entonces en tres curvas independientes, la primera para arenas naturales y las otras dos delimitando la horquilla para las arenas recicladas, de manera que estas curvas tienden a converger a medida que aumenta la relación agua/cemento.

193



Figura 3.45: Relación de la resistencia a compresión con la relación agua/cemento

En particular, para la arena de mejor calidad AFN1, el descenso de resistencia se cuantifica en un 30% en las relaciones agua/cemento más bajas, y desaparece ya en los morteros de 20 MPa, para los que la resistencia del mortero de control coincide con el mortero con arena reciclada. Con la arena de peor calidad la bajada inicial de resistencia es del 40% para los morteros de 65 MPa, y aún permanece una bajada del 12% en los morteros de 20 MPa.

En la siguiente Figura 3.46 se representan las líneas rectas que ajustan las resistencias a compresión con la relación cemento/agua, siguiendo el modelo de Carlos de La Peña. La regresión de color rojo recoge los resultados obtenidos en todos los morteros fabricados con arenas recicladas. La regresión azul incluye, además, los resultados en morteros con arenas naturales, pero excluyendo aquellos obtenidos con arenas recicladas y baja relación agua/cemento.

0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20

10

20

30

40

50

60

70

80

f(x) = 173,69�0,13 x̂R² = 0,99

f(x) = 73,66�0,26 x̂R² = 0,95

f(x) = 92,89�0,24 x̂R² = 0,88

AFT AFC1 AFC2AFN1 Regresión exponencial para AFN1 AFN2AFN3 AFN4 AFN6AFS1 AFS3 Regresión exponencial para AFS3AFV1 Naturales Regresión exponencial para NaturalesRecicladas

agua/cemento

Re

sist

en

cia

me

dia

a c

om

pre

sió

n (

N/m

m²) Arenas naturales, R2 = 0,98

AFS3, R2 = 0,94

AFN1, R2 = 0,88

194



Figura 3.46: Relación de la resistencia a compresión con la relación agua/cemento según el modelo de Carlos de La Peña

En el gráfico se representan los valores de la relación agua/cemento total utilizada en la fabricación de los morteros, habiendo sido empleadas en todos los casos las arenas en estado seco. El hecho de obtenerse un ajuste con un buen coeficiente de correlación es indicativo de la influencia determinante que este parámetro tiene en la resistencia. La dispersión de resultados alrededor del ajuste viene condicionada por la calidad de la arena utilizada así como su efecto en la relación agua/cemento efectiva, mediante el proceso de absorción de agua por parte de las arenas recicladas durante el amasado.

El aumento del contenido de agua al utilizar las arenas recicladas, para mantener el mismo nivel de consistencia tiene una repercusión directa en la resistencia a compresión alcanzada, en comparación con las arenas naturales, tal como se aprecia en la Figura 3.47. En la figura se dibujan las líneas de ajuste que marcan la horquilla en la que se mueven todas las arenas ensayadas. Se observa que para un comportamiento en fresco similar (misma consistencia) la arena reciclada puede ocasionar una mejora o descenso de la resistencia a compresión cercana a los 7,5 megapascales. Este valor no es elevado si se compara con la diferencia de resistencia que se llega a alcanzar al utilizar las arenas naturales en los morteros de menor escurrimiento (fabricados con menor relación agua/cemento) que se eleva hasta prácticamente el doble de resistencia (de 30 megapascales con arenas recicladas a 60 megapascales con la arena silícea o caliza).

0 10 20 30 40 50 60 70

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

f(x) = 0,029x - 0,087R² = 0,715

f(x) = 0,023x + 0,016R² = 0,958

Resistencia a compresión media (N/mm²)

c/a

- 0

,5

195



Figura 3.47: Relación de la consistencia con la resistencia a compresión

Los resultados indican que en los morteros de menor relación agua/cemento y, por tanto, con una pasta de mayor resistencia, la selección del árido utilizado en la fabricación es determinante para conseguir una buena resistencia. Sin embargo, también se aprecia que el efecto de la calidad de la arena sobre la resistencia del mortero es considerablemente inferior cuando se trata de morteros de baja resistencia (5 - 10 megapascales) para los cuales las líneas de las arenas recicladas y la de la caliza tienden a confluir.

