des Del Agregado Reciclado y La Resist en CIA

INFLUENCIA DE LA VARIACIN DE LAS PROPIEDADES DEL RIDO RECICLADO EN EL HORMIGN ENDURECIDO

Autor: Ayman Hanoun Robas

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RESUMENEl presente documento trata de un estudio experimental sobre la metodologa de tratamiento de los ridos reciclados para la mejora de sus propiedades y su aplicabilidad en hormign estructural. En los ltimos aos, el sector de la construccin ha alcanzado unos ndices de actividad muy elevados configurndose como una de las claves del crecimiento de la economa espaola. Esta situacin ha provocado un auge extraordinario de la generacin de residuos procedentes tanto de la construccin de infraestructuras y edificaciones de nueva planta como de la demolicin de inmuebles antiguos, sin olvidar los derivados de pequeas obras de reforma de viviendas y locales. Dichos residuos forman la categora denominada residuos de construccin y demolicin. Recientemente ha salido a la luz el REAL DECRETO 105/2008, de 1 de febrero de 2008, por el que se regula la produccin y gestin de los residuos de construccin y demolicin, que tiene por objeto establecer el rgimen jurdico de la produccin y gestin de los residuos de construccin y demolicin, con el fin de fomentar su prevencin, reutilizacin, reciclado y otras formas de valorizacin. La causa principal por la que no se usa suficientemente el rido reciclado, son las propiedades ligeramente menos eficaces que presenta frente al rido natural, lo que conlleva unas menores prestaciones del hormign fabricado con dichos ridos, y todava no est normalizada su utilizacin. Una de las propiedades que resulta ms afectada es la absorcin y permeabilidad, ms altas en ridos reciclados, y este estudio pretende trabajar sta propiedad especfica de los ridos y el hormign reciclado para obtener unas propiedades satisfactorias que permitan el uso regular del rido reciclado en la construccin, contribuyendo as a un desarrollo sostenible del planeta. El objetivo de este estudio es analizar la influencia de la variacin de las propiedades del rido reciclado en el hormign endurecido, tanto a nivel de resistencias como de permeabilidad. Se fabricaron hormigones con 25%, 50% y 100% de ridos grueso reciclados y comparan los resultados obtenidos con los del hormign convencional. Se determinaran las permeabilidades de todos los hormigones fabricados para poder definir el proceso ms eficaz en esta propiedad del hormign. Como tesina experimental el objetivo final va mucho ms all de lo meramente experimental, ya que tiene un alto componente social. Para que pueda servir como un manual de aplicacin se han presentado unas conclusiones de forma esquemtica en las que se destacan los aspectos analizados ms importantes. A partir de ello, se debera incorporar ampliamente el uso de los ridos reciclados en la construccin como cualquier otro material habitual y utilizarlas de la misma forma que se utiliza el cemento, la arena, el agua y el resto de ridos.

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ABSTRACTThis document presents an experimental study on the methodologies used to improve the proprieties of recycled aggregate and their resulting use in structural concrete. During the last few years, the Spanish construction industry has achieved high activity rates and has become one of the key drivers of the growth of the Spanish economy. This fact has drastically increased the generation rates of residual materials resulting from, not only the construction of buildings and infrastructures, but also the demolition of old ones and the rejected materials from domestic and corporate location reforms. These materials are grouped under the denomination of Construction and demolition residual materials. The regulation on the production and management of these construction and demolition residual materials has only been approved and published as REAL DECRETO 105/2008 the 1st of February 2008. This regulative paper establishes the legal framework for the production and management of the aforementioned materials, the objective of which is to prevent their creation and increase their reutilization, recycling and other forms of value creation. The main reason for the underutilization of the available aggregate is the fact that it slightly under performs in some propriety categories in comparison to natural aggregate. This under performance leads to a lower quality concrete the use of which has not yet been regulated. The two most affected proprieties are absorption and permeability, both inherited from the higher values these have in the recycled aggregate when compared to the natural one. This study intends to improve these proprieties in the recycled materials and in the concrete that employs them in order to allow the regular use of these materials in the construction industry and ultimately contributing to an environmentally friendly approach to construction. This paper describes and analyses the influence of aggregates properties on mechanical and durability behaviour of concrete. Three experimental phases were carried out, concretes with 25%, 50% and 100% of coarse recycled aggregates were produced in all of the phases and their properties were compared with those on conventional concrete. The influence of the aggregates on permeability of concrete was studied deeply. As an experimental study, the final objective of this paper goes much further than just the results of the test as it encompasses social issues. Furthermore, the conclusions of the study are presented in a schematic manner and highlight the most important aspects analyzed with the idea that this document be used as a manual for the practical application of these methods. Finally, this should lead to the possibility of using the recycled aggregates as an every day material on the construction site.

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AGRADECIMIENTOSEsta tesina no es fruto de un simple trabajo individual, sino que es el resultado de una suma de apoyos y esfuerzos a lo largo de muchos meses. A todas las personas que, aunque no sean conscientes de ello, han hecho posible finalizar esta tesina, mil gracias de corazn: A mis padres, porque a ellos les debo todo lo que soy y siempre sern mi referencia en la vida, sois las personas que ms admiro. Gracias por vuestro apoyo incondicional y por haber sido siempre un refugio donde encontrar respuestas y ayuda cuando lo he necesitado. A mis abuelos, que siempre se han preocupado de preguntarme por la evolucin de mis estudios, y que seguro se pondrn muy contentos cuando les diga que soy ingeniero. A mi hermana Ftima, por que es mi otro yo y la persona con ms talento que conozco, nunca dejes de creer en ti. A Irene, por ser como es, por quererme como soy, por aguantarme tantos ratos en estos ltimos aos en los que tena mi cabeza nublada por algoritmos, por tu amor,... por tantas cosas, te quiero. A mis amigos de caminos, Ramn, Parrot, Dr. Antequera, Pera, Txema, Pati, Chio, Toni, Agus, Llus, Isa, Caner, Firmas, Valls con los que he compartido muchas horas de estudio, y todava ms momentos de diversin que jams podr olvidar. Porqu sin ellos no habra sido lo mismo, y porqu todos juntos hemos conseguido hacer frente a la carrera, el proyecto y la tesina. A mis amigos de Obras Pblicas, porque amigos de verdad se encuentran pocos y yo s bien donde estn. A mi tutora, Miren Etxeberria , por guiarme a lo largo de estos meses de duro trabajo y cederme parte de ese tiempo que no le sobra y por sus buenos consejos. GRACIAS. Sin ellos esta tesina no hubiera sido posible.

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NDICE1. INTRODUCCIN........................................................................................................ 7 1.1. ASPECTOS GENERALES ......................................................................................... 7 1.2. METODOLOGA DE ESTUDIO ................................................................................... 9 1.3. OBJETIVOS............................................................................................................ 9 2. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................ 10 2.1 Introduccin a los ridos reciclados. ............................................................................ 10 2.2 Tipos de ridos reciclados........................................................................................ 10 2.2.1. rido reciclado cermico:........................................................................ 10 2.2.2.ridos reciclados mixtos: ......................................................................... 11 2.2.3.rido reciclado de hormign .................................................................... 11 2.3. Propiedades del rido reciclado.............................................................................. 14 2.3.1 Granulometra .......................................................................................... 14 2.4. Dosificacin de hormigones con rido reciclado ............................................................ 14 2.4.1. Contenido de agua.................................................................................. 14 2.4.2. Contenido de cemento............................................................................ 14 2.4.3. Criterios generales de dosificacin ........................................................ 15 2.5. Propiedades generales del hormign fabricado con rido reciclado.................................... 18 PROPIEDADES DEL HORMIGN ENDURECIDO .................................................................... 18 2.5.2. Resistencia de hormign con ridos reciclados...................................... 18 2.5.2.1. Influencia del porcentaje de rido reciclado.............................................. 19 2.5.2.2. Influencia de la calidad del hormign de origen......................................... 20 2.5.2.3. Influencia de la cantidad del mortero adherido........................................... 20 2.5.4 Resistencia a altas temperaturas............................................................. 21 2.5.5. Carbonatacin........................................................................................ 21 2.6. Propiedades del hormign carbonatado....................................................................... 25 2.6.1 Densidad.................................................................................................. 26 2.6.2 Porosidad................................................................................................. 26 2.6.2.1 Carbonatacin y Porosidad segn el tipo de cemento .................................. 27 2.6.2.1.1 OPC, Ordinary Portland Cement.................................................. 27 2.6.2.1.2 Cenizas y Slag ........................................................................ 28 2.6.2.2 Estructura de los poros ......................................................................... 28 2.6.3 Permeabilidad .......................................................................................... 28 2.7. Comparacin microscpica entre nac (natural aggregate concrete) y rac (recycled aggregate concrete).................................................................................................................... 29

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3. FASE EXPERIMENTAL............................................................................................ 32 3.1. Introduccin .......................................................................................................... 32 3.2. Caracterizacin de los materiales............................................................................... 33 3.2.1. Cemento ................................................................................................. 33 3.2.2. ridos...................................................................................................... 33 3.2.2.1. Arena, grava y gravilla natural ............................................................... 35 3.2.2.2 rido reciclado.................................................................................... 35 3.2.3. Aditivo ..................................................................................................... 36 3.3 Fabricacin y curado de las probetas........................................................................... 36 3.3.1. Dosificacin............................................................................................. 37 3.3.2. Amasado................................................................................................ 37 3.3.3. Medida de la consistencia por el mtodo del Cono de Abrams.............. 38 3.3.4. Llenado de probetas, compactacin y conservacin .............................. 38 3.3.4.1. Compactacin.................................................................................... 38 3.3.4.2. Conservacin, desmolde y transporte de las probetas................................. 38 3.3.4.3. Refrentado ........................................................................................ 39 3.3.5. Marcado de las probetas ........................................................................ 39 3.4. Programa de fabricacin .......................................................................................... 39 3.4.1. FASE 0.................................................................................................... 39 3.4.1.1.Presaturacin de los ridos.................................................................... 39 3.4.2. FASE 1.................................................................................................... 41

3.4.2.1. Dosificacin Fase 1. ......413.4.3. FASE 2.................................................................................................... 41 3.4.3.1. Dosificacin Fase 2............................................................................. 41 3.4.5.1. Carbonatacin del rido reciclado .......................................................... 41 4. ENSAYOS DEL HORMIGN FRESCO Y ENDURECIDO........................................................ 45 4.1. Introduccin..48 4.2. Hormign fresco..48 4.2.1. Medida de la consistencia y Temperatura...48 4.3. Hormign endurecido .............................................................................................. 49 4.3.1. Propiedades mecnicas.......................................................................... 49 4.3.1.1. Ensayo de rotura por compresin (UNE 83-304-84).................................... 49 4.3.1.2. Ensayo de rotura por traccin indirecta ensayo brasileo (UNE 83- 306-85)51 4.3.1.3. Determinacin del mdulo de elasticidad en compresin (UNE 83-316-96) ...... 52 4.3.2 Ensayos para medir la absorcin............................................................ 54 4.3.2.1.Ensayo de absorcin superficial inicial (BS 1881-5:1970) ............................. 54

