Materiales sostenibles en la edificación : residuos de construcción y demolición, hormigón reciclado

Materiales sostenibles en la edificación Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. PFG EN INTERCAMBIO ACADÉMICO 2011-2012 Alumno: Mamen MIÑAN ARENAS tutor destino: Giacomo MORICONI tutor ETSGE: Ricardo PERELLO Universidad de destino: Università Politecnica delle Marche Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 3 INDICE 1. Introducción 5 1.1. Definición de los RCD 5 1.2. Historia 8 1.3. Agentes implicados en el proceso 10 1.4. Ventajas e inconvenientes de los materiales reciclados 11 1.5. Materiales sostenibles 14 2. Clasificación de los RCDs 18 2.1. Según el material 19 2.2. Según su origen 20 3. Propiedades de los áridos reciclados 22 3.1. Generalidades 22 3.2. Áridos reciclados procedentes del hormigón 29 3.3. Áridos reciclados procedentes de mixtos o cerámico 33 4. Proceso de producción de árido reciclado 40 4.1. Demolición selectiva 40 4.2. Etapas del proceso de producción de áridos reciclados 41 4.3. Plantas de producción de áridos reciclados 42 4.4. Otros tratamientos 44 5. Propiedades del hormigón reciclado 47 5.1. Hormigón reciclado fresco 47 5.2. Hormigón reciclado endurecido 49 6. Aplicaciones 54 7. Caso aplicable: Diferencia entre hormigón convencional y reciclado 56 7.1. Definición de parámetros 56 7.2. Definición de los límites del sistema 57 7.3. LCI: Life Cycle Inventory 58 7.4. Entradas: Materia y energía 66 7.5. Salidas: Emisiones 72 7.6. Valoración de factibilidad económica 78 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 4 8. Normativa 81 8.1. Legislación RCD 81 8.2. Legislación áridos reciclados 82 8.3. Legislación Hormigón reciclado 82 9. Conclusiones 94 Bibliografía 96 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 5 1. Introducción 1.1. Definición de los materiales reciclados en la construcción La construcción sostenible es un concepto global que identifica un proceso completo en el que influyen numerosos parámetros que, apoyados unos sobre otros, tienen como consecuencia productos urbanos eficientes y respetuosos con el Medio Ambiente. La reutilización y el reciclaje de los residuos de la construcción a lo largo del ciclo de vida de los edificios y las infraestructuras es una de las estrategias fundamentales para alcanzar la sostenibilidad en el sector de la construcción. Y para ello, el concepto de “residuo” debería tender a desaparecer y dejar paso a la consideración de este flujo de materiales como un “recurso”. Es importante la necesidad de ordenar y mejorar la actual gestión y valoración de los residuos de un sector que genera alrededor de 800 m2 por persona al año, (los residuos urbanos se sitúan en aproximadamente 525 m3 por persona al año) y que todavía, de forma mayoritaria, van a parar a los vertederos controlados e incontrolados. Las opciones ambientalmente más recomendables son la reutilización y el reciclaje. Según la normativa Española, en la que nos basaremos durante todo el proyecto, el I Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2001-2006 define este tipo de residuos, a partir de ahora llamador RCD, como aquellos que “proceden en su mayor parte de derribos de edificios o de rechazos de los materiales de construcción de las obras de otras de nueva planta y de pequeñas obras de reformas en viviendas o urbanizaciones”. En esta línea, el Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el que se regula la producción y gestión de los residuos de construcción y demolición, los define, en su Art. 2.a), como “cualquier sustancia u objeto que, cumpliendo la definición de “Residuo” incluida en el Art. 3.a) de la Ley 10/1998 de 21 de abril, se genere en una obra de construcción y demolición”. Aunque, desde el punto de vita conceptual, la definición de RCD abarca a cualquier residuo que se genera en una obra de construcción y demolición, en el presente apartado se analizarán los residuos que se incluyen dentro de la definición de RCD, con excepción de: - Los residuos que generen en obras de construcción y/o demolición regulados por una legislación específica, distinta del Real Decreto 105/2008 y Decreto 200/2004, cuando no estén mezclados con otros residuos de construcción y demolición. Es el caso, por ejemplo, de los residuos de aceites industriales usados, de los residuos peligrosos en general, de los residuos de envases, de los Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 6 neumáticos fuera de uso, o de los residuos de apartados eléctricos y electrónicos. - Los residuos regulados por la Directiva 2006/21/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 15 de marzo, sobre la gestión de los residuos de industrias extractivas. El sector de la construcción, con todos los subsectores en los que influye, es uno de los que genera mayor impacto ambiental. Existen datos que corroboran que los edificios consumen entre el 20% y el 50% de los recursos naturales, contribuyen en gran manera al aumento de las emisiones y la contaminación, tanto durante el proceso constructivo como a lo largo de su vida útil una vez terminados. También resulta evidente el elevado impacto de su emplazamiento sobre el territorio, en torno al 80% de las personas reside en zonas urbanas, con influencia negativa en otros sectores como el del transporte y la energía. Otro tema fundamental es la importante generación de residuos, constructivos, de mantenimiento y de derribo de los edificios, con perspectivas de aumento y dificultades para su reutilización o reciclaje. La construcción sostenible abarca no sólo la adecuada elección de materiales y procesos constructivos, si no que se refiere también al entorno urbano y al desarrollo del mismo. Se basa en la adecuada gestión y reutilización de los recursos naturales, la conservación de la energía. Habla de planificación y comportamiento social, hábitos de conducta y cambios en el uso de los edificios con el objeto de incrementar su vida útil. Analiza todo el ciclo de vida: desde el diseño arquitectónico del edificio y la obtención de las materias primas, hasta que éstas regresan al medio en forma de residuos. Criterios y parámetros sostenibles Dentro de la amplia posibilidad de líneas a seguir, es necesario establecer una serie de criterios básicos que nos permitan fijar objetivos que sea posible analizar y medir tanto al inicio del proceso como a lo largo de la vida útil de los edificios. Considerando los recursos de los que disponemos en el ciclo constructivo: energía, terreno, materias primas y agua, se establecen unos criterios básicos sostenibles: - Grado de ocupación del territorio. - Aportación al cambio climático. - Variación del ciclo natural del agua. - Modificación del ciclo de los materiales. - Calidad de espacios habitables. Los criterios deberán ser puestos en marcha mediante parámetros que definirán una actuación constructiva sostenible. La consecución de los mismos se debe llevar a Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 7 cabo mediante acciones concretas que influirán en uno o varios de los puntos que se enumeran a continuación: Correcta integración en el ambiente físico - Restricción en la utilización del terreno - Salud y ecología del lugar - Reducción de la fragmentación - Prevención de las emisiones tóxicas - Realización de estudios geobiológicos - Conservación de áreas naturales y biodiversidad - Utilización de tipologías adaptadas a la zona Adecuada elección de materiales y procesos - Prohibición en el uso de materiales potencialmente peligroso - Uso eficaz de los materiales no renovables - Potenciar reutilización y reciclaje - Utilización de materiales naturales y transpirables - Uso preferible de materiales procedentes de recursos renovables - Utilización de materiales con bajas emisiones tóxicas - Aumento de la durabilidad, transformación y flexibilidad - Incremento de la vida útil de los materiales fomentando un aumento de la calidad - Utilización de barreras fónicas y materiales aislantes naturales Gestión eficiente del agua y la energía - Reducción del consumo en fuentes no renovables - Reciclaje y reducción del consumo del agua - Disminución de las emisiones de CO2 y sustancias tóxicas (NOx y SOx) en la atmósfera - Incremento de aislamiento edificación, ventilación natural, etc. - Ahorro energético y utilización de energías renovables Planificación y control de la generación de residuos - Disminución de los residuos inertes mediante reducción en su origen y fomento del reciclaje - Adaptabilidad y flexibilidad física y funcional - Minimización de contaminación electromagnética - Adopción de criterios de proyecto que faciliten el desmontaje y la separación selectiva de los residuos durante lo procesos de rehabilitación y demolición Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 8 Creación de atmósfera interior saludable - Utilización de materiales con bajas emisiones tóxicas - Optimización de los equipos de ventilación - Compatibilidad con las necesidades de los ocupantes - Previsiones de transporte y seguridad - Disminución de ruidos y olores - Gestión del ciclo de vida - Control de los elementos contaminantes del aire - Mantenimiento del ambiente interior saludable y de la calidad de los ambientes urbanizados Eficiencia calidad-coste (coste eficaz) - Aumento de la calidad en todo el proceso - Reducción costes de mantenimiento - Incremento de la estandarización tecnológica y de sistemas - Desarrollo sistemas de control de calidad - Establecimiento mecanismos de mercado estándar - Bajo coste económico y social 1.2. Historia A principio de los años setenta comienzan a vislumbrarse las consecuencias ambientales de la llamada Sociedad Industrial que empiezan a plantear reflexiones sobre el Medio Ambiente y los recursos disponibles. El primer informe del Club de Roma de 1971 sobre los límites del crecimiento ya planteaba dudas sobre la viabilidad del crecimiento económico a nivel mundial. Es en este contexto también cuando aparece el término “ecodesarrollo” que nunca llegó a encajar realmente en los círculos económicos convencionales aunque contribuyó al aumento de la conciencia social. Con la crisis del petróleo de 1973 se empieza a plantear la necesidad del ahorro energético, al tiempo que comienzan las críticas hacia la denominada sociedad de “usar y tirar”. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 9 Durante estos años palabras como ecología o medioambiente se encuentran presentes en todos los ámbitos y es en los ochenta cuando surge el uso del concepto de “Desarrollo sostenible” aparecido dentro del marco de las Naciones Unidas y actualmente referente obligatorio en todas las políticas de desarrollo económico. Este término planteó, dentro del Informe Brundtland “Nuestro futuro común” en el año 1987, “satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer las suyas”. Es decir, se propone la viabilidad de un desarrollo con condiciones que permita a las generaciones futuras disponer de recursos para su desarrollo futuro. Desde entonces y a lo largo de los años noventa y principios del siglo actual se han realizado esfuerzos notables en todos los campos con experimentación en el uso de energías alternativas, nuevos materiales, esfuerzos en inversión I+D y aumento de la eficiencia energética a todos los niveles, todo ello mediante la generación de documentos y normativas específicas que han permitido identificar los temas fundamentales y cómo abordarlos. Especial mención merece la denominada Carta de Aalborg, resultado de la Conferencia Europea de Ciudades y Pueblos Sostenibles realizada en 1994 en Dinamarca, o el, por todos conocido, Protocolo de Kioto, resultado del Convenio sobre el cambio climático del año 1997. El “Desarrollo sostenible” pretende conciliar el crecimiento económico con la idea de sostenibilidad, vinculando lo abstracto con lo físico para perseguir un objetivo común. Se aceptan límites medioambientales a nuestra forma de vivir pero a la vez se confía en las posibilidades de crecimiento o desarrollo. Para ello se establecen pautas sostenibles a tener en cuenta a nivel global: - Reducción del consumo - Aumento de la eficiencia del sistema - Control de la población mundial A estas pautas generales y relativamente ambiguas se les ha intentado dar un contenido concreto recurriendo a una relación de parámetros y recomendaciones a aplicar en los diferentes sectores económicos ligados al medio físico. Indudablemente el sector de la construcción es uno de ellos, considerando además que su crecimiento se encuentra intrínsecamente relacionado con el desarrollo económico y que la sostenibilidad es ya un objetivo formalmente asumido por todos. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 16 Aislantes Los más utilizados en construcción son las espumas en forma de panel o de proyectado. Al ser causantes de la reducción de la capa de ozono, los CFC se reemplazaron por otros productos como el HFC y el HCFC, que a pesar de no afectar la capa de ozono, provocan el calentamiento global. Hay otras opciones, como la fibra de vidrio o de roca, el vidrio celular, y otras más saludables para el ambiente, ya que provienen de fuentes renovables como la celulosa, el corcho o el cáñamo. Pétreos Muestran un impacto pequeño. El impacto más notorio gravita en la etapa de extracción, por la variación que provoca en el terreno, el cambio de paisaje y de ecosistemas. Por su uso generalizado, este tipo de material es el que ocasiona mayores problemas en el colapso de vertederos. Generalmente se sugiere el uso de materiales del lugar, ya que debido a su peso, trasladarlos implica un alto consumo energético. El mayor beneficio radica en su larga duración, una de las máximas de los materiales sostenibles. El hormigón (áridos gruesos y finos y cemento), tiene un impacto bastante grande, pero su alto calor específico lo vuelve muy necesario para utilizar estrategias pasivas de aprovechamiento de la radiación solar (inercia térmica). El cemento consume mucha energía y puede ser peligroso para la salud. Por este motivo, se deben tomar medidas de precaución en la manipulación para prevenir tanto la inhalación de polvo como las quemaduras o irritación que pueden darse al contacto con la piel, teniendo como prioridad el uso de los componentes libres de cromo VII. Dentro de lo pétreos cabe destacar el hormigón reciclado, reduciendo la emisión de escombros y pudiendo reutilizarlo para realizar una nueva construcción. Posteriormente desarrollaremos este concepto en el punto 2 con mucho más detenimiento. Materiales con Criterios de Sostenibilidad existentes en el Mercado Este es un análisis comparado de las más significativas unidades de obra desde el punto de vista de la sostenibilidad, como también una guía de los materiales que podemos hallar en el mercado. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 17 Como ya hemos visto, el hormigón es el material universal para las cimentaciones. Por su empleo masivo, conlleva un gran impacto ambiental. Si hiciésemos la comparación de los dos tipos de hormigones a utilizar, tendríamos el hormigón en masa o el armado. El armado, al agregar otro material como las varillas de acero, provoca un impacto más grande. Desde luego, por la resistencia del material, muchas veces optaremos por el hormigón armado. En distintos países europeos, se vienen usando desde hace algunos años, áridos reciclados en la fabricación de hormigones, armados o en masa, y en distintas proporciones. La estabilización de suelos con cal, es otra técnica, aún poco empleada. El mercado presenta aditivos, elaborados con fibras de polipropileno, que mejoran la resistencia del hormigón, lo que haría posible la reducción del uso de las barras de acero del armado. Otras mejoras logradas, son los aditivos aceleradores del fraguado o desencofrantes sin residuos tóxicos. Los materiales pétreos son los mejores para las estructuras. Hay ciertas limitaciones en los que constituyen la construcción tradicional, como el adobe, la mampostería, el tapial. El adobe (ladrillo de barro sin cocer secado al sol), conlleva muchos beneficios para el ambiente, su bajo consumo de energía y contaminación, sus propiedades aislantes, su carácter local. Como muro estructural podrían utilizarse también bloques cerámicos y otros elaborados con distintos materiales naturales con un buen comportamiento aislante. La madera es el mejor sistema para pilares, vigas o jácenas. Para nivelar forjados en rehabilitación, es conveniente utilizar materiales que ofrezcan ligereza y aislación acústica y térmica. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 18 2. Clasificación de los RCDs En el campo de los materiales de construcción, la situación actual de nuestra edificación se caracteriza por el uso masivo de materiales pétreos (más del 50% de su peso) debido al dominio del hormigón armado como material base de la edificación, en una situación radicalmente diferente a la de hace cincuenta años, en la que el hormigón armado tenía un papel limitado a elementos estructurales muy concretos. Reciclar el hormigón es la mejor forma de eliminar los escombros procedentes de la demolición de edificaciones realizadas con hormigón. Esta solución es mejor que como se hace habitualmente llevándolos a vertederos, además de ahorrar costes, es una solución más ecológica al disminuir la explotación minera. En España, se generan cada año 30 y 40 millones de toneladas de RCD previamente utilizados en construcción. Estos RCD en cumplimiento de toda la legislación Medioambiental vigente tanto Europa como del Estado y de las Comunidades Autónomas que regula la correcta gestión de estos residuos, esperan ser reciclados para convertirse en materiales de construcción. El 80% de los RCD pueden valorizarse, transformándose un 35% en áridos reciclados y el resto ser valorizados por gestores especializado (metal, madera, plástico, papel-cartón). Reciclado de RCD en la UE en el 2009 (fuente FIR) El porcentaje de reciclaje actual en España se sitúa actualmente cerca del 15 % de la producción respecto a una media europea situada en un 45%, aunque contamos con países como Holanda o Alemania con porcentajes cercanos al 80%. 0 10 20 30 40 50 60 70 Países Bajos Italia República checa Bélgica España Alemania Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2.1. Según el material Tras hacernos una ida de los porcentajes de los RCDs a centrarnos en su clasificación conceptual la definición de RCD abarca a cualquier residuo que se genere en una obra de construcción y demolición, realmente la legislación existente limita el concepto de RCD a los residuos codificados en la Lista Europea de Residuos (lista LER), aprobada por la Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican las operaciones de v alorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos, en el capítulo 17 (Residuos de la construcción y demolición). Dicho capítulo se divide en: 17 01 Hormigón, ladrillos, tejas y materiales cerámicos 17 02 Madera, vidrio y plástico 17 03 Mezclas bituminosas, alquitrán de hulla y otros productos alquitranados 17 04 Metales (incluidas sus aleaciones) 17 05 Tierra (incluida la excavada de zonas contaminadas), piedras y lodos de drenaje 17 06 Materiales de aislamiento y materiales de const 17 08 Materiales de construcción a partir de yeso 17 09 Otros residuos de construcción y demolición Quedan excluidas las tierras y piedras no contaminadas por sustancias peligrosas, los residuos generados en las obras de con legislación específica y los residuos generados en las Industrias Extractivas. El Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el cual se regula la producción y gestión de residuos de construcción y demolición, complem anteriormente citados siendo: - Hormigón y escombro limpio - Ladrillos, tejas, cerámicos - Metal UE Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. Según el material Tras hacernos una ida de los porcentajes de los RCDs en los distintos países a centrarnos en su clasificación según el tipo de material . Desde el punto de vista conceptual la definición de RCD abarca a cualquier residuo que se genere en una obra construcción y demolición, realmente la legislación existente limita el concepto de RCD a los residuos codificados en la Lista Europea de Residuos (lista LER), aprobada por la Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican las operaciones de alorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos, en el capítulo 17 (Residuos de la construcción y demolición). Dicho capítulo se divide en: 17 01 Hormigón, ladrillos, tejas y materiales cerámicos 17 02 Madera, vidrio y plástico Mezclas bituminosas, alquitrán de hulla y otros productos alquitranados 17 04 Metales (incluidas sus aleaciones) 17 05 Tierra (incluida la excavada de zonas contaminadas), piedras y lodos de drenaje 17 06 Materiales de aislamiento y materiales de const rucción que contienen amianto 17 08 Materiales de construcción a partir de yeso 17 09 Otros residuos de construcción y demolición Quedan excluidas las tierras y piedras no contaminadas por sustancias peligrosas, los residuos generados en las obras de con strucción/demolición regulados por una legislación específica y los residuos generados en las Industrias Extractivas. El Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el cual se regula la producción y gestión de residuos de construcción y demolición, complem enta los residuos anteriormente citados siendo: Hormigón y escombro limpio Ladrillos, tejas, cerámicos Reciclaje (45%) Vertedero España Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 19 en los distintos países , vamos . Desde el punto de vista conceptual la definición de RCD abarca a cualquier residuo que se genere en una obra construcción y demolición, realmente la legislación existente limita el concepto de RCD a los residuos codificados en la Lista Europea de Residuos (lista LER), aprobada por la Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican las operaciones de alorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos, en el capítulo 17 (Residuos de la construcción y demolición). Dicho capítulo se divide en: Mezclas bituminosas, alquitrán de hulla y otros productos alquitranados 17 05 Tierra (incluida la excavada de zonas contaminadas), piedras y lodos de drenaje rucción que contienen amianto Quedan excluidas las tierras y piedras no contaminadas por sustancias peligrosas, strucción/demolición regulados por una legislación específica y los residuos generados en las Industrias Extractivas. El Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el cual se regula la producción y enta los residuos Reciclaje (15%) Vertedero Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 20 - Madera - Vidrio - Plástico - Papel y cartón 2.2. Según su origen Buena parte de los residuos de construcción y demolición son residuos inertes. Según el Real Decreto 1/2009, de 21 de julio, se entiende como residuo inerte “aquel residuo no peligroso que no experimenta transformaciones físicas, químicas o biológicas significativas, no es soluble ni combustible, ni reacciona físicamente ni químicamente ni de ninguna otra manera, no es biodegradable, no afecta negativamente a otras materias con las cuales entra en contacto de forma que pueda dar lugar a contaminación del medioambiente o perjudicar a la salud humana. La lixiviado deberán ser insignificantes, y en particular no deberán suponer un riesgo para la calidad de las aguas superficiales o subterráneas.” Con respecto a los residuos inertes, el Decreto 200/2004, de 1 de octubre, del Consell de la Generalitat, el que se regula la utilización de residuos inertes adecuados en obras de restauración, acondicionamiento y relleno, o con fines de construcción, define el concepto de residuo inerte adecuado. A tal efecto se considerarán adecuados los siguientes: - Los excedentes no aprovechados de tierras y piedras no contaminadas de excavaciones y desmonte, codificados de acuerdo con la Lista Europea de Residuos como LER 17 05 04, tierra y piedras que no contienen sustancias peligrosas, y LER 20 02 02, tierra y piedra, y los residuos inertes homogéneos generados en el desarrollo de obras de infraestructuras hidráulicas, de transporte, comunicaciones, suministro energético y eléctrico, cuando la utilización prevista para estos tipos de residuos suponga el empleo de un volumen inferior a 50.000 m 3 . - Residuos inertes procedentes de la prospección, extracción de minas y canteras y tratamientos físicos y químicos de minerales, incluidos en el capítulo 1 de la Lista Europea de Residuos, con un contenido en humedad inferior al 70% en peso. - Residuos que de conformidad con la legislación sectorial aplicable a materiales de construcción, sean aptos para su utilización en obras de restauración, acondicionamiento y relleno, o con fines de construcción. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 21 - Aquellos otros residuos a los que se refiere el artículo 5 del Decreto 200/2004, de 1 de octubre, cuando sean declarados como tales por la conselleria competente en medio ambiente, de acuerdo con el procedimiento establecido en los artículos 6 y siguientes. Aclarados los conceptos de residuo inerte y residuo inerte adecuado, podemos clasificar los RCD según su origen en: RCD domiciliarios Proceden de obras menores de construcción y reparación domiciliaria y tienen la consideración de residuos urbanos, según la definición del artículo 4.e) de la Ley 10/2000, de 12 de diciembre, de Residuos de la Comunidad Valenciana. RCD industriales Proceden de obras de construcción o demolición. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 22 3. Propiedades de los áridos reciclados 3.1. Generalidades Mortero adherido La principal diferencia entre los áridos reciclados y los áridos naturales estriba en la cantidad de mortero adherido que incorporan los primeros al hormigón original del que proceden. La cantidad de mortero adherido hace que los áridos reciclados presenten propiedades distintas a los naturales que se reflejan en un aumento de la absorción de agua, menor densidad, menor resistencia, menor dureza y una menor resistencia a la fragmentación. El hormigón fabricado con ellos estará directamente condicionado por dichas propiedades. No existe un procedimiento normalizado para evaluar estas cantidades aunque suelen emplearse métodos que tratan de eliminarlo de la superficie del árido original para, mediante diferencia de pesadas antes y después de su eliminación, establecer el porcentaje en peso que corresponde al mortero adherido al árido. Otra forma de evaluarlo consiste en fabricar un hormigón nuevo con los áridos reciclados y con el cemento coloreado. Una vez cortadas las probetas en rebanadas y pulidas sus caras se procede a evaluar mediante un planímetro la superficie del mortero adherido distinguiéndose del nuevo por su coloración. De esa forma puede estimarse el volumen del mismo. Autores % Mortero adherido Tamaño árido Ravindrarajah 19 87 54% (a/c = 0,51) 5/37,5 mm Ravindrarajah 1988 20% 20/30 mm 45 - 65% < 0,30 mm yaglishita 1993 40,2% (a/c = 0,45) 10/20 mm Barra M. 1996 51,70% 12/20 mm 52,90% 6/12 mm Nagataki 2000 52,30% AG Vázquez E. 2002 40,50% 10/12 mm 49,50% 5/10 mm Sánchez M. 2005 30,80% 4/16 mm En la tabla superior se recoge los valores, obtenidos en diversos estudios, correspondientes a la cantidad de mortero adherido en áridos reciclados. En todos ellos pueden observarse el incremento de dicha cantidad conforme disminuye el tamaño del árido repercutiendo negativamente en sus propiedades, esto es debido a Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 23 la dificultad para la eliminación del mortero adherido conforme menor sea el árido. La calidad del hormigón de origen apenas influye en la cantidad de mortero adherido, observándose porcentajes ligeramente mayores en aquellos áridos que proceden de hormigones con resistencias elevadas. La reducción de la cantidad de mortero adherido puede lograrse mediante trituraciones sucesivas. Granulometría Para la clasificación por tamaños de las distintas fracciones se siguen las recomendaciones de la EHE en la que se prescribe el empleo de la UNE EN 933-2:96, que establece como serie básica de tamices la formada