Estudio de hormigones con bajo contenido en cemento y áridos reciclados

Abstract

In this Doctoral Thesis, the use of Recycled Aggregates (RA) from Construction Waste and Demolition (CDW) was studied as coarse fraction, in the manufacturing of concrete, such as the Non-Structural Concrete (NSC) and the Roller Compacted Concrete (RCC), with low cement content. In Spain, there are two majority RA from CDW; Mixed Recycled Aggregate (MRA), with a diverse composition, generally from demolition and rehabilitation of buildings; and other from demolition of concrete, named Recycled Concrete Aggregate (RCA). Both represent approximately 70-80% and 10-15% respectively of RA produced. The application of RA is normally for road (backfilling application, subgrade, subbase and base), with a low added value. Therefore, in order to add greater value to RA, three investigations have been conducted to assess the possibilities of using RA with cement. In the first research, NSC with MRA in the coarse fraction and low cement content was studied. The effect on the mechanical and physical properties of the MRA incorporation rate (0, 20, 40 and 100%), the proportion of ceramic particles of two MRA, obtained directly from plant, and the amount quantity of cement (180 to 200 kg/m3) was analysed. Once it was determined the viability of NSC manufacturing with 200 kg of cement per m3 and full coarse replacement. Four on-site slabs were executed, all of them with 200 kg of cement per m3 and one for each coarse aggregate replacement aforementioned. The concrete was supplied by a nearby readymix concrete plant. The mechanical performance was studied in long term on-site and after curing in laboratory. This is shown in the second publication. Furthermore, in the third paper was analyzed the use of RCA in the coarse fraction in RCC. Four series with different amounts of cement (110, 175, 250 and 350 kg/m3) were used. Each serie consisted of one mixture per replacement ratio in the coarse fraction; 100%, 50% and 0%, the latter one was used as reference mixture in each serie. Physical and mechanical properties were studied, highlighting a method for manufacturing prismatic moulds for flexural strength and drying shrinkage tests.

En la presente Tesis Doctoral se estudia el uso en la fracción gruesa de Áridos Reciclados (AR) procedentes de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) en la fabricación de hormigones con bajo contenido en cemento, como son los Hormigones No Estructurales (HNE) y los Hormigones secos Compactados con Rodillo (HCR). En España, hay dos tipos mayoritarios de AR provenientes de RCD, el denominado como los Áridos Reciclados Mixtos (ARM), con un origen y composición heterogénea, generalmente provenientes de la demolición y rehabilitación de edificios, y otro derivado de la demolición de hormigón, nombrado Áridos Reciclados de Hormigón (ARH). Ambos suponen el 70- 80% y 10-15% respectivamente, de los AR de RCD producido. La aplicación más común de estos AR es en carreteras (ejecución de rellenos localizados, formación de explanadas, bases y subbases), siendo estas aplicaciones de bajo valor añadido. Por ello, con el fin de dar un mayor valor añadido a estos AR se han realizado tres investigaciones que pretenden evaluar las posibilidades de utilizar estos materiales en usos ligados con cemento. En la primera publicación se estudió el uso de los ARM en HNE con bajo contenido en cemento. Analizando el efecto de la tasa de sustitución (0, 20, 40 y 100%) de la fracción gruesa, de la proporción de partículas cerámicas de dos ARM, obtenidos directamente de planta, y de la cantidad de cemento (180 y 200 kg/m3), en las propiedades mecánicas y físicas. A raíz de la viabilidad de fabricación de los HNE con 200 kg/m3 de cemento y 100% de sustitución. Se fabricaron cuatro losas, cada una con los porcentajes de sustitución antes mencionados de la fracción gruesa de árido natural por ARM, y con 200 kg de cemento por m3 de hormigón. Los cuatro hormigones diferentes fueron suministrados por una planta de hormigón preparado. Estudiándose el comportamiento mecánico a largo plazo una vez puesto en obra, y el curado en laboratorio. Esto se muestra en la segunda publicación. Por otra parte, en el tercer artículo se analizó del uso de ARH en la fracción gruesa para fabricación de HCR. En este artículo se utilizaron cuatro series con diferentes cantidades de cemento (110, 175, 250 and 350 kg/m3). En cada serie se fabricaron tres amasadas por cada tasa de sustitución de la fracción gruesa: 100%, 50%, y 0%, ésta última fue usada como amasada de referencia. Se estudiaron las propiedades físicas y mecánicas, destacando un método para la fabricación de probetas prismáticas para los ensayos de flexión y retracción.