Memoria para optar al titulo De Ingeniería en Construcción Pablo SantanderRaúl Muñoz

Utilización de hormigón reciclado como material de reemplazo del árido grueso en la fabricación de hormigones

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Analizar el comportamiento y la variabilidad de las propiedades de un hormigón producido con árido de hormigón reciclado, en reemplazo del árido grueso natural, considerando como patrón de comparación un hormigón tradicional elaborado con árido natural.

Evaluar las incidencias que ocaciona la dosis de cemento en un hormigón tradicional y en uno de árido reciclado, considerando la variabilidad en las propiedades finales generadas por el porcentaje de árido grueso reciclado que posee este último hormigón Evaluar un nivel (cemento Pórtland puzolánico grado corriente) el cual no a sido investigado en forma exhaustiva en el extranjero. Analizar el escenario económico y comercial en el cual se insertan los áridos de hormigón reciclado.

Se espera que al explorar las valiosas, potencialidades del hormigón reciclado, se logre un avance no sólo para la ingeniería y la industria de la construcción, sino también para las necesidades de las sociedades contemporáneas

 Aeropuerto Comodoro Arturo Benítez  Ruta 68 a la altura de Casablanca

USOS DEL ÁRIDO DE HORMIGÓN RECICLADO

 Base granular  Árido en hormigón  Agregado para mezclas asfálticas

Diseño Experimental

 Un experimento es un estudio de investigación en el que se manipula deliberadamente una o mas variables INDEPENDIENTES (supuestas causas) para analizar las consecuencias de esa manipulación sobre una o más variables DEPENDIENTES (supuesto efecto) dentro de una situación de control para el investigador.

 Dosis de cemento  Tipo de cemento  Porcentaje de árido reciclado Dosificación

 Resistencia a compresión.  Módulo de elasticidad

 Curva granulométrica  Tamaño máximo del árido  Dosis de agua

Parámetros

 Primera etapa contemplo fabricar un hormigón de control constituido por árido natural  Segunda etapa, se fragmentó un hormigón hecho en laboratorio para ser utilizado como árido grueso en la fabricación de un nuevo hormigón.  Tercera etapa, se fragmentó un hormigón proveniente directamente de una demolición para utilizado como árido grueso en la fabricación de un nuevo hormigón

 Dosis de agua  Curva granulométrica  Tamaño máximo del árido

 Contenido de cemento (3 niveles)  Porcentaje de árido grueso reciclado presente en la mezcla (2 niveles)  Tipo de cemento (2 niveles)

Factorial experimental dosis de Agua (lt)202 Curva GranulométricaCurva Road Nota Nº 4 Tamaño Máximo (mm)20 Tipo de ÁridoÁrido naturalÁrido reciclado de hormigón de laboratorioÁrido reciclado de hormigón demolido Tipo de CementoT1T2T1T2T1T2 Dosis de Cemento (kg/m 3 ) C1C1 C2C2 C1C1 C2C2C1C2C3C1 C2C3C2 de Árido Reciclado PROPIEDADES MECANICAS Y ELASTICAS Edad de Ensayos (días) 7 ºººººººººººººººººº 28 ºººººººººººººººººº

Tipo de cemento _ Dosis de cemento _ Tipo de árido _ % de árido

 Tipo de cemento C: cemento Pórtland Puzolánico grado corriente A: cemento Pórtland Puzolánico grado Alta resistencia A: cemento Pórtland Puzolánico grado Alta resistencia  Dosis de cemento 335: Hormigones con contenido de cemento de 335 kg/m 3 365: Hormigones con contenido de cemento de 365 kg/m 3 365: Hormigones con contenido de cemento de 365 kg/m 3 450: Hormigones con contenido de cemento de 450 kg/m 3 450: Hormigones con contenido de cemento de 450 kg/m 3  Tipo de árido N: Hormigón de control fabricado con árido natural L: Hormigón fabricado con árido grueso reciclado y árido fino natural L: Hormigón fabricado con árido grueso reciclado y árido fino natural D: Hormigón fabricado con árido grueso reciclado de hormigón demolido y árido fino natural D: Hormigón fabricado con árido grueso reciclado de hormigón demolido y árido fino natural  % de árido grueso 50: Corresponde al 50 % de árido reciclado presente en la mezcla 100: Corresponde al 100 % de árido reciclado presente en la mezcla 100: Corresponde al 100 % de árido reciclado presente en la mezcla

Ensayos de áridos Tipo de árido Árido natural Árido de hormigón reciclado GruesoFinogrueso Propiedades Física(1) Forma(2) (3)(2)(2) (3) mecánica(4)(5)(4)

