Granulometria RCD - Vitela Repositorio Institucional Pontificia

ii
iii
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ESTUDIO DEL USO AGREGADOS RECICLADOS DE RESIDUOS DE
CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD) PROVENIENTES DE LA CIUDAD DE
CALI COMO MATERIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS
PREFABRICADOS DE CONCRETO, CASO DE LOS ADOQUINES
SERGIO LUÍS CAICEDO CAMPO
JULIÁN MAURICIO PÉREZ HENAO
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
SANTIAGO DE CALI
2014
v
ESTUDIO DEL USO AGREGADOS RECICLADOS DE RESIDUOS DE
CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD) PROVENIENTES DE LA CIUDAD DE
CALI COMO MATERIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS
PREFABRICADOS DE CONCRETO, CASO DE LOS ADOQUINES.
SERGIO LUIS CAICEDO CAMPO
JULIÁN MAURICIO PEREZ HENAO
Proyecto de grado para optar al título de Ingeniero Civil
Director:
IVÁN FERNANDO OTÁLVARO CALLE
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
SANTIAGO DE CALI
2014
vi
ARTÍCULO 23 de la Resolución No. 13 del 6 de
julio de 1946, del reglamento de la Pontificia
Universidad Javeriana.
“La universidad no se hace responsable por los
conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos
de tesis. Sólo velará por que no se publique nada
contrario al dogma y la moral católica y porque las
tesis no contengan ataques o polémicas puramente
personales; antes bien, se vea en ellas el anhelo de
buscar la verdad y la justicia”.
vii
DEDICATORIA
A nuestras familias, por todo el amor brindado, por formarnos como personas íntegras,
por su protección, su confianza, consejos, por acompañarnos en las buenas y las malas
experiencias.
Julián y Sergio.
viii
AGRADECIMIENTOS
A Dios primero, por protegernos e iluminarnos en nuestro camino, dándonos fuerza, fe y
la esperanza necesaria para alcanzar esta gran meta de nuestras vidas, por sus gigantes
bendiciones y por permitir superar todos los obstáculos de la manera más adecuada.
A nuestro director de tesis el Dr. Iván Fernando Otálvaro Calle por su gran
disponibilidad, dedicación, paciencia y amabilidad durante el desarrollo de este trabajo. Por
corregir nuestros errores y ese gran deseo de transmitir sus conocimientos profesionales
guiándonos efectivamente hasta alcanzar los objetivos propuestos.
A todos los docentes de la facultad de ingeniería que de una u otra manera nos
colaboraron durante el desarrollo de nuestra tesis aportando sus experiencias y amplios
conocimientos para su aplicación en este trabajo.
Al señor Ismael que muy amablemente nos brindó la oportunidad de trabajar con su
máquina de adoquines dándonos espacio en su lugar de trabajo y enseñándonos como
usarla de manera adecuada.
A la empresa EMSIRVAC ESP y triturados El Chocho & Cía. Ltda., por donarnos los
residuos de construcción y demolición (RCD) y el material natural respectivamente.
Logrando llevar a cabo nuestra investigación caracterizando estos materiales y realizando el
diseño de mezcla para los adoquines.
A los laboratorios Contecon Urbar S.A. ya que realizaron diferentes ensayos durante
este proyecto, brindando los datos necesarios para concluir esta investigación.
A los laboratoristas de ingeniería civil de la Pontificia Universidad Javeriana Cali, Erlo
Travi y Mayra Galvis que con su gran experiencia nos brindaron consejos y ayuda durante
la caracterización de los materiales.
ix
RESUMEN
El objetivo general del presente estudio consiste en estudiar el uso de agregados reciclados
de residuos de construcción y demolición (RCD) provenientes de la ciudad de Cali en la
construcción de elementos prefabricados de concreto, caso de los adoquines para
pavimentos articulados.
Se trata de un estudio investigativo que busca estudiar la viabilidad de los escombros de
construcción RCD como agregado en mezcla de concreto para la realización de adoquines
del tipo “hueso de perro”.
El propósito de esta investigación es identificar la potencialidad de uso de agregados
RCD para la fabricación de adoquines, y así lograr dar un nuevo uso a los escombros
generados en la industria de la construcción. Adicionalmente, este uso contribuye
minimizando los volúmenes existentes de residuos y por ende a la sostenibilidad del medio
ambiente.
La investigación comienza con la definición teórica, la clasificación y las propiedades
que tienen los adoquines, lo cual está estipulado en la norma técnica colombiana
NTC 2017. También se realiza la caracterización de los materiales utilizados en la
investigación, mediante ensayos de laboratorio de los agregados RCD donados por la
empresa Emsirvac ESP y los agregados naturales donados por la empresa triturados El
Chocho & Cía. Ltda. Además con la ayuda de distintas investigaciones se cuantifica la
cantidad actual de agregados de RCD que se generan en la ciudad Santiago de Cali.
El método Füller fue el utilizado para realizar el diseño de la mezcla con agregados
naturales para cumplir con la norma NTC-2017, la relación agua-cemento (A/C) se calculó
teniendo en cuenta el asentamiento de la mezcla para que no se deformara el adoquín
después de su fundición además de que su resistencia a la flexo-tracción cumpliera con lo
exigido en la norma NTC-2017.
x
Sobre la mezcla de agregado natural que cumplió con la resistencia a la flexo-tracción se
realizó un reemplazo en el fino del 30 y 100% con agregado RCD para la fabricación de
adoquines.
A partir de los resultados obtenidos de los laboratorios Contecon Urbar S.A. quienes
fueron los encargados de realizar los ensayos de flexo-tracción y brindar el informe
respectivo, se concluye que el reemplazo parcial y total del agregado RCD influye de
manera negativa disminuyendo la resistencia a la flexo-tracción pero teniendo en cuenta los
resultados estos adoquines con reemplazo pueden utilizarse en sitios donde la demanda de
carga no sea tan exigente.
Palabras clave: adoquines, agregado RCD, agregado natural, flexo-tracción y método
Füller.
xi
ABSTRACT
The overall objective of this study is to investigate the use of recycled aggregates from
construction and demolition waste (CDW) from the city of Santiago de Cali in the
construction of precast concrete paving block case articulated pavement.
This is a research study that seeks to explore the feasibility of using construction debris
CDW as aggregate in the concrete mixture in the making of paving block´s type "dog
bone".
The purpose of this research is to identify the potential use of CDW aggregates for
manufacturing pavers, and achieve a new use for the debris generated in the construction
industry. In addition it could help to minimize waste volumes and hence the sustainability
of the environment.
The investigation begins with the theoretical definition, classification and properties the
paving blocks have, which is stipulated in the Colombian technical standard NTC-2017.
Characterization of materials used in the investigation is also performed by laboratory tests
of aggregates CDW donated by the company EMSIRVAC ESP and natural aggregates
donated by the company Triturados El Chocho & Cia Ltda. Also with the help of various
investigations it was possible to determine the current amount of CDW aggregates
generated in the city Santiago de Cali.
The Füller method was used to design the mixture with natural aggregate to meet the
NTC 2017 standard, the water-cement ratio (W/C) were calculated taking into account the
settling of the mixture for the paving block not to deform after casting it and its flexion and
traction resistance to comply with the requirements in NTC 2017 standard.
On the blend of natural aggregate that met flexion and traction resistance, a replacement
of the coarse aggregate and the fine aggregate was performed with 30 and 100% of CDW
for manufacturing the paving block.
xii
From the results of laboratory Contecon Urbar SA who were responsible for conducting
the flexion and traction tests and providing a relevant report, it is concluded that the partial
and total replacement of added CDW negatively influences the flexion and traction
resistance but considering that such results on these paving block´s CDW replacement
could be used in places where the load is not quite demanding.
Keywords: paving block, aggregate CDW, natural aggregate, flexion traction and Füller
method
xiii
TABLA DE CONTENIDO
1.
Pág.
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1
2.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 4
2.1.
USO DEL RCD EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN ........................... 4
2.2.
PREFABRICADOS DE CONCRETO CON RCD .................................................... 8
2.3.
ADOQUINES DE CONCRETO............................................................................... 12
2.4.
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO, MÉTODO FÜLLER. ........................... 15
3.
MATERIALES Y MÉTODOS ..................................................................................... 19
3.1.
SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ESCOMBROS EN CALI ................................... 19
3.2.
MATERIALES ESTUDIADOS ............................................................................... 20
3.2.1.
Materiales recolectados de “EMSIRVAC” ........................................................... 21
3.2.2.
Agregado natural producido, triturado de roca diabásica de la cantera
“El Chocho” ......................................................................................................................... 22
3.3.
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES .................................................... 23
3.3.1.
Caracterización de los residuos sólidos de construcción y demolición ................. 24
3.3.2.
Ensayos realizados sobre el conjunto de partículas para el agregado de
RCD
25
3.4.
DISEÑO DE MEZCLA PARA CUMPLIR NORMA NTC-2017 CON
AGREGADO NATURAL ................................................................................................... 34
4.
RESULTADOS ............................................................................................................ 37
4.1.
CARACTERIZACIÓN DE RCD GENERADO EN LA CIUDAD
SANTIAGO DE CALI ......................................................................................................... 37
4.1.1.
Composición del RCD........................................................................................... 37
xiv
Propiedades físico – mecánicas ............................................................................. 39
4.1.2.
4.1.2.1.
Granulometría agregado natural y RCD ............................................................ 39
4.1.2.2.
Gravedad específica y absorción ....................................................................... 45
4.1.2.3.
Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de
sulfato de sodio o magnesio ................................................................................................. 48
4.1.2.4.
4.2.
Equivalente de arena .......................................................................................... 49
DISEÑO DE LA MEZCLA DE ADOQUINES CON AGREGADO
NATURAL........................................................................................................................... 50
4.2.1.
Primer diseño ......................................................................................................... 52
4.2.2.
Primer ajuste, segundo diseño ............................................................................... 56
4.2.3.
Segundo ajuste, tercer diseño ................................................................................ 60
4.3.
INFLUENCIA DEL REEMPLAZO DE AGREGADO RCD EN LOS
ADOQUINES. ..................................................................................................................... 62
4.3.1.
Resistencia a la flexo-tracción en adoquines con reemplazo. ............................... 62
4.3.2.
DENSIDAD ........................................................................................................... 66
4.3.2.1.
Adoquín con agregado natural ........................................................................... 66
4.3.2.2.
Adoquín con RCD ............................................................................................. 67
5.
CONCLUSIONES ........................................................................................................ 69
6.
RECOMENDACIONES PARA FUTUROS TRABAJOS........................................... 71
7.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 72
ANEXOS.............................................................................................................................. 74
xv
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Efecto en la resistencia por adición de agregados reciclados cerámicos (Yang
et al., 2011)............................................................................................................................. 5
Figura 2. Influencia del cemento en la resistencia a la compresión UCS (El-Maaty,
2013). ..................................................................................................................................... 6
