Técnicas no destructivas de auscultación aplicadas a tramos experimentales ejecutados con áridos reciclados de RCD

Abstract

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de los Áridos reciclados (AR) de los residuos de construcción y demolición (RCD), de diferente naturaleza (hormigón y mixtos) en la formación de capas estructurales granulares no ligadas de capas granulares de pavimentos de carretera y vías ciclistas. Para ello se estudió la evolución de las prestaciones estructurales y funcionales de tres tramos experimentales reales donde se emplearon seis tipos de AR distintos. El primer estudio se realizó en la vía de servicio de la autovía A-376. Se emplearon dos tipos de AR: un suelo reciclado mixto (SRM), el cual fue obtenido del precribado a partir del rechazo de la fabricación de una zahorra reciclada mixta (ZRM). En la obtención de estos AR se emplearon RCD no seleccionados en origen mezclados con suelos de excavaciones. El SRM se empleó en la capa de formación de explanada, mientras que la ZRM se empleó como capa granular en el firme. Se construyó una sección de referencia con suelo seleccionado y zahorra artificial. Sobre toda la superficie del tramo experimental se extendió una capa de mezcla bituminosa de 5 cm de espesor. En una primera fase, todos los materiales fueron caracterizados, posteriormente en una segunda fase se controló su puesta en obra y una vez abierto al tráfico durante siete años se controló la evolución de las deflexiones y la regularidad superficial, siendo los resultados obtenidos en las secciones construidas con AR similares a las de los AN. En el segundo estudio se emplearon dos AR de RCD en la construcción de la vía ciclista que une el núcleo urbano de Córdoba con el Campus de Rabanales de la Universidad de Córdoba. Se empleó un suelo reciclado mixto en la explanada, obtenido del precribado en la fabricación de una ZRM en planta de tratamiento, esta zahorra se utilizó en la capa granular del firme. En la capa de rodadura se emplearon 4 cm de mezcla bituminosa en caliente. Todos los áridos empleados en el tramo experimental se caracterización mecánica, física y químicamente, posteriormente se controló su puesta en obra y una vez fue abierta al tráfico se estudió la evolución de la capacidad portante y módulos de elasticidad del firme durante tres años. Los resultados mostraron que la ZRM y el SRM pueden sustituir al suelo seleccionado y a la zahorra artificial en vías ciclistas y peatonales sin afectar a su funcionalidad. En el tercer estudio se emplearon dos AR obtenidos de la demolición de 105 viviendas próximas al aeropuerto de Córdoba con los que se construyeron un tramo experimental en la carretera CH-2, en concreto se empleó un AR mixto (ARM) en la formación de la explanada y un AR de hormigón (ARH) en la capa granular del firme. El ARH se obtuvo a partir de la trituración insitu con una machacadora móvil de mandíbulas de los RCD obtenidos de las cimentaciones y de las losas de hormigón de los pavimentos existentes, mientras que los ARM se obtuvieron a partir de las estructuras aéreas de las viviendas, muros y tejados. Como tramo de referencia se construyó una sección con zahorra artificial en la capa de firme. Se realizaron ensayos en laboratorio para caracterizar los tres materiales granulares empleados en el tramo experimental y una vez terminada la ejecución del tramo experimental de la carretera se puso en servicio, la evolución deflexiones y regularidad superficial se estudió durante 10 años, se midió el tráfico determinando que el número de vehículos diarios superaba los 9000, siendo su categoría de tráfico la T2 (200-799 vehículos pesados/día), los AR obtuvieron una mayor capacidad portante y mejor evolución con el paso del tiempo que la zahorra artificial empleada. Las características estructurales y funcionales de los firmes ejecutados con AR son similares a las de los firmes construidos con AN en carreteras de baja y media intensidad de tráfico, por tanto, los AR de RCD pueden sustituir a los AN en capas no ligadas de pavimentos sin que sus prestaciones mecánicas y funcionales se vean alteradas por el paso del tiempo. El empleo de los AR en detrimento de los AN reduciría la sobreexplotación de canteras y graveras, así mismo, se evita el depósito de RCD en vertedero o su vertido, con el consiguiente daño al medio ambiente, esta reutilización contribuye significativamente a la economía circular. Esta tesis incluye el cálculo de módulos a través de cálculos directos e inversos para los áridos reciclados, lo cual es un aspecto clave en el diseño de firmes.

This Thesis studies the use of Recycled Aggregates (RA) obtained from Construction and demolition wastes (CDW) in unbound granular layers of roads and biking lanes. Six different types of RA were used in three different real scale experimental sections. The first study took place in the service road of the A-376 motorway, two different RA composed the granular layers, Mixed recycle soil (MRS) obtained from the screening wastes of a recycled mixed aggregate with excavation soil (RMAS), unselected CDW mixed with excavation soil was the raw materials of these RA, MRS formed the granular subbase and RMAS composed the granular base, there was a comparison section built with natural aggregates (NA) in its granular layers, 5 cm of hot mix asphalt (HMA) covered the surface of the Experimental Section. Chemical and physical properties were studied in laboratory, densities and moisture content were controlled during the construction of the road, deflections and surface regularity was measured for a period of seven years, results showed that RA and NA had a similar structural and service performance. The second study materialized in an Experimental Bike Lane (EBL) near the Rabanales Campus, two different RA obtained from CDW composed its granular layers, Recycled mixed aggregates with screening wastes (RMSW) formed the granular subbase, these RMSW were obtained from the wastes of the crushing of a recycled mixed aggregate (RMA) that constituted the granular base. A comparison section was built with NA in the base layer. Chemical and physical properties were studied in laboratory, during the construction of the experimental biking lane densities and moisture content were controlled, 4cm of HMA covered the Surface of the EBL, bearing capacity and elastic moduli of the layers were evaluated for a period of three years, results proved that RA can substituted NA in pedestrian and bike pavements. In the third study, two RA were obtained from the demolition of 105 dwellings near to the Cordoba Airport, these RA formed the granular layers of an Experimental section in the road CH-2, RMA composed the granular subbase and RCA constituted the granular base layer. A mobile jaw crusher made from the foundations and concrete of the existing rigid pavements the RCA, while structural parts of the houses, walls and roofs constituted the RMA. A comparison section was built with NA in the base layer. Chemical and physical properties were studied in laboratory, densities and moisture content were controlled during the construction of the road, deflections and Surface regularity was measured for a period of ten years. The number of daily vehicles was above 9000, this road would be classified as a T2 (200-799 heavy traffic vehicles per day and lane). RA obtained a higher bearing capacity than NA. Structural and functional characteristics of pavements built with RA are similar to those pavements constructed with NA, therefore RA from CDW can replace NA in unbound pavement layers. RA use in pavements can help to avoid landfilling with CDW and mitigate overexploitation of quarries and river gravels, this reuse of materials contributes significantly to the circular economy.