Procedimiento experimental Áridos > Tamizado y determinación de granulometríaNCh 165 > Densidad aparenteNCh 1116 > Densidad real, neta y absorción de agua de gravasNCh 1117 > Densidad real, neta y absorción de agua de arenasNCh 1139 > Contenidos de huecosNCh 1326 > Desgaste de los ÁngelesNCh 1369 Fabricación de hormigones > NCh 1018 Confección de probetas > NCh 1017 Hormigón en estado fresco > TrabajabilidadNCh 1019 > Densidad aparente y contenido de aireNCh 1564 Hormigón en estado endurecido > Resistencia a compresiónNCh 1037 > Modulo de elasticidadASTM C 469 > Refrentado de probetasNCH 1172

Detalle de las dosificaciones Mezc l aTipo HormigónGrado deDosis deDosisArenaGravilla Identificació n Nº Cemento AguanaturalNaturalRecicladaProbeta 1Hormigón TradicionalCorriente C335N 2elaborado con áridosCorriente C450N 3naturalesAlta Resistencia A335N 4 Alta Resistencia A450N 5Hormigón elaborado conCorriente C335L50 6árido fino natural y 10'0%Corriente C335L100 7árido grueso reciclado deCorriente C450L50 8probetas de laboratorioCorriente C450L100 9 Corriente C365L50 10 Corriente C365L Alta Resistencia A335L100 12Hormigón ElaboradoCorriente C335D50 13con árido fino natural yCorriente C335D100 14árido grueso reciclado deCorriente C450D50 15hormigón demolidoCorriente C450D Corriente C365D50 17 Corriente C365D Alta Resistencia A450D100

Propiedades en estado fresco Propiedades Hormigón Fresco Nº MezclaIdentificaciónAsentamientoContenidoDensidad Probetade cono cm.de aire %kg/m³ 1C335N12,02, C450N9,02, A335N11,01, A450N8,01, C335L5010,51, C335L10010,02, C450L506,51, C450L1007,02, C365L507,01, C365L1008,52, A335D1006,01, C335D5010,52, C335D1009,02, C450D507,02, C450D1008,02, C365D509,51, C365D1008,02, A450D1006,51,92.338

Propiedades resistentes

Análisis estadístico de las propiedades del hormigón en estado fresco. Variables independientes  Dosis de cemento:335, 365, 450 Kg/m3  Tipo de cemento: Grado corriente, Alta Resistencia  Porcentaje de árido reciclado: 0, 50, 100%  Tipo de árido: natural, reciclado de demolición y probetas

Variables relevantes del Hormigón fresco  Trabajabilidad  Densidad  contenido de aire

Trabajabilidad  Medida a través del asentamiento del cono, se vió influenciado por:  Tipo de árido: Las mezclas de áridos reciclados, existe un descenso de trabajabilidad con respecto a una de árido natural

 Dosis de cemento: se observo que al aumentar la dosis de cemento se produjo un descenso del cono.

 Tipo de cemento: se observaron que en ambos tipo fue similar sólo que cambia en los tipos de áridos.

 Porcentaje de árido:

Densidad  Se vió influenciada por:  El porcentaje de árido reciclado en las mezclas  Este comportamiento se puede atribuir a la baja densidad por el árido de hormigón reciclado. Esto se debe a que las particulas del árido reciclado estan en precencia de mortero en su superficie.  El descenso de la densidad en 50% de A.R. Fue de un 3% y en al 100% A.R. De pavimento fue de un 6% aprox. Y en los de A.R. De probeta fue de 4 %.

Contenido de aire  Se vió influenciado por el tipo de cemento utilizado.

Análisis estadístico de las propiedades resistentes y elásticas del hormigón en estado endurecido.  Se efectuaron 5 análisis

Análisis estadístico de las propiedades resistentes y elásticas del hormigón en estado endurecido.  Se efectuaron 5 análisis

1er análisis  Datos:  Dosis de cemento: 335 Kg/m3  Tipo de cemento: Grado corriente  Porcentaje de árido: 0, 50, 100%  procedencia de los áridos: de probeta y demolición  Resistencia a la compresión

 Menor resistencia a la compresión cuando tiene 50% de A.R. De demolición esto se debe por dos efectos:  Baja resistencia del mortero adherido a la superficie de las particulas pétreas reciclada de hormigón de demolición.  Por el trituramiento se generó una forma significativamente angulosa, 97% de material chancado y 2% de lajas a diferencias del 83% chancado de las probetas de laboratorio.

