Hormigón reciclado como áridos en hormigones estructurales

Resumen

La utilización de residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de nuevos materiales de construcción es necesaria debido a su posible valoración (reducción del vertido) e inevitable mantenimiento de los recursos naturales.

Los estudios de viabilidad realizados recientemente en Villa Clara, Cuba, muestran elevadas cifras de producción de RCD, vertidos en vertederos sin algún empleo útil en la construcción. Este residuo proviene de demoliciones de edificaciones obsoletas y de las plantas de prefabricado de la propia provincia.

Esta situación unida al agotamiento de los áridos en las zonas cercanas al municipio de Santa Clara hace necesario la utilización de estos escombros como áridos en la fabricación de hormigones.

En el presente trabajo se hace una valoración de la variación en las propiedades físico- mecánicas de los áridos gruesos y finos reciclados obtenidos a partir de la trituración de paneles prefabricados de 25 MPa, los cuales se trituraron en una pequeña máquina de mandíbula, a escala de laboratorio. Se analizaron las propiedades de ambos áridos, se compararon con importantes estudios de la bibliografía y se clasificaron de acuerdo con las recomendaciones nacionales e internacionales, se analizó la influencia de la calidad, y la cantidad (% de sustitución con respecto al árido grueso natural) de estos áridos gruesos y finos reciclados en las propiedades físico-mecánicos del hormigón endurecido. El estudio se realiza en las edades de 3, 28 y 60 días por las características del prefabricado que requiere del desencofre y manipulación en edades tempranas.

Para ello se confeccionó un hormigón tradicional y seis hormigones con la presencia de áridos reciclados, con sustituciones de 30% y 60%, además se elaboró un hormigón con el total de árido reciclado para la fracción gruesa. Por su parte en la fracción fina se realizó la sustitución del 30% y 60 % respetivamente. A partir de las propiedades físicas-mecánicas del hormigón en su estado fresco y endurecido, se analizó la absorción de agua y la resistencia a compresión de los distintos hormigones fabricados.

Los resultados obtenidos permitieron definir que el 30 por ciento de áridos naturales puede ser sustituido por árido grueso y fino reciclado para obtener hormigones de propiedades similares a las de un hormigón convencional para la fabricación de paneles prefabricados de 25 MPa.

Finalmente se realizó un análisis costo beneficio, así como, de los impactos social y medio ambiental para la recuperación de los residuos existentes en las plantas de prefabricados, con la puesta en marcha de una planta de reciclaje a pequeña escala.

Introducción

A nivel mundial la generación de residuos sólidos en procesos constructivos constituye un problema acompañante al desarrollo y evolución de nuevas técnicas de construcción acelerada y además provoca un impacto considerablemente negativo al medio que nos rodea. La necesidad de reciclaje de los residuos de construcción no solamente concierne a las comunidades más industrializadas, sino también a una escala global con diferentes prioridades.

Aparejado a esta mejora de calidad de vida, el medio ambiente se encuentra afectado debido al desarrollo alcanzado con el transcurso de los años, ya que la industria de la construcción es una de las que más lo modifican por el gran consumo de recursos naturales y produce grandes volúmenes de desechos. Es por eso que se han hecho y se están haciendo investigaciones con el fin de manejar desechos en la construcción para satisfacer las necesidades de los habitantes, esta preocupación es un llamado a hacer acciones responsables con nuestro planeta.

El tema de los residuos en la construcción preocupa, debido al crecimiento de esta actividad y la falta de conocimiento en la gestión y tratamiento de los desechos en el ámbito empresarial y de proyecto. Reutilizar éstos escombros como áridos para hormigones constituye un gran reto en todo el mundo debido a que como concepto básico la pérdida económica es del 10% del costo total de la obra, razón como esta obliga a la sociedad a no quedarse atrás dándole total importancia al reciclado de los escombros con el objetivo de convertirlos en materia prima para la construcción. (Bertrand, 2008).

En la literatura internacional se ha tratado el tema de los residuos de demolición y construcción como por ejemplo en la Revista Desarrollo Local Sostenible, de David Hernández, 2005 donde dentro de un programa de gestión ambiental con el uso racional de los recursos naturales se establece el componente de Gestión de Residuos Sólidos en México, así como un artículo publicado por Donovan Herrera, 2010 donde relaciona el impacto de los residuos de construcción con el medio ambiente, el cual debido a estos antecedentes de los residuos se hace cada día más vulnerable a estos procesos contaminantes de la construcción, al igual que otros artículos consultados se pone de manifiesto que existen alternativas para la reutilización de los residuos con la incorporación al final del proceso de una planta móvil procesadora de escombros, que sea capaz de convertir el residuo en una fracción de granulometría comparable con los materiales como son los áridos y luego que formen parte del proceso constructivo.