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Autor: Ayman Hanoun Robas4.3.2.2. Ensayo de sorcin .............................................................................. 55 4.3.3. Resistencia a altas temperaturas........................................................... 57 4.3.4. Ensayo de Permeabilidad / Penetracin................................................ 58 5. RESULTADOS Y DISCUSIN.................................................................................. 62 5.1. Introduccin .......................................................................................................... 62 5.2. Hormign fresco .................................................................................................... 62 5.2.1. Consistencia ........................................................................................... 62 5.2.2. Temperatura ........................................................................................... 64 5.3. Hormign endurecido .............................................................................................. 65 5.3.1 Ensayo de rotura por compresin (UNE 83-304-84) y Ensayo de rotura por traccin indirecta ensayo brasileo (UNE 83- 306-85) ............................ 65 5.3.1.1. FASE 0. PROYECTO RECHNOR .......................................................... 68 5.3.2. Ensayo de rotura por compresin (UNE 83-304-84) , Ensayo de rotura por traccin indirecta ensayo brasileo (UNE 83- 306-85) y Determinacin del mdulo de elasticidad en compresin (UNE 83-316-96) .................................. 68 5.3.1.2. FASES 1 - 2 ..................................................................................... 70 5.3.1.3. Comparacin F1 F2 . ........................................................................ 68 5.3.3. Ensayos para medir la absorcin........................................................... 70 5.3.3.1. Ensayo de absorcin superficial inicial..................................................... 70 5.3.3.2. Ensayo de succin.............................................................................. 71 5.3.4. Resistencia a altas temperaturas de las Fases 1 y 2 ............................ 71 5.3.5. Ensayo de Permeabilidad / Penetracin................................................ 74 5.3.5.1. FASE 0. PROYECTO RECHNOR........................................................... 73 5.3.5.2. Permeabilidad F0 y comparacin con F1.................................................. 83 5.3.5.3. Permeabilidad F1 y comparacin con F2.................................................. 82 6. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 84 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................. 87 NDICE DE TABLAS..................................................................................................... 91 NDICE DE FIGURAS................................................................................................... 93

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CAPTULO 1: INTRODUCCIN

1.1 Aspectos generales Aunque no hay datos fiables de la produccin de residuos de construccin y demolicin en Espaa, segn el GERD (Gremio de Entidades del Reciclaje de Derribos) se podra estimar esta produccin en el ao 2007 en unos 50 millones de toneladas. Estos residuos estn formados principalmente por materiales cermicos y hormign, aunque en menor proporcin tambin estn presentes otros materiales como piedra, ridos, madera, metales o plsticos. Aproximadamente un 20% del total corresponde a escombros de hormign (Fuente EDA, European Demolition Association). En el actual mercado de consumo, es cada da mayor la presin de ciertos colectivos ecologistas, unidos a una creciente concienciacin ciudadana, respecto a la necesidad de potenciar el reciclaje de los materiales que han cumplido su vida til. Esta poltica presenta grandes atractivos frente a la utilizacin de materias primas naturales. La ventaja ms destacada es que soluciona, a un mismo tiempo, la problemtica originada por la eliminacin de unos subproductos de desecho y que, mediante el aprovechamiento de estos residuos se obtiene una nueva materia prima, con lo que se reduce la cantidad de recursos naturales primarios a extraer. Otros beneficios asociados a las ventajas sealadas son los de reducir tanto el espacio destinado a escombreras de residuos, como el nmero de explotaciones mineras necesarias para suministrar la materia prima original, minimizando el impacto medio ambiental y favoreciendo la proteccin de unos recursos naturales siempre limitados. El reciclado de materiales de construccin, impensable hace tan slo unos aos, est actualmente en la lnea de configurarse como una actividad con interesantes 8

Autor: Ayman Hanoun Robas expectativas de crecimiento. El mantenimiento de esta tendencia depende, en gran parte, de su capacidad para superar el obstculo que supone el bajo precio, tanto de los materiales de construccin tradicionalmente empleados, como del traslado a vertedero de los posibles residuos generados. Constatada esta situacin, es previsible que, en un futuro no muy lejano, el empleo de estos residuos como productos sustitutivos de los convencionales tomar carta de naturaleza, lo que propiciar la aparicin de actividades que, haciendo posible el desarrollo sostenible, sean econmicamente interesantes. Con fecha 12 de Julio se public el Plan Nacional de Residuos de Construccin y Demolicin (PNRCD) 2001-2006, en el que se fijan los principios de gestin, objetivos especficos de reduccin, reutilizacin reciclado y eliminacin ; las medida a adoptar para conseguir dichos objetivos, los medios de financiacin y el procedimiento de revisin. Este plan responde a la necesidad de planificar y gestionar especficamente los residuos de construccin y demolicin excluidos en el Plan Nacional de Residuos y adems, dar cumplimiento a las legislaciones europea y espaola, al tiempo que se establece un marco para su correcto reciclaje y valorizacin. El 1 de febrero de 2008 sali a la luz el REAL DECRETO 105/2008 por el que se regula la produccin y gestin de los residuos de construccin y demolicin. El artculo 1 del Real Decreto de 2008, citando textualmente, tiene por objeto establecer el rgimen jurdico de la produccin y gestin de los residuos de construccin y demolicin, con el fin de fomentar, por este orden, su prevencin, reutilizacin, reciclado y otras formas de valorizacin, asegurando que los destinados a operaciones de eliminacin reciban un tratamiento adecuado, y contribuir a un desarrollo sostenible de la actividad de construccin. Para lograr unos materiales reciclados de calidad, debe establecerse una normativa que incentive o prescriba la seleccin y separacin en origen de los RCDs, mediante una demolicin selectiva que permitan mejorar la valoracin relativa de los RCDs resultantes, as como tcnicas adecuadas de procesamiento de los residuos con las que se puedan obtener materiales reciclados de calidad necesaria. Se pueden establecen unas limitaciones al uso del rido reciclado en hormign estructural, cuyas lneas generales se sealan a continuacin: - La aplicacin de rido reciclado queda restringida a los casos de hormign en masa y armado, excluyendo su uso en hormign pretensado. - Slo se aconseja la utilizacin de rido procedente del reciclado de hormign convencional, excluyendo hormigones especiales tales como hormigones ligeros, hormigones con fibras o aquellos fabricados con cemento aluminoso, etc. Asimismo, se incluyen recomendaciones sobre cul debe ser la calidad del hormign de origen para garantizar la obtencin final de un rido de propiedades adecuadas y con una uniformidad suficiente. - Con carcter general se contempla la utilizacin de la fraccin gruesa del rido reciclado (tamao mnimo superior a 4 mm), sustituyendo a una cantidad limitada del rido natural que ser fijada en el 20% de sustitucin en peso. - La utilizacin del rido reciclado en hormigones que vayan a estar expuestos a ambientes agresivos, estar condicionada por la necesidad de tomar precauciones especiales que se precisarn en cada caso, y que pueden incluir, por ejemplo, 9

Autor: Ayman Hanoun Robas recomendaciones de utilizar una nica fuente de rido reciclado controlada, realizacin de ensayos complementarios, incremento en el contenido de cemento o disminucin de la relacin agua/cemento en la dosificacin, etc. La limitacin al porcentaje de rido reciclado que se recomienda utilizar, as como las especificaciones que se exijan en cuanto a su calidad y uniformidad, van a permitir garantizar un hormign reciclado cuyas propiedades no difieran sustancialmente de las de un hormign convencional. 1.2 Metodologa de estudio El presente estudio se basa en la realizacin y posterior estudio de tres fases experimentales de hormign fabricado con ridos reciclados. Los ridos reciclados de diferentes tipologas son materiales que ya se utilizan ampliamente en la construccin. Lo que diferencia las propiedades de los hormigones es, por un lado la dosificacin con la que se mezclen sus componentes, el proceso de fabricacin as como tambin las propiedades de cada uno de ellos. Para poder realizar un estudio amplio sobre cmo afecta el rido reciclado y sus propiedades en el hormign destinado a obra civil, se ha separado cada estudio en una fase experimental, las cuales se detallan a continuacin. FASE 0: Realizacin del Proyecto RECHNOR, que se basa en el estudio de una nueva metodologa y dosificacin en el tratamiento del rido reciclado. En esta fase los ridos utilizados se presaturan previamente a la fabricacin del hormign para evitar la absorcin de H2O especfica en el rido. Se fabrican 2 tipos de hormign, de relacin a/c efectiva de 0,65 y 0,5 respectivamente. Para cada uno de estos hormigones se fabrican 4 tipos de hormign, con sustitucin de rido reciclado respectivamente del 0%, 20%, 50% y 100%. FASE 1: Se utiliza rido reciclado obtenido de la demolicin directa de hormign. La principal caracterstica de estos ridos es la no-carbonatacin de los mismos. Se fabrican 4 hormigones con sustitucin de rido reciclado respectivamente del 0%, 25%, 50% y 100%, todos ellos con relacin agua/cemento efectiva de 0,55. FASE 2: Se procede a la carbonatacin acelerada de los ridos mediante inyeccin de CO2 en cmaras acondicionadas, para comparar entre las fases 1 y 2 los efectos de la carbonatacin del rido reciclado en las propiedades finales del hormign. Se fabrican 3 hormigones con sustitucin de rido reciclado respectivamente del 25%, 50% y 100%, todos ellos con relacin agua/cemento efectiva de 0,55. 1.3 Objetivos El estudio de los ridos reciclados como componente para la fabricacin de hormign ha sido ampliamente probado y se han estudiado numerosas veces las propiedades que puede aportar a estos hormigones reciclados. Su uso no es ni mucho menos novedoso puesto que en algunos pases de la unin europea, como por ejemplo Holanda, pas pionero y ms avanzado en la fabricacin de hormign reciclado ya se utilizan desde hace aos para su uso en la construccin. La importancia de nuestro estudio radica en el hecho que los ridos reciclados pueden ser diferentes en funcin del origen, de la planta de reciclaje y de los procesos de 10

Autor: Ayman Hanoun Robas tratamiento de los mismos y por ello se deben estudiar sus propiedades fsicas y actuar sobre los ridos para poder conseguir su mximo rendimiento y eficacia en la fabricacin del hormign. El objetivo de este estudio es analizar la influencia de la variacin de las propiedades del rido reciclado en el hormign endurecido, tanto a nivel de resistencias como de permeabilidad. Se determinaran las permeabilidades de todos los hormigones fabricados para poder definir el proceso ms eficaz en esta propiedad del hormign. El primer paso consistir en la bsqueda de informacin de todos aquellos estudios relacionados con el tema y realizar el estado del arte. Para ello se utilizarn las bases de datos de revistas cientficas relacionadas en este mbito. Adems tambin se buscarn todas las normas que se necesitarn ms adelante para la realizacin de los ensayos. Antes de la fabricacin de hormign el trabajo experimental se empez con la caracterizacin fsica de todos los ridos a utilizar, paralelamente se realiz la carbonatacin acelerada de los ridos mediante inyeccin de CO2 en cmaras acondicionadas para que en el momento de fabricar los hormigones con rido reciclado carbonatado stos ya estuvieran carbonatados. Despus se realiz la fabricacin de los hormigones, en esta fase se analiza la temperatura del hormign a la hora de fabricar as como la consistencia del hormign fresco. En estado endurecido se determin las propiedades mecnicas (resistencia a compresin, traccin indirecta y mdulo de elasticidad) y la permeabilidad, succin y resistencia a altas temperaturas.