Módulo de elasticidad  Se observa que la mezcla de A.R. De laboratorio en un 50% baja drásticamente en su modulo de elasticidad. Igual pasa con el A.R. De demolición tanto a los 7 como a los 28 días.  Esto se podría atribuir por la forma de los A.R. Y el mortero adherido a las partículas.

2do análisis  Datos:  Dosis de cemento: 450 Kg/m3  Tipo de cemento: Grado corriente  Porcentaje de árido: 0, 50, 100%  procedencia de los áridos: de probeta y demolición

Resistencia a la compresión  Se observó que con el A.R. De demolición tiene un mejor desempeño ante esfuerzos de compresión, respecto al A.R. De probetas.  Además se observa que el 100% de A.R. En ambos casos hay un descenso de la resistencias con respecto a las que contienen 50% de A.R.  Esto se puede atribuir a que existe un inadecuado acomodo entre las partículas de A. Natural y A. Reciclado.

Módulo de elasticidad  Se observa que casi no hay diferencias en sus módulos de elasticidad

3er análisis  Datos:  Dosis de cemento: 335 Kg/m3  Tipo de cemento: Alta resistencia  Porcentaje de árido: 100%  procedencia de los áridos: de probeta

Resistencia a la compresión  Se observa que no se produce efectos significativos

Módulo de elasticidad  Se observa que el módulo de elasticidad de la mezcla A.R. De laboratorio disminuyó considerablemente  Esto se puede atribuir a la calidad del mortero adherido a las partículas pétreas

4to análisis  Datos:  Dosis de cemento: 450 Kg/m3  Tipo de cemento: Alta resistencia  Porcentaje de árido: 100%  procedencia de los áridos: de probeta

Resistencia a la compresión  Se observa una diferencia muy pequeña en la resistencia a la compresión  Esto se debe al que antes a la baja calidad del mortero adherido a las partículas pétreas

Módulo de elasticidad  Se registró una importante disminución en el módulo de elasticidad en la mezcla de A.R. En comparación a la muestra  Esto se debe a la baja calidad y formabilidad del mortero adherido a la partícula pétrea

5to análisis  Datos:  Dosis de cemento: 365 Kg/m3  Tipo de cemento: Grado corriente  Porcentaje de árido: 0, 50, 100%  procedencia de los áridos: de probeta y demolición

Resistencia a la compresión  En consecuencia para obtener una resistencia equivalente se necesita un incremento del 10% aprox. De cemento para lograr dicha resistencia  se corre el riesgo para poder predecir dicho incremento en cada dosificación para hacerlo de una forma cientifica.

Módulo de elasticidad  Para poder obtener un módulo de elasticidad equivalente no es solamente aumentar la cantidad de cemento puesto que es susceptible con el hormigón que ha sido reciclado

Aspecto económico  Ventajas  disminución de la contaminación  Ahorro en la industria de la demolición por concepto de botadero  En zonas escasas de áridos naturales es una opción para bajar costos  ahorro en transporte  ayuda a manejar la explotación de recursos no renovables en el ambito de extracción de materiales petreos

 Desventajas  Poco conocimiento sobre el tema  Costos iniciales medios por concepto de maquinarias y equipos  Mercado cerrado, acostumbrados a los áridos naturales  Se necesita un volumen alto de demoliciones para una producción continua

conclusiones  El proceso de triturado aplicado, ocasionó que el árido reciclado resultante tuviese una forma fundamentalmente angulosa, además de que los menores tamaños quedaron casi íntegramente constituidos por partículas pétreas rodeadas de mortero adherido a su superficie dando forma angulosa y textura áspera  Analizando las propiedades físicas:  La notable diferencia de absorción de agua, la cual es casi 7 veces mas que de un árido natural.  Esto se debe al mortero de la superficie y la presencia de microfisuras en él.

 Se constató menor densidad de los aridos reciclados, en comparación al natural  Se le puede atribuir a la elevada porosidad del mortero adherido a la superficie  La trabajabilidad es influenciada por:  Dosis de cemento  Tipo de cemento  Porcentaje de árido reciclado

 Se presencia valores bajos de resistencia a la compresión en comparación con los hormigones de áridos naturales, los factores principales son:  Por el porcentaje de árido reciclado  Por el tipo de árido utilizado

 Esto se debe a:  resistencia y tamaños máximos del árido original  baja calidad de mortero adherido  debilidad en la unión mortero antiguo v/s árido antiguo o mortero nuevo v/s mortero antiguo  Para obtener una resistencia a la compresión equivalente se debe incrementar la dosis de cemento en un 10 % aprox. Esto es aplicable para dosificaciones de resistencias bajas y cementos corrientes.  La principal desventaja es el mortero mal adherido a la partícula del árido reciclado