El desarrollo del prefabricado fue estimulado en Cuba por la carencia de madera y conjuntamente promueve la introducción de métodos de la producción en serie, afines a la producción industrial, existe una mayor mecanización, y mejor organización del trabajo, ofrece la posibilidad de desarrollar y simplificar la construcción en tiempos mínimos así como también un ahorro considerable de mano de obra, horas de trabajo y otros materias primas que actúan en los procesos constructivos. Además brinda la posibilidad de reducir los costos de ejecución. Desde el punto de vista económico se puede usar en reiteradas ocasiones los moldes de los elementos prefabricados y reducir el consumo de cemento y hormigón en obra, lográndose la producción en masa mediante la normalización y la tipificación. (Maspons, 1987)

En la construcción, las plantas de prefabricado son altamente agresivas al medio ambiente ya que es una técnica de construcción que se puede definir como, producción en un lugar de la obra o fuera de ella, de los elementos componentes de una estructura, que después son izados y colocados en su lugar definitivo de manera que conformen una estructura completa, es decir, implica reducir todo el proceso de ejecución de una obra a una operación de montaje mecánico de elementos que se han elaborado previamente. (Maspons, 1987) En la provincia de Villa Clara, las plantas de Producción Industrial poseen una producción masiva de elementos prefabricados, generando así una cantidad considerable de residuos sólidos, contaminando el entorno, los mismos se acumulan de forma general en grandes cantidades sin un uso adecuado de reutilización en otras producciones o con otros fines constructivos.

Actualidad y potencialidad técnico – ambiental del empleo de los residuos de demolición y construcción en la sustentabilidad del hormigón.

En el presente capítulo se exponen antecedentes y la situación de los residuos de demolición y construcción, haciéndose un análisis crítico de la bibliografía al respecto, finalmente se destacan los fundamentos teóricos, que confirman la hipótesis del trabajo y se establece la estrategia investigativa a realizar, además se presentan algunas características de los áridos reciclados en cuanto al comportamiento y su empleo en hormigones hidráulicos.

• Los residuos de la construcción y demolición. Generalidades.

El sector de la construcción constituye uno de los renglones más importantes de la economía de un país, de forma tal que consume grandes cantidades de materias primas y recursos para su ejecución, llegando a generar cuantiosos residuos durante los procesos productivos, así como los provenientes de la demolición de diversas edificaciones obsoletas y poco funcionales, así como en la construcción de otras nuevas.

La intensa industrialización, adelantos en las tecnologías y el crecimiento poblacional, sobre todo en las ciudades, constituyen las causas fundamentales del aumento en los volúmenes de residuales en los últimos tiempos. Este incremento trae consigo problemas tales como: escasez del área de vertimiento debido a la ocupación cada vez mayor de áreas urbanas, altos costos sociales en el tratamiento del residuo, problemas de saneamiento público y contaminación ambiental (Soto, 2008). Por estas razones, la presión de ciertos colectivos ecologistas, unidos a una creciente concientización ciudadana, se va tornando cada día más fuerte y extensiva dentro del actual mercado de consumo, respecto a la necesidad de potenciar el reciclaje de los materiales que han cumplido su vida útil.

La construcción civil es considerada una gran recicladora, al ser el sector industrial que consume mayor volumen de materias primas y está presente en todas las regiones del país. Por ello la utilización de residuos en la industria de la construcción posibilita la conservación de un gran número de recursos naturales permitiendo al mismo tiempo un ahorro considerable de energía y reduciendo la necesidad de apertura de nuevos vertederos (Tertre, 2003).

Los residuos son los productos generados dentro del proceso de producción o consumo de otro producto, independientemente de su valor comercial (Soto, 2008). Los residuos generados en la fase de producción son más fácilmente reciclados, pues su producción es concentrada y tiende a presentar características más homogéneas. El reciclaje de los residuos generados en la fase de consumo de un producto es más difícil, porque depende de mecanismos complejos y caros para la colecta y descontaminación (Lage, 2006). Los residuos generados en la fase de construcción y mantenimiento de edificios, presentan un comportamiento similar a los residuos generados en la etapa de consumo, porque dadas las características del sector de la construcción, tienen su producción dispersa en la mancha urbana.

