Hormigones con áridos reciclados procedentes de demoliciones : dosificaciones, propiedades mecánicas y comportamiento estructural a cortante

Abstract

[Resumen] La evolución que se ha alcanzado en este siglo ha dado lugar a cambios sociales muy importantes que han obligado a grandes demoliciones. La última mitad de siglo ha permitido la construcción de numerosas estructuras que poco a poco irán envejeciendo y se irán demoliendo. En España se recicla una cantidad muy limitada, muy diferente es la situación de otros países de la Comunidad Europea, en los que tras años de Ilevar a cabo actividades recicladoras, gracias a la formulación de objetivos políticos, a una legislación y control apropiados y a unas normativas y control de calidad, se están consiguiendo unos niveles de reciclado aceptables y en todo caso siempre crecientes. Con tal motivo este trabajo trata de avanzar en este campo, intentando establecer conclusiones que afecten tanto al área de las propiedades básicas, como a la del comportamiento estructural. De esta forma se han Ilevado a cabo ensayos experimentales de tres tipos: • Ensayos sobre el material: se realizan ensayos de caracterización de áridos procedentes de desconstrucción (correspondientes a la fracción 6-12mm y 12-25mm) con el fin de establecer procedimientos que permitan establecer conclusiones sobre la adecuación o no de los áridos reciclados existentes en el mercado español al campo de los hormigones. Para ello se Ilevan a cabo ensayos normativos de densidad, absorción, granulometría, coeficiente de forma, índice de lajas y dureza. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que, a pesar de que existen diferencias notables (sobre todo en cuanto a densidad y absorción) con lo áridos convencionales, las características de estos áridos son tales que permiten su uso para la fabricación de hormigones. • Ensayos sobre propiedades básicas de los hormigones: se establecieron parámetros de dosificación correspondientes a hormigones de prestaciones no comprometidas desde el punto de vista de propiedades mecánicas, trabajabilidad y durabilidad. Con dichos parámetros de fabricó un hormigón convencional y un hormigón convencional con humo de sílice (ambos de control) y a continuación se ajustó la dosificación para la fabricación de un hormigón con áridos reciclados y un hormigón con áridos reciclados y humo de sílice (que sustituían el 50% de las fracciones gruesas convencionales). Se Ilevaron a cabo ensayos de caracterización de sus características, densidad en fresco y en estado endurecido, absorción y sus propiedades mecánicas, resistencia a compresión, resistencia a tracción, módulo de deformación y roturas bajo cargas lentas. Los resultados indicaron que las substitución del 50 % de las fracciones gruesas de áridos convencionales por áridos reciclados proporciona hormigones de características físicas similares (menores densidades y absorción mayor en los hormigones que incorporan áridos reciclados) y características mecánicas también similares • Ensayos sobre propiedades estructurales: con los hormigones diseñados se fabricaron vigas de hormigón armado de sección rectangular. Para cada tipo de hormigón, se fabricaron cuatro vigas con distintas cuantías de armadura transversal que se ensayaron hasta rotura. EI diseño del ensayo se realizó de forma que la rotura se debiese principalmente a esfuerzos de cortante, de forma que se pudiese estudiar el comportamiento de los nuevos hormigones frente a este esfuerzo y la influencia de las diferentes cuantías en dicho comportamiento. Los resultados obtenidos mediante instrumentación (del acero, del hormigón y de las flechas en cada escalón de carga) indican pequeñas diferencias de comportamiento entre los diferentes hormigones, sobre todo en cuanto a cargas últimas, diferencias que aumentan cuando se trata la fisuración. • Los resultados de la instrumentación se contrastaron con el programa Response que aplica la teoría de cortante del MCFT (Modified Compression Field Theory), basada en el comportamiento real de los materiales frente a este esfuerzo, encontrándose que esta teoría caracteriza adecuadamente el comportamiento de todos los hormigones. También se realizó un contraste de los resultados con diferentes normativas (que aplican en general formulaciones empíricas), corroborando el carácter conservador de todas ellas, y en especial de la EHE. Finalmente se extraen conclusiones relativas al uso de hormigón con áridos reciclados en elementos estructurales y se dan recomendaciones y perspectivas de futuros trabajos.

[Abstract] The developments carried out within this century have produced very important social changes that have been the cause of big demolitions. Many structures have been constructed during the last half of the century and sooner or latter they will get older and some day they will be demolished. In Spain the recycling culture is not as developed as it is in many other countries of the European Union, and the recycling activity is very limited. In those countries, acceptable recycling levels have been reached after years of increasing recycling activity, thanks to the formulation of politics aims, an appropriate legislation and control processes, and the existence of quality control regulations. For that reason, this work's aim is to move forward in this field, trying to find out conclusions that affect not only the area of the basic properties, but also those of the structural behaviour. In this sense, some experimental testing of three different types has been carried out, i.e.: • Tests on materials: characterizing tests have been carried out on aggregates from demolishing (corresponding to the interval 6-12 mm and 12-25 mm) with the aim of establishing procedures which allow us to find out conclusions about the adaptation to the field of concrete of the Spanish market existing recycled aggregates. For that purpose, regulation tests have been carried out on density, absorption, grading, shape coefficient, slab index and hardness. The results so obtained have shown that in spite of the outstanding differences (specially about density and absorption) that show up in comparison with the traditional aggregates, the features of these aggregates are such that they are allowed for their use in the production of concrete. • Tests on the basic properties of concretes: some proportioning parameters were established for concretes with not very tough requirements from the mechanic properties, workability and durability point of view. With those parameters, control conventional concrete and control conventional silicon-smoke concrete were produced and following, the proportioning was adjusted for the producing of concrete with recycled aggregates and silicon smoke (which constituted by 50% of the coarse conventional fractions). Characterization tests of those concretes were also carried out to determine their features: raw density and hardness state, absorption and mechanical properties, compression resistance, traction resistance, strain module and breakability under slow loads. The results showed that the substitution of the 50% of the conventional coarse fraction by recycled aggregates provides concretes with similar physical features (with smaller densities and greater absorptions for the recycled aggregates concretes) and similar mechanical features. • Tests on structural properties: with the so-designed concretes, some reinforced beams with a circular cross-section were cast. For each type of concrete, four beams were cast with different distribution reinforcement that were tested to collapse. The design of the test was carried out so as to achieve a shear force collapse, in that way, the behaviour related to that kind of forces of the new released concretes can be regarded, and so can be the influence of the different quantities in that behaviour. The results obtained with the gauging (of steel, concrete and strains in each load step) show some small differences in the behaviour of the different concretes, especially in relation to the limit state loads. These differences grow bigger as the cracking increases. • The results of gauging is compared with the programme Response, that makes use of the shear theory of the MCFT (Modified Compression Field Theory), based upon the real behaviour of the materials against this force. This theory results in an adequate characterization of the behaviour of all the concretes. The contrast of the results obtained by using some different regulations (that make use of experimental formulations) was also carried out, and as a result they all seem to be conservative in their analysis, especially the EHE regulation. Finally, some conclusions are obtained in relation with the use of recycled aggregate concretes in structural elements and some recommendations and prospects are given for future works.