por los siguientes: 0,063-0,1250,250-0,500-1-2-4-8-16-31,5-63-125 mm. Para el árido fino, la Instrucción utiliza únicamente los tamices de dicha serie. Para el árido grueso, utiliza además los tamices 10-20-40 mm, que están incluido en la serie complementaria R 20 admitida por la indicada Norma, y que tienen una larga tradición de empleo en España. La granulometría del árido reciclado depende fundamentalmente del sistema de trituración que se haya empleado en su proceso de producción. Las trituradoras de impacto, por lo general, son las que permiten alcanzar reducidos tamaños en los áridos produciendo como consecuencia mayor cantidad de fino. A estas trituradoras las siguen las de conos con una producción de fino inferior y las machacadoras de mandíbulas. La cantidad de árido grueso generado oscila entre 70% y el 90% de la producción. Por lo general, esta fracción gruesa se ajusta a los requerimientos que exigen las normativas vigentes quedando enmarcada dentro de los husos granulométricos de referencia en ellas. Es evidente que el tamaño obtenido en la trituración depende fundamentalmente del tamaño que tenía el hormigón de procedencia. Los áridos reciclados presentan formas angulosas debido al proceso de machaqueo y un aspecto rugoso como consecuencia del mortero adherido a ellos. Para el mismo tamaño máximo de árido, un árido reciclado experimenta pequeñas variaciones de su módulo granulométrico si el sistema de trituración empleado ha sido el mismo que para el árido natural. Como consecuencia de la disgregación que sufre el árido grueso reciclado durante su transporte y almacenamiento, una vez cribado se siguen obteniendo porcentajes muy reducidos de arena debido a su mayor friabilidad. Dichos valores oscilan entre el 0,5% y el 2%. Esta fracción fina se caracteriza por presentar un elevado contenido de mortero influyendo negativamente en las propiedades del hormigón. El porcentaje de finos generado, al desprenderse pequeñas partículas de mortero durante la manipulación del árido grueso reciclado, varía entre el 0,27% y el 1,14% según estudios realizado en nuestro país. Nuestra Norma establece el límite, en Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 24 relación a la cantidad de finos admisibles, en un 1% del árido grueso observándose que dicho valores quedan por debajo del mismo en la mayoría de los cosas. El problema que plantean los finos, al estar presentes en exceso en la superficie del árido, es que la adherencia entre el árido y la pasta de mortero decrece. Por otra parte hace que la cantidad de agua de amasado aumente. La RILEM establece el límite de fino para lo áridos procedentes en su mayoría de escombros de fábrica de ladrillo en el 3%. Si los áridos proceden en su mayoría de escombros de hormigón, con un contenido en materiales cerámicos inferior al 10%, o están formados por una mezcla con el porcentaje superior o igual al 80% de áridos naturales, con un límite de un 10% de residuos cerámicos y un 20% de residuos procedentes de escombros de hormigón, la cantidad de fino no ha de ser superior al 2%. Forma y textura superficial Por lo general el coeficiente de forma del árido grueso reciclado supera el valor de 0.20, correspondiente al menor valor establecido por la EHE. Las partículas de árido reciclado obtenidas suelen presentar una textura más rugosa y porosa que la de los áridos naturales debido a la presencia de mortero adherido a la superficie del árido origen. Estas circunstancias hacen que los hormigones que se fabriquen con ellos presenten problemas de trabajabilidad. Si para determinar la forma del árido grueso se empleó el método del índice de lajas se obtienen valores menores en el árido reciclado. Quizás pueda deberse a que el espesor de las partículas aumente debido a la acumulación de mortero en las caras planas de las partículas con forma de laja. De esta forma se reduce el porcentaje de lajas. La EHE establece el 35% como el valor mayor que puede tomar el índice de lajas. El coeficiente de forma de las partículas se ve directamente afectado por el sistema de trituración empleado en la obtención del árido reciclado. Las machacadoras de mandíbulas proporcionan áridos reciclados con un coeficiente de forma más adecuado que las trituradoras de impactos o de conos. Densidad La densidad del árido reciclado es menor que la del árido convencional ya que el primero presenta una capa de mortero adherido cuya densidad es inferior a la del árido. La fracción fina obtenida es la que menor densidad tiene debido a la mayor cantidad de mortero que poseen sus partículas por unidad de peso. Los factores más influyentes sobre la densidad son: el proceso de producción del árido, el tamaño de las fracciones obtenidas y su grado de contaminación. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 25 Si en el proceso de fabricación del árido reciclado se empleó una trituradora de impactos, el valor obtenido en la densidad del árido reciclado grueso es ligeramente superior que el en los casos en que se hayan empleado trituradoras de conos o machacadoras de mandíbulas. Esto es debido a que la trituradora de impactos elimina mejor el mortero adherido en el árido grueso. Sin embargo, en la producción del árido fino son los otros sistemas de trituradoras los que permiten obtener mejores resultados, obteniéndose valores de densidad mayores. Combinando varias trituradoras diferentes, en el proceso de producción se obtienen áridos reciclados de muy buena calidad ya que se consigue reducir en mayor proporción la cantidad de mortero adherido a los áridos originales. Así, dichos áridos alcanzan un valor correspondiente al 90% de la densidad del árido natural, según Nagataki, después de haberlos sometido a dos etapas sucesivas de triturado mediante machacadora de mandíbulas y trituradora de impactos. Dicho valor alcanza el 95% cuando son cuatro las etapas de trituración. La densidad en las fracciones más gruesas del árido reciclado es algo mayor que en las fracciones finas. Incluso en las mismas fracciones granulométricas, los resultados presentan gran disparidad. Sin duda se debe a la distinta naturaleza de los áridos con los que se fabricaron los hormigones originales. Aun así puede concluirse que la densidad aumenta con el tamaño. Absorción La absorción en los áridos reciclados alcanza valores muy superiores a los obtenidos en los áridos naturales. Sin duda alguna esto es debido a la cantidad de mortero adherido que presentan dichos áridos. En áridos naturales los valores de la absorción oscilan entre un 0% y un 4% mientras que en los diferentes estudios consultados los valores obtenidos en áridos reciclados van desde 3,3% hasta un 13% aunque, por lo general, la mayoría sobrepasan el valor límite de un 7% establecido por la EHE -08. El tamaño del árido reciclado influye de manera decisiva sobre la absorción. En las fracciones más finas la absorción es mayor, que en ellas la cantidad de mortero adherido es superior que en las fracciones más gruesas, siendo más acusada dicho efecto cuando menor sea la densidad del árido reciclado. Una vez transcurridas 24 horas, puede observarse que la absorción sigue presentando valores claramente diferentes, según el tamaño del árido reciclado, en densidades bajas. Dicha diferencia prácticamente se anula para densidades más elevadas. El sistema empleado en el proceso de los RCDs para la obtención de áridos reciclados permite reducir la absorción, ya que a medida que lo RCDs pasan por diferentes trituradoras, la cantidad de mortero adherido a los áridos disminuye. Algún Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 32 Contenido en reciclados Composición media por m3 hormigón (kg) Reciclados Pre consumidor Reciclados Post consumidor % Reciclados LEED MR 4.1/4.2 Cemento 300 Hasta 45 kg 0 Árido fino 950 0 0 Árido grueso 950 0 190 kg Agua 125 0 125 kg Aditivo - - - Total (kg) 2225 Hasta 45 kg 315 kg Total (%) Hasta 2% Hasta 14,2% Hasta el 15,2% - Recomendado cemento tipo CEM II A-V 42,5 R con un 15% de cenizas volantes. - Bajo disponibilidad empleo de agua reciclada 100%. - 20 % de árido grueso reciclado. - Contenido en reciclados LEED MR 4.1: % reciclados pos consumidor + ½ reciclados pre consumidor. Árido para hormigón no estructural La utilización de árido reciclado procedente de hormigón en hormigón no estructural está incluida en el Anejo 18 de la EHE, permitiéndose hasta un 100% de árido grueso reciclado, siempre que cumpla las especificaciones definidas en el Anejo 15 de la EHE “Recomendaciones para utilización de hormigones reciclados”. Árido fino para morteros Una alternativa al empleo de estos áridos reciclados es su utilización como arena para la producción de morteros. Demanda de agua Estos morteros con árido fino reciclado experimentan un aumento notable de la demanda de agua, hasta un 67% adicional para el 100% de arena reciclada, para mantener la consistencia. Resistencia a compresión Para áridos finos para mortero, la resistencia a compresión se reduce en un 33%, mientras que la resistencia a flexotracción que no muestra diferencias apreciables respecto a morteros con arenas naturales. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 33 Resistencia a compresión Considerando que los finos procedentes del hormigón machacado contienen una cierta cantidad de hidróxido de calcio, al mezclarlos con agua y materiales puzolánicos como cenizas volantes, humo de sílice o escorias de alto horno a temperatura ambiente adquieren propiedades hidráulicas y forman unos productos con cierta resistencia a compresión. La sustitución parcial de la arena en un 25%, permite fabricar morteros reciclados sin pérdidas apreciables de propiedades. Cementos fabricados con finos procedentes de hormigón triturado Para este fin se utiliza una mezcla de finos menores de 5 mm procedentes de hormigón machacado (que se pulveriza para obtener la finura del cemento), escorias de horno alto pulverizadas o lodos con desechos de cemento procedente de las plantas de fabricación de hormigón, 2-3% de yeso y un acelerador inorgánico de fraguado. Comparando hormigones que tienen la misma consistencia y resistencia a compresión, hechos con cemento reciclado y con cemento Portland con escorias, se obtiene que presentan características similares en cuanto al desarrollo de la resistencia en el tiempo, retracción de secado y la resistencia a las heladas, mientras que el calor de hidratación es menor y la profundidad de carbonatación mayor al utilizar cementos reciclados. En España no se fabrican esta clase de cemento sin llegar a ser su producción destacable. En Japón en el año 1988 ya se producían unos 2000 m 3 de hormigón hecho con cementos reciclados cada mes, para ser utilizados en elementos no estructurales, como aplicaciones para cimentaciones, muros de revestimiento o aplicaciones de hormigón en masa. El precio del hormigón fabricado con cemento reciclado resulta aproximadamente un 4% menor que el hormigón normal. 3.3. Áridos reciclados procedentes de mixtos o cerámicos Árido para hormigón estructural Una de las aplicaciones del árido reciclado mixto o cerámico es la fabricación de hormigones y mortero. Dada la reducida densidad del árido mayoritariamente cerámico, estaría en la condición de árido ligero, por lo que puede ser de aplicación para la obtención de hormigones ligeros sin finos. En cambio, el árido mixto puede utilizarse para la Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 34 fabricación de un hormigón no ligero de aplicación en la construcción de estructuras de hormigón en masa y hormigón armado, tales como: muros de sótano, pilas de hormigón, chimeneas, todo tipo de productos de hormigón armado prefabricado, elementos para tejados, bloques de hormigón o tejas de hormigón para tejados. La resistencia de este tipo de hormigón reciclado disminuye considerablemente en relación con la del hormigón normal. Dosificación El contenido de cemento cuando se utilizan áridos gruesos reciclados pueden ser hasta un 20% superior al de un hormigón convencional, tanto mayor cuanto mayor es el contenido de partículas cerámicas y la resistencia del hormigón que se quiere fabricar. Si se usa la fracción 0/4 mm de los escombros de albañilería triturada, se necesita una mayor cantidad de cemento para alcanzar la equivalente resistencia del hormigón. Para hormigones ligeros sin finos con ladrillos triturados, el contenido de cemento puede variar entre 130 y 170 kg/cm 3 , aunque se recomienda aumentar estos valores hasta 200-230 kg/m 3 . El hormigón reciclado presenta una peor trabajabilidad, debido a la mayor absorción del árido reciclado. Por esta razón, es recomendable presaturar los áridos reciclados, evitando el empleo de aditivos para su fabricación. La presaturación de los áridos provoca además que el agua en superficie del árido retenga una gran cantidad de partículas de cemento proporcionando una mejor adherencia entre la pasta de cemento y el árido. Densidad La densidad del hormigón reciclado no sólo depende del contenido de cemento, sino también de la densidad y la granulometría de los escombros, así como del contenido de árido reciclado utilizado. La utilización de hasta un 50% de árido reciclado mixto o cerámico en el hormigón produce un descenso limitado de la densidad con un valor medio del 7%. El descenso es más pronunciado en hormigones con sustituciones de árido reciclado superiores al 50%, situándose en un valor medio del 14%. En términos generales, la densidad del hormigón fabricado con árido reciclado mixto suele estar comprendida entre 1700-2300 kg/m 3 , si el árido reciclado es cerámico varía entre 1600-2100 kg/m 3 , mientras que la densidad de los hormigones ligeros sin finos está comprendida entre 1400-1700 kg/m 3 . Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 35 Resistencia a compresión La resistencia a compresión del hormigón reciclado con áridos mixtos suele variar entre 10 y 40 N/mm 2 . Sus valores son inferiores a los del hormigón convencional debido a su descenso en la densidad. Para un porcentaje de sustitución del 50% de árido reciclado, se suele obtener en término medio, un descenso del 10% de la resistencia a compresión. Para una sustitución del 100%, su resistencia a compresión disminuye un 15%. La resistencia a compresión del hormigón fabricado con áridos reciclados finos evidencia mayores pérdidas, situándose el valor medio del descenso en un 20% para hormigón reciclado con una sustitución de áridos reciclados del 50%. Para una sustitución del 100% de áridos reciclados el valor es de 43%. Asimismo, el descenso de la resistencia a compresión del hormigón reciclado respecto al hormigón de control, para una misma relación agua/cemento, es más acentuada a bajas relaciones agua/cemento y por lo tanto mayor categoría resistente, no sufriendo importantes pérdidas por debajo de los 20 N/mm 2 . Para los áridos reciclados cerámicos, la resistencia a compresión de este tipo de hormigones es reducida; las máximas resistencias alcanzadas están en 30 N/mm 2 con 350 kg/cm 3 de cemento y ladrillos de densidad cercana a 2 t/m 3 . Los valores más normales están entre 10-20 N/mm 2 . Resistencia a tracción y flexión La resistencia a tracción y flexión del hormigón con áridos reciclados mixtos son unas de las propiedades del hormigón reciclado que presentan menores variaciones respecto a un hormigón convencional. En cuanto a los hormigones fabricados con áridos procedentes de ladrillos triturados no sufre grandes variaciones pudiendo alcanzar en ocasiones valores superiores, hasta un 10%, a los del hormigón normal. Módulo de elasticidad El módulo de elasticidad del hormigón reciclado con árido mixto, presenta una reducción respecto a un hormigón convencional comprendido entre 10-30%. Cuando las sustituciones son inferiores del 50%, el valor medido se sitúa sobre el 10%. Para una sustitución del 100% de los áridos reciclados el valor medio es del 25%. Para hormigones con árido reciclado cerámico, el módulo de elasticidad está comprendido entre la mitad y dos tercios del de un hormigón normal de la misma resistencia. Como orden de magnitud, diferentes ensayos han obtenido en hormigones Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 36 de resistencia a compresión igual a 32 N/mm 2 en un módulo alrededor de 15000 N/mm 2 . Fluencia La fluencia es mayor para todo tipo de hormigones con árido reciclado mixto o cerámico. Retracción La retracción de secado final del hormigón con árido reciclado mixto es aproximadamente un 40% mayor que la de un hormigón convencional. En particular, para hormigones de ladrillos triturados la retracción está entre 20-60%. Cuando los ladrillos son silico-calcáreos triturados, su valor está cerca de un 49%. Permeabilidad La permeabilidad en los ensayos de penetración de agua, dan profundidades hasta un 50% superiores a las obtenidas de los hormigones convencionales. Absorción La absorción, debido a la alta porosidad del árido reciclado y su cemento adherido, el hormigón reciclado tiene una elevada capacidad para absorber agua. La bibliografía consultada es muy escasa respecto a estos aspectos pero se ha contemplado en estudios puntuales una absorción de agua entre dos y tres veces superior del hormigón reciclado respecto al hormigón convencional. Resistencia a las heladas La resistencia a las heladas del hormigón con ladrillos triturados se considera inadecuada. Se produce una intensa descamación sobre los áridos cercanos a la superficie del hormigón. Los ladrillos tienen una mala resistencia a las heladas, al estar formado el hormigón reciclado con restos de estos materiales, produce una reacción negativa en sus propiedades. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 37 Requisitos químicos La velocidad de carbonatación del hormigón con árido reciclado procedente de ladrillos o ladrillos silico-calcáreo, es mayor que en hormigones convencionales, debido a la porosidad del árido y su adherencia de cemento. Este efecto puede compensarse incrementando el contenido de cemento en el hormigón. En cuanto a la resistencia a los sulfatos, los hormigones fabricados con 100% de árido reciclado se comportan ligeramente peor que el hormigón convencional; no obstante, su comportamiento no es tan diferente como para concluir que el árido reciclado no resista la acción de sulfatos. El hormigón con árido reciclado cerámico presenta una buena resistencia al fuego si se conserva convenientemente seco. En función de las propiedades tanto del árido reciclado mixto como del hormigón reciclado y las aplicaciones en hormigones no estructurales (para prefabricados y hormigones in situ), estudios españoles han concluido que los áridos reciclados mixtos son adecuados para su empleo en hormigones no estructurales in situ, ya que pueden conseguirse consistencia y resistencia adecuadas para estas aplicaciones. Sin embargo, su utilización en elementos prefabricados seria difícil, debido principalmente a los requisitos de absorción que se fijan en estos elementos (6%). Debido a la peor durabilidad que presentan esto hormigones, se recomienda limitar el uso de hormigones reciclados con áridos mixtos para hormigones en masa. En el caso de utilizar algún tipo de armadura, se debería limitar su uso a una clase de exposición I (no agresiva). Aunque no hay actualmente normativa que permita el uso de este tipo de áridos en el hormigón, los estudios españoles consultados recomiendan, a título orientativo, los siguientes requisitos para los áridos reciclados. Requisitos propuestos para el árido reciclado mixto Absorción ≤12% Contenido de compuestos totales de azufre (S) ≤1% Contenido de sulfatos solubles en ácido (SO 3 ) ≤1% Contenido de materiales no deseados (vidrio, plástico, papel) ≤1% Índice de lajas ≤35% Coeficiente de Los Ángeles ≤50% Desclasificados inferiores ≤5% Contenido de finos ≤4% Partículas de peso específico inferior a 1 ≤1% Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 38 El control de calidad del árido reciclado podría hacerse a través de otros parámetros, que según el estudio realizado se relacionan con la absorción del árido reciclado y el contenido de compuestos de azufre Estos parámetros se consideran únicamente orientativos, no limitativos. Límites complementarios orientativos del árido reciclado mixto Contenido de materiales cerámicos ≤50% Densidad saturada con superficie seca ≥2,15 kg/dm 3 Densidad de partícula tras secado en estufa ≥1,95 kg/dm 3 Absorción a los 10 min. ≤10,5% Contenido de yeso ≤2% La principales características que se le exige al árido grueso reciclado cerámico para la fabricación del hormigón se incluyen en la siguiente tabla (según las recomendaciones del TC 121 DRG de Rilem, 1994). Exigencias obligatorias RCAC Tipo I Método de ensayo Densidad seca mínima de las partículas (kg/m3) 1500 ISO 6783 y 7033 Máxima absorción del agua (%) 20 ISO 6783 y 7033 Máx. contenido de material de densidad (*) <1800 kg/m3 (%) 10 ASTM C123 Máx. contenido de material de densidad (*) <1000 kg/m3 (%) 1 ASTM C123 Máx. contenido de materiales extraño (metales, vidrios, materiales blandos, betún) (%) 5 Visual Máx. contenido de metales (%) 1 Visual Máx. contenido de materia orgánica (%) 1 NEN 5933 Máx. contenido de fino (<0,063 mm) (%) 3 PrEN 933-1 Máx. contenido de arena (<4mm) 5 PrEN 933-1 Máx. contenido de sulfatos (calculado como SO3) 1 Bsv812 Contenido máx. de partículas con textura superficial lisa (%) 30 NEN 5941 Pérdida de peso en los ciclos hielo-deshielo (%) 3 NEN 5924 (*) determinada en condiciones de árido saturado con la superficie seca. Se debe limitar también el contenido de cloruros en función del tipo de hormigón a los siguientes valores: Fracción Máximo contenido de cloruros en % del peso de árido seco Hormigón en masa Hormigón armado Hormigón pretensado Fracción 0/4 1,0 0,1 0,015 Resto de fracciones 1,0 0,05 0,007 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 39 Es importante el control de calidad para evitar reducir la calidad del hormigón fabricado, que de acuerdo con las experiencias prácticas, ha tenido su origen en la presencia de impurezas, en la utilización de un árido que originó segregación y en la falta de agua para hidratar el cemento. En general los áridos gruesos reciclados procedentes de residuos cerámicos, pueden ser utilizados tanto para hormigón en masa como para hormigón armado. Según las recomendaciones de la RILEM, el árido reciclado procedente de escombros de albañilería se podría utilizar en hormigones con categoría resistente de hasta C 16/20, excepto en ambientes agresivos, en los que estaría prohibida su utilización. La categoría resistente se puede incrementar a C 30/37 dependiendo de que la densidad de los áridos reciclados, determinada en condiciones de saturación con la superficie seca, sea superior a 2000 kg/m 3 . En ausencia de datos precisos relacionados con un material reciclado específico, se han propuesto una serie de factores para evaluar las propiedades del hormigón reciclado, que se reflejan en la siguiente tabla. Coeficientes de corrección para estimar las propiedades del hormigón reciclado fabricado con árido reciclado Resistencia a tracción 1 Módulo de elasticidad 0,65 Coeficiente de fluencia 1 Retracción 2 El aumento de la fluencia al utilizar áridos reciclados se tiene en cuenta a través de la disminución del módulo de elasticidad. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 40 4. Procesos de producción de áridos reciclados La producción de áridos reciclados procedentes de residuos de hormigón se realiza de forma similar al proceso que se emplea para producir áridos naturales machacados. Las plantas que se emplean con dicha finalidad incorporan varios tipos de triturados, tamizadoras y equipos para eliminar los residuos no deseados. Si los residuos son seleccionados adecuadamente en origen, lo sistemas de eliminación de materiales no deseados se ven reducidos sensiblemente. Las plantas de producción de áridos reciclados pueden clasificarse, en función de su capacidad de transporte, en plantas fijas y plantas móviles presentando las primeras una capacidad de producción sustancialmente mayor. En España, según datos facilitados por el GERD, existen actualmente unas 120 instalaciones de reciclaje de RCD repartidas por todas las Comunidades Autónomas, siendo Cataluña y Madrid las que cuentan con un mayor número de instalaciones. Las instalaciones de reciclaje autorizadas han producido y comercializado en los últimos años cerca de 1,5 millones de toneladas anuales de áridos reciclados, 2 millones de toneladas anuales como materiales para restauración, y un millón de toneladas anuales se ha reciclado directamente en obra. 4.1. Demolición selectiva Se lleva a cabo con el fin de separar y prevenir la mezcla de materiales perjudiciales como madera, cartón, plásticos, etc., de los áridos reciclados que e desean obtener. Los escombros procedentes de los RCDs de estructuras de edificación, si no se realiza una demolición selectiva, el proceso de separación y selección ha de realizar, posteriormente, en la planta de reciclaje con el consiguiente aumento de costes. Es indudable que el proceso de demolición selectiva resultará más caro que la demolición tradicional, pero puede compensarse en parte al reducirse los costes de transporte y las tasas de vertido. No obstante presenta algunas ventajas como la reutilización directa de diversos materiales o destinar al vertido una masa que representa el 65% de la demolición total. El proceso de la demolición selectiva se lleva a cabo desmantelando en primera instancia las molduras y sacando los desechos. A continuación se desmantela la carpintería de taller (puertas, ventanas, etc.), la cubierta y las instalaciones (agua, saneamiento, electricidad, gas, etc.). Posteriormente se demuele la tabiquería y, por último, se procede a la demolición de la estructura. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 41 4.2. Etapas del proceso de producción de áridos reciclados El proceso de producción de áridos reciclados varía de unas plantas productoras a otras, según las necesidades y el destino final de producción obtenido. De forma resumida puede describirse a través de las siguientes operaciones: 1Los RCDs llegan a la planta mezclados en un contenedor descargándose en el suelo. Mediante grúa se extraen las piezas mayores de madera, de acero, paredes aislantes y otros metales. 2Antes de triturar y clasificar el material se realiza un precribado del mismo con el fin de realizar un control de tamaño separando los más pequeños, para aprovecharlos directamente, de aquellos cuyo tamaño es mayor. Dicho sistema consta de una criba de tamaño normal 160 mm dispuesta en serie con otras cuyos tamaños habituales son 80 mm y 40 mm. Los rechazos en las dos primeras alimentan el molino primero. 3La trituración primaria consta, por lo general, en las plantas fijas de un molino de impactos, un separador magnético, cabina de triaje, cribas y cintas transportadoras. 4Una pala cargadora realiza el transporte de los residuos de hormigón desde el acopio hasta la cinta de alimentación de molino primario. Dicho molino rompe los bloques a través de la acción de pantallas solidarias al bastidor de trituración mediante esfuerzos de compresión y cizalladura. Admite tamaños hasta de 500 mm. Como molino primario también puede disponerse una machacadora de mandíbulas. 5El separador magnético, situado a la salida del molino, separa los elementos metálicos que pueden haber quedado mezclados con el hormigón. Un separador neumático permitiría eliminar los materiales de baja densidad. 6El material resultante pasa a una cabina de triaje donde, de manera manual, se eliminan los restos de plásticos, maderas, o metales no detectados en el separador magnético. 7El árido reciclado se introduce en una tolva con una criba de corte de 40 mm a través de una cinta transportadora. Todo lo que pasa se transporta a otras cribas dispuestas en serie y con luces de malla correspondientes a los cortes de la grava, la gravilla y la arena formando los diferentes acopios. Lo que queda retenido pasa a la trituración secundaria. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 48 encofrado. Este método sería el más adecuado, de las tres opciones, por su mayor eficacia permitiéndonos obtener un hormigón reciclado fresco con una consistencia muy similar al hormigón convencional. El empleo de un tipo u otro de trituradora también influye en la consistencia debido a que generan áridos reciclados cuyas partículas presentan formas más o menos redondeadas. El empleo de áridos reciclados, cuyas partículas presentan formas llenas de aristas, proporciona hormigones de mayor consistencia que en aquellos en los que se utiliza áridos reciclados cuyas formas son más redondeadas. Densidad La densidad del hormigón fresco fabricado con árido reciclado es inferior a la del hormigón normal, debido a la menor densidad que presenta el árido reciclado como consecuencia del mortero adherido que envuelve la matriz rocosa. Los valores oscilan entre 2,13 y 2,40 kg/dm 3 mientras que los áridos convencionales tienen unos valores de 2.23 y 2.41 kg/dm 3 . Aire ocluido Algunos estudios realizados han determinado incrementos en la cantidad de aire ocluido en hormigones fabricados con árido reciclado, con variaciones entre el hormigón de control y el hormigón reciclado inferiores al 7%. Sin embargo, la mayoría de los hormigones con árido reciclado no presentan variaciones considerables a tener en cuenta. Exudación Si el árido reciclado que se emplea en la fabricación de hormigón se utiliza previamente saturado, la exudación será similar a la de los hormigones convencionales. Si el árido reciclado se utiliza seco, la exudación del hormigón fabricado con árido reciclado presentará valores muy por debajo de los correspondientes al hormigón de control. Esto es debido a la elevada absorción del árido reciclado, por lo que el hormigón retiene mayor cantidad de agua. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 49 5.2. Hormigón reciclado endurecido Densidad La menor densidad del árido reciclado hace que la densidad del hormigón reciclado endurecido sea inferior a la del hormigón convencional, como sucedía en el caso del hormigón reciclado fresco. En estudios realizados en nuestro país, el descenso de la densidad es prácticamente inapreciable cuando la sustancia del árido grueso es del 20%. Cuando la sustancia es del 50% la densidad experimenta una reducción media del 2%. Dicha reducción llega a un valor medio del 3,5% cuando el porcentaje sustituido de árido grueso es del 100%. Resistencia a compresión En general, la resistencia a compresión en los hormigones fabricados con árido reciclado disminuye con respecto a lo convencionales, manteniendo en ambos la misma relación agua-cemento, siendo dicha disminución más significativa cuanto mayor sea el porcentaje de árido grueso sustituido. Las posibles causas de dicha disminución pueden darse por diversos motivos. El primero, por la cantidad de mortero adherido a la matriz rocosa produciendo una menor resistencia mecánica del árido reciclado con respecto al árido natural. Otra de las causas es el aumento de zonas débiles en la masa de hormigón endurecido, debido a que la superficie de contacto entre el árido natural y el mortero adherido que lleva se suma la superficie de contacto, más débil aún, existente entre los áridos reciclados y el mortero nuevo. Este aumento de zonas débiles en la masa de hormigón endurecido también se ve influenciado por el aumento de aire ocluido en el hormigón reciclado. La ausencia de superficie de contacto entre algunas zonas produce el debilitamiento con respecto a los hormigones convencionales. Esta causa no se tendría muy en cuenta, puesto que los estudios realizados, como hemos indicado anteriormente, no muestran grandes diferencia entre los hormigones fabricados con áridos reciclados y los convencionales. En la mayoría de los estudios consultados la influencia de los áridos reciclados sobre la resistencia a compresión del hormigón se ha analizado estudiando separadamente los dos casos siguientes: - Sustitución de diferentes porcentajes del árido grueso natural por árido reciclado. - Sustitución de diferentes porcentajes del árido grueso y del árido fin natural por árido reciclado. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 50 Sin embargo, se ha llevado a cabo alguna experiencia sustituyendo únicamente el árido fino reciclado, obteniéndose resultados que van desde una disminución de resistencia del 3,4% para porcentajes de sustitución del 20% hasta un 7,6% cuando se sustituye el 100%. La influencia del porcentaje de árido reciclado en la resistencia del hormigón es muy notable. En los estudios consultados, en los que se sustituye únicamente el árido grueso, las pérdidas de resistencia son muy pequeñas cuando el porcentaje de sustitución no supera el 30%. Cuando el porcentaje sustituido es del 50% la resistencia varía en una horquilla comprendida entre una ganancia puntual del 5% y pérdidas de hasta el 16%. Cuando dicho porcentaje aumenta al 100% las pérdidas de resistencia oscilan entre el 1% y el 23%. Cuando se sustituyen íntegramente el árido grueso y el árido fino las pérdidas de resistencia se hacen más acusadas situándose en una horquilla comprendida entre el 6% y el 30%. Algún estudio puntual, en el que se han utilizado áridos saturados, presentan resultados en los que llegan a producirse incrementos en la resistencia de hasta el 16%. Aunque hay muy pocos estudios al respecto, las pérdidas en el valor de la resistencia a compresión son moderadas cuando se sustituye, únicamente, el árido fino, fluctuando entre el 0,8% y el 7,6%. Módulo de elasticidad Cuanto mayor sea el módulo de elasticidad del árido total y su proporción en la que se mezclen con los demás componentes, más alto será el valor del módulo de elasticidad del hormigón fabricado con ellos. El módulo de elasticidad de la pasta que envuelve los áridos reciclados es inferior al del árido y al del hormigón. Debido a esta circunstancia, los áridos reciclados presentarán un módulo de elasticidad inferior al de los áridos naturales y, por consiguiente, el módulo de elasticidad del hormigón reciclado será inferior al del hormigón convencional. El módulo de elasticidad se ve reducido debido a la textura superficial más rugosa de los áridos reciclados y las pequeñas microfisuras que puede presentar el mortero adherido. Según los datos, observamos que en hormigones con sustitución del árido grueso en un porcentaje que no sobrepase el 30% la caída del valor del módulo se sitúa en torno del 4% al 10%. Cuando la sustitución llega hasta el 50% del árido grueso la reducción que experimenta el módulo de elasticidad puede llegar al 20%. Si el árido grueso sustituido es del 100% la reducción del módulo aumenta llegando a alcanzar valores del 50%. Cuando también se sustituye el árido fino dichas reducciones llegan, en casos puntuales, hasta el 80%. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 51 Resistencia a tracción Lo estudios consultados proporcionan valores dispersos en la resistencia a tracción indirecta de los hormigones reciclados. Dichas variaciones pueden producirse al utilizarse áridos reciclados con distintas calidades para la fabricación de hormigón reciclado. Las pérdidas de resistencia a tracción son muy pequeñas cuando el porcentaje es inferior al 50%, tanto sustituyendo árido grueso o árido fino. Cuando la sustitución es del 100% los valores van desde 6% hasta el 32% en el caso de árido grueso, en el caso del árido fino su valor es del 30%. En los estudios que reflejan un aumento significativo de la resistencia a tracción la relación agua-cemento efectiva se redujo en relación con la del hormigón de control. La heterogeneidad en los resultados expuestos es debida a la variación en las condiciones de dosificación, consistencia o resistencia de los hormigones ensayados. Estudios realizados en nuestro país parecen indicar que la reducción de la resistencia a tracción en los hormigones reciclados es pequeña en niveles de resistencia bajas, pero se incrementa al aumentar la resistencia del hormigón. A tal respecto proponen los coeficientes de reducción de la resistencia a tracción indirecta. Resistencia a tracción indirecta del hormigón de control (N/mm2) Coeficiente de reducción 20-50% A.R 100% A.R 2,5 0,98 0,97 3 0,98 0,88 3,5 0,98 0,81 Resistencia a flexotracción Las variaciones de la resistencia a flexotracción en los hormigones reciclados presentan unas oscilaciones, en función del porcentaje del árido sustituido, similar a las experimentadas en la resistencia a tracción. Según los datos de los estudios consultados, las reducciones son pequeñas cuando la sustitución del árido grueso no es superior al 50% siendo la media alrededor del 5%. Cuando la sustitución del árido grueso es del 100% los valores son más notables, pero sin una gran diferencia de los porcentajes de los áridos gruesos con una sustitución inferior al 50% en algunas estudios, siendo el valor medio alrededor del 10%. Si realizamos una sustitución del 100% del árido grueso y fino, los valores son aun mayores siendo desde un 15% hasta un 29%. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 52 Resistencia a cortante La disminución de la resistencia a cortante, según los estudios consultados, alcanzan el 26% cuando se sustituye únicamente el árido grueso. Dichas pérdidas alcanzan el 41% cuando la sustitución también se realiza en el árido fino. Otros autores establecen que sustituciones por debajo del 25% del árido grueso apenas afectan a la resistencia a cortante de elementos estructurales fabricados con áridos reciclados. Otros estudios establecen un buen comportamiento a cortante del hormigón reciclado con sustituciones del 50% del árido grueso. Retracción por secado En los hormigones reciclados la retracción por secado es mayor que en los convencionales. Dicho aumento puede ser debido, entre otras causas, a que el módulo de elasticidad del árido reciclado es inferior al del árido convencional por la cantidad de mortero que lleva adherido, a la mayor cantidad de agua empleada en su dosificación para conseguir la misma consistencia que en el hormigón convencional y por la mayor absorción del árido reciclado. Es evidente que el valor de la resistencia será tanto mayor cuanto más alto sea el porcentaje de sustitución del árido natural por el árido reciclado. Cuando se lleva a cabo una sustitución del 100% en el árido grueso el valor medio del incremento de la retracción puede establecerse alrededor del 50%. En sustituciones que no llegan al 50% los valore se ven reducidos significativamente oscilando entre 5% y 19%. Cuando se lleva a cabo el 100% de la sustitución de los áridos finos los valores son inferiores respecto a la sustitución del árido grueso, siendo su valor medio alrededor del 25%. En sustituciones del 100% en áridos gruesos y finos la variación es del 100% en todos los resultados con excepción de uno siendo del 50%. La calidad del hormigón del que procede el árido reciclado influye en la retracción ya que, según estudios consultados, al presentar los áridos reciclado procedentes de hormigones de mayor resistencia mayor cantidad de mortero adherido, presentarán valores más elevados de la retracción que los hormigones de peor calidad en lo que, generalmente, y utilizando el mismo sistema de trituración presentan menor cantidad de mortero alrededor de la matriz rocosa del árido. Sin embargo, estudios posteriores realizados en Japón presentan resultados que rebaten la teoría anterior ya que en ellos la retracción por secado es menor cuando la cantidad de hormigón de origen, medida en términos de resistencia a compresión, es más elevada. A mayor tamaño máximo del árido será la retracción ya que se necesitará una cantidad menor de pasta para la fabricación del hormigón. Por otra parte, al incorporar las fracciones mayores del árido menor cantidad de mortero adherido, la retracción también disminuye. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 53 Es indudable que los procesos de trituración empleados en la obtención del árido reciclado también tendrán influencia en la retracción del hormigón. Cuando mejor se lleven a cabo dichos procesos menor será la cantidad de mortero adherido que presente el árido reciclado y menor la retracción. Fluencia La fluencia en los hormigones reciclados es superior a la experimentada por los hormigones convencionales, debido al mortero adherido que incorporan los áridos reciclados. A medida que aumenta el porcentaje de árido sustituido mayor es la fluencia. Cuando la sustitución del árido grueso no es superior del 50% la variación no es superior del 22%. En sustituciones del 100% del árido grueso los valores oscilan entre 30% y 65%. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 6. Aplicaciones Los áridos reciclados tienen diversas aplicaciones en el campo de la construcción como son la restauración de canteras, pista en vertederos, cubiertas planas, zanjas, terraplenes y rellenos, rellenos bajo solera y súbase de secciones peatonales, bases de bidegorris, rellenos de trasdós de muro, rellenos que conforman muros, explanad no estructural y hormigón estructural. De todos ellos nos centraremos en aquellos que nos interesan en nuestro campo de investigación y que hacen referencia al ámbito de la edificación. Cubiertas planas Dentro de las cubiertas planas, diferenciamos dos tipo puede aplicar el árido reciclado de los escombros y demolición. Cubierta invertida no transitable con material granular Hay que tener unas consideraciones para la utilización de los áridos reciclados las cubiertas invertidas no transitables con material granulas y - Debe utilizarse árido reciclado drenante. - Considerar el aspecto visibilidad de esta parte de la cubierta. En caso de que este remate no se considere estéticamente aceptable, podrá terminarse con un pequeño espesor de otro material. Para la capa drenaje bajo sustr técnica es la siguiente. - Debe utilizarse árido reciclado drenante. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. Los áridos reciclados tienen diversas aplicaciones en el campo de la construcción como son la restauración de canteras, pista s forestales, pitas auxiliares en obras y pitas en vertederos, cubiertas planas, zanjas, terraplenes y rellenos, rellenos bajo solera y súbase de secciones peatonales, bases de bidegorris, rellenos de trasdós de muro, rellenos que conforman muros, explanad as, capas de base/súbase de firmes, hormigón no estructural y hormigón estructural. De todos ellos nos centraremos en aquellos que nos interesan en nuestro campo de investigación y que hacen referencia al ámbito de la edificación. de las cubiertas planas, diferenciamos dos tipo logías de cubiertas donde se puede aplicar el árido reciclado de los escombros y demolición. Cubierta invertida no transitable con material granular Capa drenaje bajo sustrato vegetal (en cubierta vegetal) Hay que tener unas consideraciones para la utilización de los áridos reciclados las cubiertas invertidas no transitables con material granulas y son las siguientes. Debe utilizarse árido reciclado drenante. Considerar el aspecto de la coronación de la cubierta con árido reciclado y la visibilidad de esta parte de la cubierta. En caso de que este remate no se considere estéticamente aceptable, podrá terminarse con un pequeño espesor Para la capa drenaje bajo sustr ato vegetal (en cubierta vegetal), la consideración Debe utilizarse árido reciclado drenante. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 54 Los áridos reciclados tienen diversas aplicaciones en el campo de la construcción s forestales, pitas auxiliares en obras y pitas en vertederos, cubiertas planas, zanjas, terraplenes y rellenos, rellenos bajo solera y súbase de secciones peatonales, bases de bidegorris, rellenos de trasdós de muro, as, capas de base/súbase de firmes, hormigón De todos ellos nos centraremos en aquellos que nos interesan en nuestro campo de cubiertas donde se Capa drenaje bajo sustrato vegetal (en cubierta vegetal) Hay que tener unas consideraciones para la utilización de los áridos reciclados en son las siguientes. de la coronación de la cubierta con árido reciclado y la visibilidad de esta parte de la cubierta. En caso de que este remate no se considere estéticamente aceptable, podrá terminarse con un pequeño espesor ato vegetal (en cubierta vegetal), la consideración Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 55 No hay normas aplicables para esta tipología estructural en las que nos podamos basar para su correcta aplicación. Debido a su exposición al exterior y a las posibles condiciones meteorológicas, el árido reciclado debe de ser de una óptima calidad intentando eliminar el máximo mortero adherido en su superficie. De este modo, facilitaremos el drenaje de la posible agua que se encuentre en su superficie sin obstruir su descenso a la capa inferior permitiendo su evacuación. Hormigón estructural El uso principal de los hormigones reciclados es el estructural (pilares, cimentaciones, forjados, etc.).En los hormigones estructurales con áridos reciclados se recomienda la utilización de materiales con áridos reciclados seleccionado de hormigón. La nueva EHE incluye el Anejo 15 sobre hormigón reciclado, que indica que hasta un 20% del árido grueso podrá ser árido reciclado procedente de hormigón (siendo equiparable a los hormigones convencionales). La normativa de aplicación para los hormigones estructurales con áridos reciclados es la EHE-08 en su Anejo 15, especifica todas las consideraciones a tener en cuenta para su correcta aplicación. Hormigones no estructurales Los hormigones no estructurales con áridos reciclados pueden verse aplicados en elementos no prefabricados como es el caso del hormigón de limpieza, hormigón de nivelación, hormigón de relleno, etc. Las consideraciones técnicas a tener en cuenta para la aplicación de hormigón no estructural con árido reciclado es la siguiente: - Se recomienda la utilización de árido reciclado de hormigón, al igual que sucedía con el hormigón estructural realizado con árido reciclado. - Se esta investigando, a nivel prenormativo, el hormigón no estructura con árido mixto, tanto para fabricación in situ como para prefabricación. - En general no suele especificarse la tipología de estos hormigones en proyecto. - En el caso de los prefabricados que sean vistos, considerar que el aspecto y color del hormigón reciclado podrá resultar distinto, aunque podrán utilizarse técnicas habituales en el sector del prefabricado para modificarlo, en caso de que sea considere necesario. Al igual que en el hormigón estructural realizado con árido reciclado, la normativa de aplicación es el Anejo 15 de la EHE-08. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 56 7. Caso aplicado: Comparación entre Hormigón convencional y reciclado El objetivo de este punto es comparar el hormigón convencional y aquel que contenga árido reciclado, con un porcentaje máximo según la normativa para la confección del hormigón reciclado estructural. Cada hormigón estará formado por elementos distintos, estando constituido el hormigón convencional por áridos triturados nuevos y el hormigón reciclado constituido por un 70% de árido triturado nuevo y un 30% de árido reciclado. 7.1. Definición de parámetros El primer paso para realizar el análisis es definir los parámetros en los que se han basado para su realización. En el análisis se ha utilizado un metro cubico de hormigón convencional, al igual que para el hormigón reciclado, con el fin de ver los resultados y poder comparar ambos hormigones para introducir en el mercado un producto ambientalmente sostenible. A continuación se muestra en la tabla las cantidades a tener en cuenta para la confección de 1 m 3 de hormigón convencional y reciclado. Componentes Hormigón convencional Hormigón reciclado a/c 0,55 0,53 a (Kg) 185 185 Cemento CEM II - B/L Kg 335 350 Arena (0-4) Kg (% volumen tot inerte) 346 343 Grava (0-5) Kg (% volumen tot inerte) 348 345 (20) Árido fino triturado (6 - 12) Kg (% volumen tot inerte) 526 (20) - Árido reciclado (6-12) Kg (% volumen tot inerte) - 499 (30) Árido triturado (11 - 22) Kg (% volumen tot inerte) 527 (30) 524 (30) Superfludificante Kg (% peso cemento) 3,3 (1,0) 3,5 (1,0) Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 57 Con el fin de analizar las propiedades mecánicas y elásticas de ambos hormigones, se muestra en la siguiente tabla los distintos valores que se ha obtenido de los datos de las pruebas realizadas. Características Hormigón convencional Hormigón reciclado Resistencia a Compresión a 28 días (Mpa) 30 30 Resistencia a Tracción a 28 días (Mpa) 1,92 1,96 Módulo Elástico Cortante a 28 días (Gpa) 31,18 31,08 La comparación del hormigón convencional y reciclado a partir de sus propiedades elástico-mecánicas da como resultado que las dos mezclas se diferencian en la cantidad de cemento, que es de 15 Kg superior en el hormigón reciclado. Además la obtención de los áridos finos triturados (6-11) mm es diverso en ambos hormigones, en el hormigón convencional proviene de la trituración de las piedras de cantera, mientras que el hormigón reciclado se utiliza árido reciclado proveniente de los plantas de reciclado. 7.2. Definición de los limites del sistema Los límites del sistema están delimitados por el campo de estudio en base de los criterios geográficos, tecnológicos y de otras naturalezas. Según el análisis en los que nos basamos, los datos tecnológicos no son los suficientemente específicos para obtener una información específica. Para el posterior análisis del LCI (Life Cycle Inventory), tendremos en cuenta los diferentes materiales utilizados en la confección de hormigón convencional y hormigón reciclado. Como anteriormente se ha indicado, los materiales que desarrollaremos posteriormente serán: - Árido fino triturado de cantera (6-11 mm), su producción será de 526 kg y solo se utilizará para la confección del hormigón convencional. - Árido reciclado (6-11 mm), su producción será de 499 kg y solo se utilizara para la confección del hormigón reciclado. - Cemento, su producción será de 15 kg y lo utilizaremos para la confección de ambos hormigones. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 64 En relación a la producción de cemento el sistema entrada/salida es, en líneas generales, el siguiente: El consumo energético fósil (diesel), térmico y eléctrico se muestra en las siguientes tablas: Consumo de energía eléctrica por fase de la producción del cemento Consumo MJ/t cemento Triturado de la caliza 18,75 Prehomo. De la caliza 1,45 Prehomo. De la arcilla 1,75 Tratamiento de la arenisca y del corrector de Fe 1,78 Triturado del crudo 134,35 Cocción del crudo a clinker 116,70 Preparación del cemento 129,15 Expedición del cemento 1,68 Preparación del carbón 13,69 432,99 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 65 Consumo de gasóleo por tonelada de cemento Consumos l gasóleo /t cemento MJ/t cemento Canteras caliza 0,482 18,35 Canteras arcilla 0,196 7,555 Canteras arenisca 0,157 6,03 Camión caliza 0,986 38 Camión arcilla 0,098 3,755 Camión arenisca 0,031 1,193 Camión Corrector Fe 0,018 0,694 75,577 Consumo de energía térmica en el horno de clinker Consumo MJ/t cemento Combustible del horno (coque+hulla) 3339,45 Para la obtención de datos de estas tablas tendremos en cuenta lo siguientes criterios utilizados: - La composición del cemento medio, definido anteriormente, está constituido por las materias primas de caliza, arcilla y materias primas no naturales en las siguientes cantidades: Materia prima natural Kg/tcemento Caliza 623,45 Arcilla 679,15 Total naturales 1302,6 Materias primas no naturales 140,2 1442,8 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 66 - Para el consumo del gasóleo nos basaremos en el estudio (A. Cardim de Carvalho Filho) donde la equivalencia utilizada es de 41 MJ/kg de fuel-oil que corresponde a su poder calorífico a la que se tiene que añadir, para completar la conversión, la relación 0,94 kg/l gasóleo, que es el peso específico del gasóleo a 15ºC. Los valores del consumo de gasóleo por maquinaria en la cantera son los siguientes: Canteras Perforadora Martillo hidráulico Pala cargadora Excavadora hidráulica Dúmper Camión Gasóleo (l/h) 40 60 50 85 25 48 - El consumo de energía eléctrica relativo a la maquinaria utilizada para la producción del cemento en su distintas fases hacen referencia al mismo estudio utilizado para lo datos del consumo de gasóleo (A. Cardim de Carvalho Filho). - El consumo de energía térmica que hace referencia al horno de clinker, está basado en el mismo estudio que los dos puntos anteriores (A. Cardim de Carvalho Filho). 7.4. Entradas: Materia y energía Analizaremos a continuación la cantidad de entrada y salidas para ambos tipos de hormigones. Partiendo de los datos de entrada (materia y energía), se distinguen por una parte los 526 kg de áridos triturados para la producción de hormigón convencional frente a los 499 kg de áridos reciclados para la producción de hormigón reciclado (derivados de la diferencia de las dos mezclas). Agregado convencional Recursos materiales La obtención de 526 kg de árido triturado con la granulometría deseada, 6-11 mm, estable que el material de entrada es igual a 4 veces esta cantidad. Esto es debido a la suposición de que la materia que se obtiene en su producción se distribuye de manera uniforme en las cuatro clases de tamaños producidos por lo general (0-3 mm, 3-6 mm, 6-12 mm, 12-25 mm), siendo los áridos triturados que nos interesan los comprendidos entre 6-12 mm. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 67 Esta división se supone insignificante en lo que se refiere al procedente de la trituración primaria en las canteras que se utiliza generalmente para el traslado de la obra, mientras que el que surge por las acciones posteriores coincide casi exclusivamente con lo que queda unido a las cintas transportadoras (a partir de la información obtenida de los operadores de la sector sugieren que esta cantidad es igual a aproximadamente al 1, 5%). Una hipótesis más simplificado que la anterior sería tomar como proceso independiente la producción de árido triturado de granulometría 6-11 mm, en cuyo caso, y sin tener en cuenta los otros tamaños, la cantidad de agregados naturales en la entrada coincide con el de salida. Recursos energéticos Teniendo en cuenta los datos obtenidos anteriormente calculados para saber la cantidad de consumo de energía, tanto eléctrica como fósil, necesarios para la producción de 1 t de agregados naturales; podemos obtener la energía necesaria para 526 kg de agregado natural. Siendo el resultado las siguientes operaciones: 8,942 MJ/t inerte x 0,526 t inerte = 4,703 MJ eléctrico 27,659 MJ/t inerte x 0,526 t inerte = 14,549 MJ fósil Agregado reciclado Recursos materiales Para la obtención de 499 kg de áridos reciclados de una granulometría comprendida entre 6-11 mm, se necesitan más de 30 toneladas de escombros en la entrada para una distribución de tamaños como la indicada anteriormente. De este modo, la fracción de áridos reciclados comprendidos entre 6-14 mm es de un 1,7% de materia saliente como se observa en el siguiente esquema: Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 68 También en este caso de una hipótesis simplificada de los procesos de producción de las diferentes clases de granulometrías de agregados reciclados, siendo distintos los unos de los otros, el producto de desecho sobre el total de materia requerida en la salida es de alrededor de 5%. Para la producción de hormigón reciclado se necesitan 15 kg más de cemento con respecto a los agregados naturales. En el apartado anterior se mostraban las cantidades de materias primas utilizadas para la producción de 1 t de cemento, siendo las necesarias para 15 kg: 623,45 kg/t cemento x 0,015 t cemento = 9,352 kg CALIZA 679,15 kg/t cemento x 0,015 t cemento = 10,187 kg ARCILLA Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 69 Para las materias primas de entrada, no hay que subestimar el consumo de agua tanto en la producción de agregados como en la de cemento. En el caso de agregados, no se tiene en cuenta el consumo de agua puesto que la cantidad utilizada para el lavado y la eliminación del polvo es igual tanto en los agregados naturales como los reciclados. En el caso del cemento, los datos