Hormigón con agregados reciclados de pavimentos colapsados

Desde el año 2003 el Departamento de Ingeniería Civil de la UTN F.R. Paraná se encuentra investigando sobre la caracterización de hormigones con agregados provenientes de la demolición de pavimentos rígidos y fl exibles. En este trabajo, sobre una muestra de pavimento de hormigón colapsado se han relevado los distintos tipos y volúmenes de los residuos que se generan en la etapa de demolicion, reproduciéndose a escala de laboratorio el proceso de separacion, trituración, zarandeo y acopio del material apto para ser reutilizado. Se ha realizado la determinación de las características físicas y mecánicas, de los materiales componentes y de los hormigones, los cuales se han elaborado con diferentes porcentajes de agregados reciclados. Estos resultados se comparan con un hormigón convencional confeccionado con idénticas técnicas de elaboración y con agregados nuevos del mismo origen que los reciclados. Para todos los casos se utilizó un cemento tipo CPC40.

Introducción

La investigación se realizó sobre un caso real, utilizando una muestra extraída de la demolición del pavimiento de hormigón en el acceso desde Paraná al túnel subfl uvial (Foto 1). Posteriormente al análisis, separación y trituración del residuo, se realizaron ensayos físicos, químicos y mecánicos para la caracterización del material a reciclar y también del material comercial utilizado como referencia, de acuerdo a las normas IRAM y D.N.V. vigentes. Se dosifi caron los siguientes tipos de hormigones:

1. HORMIGÓN CONVENCIONAL (de referencia): Hormigón elaborado con agregado grueso natural (canto rodado), arena, cemento y agua.
2. HORMIGÓN 25%-75%: Reemplazando un 25% del agregado grueso natural por agregado grueso reciclado.
3. HORMIGÓN 50%-50%: Reemplazando un 50% del agregado grueso natural por agregado grueso reciclado.
4. HORMIGÓN 75%-25%: Reemplazando un 75% del agregado grueso natural por agregado grueso reciclado.
5. HORMIGÓN 100%-0%: Reemplazando el 100% del agregado grueso natural por agregado grueso reciclado.

Se elaboraron 30 probetas cilíndricas de cada una de las diferentes dosificaciones para determinar su trabajabilidad, densidad de la pasta fresca y endurecida, y también resistencia a la compresión simple a los 28 días.

Desarrollo

Análisis del residuo

La muestra fue remitida al laboratorio y se relevaron los distintos tipos y volúmenes de los residuos que se generan en la etapa de demolición primaria, reproduciéndose a escala de laboratorio el proceso de separación, trituración, zarandeo y acopio de los diferentes materiales (Foto 2). Se obtuvieron cinco residuos básicos:

1. Hormigón de tamaño minimo 12″, en general contaminado con restos de hidrocarburos provenientes de los riegos asfálticos y el sellado de juntas o fisuras.
2. Hormigón apto para reprocesar.
3. Concreto asfáltico proveniente de bacheos.
4. Hormigón con concreto asfáltico fuertemente adherido.
5. Hormigón con restos de armadura.

En la Figura 3 se representan los porcentajes de los diferentes residuos separados. Del total procesado se recuperó aproximadamente el 68% como material apto para ser transformado en agregado grueso para hormigón.

Caracterización de los agregados pétreos componentes del hormigón

El hormigón apto para reprocesar se roturó en forma manual por impacto, realizando un tamizado previo por una malla de 2”. Posteriormente se continuó con el proceso de trituración hasta obtener la granulometría adoptada para los ensayos. Se realizaron ensayos de granulometría, módulo de fineza, grado de absorción, densidad saturada a superfi cie seca, peso unitario volumétrico y ensayo de desgate Los Ángeles tanto al material reciclado como al canto rodado comercial.

La arena silícea comercial fue utilizada como agregado fino en todas las dosificaciones. Para dosificar el árido fino se utilizó una composición de dos arenas, una fina de módulo de fineza 1,73; otra gruesa de 3,47 y la arena del canto rodado de 3,19. De la combinación de estas tres arenas resultó un módulo de 2,84. (Figura 4). Respecto a la granulometría de los áridos gruesos se compuso una misma curva tanto para el agregado natural como para el reciclado con tamaño máximo de 25 mm (1″), obteniéndose un módulo de fi neza de 6,02.

El material pasante al tamiz Nº 4 del canto rodado (9,15 % en peso) fue considerado como arena (Figura 5). En la Tabla 6 se indican las principales características de los agregados utilizados en la mezcla. Se puede observar el mayor desgaste obtenido en el árido reciclado debido fundamentalmente al desprendimiento durante el ensayo del mortero adherido a las partículas pétreas.

En la Foto 7 se observan algunas fracciones de los agregados reciclados utilizadas en la dosifi cación de los pastones.

Dosificación del hormigón

Se procedió a realizar la dosificación de los diferentes hormigones siguiendo el método de los pastones de prueba, adaptándolo a las condiciones de utilización simultánea de dos agregados gruesos diferentes, uno comercial y otro reciclado. Parámetros de diseño de la mezcla:

• Resistencia característica: 25 Mpa.
• Relación a/c: 0.44
• Asentamiento esperado medido con el cono de Abrams: 5 cm
• Se adoptaron curvas granulométricas similares a las establecidas por el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección Nacional de Vialidad, al igual que otras consideraciones establecidas por el mismo.
• Se utilizó cemento Pórtland tipo CPC40 fabricado en la provincia de Córdoba.

Debido a la mayor absorción del agregado reciclado, para mantener la trabajabilidad de la mezcla fue necesario saturarlo previamente a su utilización. En la Tabla 8 se indican los valores de densidades frescas, endurecidas y asentamientos medidos en los diferentes tipos de pastones. Se observa una tendencia a la disminución de la densidad del hormigón endurecido a medida que se incrementa en la mezcla la proporción del árido grueso reciclado.