• Origen de los residuos de demolición y construcción (RCD).

Actualmente el crecimiento poblacional y la demanda de infraestructura para cubrir las necesidades de la población han ocasionado la construcción, demolición y remodelación de vivienda e infraestructura. La cuantificación del volumen de producción y composición de los residuos de la construcción (RC) se enfrenta al problema de la falta de datos fiables, lo que ha obligado hasta el momento a manejar estimaciones efectuadas a través de cálculos indirectos o basadas en muestras de limitada representatividad. (Martínez, 2007). Los residuos generados por actividades asociadas a la construcción (RC) están constituidos generalmente por un conjunto de fragmentos de piedras, tierra, concreto, morteros, madera, alambre, plásticos, yeso, cal, cerámica, tejados, pisos, etc.

Específicamente en el sector de la construcción y edificación puede dividirse de acuerdo al objeto de la construcción en (Martínez, 2004).

• Demolición de viejos edificios y estructuras.

• Rehabilitación y restauración de edificios y estructuras existentes.

• Construcción de nuevos edificios y estructuras.

Los residuos de construcción también provienen de la producción de materiales de construcción, además el reciclaje de los residuos está considerado como la tecnología más limpia y amigable con los recursos naturales.

• Composición de los RCD.

La composición de los RCD, varía según el tipo de edificación o infraestructura de que se trate y refleja en sus componentes mayoritarios, el tipo y distribución porcentual de las materias primas que utiliza el sector de la construcción, si bien hay que tener en cuenta que éstas pueden variar acorde a la disponibilidad de los mismos y los hábitos constructivos. Los materiales minoritarios dependen en cambio, de un número de factores mucho más amplio como pueden ser el clima del lugar, el poder adquisitivo de la población, los usos dados al edificio (Hernández, 2011).

Por otro lado, la composición de las edificaciones varía a lo largo del tiempo y con ello también cambia la composición de los RCD, según sea la edad del edificio o estructura que es objeto de demolición, a continuación se muestra en la figura # 1 la composición de los residuos de demolición y construcción.

Figura # 1: Composición de los residuos de demolición y construcción.

• Clasificación de los Residuos de Construcción y Demolición.

Los materiales empleados en la construcción son de variada naturaleza, lo que comprueba el manejo especial de los mismos, según el tipo de recursos, la cantidad en existencia, el costo de la extracción y el mayor o menor impacto que generan al ambiente. A continuación se muestra la clasificación de los RCD de acuerdo al tipo de actividad y objeto de la obra que los genera. La tabla # 1 muestra tal clasificación, incluyendo los principales componentes de los residuos en cada caso (Alfonso, 1997)

Tabla # 1: Clasificación de los RCD.

La clasificación de los RCD está constituida primeramente por el diagnóstico y el origen de los mismos, para su posterior etapa de reciclaje o reutilización respectivamente, favoreciendo al entorno y a la economía en cuanto la explotación de estos recursos naturales no renovables.

• Potencialidad medioambiental y técnico-económica del empleo de áridos reciclados.

El problema ambiental que plantean los RCD, se deriva no solo del creciente volumen de su generación, sino de su tratamiento, que todavía hoy es insatisfactorio en la mayor parte de los casos. La insuficiente prevención de la producción de residuos en origen se une el escaso reciclado de los que se generan. Entre los impactos ambientales que ello provoca, cabe destacar la contaminación de suelos y acuíferos en vertederos no controlados, el deterioro paisajístico y la eliminación de estos residuos sin el aprovechamiento de los materiales reciclables. (Martínez, 2010), así como también para mitigar estos problemas es necesario plantearse y ejecutar las actividades de recuperación de RCD, que representan aspectos ambientales y económicos en su mayoría positivos, en cuanto a la prolongación de la vida útil de los espacios de vertido, los ahorros de consumo de materiales vírgenes o importados y de consumo energético, asociados a la fabricación de productos a los que sustituyen, así como la preservación de espacios naturales debido a una menor necesidad de explotación de recursos minerales y naturales (Alfonso,2005).

