Evaluación del comportamiento de áridos reciclados de RCD y residuos de vidrio de TV. CRT en capas estructurales de carreteras

Abstract

El ser humano ha reutilizado y reciclado los recursos naturales desde tiempos inmemoriales por razones eminentemente prácticas y económicas. Estos recursos finitos, en el caso de los minerales, son fundamentales en todo tipo de obras de construcción. Desde hace años el concepto de economía circular, unido a la responsabilidad medioambiental y al consumo responsable, han originado una corriente imparable, así como un aumento en la conciencia social, que hacen del reciclaje una necesidad, contemplado en la legislación a distintos niveles. En el caso de los residuos de construcción y demolición, RCD, el reciclaje de éstos en forma de áridos reciclados es un hecho consolidado en obras de escasa entidad constructiva. Es por ello que, en la presente tesis, se ha optado por estudiar el uso de áridos reciclados de RCD ligados con cemento, tanto en forma de gravacemento como de hormigón seco compactado, en capas estructurales de carreteras, incluyendo la construcción de un tramo en condiciones reales de tráfico, en cada caso, que permita evaluar su compartimiento. Por otra parte, son conocidos los años que han estado en el mercado los televisores tipo CRT (tubo de rayos catódicos), aún existentes en muchos hogares. El vidrio del cono contiene metales, especialmente plomo, que hacen que, una vez convertido en residuo, no sea inerte. La falta de reciclaje conocido conlleva su depósito, en el mejor de los casos, en vertederos para residuos no peligrosos. Es por ello que se ha considerado interesante la aplicación de este residuo, tratado, con una mezcla de áridos reciclados mixtos, con objeto de ser empleado en capas estructurales de carreteras, tanto suelto como ligado con cemento. En el caso del vidro CRT ha sido necesario estudiar la lixiviación, como parte fundamental del trabajo, con objeto de incorporar, a los parámetros que definan su comportamiento mecánico, los valores de la potencial contaminación que pudiera producirse, para garantizar la inerticidad en su aplicación así como la seguridad desde el punto de vista medioambiental. todos los casos se ha partido del estudio pormenorizado de los materiales a emplear, siendo una constante la menor densidad, así como la mayor absorción de agua del árido reciclado con relación al natural. En este sentido, se ha observado la conveniencia de realizar el ensayo próctor tras la saturación húmeda del material. La necesidad de controlar los parámetros químicos y físicos, tales como sulfatos solubles, originados por la existencia de yeso en las construcciones en la mayor parte de los casos, han determinado la importancia de controlar el proceso productivo y la trazabilidad, incidiendo especialmente en la limpieza de los residuos, desde su generación, realizando la demolición selectiva. Se ha incluido un estudio de hormigones considerando la adición de un porcentaje fijo de cemento con la sustitución total del árido grueso natural por reciclado de hormigón, para la fabricación de hormigones no estructurales, así como del 20% de sustitución para los estructurales, concluyendo que los valores de resistencia son suficientes y adecuados para los usos previstos. De esta forma, se confirmó la viabilidad para iniciar el estudio de la fabricación de un hormigón seco para su uso en una capa estructural de firme de carretera. En la fase de ejecución se observó que un parámetro importante era la dotación de la cantidad de agua necesaria a la mezcla, así como proporcionar un tiempo suficiente, de forma previa al compactado, para la homogenización de la misma, siendo interesante considerar la humectación previa en planta, antes de su transporte a la obra. El comportamiento del tramo realizado con gravacemento con árido grueso reciclado de hormigón fue satisfactorio, habiendo comprobado su resistencia mediante el control de deflexiones. En este caso, además, se incluyó un tramo similar construido en su totalidad con gravacemento a partir de áridos naturales, con objeto de poder comparar sus propiedades a lo largo del tiempo. Asimismo, el tramo realizado con hormigón seco compactado incluyendo áridos reciclados en la totalidad de la fracción gruesa ha tenido un comportamiento correcto, constatando un aumento de la resistencia con el paso del tiempo. Ha sido posible concluir que el uso de áridos reciclados tratados con cemento es una posibilidad que puede ser considerada en la construcción de carreteras. En el caso del vidrio CRT se realizó un estudio de contaminantes por lixiviación para los porcentajes de mezcla considerados: un 10% de vidrio CRT con áridos reciclados mixtos, en un 90%, de las cuales el 75% eran mixtos y el 25% restante asfálticos. Los resultados mostraron el carácter inerte del producto, por lo que su aplicación sería viable desde el punto de vista medioambiental y de seguridad. Se comprobó la baja densidad el árido reciclado y una mayor absorción de agua con respecto al natural. Al haberse empleado áridos reciclados mixtos, es un hecho que el material cerámico condiciona de forma adicional estos valores. El comportamiento mecánico fue satisfactorio en todos los ensayos realizados, por lo que su aplicación en capas estructurales de carreteras es aceptable desde el punto de vista técnico.