Estos resultados señalan como campo posible de utilización de las arenas recicladas los morteros utilizados en albañilería a los que se se clasifica en categorías resistentes que comienzan en 0,4 megapascales y llegan a los 15 megapascales. Estas arenas podrían asimismo ser utilizadas en bordillos y baldosas habitualmente fabricadas con microhormigones, para los cuales las resistencias a compresión especificadas en la normativa se mueven en el rango entre 3,5 y 5 megapascales. En estos niveles de resistencia el comportamiento de la arena reciclada no debe resultar muy inferior al que se conseguiría con una arena natural caliza.

3.5.3.- Análisis de los resultados del estudio experimental

A priori, la elevada demanda de agua que presentan las arenas recicladas puede explicarse por las siguientes razones:

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

0

10

20

30

40

50

60

70

AFT Regresión lineal para AFT AFC Regresión lineal para AFCAFN1 Regresión lineal para AFN1 AFN2 AFN3AFN4 AFN6 AFS1 Regresión lineal para AFS1AFS3 AFV1

Escurrimientos (mm)

Re

sist

en

cia

me

dia

a c

om

pre

sió

n (

N/m

m²)

196



El contenido de finos que incorporan, así como la naturaleza de los mismos (posible presencia de finos arcillosos de muy alta demanda de agua).

El alto coeficiente de absorción que presentan, que tal y como se refleja en la Figura 3.48 oscila dentro del intervalo 2,6 - 6% (para los resultados a las 24 horas). Este coeficiente refleja la capacidad que tiene la arena de retener agua en el interior de los poros de sus granos.

La elevada humedad crítica que presentan, que se mueve en el intervalo 5,8 - 13,1%, y que refleja la capacidad que tiene la arena de retener agua tanto en el interior de los poros de sus granos (absorción) como en su superficie (adsorción).

Figura 3.48: Valores de absorción y humedad crítica de las arenas recicladas, a 24 h y 10 min

Influencia del contenido y naturaleza de los finos 3.5.3.1.-

En la Figura 3.49 se compara el contenido de finos de las arenas con los escurrimientos obtenidos en los morteros fabricados para una relación agua/cemento igual a 1 (las correlaciones que se indican en las figuras no incluyen las arenas cuyos puntos aparecen redondeados: arenas dispares y las dos calizas de control).

Se observa en dicha Figura 3.49 que la variación en la demanda de agua de las arenas recicladas está relacionada con su contenido de finos. En dos de las arenas los valores se apartan del ajuste: la arena AFS3, que con un contenido de finos muy elevado (bajo equivalente de arena) mejora sus resultados de consistencia, lo cual puede ser debido a que se trata de una arena con una baja humedad crítica. La arena AFN2, en cambio, da valores muy reducidos de escurrimiento a pesar de su bajo contenido de finos. Para esta arena cabría pensar en que los finos presenten una naturaleza arcillosa de muy alta demanda de agua, si bien la difracción de rayos X no ha detectado la presencia de montmorillonitas.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Results at 10 min related to those at 24 h

AbsorptionCritical humidity

24 h

10 m

in

AFV2

AFS4AFN4

AFS1

AFV1AFS2

AFS3

AFS5AFN3

AFN1

AFN6

AFN5

AFN2AFV2

AFN3AFS3

AFS5

AFN5AFN2

AFN4

AFS2

AFN1AFN6

AFV1

AFS4

AFS1

AFE

AFEy = 0,91�xR2 = 0,90

y = 0,87�xR2 = 0,09

y = 0,92�xR2 = 0,72

197



Figura 3.49: Relación entre contenido de finos de las arenas y consistencias de los morteros fabricados con una relación agua/cemento igual a 1

Por otra parte, en la Figura 3.50 se compara el valor del equivalente de arena con los escurrimientos obtenidos en los morteros fabricados para una relación agua/cemento igual a 1. Queda reflejado el efecto positivo que tienen los equivalentes de arena elevados sobre el escurrimiento obtenido en los morteros reciclados.