La recuperación y reciclado de RCD es parte indispensable del combate para el futuro: es conseguir y compatibilizar el desarrollo económico de la sociedad con la preservación del medio ambiente que la sustenta; conocido como desarrollo sostenible (García, 2006). En este sentido los RCD tienen un potencial de reutilización reconocido, aunque no sea ésta una actividad actualmente desarrollada por desconocimiento de los métodos más adecuados para el tratamiento y gestión de este tipo de residuos.

• Procesos de obtención y tratamiento de áridos reciclados a partir de residuos de la construcción y demolición.

En 1976 se construyó la primera planta de reciclaje de hormigón y estas han evolucionado hasta la actualidad y hoy en día existen varios tipos y clasificaciones que varían con los adelantos tecnológicos aplicados a las mismas.

La obtención de áridos reciclados se realiza a través de plantas de tratamiento las cuales son similares a las empleadas en la producción de áridos naturales, aunque incorporan de manera especial elementos para la separación de impurezas y otros contaminantes procedentes en los RCD.

• Clasificación de las plantas de tratamiento de los RDC.

Las plantas de tratamiento utilizan diferentes procesos y un amplio número de soluciones, por lo que los sistemas de procesamiento de los RCD utilizados dependerán de la aplicación del producto final. No obstante el objetivo tecnológico es el mismo para los sistemas de tratamiento.

Según la transportación se clasifican en plantas móviles, y fijas, las cuales tienen como misión de producir el árido grueso o fino con su granulometría correspondiente a la demanda en su comercialización (Rueda, 2010).

Las plantas móviles están constituidas por maquinaria y equipos de reciclaje móviles que, aun disponiendo de una ubicación de referencia como almacén, suelen desplazarse a las obras para reciclar en origen. Utilizan un remolque de lecho plano como plataforma para el equipo de trituración, separación magnética y cribado final, junto con transportadoras, conductos y controles. Pueden procesar hasta 100 toneladas por hora, suponiendo que la alimentación sea del mismo tamaño y que se emplee la separación magnética y los sistemas de cribado. Ver figura # 1 y figura # 2.

Figura # 4 Planta fija de reciclaje del país Vasco, España. Fuente Elier Pavón de la Fé, 2012.

Las plantas fijas son instalaciones de reciclaje ubicadas en un emplazamiento fijo, con autorización administrativa para el reciclaje de RCD, cuya maquinaria de reciclaje (fundamentalmente los equipos de trituración) son fijos y no operan fuera del emplazamiento donde están ubicados. Se montan de una forma permanente y proporcionan la mayor gama de capacidad. Ver figura # 4 Planta fija de reciclaje de RCD. Estas plantas son en líneas generales, similares a las empleadas para el machaqueo de áridos naturales, si bien incorporan de forma específica elementos para la separación de impurezas y otros contaminantes

Generalmente incluyen varios procesos de trituración y pueden procesar entre 300 y 400 toneladas por hora (Hendriks 2000)

• Trituración y molienda de los RCD.

El objetivo fundamental en el sistema de trituración es la obtención de un material granular con un tamaño inferior a 40 mm. La maquinaria empleada para lograrlo suele ser similar a la utilizada en las instalaciones de la minería, como en las canteras, pero está adaptada a las condiciones del material reciclado (Rueda, 2011).

Las operaciones de trituración o machaqueo reducen el tamaño del escombro y, a la vez, consiguen la liberación de los materiales, como en el caso del acero en el hormigón armado. Se distingue entre trituración primaria y secundaria según sea el tamaño alimentado y la granulometría del producto requerido (Asenjo, 2010). Los equipos utilizados son los siguientes:

Triturador de rodillo de flujo horizontal: reduce el tamaño de acuerdo con la proximidad de la base del alimentador de placas que le suministra material. Tiene la ventaja de poder situarse a nivel del suelo o con una rampa de inclinación mínima, lo que le hace muy ventajoso para la trituración de vigas de hormigón de gran longitud.

Machacadoras de mandíbulas de flujo horizontal o vertical: son de construcción muy robusta, con gran abertura de entrada para elementos voluminosos y fiabilidad de funcionamiento.

Trituradores de impacto: disponen de un rotor provisto de barras que lanzan el material contra las paredes internas, revestidas con placas de acero anti-abrasivo, reduciendo su tamaño en una relación muy alta con respecto a la alimentación.

