Estudio de durabilidad y de comportamiento mecánico en hormigones y materiales tratados con cemento, aplicando residuos industriales y áridos reciclados

Abstract

En la actualidad, la elevada demanda de energía y productos de consumo a nivel mundial induce a que numerosas industrias produzcan bienes y servicios que tienen como resultado la generación de residuos con difícil o nula salida técnica y medioambiental. Entre estas industrias se encuentra la industria productora de energía a partir de biomasa. Este tipo de industrias generan dos tipos de residuos: cenizas volantes de biomasa que son extraídas por corriente de gases, y cenizas de fondo de biomasa, que son extraídas desde el fondo de la cámara de combustión. Otras industrias, como la construcción, generan residuos de construcción y demolición que, comúnmente, tienen como punto de destino su deposición en vertederos. Ello conlleva un acortamiento de la vida útil de éstos, y como consecuencia, un mayor impacto ambiental. Ante esta situación, la presente Tesis Doctoral pretende ampliar el conocimiento existente sobre la valorización y reutilización de estos residuos (cenizas de fondo de biomasa y áridos reciclados procedentes de RCD) en el sector de la construcción. Con ese fin, la línea de investigación seguida ha sido fundada sobre dos pilares esenciales: el primero, el análisis de la capacidad cementante de las cenizas de fondo de biomasa y como sustituto de la fracción fina en la fabricación de hormigones, y el segundo, la posibilidad de utilizar un árido reciclado de granulometría continua reemplazando a los áridos naturales, tanto en su fracción fina como en la gruesa, en su aplicación como hormigones no estructurales. Para ello, se analizaron las propiedades mecánicas y de durabilidad de hormigones fabricados con áridos reciclados y/o cenizas de fondo de biomasa, cuyas magnitudes fueron comparadas ampliamente con estudios previos de otros autores. De los resultados obtenidos y su análisis puede concluirse que la incorporación de cenizas de fondo de biomasa junto con áridos reciclados reduce las propiedades mecánicas y de durabilidad del hormigón. Sin embargo, se demuestra la posibilidad de aplicar cenizas de fondo de biomasa y áridos reciclados, siempre bajo tasas de incorporación reducidas y para hormigones no estructurales con exigencias técnicas reducidas. El conocimiento es la principal baza para que residuos procedentes de diversas industrias puedan ser reciclados y reutilizados en el sistema de producción en la construcción. Concretamente, la conjunción de los materiales anteriormente mencionados en la fabricación de hormigones, concede a esta investigación un carácter exclusivo e innovador. Así pues, la principal motivación de esta Tesis Doctoral ha sido la de ampliar el conocimiento existente hasta la fecha para contribuir al fomento del reciclaje de materiales en el sector de la construcción, una acción vital y fundamental para el desarrollo de la humanidad y para la vida del planeta.

Today, the high demand for energy and consumer products worldwide leads industries to produce goods and services that result in the generation of waste with a difficult technical and environmental solution. One of these industries is the energy-producing industry from biomass. This type of industry generates two types of waste: fly ash from biomass that is extracted by gas stream, and biomass bottom ash, which is extracted from the bottom of the combustion chamber. Other industries, such as construction, generate construction and demolition waste (CDW), which commonly have their disposal in landfills. This implies a shortening of their useful life, and consequently, a greater environmental impact. In this situation, this Doctoral Thesis aims to extend the existing knowledge about the recovery and reuse of this waste (biomass bottom ash and recycled aggregates from CDW) in the construction sector. Thus, the line of investigation followed is based on two essential parts: the first one, the analysis of the cementing capacity of biomass bottom ash and as a substitute for the fine fraction in the manufacture of concrete, and the second, the possibility of using a recycled aggregate of continuous granulometry replacing the natural aggregates, both in their fine fraction as in the coarse one, in its application as non-structural concretes. To do this, the mechanical and durability properties of concrete made from recycled aggregates and/or biomass bottom ash were analyzed, whose magnitudes were compared with previous studies from other authors. From the results obtained and their analysis it can be concluded that the incorporation of biomass bottom ash together with recycled aggregates reduces the mechanical and durability properties of the concrete. However, the possibility of applying biomass bottom ash and recycled aggregates is demonstrated at low incorporation rates and for non-structural concretes with reduced technical requirements. Knowledge is the main asset so that waste from various industries can be recycled and reused to the construction production system. Specifically, the combination of above materials, applied in concrete gives this research an exclusive and innovative character. So, the main motivation of this Doctoral Thesis has been to expand existing knowledge to contribute to the promotion of recycling, a vital and fundamental action for the development of humanity and for the life of the World.