Tal como se ha comentado con anterioridad, la normativa europea de áridos (morteros y capas para carreteras) permite un contraste experimental en el comportamiento del hormigón o mortero cuando una arena presenta un bajo equivalente de arena (y la propia Instrucción EHE-08 así lo menciona). Sin embargo, para las arenas recicladas se observa un comportamiento de la consistencia de los morteros mucho peor en comparación con arenas naturales que tienen similares equivalentes de arena. Así, en la Figura 3.50 se representan las dos arenas calizas, que con valores también algo reducidos del equivalente de arena han dado morteros con una consistencia muy superior a los morteros reciclados. Sin embargo, la diferencia de este comportamiento está relacionada con la elevada humedad crítica que presentan las arenas recicladas, que es el factor determinante sobre su efecto en el escurrimiento de los morteros.

2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

350


Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(m

m)

AFS1

AFS3

AFV2

AFN4

AFS5

AFN3

AFV1

AFN6AFE

AFN1

AFN5

AFN2

f(x) = -6,55x + 271,94R2 = 0,67

AFC2AFC1

EHE

198



Figura 3.50: Relación entre equivalente de las arenas y consistencias de los morteros fabricados con una relación agua/cemento igual a 1

Asimismo, se pueden representar los incrementos en la demanda de agua obtenidos por el contenido de finos para las diferentes arenas recicladas (Figuras 3.51 y 3.52).

20 30 40 50 60 70 80 90 100

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

350


Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(mm

)

AFS3

AFN5AFE

AFN1

AFN6

AFN2

AFV1

AFN4AFN3

AFS5

AFS1AFV2

f(x) = 0,79x + 173,78R2 = 0,64

AFC1

AFC2

EHE

199



Figura 3.51: Relación entre contenido de finos de las arenas e incremento de demanda de agua por efecto de los finos

Figura 3.52: Relación entre equivalente de las arenas e incremento de demanda de agua por efecto de los finos

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25


∆ D

eman

da d

e ag

ua p

or

fin

os

AFS1

AFS3

AFN4

AFN3AFV1

AFN1

AFN2

f(x) = 0,01x + 0,01R2 = 0,60

AFV2

AFS5

AFE

EHE

20 30 40 50 60 70 80 90

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25


∆ D

emand

a d

e a

gu

a po

r fin

os

AFS3

AFN1

AFN2

AFV1

AFN4

AFN3AFS1

f(x) = -0,00x + 0,14R2 = 0,45

AFV2

AFS5

AFE

EHE

200



Se observa en las figuras anteriores que la diferencia entre arenas recicladas con bajo contenido de finos (4%) y alto contenido de finos (11%) ocasiona un incremento en la relación agua/cemento próximo a 0,1.

Como consecuencia directa, si se exige que las arenas recicladas den el mismo escurrimiento en el mortero, la diferente demanda de agua que presentan entre sí por su diferente contenido de finos ocasiona una pérdida de resistencia estimada en 7,5 N/mm2, ya que la que más demanda de agua presenta se fabricará con mayor relación agua/cemento (hasta un incremento de agua/cemento igual a 0,1).

Influencia de la absorción y humedad crítica 3.5.3.2.-

Al contrario de lo que cabría esperar, ni la humedad crítica ni la absorción de las arenas recicladas parecen tener influencia en las diferentes consistencias que obtienen los morteros fabricados (Figuras 3.53 y 3.54):

Figura 3.53: Relación entre humedad crítica de las arenas y consistencias de los morteros fabricados con una relación agua/cemento igual a 1

6 7 8 9 10 11 12

150

200

250

300

350

400

Humedad crítica analizador 10 min (%)

Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(m

m)

AFS3 AFN5AFE

AFN1

AFN6

AFN2

AFV1

AFN4AFN3AFS5

AFS1AFV2

AFC1AFC2

201



Figura 3.54: Relación entre humedad crítica de las arenas y consistencias de los morteros fabricados con una relación agua/cemento igual a 1

Para el caso de la absorción, los resultados podrían considerarse coherentes si se tiene en cuenta la buena correlación que presenta la resistencia obtenida con los morteros con la relación agua/cemento total utilizada en su fabricación. Si la absorción jugara un papel relevante, esta correlación únicamente sería buena considerando la relación agua/cemento efectiva de los morteros.