Pueden existir uno o varios procesos de trituración en los que se combinen diferentes tipos de maquinaria, para la elección de cada una de ellas depende, esencialmente, de tres factores: consumo de energía, coste de producción y calidad del producto. La trituradora de mandíbulas se utiliza para la trituración primaria debido a su alta capacidad y reducido coste, y la de impacto para la trituración secundaria, logrando así una mejor calidad del árido debido a una mayor eliminación del mortero adherido (Hendriks, 2000).

• Experiencias positivas en el reciclaje de áridos procedentes de hormigón en diferentes países.

El líder indiscutible en el reciclaje de áridos para la fabricación de hormigón y otros usos constructivos es el continente europeo y su mayor exponente es sin lugar a dudas Alemania, seguido por Dinamarca, España y el Reino Unido aunque cabe destacar que la unión europea en su conjunto dedica leyes y esfuerzos al tema de los RCD, como lo demuestran las leyes y decretos dictados con ese fin. A continuación se detallan las experiencias de cada país, los cuales constituyen los protagonistas del reciclaje de residuos de hormigón y demolición, las mismas fueron tomadas del artículo: 蔉POS Y PROPIEDADES DE ÁRIDOS RECICLADOS讠Pilar Alaejos Gutiérrez.

• Experiencias en Países Bajos.

En 1988 se empleó aproximadamente 500 m3 de hormigón reciclado en la construcción de los estribos de un viaducto en la carretera RW 32 cerca de Meppel. En 1990 se construyó un segundo viaducto en esa misma zona. En este caso se utilizó árido grueso reciclado (en un porcentaje del 20%) para todas las partes de hormigón del viaducto. La cantidad total de hormigón reciclado que se usó fue de 11.000 m3. En las obras de la compuerta del puerto en las proximidades de Almelo (en 1988) se emplearon unas 2.000 t de hormigón reciclado para la construcción de la losa de hormigón bajo el agua. Debido a los buenos resultados obtenidos en la utilización de hormigón reciclado, desde 1991 se exige la utilización de árido de hormigón reciclado en un porcentaje del 20% de la fracción gruesa en todos los proyectos de hormigón, con excepción de las estructuras de hormigón pretensado.

• Experiencias en Reino Unido

La primera experiencia práctica en la que se utilizó hormigón con áridos reciclados en el Reino Unido se llevó a cabo en Watford en el año 1995 durante la construcción de un bloque de oficinas. Se empleó hormigón triturado procedente de la demolición de un edificio de 12 plantas en el centro de Londres. El árido grueso se utilizó para la construcción de cimentaciones, pilares y forjados.

• Experiencias en Bélgica

Para la ampliación del puerto de Antwerp, se procedió en 1987 a la demolición de varios muros del puerto y la construcción de una compuerta mayor. La demolición se realizó con explosivos, originando unos 80.000 m3 de escombros. Por consideraciones tanto ambientales como económicas se optó por la utilización de los escombros de hormigón para la fabricación de hormigón reciclado.

El hormigón producido disponía de suficiente resistencia a compresión (f䣠de 35 N/mm2) y retracción aceptable (<150 孯m). Para mejorar la trabajabilidad del hormigón se optó por presaturar los áridos reciclados antes de incorporarlos a la mezcla, corrigiendo así la cantidad de agua añadida.

Después de casi 15 años de servicio la estructura no ha presentado problemas de durabilidad.

• Experiencias en Alemania

En Alemania se usó árido reciclado para la construcción de grandes bloques de hormigón como elementos decorativos en el Centro de Exposiciones de Magdeburg (1999). Estos bloques se encuentran en el exterior y en contacto con agua. En este caso, solo se empleó árido grueso reciclado.

En 1993-1994 se construyó la sede de la Fundación Alemana para el Medioambiente (Deutsche Bundesstiftung Umwelt). Se empleó árido reciclado en la construcción de los elementos estructurales de hormigón, realizándose una estricta selección de los áridos reciclados y exhaustivo control de calidad. Se utilizaron 290 kg/m3 de cemento Pórtland CEM I 42,5 R; el árido grueso era reciclado (con tamaños comprendidos entre 4 y 32 mm) y el árido fino arena natural. La mezcla contenía además 70 kg/m3 de cenizas volantes y plastificantes. Con un contenido de agua de 201 kg/m3 se consiguió una resistencia cúbica de 35 N/mm2.