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CAPITULO 2 : ESTADO DEL ARTE

2.1. Definiciones, tipos de ridos reciclados y mbito de aplicacin En un contexto general, se entiende por rido reciclado aqul rido resultante del procesamiento de materiales inorgnicos utilizados previamente en la construccin. La materia prima para su obtencin, son pues, los materiales ptreos generados como residuo durante los procesos de construccin y demolicin. Los residuos de hormign de cemento con clinker Portland y ridos naturales, machacados, cribados y procesados en plantas de reciclado dan lugar al material secundario rido reciclado de hormign. ste deriva de un solo tipo de material primario, el hormign, cuya composicin es heterognea (cemento, agua, ridos, aditivos y adiciones). El material obtenido de la forma descrita no puede considerarse, por tanto, un material uniforme. Las diferencias en la composicin pueden ser notables en funcin, principalmente, de la proporcin de mortero presente en el residuo. Tambin hay que considerar la presencia de subcomponentes, que pueden admitirse hasta un cierto lmite, siempre que sean de naturaleza ptrea. La necesidad de la utilizacin de ridos reciclados en la construccin est fundamentada por motivos de ndole medioambiental, debido a la generacin de grandes volmenes de residuos de difcil gestin. Existen numerosos estudios que han evaluado las propiedades de los ridos reciclados, obtenindose una gran dispersin de resultados ya que la calidad de los mismos dependen de numerosos factores, como pueden ser, el grado de limpieza que presentan loa ridos o las tcnicas de procesamiento utilizadas.

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Autor: Ayman Hanoun Robas Segn algunos estudios[1], la composicin del rido grueso reciclado esperada para un rido procedente principalmente de hormign (figura 1) suele contener reducidos porcentajes de materiales cermicos y bituminosos.

Figura 1: composicin en peso de la fraccion 10-25(%) y 4-12(%) [1]

Los otros tipos de ridos reciclados son: rido reciclado cermico: rido que se obtiene por procesamiento de material predominantemente cermico. El 85% de este rido debe tener una densidad seca superior a 1600 kg/m3 en la norma holandesa, para evitar materiales excesivamente porosos y ligeros. ridos reciclados mixtos: Definido en la norma holandesa como un rido que deber contener un porcentaje mayor del 50% de hormign con una densidad seca superior a 2100 kg/m3 y no ms del 50% de materiales ptreos reciclados de distinta naturaleza que el hormign, incluyendo los cermicos con una densidad seca mayor de 1600 kg/m3. Muchas normativas no permiten el uso de estos dos ltimos tipos en hormign estructural. Otras, como la holandesa, toleran el uso de rido reciclado cermico en hormigones no estructurales. Este tipo de rido puede compararse al rido ligero. Su empleo aumenta el contenido de aire y obliga tambin a una relacin agua/cemento (a/c) mayor. Adicionalmente, la resistencia a compresin y el mdulo de elasticidad del hormign pueden verse afectados muy negativamente. El nico tipo de rido reciclado que puede ser admisible para hormign estructural es el rido reciclado de hormign que no tienen betn y eso ayuda a una mayor resistencia de la nueva interfase que se crear entre la nueva pasta de cemento y los ridos reciclados y deben imponrsele valores limites para las impurezas que puedan tener efectos negativos sobre la resistencia y durabilidad. El uso de las fracciones finas del rido reciclado de hormign implica, entre otros inconvenientes, un aumento muy notable de la retraccin por secado y de la fluencia debido a la mayor cantidad de agua que precisan en su dosificacin. Por ello, en Europa slo se permite el uso de las fracciones gruesas que reducen notablemente las diferencias con respecto a un hormign con ridos convencionales.[1] En general puede decirse que los ridos reciclados de hormign de tamao 4mm son potencialmente aptos para la fabricacin de hormign, cumpliendo en su caso las especificaciones complementarias para cada aplicacin concreta. Si la sustitucin del rido grueso convencional es menor o igual al 20%, las propiedades mecnicas permanecen prcticamente constantes[1]. Cuando se empleen porcentajes 13

Autor: Ayman Hanoun Robas mayores de sustitucin los efectos sobre las mismas pueden representar una limitacin en distintos casos. En lo que se refiere al presente documento, y salvo indicacin en contra, se entender por rido grueso reciclado el rido reciclado procedente del hormign. 2.2. Propiedades del rido reciclado 2.2.1 Granulometra La granulometra de los ridos reciclados vara segn el proceso de trituracin que se realice, pudindose seleccionar mediante pequeos ajustes en la apertura de las machacadoras. El porcentaje de rido grueso que se obtiene suele variar entre 70% y 90%[1] del rido total producido. Este porcentaje depende adems del tamao mximo del rido grueso reciclado producido y de la composicin del hormign original. La fraccin gruesa posee una curva granulomtrica adecuada, que se puede englobar dentro de los husos granulomtricos que recomiendan algunas normas internacionales para el empleo de rido grueso en hormign estructural (ASTM). Porcentaje de finos El rido reciclado genera finos durante su manipulacin debido a la aparicin de pequeas partculas de mortero que se desprenden. Segn algunos ensayos espaoles [3.4], la generacin de finos sobre fracciones gruesas ya clasificadas en el laboratorio puede variar entre 0,27% y 1,14%, situndose en la mayora de los casos por debajo del lmite del 1% del rido grueso establecido por la EHE. La presencia de partculas finas en la superficie del rido reciclado puede originar problemas de adherencia entre ste y la pasta de cemento, adems de provocar un aumento en la cantidad de agua de amasado necesaria. Las recomendaciones o normas que incluyen especificaciones sobre esta propiedad establecen un lmite ms alto de finos para el rido reciclado, admitiendo entre un 2% y un 5%, favoreciendo as el cumplimiento de esta especificacin. [1] 2.2.2. Mortero adherido El rido grueso reciclado posee una cierta cantidad de mortero adherido, que lo diferencia de los ridos naturales. Este mortero es el causante de las diferencias que existen entre las propiedades de un rido natural y un rido reciclado antes mencionadas: menor densidad, mayor absorcin, susceptibilidad a las heladas, reaccin lcali-rido y ataque de sulfatos, entre otros. Estas propiedades afectan, a su vez, negativamente a las del hormign: mdulo de elasticidad, retraccin, fluencia y problemas asociados a la durabilidad. Cuanto mayor es el contenido de mortero adherido que presenta el rido reciclado, ms lo acusar el hormign fabricado con l [2].

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Autor: Ayman Hanoun Robas 2.2.3. Densidad y Absorcin La densidad del rido reciclado es inferior a la del rido natural, debido a la pasta de cemento que queda adherida a los granos. La densidad del rido reciclado suele oscilar entre 2.100 y 2.400 kg/m3, mientras que la densidad saturada con superficie seca vara entre 2.300 y 2.500 kg/m3, por lo que en todos los casos se pueden considerar estos ridos de densidad normal (no ligeros), por presentar una densidad superior a 2.000 kg/m3, segn establece la norma UNE 146.120:97 ridos para hormigones. Especificaciones. [1] La absorcin es una de las propiedades fsicas del rido reciclado que presenta una mayor diferencia con respecto al rido natural, debido a la elevada absorcin de la pasta que queda adherida a l. Los valores habituales de absorcin estn comprendidos entre 4-10%, incumpliendo en la mayora de los casos el lmite del 5% que establece la EHE. Los principales aspectos que influyen tanto en la densidad como en la absorcin del rido reciclado son: Tamao de partcula: las fracciones ms pequeas presentan menor densidad y una mayor absorcin (para un mismo hormign de origen) que las fracciones ms gruesas debido a que en las primeras se concentra un mayor porcentaje de pasta.

Figura 2: Relacin entre el tamao mximo del rido reciclado y su absorcin [1].

Calidad del hormign original: los hormigones de baja relacin a/c (y por lo tanto de elevada resistencia), suelen dar lugar a ridos reciclados de mayor calidad, y por lo tanto con mayor densidad y menor absorcin. Estudios realizados demuestran que una misma planta que procese hormigones de diferente calidad (10-50 N/mm2) puede producir ridos con un rango del coeficiente de absorcin muy amplio (entre 10% y 5% respectivamente) [1]. Tcnicas de procesado: cuando en el procesado del rido grueso reciclado se realizan sucesivas etapas de trituracin, se elimina un mayor contenido de mortero y la calidad del rido mejora sustancialmente, observndose un descenso de la absorcin y un incremento de la densidad, que pueden alcanzar valores prximos a los del rido natural. Comparando el rido reciclado con el rido natural, se observa que la principal diferencia es la porosidad total, pues en algunos casos la porosidad del reciclado puede 15

Autor: Ayman Hanoun Robas llegar a ser el doble que la del natural. Eso provoca un aumento de la permeabilidad global del hormign, aunque los diferentes estudios certifican que la permeabilidad total disminuye con la edad del hormign ya que poco a poco se va densificando el conjunto [3]. Este efecto se evidencia sobretodo en los poros de radio < 30 nm, pues es en esta zona donde ms se nota que la permeabilidad disminuye con la edad, aunque es necesario remarcar que con la introduccin de rido reciclado crece tambin el tamao medio de los poros que junto a las grietas que ya llevan los ridos hace que la permeabilidad sea considerablemente superior a la del rido natural.

Figura 3: Afectacin del tamao de los poros. r=factor de sustitucin [5].