En cambio, para la humedad crítica los ensayos que se han realizado con arenas presaturadas sin finos, aislando por tanto esta variable, indican que es necesario añadir una cantidad importante extra de agua para presaturar la arena y así obtener consistencias de mortero aceptables, comparables con las obtenidas con arenas naturales de machaqueo. Este incremento de agua es consecuencia de la elevada humedad crítica de las arenas recicladas, cuantificado en un aumento de la relación agua/cemento entre 0,17 y 0,27, si bien no se ha podido establecer una relación entre la consistencia del mortero y la humedad crítica de la arena.

Esta aparente contradicción sobre el verdadero efecto de la humedad crítica puede estar relacionada con la diferente forma de añadir el agua a los morteros durante su fabricación: bien presaturando la arena (la humedad crítica permite una mejora drástica de la fluidez del mortero), o bien añadiendo el agua de presaturación directamente en la amasadora como parte del agua total (en valor absoluto); se obtiene también una mejora notable de la fluidez, pero las diferentes humedades críticas de las arenas no se relacionan con los escurrimientos alcanzados. En el primer caso el agua está en contacto directo con la arena (humedad crítica real) mientras que en el segundo es la pasta de cemento la que se pone en contacto.

Una arena reciclada de características intermedias precisa por efecto de la humedad crítica un incremento en la relación agua/cemento de 0,32 (con una tolerancia de ±0,1) para mantener la misma consistencia que una arena caliza natural. Un incremento de 0,22 en la relación agua

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

150

200

250

300

350

Absorción analizador 24 h (%)

Esc

urr

imie

nto

a/c

= 1

(m

m)

202



cemento supone una bajada de resistencia a compresión de 20 megapascales en los morteros de elevada resistencia.

Las arenas calizas proporcionan resistencias similares a las arenas recicladas para relaciones agua/cemento muy elevadas, ya que la calidad de la arena no es relevante para una pasta de cemento de baja calidad. Con relaciones agua/cemento decrecientes, la menor calidad de la arena reciclado ocasiona pérdidas de resistencia a compresión tanto mayores cuando mayor es el nivel de resistencia del mortero: bajadas próximos a 15 megapascales para morteros de 50 megapascales con la misma relación agua/cemento igual a 0,5.

Para morteros de elevada resistencia (50 - 60 megapascales) la calidad de la arena, evaluada tanto por su naturaleza resistente como por su efecto en la demanda de agua, juega ya un papel fundamental. De esta forma, cuando se utiliza una arena reciclada, ambas características ocasionan pérdidas de resistencia de hasta 20 megapascales en morteros con la misma consistencia.

Sin embargo, también el efecto de la demanda de agua de la arena reciclada se amortigua en morteros con elevado escurrimiento (300 milímetros) en los que las arenas calizas dan resultados de resistencia algo más cercanos a los obtenidos con las arenas recicladas.

Las arenas recicladas no se consideran, por tanto, adecuadas para la fabricación de morteros de buena calidad, pudiendo dar un resultado similar a las arenas naturales cuando se utilizan en morteros de hasta 15 megapascales.

Finalmente, se valora en las siguientes Figuras 3.55, 3.56 y 3.57 de consistencia y resistencia de los morteros fabricados, los resultados obtenidos únicamente con las arenas recicladas que se consideran de mejor calidad, es decir, contenido de finos menor o igual al 6% y equivalente de arena mayor o igual al 70% (Arenas AFE, AFN1 y AFN6).