• Experiencias en Dinamarca

Uno de los proyectos más significativos sobre reutilización de escombros de demolición para la fabricación de hormigón ha tenido lugar en Dinamarca. La construcción del "Great Belt Link" una gran red de enlace entre Dinamarca y Suecia, suponía la modificación de la red de carreteras existentes y la demolición de varias estructuras, entre las que se encontraba la demolición de un puente de hormigón armado. En esta demolición se llevaron a cabo distintas investigaciones sobre técnicas de demolición y utilización del hormigón triturado como árido para un nuevo hormigón. Finalmente los escombros fueron procesados y empleados en la fabricación de hormigón, que se utilizó para la construcción de "La casa reciclada", en Odense (OLSEN, 1997) y las cimentaciones de pantallas acústicas. Esta casa reciclada consiste en un bloque de 14 apartamentos de tres pisos con sótano.

• Experiencias en la Habana Cuba

En La Habana, Cuba la población se ha beneficiado con la implementación de un proyecto de cooperación internacional para reutilizar residuos de construcción y demolición para producir materiales en la localidad. La Habana es la principal consumidora de áridos del país y se abastece de canteras que están en la periferia de la ciudad o en provincias aledañas como Matanzas y Pinar del Río. Además, "cuenta con muy pocas capacidades de reciclaje de escombros; por lo que cualquier alternativa local a la producción centralizada de áridos beneficiaría la protección de las canteras existentes", considera el ingeniero Nelson Díaz, 2010 coordinador del proyecto por la parte cubana. Según datos estimados a partir del volumen de residuos que notifica la Oficina Nacional de Estadísticas e Información, en La Habana se generan 1.200 m3 de escombros diariamente."Estos constituyen un problema social, debido a la inutilización de espacios con posibilidades de uso en otras actividades productivas y la presencia de grandes volúmenes de residuos en las calles", asevera Díaz. El proyecto Apoyo al Hábitat comenzó a ejecutarse en 2007 en el Centro de Investigaciones y Desarrollo de Estructuras y Materiales, de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas y cuenta con la colaboración financiera de la Agencia Suiza de Cooperación para el Desarrollo, entre otras instituciones.

La construcción sostenible se basa en la adecuada elección de materiales y procesos constructivos e incluye la correcta gestión y utilización de los recursos naturales, el aprovechamiento óptimo de la energía, así como el comportamiento social.

• Propiedades físico-mecánicas de los áridos reciclados procedentes de hormigones.

Los residuos provenientes de la construcción son empleados en hormigones como áridos gruesos y finos, presentando una serie de propiedades que divergen de las propiedades del árido natural, sin embargo con el manejo de ellos se alcanzan resultados satisfactorios en el hormigón reciclado, reconocido así en la literatura internacional.

• Granulometría.

La granulometría del árido reciclado depende fundamentalmente de la tecnología de trituración empleada en la obtención del mismo (Sánchez, 2004).

El porciento de la fracción gruesa, resultante del proceso de trituración, oscila entre 60 y 90%, en función del tipo de machacadora. Cuando se emplea el mismo tipo de trituración en diferentes escombros aparecen nuevas variables que tienen una marcada influencia en la granulometría de los áridos, como es caso de la calidad del hormigón de origen. Los tamaños máximos del árido reciclado, mayormente utilizados en el hormigón estructural, son de 20 y 25 mm (Batista, 2001).

La gran mayoría de los países no tienen este tipo de norma y utilizan los requisitos que se definen para el árido grueso natural, de manera general la más empleada es la ASTM C-33. En el caso de Cuba se utiliza la NC 251: 2005 para los áridos naturales, no encontrándose antecedentes por parte de los autores del empleo de árido grueso reciclado en hormigón estructural.

• Densidad.

La resistencia del hormigón de origen y el tamaño máximo del árido son los factores principales que determinan la densidad del árido reciclado. El proceso de trituración tiene también una influencia muy marcada, puesto que dependiendo del tipo de machacadora que se utilice, se obtendrán áridos reciclados con menor o mayor contenido de mortero adherido al árido natural. Cuando se emplean trituradoras de impacto, los áridos presentan una menor cantidad de mortero adherido y por tanto densidades ligeramente superiores, que cuando se utilizan machacadoras de mandíbulas o de conos. Los valores de esta propiedad varían entre 2100 y 2400 Kg/m3, mientras que la densidad saturada oscila entre 2300 y 2500 Kg/m3 (Reciclado, 2006).

