Influencia del tiempo de amasado y humedad en hormigón reciclado
1. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
ESPECIALIDAD DE CONSTRUCCIONES CIVILES
Influencia del tiempo de amasado y de la humedad de los áridos en las
características mecánicas del hormigón reciclado.
Aplicación a la Nave para evaporador W-10 en Benifaiò, Valencia.
PROYECTO FINAL DE CARRERA- TIPO II
AUTOR:
ALEJANDRO GUILLÉN BALLESTER
TUTOR:
PEDRO SERNA ROS
COTUTOR:
MARÍA JOSÉ PELUFO CARBONELL
VALENCIA, MAYO 2014
2. AGRADECIMIENTOS
A mi madre, por todo su apoyo
a lo largo de este viaje.
A mi Padre, por creer
siempre en mí.
A mis abuelas, que estarán
más orgullosas que nadie.
A mi abuelo, por sus ganas de
aprender sobre todo esto.
A mis amigos, por estar siempre ahí,
tanto para lo bueno como lo malo.
A mis compañeros de carrera, por tantas
horas de trabajo juntos.
A mis tutores, por su dedicación,
paciencia y esfuerzo.
A los técnicos del Laboratorio, por poner tantas
ganas como yo en este experimento.
Y a ti, que estás ahora mismo
leyendo estas líneas. Gracias.
3. ÍNDICE
LISTADO DE TABLAS
LISTADO DE FIGURAS
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………….………………..9
1.1. MOTIVACION…………………………………………………………………………………………………………………………….………9
1.2. OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………………………………………..…….…14
1.3. CONTENIDO………………………………………………………………………………………………………………………….…………15
CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE……………………………………………………………………………………………………….17
2.1 ÁRIDOS RECICLADOS………………………………………………………………………………………………………………..………17
2.1.1 Producción de áridos reciclados………………………………………………………………………………………………18
2.1.2 Clasificación de los áridos reciclados…………………………………………………………………………….…………24
2.1.3 Propiedades del árido reciclado …………………………………………………………………………………….……….26
2.2 MARCO NORMATIVO…………………..…………………………………………………………………………………………………..32
2.3 DOSIFICACIÓN Y FABRICACION DE HORMIGONES CON ÁRIDO RECICLADO………………………………………34
2.3.1 Contenido en Cemento…………………………………………………………………………………………………………...34
2.3.2 Contenido en Agua………………………………………………………………………………………………………………….34
2.3.3 Relación Agua/ Cemento…………………………………………………………………………………………..…………….35
2.3.4 Métodos de fabricación de hormigón con árido reciclado …………………………………………..………….36
2.4 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN CON ÁRIDOS RECICLADOS……………………………………………………….……..37
2.4.1 Características en estado fresco……………………………………………………………………………………..……….37
2.4.1.1 Consistencia………………………………………………………………………………………………………….…………..37
2.4.1.2 Densidad…………………………………………………………………………………………………………………………...39
2.4.1.1 Contenido en aire……………………………………………………………………………………………………………...39
2.4.2 Características en estado endurecido………………………………………………………………………………………39
2.4.2.1 Densidad……………………………………………………………………………………………………………………………39
2.4.2.2 Resistencia a Compresión…………………………………………………………………………………………………..40
2.4.2.3 Resistencia a Tracción………………………………………………………………………………………………………..42
2.4.2.4 Modulo de Elasticidad…………………………………………………………………………..…………………………..44
2.4.2.5 Retracción………………………………………………………………………………………………………………………….46
2.4.2.6 Fluencia……………………………………………………………………………………………………………………………..48
2.4.2.7 Adherencia……………………………………………………………………………………………………….………………..49
2.5 PROPIEDADES DE DURABILIDAD DEL HORMIGÓN CON ÁRIDOS RECICLADOS………………………………..…50
2.5.1 Porosidad del hormigón……………………………………………………………………………………………………..…..50
2.5.2 Absorción………………………………………………………………………………………………………………………………..51
4. 2.5.3 Permeabilidad……………………………………………………………………………………………………………………….…52
2.5.4 Carbonatación…………………………………………………………………….……………………………………………………52
2.5.5 Reacción álcali-árido………………………………………………………………………………………………………………..53
2.5.6 Resistencia a los sulfatos……………………………………………………………………………………………….…………54
2.5.7 Penetración de cloruros…………………………………………………………………………………………..………………55
2.5.8 Resistencia a erosión……………………………………………………………………………………….…………………………55
2.5.9 Resistencia a heladas…………………………………………………………………………………………….……………………56
CAPÍTULO 3. PROGRAMA EXPERIMENTAL Y METODOLOGÍA……………………………………………………………57
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROGRAMA EXPERIMENTAL………………………………………………..……………………….57
3.1.1 Hormigones fabricados……………………………………………………….……………………………………………………59
3.1.2 Caracterización de los hormigones ……………………………………………………………………………………….…60
3.2 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES EMPLEADOS……………………………………………………………………..62
3.2.1 Caracterización de los áridos……………………………………………………………………………………………………63
3.2.1.1 Granulometría……………………………………………………………………………………………………………………63
3.2.1.2 Densidad y Absorción…………………………………………………………………………………………………………65
3.2.1.3 Los Ángeles…………………………………………………………………………………………………………..……………66
3.2.1.4 Composición………………………………………………………………………………………………………………………68
3.2.2 Caracterización del Cemento…………………………………………………………………………………………………..69
3.2.3 Otros materiales empleados…………………………………………………………………………………………………...72
3.3 METODOLOGIA DE FABRICACIÓN DEL HORMIGÓN Y PROBETAS………………………………………………………73
3.3.1 Dosificación hormigones………………………………………………………………………………………………………....73
3.3.2 Preparación de los áridos…………………….…………………………………………………………………………………..82
3.3.3 Control del tiempo de amasado………….…………………………………………………………………………………...84
3.3.4 Fabricación de hormigón y probetas………………………………………………………………………………………..84
3.4 METODOS DE ENSAYO PARA LA CARACTERIZACIÓN DE HORMIGONES…………………………………………...87
3.4.1 Consistencia………………………………………………..…………………………………………………………………….…….87
3.4.2 Densidad del hormigón endurecido………………………………………………………………………………………...88
3.4.3 Resistencia a Compresión………………………………………………………………………………………………………..90
3.4.4 Permeabilidad mediante ensayo de penetración………………………………………………………………….…93
3.4.5 Resistencia a Tracción…………………………………………………………………………………………………………..…95
3.4.6 Modulo de Elasticidad…………………………………………………………………………………………………………..…96
3.4.7 Retracción……………………………………………………………………………………………………………………………….97
3.4.8 Fluencia………………………………………………………………………………………………………………………………...101
5. CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS………………………………………………………………….104
4.1 CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN…………………………………………………………….………………………………………104
4.2 DENSIDAD DEL HORMIGÓN…………………………………………………………….………………………………………..……110
4.3 RESISTENCIA A COMPRESIÓN…………………………………………………………….…………………………………………..113
4.4 MODULO DE ELASTICIDAD…………………………………………………………….……………………………………………….119
4.5 RESISTENCIA A TRACCIÓN INDIRECTA……………………………………………………….……………………………………125
4.6 PERMEABILIDAD MEDIANTE ENSAYO DE PENETRACIÓN……………………………………………………………….127
4.7 RETRACCIÓN…………………………………………………………….………………………………………………..………………….130
4.8 FLUENCIA…………………………………………………………….………………………………………………………………………..132
CAPÍTULO 5. APLICACIÓN PRÁCTICA: NAVE PARA EVAPORADOR W-10, EN BENIFAIO, VALENCIA…….139
5.1 DESCRIPCIÓN DE LA ACTUACION EJECUTADA…………………………………………………………..……………………139
5.1.1 Situación geográfica…………………………………………………………….…………………………………………………..139
5.1.2 Objetivo de la actuación…………………………………………………………….………………….…………………………141
5.1.3 Diseño de la nave…………………………………………………………….…………………….…………………………………141
5.2 SELECCIÓN DEL HORMIGÓN…………………………………………………………….…………………………….………………142
5.3 EVALUACIÓN ECONÓMICA…………………………………………………………….………………………………………………150
5.4 CONCLUSIONES……………………………………………………………….…………………………………………………………….153
CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES Y FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN………………………………………………154
6.1 CONCLUSIONES…………………………………………………………….…………………………………………………….…………154
6.2 FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN…………………………………………………………….………………………………155
CAPÍTULO 7. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………..……………………………………………………………156
ANEJOS……………………………………………………………………………………………………………………………………………160
ANEJO 1 RESULTADOS DE LOS ANALISIS PREVIOS……………………………………………………………………………161
ANEJO 2 RESULTADOS DE LAS PROBETAS ENSAYADAS…………………………………………………………………….170
ANEJO 3. CASO PRÁCTICO…………………………………………………………………………………………………………….…203
6. LISTADO DE TABLAS
Tabla 2.1. Técnicas de clasificación de los RCD (GEAR 2010)………………………………………………………………….21
Tabla 2.2. Esquema global de procesos de una planta de reciclaje………………………………………..………..…….23
Tabla 2.3. Categorías de los áridos reciclados según composición (GEAR, 2010). ………………………………….26
Tabla 2.4.Frecuencia de ensayos de control de producción ( EHE-08, anejo 15)…………………………………….31
Tabla 2.5. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EHE-08)…………………………………………………..36
Tabla 2.6. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EN 206-1, 2000)……………………………………...36
Tabla 2.7. Coeficientes de reducción de la resistencia a compresión en hormigones HR100%.................41
Tabla 2.8. Coeficientes de reducción de la resistencia a compresión para HR20-50%...............................42
Tabla 2.9. Resistencia a tracción del hormigón reciclado………………………………………………………………….……43
Tabla 2.10. Módulo de elasticidad del hormigón reciclado………………………………………………………………..…..44
Tabla 2.11. Ecuaciones para el cálculo del módulo de elasticidad en hormigones reciclados………………...45
Tabla 2.12. Retracción del hormigón reciclado respecto al hormigón de control…………………………………..47
Tabla 2.13. Coeficientes de corrección para el cálculo de la retracción del Hormigón reciclado……………48
Tabla 3.1. Características de fabricación de los hormigones de la Serie 1……………………………………….……..59
Tabla 3.2. Ensayos realizados para la caracterización de los hormigones fabricados…………………………..…61
Tabla 3.3. Materiales caracterizados en los estudios previos…………………………………………..…………………….62
Tabla 3.4. Densidad y absorción de los áridos utilizados………………………………………………………………….….…66
Tabla 3.5. Coeficiente de Los Ángeles LA, de los áridos utilizados……………………………………………………….…67
Tabla 3.6. Composición de los áridos reciclados utilizados……………………………………………………………….……68
Tabla 3.7. Resultados del ensayo de consistencia normal…………………………………….…………………………..……69
Tabla 3.8. Tiempos de Principio y Final de fraguado del cemento……………………………………………………..…..70
Tabla 3.9. Resultados de ensayos a compresión y flexión del mortero de cemento…………………………….…71
Tabla 3.10. Valores orientativos del parámetro a de Bolomey…………………………………………………………….…73
Tabla 3.11. Dosificación para un Hormigón con áridos naturales HN y Aef/C = 0,6……………………………….75
Tabla 3.12. Dosificación HRH con un 50% de árido reciclado de hormigón y Aef/C = 0,6……………………...76
Tabla 3.13. Dosificación HRM con 50% de sustitución de árido reciclado mixto y Aef/C = 0,6………………..77
Tabla 3.14. Dosificación para un Hormigón con áridos naturales HN y Aef/C = 0,46…………….……………....79