2.3. Dosificacin de hormigones con rido reciclado Para la dosificacin del hormign reciclado, en principio se pueden emplear los mtodos convencionales de dosificacin, aunque se han desarrollado algunas experiencias especficas respecto a la utilizacin de ridos reciclados [1] 2.3.1. Contenido de agua Para determinar el contenido de agua en la dosificacin de hormign con ridos reciclados, hay que tener en cuenta que la absorcin de agua es mucho mayor en los ridos reciclados que en los convencionales, debido entre otros factores, al mortero adherido a los ridos originales. As, se puede considerar que el hormign reciclado elaborado con ridos gruesos reciclados y arena natural requiere entre un 5% y un 10 % ms de agua que los hormigones producidos con ridos naturales para conseguir la misma consistencia [1]. Para asumir este incremento en la demanda de agua se puede presaturar el rido o incrementar el agua de amasado. Tambin es posible corregir este efecto mediante la utilizacin de aditivos. 2.3.2. Contenido de cemento En principio, los tipos de cemento utilizados sern los mismos que se emplearan en un hormign convencional para las mismas prestaciones.

16

Autor: Ayman Hanoun Robas Debido a la menor calidad del rido reciclado, para mantener la misma resistencia y consistencia, el hormign reciclado necesitar un mayor contenido de cemento en su dosificacin.[2] 2.3.3 Dosificacin de rido reciclado Se observa que las propiedades del hormign fabricado con ridos reciclados tienden a empeorar a medida que aumenta el porcentaje de sustitucin. En la prctica, los valores aconsejables de sustitucin llegan hasta el 50 %. nicamente se suele utilizar un 100% de rido reciclado como rido grueso en hormigones no estructurales, por ejemplo como hormign de limpieza o pavimentos de trnsito reducido. En Holanda se han llevado a cabo experimentos de este tipo, resultando satisfactorios [4]. Esto se recoge en diferentes normativas, establecindose limitaciones a su dosificacin. Segn RILEM, se puede emplear una proporcin de hasta un 20% de rido reciclado sin ninguna limitacin en su resistencia y su aplicacin, siempre que el contenido de material cermico sea inferior al 10%. La normativa belga describe parmetros parecidos a stos, estableciendo limitaciones a la absorcin. La norma alemana DIN 1045, permite un empleo de hasta un 5% en peso de rido reciclado sin establecer restricciones adicionales al hormign. Segn el ambiente de aplicacin esta norma establece ciertas limitaciones en relacin con los porcentajes de sustitucin. La normativa inglesa no establece limitaciones en porcentajes de sustitucin, sino en propiedades especficas. En la mayor parte de las experiencias realizadas, no se ha considerado el empleo de rido fino reciclado por las deficientes prestaciones que suele proporcionar, debido a sus caractersticas, que difieren en gran medida de las que posee el correspondiente rido natural: elevada presencia de contaminantes, dificultad en el control del agua libre, acusadas prdidas de resistencia y elevada absorcin de agua con consecuencias negativas para las caractersticas del nuevo hormign. Es conveniente hacer constar que en numerosos estudios llevados a cabo en Japn, se denomina rido fino a la fraccin 0-2 mm, siendo empleadas las fracciones a partir de 2 mm como rido grueso [5]. Criterios generales de dosificacin Se deben realizar dosificaciones previas para ajustar la cantidad de agua para obtener la consistencia requerida, la relacin agua/cemento para obtener la resistencia exigida y la proporcin entre rido fino y grueso para alcanzar la cohesin del hormign fresco. Para una misma consistencia, la demanda de agua del hormign con rido grueso reciclado es del orden de 5-10 % mayor que para el hormign convencional. Debido a la mayor demanda de agua del hormign con ridos reciclados, el contenido de cemento necesario ser algo mayor para el hormign con ridos reciclados que para el hormign convencional para obtener la misma resistencia. Se han desarrollado mtodos especficos que han tenido en cuenta estos aspectos. Cuando se est estimando la relacin entre el rido fino y grueso, se debe tener en cuenta que la curva granulomtrica de referencia para el rido reciclado es la misma que para el rido convencional. 17


Si las dosificaciones son en peso se debe tener en cuenta la menor densidad del rido reciclado. sta se debe a la menor densidad del mortero adherido a las partculas de ridos reciclados. Debido a la alta capacidad de absorcin, los ridos reciclados es recomendable que estn hmedos antes de su empleo. En caso contrario, absorberan agua de la pasta y se perdera trabajabilidad, adems de perder el control de la relacin agua/cemento efectiva [6,7]. 2.4 Propiedades generales del hormign fabricado con rido reciclado. Las propiedades del hormign reciclado pueden verse afectadas negativamente respecto a las de un hormign convencional con la misma dosificacin. El mdulo de elasticidad y las resistencias pueden reducirse, y la retraccin y fluencia pueden aumentar en comparacin con hormigones de similares resistencias que contienen nicamente ridos naturales. En general la permeabilidad de los hormigones reciclados es ms alta que la del hormign convencional, tienen mayor capacidad de succin y resisten peor la exposicin a temperaturas altas. Estas variaciones, debidas fundamentalmente al aumento de la cantidad de mortero adherido al rido, sern mayores a medida que se aumente el porcentaje de sustitucin de rido natural por rido reciclado [8,9,10]. 2.5 Propiedades del hormign fresco 2.5.1. Consistencia La incorporacin total de grava reciclada seca en el hormign produce en general un aumento de la consistencia cuando se mantiene la misma relacin agua/cemento. Debido a la elevada absorcin que presenta el rido reciclado, durante el proceso de amasado una cierta cantidad de agua ser retenida por los ridos, generando un aumento de consistencia en ocasiones importante y una reduccin de la relacin agua/cemento efectiva. As, el aumento de la demanda de agua se debe principalmente a la mayor absorcin de los ridos reciclados y al cambio de granulometra del rido, fundamentalmente por generacin de finos durante el amasado, aunque tambin pueden influir otros factores como su forma angular y su textura rugosa. Adems, la prdida de trabajabilidad es ms rpida, ya que despus del amasado el rido contina absorbiendo agua. Esto presenta un problema cuando se trata de un hormign fabricado en planta, para el que se produce un intervalo de tiempo entre la produccin y la puesta en obra [1]. 2.6 Propiedades del hormign endurecido 2.6.1. Resistencia de hormign con ridos reciclados. La reduccin de la resistencia a compresin se puede observar en todos los hormigones en los que el rido natural ha sido sustituido por rido reciclado para la misma relacin agua/cemento, es inferior a los convencionales, disminuyendo a medida que aumenta el porcentaje de sustitucin, y no slo la resistencia, la reduccin de las propiedades mecnicas del hormign se hace ms patente a medida que se aumenta la proporcin de 18

Autor: Ayman Hanoun Robas rido reciclado que sustituye al natural [8,10]. Ms an, la incorporacin de ridos finos reciclados (arena reciclada) obtenidos siempre de la demolicin y trituracin de hormign, conlleva una reduccin an mayor de las propiedades mecnicas del nuevo hormign [10].

Figura 4: Relacin resistencia media a compresin agua/cemento total segn curva de Abrams [3].

Como se observa en la figura 5, el aumento de la porosidad inducido por el rido reciclado es muy daino para la resistencia a compresin del hormign, como se puede observar en el siguiente grfico [5].

Figura 5:Porosidad total vs Resistencia a compresin [12].

2.6.2. Influencia del porcentaje de rido reciclado Dado que la sustitucin del rido fino natural por rido fino reciclado comporta graves prdidas de propiedades mecnicas, se contempla nicamente la sustitucin de rido grueso. Las prdidas de resistencia, cuando se sustituye el 100% del rido grueso, suelen encontrarse alrededor del 20%, pudiendo alcanzar de forma puntual el 30%. Cuando la sustitucin baja al 50%, las prdidas de resistencia se sitan en un 2-15%. La prdida de resistencia suele ser inferior al 5% cuando la sustitucin se limita al 20-30% [5]. 19


2.6.2.1. Influencia de la calidad del hormign de origen La resistencia de los hormigones reciclados y de los convencionales aumenta con la disminucin de la relacin agua cemento. Esta relacin, conocida para el caso de los hormigones convencionales, no se puede aplicar directamente al caso de los hormigones reciclados, ya que en stos la resistencia tambin depende de la calidad del rido reciclado utilizado. As, a partir de un rido reciclado de baja calidad (hormign de origen de baja resistencia) se obtendr un hormign reciclado que presentar un valor en su resistencia, que no podr ser superado an disminuyendo la relacin agua cemento. Sin embargo, si el rido reciclado es de calidad alta (hormign de origen de buena resistencia y buen estado) los hormigones reciclados resultantes pueden alcanzar resistencias cuya correspondencia con la relacin agua / cemento es similar a la de los hormigones convencionales [11] 2.6.2.2. Influencia de la cantidad del mortero adherido Las principales propiedades del hormign reciclado dependen bsicamente de la calidad del hormign de origen, no de la cantidad del mortero adherido [11]. La cantidad de mortero adherido del rido reciclado influye en la resistencia a compresin del hormign reciclado. Segn un estudio en el que se utilizaron ridos reciclados de diferentes procedencias y con distintas cantidades de mortero adherido (entre el 35.5% y el 67.5% en peso del rido reciclado), las resistencias que se obtuvieron en los hormigones reciclados fabricados presentaron cadas comprendidas entre el 15% y el 30% respecto al hormign de control [13]. 2.6.3 Porosidad, absorcin y permeabilidad. La presencia de agua es el principal factor en el deterioro del hormign, con excepcin del deterioro mecnico. El transporte de agua a travs del hormign viene determinado por el tipo, tamao, distribucin e interconexin de los poros y fisuras. Estos factores determinan la permeabilidad del hormign y a su vez, sta condiciona decisivamente la durabilidad. Una vez producida la entrada del agua desde la superficie mojada, sta circula por el hormign en funcin de su porosidad, transportando a su vez las sustancias agresivas disueltas. La incorporacin del rido reciclado en el hormign representa un aumento de su porosidad, de su capacidad de absorcin y de su permeabilidad, aunque el resultado final depende tambin de las caractersticas de la nueva matriz cementante. Diferentes estudios [12] que han evaluado esta propiedad en hormigones con sustitucin del rido grueso natural por rido grueso reciclado han obtenido un aumento del coeficiente de absorcin de los hormigones reciclados comparados con los hormigones convencionales. Estos incrementos dependen de la porosidad del rido reciclado y del porcentaje de sustitucin, y pueden variar entre el 15% y 70% respecto a la absorcin del hormign convencional

20

Autor: Ayman Hanoun Robas Otros estudios han comprobado que porosidad y permeabilidad aumentan con la inclusin de rido reciclado, siendo este efecto mucho ms importante cuando se utilizan adems las fracciones recicladas finas. El aumento de la porosidad en estos casos es de 1,5 a 2 veces mayor que la del hormign de control. La permeabilidad es de 2 a 3 veces mayor que la del hormign de control [13]. 2.6.4 Resistencia a altas temperaturas. Las altas temperaturas se pueden dividir en tres rangos en trminos del efecto que tienen sobre la prdida de resistencia del hormign. stos rangos son de 20-400C, 400-800C y por encima de 800C. En el rango 20-400C, el hormign convencional mantiene su resistencia original. En el rango 400-800C, el hormign pierde la mayora de su resistencia original, especialmente a partir de los 600C [14]. A temperaturas mayores de 800C los efectos de la prdida no son tan significativos como en el rango de 400800, as que es en este rango donde el hormign nota los efectos de las altas temperaturas, que es cuando el hormign pierde masa. Los poros de mayor tamao (>50 nm) se engrandecen todava ms, y ste efecto es ms notable cuando trabajamos con rido reciclado. Las resistencias a traccin y compresin disminuyen por la desintegracin de la pch y el aumento en la porosidad total (sale ms perjudicada la resistencia a traccin). El C-SH queda muy daado y a su vez la permeabilidad aumenta mucho debido al crecimiento de los poros de mayor tamao [14,15].

