Estudio de hormigones reciclados no estructurales fabricados con árido reciclado mixto : propiedades mecánicas y expansión debida al contenido de sulfatos

Abstract

El objetivo principal de este trabajo de investigación es estudiar las posibilidades de
utilización del árido reciclado mixto para un hormigón reciclado en aplicaciones no
estructurales, justificando mediante la experimentación la validez para esta aplicación,
tanto del árido reciclado como del hormigón reciclado. Esta tesis se centró en los aspectos más restrictivos y limitativos en la utilización de los áridos mixtos en hormigón reciclado, basándose tanto en la normativa internacional existente como en los resultados obtenidos en los estudios bibliográficos consultados. La primera tarea realizada fue la caracterización completa de las propiedades del árido reciclado mixto, recogiendo especialmente los siguientes aspectos: granulometría, contenido de finos, absorción y densidades, composición del árido reciclado, índice de lajas, coeficiente de Los Ángeles, partículas ligeras y contenido de sulfatos. De este estudio de los áridos reciclados, se han destacado relaciones entre las propiedades.
Las diferentes correlaciones permiten proponer criterios de calidad de un árido
reciclado mixto para un hormigón reciclado. Se ha elegido un árido reciclado mixto
entre los estudiados, de características límite admisibles, para obtener resultados
conservadores sobre el hormigón reciclado fabricado con él. En una segunda etapa, se ha realizado un estudio de dosificación completo del hormigón reciclado, evaluando la consistencia del hormigón en estado fresco y la resistencia a compresión del hormigón en estado endurecido y se ha comparado con las mismas propiedades de un hormigón convencional. Se ha analizado la capacidad de absorción del árido conseguida con los métodos de presaturación empleados y en función de su estado de humedad, para poder evaluar las relaciones agua/cemento totales y efectivas del hormigón. Se ha estudiado el efecto de estos dos parámetros tanto en la consistencia como en la resistencia del hormigón reciclado. Finalmente, se ha estudiado el hormigón fabricado con un 50% y 100% de una partida de árido reciclado mixto de calidad admisible y se han ensayado las siguientes propiedades: consistencia, resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta, módulo de elasticidad dinámico, cambios de longitud, porosidad abierta y microscopía. Para analizar el efecto de los sulfatos, se han añadido artificialmente cantidades de yeso controladas en el hormigón reciclado. Se fabricaron hormigones con dos tipos de cemento, un cemento CEM I 42,5 R con elevado contenido de C3A, que debería dar
lugar a expansiones mayores y un cemento con adiciones puzolánicas CEM II A-P
42,5 R, que atenuaría el comportamiento expansivo en el hormigón.
Los resultados finales indican que la utilización del árido reciclado mixto en
proporciones de hasta un 50%, permiten cubrir la gama de resistencias más exigentes
dentro del hormigón no estructural. El contenido de sulfatos puede variar desde un
0,8% hasta un 1,9%, según el tipo de cemento y la proporción de sustitución del árido
natural por árido reciclado mixto.
Tanto en el caso del árido reciclado como en el hormigón, se ha realizado un estudio
comparativo entre el conjunto de datos recopilados en la bibliografía y los obtenidos en
este estudio experimental. En varias propiedades del hormigón reciclado, se han
comparado los resultados con las fórmulas de la Instrucción EHE-08, para establecer
unos coeficientes de corrección a aplicar a un hormigón reciclado con fines no
estructurales. The main objective of this investigation work is to study the possibilities of using
recycled mixed aggregate for a recycled concrete in non structural applications,
justifying by means of experimentation both the validity of the recycled aggregate and
recycled concrete.
This thesis focused on the most restrictive and limiting aspects in the mixed aggregate
use in recycled concrete, on the basis of the international standards as well on the
results obtained in the bibliographic studies consulted.
The first task achieved was the complete charcaterization of the mixed recycled
aggregate properties, specially the following aspects: grain size analysis, fines content,
absorption and densities, recycled aggregate composition, flakiness index, Los
Angeles coefficient, lightweight particles and sulphate content. From this study,
correlations between the properties were highlighted. The different correlations make
possible to propose quality criterions for recycled mixed aggregate in concrete. Among
the recycled aggregates studied, one of acceptable characteristics but near the limits
established, was chosen to obtain conservative results in the recycled concrete made
with it.
In a second step, a complete recycled concrete mix design was made, to evaluate
concrete consistency in the fresh state and concrete compressive strength in the
hardened state and its properties were compared to those of a control concrete. The
aggregate absorption capacity was analized with the presaturation methods achieved
and in function of its state of humidity, to evaluate the total and effective water/cement
ratios. The effect of these two parameters, both in consistency and compressive
strength of recycled concrete, was studied.
Finally, the concrete made with 50% and 100% of the elected recycled mixed
aggregate was studied and the following concrete properties were tested: consistency,
compressive strength, tensile strength, dynamic modulus of elasticity, length changes,
water absorption under vacuum and microscopy.
To analize the effect of sulphate content, some controlled quantities of gypsum were
artificially added to the recycled concrete. Concretes with two types of cement were
made, a cement CEM I 42,5 R with a high content of C3A, that would lead to major
expansions and a cement with puzzolanic additions CEM II A-P 42,5 R that would
lower the expansive behaviour of concrete.
The final results indicate that the use of mixed recycled aggregate in proportions up to
50% make possible to cover the overall demanding strengths within the non structural
concrete. Sulphates content can range between 0,8% and 1,9%, in function of the type
of cement and the proportion of natural aggregate replacement by mixed recycled one.
Both in the case of recycled aggregate and concrete, a comparative study was made
between the data coming from the bibliography and those obtained in the experimental
study. In several recycled concrete properties, the results were compared to the
formulas of Spanish Instruction of Structural Concrete (Instruction EHE-08), to
establish some correction coefficients to apply for a non structural recycled concrete.