Tabla 3.15. Dosificación HRH con un 50% de árido reciclado de hormigón y Aef/C = 0,46………………….…80
Tabla 3.16. Dosificación HRM con 50% de sustitución de árido reciclado mixto y Aef/C = 0,46…………....81
Tabla 3.17. Consistencia del hormigón en función del asiento del cono de Abrams (EHE-08)………………..88
Tabla 4.1. Características de amasado y consistencia de Hormigones Aef/C = 0,6 y t=10 mín………………105
Tabla 4.2. Características de amasado y consistencia de Hormigones Aef/C = 0,46 y t=10 mín…………...105
Tabla 4.3. Características de amasado y consistencia de Hormigones Aef/C = 0,6 y t=45 mín………………107
Tabla 4.4. Características de amasado y consistencia de Hormigones Aef/C = 0,46 y t=45 mín…………...109
Tabla 4.5. Densidad relativa (Kg/m3) y variación de la densidad teórica esperada (%)…………………………112
Tabla 4.6. Resultados de resistencia a compresión a 28 d. Aef/C = 0,6…………………………………………..…..114
7. Tabla 4.7. Resultados de resistencia a compresión a 28 d. Aef/C = 0,46………………………………………..…….117
Tabla 4.8.Resultado del Módulo de elasticidad Aef/C = 0,6. ……………………………………………………………....120
Tabla 4.9. Resultado del Módulo de elasticidad Aef/C = 0,46. …………………………………………………………....122
Tabla 4.10. Especificaciones para la profundidad máxima según la clase de exposición (EHE-08)…….…127
Tabla 4.11. Resultados ensayos de penetración de agua bajo presión (mm), Aef/C = 0,6………………..…..128
Tabla 4.12. Resultados de ensayos de penetración de agua bajo presión (mm), Aef/C = 0,46………….….129
Tabla 4.13. Retracción a 90 días en hormigones de la Serie 2………………………………………………………..……131
Tabla 4.14. Variación de la Resistencia a compresión media de los hormigones, entre antes (28días) y
después de ser sometidas al ensayo de fluencia durante 180 días (208 días)………………………………….…..132
Tabla 4.15. Variación de la Resistencia a compresión media de los hormigones, entre antes (28días) y
después de ser sometidas al ensayo de fluencia durante 180 días (208 días)…………………………..………….133
Tabla 4.16. Carga durante el ensayo de Fluencia (MPa) y Porcentaje de carga final (%)………….…………..134
Tabla 4.17. Deformaciones diferidas e instantáneas y relación fluencia: ϵdiferida / ϵinstantánea……..136
Tabla 4.18. relación fluencia específica: ϵdiferida / (ϵinstantánea*σ)………………………….……………………..136
Tabla 5.1. fck para hormigones con Aef/C = 0,6 según condiciones……….…………………………………………….142
Tabla 5.2. fck para hormigones con Aef/C = 0,46 según condiciones……….……………………………………….….143
Tabla 5.3. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EHE-08)………………………………………….……..144
Tabla 5.4. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EN 206-1,2000)……………………………………..144
Tabla 5.5. Relaciones Aef/C y Atot/C de los hormigones fabricados para este proyecto………………………145
Tabla 5.6. Comparación entre los módulos experimentales y módulo teórico……………………………….…….146
Tabla 5.7. Valores de la retracción (10-6) para fck = 30 N/mm2……………………………………………..…………………147
Tabla 5.8. Valores de retracción obtenidos experimentalmente a 90 días…………………………………………...147
Tabla 5.9. Deformación total por ensayo a fluencia a 180 días de carga………………………………………………149
Tabla 5.10. Costes de fabricación de los diferentes hormigones por metro cúbico……………………..……….151
Tabla 5.11. Presupuesto de la actuación con HN, con HRH y diferencia de costes………………………….……152
Tabla 5.12. Presupuesto de la actuación con HN, con HRM y diferencia de costes………..…………………….152
8. LISTADO DE FIGURAS
Figura 1.1. Modelo del ciclo de construcción ( Janssen, 2007) ………………………………………………………………10
Figura 1.2. Producción total de áridos y de RCD en la UE en 2006 (Böhmer, et ál., 2008)…………..………….11
Figura 1.3. % de Reciclado de los RCD producidos en la Unión Europea en 2006 (Böhmer, et al 2008)….12
Figura 2.1. Composición habitual de RCD en algunos países Europeos (Dinamarca, Holanda ( Böhmer et
ál,2008) Reino Unido (Murray et ál, 2003), España ( Consejeria de Medio Ambiente, y Ordenación del
Territorio, 2006)…………………………………………………………………………………………………………………………………....18
Figura 2.2. Plantas en España según nivel tecnológico (GEAR, 2010)……………………………………………………..19
Figura 2.3. Plantas de reciclaje según tipo de movilidad (GEAR 2010)……………………………………………………20
Figura 2.4.Sistemas de trituración a) Machacadora de Cono, b) Machacadora de Impacto c)
Machacadora de Mandíbulas………………………………………………………………………………………………………………..22
Figura 2.5. Densidad y Absorción de los áridos reciclados mixtos y de hormigón ( Alaejos, P. 2012)……..30
Figura 2.6. Esquema de áridos reciclado ArM y ArH ……….………………………………………………..………………..…30
Figura 2.7. Profundidad Carbonatación según características de fabricación del hormigón reciclado…….53
Figura 3.1. reducción de las muestras utilizando divisor………………………………………………………….…………….63
Figura 3.2. Tamices para el ensayo de granulometría………………………………………………………………..…………..64
Figura 3.3. Curvas granulométricas de los áridos utilizados…………………………………………………………………...64
Figura 3.4. Ensayo del picnómetro para el cálculo de densidad de la arena…………………………………………..65
Figura 3.5. Secado superficial tras pesado en balanza hidrostática……………………………………………………….65
Figura 3.6. Maquinaria y bolas de acero para el ensayo de Los Angeles………………………………………………...66
Figura 3.7. Composición de un árido reciclado mixto de hormigón………………………………………………………..68
Figura 3.8. Ensayo de fraguado, imágenes principio y final de fraguado……………………………………..……..….70
Figura 3.9. Maquinaria empleada para ensayos a flexión y compresión del mortero…………………….……….71
Figura 3.10. Aditivo Sika ViscoCrete-5720……………………………………………………………………………………….…....72
Figura 3.11. Granulometría HN y Aef / C = 0,6………………………………………………………………………………………75
Figura 3.12. Granulometría HRH con un 50% de árido reciclado de hormigón y Aef / C = 0,6…………….…76
Figura 3.13. Granulometría HRM con 50% de sustitución de árido reciclado mixto y Aef/C = 0,6……….…77
Figura 3.14. Granulometría HN y Aef / C = 0,46…………………………………………………………………………………....79
Figura 3.15. Granulometría HRH con un 50% de árido reciclado de hormigón y Aef/C = 0,46…………….…80
Figura 3.16. Granulometría HRM con un 50% de sustitución de árido reciclado mixto y Aef/C = 0,46….81
Figura 3.17. Protección de los áridos frente a la humedad exterior…………………………………………………….…82
Figura 3.18. Humectación de los áridos mediante pulverización de agua para su sobresaturación………..83
Figura 3.19. Secuencia de llenado de un molde prismático……………………………………………………………….…..85
Figura 3.20. Probetas protegidas con plástico………………………………………………………………………………….…..86
Figura 3.21. Cámara húmeda del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH)………………....86
Figura 3.22. Formas de asentamiento………………………………………………………………………………………………...…87
Figura 3.23. Medida del asentamiento………………………………………………………………………………………………....88
Figura 3.24. Procedimientos ensayo densidad, balanza hidrostática y estufa……………………………………….89
Figura 3.25. Máquina de refrentado con mortero de azufre y probetas refrentadas…………………………..…90
9. Figura 3.26. Prensa Ibertest MEH-3000-LCMD2W………………………………………………………………………….………91
Figura 3.27. Tipos de rotura satisfactoria y ejemplo……………………………………………………………………………...92
Figura 3.28. Tipos de rotura no satisfactoria y ejemplo I……………………………………………………………………..…93
Figura 3.29. Probetas en el permeabilímetro bajo una presión de 500 ± 50 KPa……………………………..…….94
Figura 3.30. Rotura longitudinalmente de la probeta y evaluación de la profundidad de penetración…..94
Figura 3.31. Probetas ensayadas a tracción indirecta………………………………………………………………………….…95
Figura 3.32. Ensayo para el Cálculo del módulo de Elasticidad………………………………………………………………96
Figura 3.33. Moldes prismáticos para retracción……………………………………………………………………………………98
Figura 3.34. Soporte con micrómetro para medir retracción…………………………………………………………………99
Figura 3.35. Probetas con puntos DEMEC……………………………………………………………………………………………...99
Figura 3.36. Medición con aparato DEMEC………………………………………………………………………………………….100
Figura 3.37. Galga extensiometrica colocada en el hormigón………………………………………………….………….101
Figura 3.38. Bastidor de fluencia Cargado……………………………………………………………………………………………102
Figura 4.1. Consistencia de los hormigones, t = 10 mínutos…………………………………………………………………104
Figura 4.2. Consistencia de los hormigones, Aef/C = 0,6 y t = 45 minutos……………………………………………106
Figura 4.3. Variación de la consistencia respecto al tiempo de hormigones, Aef/C = 0,6 y t =45 mín…..107
Figura 4.4. Consistencia de los hormigones con Aef/C = 0,46 y t = 45 minutos……………………………………108
Figura 4.5. Variación de la consistencia respecto al tiempo de hormigones, Aef/C=0,46 y t =45 mín...108
Figura 4.6. Densidad (Kg/m3) de los hormigones fabricados………………………………………………………………..110
Figura 4.7. Resistencia media a compresión a 28 días en hormigones Aef/C = 0,6…………………………..…..113
Figura 4.8. Resistencia a compresión promedio a 28 días en hormigones Aef/C = 0,46……………………….116
Figura 4.9. Resultados del módulo de elasticidad de los hormigones ensayados con Aef/C = 0,6…………119
Figura 4.10. Resultados del módulo de elasticidad de los hormigones ensayados con Aef/C = 0,46…….121
Figura 4.11. Relación entre el módulo de elasticidad y la resistencia a compresión……………………………..124
Figura 4.12. Resultados de la resistencia a tracción indirecta de los hormigones ensayados……………….125
Figura 4.13. Relación entre resistencia a compresión y resistencia a tracción indirecta a 28 días…….….126
Figura 4.14. Permeabilidad, penetración del agua bajo presión (mm)………………………………………………….127
Figura 4.15. Retracción en hormigones con Aef/C = 0,6 y amasadas húmedas de 10 mín. duración.....130
Figura 4.16. Retracción a 90 días, de los hormigones de la serie 2……………………………………………………….131
Figura 4.17. ϵdiferida/ϵinstantanea, Serie 2, Aef/C= 0,46, t=45 mín, áridos húmedos………………………….135
Figura 4.18. ϵdiferida/(ϵinstantanea*σ), Serie 2, Aef/C= 0,46, t=45 mín, áridos húmedos……………….…135
Figura 4.19. Relación de Fluencia (ϵdiferida / ϵinstantánea) en hormigones Aef/C= 0,6………………………137
Figura 4.20. Fluencia específica (ϵdiferida / ϵinstantanea* σ) en hormigones Aef/C= 0,6…………………...137
Figura 5.1. Situación de Benifaió en España (izquierda) y en provincia de Valencia (derecha)…………..…139
Figura 5.2. Benifaió, área urbana y Poligono industrial………………………………………………………………………..140
10. 9
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1. MOTIVACION
Hoy en día uno de los grandes problemas de los países desarrollados es la acumulación de grandes
cantidades de desechos en general. Muchos de estos no son tratados correctamente y al depositarlos en
vertederos generan un gran impacto en el medio.