Figura 6: Evolucin de la Resistencia a compresin del hormign sometido a altas temperaturas [14]

2.6.5 Hormign carbonatado 2.6.5.1 Dixido de carbono. El dixido de carbono (CO2) gaseoso, tambin conocido como anhdrido carbnico se forma por la combinacin de dos elementos : carbono y oxigeno. Se produce por combustin del carbn o hidrocarburos, fermentacin de lquidos, cuando se quema, en exceso de oxgeno, cualquier tipo de compuestos que contengan carbono o la simple respiracin de las personas y animales que habitan en la tierra. 21


El dixido de carbono es uno de los principales componentes de la atmsfera, encontrndose en cantidades de 0.035 % en las zonas rurales no industrializadas y hasta 0.3 % en las ciudades.

Tabla 1: Componentes de la] atmsfera [15

El CO2 gaseoso tiene un leve olor irritante, es incoloro, es tan pesado como el aire, y a diferencia del monxido de carbono (CO), no es txico. No es combustible ni comburente, es decir, no arde ni mantiene la combustin. En soluciones acuosas forma cido carbnico, el cual es muy inestable por lo que debe ser aislado. Su ingreso al interior del hormign se produce a travs de los poros y capilares de la pasta de cemento. Es por esta razn que la humedad ambiental influye de manera decisiva en la velocidad de difusin y penetracin. El dixido de carbono tambin se genera a travs de monxido de carbono (CO). El tiempo de vida media de este gas en la atmsfera es de aproximadamente 1 mes, pero eventualmente se oxida y pasa a convertirse en dixido de carbono (CO2). Otro factor de gran relevancia que influye en el aumento de la concentracin de dixido de carbono, son los convertidores catalticos de tres vas que poseen los actuales vehculos motorizados. Estos dispositivos convierten los gases contaminantes emitidos por los motores de combustin interna en gases no contaminantes (CO2,H2O y N2). 2.6.5.2 Carbonatacin en hormign reciclado

Los estudios indican que la utilizacin de ridos gruesos reciclados de calidad y en pequea cantidad, mantienen profundidades de carbonatacin similares a las de los hormigones convencionales, mientras que para sustituciones elevadas se pueden alcanzar profundidades mayores [16]. La carbonatacin est considerada un proceso daino para el hormign debido a que produce corrosin de las armaduras, ms an si los ridos reciclados con que tratamos servirn para fabricar hormign reforzado, pues la carbonatacin provocara la corrosin de las armaduras [17]. 22


La corrosin generalizada se produce por un descenso en la alcalinidad del hormign que puede ser debido a un deslavado, por circulacin de aguas puras o ligeramente cidas, o por reaccin de los compuestos de carcter bsico NaOH, KOH y Ca(OH)2 de la fase acuosa del hormign, con los componentes cidos de la atmsfera dixido de carbono (CO2) y de azufre (SO2) para dar carbonatos-sulfatos y agua. El que mas abunda es el CO2, por lo que este proceso de reduccin de la alcalinidad se le llama genricamente Carbonatacin (figura 7)

Figura 7: Proceso de carbonatacin [15].

Una caracterstica de este proceso es la existencia de un frente de avance del proceso que separa las dos zonas con pH muy diferentes, una con pH mayor a 12.5 y la otra con pH menor que 8. Este frente se puede visualizar con un indicador apropiado como es la fenolftaleina, que se toma incolora en la zona carbonatada y toma un color rojo-prpura en la zona que permanece alcalina:

Figura 8: Frente de carbonatacin [15]

23


La velocidad de avance de la carbonatacin es un proceso lento que se atena con el tiempo, ajustndose a una ley parablica del tipo:

La constante de esta ley depende tambin de muchos factores relacionados con la calidad y resistencia mecnica del hormign (tipo de cemento, proporcin por m3 de hormign, relacin a/c) y de la humedad ambiental. En la figura 9 se muestra el progreso de la carbonatacin en funcin de alguna de estas variables. En ella, puede apreciarse que la humedad ptima de avance del frente se sita alrededor del 50 a 80% de humedad relativa. A humedades mayores los poros estn saturados de agua y el gas CO2, penetra con ms dificultad, y a humedades inferiores, los poros estn casi secos y el CO2 no puede reaccionar sin la existencia de un medio liquido.

Figura 9: progreso de la carbonatacin en funcin de algunas variables [15].

Cuando la carbonatacin se produce en un hormign que contiene cloruros, se suman los efectos de ambos agresivos provocando una fuerte corrosin. Adems, por efecto de 24

Autor: Ayman Hanoun Robas la accin del CO2 sobre las fases slidas del cemento, los cloruro aluminatos se pueden disgregar y dejar libre a los cloruros que mantenan combinados. El hormign se constituye a partir de la hidratacin de su principal componente, el cemento. Este necesita una determinada cantidad de agua para hidratarse. Sin embargo, un parte de ella se evapora y, en su salida, produce un red de capilares y microporos al interior del hormign, que posteriormente se llena de aire. Esta red es uno de los principales problemas de permeabilidad que presenta el hormign y al agregarle la permeabilidad propia de los ridos y las fisuras producidas por las retracciones del fraguado y por temperatura, se obtiene un material poroso y permeable. Estos poros son los que permiten el paso de los agentes agresivos del medio al interior del hormign. La relacin a/c es uno de los factores clave que tienen influencia sobre el conjunto de propiedades del hormign. Su eleccin depende principalmente de la agresividad del ambiente al que estar expuesto el hormign y de los requisitos mecnicos que el hormign endurecido debe satisfacer. Relaciones a/c muy altas producirn hormigones muy permeables y propensos a la carbonatacin. Sin embargo relaciones muy bajas darn hormigones poco trabajables . Es por esto que se debe encontrar el equilibrio para obtener hormigones trabajables y con resistencias a la penetracin de agentes agresivos del medio. El cemento al mezclarse con el agua forma una pasta, que tiene la propiedad de rigidizarse progresivamente hasta construir un slido de creciente dureza y resistencia. Esto se produce por un proceso fsico-qumico derivado de la reaccin qumica del agua con las fases mineralizadas del clinker y que en su primera etapa incluye la solucin en agua de los compuestos anhidros del cemento, formando compuestos hidratados. El hidrxido de calcio liberado es el principal responsable de la alcalinidad del hormign (aproximadamente u ph de 12). Otro factor que aporta alcalinidad, pero en menor grado son los lcalis provenientes del clinker y de los ridos, los cuales estn formados por el xido de potasio (K2O) y el xido de sodio (Na2O) que, al hidratarse, forman hidrxido de potasio, K(OH), e hidrxido de sodio, Na(OH), respectivamente, los que contribuyen a producir la alcalinidad. Aunque no existe uniformidad de criterios y valores en cuanto a la carbonatacin y a su papel en las prestaciones del hormign, en el presente estudio se intentar definir un criterio respecto al papel, beneficioso o no, de la carbonatacin, pues se cree que induciendo la carbonatacin de los ridos reciclados previamente a la fabricacin del hormign, puede resultar en una importante mejora de la permeabilidad del hormign reciclado. 2.7. Propiedades del hormign carbonatado. El hormign carbonatado presenta unas propiedades sustancialmente diferentes del hormign no-carbonatado, se observa el aumento de la densidad, resistencia, modulo de elasticidad y retraccin producidos por la carbonatacin, y la magnitud de los cambios depende proporcionalmente del contenido de cemento [16].

25

Autor: Ayman Hanoun Robas La carbonatacin provoca ciertos cambios visibles en el hormign, adems de los citados anteriormente, como por ejemplo cambios en el peso de las muestras, cambios en la absorcin y saturacin de humedad y en la difusividad del CO2 [18]. La carbonatacin de una muestra se dar con ms facilidad en hormigones con una relacin a/c alta puesto que ello implicar cierta permeabilidad que facilitar la difusin del CO2 entre la estructura porosa de la masa, como se observa en la figura (10):

Figura 10: Evolucin de la carbonatacin con a/c. [16].

2.7.1 Densidad La carbonatacin provocada en un hormign hace variar principalmente la microstructura del mismo, y se demuestra que existe un aumento en la densidad de este hormign, pues sube el volumen de hidratos y disminuye notablemente la porosidad [17].

Figura 11: Aumento de la densidad segn el tiempo de carbonatacin. [17]

2.7.2 Porosidad A medida que aumenta el grado de carbonatacin de una muestra, se aprecia una subida de la densidad y una bajada de la porosidad total de la pasta, pero se observa tambin un aumento de la porosidad capilar. La porosidad capilar es un aspecto interesante para la 26

Autor: Ayman Hanoun Robas fabricacin de hormign armado, pues son los poros capilares los que conectan las vas internas del hormign, favoreciendo la penetracin de iones (Cl- p.ej.) provenientes del exterior [19].