Figura 3. Efecto de la adición de cerámicos en la adhesividad de los morteros (Jiménez
et al., 2013)............................................................................................................................. 6
Figura 4. Efecto de la adición de RCD en la resistencia a la compresión de adoquines
(Soutsos et al., 2011). ............................................................................................................. 9
Figura 5. Efecto de la adición de RCD en la absorción y la resistencia a la flexión de
bordillos (López et al., 2013). .............................................................................................. 10
Figura 6.Resultados obtenidos en obra mediante remplazos de agregado natural por
RCD (La GEAR, 2009). ....................................................................................................... 11
Figura 7. Resultados bloques en concreto mediante remplazos de agregado natural por
RCD que oscilan entre el 50 y 100%.(La GEAR 2009) ...................................................... 11
Figura 8. Efecto de adición de RCD en la flexión a 28 días de curado (Mena & Valdés,
2014). ................................................................................................................................... 12
Figura 9.Estructura del pavimento articulado(Cantarero & Méndez, 2011). .................. 13
Figura 10.Adoquín tipo “rectangular recto” (NTC-2017, 2004). .................................... 14
Figura 11. Adoquín tipo “doble hexágono” (NTC-2017, 2004). .................................... 15
Figura 12. Adoquín tipo “hueso de perro” (NTC-2017, 2004). ...................................... 15
Figura 13.Máquina trituradora de agregado derivado de RCD de la empresa Emsirvac. 21
Figura 14. Selección de agregado RCD. ......................................................................... 22
Figura 15. Balanza con aditamento para pesar en inmersión y canastilla ....................... 27
Figura 16. Equipos utilizados para densidad específica y absorción finos ..................... 30
Figura 17. Materiales para realizar el ensayo de equivalente de arena ........................... 33
Figura 18. Montaje del ensayo de equivalente de arena .................................................. 34
Figura 19. Diagrama de actividades para el diseño de la mezcla. ................................... 36
xvi
Figura 20. Composición del agregado RCD. .................................................................. 38
Figura 21. Actividades para tamizado de acuerdo a la norma. ........................................ 39
Figura 22. Curva granulométrica agregado natural y RCD. ............................................ 43
Figura 23. Comparación de la curva granulométrica generada por SOUTSOS y la de este
estudio. ................................................................................................................................. 44
Figura 24. Etapas fabricación de adoquín para cumplir norma NTC-2017 .................... 51
Figura 25. Esquema del ensayo a flexión (Fuente: NTC-2017). ..................................... 52
Figura 26. Molde para adoquines. ................................................................................... 52
Figura 27. Adoquín con agregado natural y relación agua cemento de 0,5. ................... 56
Figura 28. Reemplazo (%) vs Resistencia a la flexo-tracción (MPa) ............................. 65
Figura 29. Reemplazo (%) vs Dispersión (%) ................................................................. 66
Figura 30. Procedimiento cálculo de gravedad específica y absorción de adoquín ........ 67
Figura 31. Gráfica de Reemplazo (%) vs Absorción (%) ................................................ 68
xvii
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Resultados de los ensayos a compresión para adoquines sin adición de cenizas
volantes (Poon et al., 2002). ................................................................................................... 8
Tabla 2. Asentamientos recomendados (Giraldo, 2006). ................................................ 16
Tabla 3. Características de materiales de la cantera “El Chocho”. (Fuente: Triturados el
Chocho & Cia Ltda.). ........................................................................................................... 23
Tabla 4. Nomenclatura de los tipos de materiales a caracterizar en la composición de
RCD (norma Europea EN 933-11). ...................................................................................... 24
Tabla 5. Fórmulas gravedad específica y absorción gruesos (INVE 223-07). ................ 28
Tabla 6. Fórmulas gravedad específica y absorción finos (Fuente: INV E 222-07). ...... 30
Tabla 7. Clasificación de las masas obtenidas según la EN 933-11 ................................ 37
Tabla 8. Composición del material que no flotó ............................................................. 38
Tabla 9. Primer granulometría agregado fino natural. .................................................... 40
Tabla 10. Granulometría agregado grueso natural .......................................................... 40
Tabla 11. Segunda granulometría agregado fino natural ................................................ 41
Tabla 12. Granulometría agregado grueso RCD ............................................................. 42
Tabla 13. Granulometría agregado fino RCD ................................................................. 42
Tabla 14. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y
absorción agregado natural grueso. ...................................................................................... 45
Tabla 15. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y
absorción agregado RCD grueso. ......................................................................................... 45
Tabla 16. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado
grueso natural. ...................................................................................................................... 46
Tabla 17. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado
grueso RCD. ......................................................................................................................... 46
Tabla 18. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y
absorción agregado natural fino. .......................................................................................... 46
xviii
Tabla 19. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y
absorción agregado RCD fino. ............................................................................................. 46
Tabla 20. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado fino
natural................................................................................................................................... 47
Tabla 21. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado fino
RCD...................................................................................................................................... 47
Tabla 22. Resultados del ensayo de equivalente de arena para agregado natural ........... 49
Tabla 23. Resultados del ensayo de equivalente de arena para agregado RCD .............. 49
Tabla 24. Primer granulometría % que retiene del agregado grueso y fino a dosificar por
el método Füller ................................................................................................................... 53
Tabla 25. Aplicación de la ecuación de la parábola de Gessner a los diferentes tamices,
para tamaños máximos de 4,75 y 9,5mm para el primer diseño. ......................................... 54
Tabla 26. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del primer diseño de
mezcla. ................................................................................................................................. 55
Tabla 27. Segunda granulometría % que retiene del agregado grueso y fino a dosificar
por el método Füller. ............................................................................................................ 57
Tabla 28. Aplicación de la ecuación de la parábola de Gessner a los diferentes tamices,
para tamaños máximos de 4,75 y 9,5mm para el segundo diseño. ...................................... 58
Tabla 29. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del segundo diseño
de mezcla.............................................................................................................................. 59
Tabla 30. Resultados 28 días adoquín segundo diseño de mezcla (Fuente: Contecon) .. 59
Tabla 31. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del tercer diseño de
mezcla. ................................................................................................................................. 60
Tabla 32. Resultado de los adoquines con agregado natural a los 14 días (Fuente:
Laboratorios Contecon Urbar) ............................................................................................. 61
Tabla 33. Resultado de los adoquines con agregado natural a los 28 días (Fuente:
Laboratorios Contecon Urbar) ............................................................................................. 61
Tabla 34. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 30%) a los 14 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar). .............................................................................. 62
xix
Tabla 35. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 100%) a los 14
días (Fuente: Laboratorios Contecon Urbar)........................................................................ 63
Tabla 36. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 30%) a los 29 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar) ............................................................................... 64
Tabla 37. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 100%) a los 29
días (Fuente: Laboratorios Contecon Urbar)........................................................................ 65
Tabla 38. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con agregado natural ... 67
Tabla 39. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con reemplazo de
agregado RCD de 30%. ........................................................................................................ 67
Tabla 40. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con reemplazo de
agregado RCD de 100%. ...................................................................................................... 68
xx
1. INTRODUCCIÓN
Este proyecto estudia la influencia de los residuos de construcción y demolición (RCD),
sobre la resistencia a la flexo-tracción de adoquines de concreto para lograr evaluar esta
característica mecánica de los adoquines se tuvo en cuenta los parámetros de la norma
técnica colombiana NTC-2017.
El RCD es empleado en reemplazo parcial de los agregados tradicionalmente usados en
el hormigón. La mezcla utilizada en la fabricación de los adoquines se diseña a base de
granulometrías y ensayos de laboratorio. Por medio del método de diseño Füller se realiza
una mezcla de agregado natural para la fabricación de adoquines que cumpla con la norma
NTC-2017 para posteriormente reemplazar el agregado natural fino por el agregado RCD
fino en cantidades de 30 y 100%, esto se hizo para conservar el diseño Füller.
La principal motivación de este proyecto es brindar una alternativa diferente para el
reciclaje del RCD. Se tiene la hipótesis que esta alternativa es de fácil aplicación e
implementación en las pequeñas y medianas industrias de producción de adoquines.
Ferreira (2009), desarrolló una metodología que permitió el aprovechamiento de RCD
como agregados no convencionales en mezclas de concreto. El autor planteó que una de las
consecuencias que tiene el mal uso de los residuos es la contaminación del entorno, y los
efectos en la salud humana, como a plantas y animales. Además de esto la mayoría de
fuentes hídricas son vulnerables a la contaminación por RCD, generando acumulación de
sedimentos en el fondo de estas fuentes, los cuales reaccionan con otros elementos
orgánicos e inorgánicos de aguas superficiales y subterráneas. El recurso suelo es afectado
por la acumulación y disposición de RCD, en muchos casos contaminados con residuos
domiciliarios, que reaccionan con los agentes atmosféricos y sellan los poros del terreno
afectando negativamente a la biodiversidad y la productividad agropecuaria del suelo.
La inadecuada disposición final de los escombros está generando impactos a la salud, al
paisaje y al espacio público, reduciendo los indicadores de calidad de vida en algunos
sectores urbanos y rurales. Adicionalmente, la flora y la fauna son también afectadas.
1
El objetivo general del presente estudio consiste en estudiar el uso de agregados
reciclados de residuos de construcción y demolición (RCD) provenientes de la ciudad de
Cali en la construcción de elementos prefabricados de concreto, caso de los adoquines para
pavimentos articulados.
Como objetivos específicos se plantearon:

Caracterizar un residuo de construcción y demolición generado en la ciudad
Santiago de Cali, incluyendo su composición y propiedades físico-mecánicas;

Establecer la dosificación óptima de cemento, agua y agregados naturales para la
fabricación de adoquines que cumplan con la norma técnica colombiana para
adoquines de concreto para pavimentos (NTC-2017);

Estudiar la influencia del reemplazo de agregado RCD en la resistencia a la
flexo-tracción de los adoquines.
Para la investigación mencionada se abordaron los siguientes aspectos metodológicos,
agrupados por categorías en; caracterización, diseño de una mezcla con agregado natural y
reemplazo parcial y total del agregado por RCD.
El trabajo de grado está organizado en los siguientes capítulos: El capítulo 1 tiene la
revisión bibliográfica que se realizó para la elaboración de este trabajo que contiene el uso
del RCD en la construcción, ejemplos de concretos que se han realizado con RCD, la
definición conceptual de adoquines, sus ventajas y una posible forma de clasificarlos.
También se encuentra el marco teórico de los diseños de mezcla tenidos en cuenta para este
proyecto; en el capítulo 2, se define la situación actual de los escombros en Santiago de
Cali, además de los lugares donde fueron conseguidos los agregados tanto naturales como
RCD para la realización de la investigación, el proceso que se realizó en las instalaciones
del laboratorio de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Javeriana Cali para la
caracterización de estos agregados y por último el diseño de mezcla escogido; El capítulo 3
tiene todos los resultados de los ensayos realizados tanto en la Universidad como los
brindados por los laboratorios Contecon Urbar; en el capítulo 4 están las conclusiones tras
el análisis de estos resultados y por último el capítulo 5 propone recomendaciones o
2
sugerencias para futuros trabajos a realizar teniendo en cuenta los problemas y dificultades
que se presentaron durante el desarrollo de esta investigación.
3
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
En este capítulo son presentados algunos trabajos previos del tema y los elementos teóricos
necesarios para el desarrollo del mismo.
2.1. USO DEL RCD EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN
Giraldo & Vega (2012), exponen el caso de la cantera La Fiscala en Bogotá, la cual desde
el 2003 viene presentando una serie de cambios enfocados desde tres perspectivas (social,
ambiental y económica), ofreciendo un servicio integral y certificando a los usuarios el
buen manejo y destinación final de los escombros que producen durante las fases de
excavación y demolición de sus obras. Los autores muestran las principales intenciones de
las autoridades del distrito capital por introducir y consolidar una política de reciclaje de
residuos de construcción y demolición (RCD), alineados con el desarrollo de construcción
sostenible y la generación de nuevos procesos y productos que permitan aumentar la
eficiencia de los recursos no renovables, logrando así abrir nuevas oportunidades en la
cadena de vida de materiales constructivos. Se expone también los perjuicios de la
inadecuada disposición de escombros la cual se convierte en una problemática ambiental
urbana que se relaciona no solo con la invasión del espacio público y la destrucción de
ecosistemas (procesos de rellenos de humedales), sino también con deficiencias en los
sistemas de acueductos y alcantarillado (obstrucciones).
Los autores hacen referencia a un centro de tratamiento y aprovechamiento de RCD en
una cantera de la antigua zona minera de Tunjuelo, donde se lleva a cabo la primera
selección del material recibido. La selección permite separar tres tipos de residuos: a) el
apto para reciclar; b) el útil para el proceso de conformación morfológica y ambiental de
antiguas minas (tierra negra o capa vegetal); y c) el que podría ser utilizado por
organizaciones sociales para financiar programas (botellas, cartón, madera, hierro, flejes).
Además a ello cabe resaltar que ha sido expedida una resolución 2397 del 2011 que
establece que partir de abril de 2012 se debe empezar a implementar materiales reciclados
en las nuevas construcciones, empezando por el 5% y aumentando anualmente hasta
4
alcanzar el 25% del total de metros cuadrados en componentes no estructurales lo cual
engrandece la labor realizada por la cantera de Tunjuelo.
Yang et al. (2011), estudiaron el efecto de la adición de diferentes tipos de RCD en las
propiedades del concreto fresco y endurecido, para elementos estructurales y no
estructurales. Los autores encontraron que los agregados de RCD generan los siguientes
cambios respecto a mezclas elaboradas con agregados naturales manteniendo la misma
relación agua cemento: elevando la absorción de agua; y la presencia de morteros en los
agregados reciclados cerámicos modifican significativamente las propiedades mecánicas,
en lo que respecta a la resistencia a la compresión (ver Figura 1), y la permeabilidad.
Figura 1. Efecto en la resistencia por adición de agregados reciclados cerámicos (Yang et al.,
2011).
El-Maaty (2013), estudió la utilización de un RCD reciclado en el agregado de concreto
para bases y sub-bases de pavimentos y su potencial uso en Egipto, reemplazando los
agregados calcáreos que son usados tradicionalmente en esta región. Los resultados de la
resistencia a la compresión simple, UCS por sus siglas en inglés, muestran que los valores
5
superan el agregado convencional y que la misma depende de: el contenido de cemento en
la pasta (ver Figura 2), el tiempo de curado y la densidad inicial.
Figura 2. Influencia del cemento en la resistencia a la compresión UCS (El-Maaty, 2013).
Jiménez et al. (2013), evaluaron el desempeño de morteros frescos y endurecidos al
emplear agregados finos reciclados derivados de elementos de cerámica, remplazando 0, 5,
10, 20 y 40% del agregado natural. Encontraron que la densidad del mortero fresco y
endurecido decrece con el reemplazo del agregado natural. De forma análoga, la
trabajabilidad también se reduce. La adhesividad del mortero no es afectada por el
reemplazo de los agregados naturales por el reciclado. Finalmente concluyen que un
reemplazo de hasta el 40% de agregado fino por reciclado no afectan de forma significativa
las propiedades de los morteros (ver Figura 3).
Figura 3. Efecto de la adición de cerámicos en la adhesividad de los morteros (Jiménez et al.,
2013).
6
Castaño et al. (2013) discuten acerca de la generación y gestión de residuos (RCD) en la
ciudad de Bogotá, además de las políticas públicas y condiciones necesarias para que la
actividad del reciclaje de agregados se convierta en una posibilidad viable. Se presenta la
situación de Bogotá en la cual se obtienen datos como que la ciudad produce 2 ton/año per
cápita que se de esa estimación se aprovecha tan solo de un 5 a 10%. Por último se
concluye que según el estudio la alternativa de sustituir agregados naturales por reciclados
resulta viable técnicamente, dado que las propiedades que exhiben estos últimos cumplen
con la normativa actual de agregados de construcción.
Guarín et al. (2012), realizaron una comparación de los diferentes tratamientos aplicados
a la reducción, reuso y reciclaje de RCD en Latinoamérica, principalmente Brasil y
Colombia. Los autores discuten los planes de gestión integral de residuos sólidos (PGIRS),
y a los estudios enfocados al tema de manejo de RCD, sin embargo se evidencia la
deficiencia de los planes de manejo ambiental carencia de gestión y estricto control para su
cumplimiento, por otro lado Brasil que contó con la primera planta de reciclaje de RCD en
américa latina por medio de la resolución de CONAMA en el año 2002, ya recicla y
clasifica los residuos en reutilizables, reciclables para otros destinos, residuos sin
tecnologías o aplicaciones viables que permitan su recuperación (yeso) y residuos
peligrosos.
Pasandín & Pérez (2014), incorporaron agregados reciclados en mezclas asfálticas en
caliente, incluyendo reemplazos de 5, 10, 20 y 30% del agregado natural. Los RCD’s
fueron tratados previamente con una emulsión de recubrimiento que contenía hasta el 5%
de bitumen. Estudiaron la rigidez y la deformación permanente de las briquetas en
laboratorio encontrando propiedades mecánicas similares a las exhibidas por los agregados
naturales.
Pedro et al. (2014), evaluaron la capacidad de producción de concretos incorporando
agregados reciclados, evaluaron grupos de concretos con diferentes intervalos de resistencia
15-25, 35-45 y 65-75 MPa. Los resultados mostraron que no hay diferencias significativas
7
entre los agregados reciclados de diferentes fuentes en la resistencia y la durabilidad, sin
embargo si se tiene una reducción con relación a los agregados naturales.
2.2. PREFABRICADOS DE CONCRETO CON RCD
Poon et al. (2002), desarrollaron una técnica para producir bloques prefabricados de
concreto para pavimentos. Encontraron que al reemplazar el 50 y 100% de los agregados
naturales por agregado reciclado recolectado de dos puntos distintos de Hong Kong, tanto
en finos como gruesos, no se afecta considerablemente la resistencia a la compresión. En la
Tabla 1, se presentan algunos de los resultados de los autores citados.
Tabla 1. Resultados de los ensayos a compresión para adoquines sin adición de cenizas
volantes (Poon et al., 2002).
Resistencia a la
Notación empleada
% de RCD
Densidad (kN/m3)
compresión (MPa)
BL-Control
0
58,6
23,3
BL-TKO-50
50
62,1
22,8
BL-TKO-100
100
51,2
22,6
BL-KT-50
50
60,4
22,4
BL-KT-100
100
50,9
22,2
En la Tabla 1 el término BL significa bloque prefabricado en concreto para el primer
ítem denominado Control quiere decir que es fabricado solamente con agregado natural. Y
siendo reemplazado en porcentajes de 50 y 100% para los dos tipos de agregados reciclados
tomados de dos lugares diferentes en Hong Kong los cuales son Tseung Kwan (TKO) y el
antiguo aeropuerto de Hong Kong Kai Tak (KT) que funcionó hasta el año 1998.
Los autores compararon los resultados obtenidos con la norma británica (BS) de acuerdo
a sus parámetros establecidos para resistencia a la compresión, los cuales estipulan que no
debe ser menor a 30MPa a los 28 días de curado cumpliendo así satisfactoriamente la
resistencia a la compresión de las mezclas en ambos porcentajes de reemplazo para los
agregados tomados en las dos localidades de Hong Kong.
8
Ferreira (2009), desenvolvió una metodología que permitió el aprovechamiento de RCD
como agregados no convencionales en mezclas de concreto. El autor preparó cuatro tipos
distintos de mezclas (A, B, C y D) y una mezcla (E) que fue considerada como testigo,
elaborada con agregados convencionales. Los resultados mostraron que: el peso unitario del
concreto tuvo valores que corresponden a mezclas de buena trabajabilidad, para el concreto
en estado fresco; y mayores valores de resistencia a la compresión en estado endurecido, la
mezcla denominada A4 presentó 22,3 MPa a los 28 días con relación a la mezcla testigo de
apenas 20 MPa.
Soutsos et al. (2011), estudiaron el potencial de uso del RCD para la producción de
elementos de concreto prefabricados, particularmente adoquines para pavimentos. El
trabajo experimental incluyó el uso de tres series de ensayos: reemplazo sólo del agregado
fino, reemplazo sólo del agregado grueso, y reemplazo del fino y del grueso. Los resultados
indican que se puede reemplazar el agregado, siempre y cuando se disponga de
herramientas para triturar o reciclar los residuos de construcción y demolición. En la Figura
4 se muestra el efecto de la adición de RCD en la resistencia a la compresión de adoquines.
Figura 4. Efecto de la adición de RCD en la resistencia a la compresión de adoquines (Soutsos
et al., 2011).
9
López et al. (2013), muestran la utilización de RCD en bordillos y losas de piso usados
en construcción de vías y pavimentos. Los concretos fueron elaborados con sustitución de
20, 50, 70 y 100% del agregado natural. La absorción se incrementó con la adición,
mientras que la resistencia no se modificó considerablemente cuando el RCD era dominado
por residuos de concreto con relación al que contenía más residuos de cerámicos (ver
Figura 5).
Figura 5. Efecto de la adición de RCD en la absorción y la resistencia a la flexión de bordillos
(López et al., 2013).
De acuerdo con el informe técnico de la guía española de áridos reciclados procedentes
de residuos de construcción y demolición (GEAR), en la Obra (OB P5. C1.1), ubicada en el
barrio Latores del municipio de Oviedo el cual pertenece al principado de Asturias, se
propuso realizar los bordillos sustituyendo agregados naturales por reciclados en las
siguientes proporciones 0, 20, 50, 70, 100%. Obtuvieron los siguientes resultados, el
acabado no presenta variaciones significativas respecto a las piezas con agregado natural
siempre y cuando el porcentaje de sustitución sea inferior al 50%. En la Figura 6 se ilustran
los elementos prefabricados terminados.
10
.
Figura 6.Resultados obtenidos en obra mediante remplazos de agregado natural por RCD (La
GEAR, 2009).
Obra (OB P10.1) esta obra ubicada en el barrio Can Caracat del municipio de Caldes
Montbui ubicado perteneciente a la comunidad autónoma de Cataluña. Se realizaron
bloques para cerramiento en concreto, con un porcentaje de sustitución que oscila entre el
50 y 100%. Para la obtención de estos bloques se preparó la mezcla con agregado reciclado
y se introdujo en un molde para obtener la forma deseada. Se concluyó que el concreto
posee buena consistencia, optima resistencia a la compresión y buen comportamiento a la
retracción. Es importante resaltar que el diseño de mezcla obtenido en esta obra tiene una
baja proporción de finos. También los autores del documento mencionan que los bloques
tienen un montaje sencillo, rápido y seguro, además de tener un impacto ambiental muy
pequeño, tienen gran solidez y son económicos al momento de su fabricación. A
continuación se presenta como los bloques fueron colocados en la obra, ver Figura 7.
Figura 7. Resultados bloques en concreto mediante remplazos de agregado natural por RCD
que oscilan entre el 50 y 100%.(La GEAR 2009)
11
Mena & Valdés (2014), realizaron tres distintos diseños, haciendo reemplazos de 25, 50
y 100% del agregado natural por agregado reciclado. Analizaron y evaluaron propiedades
como la humedad, absorción y densidad para ver los efectos que tiene el reemplazo.
Evaluaron las propiedades mecánicas de resistencia a la compresión a 7, 14 y 28 días, la
resistencia a la flexión a 7 y 28 días (ver Figura 8) y el módulo de elasticidad a 28 días. Las
autoras afirman que para obtener materiales reciclados de buena calidad, se debe establecer
una normativa donde se explique y se detallen los procesos de selección y separación del
RCD. Anotan que los agregados reciclados presentan una mayor absorción de agua,
obteniendo 8,3%. Adicionalmente exhibieron un desgaste superior en 50% a los naturales,
limitando su utilización para estructuras que requieran resistencia a la abrasión. Por otro
lado, las características granulométricas resultaron adecuadas, encontrando bajos
porcentajes de partículas finas. Finalmente, anotan que con relación al módulo de
elasticidad una adición de hasta 25% de RCD en la mezcla produce valores aceptados por
algunas normas, ya que es del orden de 26,5 MPa.
Figura 8. Efecto de adición de RCD en la flexión a 28 días de curado (Mena & Valdés,
2014).
2.3. ADOQUINES DE CONCRETO
Es el pavimento formado por elementos prefabricados (bloques o adoquines) de pequeñas
dimensiones que individualmente son muy rígidos y se asientan sobre una capa de arena
(Ver Figura 9). Estos van asentados sobre la sub-base o directamente sobre la sub-rasante
12
dependiendo la calidad de esta. Transmiten los esfuerzos al suelo de soporte mediante un
mecanismo de disipación de tensiones.
Figura 9.Estructura del pavimento articulado(Cantarero & Méndez, 2011).
Su forma generalmente es prismática, permitiendo la colocación de piezas en forma
continua y ordenada para formar así, superficies de pavimento flexible con ventajas
constructivas y durabilidad.
El adoquín es usado por ventajas que presenta sobre otros materiales, tales como el
asfalto, pavimentos comunes, baldosas, etc.
Las ventajas del adoquín son:

Pueden fabricarse en una variedad de formas y colores que dan un mayor resalte
visual al pavimento.

Los adoquines pueden ser utilizados después de reparaciones o modificaciones.

No interviene procesos térmicos ni químicos para su implementación.

Pueden diseñarse para varios niveles de durabilidad y resistencia a la abrasión del
tránsito y acciones de la intemperie.

Facilidad en su instalación que no requiere mano de obra especializada.

Se adapta a cualquier variación de las vías debido a que son elementos que no están
unidos rígidamente.
No existe una clasificación plenamente consensuada para el adoquín. Existen
clasificaciones de acuerdo a su forma, arreglo, uso, carga de compresión, etc. Para el
13
presente estudio se explicaran de acuerdo a la norma NTC-2017 del año 2004 los
principales y más comunes tipos de adoquines utilizados.
Adoquín rectangular: Es el adoquín con una forma única, básicamente rectangular, que
se puede colocar siguiendo diversos patrones de colocación como espina de pescado, hilera,
tejido de canasto, etc (ver Figura 10).
Figura 10.Adoquín tipo “rectangular recto” (NTC-2017, 2004).
Adoquín rectangular recto modulado, adoquín modulado. Es el adoquín rectangular
recto que una vez colocado según uno o vario patrones de colocación se ajustan a una
retícula definida por un módulo, siempre coincidente con el eje de las juntas. La longitud
estándar y el ancho estándar de este tipo de adoquines debe ser iguales a un múltiplo del
módulo, menos el ancho de una junta estándar.
Adoquín no rectangular: Es el adoquín con forma única, diferente a la rectangular, que
solo se puede colocar siguiendo un solo patrón de colocación en hiladas. Las formas que
más se usa de este tipo de adoquines son las de “doble hexagono” y “hueso de perro” (Ver
Figura 11 y Figura 12 respectivamente).
Para esta investigación se decidió utilizar el adoquín tipo hueso de perro debido a que es
uno de los tipos que se encuentran con mayor frecuencia en los pavimentos articulados y
solamente se tenía este molde disponible en el lugar donde se efectuaron las fundiciones de
los adoquines.
14
Figura 11. Adoquín tipo “doble hexágono” (NTC-2017, 2004).
Figura 12. Adoquín tipo “hueso de perro” (NTC-2017, 2004).
2.4.DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO, MÉTODO FÜLLER.
Este método corresponde a los denominados métodos analíticos. La diferencia fundamental
entre los métodos analíticos y el método Instituto Americano de Concreto (ACI) radica en
que este último intenta llegar a la dosificación final de una manera más práctica, haciendo
correcciones sucesivas por asentamiento y resistencia. Los métodos analíticos no sugieren
corregir la dosificación inicial, suponen que con la aplicación de los procedimientos que
proponen se cumplen los requisitos de trabajabilidad y resistencia requeridos (Giraldo,
2006).
En el método Füller la correlación entre las propiedades de los agregados y las del
hormigón es más rigurosa ya que partiendo de unos determinados agregados se propone
conformar una granulometría conjunta del material, de manera que se ajuste
aproximadamente a una curva típica tomada como referencia y obtenida experimentalmente
de ensayos sobre trabajabilidad y densidad del concreto (Giraldo, 2006). Este método tiene
entonces por ventaja poder combinar varios agregados para obtener una granulometría más
compacta.
Para trabajar en paralelo con el diseño del método Füller se deben de tener en cuenta
variables dentro del diseño de la mezcla, en nuestra investigación tenemos en cuenta el
15
asentamiento como variable inicial. Para la fundición de los adoquines que son elementos
prefabricados en concreto se requiere una consistencia muy rígida como se puede apreciar
en la Tabla 2.
Tabla 2. Asentamientos recomendados (Giraldo, 2006).
Compactación
Consistencia
Asentamiento
(mm)
Fluidez
Vibro
compactación
Muy rígida
0-10
10-30
Alta vibración
Rígida
20-40
30-50
Vibración
normal
Plástica
50-90
50-70
Baja vibración
Fluida
100-150
70-100
Sin vibración
Liquida
≥150
≥100
Tipo de estructura
Pavimentos para tránsito pesado, con
fuerte vibración. elementos
prefabricados
Pavimentos con maquina
terminadora vibratoria.
Cimentaciones de hormigón masivo,
secciones poco reforzadas y
vibradas, muros no reforzados.
Muros de contención reforzados,
cimentaciones, pavimentos
compactados normalmente, losas,
vigas y columnas poco reforzadas
Secciones muy reforzadas (vigas,
losas, columnas), muros reforzados,
hormigón a colocar en condiciones
difíciles.
Hormigón transportado por bombeo,
hormigón autonivelante, no se
recomienda vibrarlo.
Debido al uso de la mezcla a diseñar se tiene que es una mezcla con consistencia muy
rígida, fundida con vibro-compactación para que la totalidad de sus agregados se
distribuyan por todo el molde y no existan espacios vacíos. El método que presenta Füller
seleccionó una curva granulométrica continua para la composición óptima de los agregados
en el hormigón, llamada parábola de Gessner. La curva es de la forma:
𝒅
𝐘 = 𝟏𝟎𝟎√( )
𝑫
Donde:

D: Es el tamaño máximo del agregado total;
16
(1)

Y: El porcentaje en peso de agregados que pasen a través del tamiz;

d: Tamiz del que se requiere módulo de finura para la parábola de Gessner.
Después de haber realizado la parábola de Gessner se calcula el módulo de finura o
también llamado módulo granulométrico, de cada una de los agregados (finos y gruesos),
que es la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie utilizada,
dividido entre cien.
𝑚𝑓 =
∑ %𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
100
(2)
Posteriormente se debe hacer el ajuste granulométrico de la mezcla de los distintos
agregados (finos y gruesos) a la curva Füller, buscando que se adapte lo máximo posible a
la curva teórica, parábola de Gessner.
Sabiendo que los agregados pueden estar clasificados en “n” grupos siendo m1,
m2,…mn los módulos de finura de cada grupo de agregados y mt2, mt,…mt3 los módulos
de finura de las curvas Füller coincidiendo con las fracciones 2, 3,…n; siendo t1, t2,…tn
los porcentajes que hay que tomar para que la granulometría de la mezcla se ajuste a la
curva de referencia (parábola de Gessner), se tendrá en cuenta el siguiente sistema de n
ecuaciones con n incógnitas (Correa, 2011):
𝑡1 + 𝑡2 + ⋯ + 𝑡𝑛 = 100
𝑡1𝑚1 + 𝑡2𝑚2
𝑡1 + 𝑡2
(4)
𝑡1𝑚1 + 𝑡2𝑚2 + 𝑡3𝑚3
𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3
(5)
𝑡1𝑚1 + 𝑡2𝑚2 + 𝑡3𝑚3 + ⋯ + 𝑡𝑛𝑚𝑛
𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 + ⋯ + 𝑡𝑛
(6)
𝑚𝑡2 =
𝑚𝑡3 =
𝑚𝑡𝑛 =
(3)
Para dosificaciones de dos agregados como lo es el caso de este proyecto, en el cual solo
se van a utilizar dos tipos de agregados, que son uno considerado como fino y otro
17
considerado como grueso se tiene el siguiente sistema de ecuaciones que cuenta con 2
ecuaciones y 2 incógnitas:
𝑡1 =
𝑚2−𝑚𝑡2
𝑚2−𝑚1
𝑥100%
𝑡2 = 100% − 𝑡1
(7)
(8)
Una vez ajustada la granulometría por el método de Füller, se debe seleccionar la
cantidad de agua de la mezcla, la cual puede obtenerse como una función del asentamiento
deseado y el tamaño máximo del agregado. Para tal fin se emplea la ecuación 9,
recomendada por Giraldo (2006):
𝑆 0,1
𝑊 = 218,8
𝑇𝑀 0,18
(9)
Dónde:

W (Kg): contenido de agua para un m3 de concreto.

S (mm): asentamiento.