203




0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

100

150

200

250

300

350

AFT Regresión lineal para AFT AFC1 Regresión lineal para AFC1AFC2 Regresión lineal para AFC2 AFN1 Regresión lineal para AFN1AFN2 Regresión lineal para AFN2 AFN3 Regresión lineal para AFN3AFN4 Regresión lineal para AFN4 AFN6 Regresión lineal para AFN6AFS1 Regresión lineal para AFS1 AFS3 Regresión lineal para AFS3AFS5 Regresión lineal para AFS5 AFV1 Regresión lineal para AFV1AFV2 Regresión lineal para AFV2 AFE Regresión lineal para AFE

agua/cemento

Esc

urr

imie

nto

s (m

m)

204



Figura 3.56: Relación de la resistencia a compresión con la relación agua/cemento

0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20

10

20

30

40

50

60

70

80

AFT AFC1 AFN1Regresión exponencial para AFN1 AFN2 AFN3AFN4 AFN6 AFS1AFS3 Regresión exponencial para AFS3 AFV1Naturales Regresión exponencial para Naturales Recicladas

agua/cemento

Re

sist

en

cia

me

dia

a c

om

pre

sió

n (

N/m

m²) Arenas naturales, R2 = 0,98

AFS3, R2 = 0,94

AFN1, R2 = 0,88

205



Figura 3.57: Relación de la consistencia con la resistencia a compresión

3.6.- CONCLUSIONES

3.6.1.- Propiedades de las arenas recicladas

− El apartado I.1.7 recoge de forma resumida en tablas las principales especificaciones exigidas a las arenas recicladas en la Normativa Internacional. Se observa una gran dispersión en los valores exigidos por las diferentes normas consultados.

− Se han caracterizado catorce arenas recicladas de diferente procedencia. Los principales incumplimientos de los requisitos exigidos por la Instrucción EHE están relacionados con el coeficiente de absorción, el contenido de finos, partículas ligeras y sulfatos solubles en ácido (Tabla 1.35).

− El coeficiente de absorción de las arenas recicladas está directamente relacionado con su densidad (Figura 1.12). Los resultados de absorción de las arenas recicladas españolas caracterizadas (valores de 2,2 a 6,2%) se encuentran en el rango inferior en comparación con otros estudios internacionales. La limitación al coeficiente de absorción de las arenas recicladas es muy variable de unas normativas a otras. Como punto de partida, si se quiere excluir la utilización de arenas ligeras (< 2 g/cm3) el

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

0

10

20

30

40

50

60

70

AFT Regresión lineal para AFT AFC1 Regresión lineal para AFC1AFN1 Regresión lineal para AFN1 AFN2 AFN3AFN4 AFN6 AFS1 Regresión lineal para AFS1AFS3 AFV1

Escurrimientos (mm)

Re

sist

en

cia

me

dia

a c

om

pre

sió

n (

N/m

m²)

206



coeficiente de absorción debiera ser menor al 10%, en concordancia con lo exigido por la normativa DIN alemana.

− En la realización del ensayo europeo normalizado para la determinación de la absorción, se observa en estas arenas un comportamiento evolutivo en la pérdida de forma del tronco de cono de la arena moldeado con la arena húmeda, determinándose como coeficiente de absorción la humedad correspondiente a la forma cónica perfecta, de acuerdo a la norma. La normativa de ensayo americana, sin embargo, determina como resultado del ensayo la humedad correspondiente al comienzo de la pérdida de forma del tronco de cono de la arena húmeda, valor resultante más alto (y que en la teoría del secado de materiales granulares porosos se designa específicamente como humedad crítica). El valor de la humedad crítica, de acuerdo al estudio que se ha realizado, se considera más representativo que el coeficiente de absorción de la verdadera demanda de agua que originarán estas arenas al ser utilizadas en la fabricación de hormigones y morteros, por lo que debería ser el parámetro para la caracterización de estas arenas en sustitución del coeficiente de absorción.

− Las arenas recicladas por su naturaleza presentan un elevado contenido de partículas ligeras, relacionadas con la baja densidad del mortero de pasta de cemento. También influye en esta propiedad la contaminación con asfalto del material de origen. Así, aquellas arenas que presentaban un contenido especialmente elevado de partículas ligeras estaban relacionadas con partidas contaminadas con asfalto (tres arenas de las catorce estudiadas, Figuras 1.8, 1.9 y 1.10). Para el resto, las partículas ligeras presentes en las arenas recicladas se han situado por debajo del 2% (Figura 1.11) y son en general de mortero poroso, no relacionadas con el tipo de partícula al que va destinada la especificación exigida en arenas naturales (partículas de madera, lignito, etcétera), por lo que se puede cuestionar si debe exigirse el mismo requisito que a las arenas naturales (0,5% valor máximo). Se ha observado que las arenas de menor densidad, en el límite de los que se consideraría una arena ligera tienden a presentar un porcentaje superior de partículas ligeras. Con este criterio y el de excluir de forma simultánea las arenas con contenido no admisible de partículas asfálticas, se propone descartar las arenas con un porcentaje de partículas ligeras superior al 1%, aunque sería necesario un estudio específico que valorara el efecto de este límite sobre las propiedades de morteros y hormigones.