En estudios más recientes se observan rangos similares a estos, 2269 a 2432Kg/ m3 (Tam, 2008). A través de las normas: ISO 6783 la RILEM, JISA1110 (Japón), NBN B11-255 (Bélgica) y DIN EN 1096-6 (Alemania) se establecen los requisitos de la densidad del árido reciclado para su empleo en hormigón estructural.

• Absorción de agua.

La absorción del árido reciclado es una de las propiedades que determina la calidad del mismo. Presenta gran diferencia con respecto al árido natural. Los valores de absorción total pueden llegar hasta un 15% y ser hasta cinco veces mayores que en el árido natural. Esto se debe fundamentalmente al mortero que presentan adherido los áridos reciclados en su composición (Alaejos. 2008).

El estudio de esta propiedad se vuelve imprescindible en este tipo de material, no solo por los valores que alcanza, sino por la dinámica que presenta. La cantidad de agua que es capaz de absorber el árido reciclado en pequeños intervalos de tiempo es muy elevada, en solo 10 minutos absorbe un 80% del valor que se obtiene a las 24 horas (Pavón, 2008).

Esta propiedad interviene sobre las principales propiedades del hormigón reciclado como son: la laborabilidad y la resistencia a compresión, motivado fundamentalmente por lo difícil que se vuelve controlar la relación agua/cemento efectiva.

Los requisitos de la absorción del árido reciclado para su empleo en hormigón estructural vienen definidos en las mismas normas que se establecen los valores de la densidad, las cuales fueron citadas en el epígrafe anterior.

Cuba se fija la absorción de agua de los áridos naturales para su empleo en hormigón en un 3%, según la NC 215:2005.

• Forma del árido.

Los áridos reciclados por lo general presentan una forma más redondeada que el árido natural debido a que el mortero se queda adherido a los ángulos que presenta las partículas más angulosas, disminuyendo por lo tanto el porcentaje de lajas. Los valores del coeficiente de forma por lo general son inferiores a 0.20 y con un índice de lajas alrededor de un 8% (CEDEX, 2006).

El principal factor que determina la forma del árido reciclado es el sistema de trituración empleado, que en el caso de las trituradoras de cono o impacto producen un índice de angulosidad superior a las de mandíbulas y en muchas ocasiones cercanos a los límites establecidos por algunas normas. Otra de las causas que influye en la forma del árido es la calidad del hormigón de origen, concluyéndose que los áridos reciclados obtenidos de hormigones de relación agua/cemento más elevada producen áridos más redondeados (Sánchez, 2004).

Existen diferentes maneras de evaluar la forma del árido a nivel internacional, en todos los casos corresponden con las mismas normas empleadas en los áridos naturales. Utilizando el coeficiente de forma según la UNE 83:7238:71, mediante el índice de angulosidad, determinando el porciento de lajas según UNE-EN 933-3:97 (Pavón, 2012). En el caso de Cuba se realiza mediante la determinación del índice de lajas y el porciento de huecos de acuerdo con las normas NC 189:2002 y NC 177:2002 respectivamente. Los valores límites de esta propiedad aparecen en la NC 251:2005, fijados en un 10% de partículas planas y alargadas del peso de la muestra para rocas sedimentarias y un 20% para rocas ígneas.

• Mortero adherido.

Los áridos reciclados en su composición presentan adherido al árido natural mortero, el cual constituye la causa fundamental de las diferencias en las propiedades de los áridos naturales y los áridos reciclados. Por la presencia de mortero adherido, los áridos reciclados presentan menor densidad que los naturales y un mayor porciento de absorción y desgaste en la Maquina de los Ángeles (Sánchez y Alaejos, 2006)

Si se emplea en la fabricación del árido reciclado varios procesos de machaqueo el contenido de mortero disminuye considerablemente.

• Desgaste en la Máquina de los Ángeles.

El porciento de desgaste en la Máquina de los Ángeles es un valor que permite evaluar la calidad del árido reciclado. Es una de las propiedades que presenta mayor diferencia con el árido natural, puesto que los valores en el árido reciclado llegan a alcanzar cifras elevadas producto de la presencia de mortero adherido. Otro de los factores que influye en el desgaste del árido es la calidad del hormigón original (Etxeberria, 2004) en la medida que tenga menor resistencia el hormigón a partir del cual se obtuvo el árido reciclado, mayor será el porciento de desgaste en la Máquina de los Ángeles.