La industria de la construcción extrae una gran cantidad de recursos naturales y a cambio deposita
grandes cantidades de residuos de construcción y demolición. Esta industria, utiliza en el mundo
aproximadamente 10 billones de toneladas de arena, grava y rocas al año para la producción de
hormigón. Generando un gran impacto al medio ambiente debido a los gases efecto invernadero
producidos y la extracción recursos dando lugar a deforestación y pérdida de suelo (Mehta, 2001).
Cada vez la demanda global de áridos es mayor en el sector de la construcción. Esta demanda fue
pronosticada para 2011 en alrededor de 26,8 mil millones de toneladas métricas (Freedonia,2007),
siendo en 2010 la demanda real 37,1 mil millones de toneladas métricas superando en más de 10 mil
millones lo pronosticado. Y se espera que el mercado mundial aumente un 5,2% anual hasta 2015
llegando a una demanda de 48,3 mil millones de toneladas métricas (Freedonia, 2012).
Para preservar y conservar el medio ambiente de manera compatible con el progreso industrial
debemos seguir un desarrollo sostenible. La gestión correcta de residuos de construcción y demolición
va en esa línea. La actividad del reciclaje de residuos de construcción y demolición (RCD) produce
diferentes beneficios medio-ambientales: reducción de las emisiones de gases, del volumen de
extracción de materias primas para áridos naturales, del consumo energético, de la contaminación y
reducción del número de vertederos necesarios. Gracias a esta actividad se pretende cerrar el ciclo de la
construcción donde la eliminación en vertedero sea mínima, y en un futuro inexistente logrando un ciclo
cerrado completamente. Hendriks y Janssen reafirman este concepto, reflejándolo en una nueva visión
del ciclo constructivo completamente cerrado (Figura 1.1).
11. 10
Figura 1.1 Modelo del ciclo de construcción ( Janssen, 2007)
Ha quedado demostrado por diferentes estudios e investigadores que la idea de un hormigón con árido
reciclado es posible y viable en términos económicos y ambientales ( Barth, 1994, Abbas et ál, 2006),
garantizando la calidad del mismo según su uso. Es por esto que son de gran importancia las
investigaciones dentro de este campo para confirmar la viabilidad de este tipo de hormigones y
cuantificar las cantidades de árido reciclado que es posible usar según la finalidad del hormigón que se
vaya a fabricar.
Actualmente España ocupa el segundo lugar en la producción de áridos, con 485,5 millones de toneladas
de áridos en 2006, solo superándole Alemania con una producción de 541,9 (figura 1.2).Entre 30 y 40
millones de toneladas de Residuos de construcción y deconstrucción RCD fueron producidos ese mismo
año de los cuales solo 1,5 millones de toneladas fueron clasificadas como áridos reciclados. Es decir solo
alrededor de un 5% de los RCD eran utilizados para nueva construcción y el 95% restante terminaría en
vertederos. En los últimos años la producción de áridos se ha visto reducida en gran parte debido a la
crisis experimentada en los 5 últimos años y que ha sido aún mayor en el sector de la construcción.
Junto con la producción total de áridos también ha descendido la producción de RCD en España
descendiendo a 23 millones de toneladas (GERD, 2009).
12. 11
Figura 1.2 Producción total de áridos y de RCD en la UE en 2006 (Böhmer, et ál., 2008)
Valorando en términos de medio-ambiente y comparando el impacto medioambiental que ocasiona la
producción de árido natural (AN) frente a los áridos reciclados (AR), el árido reciclado es
significativamente más respetuoso. Esto ha sido probado mediante diferentes estudios. Considerando
como áridos reciclados la fracción gruesa de árido utilizada para la fabricación de hormigón ya que la no
se recomienda utilizar áridos reciclados para la fracción fina (Hansen, 1992; Rilem, 1994, BSI, 2006). En
términos cuantitativos podemos afirmar que los residuos producidos por la producción de árido natural
son cerca del triple comparados a los producidos por áridos reciclados y el agotamiento de recursos
naturales el doble (Marinković S.,et ál 2010).
Hoy en día, en la Unión Europea la producción de RCD es superior a los 300 millones de toneladas al año
(Böhmer, et ál., 2008), aunque dicha cantidad se está viendo reducida en los últimos años. A pesar de
ser una cantidad de RCDs importante, no todos los países tienen altas tasas de reciclado de estos RCD.
Los países con mayores tasas de reciclado de residuos de construcción y demolición son: Holanda,
Dinamarca, Alemania, Reino Unido, Austria y Polonia (Figura 1.3). En España en el año 2006 solo un 5,1%
de los RCD era reciclado para su reutilización en la construcción, estando muy por debajo de la media
europea.
541,9
485,5
430
354
274
169
134 123,5
104,5 100,5 97,5
73
35 47,9 46,5
100,4
2,2 2,3
25,8
6,6 1,6 3
0
100
200
300
400
500
600
ProducciónMillonesdeToneladas
Total áridos
RCD
13. 12
Figura 1.3 % de Reciclado de los RCD producidos en la Unión Europea en 2006 (Böhmer, et al 2008)
Aunque el nivel de reciclaje de RCD es bajo en España se han realizado numerosos estudios e
investigaciones de laboratorio con el fin de evaluar la posibilidad de utilizar estos RCD para la fabricación
de hormigón. Se Puede destacar la contribución de la Universidad Politécnica de Valencia en este
campo mediante su participación en diferentes investigaciones.
Uno de estos proyectos, el ¨Estudio prenormativo sobre la utilización de los RCDs en hormigón reciclado
de aplicación estructural¨ (Proyecto RECNHOR, 2006-2008), fue coordinado por el Centro de Estudios y
Experimentación de Obras Pública, Ministerio de Fomento (CEDEX). En él participaron cinco
universidades de toda España incluyendo la UPV. Gracias a este proyecto de estudio sobre las
características y propiedades de hormigón con árido reciclado se dio base a la nueva normativa EHE-08
sobre el uso de hormigón con árido reciclado con hasta un 20% de sustitución para uso estructural en
España (anejo 15, EHE-08, Ministerio de Fomento, 2008).
En el Proyecto CLEAM (2008-2010)., ¨Construcción Limpia, Eficiente y Amigable con el Medio
Ambiente¨, la UPV participó activamente en el apartado de ¨Reciclado de los RCDs como áridos de
hormigones estructurales.
95%
93% 91%
82%
76%
74%
54%
43%
25%
5%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%RecicladodeRCD
14. 13
Por último, destacar la colaboración en el Proyecto GEAR (2008 y 2010) ¨Guía Española de Áridos
Reciclados¨, coordinado por el GERD (Asociación Española de Gestores de Residuos de Construcción y
Demolición). En este proyecto se desarrolla un estudio de los áridos reciclados producidos en España y
su viabilidad para el uso en diferentes aplicaciones como hormigón en masa, elementos prefabricados y
carreteras.
Con este proyecto ¨ Influencia del tiempo de amasado y de la humedad de los áridos en las
características mecánicas del hormigón reciclado. Aplicación en Nave para evaporador W-10 en Benifaió,
Valencia.¨, se pretende esclarecer si es posible utilizar hormigones con un 50% de árido grueso del tipo
RCD para el uso de hormigones de tipo estructural. Siempre garantizando que este tipo de hormigones
cumplen con todas las características necesarias según el proyecto (resistencia mecánica, durabilidad…)
pero que también sea beneficioso para el medio ambiente. Ya que gracias al uso de este tipo de
hormigones se consiguen grandes beneficios para el medio-ambiente como es el ahorro de áridos
naturales reduciendo la deforestación y la perdida de suelo. Reduciendo la cantidad de RCD enviados a
vertederos así como el impacto que ello conlleva. Sin olvidarnos de la reducción de los efectos de
contaminación debido a la producción y transporte de áridos naturales ya que los RCD provienen de
áreas urbanas y su consumo principal proviene también de ellas.
15. 14
1.2. OBJETIVOS
El objetivo principal de este proyecto es evaluar la influencia de la metodología de fabricación del
hormigón en sus propiedades mecánicas y reológicas. Se pretende verificar si variables como el tiempo
de amasado o humedad de los áridos al inicio del amasado influyen en las propiedades del hormigón a
corto y largo plazo y cuantificar este efecto.
El trabajo tiene especial interés en las aplicaciones en las que se utiliza áridos reciclados por su mayor
capacidad de absorción. Por ello se pretende determinar los efectos en aplicaciones con un 50% de
sustitución de árido grueso por árido reciclado de construcción y demolición (RCD). Esta aplicación está
actualmente limitada en caso de hormigones estructurales al 20% en la instrucción EHE 2008.
PASOS PREVIOS:
1. Estudio de la bibliografía ya existente y uso para la redacción de un Estado del Arte en materia
de hormigón fabricado con áridos reciclados. Profundizando en las características de su
fabricación y en las propiedades del hormigón endurecido.
2. Caracterización y clasificación de los áridos reciclados que se utilizaran para la fabricación de los
diferentes hormigones. Todo de acuerdo a la norma UNE que corresponda según el ensayo:
Granulometría UNE-EN 933-1, Absorción y densidad UNE-EN 1097-6 y Coeficiente Los Ángeles
UNE-EN 1097-2.
3. Caracterización de las propiedades del Cemento. Determinación del tiempo de fraguado y de la
estabilidad de volumen según la norma UNE-EN 196-3 y determinación de resistencias
mecánicas siguiendo la norma UNE-EN 196-1.
4. Diseño de un hormigón de referencia con áridos naturales, a partir del cual buscado la misma
granulometría se diseñaran los hormigones a evaluar con un 50% de sustitución de árido grueso
por árido reciclado de construcción y demolición (RCD).
DESARROLLO:
5. Análisis de los hormigones tanto en estado fresco como endurecido, gracias a los valores
obtenidos mediante los ensayos realizados: consistencia UNE-EN 12350-2, resistencia a
compresión UNE-EN 12390-3, módulo de elasticidad UNE 83316, permeabilidad del hormigón
mediante el ensayo de penetración de agua bajo presión UNE-EN 12390-8, Densidad del
hormigón UNE-EN 12390-7, resistencia a Tracción indirecta UNE-EN 12390-6, Retracción UNE
83318 y Fluencia ASTM C512.
6. Aplicación de los hormigones desarrollados con árido reciclado en la construcción de una nave
industrial situada en Benifaió (Valencia). Diseño, cálculo de la estructura y valoración de la
rentabilidad económica al utilizar materiales reciclados como alternativa al hormigón
convencional.
16. 15
1.3. CONTENIDO
El trabajo que se presenta consta de una introducción, cuatro capítulos de desarrollo, uno de
conclusiones y futuras líneas de investigación, bibliografía y anejos.