proporcionados por la industria del sector estiman un consumo para las operaciones de producción y lavado de aproximadamente 0,24 m 3 de agua por tonelada de cemento producido y un consumo de 0,01 m 3 de agua por tonelada de cemento para uso civil y anexos. Si tenemos en cuenta que en la mayoría de los casos, el agua utilizada para la producción y lavado se vuelve a introducir en el ciclo productivo después de ser tratada, el consumo coincide con el uso civil, que resulta despreciable respecto al total de entrada. Recursos energéticos Teniendo en cuenta los datos obtenidos anteriormente calculados para saber la cantidad de consumo de energía, tanto eléctrica como fósil, necesarios para la producción de 1 t de agregados reciclados; podemos obtener la energía necesaria para 499 kg de agregado reciclado. Siendo el resultado las siguientes operaciones: 10,692 MJ/t inerte x 0,499 t inerte = 5,335 MJ eléctrico 123,897 MJ/t inerte x 0,499 t inerte = 61,825 MJ fósil Para la producción de 15 kg de cemento, el consumo energético eléctrico, fósil y térmico es el siguiente: 432,99 MJ/t cemento x 0,015 t cemento = 6,495 MJ eléctrico 75,577 MJ/t cemento x 0,015 t cemento = 1,134 MJ fósil 3339,45 MJ/t cemento x 0,015 t cemento = 50,092 MJ térmico En términos de consumo energético total para el hormigón reciclado será: 5,335 MJ eléctrico + 6,495 MJ eléctrico = 11,83 MJ eléctrico 61,825 MJ fósil + 1,134 MJ fósil = 62,959 MJ fósil 50,092 MJ térmico Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 70 Comparaciones de los resultados Una vez obtenidos los resultados de los consumos energéticos podremos realizar un estudio comparativo entre el hormigón convencional y el hormigón reciclado. En este estudio también veremos el consumo energético del cemento, puesto que afecta al consumo del hormigón reciclado al tener que añadirle más cantidad para su producción. Iniciaremos comparando los consumos energéticos para la producción de una tonelada de agregados naturales, para la producción de hormigón convencional, y una tonelada de agregados reciclados, para la producción de hormigón reciclado. El consumo de energía necesario para la producción del hormigón reciclado es más del triple que el del hormigón convencional, como podemos observar en la gráfica. La energía eléctrica en ambos hormigones es muy similar, siendo un poco más elevada en la del hormigón reciclado. Por ello, no se tiene en cuenta la diferencia de dicho consumo entre los dos hormigones. En el caso de la energía fósil observamos una gran diferencia entre ambos hormigones, siendo mucho más elevada en el hormigón reciclado. Esto es debido a la lejanía de las plantas de reciclado, en nuestro país no son tan comunes las plantas de áridos reciclado produciendo un alto consumo fósil para realizar su trasporte. Después de ver los consumos de los hormigones, proseguiremos con el consumo de energía para la producción de una tonelada de cemento. 8,942 10,692 27,659 123,897 36,601 134,589 Hormigón convencional Hormigón reciclado Consumo energético del hormigón convencional y reciclado (MJ/t) Energía eléctrica Energía fósil Consumo total Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 71 En la producción de cemento se ve un alto consumo de energía térmica, en comparación con el resto. La cocción del clínker necesita mucha energía térmica siendo este proceso casi el 90% del consumo energético total. A continuación compararemos el consumo energético necesario para la producción de 1m 3 de hormigón convencional y hormigón reciclado. Primero compararemos la energía consumida por los agregados naturales, para la producción de hormigón convencional, y los agregados reciclados, para la producción de hormigón reciclado. 432,99 75,577 3339,45 Cemento Consumo energético del cemento (MJ/tcemento) Energía eléctri Energía fósil Energía térmica 4,703 11,83 14,549 62,959 0 50,092 19,252 124,881 Hormigón convencional Hormigón reciclado Consumo energético del hormigón convencional y hormigón reciclado (MJ) Energía eléctrica Energía fósil Energía térmica Consumo total Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 72 El consumo energético total del hormigón reciclado es más de 6 veces que el del hormigón convencional. La energía eléctrica de agregados naturales y agregados reciclados son muy similares (4,073 MJ y 5,335 MJ respectivamente), en cambio para la producción de hormigón reciclada se ve doblado dicho valor con respecto al hormigón convencional. Sumando la energía eléctrica de los agregados reciclados y del cemento, producen este aumento en el consumo de energía. Como anteriormente hemos indicado, la gran diferencia entre el consumo energético fósil del hormigón convencional y hormigón reciclado es debida a la distancias de las plantas de reciclaje. La energía fósil que necesita el cemento para su producción, en este caso, es indiferente con respecto al elevado consumo de los agregados reciclados. El consumo energético térmico produce un aumento a tener en cuenta en el hormigón reciclado, respecto con el del hormigón convencional que es nulo. 7.5. Salidas: Emisiones Otro de los parámetros fundamentales en el análisis de fiabilidad son las emisiones más significativas del sistema. Por ello, de las diferentes salidas que producen la producción de los hormigones convencionales y reciclados, sólo nos vamos a centrar en cuatro factores principales: - CO 2 : Por su importante influencia en el efecto invernadero (cambio climático) y el carácter global de la misma. - NO x : Por su influencia en la acidificación atribuidos a los procesos energéticos de los sistemas que usan combustible fósil (hornos, maquinarias mecánicas y vehículos de transporte) y la eutrofización (abundancia anormalmente alta de nutrientes), teniendo un carácter regional. - SO 2 : Por su influencia en la acidificación atribuido al consumo de combustibles fósiles (centrales termoeléctricas, equipos mecánicos y vehículos de transporte) y efecto regional. - Polvo: Por la importante repercusión visual y directa con un efecto local sobre imagen y salud del entorno y sus habitantes. Las emisiones de CO 2 , NO x , SO 2 y polvo en gramos para una tonelada de cemento son los siguientes, siendo los datos obtenidos del estudio de A. Cardim de Carvalho Filho. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 73 Salidas energía eléctrica Consumo CO 2 NO x SO 2 Polvo Triturado de la caliza 2750 6,12 14,41 4 Prehomo. De la caliza 213 0,47 1,12 0,31 Prehomo. De la arcilla 258 0,57 1,35 0,375 Tratamiento de la arenisca y del corrector de Fe 261 0,58 1,37 0,3805 Triturado del crudo 19749 43,93 103,45 28,75 Cocción del crudo a clinker 17154 38,16 89,86 25 Preparación del cemento 18985 42,23 99,45 27,65 Expedición del cemento 247 0,55 1,29 0,3595 Preparación del carbón 2064 4,59 10,81 3,005 61681 137,2 323,11 89,83 Salidas energía fósil Consumos CO 2 NO x SO 2 Polvo Canteras caliza 1747 27,01 2,58 0,174 Canteras arcilla 712 11 1,05 0,071 Canteras arenisca 566 8,75 0,84 0,0565 Camión caliza 3576 52,29 5,29 0,3565 Camión arcilla 354 5,47 0,52 0,0355 Camión arenisca 112 1,74 0,17 0,0115 Camión Corrector Fe 65 1,01 0,00965 0,0065 7132 107,27 10,4597 0,7115 Salidas totales Consumos CO 2 NO x SO 2 Polvo Energía eléctri (g/tcemento) 61681 137,2 323,11 89,83 Energía fósil (g/tcemento) 7132 107,27 10,55 0,7115 Energía térmica (g/tcemento) 898766 665 1,45 46,9 967579 909,47 335,11 137,442 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 80 1 €/t (Pamplona) hasta 25,20 €/t (Madrid), mientras que la admisión de los residuos de construcción y demolición a vertedero, en la Comunidad Valenciana (datos del IVE 2012), tiene un cote entre 4,31 €/t hasta 8,8 €/t, según la capacidad de contenedor. Según los datos de la planta de Bages y las canteras de sus alrededores (2004), el precio de los materiales reciclados con un tamaño entre 0-40 mm es de 4,40 €/m3, mientras que los provenientes de la cantera con un tamaño entre 0-40 mm cuesta entre 6,3-6,7 €/m3. El hormigón reciclado HRA-25/B/20/IIa, de consistencia blanda, tamaño máximo del árido 10 mm, con ≥ 275 kg/m3 de cemento, apto para clase de exposición IIa, con un ≤ 20% del árido grueso reciclado su cote es de 66,75 €/m3. Para un hormigón convencional HA-25/B/20/IIa, en la Comunidad Valenciana (datos del IVE), de consistencia blanda, tamaño máximo del árido 20 mm, apto para clase de exposición IIa su coste se encuentra comprendido entre 66,60 €/m3. A estos valores tradicionales tendremos que analizar también su cote ambiental (eco-cotes) que equivalen a los gastos necesarios para eliminar el impacto ambiental causado de la extracción de los áridos, siendo este valor superior en el hormigón convencional. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 81 8. Normativa Dentro del marco legislativo para los RDC diferenciaremos tres grupos de normativas: Residuos de Demolición y Construcción, áridos reciclados y hormigón reciclado. De los dos grupos nos centraremos en este último desglosando la normativa aplicable basada en la EHE-08. 8.1. Legislación RCD En primer lugar, veremos la legislación aplicable de los Residuos de Demolición y Construcción en sus diversos niveles que van desde la Unión Europea hasta la Autonómica. Marco legislativo en la Unión Europea - Directiva 1996/61 “Prevención y Control integrados de la Contaminación –IPPC” - Directiva 1999/31 “Vertido de Residuos” - Decisión 738/2000 “Aplicación de la Directiva 1999/31” - Decisión de la Comisión 2000/532/CE, que establece una lista de residuos de conformidad con la Directiva 75/442/CEE, y sus modificaciones, efectuadas mediante la Decisión de la Comisión 2001/119/CE. - Directiva 2008/98/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, sobre los residuos y por la que se derogan determinadas Directivas. Legislación aplicable en España - Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos - Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero. - La Decisión de la Comisión, de 22 de enero de 2001, que modifica la Decisión 2000/532/CE de 3 de mayo de 2000. - El Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición 2008-2011. (PNRCD) - Real Decreto 105/2008 por el que se regula la producción y gestión de los residuos de construcción y demolición. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 82 Normativa autonómica aplicable en la Comunidad Valenciana - Decreto 202/97, Plan Integral de Residuos - Decreto 32/99, Modifica el Plan Integral de Residuos - Ley 10/00, de Residuos - Orden 4/10/01, Plan Zonal de Residuos de la Zona I - Orden 12/11/01, Plan Zonal de Residuos de la Zona XV - Orden 18/01/02, Plan Zona l de Residuos de la Zona III y VIII (Corrección de errores en Orden 8/05/02) 8.2. Legislación árido reciclado La legislación de áridos reciclados abarca todos los ámbitos de la construcción, por lo que en el siguiente apartado indicaremos la legislación específica para la construcción en la edificación. A continuación se indica la legislación para todos los ámbitos de la construcción. - Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes de la Dirección General de Carreteras y Caminos Vecinales (PG3) - Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Conservación de Carreteras (PG4) - Instrucción Técnica de Hormigones Estructurales EHE 8.3. Legislación hormigón reciclado Dentro de la legislación que hace referencia al hormigón reciclado, podemos diferencia aquella que es específica de nuestro país y las pertenecientes al resto de Europa. España En Noviembre de 2002 se constituyó el Grupo de Trabajo “Hormigón Reciclado” a instancias de la Comisión Permanente del Hormigón y de ACHE para elaborar un documento que complementara a la reglamentación actual de hormigón estructural (Instrucción EHE). La nueva EHE incluye un anejo (Anejo 15), que recoge las recomendaciones específicas sobre la utilización del árido reciclado procedente de hormigón en hormigón estructural. Además, la utilización de árido reciclado procedente de hormigón en hormigón no estructural está incluida en el Anejo 18 de la EHE. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 83 Europa Rilem - RILEM (International Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures):“Specifications for Concrete with Recycled Aggregates”. Materials and Structures, Nº27. p.p. 557-559, 1994. Japón - “Standart for Usage of Concrete with Recycled Aggregate”. Ministerio de la Construcción - 2005. Bélgica - VINCKE, J.; ROUSSEAU, E.: “Recycling of Construction and Demolition Waste in Belgium: Actual Situation and Future Evolution”. Demolition and Reuse of Concrete and Masonry. 1994. Australia - CSIRO (Australia's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation): Guide to the use of recycled concrete and masonry materials, 2002. Hong Kong - "Specifications Facilitating the Use of Recylced Aggregates". Works Bureau Technical Circular WBTC 12/2002. Alemania - DIN 4226-100 (2002) “Aggregates for mortar and concrete - Part 100: Recycledaggregates” - DIN 1045 – Concrete. German code for the design of concrete structures. Reino Unido - “Recycled Aggregates: BRE Digest 433” 1998. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 84 - "Quality Control: The production of Recycled Aggregates" Building Research Establishment Report BR 392, Construction Research Communications - 2000. - WRAP "Mix Design Specification for Low Strength Concretes Containing Recycled and Secondary Aggregates". 2002. - BS 8500-2:2006: "Concrete-Complementary British Standard to BS EN 206-1. Part2: Specification for Constituent Materials and Concrete". Holanda - -NEN 5905:1997 “Aggregates for concrete. Materials with a density of at least 2000 kg/m3” Portugal - -Especificação LNEC "Guia para a utilização de agregados reciclados grossos em betões de gigantes hidráulicos" – 2006. Brasil - -“Recycled Aggregate Standardization in Brazil”. Universidade Estadual Paulista, Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, Universidade de Taubaté. 2004. Francia - -Guide technique pour l´utilisation des matériaux régionaux dÍle-de-France: les bétons et produits de démolition reciclés-LCPC, Paris. Diciembre 1996. Dinamarca - -Danish Concrete Code. “Use of recycled demolition rubble”. 