TM (mm): tamaño máximo del agregado.
Posteriormente a obtener la cantidad de agua necesaria para un metro cubico de
concreto, se trabaja con la relación agua cemento escogida después de analizar las posibles
relaciones que van desde 0,35 hasta 0,5 debido al poco asentamiento que debe presentar el
concreto a la hora de desencofrar y teniendo en cuenta que el cemento es el componente
más costoso del concreto pero en definitiva se busca encontrar un diseño de mezcla que
cumpla satisfactoriamente la resistencia a la flexo-tracción.
18
3. MATERIALES Y MÉTODOS
En el presente capítulo es ilustrada la situación de los escombros en la ciudad de Santiago
de Cali, los procedimientos empleados durante la etapa de laboratorio y la descripción de
los materiales empleados.
3.1. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ESCOMBROS EN CALI
Hoy en día no existe en la ciudad un sitio de deposición final de los escombros. Adicional a
esto muchos carretilleros y empresas llevan los desechos de una forma ilegal a sitios no
autorizados, como parques y zonas verdes. Lo cual genera una ruta de miles de metros
cúbicos de escombros que se generan a diario.
De acuerdo con (Ortiz & Silva, 2013) y las fuentes que consultó el periódico para la
recolección de los datos que fueron el Dagma, la personería municipal de Cali, Emsirvac,
Ciudad Limpia, Progea y el asesor para el medio ambiente de la gobernación del Valle,
Alberto Ramos. A diario se producen más de 2.480 m3 de escombros en la ciudad de Cali.
Las constructoras y obras públicas son las encargadas de producir el 76,6%, las
remodelaciones ejecutadas por particulares en las viviendas generan el 23,4%. Esta gran
cantidad de escombros generados a diario es una clara problemática en la que se ve
afectada toda la ciudad tanto en la degradación del medio ambiente y las consecuencias que
trae a la salud de los ciudadanos estar expuestas a esta contaminación.
Para dimensionar y tener una idea de la cantidad de escombros que se está generando a
diario (2.480 m3) se llenaría una piscina olímpica como la del escenario Hernando Botero
O’byrne, se cubriría con una capa de 33 cm toda la cancha del estadio Pascual Guerrero, se
llenarían 140 volquetas doble troque con capacidad de carga de 17 m3 y se llenarían 28
viviendas de interés social como las que el Gobierno está regalando (Ortiz & Silva, 2013).
En Cali existe una situación crónica con 8 botaderos de escombros los cuales son: Alto
Aguacatal ubicado en el sector de La Playita, Terrón Colorado en la Avenida 6 Oeste con
Calle 17 junto a la cancha de la Institución Educativa Mutis, la vía férrea o calle 26
19
presenta varios puntos críticos de lo cual se calcula que existen aproximadamente cincuenta
mil metros cúbicos de desechos de construcción, la calle 72-O con carrera 27-C es un sitio
de alto impacto para la comunidad por las aproximadamente setenta mil familias que viven
alrededor de esta zona, la zona de brisas de comunero localizada detrás de la ciudadela
Educativa Isaías Duarte Cancino en el barrio Mojica es actualmente la escombrera más
grande de la ciudad con por lo menos dos millones de metros cúbicos de escombros, La
calle 1 Oeste en el sector de Siloé sobre la carrera 42-A y en la carrera 56, la calle 112 con
carrera 28-C en el barrio Pizamos III para ser más exactos el sector de Patio Taller y por
último el Jarillón del rio Cauca en zonas como las desembocaduras del rio Cali y del canal
CVC sur, así como el sector de Las Vegas (Ortiz & Silva, 2013).
Existen algunas propuestas en la ciudad sobre el proceso adecuado que debería
implementarse para el tratamiento, re-uso y disposición final de estos residuos tanto para
grandes, medianas y pequeñas empresas de construcción.
Para las empresas grandes se recomienda una separación de escombros (concreto, yeso,
cerámica y ladrillo) de los otros materiales (madera, metal), después se debe contratar una
empresa privada; transportadora de escombros para el caso del Valle del Cauca es Progea
guardando los escombros en cajas y llevarlos hasta el sitio de disposición final.
Para las empresas pequeñas el proceso es prácticamente igual, pero lo único distinto es
que los escombros son recogidos por una empresa de aseo pública (Emas, Promoambiental,
Ciudad Limpia).
Por último después de la disposición final de los escombros se puede formar materiales
pétreos, como rocas para la construcción o pueden ser utilizados para aplicaciones
industriales como tejas, ladrillos, baldosas o adoquines.
3.2. MATERIALES ESTUDIADOS
A continuación se describen los materiales empleados.
20
3.2.1.
Materiales recolectados de “EMSIRVAC”
Emsirvac ESP ubicada en el corregimiento de “El Carmelo” del municipio de Candelaria,
es una empresa que implementa el aprovechamiento de escombros y cuenta con la
autorización de la CVC. El DAGMA ha efectuado durante el 2013 el acompañamiento
técnico y vigilancia a través de visitas con CVC y con planeación municipal, actualmente
se encuentra en estudios por parte de CVC la viabilidad ambiental para la puesta en
operación de otra alternativa de aprovechamiento en el vaso 7 contiguo al sanitario de
Navarro.
En 1997 se creó la fundación Colombia Inteligente y en el 2013 se transformó en una
sociedad anónima simplificada denominada EMSIRVAC, empresa con la cual se extiende a
industria el desarrollo tecnológico de la transformación de residuos sólidos y bio-sólidos en
materia prima para la construcción y que une sus esfuerzos con la fundación Recurso
Humano Positivo, para aplicar este desarrollo en proyectos de cobertura social y ambiental.
Figura 13.Máquina trituradora de agregado derivado de RCD de la empresa Emsirvac.
21
En la Figura 13 se puede apreciar la máquina trituradora que hay en Emsirvac la cual
posee una banda transportadora que arranca de derecha a izquierda en la figura,
inicialmente se coloca el material en la banda y cae sobre la máquina trituradora que
dependiendo del tamaño de agregado que se quiera tener se le cambian los dientes
utilizados para triturar, luego de ser triturada sigue su trayectoria por la banda hasta llegar a
su sitio de disposición para ser separada y ubicada en el lote.
En la Figura 14 se observa el lote donde se encuentran pequeñas montañas de agregado,
separando el agregado RCD dependiendo de su tamaño distinguiendo agregados gruesos de
agregados finos. De este lote de montañas fueron tomados los agregados RCD utilizados en
esta investigación para la caracterización de los mismos y la fundición de adoquines.
Figura 14. Selección de agregado RCD.
3.2.2.
Agregado natural producido, triturado de roca diabásica de la cantera “El
Chocho”
En 1945 comenzó a funcionar a orillas de la quebrada El Chocho, afluente del río
Aguacatal, municipio de Santiago de Cali, en la ladera sur-occidental del Cerro de Las Tres
22
Cruces, la sociedad “Triturados y Mezclas Limitada” que posteriormente se transformó en
“Triturados El Chocho &Cía. Ltda”.
La empresa posee un lote de aproximadamente ciento cuarenta hectáreas (140 ha.) y
dentro de él cinco licencias o títulos mineros, con reservas probadas de roca basáltica de
30x106 m3 y reservas posibles de 85x106 m3.
El material es proveniente de una roca (diabasa o basalto) de origen volcánico con
excelentes propiedades mecánicas, que la hacen óptima materia prima para elaborar
agregados pétreos para concretos de asfalto y cemento, sub-base y bases para pavimentos.
En la Tabla 3 se presentan algunas características físicas de los materiales que se
encuentran en la cantera “El Chocho”.
Tabla 3. Características de materiales de la cantera “El Chocho”. (Fuente: Triturados
el Chocho & Cia Ltda.).
Areniscas
Sedimentario
Caliza
Sedimentario
Diabasa (basalto)
Volcánico
60
80
120
Dureza Mohs
--
4
6
Desgaste en los
Ángeles (%)
30%
24%
14%
Densidad en el
banco (kN/m3)
25,4
27
29
Origen
Resistencia a la
compresión
(MPa)
3.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
A continuación se presentan los procedimientos efectuados para la caracterización de los
materiales.
23
3.3.1.
Caracterización de los residuos sólidos de construcción y demolición
Para la caracterización de los agregados RCD se decidió realizar los siguientes ensayos de
laboratorio para así poder encontrar las principales características de este agregado.
Composición del agregado RCD
Al fin de determinar los materiales que conforman el agregado reciclado de RCD, se