− Asimismo, el incumplimiento del contenido de sulfatos se relaciona con la pasta de cemento adherida a las partículas de arena reciclada, por lo que de igual manera sería conveniente un estudio específico para valorar si estos sulfatos pueden ocasionar un daño real en hormigones y morteros fabricados con arenas recicladas y establecer, en su caso, un requisito específico para ellas.

− Las arenas recicladas presentan en general bajos valores del equivalente de arena, incumpliendo el requisito exigido por la Instrucción EHE-08. Sin embargo, los resultados indican que en general, el equivalente de estas arenas está relacionado directamente con su contenido de finos y no con su procedencia arcillosa (Figura 1.3). En particular las arenas recicladas con un contenido de finos cumpliendo lo exigido por la Instrucción EHE-08 (< 6%) también cumplirán el equivalente de arena (< 70%). Los equivalentes pueden ser menores que los que presentan las arenas calizas con similar contenido de finos (caso de la caliza AFC2), lo cual podría estar relacionado con la menor densidad de los finos procedentes de la pulverización de la pasta de cemento hidratada. También se ha encontrado algún caso puntual (arena AFN2) con un equivalente de arena muy por debajo de lo esperado, lo cual debería estar relacionado

207



con la naturaleza de los finos que presenta (arcillosos o tal vez de muy baja densidad). Estos resultados con las arenas españolas caracterizadas también se han confirmado cuando se consideran los resultados de otros estudios (Figura 1.15).

El incumplimiento del equivalente de arena, de acuerdo con la normativa europea de áridos y con la propia Instrucción EHE-08 puede contrastarse realizando ensayos de comportamiento en hormigones o morteros, aspecto que será tratado en el Capítulo III.

3.6.2.- Propiedades de los hormigones con arena reciclada

La incorporación de arena reciclada en hormigones estructurales origina una demanda de agua que puede ser compensada presaturando la arena con el agua correspondiente al valor de su humedad crítica, si bien se producirá una reducción de la resistencia a compresión del hormigón.

La calidad de la arena reciclada juega un papel muy importante en las propiedades mecánicas y la durabilidad de los hormigones estructurales. Los resultados de resistencia a compresión y penetración de agua obtenidos con tan sólo un 10% de arena reciclada con un 11% de humedad crítica han sido comparables a los obtenidos con un 20% de arena, si ésta tenía una humedad crítica de 7%. Para la fabricación de hormigones estructurales, es fundamental que la arena cumpla todas las especificaciones recogidas en el apartado de este capítulo correspondiente a la Calidad de las arenas recicladas, y en particular que tenga un valor bajo de la humedad crítica, siempre inferior al 10%.

Incluso utilizando arenas de buena calidad y en proporción baja las propiedades mecánicas y durabilidad del hormigón estructural se pueden ver afectadas de forma considerable. En esta aplicación, por tanto, se recomienda la utilización de un valor máximo del 10% de arena reciclada. Con estos requisitos es previsible que el hormigón fabricado no experimente más de un 10% de bajada de resistencia a compresión y un 5% de bajada del módulo de elasticidad. Asimismo, la dosificación que se utilice para cumplir los requisitos de resistencia, incrementando el contenido de cemento o reduciendo la relación agua/cemento para compensar la pérdida ocasionada por la arena, también garantizará un comportamiento adecuado en el ensayo de penetración de agua así como en los procesos de carbonatación del hormigón (los hormigones convencionales y con arena reciclada de igual resistencia presentan la misma profundidad de penetración de agua y la misma velocidad de carbonatación).

