Aplicación de residuos en la fabricación de morteros industriales

Abstract

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de la fracción fina de los residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de morteros de albañilería. El principal uso de los áridos reciclados de RCD es la construcción de rellenos o firmes de carreteras, aunque su uso como áridos para la fabricación de hormigones o morteros le daría un mayor valor añadido. A nivel internacional existen numerosos estudios sobre la utilización de la fracción gruesa de los áridos reciclados de RCD en la fabricación de hormigones. Sin embargo, son escasos los trabajos llevados a cabo para valorizar la fracción fina. Actualmente en España la fracción fina de los áridos reciclados de RCD está infrautilizada y en la mayoría de los casos depositada sin uso en los vertederos de las Plantas de reciclaje. En este trabajo se han utilizado dos tipos de áridos reciclados, uno procedente de residuos de hormigón (FRCA) y otro de residuos mixtos de tabiquería con un alto porcentaje de ladrillo rojo cerámico (FMRA). Todos los materiales han sido caracterizados desde un punto de vista físico, químico y mineralógico para justificar el efecto de su incorporación a la fabricación de morteros industriales de albañilería. En una primera fase se estudiaron las propiedades del mortero fresco y endurecido fabricado con FRCA y cinco niveles de sustitución volumétrica de arena natural y FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%.Se utilizó un cemento puzolánico tipo CEM-IV y se evaluaron las propiedades a corto y largo plazo de morteros de baja resistencia (M5) En una segunda fase, se utilizó un cemento tipo CEM-II y se fabricaron morteros de mayor resistencia (M-10) utilizando FRMA. En esta etapa se llevaron a cabo sustituciones de arena natural por arena reciclada de 0%, 25%, 50%, 75% y 100%. El residuo fue evaluado medioambientalmente mediante el test de conformidad antes y después de ser ligado con cemento (lixiviación). Los resultados fueron completados con estudios de durabilidad. Con el objetivo de completar los estudios anteriores, se llevó a cabo una tercera fase, donde se sustituyó hasta un 100% de arena natural por FRCA, utilizando un cemento tipo CEM-II para fabricar un mortero tipo M-10, dosificado de manera similar al empleado en la segunda fase de este trabajo. Como conclusión general de esta tesis, se puede decir que pueden admitirse tasas de sustitución de hasta un 50% de arena natural por árido reciclado en morteros industriales de albañilería para usos de interior sin que sus propiedades puedan verse afectadas significativamente. Los resultados obtenidos contribuyen a reducir la extracción de arena natural de canteras y ríos, minimizar el consumo de energía y emisiones de CO2, mitigar el calentamiento global y evitar el depósito en vertedero de la fracción fina de RCD.

This thesis studies the use of fine fraction of construction and demolition waste (CDW) in the manufacturing of masonry mortars. The main use of recycled aggregates from CDW is for road construction, although its use in the manufacturing of concrete or mortars would give it a greater added value. Worldwide there are numerous studies on the use of coarse fraction of recycled aggregates from CDW for manufacturing concrete. However, very few exist in the evaluation of fine fraction. Currently in Spain it is underused and in most cases simply deposited in recycling plants. In this study two types of fine recycled aggregates have been used, one from concrete waste (FRCA), and the other of mixed waste material from partition walls with a high percentage of ceramic redbrick (FMRA). All the materials have been characterized physically, chemically and mineralogically in order to attribute the effect of their incorporation in the manufacturing of industrial masonry mortars. Studied in the first phase were the properties of fresh and hardened mortar made with FRCA and five volumetric substitution levels of natural sand by FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%. A type CEMIV puzzolanic cement was used and the short and long term properties of low-strength mortars (M5) were evaluated. In the second phase a type CEM-II cement was used, and mortars of greater strength (M-10) were made using FRMA. During this stage natural sand was substituted by recycled sand in five levels: 0%, 25%, 50%, 75% and 100%. The waste was evaluated environmentally by means of a conformity test before and after binding with cement (leaching test). The results were completed with durability studies. With the aim of completing the previous studies, a third pase was carried out in which up to 100% of natural sand was substituted by FRCA, using a type CEM-II cement to make a type M-10 mortar, mixed in a similar way to that used in the second phase of this study. As a general conclusion to this thesis, it can be said that replacement rates of up to 50% of natural sand by recycled materials can be used in industrial masonry mortars for indoor use without their properties being significantly affected. The results obtained contribute to a reduction in the extraction of natural sand from quarries and rivers, thus minimizing energy consumption and CO2 emissions, mitigating global warming and avoiding the dumping of fine fraction CDW.