El índice de contenidos:
- Capítulo 1. Introducción
- Capítulo 2. Estado del Arte
- Capítulo 3. Programa experimental y metodología
- Capítulo 4. Resultados y análisis de resultados
- Capítulo 5. Aplicación práctica: Nave para evaporador W-10, En Benifaio, Valencia
- Capítulo 6. Conclusiones y futuras líneas de investigación.
- Capítulo 7. Bibliografía.
En la INTRODUCCIÓN (Capítulo 1) se detalla las grandes cantidades de residuos de construcción y
demolición que se generan a nivel mundial, así como la cantidad de árido nuevo que es extraído del
medio-ambiente. Justificando la necesidad de su transporte a planta de reciclaje en vez de a vertedero
para su tratamiento y posterior uso como árido nuevo.
En el ESTADO DEL ARTE (Capítulo 2) se expone el conocimiento existente hasta hoy en día de todo lo
referido a los RCDs (Residuos de Construcción y Demolición), desde su recogida hasta el
comportamiento de los hormigones fabricados con los áridos reciclados producidos tras el tratamiento
de los RCDs. En este capítulo a pesar de que se desarrollaran todos los aspectos sobre los RCDs y áridos
reciclados, nos centraremos más en los aspectos que estén más ligados al estudio de este trabajo.
En el CAPÍTULO 3, PROGRAMA EXPERIMENTAL Y METODOLOGÍA, se describe la metodología empleada
para la realización de este proyecto y se expone el programa experimental que se ha desarrollado: las
diferentes variables así como los diferentes ensayos que se realizarán al hormigón para la
caracterización de los mismos.
En el CAPÍTULO 4, RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS, se presentan los datos que se han obtenido
experimentalmente y se analizan a fin de establecer relaciones entre las características de los
hormigones y las variables con las que han sido fabricados.
En La APLICACIÓN PRÁCTICA, (Capítulo 5) se simula el uso de los hormigones reciclados fabricados y
estudiados en el laboratorio en una obra real, en este caso para una nave industrial para un evaporador
W-10, En Benifaio, Valencia. Se describe la obra que fue realmente ejecutada en Benifaio, y se propone
un nuevo hormigón que cumpla las necesidades de la obra, analizando su repercusión económica en el
presupuesto total.
17. 16
En las CONCLUSIONES Y FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN (Capítulo 6), se detallan las resoluciones
finales obtenidas tras la elaboración de este proyecto y se exponen algunas posibles líneas de
investigación futuras que se derivan del mismo.
En el CAPÍTULO 7, BIBLIOGRAFÍA, resultado de la investigación bibliográfica realizada y que ha sido
utilizada a lo largo del desarrollo del presente proyecto, enumerando todos los artículos, trabajos, tesis y
libros empleados, ordenados alfabéticamente.
Al final encontramos los ANEJOS, en ellos se adjuntan todos los elementos que forman parte del
desarrollo del trabajo pero que, por razones expositivas, conviene separar del cuerpo del mismo.
18. 17
CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE
2.1 ÁRIDOS RECICLADOS
Los áridos reciclados son obtenidos a partir del procesamiento adecuado de los residuos de construcción
y demolición RCD. Así pues dependiendo de la procedencia de estos RCD, los áridos generados a partir
de estos tendrán unas características u otras, ya que no están fabricados con los mismos materiales una
nave industrial que un edificio de viviendas. Por supuesto casi la totalidad de los materiales que
conforman estos áridos son materiales de habitual uso en la industria de la construcción, residuos de
hormigón, materiales cerámicos, materiales asfaltico, y otros en menor medida, yeso, vidrio, madera,
plástico etc.
Los escombros de tipo cerámico pueden provenir de dos orígenes muy diferentes. Procedentes de
deshechos producidos de la demolición de obras de fábrica de ladrillo. En España más de la mitad de los
RCDs son de este tipo (Consejeria De Medio Ambiente, y Ordenacion del Territorio, 2006). Otros son
procedentes de ladrillos elaborados en fábricas, que no cumplen con las características deseadas por el
fabricante. A diferencia de los cerámicos, los residuos de hormigón provienen en su mayoría de
demoliciones de obra civil.
Algunos de estos componentes existentes en los áridos reciclados deben de ser controlados
dependiendo de la características deseadas del hormigón a fabricar, ya que puede afectar a sus
propiedades mecánicas y durabilidad. El vidrio es potencialmente perjudicial para el hormigón, por las
reacciones álcali-árido que pueden presentarse (Nixon, 1978). El contenido en yeso también es
perjudicial ya que tiene carácter expansivo al hidratarse .El contenido de asfalto, afecta negativamente a
la resistencia a compresión del hormigón, reduciéndola hasta en un 30%, es por ello que su contenido
suele limitarse a 1% para áridos reciclados de hormigón (Ministerio de Fomento de España EHE-08).
Dependiendo del país la composición de los RCD es una u otra, incluso dentro de un propio país esta
puede variar notoriamente dependiendo de la región en la que hayan sido obtenidos. Todo esto es
debido a que el tipo de materiales utilizados e incluso los procesos varían de una región a otra, y se
adaptan a las necesidades del lugar y el proyecto a realizar (fig 2.1)
19. 18
Figura 2.1. Composición habitual de RCD en algunos países Europeos (Dinamarca, Holanda ( Böhmer et
ál,2008) Reino Unido (Murray et ál, 2003), España ( Consejeria de Medio Ambiente, y Ordenación del
Territorio, 2006).
2.1.1 Producción de áridos reciclados
El primer paso en la producción de áridos reciclados es la obtención de los RCDs que van a ser
transformados. Siempre que sea posible se realizará una demolición selectiva que facilitará el
tratamiento posterior ya que se reducen los materiales no deseados en los escombros que servirán para
producir los áridos reciclados. Después de la deconstrucción los materiales obtenidos se transportaran a
fábrica donde el material es acopiado en una zona de descarga, quedando a la espera de ser
procesados para obtener el material deseado.
20. 19
En España gran parte de las plantas disponen de un modelo de planta fija con control de admisión de
cargas, separación previa, trituración, sistema de limpieza y cribado final. Se pueden clasificar las plantas
de producción de áridos reciclados en tres niveles tecnológicos según el informe Symonds (Symonds,
1990). Con esta clasificación en tres niveles la gran mayoría de las plantas de reciclaje españolas están
incluídas en las categorías 2 y 3 (Figura 2.2). Las instalaciones de categoría 1 son unidades móviles que
reciclan directamente en obra utilizando en esa misma obra los áridos producidos. Las plantas de nivel 2
son aquellas que disponen de un emplazamiento fijo y tienen un proceso productivo completo pero con
una única línea de producción, cuentan además con mecanismos mecánicos o manuales para eliminar
contaminantes previos al machaqueo. Las de nivel 3 por su parte disponen de líneas de proceso
múltiples y gran cantidad de productos, siendo las más tecnológicas, con finalidad de reutilizar casi la
totalidad de los materiales secundarios.
Figura 2.2 Plantas en España según nivel tecnológico (GEAR, 2010)
Las plantas de reciclado pueden ser clasificadas según su movilidad, las fijas son aquellas en las que el
proceso de reciclado se realiza en una localización concreta de manera que los materiales tienen que ser
transportados a ella a no ser que se encuentre instalada en obra. Las de tipo móvil son capaces de
desplazarse hasta la obra que está generando los residuos a tratar. Y las instalaciones semi-moviles son
las que cuentan con al menos de un equipo móvil que puede desplazarse a operar fuera de la planta. En
España la mayoría de las plantas son fijas y muy pocas de ellas móviles Figura 2.3
11%
55%
34%
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
21. 20
Figura 2.3 Plantas de reciclaje según tipo de movilidad (GEAR 2010)
El proceso de reciclado de una planta dependerá de la calidad del producto final que se busque, es por
ello que la mayoría de las plantas no cuentan con un proceso completo, solo las más tecnológicas
cuentan con ello. Un tratamiento completo dispondrá de diferentes procesos básicos.
• La admisión de los RCD en planta. Al llegar el material a planta este pasa diferentes controles de
inspección y documentación de manera que se consigue un mejor proceso productivo así como
un incremento de la calidad de los productos generados. La mayoría de plantas utilizan como
control de una inspección visual, pesaje y documentación. Algunas plantas realizan la
identificación antes de aceptar el RCD, y en función de si cumplen con los requisitos que han
establecido deciden si aceptan el residuo o no. Una vez admitidos se procede al acopio de los
residuos, muchas plantas disponen de varios acopios de manera que deben ser clasificados. Las
clasificaciones típicas son, según la calidad del material recibido (limpio o sucio), según la
composición del RCD ( cerámico, mixto, hormigón…), según la granulometría y según el origen
del residuo.
• El pre tratamiento y el precribado. Este proceso se encarga de separar los áridos que tienen un
tamaño fuera del rango que se haya establecido para esa planta, es decir, selecciona aquellos
áridos de tamaño demasiado grande o demasiado pequeño. Los de gran tamaño son separados
para mejorar el mantenimiento de los equipos, ya que los residuos de gran tamaño podrían
dañar las trituradoras. Por otra parte los materiales con tamaño pequeño son separados ya que
61%
11%
28%
Fija
Móvil
Semi-móvil
22. 21
no necesitan ser triturados y son cribados directamente. Este material fino se acopia a parte del
fino que se obtendrá al final del proceso, ya que es de una calidad más baja, pues contiene
materia orgánica y son considerados sucios.
• Clasificación y limpieza. En esta fase se separan y clasifican los materiales que forman los
residuos. La finalidad del proceso es separar los materiales pétreos (hormigón, áridos, ladrillo y
cerámica) de los que no lo son ( madera, plástico, metal…). Para conseguir esta separación
existen diferentes máquinas especializas en extraer los diferentes contaminantes Tabla 2.1. En
España las técnicas más habituales de clasificación son la de separación magnética y la
separación en cabina de triaje. Por otra parte para los procesos de limpieza lo habitual en las
plantas españolas es el uso de dispositivos mediante flujo de aire y/o a base de agua, además en
su mayoría se decantan por el uso de sistemas de flujo de aire ya que son mucho menos costosos
y complejos que los de tipo hidráulico.
Tabla 2.1. Técnicas de clasificación de los RCD (GEAR 2010)
Técnica de
clasificación
Tipo
Material de
entrada
Diferencia
existente
Parámetros
Aquamotor
Base de
agua
Materiales ligeros y
pesados
Peso/
Densidad
Rápido flujo de agua
Coal-spiral
Base de
agua
Materiales con
distintas densidades
(<3mm)
Densidad
Rápido flujo de agua/
cantidad de
alimentación
Separacion por
color
En seco
Materiales con
distintos colores
Color Separación visual
Machacadora
asociada a
corrientes de
Foucault
En seco/
Base de
agua
Particulas grandes
con metales no
magnéticos
Tamaño de la
partícula/
metal no
magnético
Tamaño de partícula/
Corriente eléctrica
Separación por
cama fluida
Base de
agua
Materiales con
distintas densidades
Densidad
Tamaño de partícula y
densidad/ suministro
de agua
Grab cane En seco
Materiales ligeros y
pesados
Tamaño de la
partícula
Tamaño de la partícula
Separación manual En seco
Materiales ligeros y
pesados
Tamaño de la
partícula
Tamaño de la partícula
Humphrey spiral
Base de
agua
Materiales con
distintas densidades
(<3mm)
Densidad
Densidad de la
partícula / cantidad de
alimentación /
Suministro de agua
23. 22
Jigging
Base de
agua
Materiales con
distintas densidades
(<3mm)
Densidad
Densidad de la
partícula / cantidad de
alimentación /
Suministro de agua
Detector por
infrarrojo
En seco
Materiales con
distintas densidades
Densidad
Densidad
(identificación por
infrarrojo) / separación
por aire
Separación
magnética
En seco
Materiales con
metales férricos o
oxido de acero
Susceptibilidad
magnética
corriente electrica
Cribado
En seco /
Base de
agua
Materiales con
distintos tamaños
Tamaño de la
partícula
Tamaño de la partícula
a ser removida
Método térmico
Base de
agua
-
Propiedad
térmica (
retracción)
Temperatura o tiempo
Tamizado por
viento
Base de
agua
Materiales ligeros Peso Fuerza del viento
• Trituración. En una planta de reciclaje de áridos se pueden utilizar más de un sistema de
trituración en el proceso, incluso combinarse. Podemos encontrar diferentes máquinas de
(Figura 2.4) cada una de ellas con diferentes propiedades, a la hora de escoger el sistema de
trituración se tienen en cuenta diferentes variables: coste de producción, consumo de energía,
calidad del producto, desgaste y capacidad.
a. b. c.