Las normativas internacionales revisadas de áridos reciclados no fijan un límite para esta propiedad, por lo que toma el valor que establecen las normas de especificaciones de los áridos naturales para su empleo en hormigón. Para el caso de Cuba la NC 251:2005 fija este valor en un 50%.

• Normativas y Especificaciones internacionales para el uso del árido reciclado.

En los países europeos y otros países se han establecido una serie de regulaciones y normativas, para promover la utilización de los materiales originados por los RCD, dedicados a la actividad constructiva.

Los países con mayor adelanto en el tema de áridos reciclados poseen sus propias normas para la clasificación de este tipo de material. Ver tabla 2

Tabla 2. Identificación de las normas internacionales.

A partir de estas normas se establecen diferentes requisitos, para cada una de las propiedades físico-mecánicas de los áridos reciclados (Ver Anexo # 1).

La clasificación de los áridos reciclados que establecen algunas de las normas mencionadas anteriormente, se tratarán más adelante.

Existen países como Holanda, Reino Unido (BS EN 206-1) y Hong Kong que poseen este tipo de normativas. En Estados Unidos el control de los áridos se realiza de acuerdo con la normativa ASTM, no existiendo normativas específicas para el caso de los áridos reciclados. En Cuba tampoco existe este tipo de normativa, la que se emplea es la NC 251:2005 que determina las propiedades de los áridos naturales para su empleo en el hormigón hidráulico.

A nivel internacional, instituciones como la RILEM han realizado un trabajo de coordinación para agrupar los resultados obtenidos en varios países, así se puede citar el Comité Técnico CEN/TC 154: "Ad hoc group for recycled aggregates. Technical report" (September 1998) y como resultado se publicó el Reporte No. 22: "Sustainable Raw Materials – Construction and Demolition Waste" (ISBN 2-912143-17-9) editado por Ch. F. Hendriks and H. S. Pietersen, en el mismo se citan los conceptos básicos del tema y además se relatan los resultados que han alcanzado 16 países de diferentes continentes.

En Europa es válida la Norma RILEM – 1989: "Aggregates for unbound and hydraulically bound materials for use in civil engineering work and road construction", adoptada como Norma europea por EN 13242:2002; EN 13242:2002/AC: 2004(Soto, 2008)

Todas las normas antes citadas, hacen referencia a otras normas para llevar a cabo la caracterización del árido reciclado, la tabla 3 muestra un resumen de las normativas de los diferentes países, incluyendo a Cuba.

Tabla 3 Ensayos de caracterización del árido según las normas establecidas en diferentes países.

Al revisar la literatura disponible se pudo apreciar, que las normas de ensayos aplicadas a los áridos reciclados, son las mismas que se emplean para los áridos tradicionales y existen países como los mencionados anteriormente, que cuentan con normativas propias para la clasificación de los mismos.

Existen una serie de regulaciones a nivel internacional que establecen la gestión ambiental de los RCD, las cuales tiene como objetivo fundamental, el reciclaje y la reutilización de dichos materiales y evitar la explotación indiscriminada de todos los recursos naturales.

• Dosificación y fabricación del hormigón reciclado.

A continuación se muestran los principales criterios utilizados a nivel internacional para el diseño de las mezclas de hormigón reciclado y sus similitudes y diferencias con el hormigón hidráulico convencional. Así como los aspectos fundamentales del proceso de producción del hormigón reciclado.

1.6.1. Dosificación del hormigón reciclado.

Para la dosificación del hormigón reciclado se utilizan los mismos métodos que en el hormigón convencional, lo que dependiendo de la cantidad de árido reciclado que se emplee en sustitución del árido natural, se debe utilizar un coeficiente que permita corregir el valor de la resistencia a compresión que se pretende alcanzar con el hormigón reciclado. Es necesario tener en cuenta que los coeficientes empleados son aproximados, puesto que no va a depender solamente del porciento de sustitución sino también de la calidad del árido reciclado. Por lo que en los hormigones reciclados con relación a los hormigones convencionales resulta más importante la realización de mezclas de pruebas para corregir las propiedades finales de dichos hormigones.

Los coeficientes de corrección para hormigones entre 25 y 50 MPa de resistencia a compresión oscilan entre 1 y 0.85 para sustituciones entre 0 y 100% (Alaejos, 2007 y Sánchez, 2004).

• Contenido de agua y relación agua/cemento.