.Figura 12: Relacin entre el volumen y el tamao de los poros [15]

2.7.2.1 Carbonatacin y Porosidad segn el tipo de cemento Con la carbonatacin se reduce la porosidad total para todo tipo de cemento o mezcla cementicia (OPC, cenizas, slag), pero dependiendo del tipo de mezcla cambian notablemente las medidas de los poros, afectando de una forma u otra a las propiedades del hormign final [16]. En cualquier caso, se ha observado que en los cementos con mucho clinker la carbonatacin implica siempre una considerable reduccin del volumen total de poros.[16]. OPC, Ordinary Portland Cement Segn los estudios realizados [20],se reduce la porosidad total con la carbonatacin, pero aumenta ligeramente la proporcin de poros capilares de tamao superior a 50 nm 27


Cenizas y Slag Tambin se consigue una reduccin importante de la porosidad total del conjunto pero en este caso, con este tipo de mezclas cementicias la carbonatacin aumenta mucho la proporcin de poros > 50 nm, lo cual es muy negativo para las prestaciones finales del hormign endurecido. Se crea una red de poros capilares de gran tamao debido a la descomposicin del gel de C-S-H en estas pastas de cemento. V. T. Ngala, demostr tambin que los cambios en el volumen total de poros y en el tamao de los mismos dependen de la relacin agua/cemento y del curado inicial [20]. Los dos factores ms importantes que determinan la velocidad de reaccin son el tamao de las partculas (50 nm [16].

PERMEABILIDAD

POROSIDAD TOTAL

TRANSPORTE

DISTRIBUCIN DE POROS

Figura13: Relacin entre porosidad y propiedades [16]

2.7.3 Permeabilidad El coeficiente de permeabilidad baja con el tiempo y la edad del hormign, y se observa que el flujo de agua es muy bajo para muestras muy carbonatadas. 28

Autor: Ayman Hanoun Robas Segn la relacin agua/cemento, a medida que aumenta a/c el ndice de permeabilidad tambin aumenta como se observa en la figura 14 [16].

Figura 14: Efecto de la carbonatacin en la permeabilidad [16].

Dado que est demostrado que la permeabilidad disminuye con la carbonatacin, y adems que se produce una cierta densificacin del hormign conjuntamente con una disminucin del volumen total de poros por los efectos de dicha carbonatacin, es lcito pensar que provocando la carbonatacin en los ridos reciclados, de naturaleza porosa y muy permeables, se conseguira mejorar la caracterstica ms problemtica de los ridos reciclados, la porosidad y consecuente permeabilidad, y as mejorar sta caracterstica en el global de hormigones reciclados. 2.8 Comparacin microscpica entre nac (natural aggregate concrete) y rac (recycled aggregate concrete). A niveles microscpicos se estudia la zona de transicin entre el rido reciclado y la pasta de cemento (ITZ, interfacial transition zone). Se ha demostrado que la ITZ influye de forma significativa en las propiedades del hormign, pues generalmente es la zona ms dbil del conjunto y la fase que realmente limita la resistencia del hormign [11].

Figura 15: Antigua ITZ de los ridos reciclados [11].

Es por la presencia de la ITZ que el hormign presenta una menor resistencia que la que presentan cada uno de sus componentes por separado (ridos y pasta de cemento). Es por ello que la ITZ debe ser considerada cuando se trata de estudiar la resistencia y durabilidad del hormign. Particularmente en el hormign fabricado 29

Autor: Ayman Hanoun Robas con ridos reciclados encontramos muchas ms ITZ que en el normal, como se observa en la figura, donde se puede ver la ITZ entre el rido original y el mortero adherido (antigua ITZ), y una segunda ITZ entre el mortero adherido y la nueva pasta de cemento (nueva ITZ).

Figura 16: Antigua y nueva ITZ de los ridos reciclados [11]

En el estudio del hormign fabricado con ridos reciclados, se ha demostrado que hay mucha relacin entre la ITZ y la relacin agua/cemento [11]. En el caso de una relacin a/c alta, la nueva ITZ ser ms dbil que la antigua (del hormign original), y la resistencia del rido reciclado ser igual que la del rido natural. Por otro lado, con una relacin a/c baja, la nueva ITZ ser ms resistente que la antigua y eso hace que la resistencia del rido reciclado sea peor que la del rido natural.

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CAPTULO 3: FASE EXPERIMENTAL 3.1. Introduccin En este captulo se detalla el procedimiento seguido para la fabricacin de los diferentes tipos de hormigones reciclados. El estudio parti de la caracterizacin de los materiales a utilizar en la fabricacin de los diferentes hormigones. Una vez caracterizados, se procedi a la fabricacin de hormigones de diferentes dosificaciones manteniendo el porcentaje de cemento y de agua pero reduciendo el porcentaje de rido grueso natural a medida que se aumenta el porcentaje de rido reciclado (la arena nunca se sustituy por arena reciclada, se us siempre arena natural). Los porcentajes de sustitucin del rido reciclado para cada tipo de hormign estudiado fueron 0%, 25%, 50% y 100%. Dado su origen, de hormign sin contaminar, el rido reciclado no estaba carbonatado, lo que permite una buena comparacin entre el uso de rido carbonatado y sin carbonatar. Se us fenolftalena como indicador para determinar el grado de carbonatacin del rido. El color liloso que adquiere ste indica que no hay muestras de carbonatacin en ese rido. Por el contrario si est carbonatado el tintado ser muy dbil o casi imperceptible tras la aplicacin de la fenolftalena, como se observa en la figura 17, donde, de derecha a izquierda, vemos un rido sin carbonatar (color lila), un rido a media carbonatacin y un rido ya carbonatado (sin color).

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Figura 17: Determinacin del grado de carbonatacin mediante fenolftalena

A medida que se ejecuta cada fase experimental, se analizan a 28 das las diferentes propiedades mecnicas (compresin, traccin indirecta y mdulos elsticos) as como la permeabilidad, absorcin superficial y resistencia al fuego (stas ltimas dependiendo de la disponibilidad del hormign) obtenidas por los hormigones. Las diferentes fases estn dispuestas de modo que cada una intenta mejorar bajo condiciones tericas las propiedades obtenidas en la fase anterior manteniendo la misma trabajabilidad en todos los hormigones frescos para poder utilizar estos resultados en la aplicacin del rido reciclado en la fabricacin de hormigones.

La fabricacin se dividi en tres fases: FASE 0: Proyecto RECHNOR, ridos presaturados, fabricacin de dos tipos de hormign, de relaciones agua/cemento efectiva de 0,65 y 0,50 respectivamente. FASE 1: rido reciclado no-carbonatado, resistencia caracterstica de relacin a/c efectiva 0,55. Fase 2: ridos reciclado carbonatado, resistencia caracterstica de relacin a/c efectiva 0,55.

3.2. Caracterizacin de los materiales A continuacin se muestran las propiedades ms importantes de cada uno de los materiales utilizados en la fabricacin de los hormigones. 3.2.1. Cemento Se ha utilizado en la fase 0 un cemento CEM-I 42,5 N/SR para la fabricacin de hormigones. Se decidi seleccionar este tipo de cemento por las siguientes razones: Uno de los hitos a cubrir por la ETS de Caminos de Barcelona es la sensibilidad al 33

Autor: Ayman Hanoun Robas ataque por sulfatos de los hormigones reciclados por lo que era necesario el uso de este tipo de cemento. Uno de los hitos a cubrir por el CEDEX es el estudio de la carbonatacin en el hormign reciclado y algunos estudios han demostrado que la profundidad de carbonatacin aumenta hasta en un 50% con el uso de cementos SR. Adems, la mayor demanda de agua del rido reciclado provoca en general una mayor consistencia en el hormign, con la utilizacin de este tipo de cemento mejoramos la fluidez del mismo. Los ensayos de caracterizacin de los dos tipos de cemento empleados en el estudio experimental se recogen en la tabla 2:

Tabla 2: caracterizacin del cemento CEM-I 42,5 N/SR utilizado y requisitos segn RC-08 CEM I 42,5 N/SR Densidad real Fraguado inicial Fraguado final Estabilidad de volumen Resistencia a 2 das Resistencia a 28 das Escurrimiento NORMA UNE 80103:1986 UNE-EN 196-3:2005 UNE-EN 196-3:2005 UNE-EN 196-3:2005 UNE-EN 196-1:2005 UNE-EN 196-1:2005 UNE 83258:2005 RESULTADOS 3,22 t/m 275 min 305 min 1,3 mm 24,5 N/mm 57,7 N/mm 93 % REQUISITOS RC-03 45 min 12 horas 10 mm 10 N/mm 42,5 N/mm -

En las fases 1 y 2 se ha utilizado un cemento CEM-I 52,5 R para la fabricacin de hormigones que presenta las siguientes caractersticas:

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Tabla 3: caracterizacin del cemento CEM-I 52,5 R utilizado y requisitos segn RC-08

3.2.2. ridos Para la ejecucin de la fase 0 se ha utilizado un rido reciclado, al que llamamos rido TIPO M proporcionado por el Proyecto RECHNOR con sede en Madrid. Para la ejecucin de las fases 1 y 2 se han utilizado ridos que han sido obtenidos de la demolicin directa de hormign, el contenido de betn es nulo y originalmente no estaban carbonatados. A continuacin se presenta la caracterizacin de los diferentes ridos utilizados en la fabricacin de los hormigones. 3.2.2.1. Propiedades Fsicas Granulometra En cuanto a la arena se trat de una arena caliza proporcionada por Madrid como parte del seguimiento del proyecto RECHNOR. La arena, la grava y gravilla natural presentan la siguiente granulometra que se ha determinado de acuerdo a la norma UNE EN 9331:1998:

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Autor: Ayman Hanoun RobasTabla 4: Granulometra de la arena, grava y gravilla naturales utilizadas en la fase 0 TAMIZ (mm) 63 32,5 16 8 4 2 1 0,5 0,25 0,125 % QUE PASA ARENA 100 100 100 100 98 72 46 29 18 12 GRAVA 100 100 79 4 0 0 0 0 0 0 GRAVILLA 100 100 100 73 8 1 1 1 1 1

En la figura 18 podemos ver las curvas granulomtricas de los ridos empleados. La granulometra de todos los ridos naturales es adecuada para su utilizacin en la fabricacin de hormigones.

