Evaluación ambiental y aplicaciones de áridos procedentes de RCD ligados con cemento en Ingeniería Civil

Abstract

La presente tesis doctoral se centra en la generación un conocimiento científico original y de calidad, sobre el uso de los áridos reciclados (AR) procedentes de Residuos de la Construcción y Demolición (RCD) para su uso en ingeniería civil, así como realizar una evaluación de la sostenibilidad de estos materiales reciclados. El potencial de los AR supone un acercamiento de la construcción, principal sector en consumo de materias primas y contaminación ambiental, hacia la sostenibilidad, lo que supone enormes beneficios ambientales, sociales y económicos. Tanto a nivel nacional como internacional, el principal uso de los AR es infraestructuras viarias (rellenos localizados, formación de explanadas, bases y subbases). La fracción gruesa de los AR puede ser utilizada como sustitutivo de grava natural en la realización de hormigones estructurales y no estructurales, utilización que le da un valor añadido a los materiales reciclados. Sin embargo, son escasas las utilizaciones de la fracción fina de los AR, encontrando como principal aplicación como cama de tuberías, proporcionándole un escaso valor añadido. La fracción fina de los AR está infravalorada, por lo que existe un interés en la búsqueda de nuevas aplicaciones, como son su uso en aplicaciones ligadas con cemento. Andalucía (España), es una región fundamentalmente agrícola donde existen numerosos caminos rurales. La viabilidad técnica del uso de AR en capas estructurales de este tipo de vías está demostrada. Por esta razón, se debe fomentar la utilización de AR, principalmente áridos reciclados mixtos (ARM), que en España representan entre un 70 y un 80% de la producción nacional. El presente trabajo se realiza desde el punto de vista de la sostenibilidad ambiental en la aplicación de AR en ingeniería civil. Por ello, primero se han evaluado las consecuencias medioambientales de la aplicación de estos materiales reciclados, utilizando los ensayos de lixiviación como índice de sostenibilidad. La liberación de compuestos contaminantes se ha analizado a corto (test de conformidad) y a largo plazo (test de columna o percolación). Además, se ha realizado un estudio sobre el origen de los principales elementos contaminantes presentes en los AR. En una segunda etapa, se ha estudiado la aplicación de la fracción fina de los AR como suelo-cemento para su utilización en capas estructurales de infraestructuras viarias. Por último, para evaluar el comportamiento a largo plazo de AR procedentes de RCD mixtos y su viabilidad en capas estructurales, se ha ejecutado un camino rural sobre arcillas expansivas, que son suelos muy abundantes en el Valle del Guadalquivir, evaluando el comportamiento de estos materiales reciclados en relación con los materiales naturales.

The present doctoral thesis is focused on providing an original scientific knowledge about the use of recycled aggregates (RA) from Construction and Demolition Waste (CDW) in civil engineering, as well as an evaluation of the potential environmental risk caused by the use of these recycled materials. The high potential of AR regarding their physical and mechanical properties, implies a good opportunity for being used by the construction sector, the main sector in consumption of raw materials and environmental pollution. Thus, valorization of RA means a step towards sustainability, which entails enormous environmental, social and economic benefits. The main use of RA is road construction (localized fillings, subgrades, bases and subbases). The coarse fraction of the RA can be used as a substitute for natural gravel in structural and non-structural concrete manufacturing (type of RA application with the highest quality value). However, there are less type of uses for the fine fraction of RA, being the main application the use in pipe bedding. Thus, the fine fraction of the RA is undervalued, so there is an interesting research field in new applications, such as its use in applications treated with cement. Andalusia (South of Spain), is a mainly agricultural region where rural roads are numerous. The technical feasibility of the use of RA in structural layers of this type of pathways is demonstrated. For this reason, the use of RA should be encouraged, mainly increasing the use of mixed recycled aggregates (MRA), which in Spain represent between 70 and 80% of national production. The present work is carried out from an environmental point of view, achieving sustainability criteria derived from the application of RA in civil engineering. First, the environmental consequences of the application of these recycled materials have been evaluated, performing leaching tests as index of sustainability. The release of potential pollutant compounds has been analyzed in short (by compliance test) and long term (by column or percolation tests). In addition, a study on the source of the main conflictive elements present in the RA has been included in the present doctoral thesis. In a second stage, the application of the fine fraction of the RA as soilcement for its use in structural layers of road infrastructures, has been studied. Finally, in order to evaluate the long-term behaviour of RA from mixed CDW and its viability in structural layers, a rural road has been performed on expansive clays subgrade. These soils are very abundant in the Guadalquivir Valley (sited in Andalusia region). The objective has been to evaluate the physical and mechanical behaviour of these recycled materials in comparison with natural materials.