Figura 2.4. Sistemas de trituración a) Machacadora de Cono, b) Machacadora de Impacto c)
Machacadora de Mandíbulas.
24. 23
• Cribado. Una vez terminada la fase de trituración se procede a cribar el material resultante para
posteriormente colocarlo en acopios según su granulometría.
Un tratamiento completo será aquel que incluya todos los procesos aunque no todas las plantas lo
tienen ya que no es necesario dependerá de las calidad de producto que se desee obtener, el añadir un
sistema u otro en el proceso de tratamiento global (tabla 2.2 ).
Tabla 2.2 Esquema global de procesos de una planta de reciclaje.
Etapa Tipo de proceso Proceso
Control de admisión
Manual Control organoléptico inicial (color,olor…)
Manual y/o
informático
Documentación de origen
Manual Identificación de contaminaciones
Manual y/o
informático
Pesaje
Manual Definición de acopios específicos
Pre tratamiento
Manual Separación manual en acopio
Mecánico
Separación mecánica (martillos, palas y
retroexcavadoras)
Precribado Mecánico
Alimentador precribador
Trómel
Clasificación y
limpieza
Manual Cabina de triaje
Mecánico
Trómel
Electroimanes
Lavadoras
Sopladores
Ciclón
Trituración primaria
o secundaria
Mecánico
Mandíbulas
Impacto
Conos
Cribado Mecánico Cintas y criba
A la hora de almacenar el árido reciclado es recomendable que los áridos reciclados se almacenen por
separado primero por composición (Hormigón y Mixtos) y dentro de estos distinguir las distintas
calidades. Este proceso de separación es difícil de conseguir debido a que el control de los materiales se
suele hacer de forma visual en la etapa de control de admisión en planta. También se debe separar
según granulometría: distinguiendo el árido fino reciclado del grueso. Es muy aconsejable utilizar los
áridos reciclados saturados ya que su capacidad de absorción es elevada.
25. 24
2.1.2 Clasificación de los áridos reciclados
En el mercado existen una gran variedad de áridos reciclados, por lo que es necesaria una clasificación
de estos. Podemos encontrar una gran cantidad de clasificaciones, ya que no existe una metodología
general por ello dependiendo del país se utiliza una u otra, pero la mayoría de las metodologías
empleadas son similares y se adoptan a iguales criterios: clasificación por composición, por
granulometría, por limpieza, por calidad y por uso.
Clasificación según especificaciones del RILEM 1994.Clasificación respecto a origen:
- Tipo I Áridos procedentes mayoritariamente de escombros de albañilería (ladrillo).
- Tipo II Áridos procedentes mayoritariamente de escombros de hormigón.
- Tipo III Mezcla de, como mínimo, un 80% de árido natural, y áridos reciclados.
En Estados Unidos clasificación según composición:
- A. Residuos triturados procedentes de demoliciones. Son una mezcla de hormigón y residuos
cerámicos triturados, clasificados y que contienen cierto porcentaje de otros elementos contaminantes.
- B. Residuos de demolición clasificados y limpios. Son una mezcla de hormigón y residuos cerámicos
triturados, clasificados y sin presencia de otros elementos contaminantes.
- C. Residuos cerámicos limpios. Son restos de ladrillos triturados y clasificados que contienen menos del
5% de hormigón, materiales pétreos y otros contaminantes.
- D. Residuos de hormigón limpios. Son restos de hormigones triturados y clasificados que contienen
menos del 5% de restos de ladrillo, materiales pétreos u otros contaminantes.
Clasificación según las normas japonesa JIS A 5021, JIS A 5022 y JIS A 5023 en función de su utilización:
-Tipo H Mayor calidad, hormigón en masa o armado con fin estructural
-Tipo M Para uso en hormigón en masa o losas de hormigón
-Tipo L Para uso en hormigones pobres
Clasificación según especificaciones Belgas. Similares al RILEM, respecto a origen:
- GBSB I Áridos procedentes de residuos cerámicos.
- GBSB II Áridos procedentes en su mayoría de residuos de hormigón.
Clasificación según la norma inglesa BS 8500:02, respecto a origen:
-RCA Áridos procedentes de hormigón
-RA Áridos procedentes de materiales cerámicos o mezcla de hormigón y cerámicos
26. 25
Clasificación alemana establecida por norma DIN 4223, según contenido de los residuos:
-Tipo 1 Áridos procedentes de hormigón ≥90%, con contenidos ≤10% de Clinker, ladrillo o arenisca
calcárea
-Tipo 2 Áridos procedentes de hormigón ≥70%, con contenidos ≤30% de Clinker, ladrillo o arenisca
calcárea.
-Tipo 3 Áridos procedentes de residuos cerámicos ≥80%, con contenido de materiales procedentes de
hormigón ≤ 20%.
-Tipo 4 Áridos procedentes de mezclas de RCD, con contenidos ≥80% de materiales procedentes de
hormigón o productos cerámicos.
Clasificación en Holanda según norma NEN 5905
-Tipo 1 Áridos reciclados de hormigón
-Tipo 2 Mezcla de áridos reciclados de hormigón y árido cerámico
-Tipo 3 Áridos reciclados cerámicos
En España la clasificación viene definida por el anejo 15 en la EHE-08, en la que se recomienda limitar el
contenido de árido grueso reciclado al 20% en peso sobre el contenido total de árido grueso. Con esta
limitación, las propiedades finales del hormigón reciclado casi no se ven afectadas en relación con las
que presentaría su hormigón equivalente fabricado con áridos naturales exclusivamente. Se establece
que el árido reciclado puede emplearse tanto para hormigón en masa como armado de resistencia
nunca superior a los 40 MPa y nunca para hormigón pretensado. La EHE considera como árido reciclado
solo aquel formado por hormigón, materiales pétreos y mortero, el resto de componentes se consideran
impurezas estando todas ellas limitadas en % de peso: Material cerámico < 5%, Partículas ligeras < 1%,
Asfalto < 1% y Otros materiales < 1%.
El proyecto GEAR ( Guía Española de Áridos Reciclados ), presenta una clasificación diferente de áridos
reciclados, y lo hace según componentes, Siendo P productos pétreos, H de hormigón, C cerámicos, A
asfalto y X otros elementos, (Tabla 2.3).
27. 26
Tabla 2.3. Categorías de los áridos reciclados según composición (GEAR, 2010).
Nomenclatura Nombre Características
ARH Áridos Reciclados de Hormigón
P + H > 90%
C < 10 %
A < 5%
X < 1%
ARMh
Áridos Reciclados Mixtos de
Hormigón
P + H > 70%
C < 30 %
A < 5%
X < 1%
ARMc
Áridos Reciclados Mixtos de
Cerámicos
P + H < 70%
C > 30 %
A < 5%
X < 1%
ARC Áridos Reciclados de Cerámicos
P + H < 30%
C > 70 %
A < 5%
X < 1%
ARMa
Áridos Reciclados mixto con
asfalto
5% < A < 30%
X < 1%
2.1.3 Propiedades del árido reciclado
A la hora de analizar las propiedades de los áridos reciclados se utilizan los mismos ensayos que para los
áridos naturales: granulometría, densidad, absorción, coeficiente de los ángeles, contenido en sulfatos,
en cloruros, terrones…
Además de los ensayos usuales se deben realizar ensayos adicionales, algunos de los cuales están
normalizados, como la evaluación de la composición y contenido en impurezas ( UNE-EN_933-11.2009).
Otras propiedades a tener en cuenta y evaluar en los áridos reciclados son el contenido en mortero
adherido y el contenido en álcalis.
28. 27
Existen diversos estudios sobre las propiedades de los áridos reciclados (Katz, A. 2003, ACHE 2006,
Sanchez, M. & Alaejos , P. 2009, Sami W. et ál 2009 ) en los que se han comparado sus propiedades con
sus áridos naturales equivalentes.
:
• Granulometría. La granulometría de los áridos reciclados está directamente ligada al sistema de
trituración que se haya utilizado para su producción, ya que las machacadoras de impacto y
cono producen una mayor cantidad de finos comparada con las machacadoras de madíbulas.
Muchos estudios indican que no es recomendable el uso de fracciones menores de 4mm para la
fabricación de hormigón, es decir, no es recomendable el uso de árido fino reciclado. En la
norma española (EHE-08) se restringe el árido fino (pasan por el tamiz 4mm) a un 5% máximo.
Las normativas extranjeras establecen límites entre un 2% y un 5% como máximo para el
contenido en árido fino.
• Densidad. La densidad de los áridos reciclados depende de su composición aunque casi siempre
es menor que la de los áridos naturales. Esto se debe en el caso de los ARH y ARMh al mortero
adherido a su superficie ya que es mucho más poroso que los materiales pétreos, debido a ello
la densidad es entre un 5% a un 10% menor que la del árido original. En el caso de los áridos
reciclados cerámicos, la densidad es más baja debido a la porosidad de los materiales cerámicos,
es por ello que la densidad de estos áridos dependerá directamente de la cantidad de materiales
de este tipo que conforman su composición. Contra mas cerámico menor densidad comparada
respecto a áridos naturales pétreos. Entre los diferentes factores que afectan a la densidad del
árido reciclado podemos destacar: las técnicas de procesamiento utilizadas en su producción, el
grado de contaminación y el tamaño de la fracción.
La densidad varía según el tipo de triturado empleada, observándose valores superiores
ligeramente al emplear trituradoras de impacto comparadas con otras (de mandíbulas o de
cono). Esto es debido a que la de impacto es capaz de eliminar mayor parte del mortero
adherido en el árido grueso. Con un solo proceso de trituración se puede alcanzar un 94% de la
densidad del árido natural; con dos se puede aumentar la densidad hasta un 96% y con una
tercera etapa es posible alcanzar valores del 98% de la densidad del árido natural (Sánchez, et
al 2004).
El Tamaño de la fracción afecta directamente a la densidad del árido reciclado, siendo
ligeramente inferior para las fracciones más finas. La dispersión es muy elevada según los
diferentes estudios variando desde 1.6 hasta 2,65 t/m3 ( Figura 2.5), incluso en fracciones
granulométricas semejantes. Ya que el factor principal del que depende la densidad del árido
reciclado será la propia densidad del árido natural con el que se fabricó el hormigón del que este
proviene.