Figura 18: Granulometra ridos para la fabricacin de hormigones

A continuacin se detalla la granulometria de la arena, grava, gravilla y rido reciclado en las fases 1 y 2:Tabla 5: Granulometra de la ,grava , gravilla y rido reciclado utilizados TAMIZ (mm) 31,5 22,4 20 16 % QUE PASA ARIDO GRAVILLA RECICLADO 100 100 100 100 50 48 44 38

GRAVA 100 99 94 64

ARENA 0 0 0 0

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11,2 8 5,6 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063 bandeja

16 1 0,12 0,11 0,11 0 0 0 0 0 0

99 83 23 4 2 0 0 0 0 0 0,38

29 18 9 3 0,5 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 80 50 31 20 13 6 1,5

Densidad, absorcin y porosidad Las propiedades fsicas de los ridos se han determinado de acuerdo a la norma UNE 83-153-90 y UNE-EN 1097-3. La densidad y absorcin de la arena utilizada en los hormigones fabricados en la fase 0 era de 2,58 kg/dm3 y de 2,01 % respectivamente. Para la fabricacin del hormign convencional se utilizo una gravilla de 2,73 kg/dm3 de densidad y 2.54% de absorcin. La densidad y la absorcin de la grava era de 2.72 kg/dm3 y de 1.95%, respectivamente. La tabla 6 refleja las propiedades de los ridos reciclados que se utilizaron en la fase 0.Tabla 6: propiedades fsicas de los ridos tipo M en fase 0 PROPIEDADES FSICAS DE LOS RIDOS Densidad de partculas aparente (kg/dm3) Densidad d partculas tras secado en estufa (kg/dm3) Densidad de partculas s.s.s (kg/dm3) %porosidad saturada %porosidad neta %compacticidad Absorcin (%) RIDO TIPO M 2,60 2,33 2,3 10,34% 11,53% 89,65% 4,43

En las Fases 0 se ha utilizado rido Tipo M. Tras realizar varias pruebas de absorcin de dicho rido se pudo comprobar que efectivamente el rido reciclado tiene mucha ms capacidad de absorcin, y que al presaturar los ridos, gran cantidad del agua se queda en la superficie del rido natural, mientras que en el rido reciclado no existe tanta agua superficial, ms de la mitad del agua es absorbida, como se observa en la tabla 7.

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Tabla 7:Cantidad (% respecto al peso de la muestra) de H2O absorbida por el rido en 10' tras saturar y tras secar la superficie, en el rido natural y Tipo M . MUESTRAS A.R (TIPO M) (1) A.R (TIPO M) (2) A.R (TIPO M) (3) A.R (TIPO M) (4) A.R (TIPO M) (5) H2O supuestamente absorbida en 10' (%) 3,95 4,26 4,89 3,80 3,81 H2O absorbida en 10' tras secar superficie (%) 1,98 2,41 2,98 2,41 1,63 % H2O superficial 42,62 % 43,38 % 38,97 % 36,38 % 57,28 %

Las propiedades de todos los ridos (tanto naturales como reciclados) utilizados en las fase 1 y fase 2 se describen en la tabla 8.

Tabla 8 : propiedades fsicas de los diferentes tipos de ridos en fases 1 y 2 PROPIEDADES Dens. de part. Aparente (kg/dm3) Dens. Part. tras secado (kg/dm3) Dens. de part. s.s.s. (kg/dm3) Porosidad saturada (%) Porosidad neta (%) Compacticidad (%) Absorcin (%) GRAVA 2,71 2,68 2,69 1,24 1,25 98,76 0,46 GRAVILLA ARENA ARID. REC. 2,73 2,63 2,67 3,57 3,70 96,43 1,35 2,61 2,69 2,63 2,26 2,40 14,00 16,28 86,00 6,20 ARID. REC.CARB 2,7 2,3 2,45 13,5 15,6 86,5 5,8

1,70

Tal y como se ha mencionado anteriormente los ridos reciclados fueron introducidos en recipientes hermticos y les fue inyectado CO2 para llegar a carbonatarlos. Las propiedades de los ridos reciclados carbonatados se pueden ver en la tabla 8. Adems se determin la capacidad de absorcin efectiva de agua (la absorcin en 10 min) de los ridos reciclados de la fase 0 de 2.5% , reduciendo esta capacidad en 30% con respecto a la capacidad de absorcin a 10 minutos del rido que no est carbonatado. El rido reciclado carbonatado presenta unas propiedades sustancialmente diferentes del rido reciclado no-carbonatado.

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Se observa el aumento de la densidad y disminucin de la absorcin, la magnitud de los cambios depende proporcionalmente del contenido de cemento. La carbonatacin provoca ciertos cambios visibles en el hormign, adems de los citados anteriormente, como por ejemplo cambios en el peso de las muestras, cambios en la absorcin y saturacin de humedad y en la difusividad del CO2. La carbonatacin provocada en un hormign hace variar principalmente la microestructura del mismo, y se demuestra que existe un aumento en la densidad de este hormign, pues sube el volumen de hidratos y disminuye notablemente la porosidad. La norma EHE especifica ciertas propiedades que deben cumplir los ridos para su uso como agregado mineral en el hormign. Las siguientes especificaciones se utilizaron como criterio inicial para la aceptacin de los ridos utilizados en el estudio llevado a cabo. En la tabla 9 se recogen una serie de especificaciones recomendadas para el rido natural y el rido reciclado

Tabla 9: Especificaciones recomendadas para el rido natural y el rido reciclado segn EHE. PROPIEDADES Absorcin Terrones de arcilla Impurezas: Ladrillo Asfalto Otras impurezas (plstico, papel,etc) Porcentaje de arena (< 4 mm ) RIDO RECICLADO < 7% < 0,6% < 5% < 1% < 1% < 7,5% RIDO NATURAL < 4,5% < 0,16% < 4,4%

vidrio,

3.2.3. Aditivo Se utiliz el aditivo SIKAMENT 500 HE. Se trata de un aditivo superplastificante exento de cloruros. Cumple la norma UNE-EN934-2. Composicin qumica: copolmeros vinlicos modificados y agentes orgnicos minerales. Dosificacin recomendada entre 0,5% y 1.5% del peso de cemento, Densidad: 1,15 kg/l. 3.3 Fabricacin y curado de las probetas Se siguieron las especificaciones de la norma espaola UNE 80-101-88 o la norma europea EN 196-1 tanto en el tamao y caractersticas de las probetas, como en el propio proceso de fabricacin y conservacin de las mismas, que se detallan en los siguientes apartados de este captulo. Se fabricaron probetas cilndricas, de tamaos 15x30 cm. y 10x20 cm. en los moldes de acero disponibles en el laboratorio. Adems se fabricaron tambin probetas cbicas de 10x10 cm.

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En la figura 19 se aprecian los tres tipos de probetas utilizadas para la realizacin de todos los ensayos:

Figura 19: Tipos de probetas fabricadas, cbicas, cilndricas 15x10 y cilndricas 30x15.

Para cada tipo de hormign se fabricaron series de probetas con sustitucin respectivamente de un 25, un 50 y un 100% del rido natural por rido reciclado. 3.3.1. Dosificacin Como ya se ha dicho, se fabricaron probetas cilndricas y cbicas de hormign, con una relacin agua/cemento efectiva de 0.65 y 0.5 en la fase 0 y con una relacin a/c efectiva de 0.55 en fase 1 y fase 2. 3.3.2. Amasado La fabricacin del hormign se ha llevado a cabo con respecto a la norma ASTM C 192/C 192M-95 Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory Se humedece el interior del tambor de la hormigonera y se aaden los ridos de mayor a menor tamao con una pequea cantidad del agua de amasado. Se dan dos vueltas a la hormigonera para extender los ridos, aadiendo despus el rido fino y el cemento. Se pone en marcha la hormigonera inicindose el tiempo de amasado. Con la hormigonera en marcha se va aadiendo despacio el agua restante dejando una pequea cantidad que se introduce posteriormente mezclada con el aditivo. El amasado se realiza en los siguientes tiempos: 3 minutos de amasado, 3 minutos de reposo y 2 minutos ms de amasado.

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Autor: Ayman Hanoun Robas El aditivo se incorpora disuelto en una pequea cantidad del agua de amasado que se reserv al iniciarse los 2 ltimos minutos de amasado. Al iniciarse el amasado se mide la temperatura y humedad ambiental y durante el periodo de reposo y tras los 2 ltimos minutos de amasado se mide la temperatura del hormign.

Figura 20a: proceso de amasado

Figura 20b: proceso de amasado

3.3.3. Medida de la consistencia por el mtodo del Cono de Abrams Inmediatamente despus de los ltimos 2 minutos de amasado se mide la consistencia, mediante el cono de Abrams. De acuerdo a la norma UNE- EN 12350-2: 2006 Ensayos de hormign fresco. Parte 2: Ensayo de asentamiento. 3.3.4. Llenado de probetas, compactacin y conservacin Una vez amasado, debemos introducir el hormign en los moldes para su conservacin en la cmara hmeda. Previamente al llenado de las probetas, las paredes y bases de los moldes se impregnan de un producto adecuado que facilite su posterior desmolde. El proceso de enmoldado consiste en la introduccin de la pasta en los moldes en 2 tongadas cada una de las cuales deber ser compactada con 25 golpes de la misma barra que hemos utilizado anteriormente para la medida de la consistencia. Adems deberemos golpear los moldes por su parte exterior con una maza con el objetivo de expulsar el aire ocluido en el hormign. Finalmente deberemos enrasar perfectamente cada uno de los moldes para que la cara superior sea lo ms lisa posible. Se realiz de acuerdo a la norma UNE-EN 12390-2:2001 Ensayos de hormign endurecido. Parte 2: Fabricacin y curado de probetas para ensayos de resistencia. 3.3.4.1. Compactacin La compactacin se efecta inmediatamente despus del vertido del hormign en el molde, de forma tal que se obtenga una compactacin completa sin una excesiva segregacin, ni aparicin de flujo de lechada en exceso.

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Autor: Ayman Hanoun Robas Las probetas son compactadas en un nmero mnimo de dos capas, con un espesor superior a 100 mm. Compactacin con barra de compactar: Los golpes se distribuyen de una manera uniforme sobre la seccin transversal del molde. El hormign se vierte en los moldes en un nmero mnimo de capas segn las dimensiones de las probetas, de compactar cada capa, se golpea lateralmente el recipiente, de forma cuidadosa, con el mazo hasta que las burbujas de aire mayores cesen de aparecer en la superficie y se hayan eliminado las depresiones dejadas por la barra de compactar.

3.3.4.2. Conservacin, desmolde y transporte de las probetas Las probetas se mantienen en los moldes cubiertas por una arpillera hmeda, de forma que la temperatura est comprendida entre 16C y 27C. Las probetas se mantienen en los moldes al menos 16 horas, pero no ms de 3 das Una vez extradas del molde las probetas se marcan de forma que no se alteren las superficies que han de estar en contacto con los platos de la prensa de ensayo. Transcurridas las 24 horas, las probetas se transportan a la cmara hmeda, donde se almacenan hasta la realizacin de los ensayos. La cmara hmeda se mantiene en condiciones estacionarias de 21C y casi el 100% de humedad.

3.3.4.3. Refrentado El refrendado se las probetas se realiza con Mortero de azufre. Se realiza una mezcla compuesta en partes iguales en peso de azufre y arena silcea fina (la mayor parte que pase por el tamiz de 250 m y que sea retenida por el tamiz de 125 m conforme a la Norma ISO 3310-1.