1989. - -Danish Concrete Association. “Recommendations for the use of recycled aggregates for concrete in passive environmental class”. Publicación Nº34, 1990. Paises Bajos - -CUR report nr. 125 “Crushed Concrete Rubble and Masonry Rubble as Aggregate for Concrete”. 1986 Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 85 Australia - -Austrian Quality Protection Association for Recycled Building Materials. “Guidelines for recycled building materials”. 1992. EHE-08 (Anejo 15) La EHE-08 en su Anejo 15 habla de las recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados. Veremos el alcance y las distintas especificaciones de los artículos que se encuentran dentro de la normativa. Alcance Se define a los efectos del Anejo 15 de la EHE-08 como hormigón reciclado (HR), el hormigón fabricado con árido grueso reciclado procedente del machaqueo de residuos de hormigón. Para su aplicación en hormigón estructural, se recomienda limitar el contenido de árido grueso reciclado al 20% en peso sobre el contenido total de árido grueso (las propiedades finales apenas se ven afectadas en relación con las del hormigón convencional). Para porcentajes superiores, es necesario, la realización de estudios específicos y experimentación complementaria en cada aplicación. El árido reciclado puede emplearse tanto para hormigón en masa como hormigón armado de resistencia característica no superior a 40 N/mm 2 , quedando excluidos su empleo en hormigones pretensados. Queda fuera de los objetivo del Anejo 15 de la EHE-08: - Los hormigones fabricados con árido fino reciclado - Los hormigones fabricados con áridos reciclados de naturales distinta del hormigón (áridos mayoritariamente cerámicos, asfálticos, etc.) - Los hormigones fabricados con áridos reciclados procedentes de estructuras de hormigón con patologías que afectan a la calidad del hormigón tales como álcali-árido, ataque por sulfatos, fuego, etc. - Hormigones fabricados con áridos reciclados procedentes de hormigones especiales tales como aluminoso, con fibras, con polímeros, etc. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 86 Artículo 10. Valores característicos de las acciones (10.2 valores característicos de las acciones permanentes) En el caso de hormigones reciclados con un porcentaje de árido reciclado menor o igual al 20%, los valores característicos del peso propio se obtienen a partir de los mismos valores de densidad que establece la Instrucción: - Hormigón en masa 2.300 kg/m3 - Hormigón armado 2.500 kg/m3 Para porcentajes de árido grueso reciclado superiores al 20%, la densidad resultante del hormigón reciclado es inferior a la de un hormigón convencional por la menor densidad que presenta el árido reciclado, a causa del mortero que permanece adherido al árido natural. Para sustituciones totales de árido grueso, los descensos se sitúan entre 5-15 % de la densidad de un hormigón convencional. Artículo 26. Cementos Los tipos de cementos utilizados en la fabricación de hormigones con áridos reciclados serán los mismos que se emplean en un hormigón convencional para las mismas aplicaciones. Artículo 28. Áridos La combinación de árido grueso natural y reciclado ha de satisfacer las especiaciones recogidas en el Artículo 28 de la Instrucción. En la fabricación de hormigones reciclados se podrán emplear áridos naturales rodados o procedentes de rocas machacadas. Las partidas de árido reciclado deben disponer de un documento de identificación de los escombros de origen que incluya los siguientes aspectos: - Naturaleza del material (hormigón en masa, armado, mezcla de hormigón, etc.) - Planta productora de árido y empresa transportista del escombro - Presencia de impurezas (cerámico, madera, asfalto) - Detalles sobre su procedencia (origen o el tipo de estructura de la que procede) - Cualquier otra información que resulte de interés (causa de la demolición, contaminación de cloruros, hormigón afectado por reacciones álcali-árido, etc.) Se deberán establecer acopios separado e identificados para los áridos reciclados y los áridos naturales, así como lo áridos reciclados procedentes de hormigones de muy distintas calidades debido a su influencia en la calidad del árido reciclado. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 87 Los áridos reciclados se designarán con el formato que se recoge en el Artículo 28 de la Instrucción, y en el apartado “Naturaleza” se denominarán “R”. d/D – IL – N donde: d/D Fracción granulométrica, comprendida entre un tamaño mínimo, d, y un tamaño máximo, D, en mm. IL Forma de presentación: R, rodado; T, triturado (de machaqueo); M, mezcla. N Naturaleza El tamaño mínimo permitido de árido reciclado es de 4 mm. Lo áridos reciclados deberán presentar un contenido de desclasificados inferiores menor o igual al 10% y un contenido de partículas que pasan por el tamiz de 4 mm no superior al 5%. El contenido de desclasificados inferiores del árido reciclado suelen ser superior al de los áridos naturales, debido a que éstos pueden generarse después del tamizado, durante el almacenamiento y transporte, por su mayor friabilidad. En hormigón reciclado con un contenido no superior al 20% de árido reciclado, el contenido de terrones de arcilla de éste no será superior al 0,6 %, y el del árido grueso natural no superior al 0,15%. Si incorpora cantidades de árido reciclado superiores al 20%, habrá que extremas las precauciones durante su producción para eliminar al máximo las impurezas de tierras que lleve la materia prima. En el caso extremo de utilizar el 100% de árido grueso reciclado, éste debe cumplir la especificación máxima del 0,25% de terrones de arcilla. En el hormigón reciclado con un contenido de árido reciclado no superior al 20%, éste deberá tener una absorción no superior al 7%. Adicionalmente, el árido grueso natural deberá tener una absorción no superior al 4,5%. Para la resistencia al desgaste de la grava se mantiene el mismo requisito que para los áridos naturales (coeficiente de Los Ángeles no superior al 40%). En hormigones reciclados con más del 20% de árido reciclado, la combinación de árido grueso natural y reciclado debería cumplir la especificación que establece la Instrucción, presentando un coeficiente de absorción no superior al 5%. Los requisitos químicos se mantienen las especificaciones del Articulado relativas al contenido de cloruros, contenido de sulfatos. Los áridos reciclados pueden incorporar impurezas, dependiendo del tipo de impureza se pueden presentar problemas como reacciones álcali-árido (vidrio), ataque por sulfatos (yeso), desconchados superficiales (madera o papel), elevada retracción (tierras arcillosas) o mal comportamiento hielodeshielo (algunos cerámicos). Los contenidos de impurezas deben limitarse a los siguientes: Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 88 Elementos Max. Contenido de impurezas % del peso total de la muestra Material cerámico 5 Partículas ligeras 1 Asfalto 1 Otros materiales (vidrio, plásticos, metales, etc.) 1,0 Los áridos reciclados pueden presentar un contenido apreciable de cloruros en función de la procedencia del hormigón, especialmente en hormigones procedentes de obras marítimas, puentes o pavimentos expuestos a las sales para el deshielo. Los hormigones en los que se hayan utilizado aditivo acelerantes pueden también contener una elevada cantidad de cloruros. En hormigones reciclados con sustitución mayor al 20%, la utilización de aditivos que modifiquen la reología es recomendable para la mejora de la trabajabilidad, compensando la mayor absorción de agua del árido reciclado si este se utiliza en estado seco. Artículo 37. Durabilidad del hormigón y de las armaduras La Instrucción establece unos recubrimientos mínimos, que serán de aplicación para los hormigones con un contenido de árido reciclado no superior al 20%. Para hormigones con mayor contenido de árido reciclado se podrán también mantener los recubrimientos de la Instrucción si las dosificaciones adoptadas de hormigón garantizan una durabilidad similar a la del hormigón convencional en cada ambiente. En caso de mantener las mismas dosificaciones que para el hormigón convencional podría ser necesario disponer mayor recubrimientos para compensar el aumento de porosidad del hormigón reciclado. La durabilidad del hormigón reciclado con un porcentaje de árido reciclado no superior al 20%, es similar a la que presenta un hormigón convencional, por lo que son de aplicación las prescripciones recogidas en el articulado. Se deberán tomar medidas especiales cuando se utilice en ambientes agresivos y en porcentajes superiores al 20% de árido reciclado. Este comportamiento deberá tenerse en cuenta en la dosificación de la mezcla, incrementando el contenido de cemento o una disminución de relación agua/cemento; otra posibilidad es aumentar el recubrimiento de las armaduras necesario en determinados ambientes agresivos. En hormigones reciclados con más de un 20% de árido reciclado, los valores recogidos en la Tabla 37.3.2.a pueden ser insuficientes, siendo recomendables ajustar la dosificación de forma que se cumplan los requisitos referentes al resultado del Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 89 ensayo de penetración de agua, según se recoge en el artículo, para todas las clases de exposición excepto la I y IIb. Para sustituciones de árido reciclado superiores al 20%, las resistencias mínimas compatibles con los requisitos de durabilidad pueden ser supeiores a las que se recogen en la tabla 37.3.2.b. Cuando el hormigón reciclado esté sometido a una clase de exposición H ó F, se deberá introducir un contenido mínimo de aire ocluido de 4,5%. En el caso de hormigones con más de un 20% de árido reciclado, se deberán realizar ensayos específicos con la dosificación del hormigón reciclado adoptado. En exposiciones a sulfatos o agua de mar, el árido reciclado está condicionado a que se conozca la procedencia del hormigón origen, debiendo éste haber sido fabricado con cementos resistentes a los sulfatos o al agua del mar, respectivamente. Frente a la erosión, el árido reciclado debe cumplir las especificaciones que recoge el articulado relativo al coeficiente de Los Ángeles, que debe ser inferior al 30%. Frente a la reactividad álcali-árido en ambientes de exposición húmedos, aquellos distintos al I y IIb, se recomienda utilizar áridos reciclados procedentes de un único hormigón de origen controlado. En ese caso, los ensayos de reactividad se llevarán a cabo sobre la mezcla de árido reciclado y natural que se vaya a utilizar en obra. Al igual que en otras propiedades, los hormigones con contenido de árido reciclado no superior al 20% presentan un comportamiento adecuando frente a la corrosión. Para hormigones con porcentajes de árido reciclado superiores al 20%, la protección Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 96 Bibliografía 1 MARTÍNEZ BERTRAND, C.; TOMÉ TRUJILLO, M.: Congreso Nacional del Medio Ambiente Cumbre del desarrollo sostenible: Gestión de residuos de construcción y demolición (RCDS): importancia de la recogida para optimizar su posterior valorización. 2 A.CUCHÍ y A. SAGREGA. Reutilización y reciclaje de los residuos del sector de la construcción. 3 A.CUCHÍ. Edificación Sostenible. UPC. 4 PÉREZ NAVARRO, J.; PERIAGO CARRETERO, J.; TORNERO FRANCO, J.; SEGURA DÍAZ, D.: “Guía de Materiales para una Construcción Sostenible”. Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de la Región de Murcia. 5 JANET LIAO. Construcción ecológica (parte 2): Elección de materiales sostenibles. Marzo 2008. 6 IBER (Instituto de Bioconstrucción y Energías Renovables). http://www.bioconstruccion.biz/index.php?ref=construccionsostenible.php 7 “La innovación en materiales y sistemas constructivos”. Los nuevos materiales. Los materiales aligerados. Master Oficial en técnicas y sistemas de edificación. 8 Programa Nacional de proyectos de desarrollo experimental subprograma de medio ambiente y ecoinnovación. “Guía Española de áridos reciclados procedentes de RCD”. 9 Manual de directrices para el uso de áridos reciclados en Obras Públicas de la Comunidad Autónoma del País Vasco. 10 Catálogo de Residuos utilizables en la construcción. http://www.cedexmateriales.vsf.es/view/ficha_imprimir.aspx?idresidu... 11 LÓPEZ GAYARRE, F.: “Influencia de la Variación de los Parámetros de la Dosificación y Fabricación de Hormigón Reciclado Estructural sobre sus Propiedades Físicas y Mecánicas”. Tesis doctoral. Octubre 2008. 12 TRIVISONNO, L.: “La Sostenibilità nelle Costruzioni: Life Cycle Assessment del Calcestruzzo con Inerti di Riciclo”. 2008. 13 CARDIM de CARVALHO FILHO, A.: ”Análisis del ciclo de la vida de productos derivados del cemento – Aportaciones al análisis de los inventarios del ciclo de vida del cemento”. Tesis doctoral. Julio 2001. Materiales sostenibles en la edificación. Residuos de Construcción y Demolición, hormigón reciclado. 2011-2012 97 14 GERD Asociación Española de Gestores de Residuos de Construcción y Demolición. Control de Residuos de Construcción y Demolición, RCD, de los Ayuntamientos (Noviembre 2010). 15 Hormiespeciales CEMEX. Ficha Hormigón estructural con árido reciclado. 16 EHE-08. Anejo 15, Recomendaciones para la utilización de hormigones reciclados. 17 GENERALITAT VALENCIANA. Dirección General para el Cambio Climático. Plan Integral de Residuos de la Comunitat Valenciana 2010. 18 http://huespedes.cica.es/aliens/gimadus/17/03_materiales.html 19 http://www.concretonline.com/index.php?option=com_content&view=article&id=37 9&catid=31:articulos-tecnicos--aridos&Itemid=0 20 http://www.construmatica.com/bedec/f/20951/5 21 http://www.five.es/ 22 http://www.materialsustentable.com.ar/sustentable.html 23http://www.construmatica.com/construpedia/Construcci%C3%B3n_Sostenibl e#Conceptos_B.C3.A1sicos 24http://www.construmatica.com/construpedia/Construcci%C3%B3n_Sostenible :_Historia 25http://www.construmatica.com/construpedia/Construcci%C3%B3n_Sostenible :_Mercado 26http://www.construmatica.com/construpedia/Construcci%C3%B3n_Sostenible :_Actores