29. 28
• Absorción. La absorción está muy ligada a la densidad, y en el caso de los áridos reciclados es la
propiedad que presenta mayor variación respecto a los áridos naturales. Depende de la cantidad
de mortero adherido que es muy poroso, y en el caso de los mixtos y cerámicos, de la cantidad
en materiales porosos como es el caso de los cerámicos o el yeso. Los valores habituales de los
áridos naturales varían entre 0% y 4% mientras que los áridos reciclados aumenta el máximo a
más del triple ya que la absorción de estos oscila entre 1% y 20 % ( Alaejos, P. 2012)
generalmente superando el límite establecido en la normativa española de 5%. Como es lógico,
la absorción y la densidad están relacionadas directamente, como podemos apreciar en la figura
2.5, así pues la mayoría de los áridos reciclados con bajas absorciones tendrán una densidad alta
comparados con los que tienen altas absorciones que tienen una densidad mucho menor
llegando a valores de 1.6 t/m3 debido a su porosidad.
• Coeficiente de forma. Este es muy similar al del árido natural del que procede, aunque algunos
estudios que han utilizado el método del índice de lajas para valorar el coeficiente de forma han
encontrado diferencias notorias entre el árido reciclado y el natural de procedencia, de manera
que el valor del índice de lajas del árido natural es siempre mayor. Esto es debido a que el
mortero se adhiere a los ángulos de las partículas, consiguiendo así disminuir el porcentaje de
lajas. Esta diferencia de conclusiones puede deberse a la influencia de la calidad del hormigón
de origen sobre la angularidad.
• Coeficiente de los Ángeles. Los áridos reciclados en la mayoría de los casos presentan un valor
de coeficiente de los Ángeles mayor que el del árido natural original, esto es debido al
desprendimiento del mortero adherido. En el caso de los áridos mixtos o cerámicos el valor
suele ser más alto debido a que la resistencia de los materiales que lo componen es menor que
la de los materiales pétreos. Es difícil predecir el comportamiento del árido reciclado en este
tipo de ensayo pues depende mucho del tamaño de las partículas y sobre todo de la cantidad de
mortero adherido.
• Resistencia a la Helada. Con este ensayo se pretende conocer el comportamiento del árido
frente a variaciones de volumen producidas por ciclos de hielo y deshielo ( cambios térmicos y
de humedad). Esta estabilidad del volumen se evalúa mediante la pérdida de peso al someter a
los áridos a cinco ciclos con soluciones de sulfato sódico o magnésico o diez ciclos hielo-deshielo
en agua o en solución de cloruro sódico. El método de solución de sulfato es descartado por
muchos autores ya que las soluciones de sulfato, reaccionan con el mortero de forma
destructiva, dando valores no representativos. En los ensayos de diez ciclos de hielo-deshielo en
agua o en solución de cloruro sódico se observó que el árido reciclado presenta una mayor
pérdida de peso frente al árido natural.
• Contenido de impurezas. Con gran frecuencia encontramos en los áridos reciclados impurezas y
contaminantes que perjudican de forma notoria las propiedades del hormigón, como: madera,
cerámicos, plásticos, yeso, metales, vidrio, asfaltos...La presencia de estos depende sobre todo
30. 29
del origen del RCD es por ello que para su obtención es recomendable una deconstrucción
selectiva. Uno de los mayores problemas es la disminución de resistencia al incorporar
materiales asfálticos, pinturas y materia orgánica. Por su parte vidrio este puede presentar
reacciones álcali-árido, y el yeso ataque por sulfatos y expansiones. Los restos de material de
origen cerámico empeoran el comportamiento frente a ciclos de hielo-deshielo y ocasionan
problemas de expansión si proceden de materiales refractarios. En el caso de los restos de
madera y papel estos pueden provocar desconchados superficiales en el hormigón afectando
tanto a su aspecto visual como a su durabilidad.
• Contenido en Cloruros. En el caso de los áridos reciclados su contenido en cloruros dependerá
directamente de la procedencia del hormigón usado como materia prima, pudiendo ser alta si
estos hormigones proceden de obras sometidas a ambientes marinos o de puentes y
pavimentos sometidos a sales para el deshielo, así como también en hormigones en los que se
hayan utilizado aditivos acelerantes. A la hora de determinar los cloros solubles esta puede ser
poco segura ya que el árido reciclado presenta aluminato cálcico en el mortero adherido que
puede haber formado cloro aluminato cálcico hidratado, reduciendo así el contenido de cloruro
libre que se puede apreciar en el ensayo. Factores como la temperatura y la descomposición del
cloro aluminato cálcico hidratado, pueden ser importantes a la hora de liberar cloruros solubles,
que son capaces de producir la corrosión de las armaduras. Debido a ello muchos autores
establecen que a pesar de que solo los cloruros libres pueden atacar las armaduras, en el caso
de los áridos reciclados se debería cuantificar los cloruros totales así como establecer una
limitación cuantitativa de estos.
• Contenido en Sulfatos. Los áridos reciclados pueden presentar un elevado contenido en sulfatos,
ya que no solo estos dependen del árido natural de origen, sino que se le añaden los sulfatos
existentes en el mortero adherido y la presencia de contaminantes con alto contenido en
sulfatos como el yeso. En el caso de los sulfatos existentes en el mortero, no hay porque
preocuparse ay que estos no ocasionaran problemas en el nuevo hormigón, pero sí lo harán las
impurezas como el yeso, que pueden provocar la formación de etringita provocando
expansiones en el hormigón y el yeso a su vez puede provocar un ablandamiento y pérdida de
resistencia del hormigón.
• Reacción Álcali-Árido. Ciertos tipos de áridos pueden reaccionar con los álcalis del cemento en
ambiente húmedo cuando el contenido de alcalinos en el hormigón es elevado, dando lugar a
un producto de textura gelatinosa que produce expansiones. El uso de árido reciclado puede
favorecer esta reacción ya que tienen un nivel mayor en alcalinos que los áridos naturales, esto
es debido al contenido en mortero adherido. El uso de cementos con adiciones como cenizas
volantes o escorias granuladas, disminuye el riesgo de estas reacciones, ya que conseguimos
fabricar hormigones más impermeables.
31. 30
Figura 2.5 Densidad y Absorción de los áridos reciclados mixtos y de hormigón ( Alaejos, P. 2012)
La característica más distintiva de los áridos reciclados respecto a los naturales es su contenido en
mortero adherido. La cantidad de este adherido al árido natural dependerá de los procesos de
trituración. Y dependiendo de la cantidad del mortero adherido existente los áridos tendrán unas
propiedades más o menos cercanas a las del árido natural original. Se puede afirmar que la cantidad del
mortero adherido varía según la fracción que se analice, presentando una tendencia creciente para las
fracciones finas. El valor de mortero adherido es muy amplio, además de su gran heterogeneidad, así
pues en un solo estudio se encontró una variación del 23% al 55% (Sánchez, et al 2009).
Figura 2.6 Esquema de áridos reciclado ArM y ArH
32. 31
Las características de los áridos reciclados producidos en planta están ligadas directamente al proceso
que se someten los RCDs, que depende a su vez de la calidad que se quiera obtener, no obstante se
deberán realizar en planta los pertinentes ensayos. Así pues la EHE-08 establece una serie de ensayos de
control que deberán efectuarse a los áridos reciclados durante su producción con diferentes frecuencias
(Tabla 2.4).
Tabla 2.4 Frecuencia de ensayos de control de producción ( EHE-08, anejo 15)
Propiedad Norma Frecuencia
Granulometría. Desclasificados
inferiores
UNE-EN 933-1 1/semana Cada 2000 t.
Coeficiente de forma UNE-EN 933-1 1/mes Cada 10000 t.
Contenido de finos UNE-EN 933-1 1/semana Cada 2000 t.
Coeficiente de los Ángeles UNE-EN 1097-2 1/mes Cada 2000 t.
Absorción UNE-EN 1097-6 1/semana Cada 2000 t.
Estabilidad frente a soluciones de
MgSO4
UNE-EN 1367-2 1/6meses Cada 10000 t.
Terrones de arcilla UNE 7133 1/semana Cada 2000 t.
Partículas ligeras UNE 7244 1/mes Cada 10000 t.
Determinación de compuestos de
azufre (SO3)
UNE-EN 1744-1 1/3meses Cada 10000 t.
Determinación de sulfatos
soludbles en ácido
UNE-EN 1744-1 1/3meses Cada 10000 t.
Determinación de cloruros
totales
UNE-EN 1744-1 1/3meses Cada 10000 t.
Impurezas UNE-EN 933-11 1/semana Cada 2000 t.
33. 32
2.2 MARCO NORMATIVO
Desde 1994, la Asociación Española de Gestores de Residuos de Construcción y Demolición (GERD) ha
buscado una normalización de los áridos reciclados. Participando activamente a través de la
investigación y experimentación en la redacción de documentos para su regulación siempre
garantizando la calidad de los áridos dependiendo de su uso. Siendo su objetivo principal desarrollar y
consolidar un mercado de áridos reciclados en España, promoviendo así una construcción sostenible,
similar a la existente en otros países de la Unión Europea.
En España, existe una ley estatal que regula la producción y gestión de los residuos de construcción y
demolición, la publicación del Real Decreto 105/2008 de 1 de febrero y la Resolución de 20 de enero de
2009 por el que se aprueba el Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015. A través del cual se
genera unas medidas por parte de fomento de utilización de los productos reciclados procedentes de
RCD. El ministerio de fomento también ha actuado actualizando atículos del Pliego de Prescripciones
Técnicas Generales para las Obras de Carreteras y Puentes (PG3), incorporando de forma detallada a su
articulado la definición del árido reciclado y estableciendo prevenciones y limitaciones de uso, en este
caso en el tipo estructural para hormigones de resistencia superior a 35 MPa.
El plan estratégico específico ¨Plan Nacional de Residuos de la Construcción y la Demolición¨ PNRCD
(2001-2006), estableció las pautas a seguir en la gestión de los RCD, y definió los objetivos de valoración
para este tipo de residuos, así como las inversiones necesarias. Durante la vigencia del mismo se formó
un grupo de trabajo encargado de elaborar un documento que complementase la reglamentación de
hormigón estructural referente a los áridos reciclados, que se desarrolló con el proyecto RECNHOR
(2004) financiado por la Dirección General de Calidad Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente de
España.
La aportación de la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) al campo del uso de áridos reciclados
ha sido mucho más detallada y completa que la existente en el PG3. En ella podemos encontrar en su
anejo 15, recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados, el cual recomienda limitar el
contenido a un 20% de árido grueso reciclado. Ya que con esta limitación se considera que las
propiedades finales del hormigón reciclado apenas se ven afectadas. Esta nueva normativa está basada
en las investigaciones llevadas a cabo en el proyecto RECNHOR (2004).
34. 33
A nivel Europeo existe un marco común creado en 1985 por la Unión Europea con unas especificaciones
técnicas comunes a todos los países miembros, que afectan a los áridos reciclados. La legislación de
referencia está compuesta por la Directiva 89/106/CEE de Producto de Construcción, y las normas
publicadas y en vigor hasta hoy en día son:
• UNE-EN 12620: Áridos para hormigón
• UNE-EN 13043: Áridos para mezclas bituminosas y tratamientos superficiales de carreteras,
aeropuertos y otras zonas pavimentadas.
• UNE-EN 13055-1: Áridos ligeros. Parte 1: Áridos ligeros para hormigones, morteros y lechadas
• UNE-EN 13139: Áridos para morteros.