Human beings have reused and recycled natural resources since time immemorial for eminently practical and economic reasons. These finite resources, in the case of minerals, are essential in all types of construction works. For years, the concept of circular economy, together with environmental responsibility and responsible consumption, have caused an unstoppable trend, as well as an increase in social awareness, which makes recycling a necessity, contemplated in legislation at different levels. In the case of construction and demolition waste, CDW, the recycling of these in the form of recycled aggregates is a consolidated fact in works of little constructive entity. In this thesis, it has been chosen to study the use of recycled aggregates of cement-bound RCD, both in the form of gravel and dry compacted concrete, in structural road layers, including the construction of a section in real traffic conditions, in each case, that allows evaluating your compartment. On the other hand, the years that have been on the market for CRT (cathode ray tube) televisions, still existing in many homes, are known. The glass of the cone contains metals, especially lead, which make it, once converted into waste, not inert. The lack of known recycling leads to its deposit, in the best of cases, in landfills for non-hazardous waste. That is why the application of this waste, treated with a mixture of mixed recycled aggregates, has been considered interesting in order to be used in structural layers of roads, both loose and bonded with cement. In the case of CRT glass, it has been necessary to study leaching, as a fundamental part of the work, in order to incorporate, into the parameters that define its mechanical behavior, the values of the potential contamination that may occur, to guarantee inertness in its application. as well as safety from an environmental point of view. In all cases, the detailed study of the materials to be used has been used, the lowest density being a constant, as well as the greater water absorption of recycled aggregate in relation to the natural one. In this sense, the convenience of carrying out the proctor test after wet saturation of the material has been observed. The need to control chemical and physical parameters, such as soluble sulfates, caused by the existence of gypsum in buildings in most cases, have determined the importance of controlling the production process and traceability, with special emphasis on cleaning of the waste, since its generation, carrying out selective demolition. A study of concretes has been included considering the addition of a fixed percentage of cement with the total substitution of natural coarse aggregate for recycled concrete, for the manufacture of non-structural concretes, as well as the 20% substitution for structural ones, concluding that resistance values are sufficient and appropriate for the intended uses. In this way, the feasibility of initiating the study of the manufacture of dry concrete for use in a structural roadbed layer was confirmed. In the execution phase, it was observed that an important parameter was the provision of the amount of water necessary for the mixture, as well as providing a sufficient time, prior to compacting, for its homogenization, being interesting to consider the previous humidification in plant, before transport to the work. The performance of the section made with gravel cement with recycled coarse aggregate of concrete was satisfactory, having proven its resistance by controlling deflections. In this case, in addition, a similar section was included, built entirely with gravel from natural aggregates, in order to be able to compare its properties over time. Likewise, the section made with compacted dry concrete including recycled aggregates in all of the coarse fraction has had a correct behavior, confirming an increase in resistance over time. It has been possible to conclude that the use of recycled aggregates treated with cement is a possibility that can be considered in road construction. In the case of CRT glass, a study of contaminants was carried out by leaching for the percentages of mixture considered: 10% of CRT glass with mixed recycled aggregates, 90%, of which 75% were mixed and the remaining 25% asphalt. The results showed the inert nature of the product, so its application would be viable from an environmental and safety point of view. The low density of the recycled aggregate and a greater absorption of water compared to the natural one were verified. As mixed recycled aggregates have been used, it is a fact that the ceramic material additionally conditions these values. The mechanical behavior was satisfactory in all the tests carried out, therefore its application in road structural layers is technically acceptable.