3.6.3.- Propiedades de los morteros con arena reciclada

Las arenas recicladas presentan propiedades muy variables en función de su naturaleza y proceso de fabricación (Tabla 3.6), que pueden influir en la consistencia de los morteros y hormigones fabricados con ellas.

El rango de humedades críticas que se ha obtenido (7,3% como diferencia entre el valor mayor y menor) permitiría estimar un incremento en la relación agua/cemento igual a 0,22 entre la mejor y peor arena reciclada. De acuerdo con el rango en el contenido de finos cabría asimismo esperar un incremento adicional de agua/cemento igual a 0,1 (Figuras 3.12, 3.13, 3.14 y 3.15). Sin embargo, en la práctica, la máxima diferencia de la relación agua/cemento al utilizar las diferentes arenas recicladas para fabricar morteros con el mismo escurrimiento ha sido notablemente inferior de acuerdo con la Figura 3.1 (diferencia en la relación agua/cemento máxima igual a 0,15). Este resultado indica que si bien las arenas pueden presentar propiedades en un amplio rango de valores, su efecto final en la consistencia de los morteros

208



se ve notablemente reducido. De hecho, las diferencias en los resultados de demanda de agua obtenidos con las diferentes arenas recicladas son menos acusados entre ellas que cuando se comparan con las arenas naturales.

En contra de lo que cabría esperar, no se ha encontrado una relación directa entre la consistencia de los morteros reciclados y el valor de la humedad crítica de las arenas recicladas. Esto se atribuye a que los ensayos se han utilizado diferentes métodos de fabricación de los morteros reciclados (presaturando la arena o añadiendo una cantidad de agua extra equivalente durante el amasado).

Como valoración final del efecto de las arenas recicladas en la consistencia de los morteros, el Figura 3.1 muestra que, en términos medios, al utilizar una arena reciclada para la fabricación de morteros, ésta ocasionará un incremento directo de la demanda de agua equivalente a agua/cemento igual a 0,32 (valor medio de la demanda de agua total de todas las arenas en la Tabla 3.6). Este valor se verá aumentado o disminuido dentro del intervalo ±0,1, en función del valor de la humedad crítica y mayor o menor contenido de finos que presente la arena. En particular, se ha estimado que los finos tienen una influencia en la demanda de agua dentro del intervalo agua/cemento igual ±0,05, de lo que se deduce que los diferentes valores de la humedad crítica ocasionan asimismo una variación adicional igual a ±0,05.

El incremento en la demanda de agua ocasionado por los finos estimado en un valor máximo de 0,1 conlleva una pérdida de resistencia de 7,5 megapascales entre la arena con mayor y menor contenido de finos, si éstas se utilizan en la fabricación de morteros de elevada resistencia (Figura 3.8).

Por efecto de la utilización de una arena reciclada, el incremento de la relación agua/cemento medio esperado (igual a 0,32) ocasionará de forma directa un descenso de la resistencia a compresión cercano al 50% en morteros de buena calidad (Figura 3.8), si se quiere mantener la misma consistencia. Adicionalmente, también la propia calidad de la arena reciclada tiene un efecto directo en la resistencia de los morteros, especialmente cuando éstos son de buena calidad, fabricados con una baja relación agua/cemento. De acuerdo con la Figura 3.8, este factor puede ocasionar un descenso adicional de resistencia próximo al 10% si la arena presenta un contenido de finos excesivo.

Sin embargo, en morteros de baja resistencia fabricados con relaciones agua/cemento muy elevadas (Figura 3.8), las arenas recicladas proporcionan resistencias similares a las arenas calizas, ya que la calidad de la arena no resulta relevante para una pasta de cemento de baja calidad. Así, para morteros de resistencia menor o igual a 20 megapascales la utilización de una arena reciclada de buena calidad no ocasiona apenas reducción en la resistencia a compresión. Adicionalmente, estos morteros se fabrican con una relación agua/cemento muy elevada (superior a 1,1) dando escurrimientos próximos a los obtenidos con las propias arenas calizas (Figura 3.10).

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Actividad 2: Transferencia tecnológica relativa a ...€¦ · 5 Unión Europea FEDER Invertimos en su futuro 3.5.1.- Demanda de agua de los morteros con arena reciclada