• UNE-EN 13242: Áridos para capas granulares y capas tratadas con conglomerantes hidráulicos para
uso en capas estructurales de firmes de carreteras.
• UNE-EN 13383-1: Escolleras. Parte 1: Especificaciones.
• UNE-EN 13450: Áridos para balasto.
La gestión actual en España de los RCD según el ¨Plan Nacional de Residuos de la Construcción y la
Demolición¨ en este caso el PNRCD II ( 2008-2015) engloba las actividades dirigidas a buscar el destino
óptimo para estos residuos, teniendo en cuenta sus características, y así proteger tanto la salud humana
como los recursos naturales y el medio ambiente.
El Plan PNRCD II vigente en la actualidad tiene como objetivos cuantitativos:
• Recogida controlada y correcta gestión del 95% de los RCD
• Reciclaje del 40% de RCD
• Reducción o reutilización del 15% de RCD
• Valorización del 70% de los residuos de envases de materiales de construcción
35. 34
2.3 DOSIFICACIÓN Y FABRICACIÓN DE HORMIGONES RECICLADOS
2.3.1 Contenido en Agua
El árido reciclado debido a su absorción, por el mortero adherido, tiene una mayor demanda de agua
que provoca a su vez una mayor consistencia del hormigón reciclado. El incremento de agua se sitúa
entre un 5% y un 10% para un 100% de árido reciclado grueso, aunque puede aumentar hasta un 15% si
utilizamos áridos reciclados tanto para la fracción gruesa como para la fina (Hansen 1992) Para evitar
este problema de fluidez se debe aumentar el contenido en agua del hormigón, o bien incrementando el
agua de amasado o bien utilizando el árido saturado.
Si aumentamos el agua de amasado para conseguir la consistencia deseada, deberemos tener en cuenta
que el agua total es igual a el agua efectiva más la absorbida por los áridos. Este método presenta un
problema de heterogeneidad en el hormigón fabricado ya que la absorción del árido reciclado en la
amasadora es difícil de controlar, y será diferente según la humedad de este.
Por otra parte si utilizamos el árido previamente ya saturado antes de amasar, evitaremos la pérdida de
fluidez rápida que se suele producir y el rápido endurecimiento del hormigón. Para lograr esta pre
saturación los estudios difieren sobre los métodos, la mayoría sumergen el árido durante al menos 24h
aunque otros lo hacen durante pocas horas. Es recomendable el riego de los áridos 24 horas previas al
uso, para garantizar la absorción total del agua pero sobre todo para garantizar la homogeneidad de la
humedad inicial. Un nivel recomendado de humedad es el del 80% de la capacidad total de absorción (
Etxeberria M., et ál, 2007 ), para reducir su capacidad de absorción sin introducir agua en exceso.
Otra opción posible es la de añadir un superplastificante a la mezcla, para evitar así la necesidad de
añadir más agua. Pero este procedimiento supone un mayor coste, aunque obtenemos hormigones con
una mayor resistencia debido a que la relación agua / cemento efectiva es menor. En caso de elegir esta
opción se recomienda añadir el superplastificante poco tiempo antes de poner en obra el hormigón, ya
que con ello conseguiremos que el árido reciclado no absorba parte del superplastificante durante su
fase de hidratación en el amasado.
2.3.2 Contenido en Cemento
El hormigón reciclado necesita un mayor contenido en cemento en su dosificación respecto a su
equivalente con áridos naturales, esto se debe al peor comportamiento del árido reciclado para
mantener la misma resistencia y consistencia. También deberemos aumentar la cantidad de cemento
utilizada si queremos mantener la misma relación Agua / Cemento, ya que los áridos reciclados también
tienen mayor demanda de agua.
36. 35
Según varios estudios (RILEM, 1994) este incremento es superior al 5% si se utiliza una sustitución del
100% del árido grueso reciclado y sobre el 15% cuando sustituimos toda la fracción gruesa y también la
fina con árido reciclado. Para sustituciones de árido reciclado de hasta el 30% no es necesario aumentar
la cantidad de cemento para obtener un hormigón con las mismas propiedades que un hormigón
fabricado exclusivamente con áridos naturales.
2.3.3 Relación Agua/ Cemento
Para fabricar hormigón con áridos reciclados podemos utilizar la misma metodología que para la
fabricación de hormigón tradicional.
Primero es importante tener claros los términos agua total, agua efectiva y agua añadida. La instrucción
española EHE-08 se refiere a la relación A/C de manera que el agua (A) es el agua total en la mezcla,
sabiendo que esta está formada por: el agua directamente añadida a la amasada, el agua aportada por
la humedad existente en los áridos, el agua existente en la amasadora (al limpiarla) y el agua que
aportan los aditivos. Esta agua total es la cantidad que se emplea para determinar la relación A/C del
hormigón según la norma española en las diferentes recomendaciones a la hora de dosificar según la
tabla 37.3.2 de la EHE-08 (Tabla 2.5).
Por su parte la norma europea EN 206-1, 2000, define en el apartado 3.1.29 el contenido de agua total
prácticamente igual que en la instrucción española. Pero en el apartado 3.1.30 incluye un nuevo
termino, agua efectiva (Aef), definiéndola como la diferencia entre el agua total en el hormigón fresco y
el agua absorbida por los áridos. En la misma norma en el punto 3.1.31 se define la relación agua
cemento como Aef/C de manera diferente de la norma española que considera el agua total a la hora de
establecer la relación agua cemento. En la misma norma en la Tabla F.1 se recomiendan diferentes
limitaciones a la hora de dosificar según ambiente Tabla 2.6.
Para las mismas clases de exposición, como en el caso de las clases generales o en la exposición a
ambiente marino las relaciones agua cemento son las mismas. Pero como ya hemos visto en el caso de
la norma española se trata de relación agua total cemento y en el caso de la norma europea de agua
efectiva cemento, por lo que la norma española será más limitante (Tablas 2.5 y 2.6)
37. 36
Tabla 2.5. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EHE-08)
Clase de Exposición
Clases generales Exposición a ambiente marino
I IIa IIb IIIa IIIb IIIc
Máxima Atot/C 0,65 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45
Mínima clase
resistente (MPa)
25 25 30 30 30 35
Mínimo contenido de
cemento (Kg/ m3
)
250 300 300 300 325 350
Tabla 2.6. Limitaciones a los contenidos de agua y cemento (EN 206-1, 2000)
Clase de Exposición
Carbonatación
Exposición a ambiente
marino
XC 1 XC 2 XC 3 XC 4 XS 1 XS 2 XS 3
Máxima Aef/C 0,65 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45 0,45
Mínima clase
resistente
C20/25 C25/30 C30/37 C30/37 C30/37 C35/45 C35/45
Mínimo contenido de
cemento (Kg/ m3
)
260 280 280 300 300 320 340
2.3.4 Métodos de fabricación de hormigón con árido reciclado
A la hora de fabricar un hormigón con áridos reciclados, el proceso de amasado puede influir en las
propiedades del hormigón, ya que dependiendo de cómo se realice obtendremos un hormigón más o
menos homogéneo. El tiempo de mezcla de los áridos, el de amasado y el orden en el que introducimos
los materiales en la amasadora pueden afectar significativamente.
38. 37
Se han realizado estudios analizando los diferentes procesos de fabricación, seleccionando de entre
todos los analizados aquellos que pueden mejorar las propiedades del hormigón reciclado. Básicamente
los procedimientos se basan en introducir los áridos antes que el cemento y después agregar el agua en
dos tiempos, consiguiendo así una mejor hidratación de los áridos mejorando así la fuerza de la nueva
interfase árido-pasta, mejorando las propiedades del hormigón reciclado, este proceso se conoce como
el método de mezclado en dos etapas (Tam et ál, 2005 ). Otros métodos similares son el de doble mezcla
( Tazawa et, ál , 1989) y el de triple mezcla ( Kong et ál, 2006). Los procedimientos de doble mezcla y
dos etapas son prácticamente iguales, la diferencia radica en los tiempos de mezcla. Por otra parte el
método de triple mezcla, consiste en revestir los áridos reciclados con materiales puzolánicos, ceniza
volante y humo de sílice, consiguiendo así disminuir la porosidad de la pasta antigua adherida a los
áridos y consiguiendo así hormigones con características mecánicas y de durabilidad mejores.
2.4 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN CON ÁRIDOS RECICLADOS
Las características del hormigón reciclado han sido analizadas por numerosos estudios e investigaciones.
Pero debido a la heterogeneidad que presentan los áridos reciclados, las conclusiones respecto a las
propiedades presentan rangos muy amplios, incluso algunos estudios contradicen los resultados de
otros. Podemos deducir que este tipo de contradicciones es debido a que en las propiedades del
hormigón influyen una gran cantidad de variables que no siempre quedan claras en la bibliografía
consultada. A la hora de fabricar el hormigón muchos estudios no señalan muchas de las variables; si los
áridos reciclados han sido introducidos saturados, sobre saturados o secos, tampoco se indica el orden
de introducción de los materiales en la amasadora, la procedencia de los áridos (planta o laboratorio) y a
la hora de indicar la cantidad de agua no todos los estudios indican si es agua total o agua efectiva.
2.4.1 Características en estado fresco
2.4.1.1 Consistencia
Puesto que el árido reciclado tiene una alta absorción, los autores están de acuerdo que el hormigón
fabricado con árido reciclado posee una docilidad menor que el hormigón tradicional. Debido a la mayor
porosidad de los áridos reciclados, estos retienen más agua de amasado aumentando la consistencia de
este cuando se mantiene la relación agua / cemento ( Park, S., 2001; Sánchez 2004).Al absorber mayor
cantidad de agua, la relación agua / cemento efectiva se verá reducida por lo que si se desea mantener
la misma relación deberemos aumentar el agua total según la absorción de los áridos.
39. 38
Este aumento de la demanda de agua es debido principalmente a la gran absorción de los áridos
reciclados respecto de los naturales y también al cambio de granulometría durante el amasado ( se
desprende mortero adherido generando finos). Otros factores que pueden influir pueden ser la forma y
la textura del árido reciclado.
La pérdida de fluidez respecto al hormigón tradicional es mucho más rápida ya que después del
amasado el árido reciclado continúa absorbiendo agua. Debido a la gran absorción del árido reciclado la
consistencia aumenta rápidamente durante los primeros 10 minutos. Después de este tiempo ambos
hormigones (reciclado y tradicional) se comportan de manera similar, ( Nealen, A. et ál, 1997).
Para evitar el problema de una consistencia mayor en el hormigón reciclado podemos utilizar una o
varias de las siguientes opciones:
• Calcular el agua absorbida adicional por los áridos reciclados, que deberemos añadir al
hormigón durante el amasado. Debido a que el árido reciclado es muy heterogéneo es difícil
establecer un valor de absorción único para todas las partidas de suministro. Así pues podremos
utilizar este método si extremamos el control de la absorción analizando cada partida, y usando
estos valores para calcular la cantidad de agua que se necesita añadir.
• Utilizar los áridos saturados. Para utilizar este método deberemos incorporar instalaciones en
planta que permitan saturar los áridos estando estos en los acopios y de manera que podamos
controlar la humedad de estos. Los estudios realizados sobre el uso de áridos reciclados
previamente saturados han obtenido que la fluidez del hormigón reciclado mejora
sensiblemente respecto a la del hormigón tradicional, aumentando esta diferencia de fluidez
para relaciones de agua cemento pequeñas, (Marmash, B. E., 2000).