3.3.5. Marcado de las probetas Se estableci un cdigo para clasificar las probetas y saber en qu momento se deban retirar de la cmara hmeda (donde se realiz el curado con unas condiciones de 21C y 100% de humedad) para realizar los correspondientes ensayos. o HC: Hormign convencional fabricado con ridos naturales sin sustitucin de rido reciclado. o HR25: Sustitucin del 25% en peso del rido por rido reciclado. o HR50: Sustitucin del 50%. o HR100: Sustitucin del 100% del rido natural por rido reciclado. o HR25C: Sustitucin del 25% en peso del rido por rido reciclado carbonatado.

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Autor: Ayman Hanoun Robas o HR50C: Sustitucin del 50% peso del rido por rido reciclado carbonatado. o HR100C: Sustitucin del 100% del rido natural por rido reciclado carbonatado. 3.4. Programa de fabricacin 3.4.1. FASE 0 3.4.1.1 Presaturacin de los ridos En cada amasada se presatura el rido grueso y el rido fino deber tener una humedad por debajo del 0.3%. El procedimiento seguido para la presaturacin del rido grueso; grava, gravilla y rido reciclado Tipo M es el siguiente: Se pesan por separado la grava, la gravilla, el rido reciclado y las impurezas y se introducen en un bidn perforado, que permite la salida del agua, pero con aberturas lo suficientemente pequeas para que no permitan la prdida del rido. Se sumerge durante 10 minutos dentro de otro recipiente con agua. De esta forma se consigue que el rido reciclado absorba aproximadamente un 75% de su capacidad, y el rido natural absorba un 20%, aproximadamente a su condicin de saturado con superficie seca. Despus de este tiempo se eleva el bidn que contiene el rido, y se deja escurrir durante otros diez minutos, tiempo suficiente para el que el rido pierda el agua superficial. Para controlar la cantidad de agua absorbida se pesa el bidn con el rido seco y posteriormente tras los 10 minutos en los que se elimina el agua superficial.

Tras ejecutar el proceso anterior se fabricaron 8 hormigones diferentes, 4 de ellos de relacin a/c 0,65 y los otros 4 con relacin a/c 0,5, ambos con sustitucin gradual del rido natural por el rido reciclado. Los porcentajes de sustitucin fueron 0%, 20%, 50%, y 100% respectivamente. El procedimiento seguido en la fabricacin es el descrito en el apartado 3.3. En la dosificacin se ve como el agua efectiva disminuye a medida que se aade rido reciclado al hormign, ya que al ser ms poroso absorbe ms agua de la mezcla, y la relacin a/c total aumenta con el rido reciclado. En la fase 0 se decidi tomar medidas del agua absorbida por los ridos tras 10 minutos de presaturacin en el proceso de amasado. En la tabla 10 vemos como a medida que aumentamos la sustitucin de rido reciclado, el conjunto de agua absorbida + superficial ser mayor.

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Autor: Ayman Hanoun RobasTabla 10: % H2O (absorbida + superficial) introducida en la presaturacin. H2O (absorbida + superficial) introducida en la presaturacin. ( % respecto al peso del rido) HC a/c = 0,65 a/c = 0,5 3,37 3,50 HR 20 4,27 2,53 HR 50 5,29 4,97 HR 100 6,27 5,96

FASE 0

El agua libre en el momento de hacer el ensayo de consistencia afectar en gran medida el asiento en la prueba del cono de Abrams. En la fase 0 se decidi tomar medidas del agua absorbida por los ridos tras 10 minutos de presaturacin. Veamos como a medida que aumentamos la sustitucin de rido reciclado, el agua absorbida ser mayor, habr ms agua libre pero la relacin a/c efectiva ser menor. La disminucin no es muy sustancial, pero eso podra ayudar a determinar el porqu de los resultados obtenidos tanto en los ensayos del hormign fresco como en los del hormign endurecido. 3.4.1.2. Dosificacin Fase 0 Los pesos de cemento y agua se mantienen constantes para cada tipo de hormign, en el caso de la fase 0. La relacin agua/cemento efectiva con que se fabricar los hormigones se detalla en la tabla 11, as como los pesos secos de cemento y agua para 1 m3 de hormign. Dosificacin para 1 m3 de hormign de relacin a/c 0,65:Tabla 11: Dosificacin H25 (a/c efectiva=0,65), Fase 0. Pesos en kg/m3 de hormign Hormign HC HR 20 HR 50 HR 100 Cemento 275 275 275 275 Agua 178,75 178,75 178,75 178,75 Arena 947,89 961,33 977,94 1009,59 Gravilla 489,95 361,61 199,36 0,00 Grava 512,57 378,31 208,57 0,00 rido Reciclado 0,00 184,98 407,93 639,83 a/c efectiva 0,649 0,640 0,6262 0,604 a/c total 0,77 0,786 0,799 0,806

Dosificacin para 1 m3 de hormign de relacin a/c efectiva de 0,5 (tabla 12):Tabla 12: Dosificacin H40(a/c=0,5), Fase 0. Pesos en kg/m3 de hormign Hormign HC HR 20 HR 50 HR 100 Cemento 380 380 380 380 Agua 190 190 190 190 Arena 806,43 813,15 821,75 835,96 Gravilla 329,67 245,26 136,44 0,00 Grava 701,55 521,93 290,35 0,00 rido Reciclado 0,00 191,80 426,79 683,05 a/c efectiva 0,50 0,50 0,495 0,484 a/c total 0,582 0,595 0,609 0,620

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3.4.2 Fase 1. Hormign con rido reciclado no carbonatado. Para la fabricacin de los hormigones con ridos reciclados midi la absorcin y la humedad de los ridos a 10 minutos y se estimo la cantidad de agua que sera necesaria aadir en el momento de la fabricacin para conseguir mantener la relacin efectiva de 0.55 contante en todo los hormigones. En la tabla 13 se pueden ver las dosificaciones de los hormigones que se fabricaron.Tabla 13: Dosificacin (a/c=0,55), Fase 1. Pesos en kg. Sustitucin de rido HC HR 25 HR 50 HR 100 Cemento 320 320 320 320 Agua 160 160 160 160 Arena 886 885 885 885 Gravilla 589,04 441,06 294,04 0,00 Grava 524,94 393,8 262,54 0,00 rido Reciclado 0,00 251,72 503,43 1006,86 a/c efectiva 0,5 0,5 0,5 0,5 a/c total 0,56 0,59 0,65 0,73

3.4.3 Fase 2. Hormign con rido reciclado carbonatado El objetivo de las fases 2 es demostrar la reduccin de la permeabilidad del rido reciclado mediante la carbonatacin, por ello se trabaj con ridos no carbonatados en la fase 1 y posteriormente ridos carbonatados en la fase 2. 3.4.3.1 Carbonatacin del rido reciclado La carbonatacin acelerada se realiz en cmaras acondicionadas en las que se inyect CO2 en una concentracin del 100% para asegurar la carbonatacin en la totalidad del rido. Al tratarse de especimenes de tamao pequeo, en teora no era necesario exponer las muestras de rido al CO2 durante un periodo muy prolongado de tiempo, pero lastimadamente se ha comprobado que pese a inyectar CO2 al 100% es necesario mucho ms tiempo del esperado para conseguir una carbonatacin total del rido, no solamente superficial. El problema para llevar a cabo la Fase 2 ha sido poder contar con ridos carbonatados, para hacer la comparacin con la Fase 1 anterior. La carbonatacin idnea se debe realizar en cmaras especializadas, de cierre hermtico y con una humedad entre el 4070% [23] que se debe mantener con una solucin salina que no sea daino para el ph de los poros. Como en el laboratorio de la UPC no se contaba con los aparatos requeridos para la carbonatacin se decidi fabricar una cmara acondicionada para poder carbonatar los ridos. En la figura 21 se muestra la cmara fabricada para la operacin, se trata de un bidn de polietileno con una vlvula inferior y otra superior.

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Figura 21: Cmara fabricada para la carbonatacin acelerada

Dentro del bidn se introducen los ridos y se inyecta CO2 en una concentracin del 100% por la vlvula inferior, mientras que el mismo gas desplaza el aire del interior hacia fuera del bidn por la vlvula superior. Terminada la operacin de inyeccin de gas se cierran las vlvulas que han sido selladas previamente y se deja carbonatar el rido. Pese a los repetidos intentos de sellar el bidn no se consigui retener el gas suficientemente como para lograr la carbonatacin deseada. Para comprobar la carbonatacin del rido se us fenolftaleina, un indicador colorante. Las muestras carbonatadas no se decoloran si ya estn carbonatadas, en cambio si estn no-carbonatadas adquieren un color liloso como el que se observa en la figura 22.

Figura 22: rido carbonatado (izda) y rido no-carbonatado (dcha).

3.4.2.1 Dosificacin Fase 2

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Autor: Ayman Hanoun Robas La dosificacin para 1m3 de hormign de relacin a/c 0,55 (pesos secos) se detalla en la tabla 14, y al igual que en la fase anterior tambin se decidi calcular la humedad in situ para ser ms exactos en la dosificacin y obtener la relacin a/c especfica deseada.Tabla 14: Dosificacin 1 m3 de hormign, Fase 2. Pesos secos (kg).

Sustitucin de rido HRC 25 HRC 50 HRC 100 HC

Cemento 320 320 320 320

Agua 160 160 160 160

Arena 885 884,99 885 886,11

Gravilla 441.06 294,03 0,00 589,04

Grava 393.8 262,53 0,00 524,94

rido Reciclado a/c efectiva 251.72 503,43 1006,86 0,00 0,5 0,5 0,5 0,5

a/c total 0,61 0,64 0.69 0,56

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CAPTULO 4. ENSAYOS DEL HORMIGN FRESCO Y ENDURECIDO

4.1. Introduccin Los ensayos planificados para este estudio son, para el hormign fresco, la medida de la consistencia en todas las fases y para el hormign endurecido: En hormign fresco, medicin de la consistencia y de la temperatura. Para hormign endurecido, ensayos de compresin, flexotraccin, determinacin del mdulo de elasticidad, permeabilidad, Absorcin y resistencia a altas temperaturas. Todos los ensayos se realizarn a los 28, 90, y 180 das, aunque en este documento solamente se incluyen los correspondientes a los 28 das. 4.2. Hormign fresco 4.2.1. Medida de la consistencia y Temperatura. Para medir la consistencia del hormign se realiza el llamado cono de Abrams de acuerdo con la norma UNE-EN 83133-1990. Consiste en llenar un molde de forma troncocnica de 30cm de altura en tres tongadas de igual cantidad de hormign cada una compactndolas con una barra de hierro mediante 25 golpes. Una vez se ha llenado todo el molde y realizado las 3 compactaciones, se enrasa al nivel superior y se procede a retirar el molde verticalmente.

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Autor: Aym

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