• Añadir superplastificantes en el hormigón. Evitamos así la necesidad de añadir más agua. Este
método implica un mayor coste, pero produce hormigones de mayor resistencia ya que la
relación agua cemento efectiva es menor. En caso de utilizar este método se recomienda añadir
el superplastificante poco tiempo antes de poner el hormigón en obra evitando así que el árido
reciclado no absorba superplastificante durante su proceso de saturación.
40. 39
2.4.1.2 Densidad
En estado fresco la densidad del hormigón reciclado es inferior a la del hormigón tradicional, debido a
que la densidad del árido reciclado es inferior a la del árido natural y que es producida por la alta
porosidad el mortero adherido.
La densidad del hormigón reciclado es entre un 5-15% menor que la densidad del hormigón de control.
Los valores pueden variar de entre 2,13 a 2,4 toneladas por metro cubico (Gonzalez, et ál 2005).
2.4.1.3 Contenido en aire
La mayoría de autores están de acuerdo que el aire ocluido es ligeramente superior en los hormigones
fabricados con áridos reciclados. Se piensa que esto es debido a la alta porosidad del árido reciclado
producida por el mortero adherido, ya que este retiene más fácilmente el aire dentro de sus poros. En
un estudio con hormigón reciclado se observó que el aire ocluido aumenta un 0,2% para una sustitución
del 20% del árido grueso por reciclado, un 0,3% para sustituciones de 50% y un 0,5% para sustituciones
del 100%, ( Kuo S., 2006).
2.4.2 Características en estado endurecido
2.4.2.1 Densidad
La densidad del hormigón reciclado en estado endurecido al igual que en estado fresco es menor que la
del hormigón de control debido a la menor densidad del árido reciclado. Si la sustitución del árido
grueso es del 20% el descenso de densidad es despreciable, en el caso de fabricar un hormigón con una
sustitución del 50%, la densidad disminuye alrededor de un 2% y en el caso de sustituir el 100% del árido
podemos llegar a una disminución de la densidad del 3,5% (Sánchez, 2004). Aunque en la bibliografía de
Sánchez encontramos valores de entre 2130 y 2400 kg por metro cúbico lo que significaría una
reducción de entre un 4% y un 15% para hormigones con un 100% de sustitución.
41. 40
2.4.2.2 Resistencia a Compresión
La resistencia a compresión del hormigón reciclado está muy condicionada por la calidad del árido
reciclado utilizado y por la cantidad de agua total en la mezcla. En general los hormigones reciclados
tienen una menor resistencia a compresión que el hormigón de control.
La disminución de resistencia se debe a varios factores:
• Mayor absorción del árido reciclado
• Menor resistencia mecánica del árido
• Aumento de las zonas débiles en el hormigón, ya que existen dos interfaces pasta-árido, la
nueva y la antigua en los áridos reciclados.
Podemos mejorar la resistencia compresión del hormigón reciclado así como otras propiedades gracias
al uso de adiciones puzolanicas como humo de sílice, escorias, cenizas volantes... Además con estas
adiciones la mejora de las propiedades incrementa con la edad del hormigón. Lo más destacable del uso
de adiciones de este tipo es que a largo plazo el hormigón reciclado respecto a un hormigón tradicional
tiene mayores incrementos en su resistencia a compresión utilizando las mismas proporciones de
adiciones. Esto puede ser debido al mortero adherido al árido reciclado ya que gracias a su gran
porosidad permite que las adiciones penetren en los poros de este reaccionando más tarde mejorando
la interfase pasta-árido (Kou, et ál, 2011).
Debido a la gran heterogeneidad del suministro de áridos reciclados y a la dificultad de mantener una
relación agua cemento efectiva similar en hormigones con árido reciclado es muy difícil obtener en obra
coeficientes de variación pequeños como se obtienen trabajando en laboratorio. Al aumentar el
coeficiente de variación al fabricar los hormigones con áridos reciclados, los controles de calidad serán
más difíciles de realizar y por lo tanto menos fiables.
Con una sustitución del 100% del árido grueso, si se mantiene la dosificación en el hormigón reciclado, la
relación agua cemento efectiva será menor debido a la alta absorción del árido reciclado. Debido a esta
menor relación efectiva la resistencia del hormigón reciclado puede incluso ser mayor que la del
hormigón de control, aunque en la mayoría de los casos estudiados no sucede esto. Esta disminución de
la relación de agua cemento efectiva produce un aumento de la consistencia y por ello se suelen utilizar
aditivos superplastificantes para mejorar la trabajabilidad del hormigón. Otra solución muy utilizada
para incrementar la fluidez es aumentar el agua y cemento en la misma proporción en peso
manteniendo así la relación agua cemento existente, en este caso los incrementos oscilan entre un 2-8%
en la gran mayoría de los casos.
Debido a la gran variedad de calidades que presentan los áridos reciclados con los que se fabrican los
hormigones reciclado, se obtienen valores de resistencia a compresión muy diferentes variando desde
descensos del 40% hasta incrementos cercanos al 25% (Sánchez 2004). Los incrementos en los
hormigones se han logrado en casos en los que el hormigón de origen y el fabricado eran de muy buena
42. 41
calidad. Por su parte los mayores descensos de la resistencia a compresión se han encontrado en
hormigones reciclados de muy buena calidad fabricados con árido reciclado procedente de hormigones
de baja calidad. Sánchez elabora de toda su bibliografía estudiada realiza una comparación entre la
resistencia a compresión de los hormigones de control y los reciclados con 100% de sustitución
observando una tendencia de reducción de la resistencia a compresión del hormigón reciclado,
incrementando esta pérdida de resistencia cuanto mayor es su resistencia. Obteniendo una curva de
regresión potencial con un coeficiente de correlación de 0,96, de esta curva se obtienen diferentes
coeficientes de reducción para diferentes resistencias (tabla 2.7)
Tabla 2.7 Coeficientes de reducción de la resistencia a compresión en hormigones HR100%
Resistencia del Hormigón de control
Coeficiente de reducción Hormigón
100% árido reciclado
20 MPa 0,96
40 MPa 0,91
60 MPa 0,89
80 MPa 0,87
100 MPa 0,86
110 MPa 0,86
La evolución de la resistencia a compresión en el tiempo del hormigón reciclado es similar a la del
hormigón de control, aunque en la mayoría de los casos se ha comprobado que para edades menores a
28 días el hormigón reciclado presenta una ganancia ligeramente menor de resistencia que los de
control. Sin embargo para edades superiores a los 28 días se ha obtenido que es el reciclado el que
presenta una ganancia de resistencia ligeramente mayor a la del hormigón de control.
Al realizar el ensayo de rotura a compresión, en el caso de los hormigones con 100% de árido reciclado,
suele deberse a la falta de adherencia entre el árido reciclado y la pasta nueva (interfase débil) y a la
falta de adherencia entre el árido natural y el mortero adherido en el árido reciclado (Klemt, K. 1997).
La disminución del porcentaje de sustitución de árido grueso por árido reciclado mejora la resistencia a
compresión del hormigón reciclado. Así pues para una sustitución del 20% del árido grueso reciclado los
intervalos de resistencia a compresión respecto al hormigón de control varían de -5% a +6% respecto a
los fabricados con un 50% de sustitución que oscilan del -31% a +20% y a los que tienen un 100% que
varían del -40% a +25% (Sánchez 2004), se ve una gran diferencia en los intervalos dependiendo del
porcentaje de sustitución.
43. 42
Con todos los datos recopilados sobre hormigones con sustituciones de entre el 20% y el 50% de
sustitución de árido grueso por reciclado Sánchez, obtiene representando los datos diferentes
coeficientes de correlación según la sustitución. Obtiene buenos coeficientes para sustituciones de 20%
y 30%, 0,98 y 0,97 respectivamente y para hormigones con un 50% de sustitución obtiene una
correlación de 0,94. A partir de estos datos establece unos coeficientes de reducción para los
hormigones fabricados con una sustitución de entre el 20% al 50% de árido grueso (tabla 2.8).
Tabla 2.8. Coeficientes de reducción de la resistencia a compresión para HR20-50%
Resistencia del Hormigón de control
Coeficiente de reducción Hormigón
20-50% árido reciclado
20 MPa 0,98
40 MPa 0,94
60 MPa 0,92
80 MPa 0,9
100 MPa 0,89
110 MPa 0,88
2.4.2.3 Resistencia a Tracción
Para sustituciones de hasta el 50% de árido grueso, la resistencia a tracción del hormigón reciclado no
se ve afectada ya que en esta propiedad afecta más el tipo de cemento y la relación agua cemento que
las características del árido (Ulloa, et al,2012).
En hormigones con un 100% de sustitución de árido reciclado la pérdida de resistencia oscila entre el 6-
20% aunque se encuentran pérdidas de hasta un 30% ( Hansen 1992). Pérdidas superiores al 20%
pueden ser debidas a la utilización de áridos reciclados procedentes de hormigones de baja resistencia
para la fabricación de hormigones reciclados de baja relación agua cemento. Perdidas grandes también
pueden darse cuando se usa aireantes en el hormigón reciclado.
Existen algunos estudios que han obtenido importantes incrementos en la resistencia a tracción, aunque
se debe a la disminución de la relación agua/cemento efectiva a la hora de fabricar el hormigón
reciclado debido a la alta absorción de los áridos reciclados. Con sustituciones del 100% se han obtenido
incrementos en la resistencia a tracción de hasta el 28% (Gómez J.M.V., et al, 2001).
44. 43
De toda la bibliografía existente, Sánchez (2004), analizando todos los datos sobre resistencia a tracción
para HR100%, obtiene un valor de descenso medio del 8% de la resistencia a tracción. Existe una gran
heterogeneidad en los valores que se debe en parte a las condiciones fijadas por el hormigón de control
(dosificación, consistencia o la resistencia) y a la calidad del hormigón original del que se han obtenido
los áridos reciclados (tabla 2.9).
Tabla 2.9 Resistencia a tracción del hormigón reciclado
Autor
Resistencia
Tracción (MPa)
Resistencia Tracción
HR (MPa)
Variación % Comentarios
Ravindrarajah,
R. S., 1985
2,35 2,5 / 2,3 / 2,5
6% / -2% / +
6%
a/ c = 0,5
2,3 2,4 / 2,15 / 2,2
4% / - 7% / -
4%
a / c = 0,6
1,85 2,1 / 1,7 / 1,8
13% / -8% / -
3%
a / c = 0,73
Yagishita, F. ,
1993
6 6,8 / 6 / 5,3 13% / 0 / -12% a / c = 0,25
5 5,3 / 4,8 / 3,5
6% / -4% / -
30%
a / c = 0,35
4,1 4,1 / 3,9 / 3,3
0% / -5% / -
20%
a / c = 0,45
3 3 / 2,9 / 2,8 0% / -3% / -7% a / c = 0,55
Di Niro, G. , Et
al , 1998
3,9
2,7 -31% HR100%
2,9 -26% HR70%
3,7 -5% HR50%
3,8 -2,50% HR30%
Gomez J.M.V.
2003
3,7
3,3 -11% HR100%
3,4 -8% HR50%
3,6 -3% HR30%
3,7 0% HR20%
Para sustituciones de árido pequeñas (del 0-50%) existen pocos estudios que hayan evaluado el
comportamiento de la resistencia a tracción, pero como es lógico la perdida de resistencia es menor. Si
se relaciona la resistencia a tracción del HR50% con el hormigón de control obtenemos que
prácticamente no hay diferencias, siendo de un 5% el descenso medio.