examina visualmente efectuando una separación por material. Seis grupos de materiales se
identifican: materiales con alto contenido de cemento, este grupo se encuentran concretos y
morteros de cemento; materiales pétreos, en este grupo se encuentran gravas y cascajos;
cerámicos rojos como tejas y ladrillos; cerámicos blancos, incluidos los azulejos;
contrapisos y materiales contaminantes; acero y madera.
La composición del agregado reciclado de construcción y demolición se realiza según la
norma Europea EN 933-11. Como el tamaño máximo nominal de la granulometría tiene un
diámetro menor al de 32 mm (2 ½”) se tienen que separar 5 kg (M0) del agregado reciclado
para secar a una temperatura de 40±5°C durante 48 horas. Después de seco se toma la masa
del material como masa inicial (M1). Posteriormente se tamiza con los tamices 2 ½”, No.4
y fondo. El material que pasa del tamiz No.4 se toma como material M2 y el material
retenido en el tamiz No.4 es el material M3. Se separa la arena y la arcilla, usando lo que
pasa del tamiz 2 ½” y el material que se retiene en el No.4 (4mm) para depositar en una
bandeja y sumergir para así separar las partículas que floten (M4) por ende que tengan una
densidad inferior a la del agua. Las partículas que no floten se separan, se secan y se pesan
para obtener la masa (M5). Después se separan los agregados de la forma que se presenta
en la Tabla 4.
Tabla 4. Nomenclatura de los tipos de materiales a caracterizar en la composición de
RCD (norma Europea EN 933-11).
Constituyente
Rc
Ru
Rb
Ra
Rg
X
Descripción
Concreto, productos de concreto, morteros y bloques de concreto
Agregados no ligados, piedras naturales y agregados con algún contenido de
concreto
Cerámicos, ladrillo de arcilla y tejas, bloques cerámicos blancos (azulejos)
Materiales bituminosos (asfaltos)
Vidrio
Otros (Arcillas, limos, hierro, plásticos, madera, cauchos, estuco y yeso)
24
3.3.2.
Ensayos realizados sobre el conjunto de partículas para el agregado de
RCD
Estos ensayos incluyen la caracterización, en la cual se evalúa:
Granulometría (INVE 213-07): La granulometría llamada también gradación, es la
distribución del tamaño de partículas de un agregado. Se determina cuantitativamente la
distribución de los tamaños de las partículas de agregados gruesos y finos de un material,
por medio de tamices de abertura cuadrada progresivamente decreciente.
Primero se debe realizar la selección de la muestra de agregado que se va a trabajar,
mediante un cuarteo, el cual garantiza la aleatoriedad de la misma, la importancia de este
paso radica en que las partículas de tamaños similares tienden a agruparse, lo que impide
que la muestra sea verdaderamente representativa, el tamaño de dicha muestra puede variar.
Luego de tener las muestras a trabajar debidamente pesadas, se procede a secar la
muestra en horno a una temperatura de 110° ± 5°C (230° ± 9°F), durante 24 horas, para así
obtener masa constante. Se pueden secar las muestras a mayores temperaturas, sin que se
afecten los resultados. Cuando se retira la muestra del horno se procede a pesarla
nuevamente. En caso del tamizado a mano se deben rotar las partículas si es necesario
durante un período adecuado de tiempo de 10 a 15 minutos según la norma INV 213-07. La
cantidad de material en un tamiz dado se debe limitar de tal forma que todas las partículas
tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias veces durante la operación
de tamizado, con el fin de determinar si ellas pasan o no a través de dicho tamiz; sin
embargo, no se deberá forzar para obligarlas a pasar por las aberturas. Después de tener la
cantidad de material retenido por tamiz, se determina la masa de la muestra por cada uno,
en una balanza. La masa total del material después del tamizado debe diferir en 0,3%
respecto a la masa de la muestra original colocada sobre los tamices.
Gravedad específica y absorción de agua (INVE 222-07 y 223-07): La gravedad
específica es la relación entre la masa (o peso en el aire) de un volumen de sólidos y la
masa de un volumen igual de agua a una temperatura establecida, su valor es adimensional.
25
La absorción es la masa del agua que llena los poros permeables de las partículas de
agregado sin incluir el agua adherida a la superficie de las mismas, expresada como
porcentaje de la masa seca del agregado.
Gravedad específica y absorción de agua en agregados grueso (INVE 223-07). Para
determinar la densidad relativa y la absorción de una muestra de agregado grueso, se debe
seguir el siguiente proceso:
Primero se obtiene el material de muestra a partir de un proceso denominado cuarteo,
este consiste en reducir el tamaño de la muestra hasta obtener un tamaño manejable. A
continuación, el material es pasado por un tamiz número 4 y depositado en un tanque
donde se le adiciona agua y es lavado con mucho cuidado de manera que no se pierda
ninguna partícula.
Después del lavado, se coloca la muestra en inmersión en agua de grifo durante 24±4
horas como mínimo, dicho proceso consiste en depositar la grava en un recipiente y
agregarle agua hasta sobrepasar el nivel de la muestra. Una vez pasadas las 24 horas, se
procede a eliminar totalmente el agua contenida en el recipiente sin perder ninguna
partícula de la muestra llevándolo al estado saturado superficialmente, se deposita la
muestra sobre un recipiente grande donde se fracciona nuevamente en partes más pequeñas
por medio del cuarteo buscando con esto que la muestra posea variedad en tamaño, se
toman 3 muestras pequeñas de la grava anteriormente seleccionada y luego se realizan los
siguientes pasos con cada una de ellas.
1. Llevar la muestra a un estado saturado superficialmente seco por medio del uso de
una bayetilla: Se coloca la muestra sobre la bayetilla se envuelve y se comienza a secar
hasta que el agregado adquiera una apariencia mate, lo cual indica que el material ya se
encuentra en un estado saturado superficialmente seco.
2. Pesar la muestra en el aire: Se retira la muestra del recipiente pequeño, se seca este
con un paño, se pesa y registra el valor obtenido. A continuación se vierte nuevamente la
26
muestra en el recipiente pequeño, se pesa y se registra nuevamente el valor
correspondiente.
3. Pesar la muestra en inmersión: Se organiza la balanza en un soporte alto, se ubica en
la parte inferior del soporte un tanque de agua casi lleno y dentro de este la canastilla que
está conectada por medio de un cordel al aditamento ubicado en el centro de la balanza
(ver Figura 15). Una vez ubicada la malla se observa si el agua está cubriéndola por
completo, de no ser así, se le agrega más agua al tanque hasta cubrirla. A continuación
se tara (poner en cero la balanza) la balanza y luego se procede a adicionar todo el
contenido de la muestra dentro de la malla evitando perder partículas, se pesa y se registra
el valor obtenido.
Figura 15. Balanza con aditamento para pesar en inmersión y canastilla
4. Llevar la muestra al horno: Se toma la muestra de la canastilla y se coloca de nuevo
en el recipiente pequeño metálico. Después, se anota en un papel la información obtenida
correspondiente al ensayo y se lleva al horno durante 24±4 horas. El horno se debe
encontrar a una temperatura de 110°C.
5. Sacar la muestra del horno: Se saca la muestra del horno y se deja enfriar a
temperatura ambiente; una vez fría, se lleva a la balanza y se pesa. Se consigna el valor
obtenido, luego se hace la diferencia entre el peso encontrado y el peso del recipiente vacío
y se encuentra la masa de la muestra seca.
27
A continuación en la Tabla 5 se presentan las ecuaciones encontradas en la norma INVE
223-07 para hallar las densidades y la absorción de los agregados gruesos. Posterior a la
tabla se presentan el significado de las posibles variables que hay en cada ecuación.
Tabla 5. Fórmulas gravedad específica y absorción gruesos (INVE 223-07).
Propiedad
Unidad
Condición
Adimensional
Muestra seca (OD)
Adimensional
Muestra saturada
superficialmente
seca (SSS)
Densidad
relativa
Densidad
relativa
aparente
Adimensional
General
Absorción
%
General
Ecuación
𝜌𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎𝑂𝐷 =
𝐴
(𝐵 − 𝐶)
𝜌𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎𝑆𝑆𝑆 =
𝐵
(𝐵 − 𝐶)
𝜌𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 =
𝐴
(𝐴 − 𝐶)
(𝐵 − 𝐴)
𝐴𝐵𝑆 = [
] × 100
𝐴
Nomenclatura básica:

A=Peso de la muestra seca (OD);

B=Peso de la muestra saturada superficialmente seca (SSS);

C=Peso de la muestra en inmersión.
Gravedad específica y absorción de agua en agregados finos (INVE 222-07). En este
laboratorio se describe la forma con la cual se efectúa la práctica de laboratorio con
relación a la densidad, densidad relativa y absorción de los agregados finos, que se sabe que
es el material pasante de la malla No. 4 y retenido en la malla No. 200.
En primer lugar se debe realizar la selección de la muestra de agregado que se va a
trabajar, esta se obtiene mediante el pasante del tamiz No.4, tamiz que separa a los
28
agregados finos de los gruesos, el peso de la muestra para este caso es de aproximadamente
1 kg.
Luego de tener las muestras a trabajar debidamente pesadas, se procede a decantar el
exceso de agua y a secar la muestra al sol durante aproximadamente 24 horas, verificando
de esta manera, la fluidez de las partículas de la muestra, con ayuda del ensayo del cono, el
cual consiste en colocar en el interior del cono tres capas de igual volumen de agregado,
hasta colmarlo apisonándolo con 25 golpes de pistón distribuidos en las diferentes capas,
una vez compactada la última capa se enrasa la superficie del agregado con la mano; en
donde, si la muestra se desmorona solo un poco, manteniendo levemente la forma del cono
recipiente, indica que ha alcanzado la condición saturada superficialmente seca. Si al
realizar la primera prueba con el cono se considera que todavía hay humedad superficial en
el espécimen se continúa el secado y se efectúa periódicamente la prueba hasta alcanzar la
condición anteriormente descrita, el proceso de secado se puede agilizar mezclando
frecuentemente la muestra y así mismo garantizando la homogeneidad de este. Al culminar
dicho procedimiento se selecciona una muestra del material superficialmente seco, se
deposita en un recipiente previamente tarado y se procede a pesar el contenido, hasta tener
una muestra de 500 g.
En un picnómetro o balón volumétrico que esta calibrado a 500 ml bajo una temperatura
de 20°C, se introduce una pequeña cantidad de agua y así mismo con ayuda de un embudo
se introduce la muestra seleccionada de 500 ± 10 g, luego se le adiciona más agua, hasta
que el nivel de esta se encuentre en el cuello del matraz, inmediatamente se somete a vacío,
utilizando una bomba, la cual succionará el aire que se encuentra disuelto entre las
partículas, durante este proceso se le adiciona agua al matraz hasta que el nivel de agua
alcance los 500 ml, en el cual se le hace una marca de calibración (marca de enrase) y se
continua succionando el aire que se encuentra entre las partículas, también se debe verificar
que no exista aire en la muestra mediante leve agitación manual, al terminar este proceso se
completa el nivel de agua hasta la marca de enrase, se debe aclarar que esta agua debe ser
desaireada, que para este caso se completa con agua desaireada, y se procede a pesar el
matraz con el agua y la muestra, luego se traslada el material que se encuentra dentro del
29
matraz a un recipiente que ha sido previamente pesado para colocarlo en el horno a una
temperatura de 110 ± 5 °C ,con el fin de secar el material durante un período de tiempo de
24 ± 4 h.
Posteriormente se determina el peso del material seco y el del balón volumétrico solo
con agua (hasta la marca de enrase), se debe tener en cuenta que la temperatura del ensayo
del picnómetro con la muestra debe coincidir con la temperatura del picnómetro solamente
con agua, para lo cual se debe calibrar el balón volumétrico. En la Figura 16 se pueden
observar los instrumentos más importantes utilizados durante este ensayo, de derecha a
izquierda son el picnómetro, molde metálico con su respectivo pisón y el tamiz
Figura 16. Equipos utilizados para densidad específica y absorción finos
A continuación en la Tabla 6 se presentan las ecuaciones encontradas en la norma INVE
222-07 para hallar las densidades y la absorción de los agregados finos. Posterior a la tabla
se presentan el significado de las posibles variables que hay en cada ecuación.
Tabla 6. Fórmulas gravedad específica y absorción finos (Fuente: INV E 222-07).
Propiedad
Densidad relativa o gravedad
específica
Condición
Para agregado seco (OD)
Para agregado saturado
superficialmente seco (SSS)
30
Expresión matemática
𝐴
𝑆𝑑 =
(𝐵 + 𝑆 − 𝐶)
𝑆
𝑆𝑆 =
(𝐵 + 𝑆 − 𝐶)
Propiedad
Condición
Expresión matemática
Para agregado seco (OD)
Densidad
Para agregado saturado
superficialmente seco (SSS)
Densidad relativa aparente
General
Densidad aparente
General
Absorción
General
𝐴
𝜌𝑑 = 997.5 × (
)
𝐵+𝑆−𝐶
𝑆
𝜌𝑠 = 997.5 × (
)
𝐵+𝑆−𝐶
𝐴
𝑆𝑎 =
(𝐵 + 𝐴 − 𝐶)
𝐴
𝜌𝑎 = 997.5 × (
)
𝐵+𝐴−𝐶
𝑆−𝐴
%𝐴 = 100 × (
)
𝐴
Nomenclatura básica:

A = Peso de la muestra en estado seco.

B = Peso del picnómetro lleno con agua hasta la línea de calibración

C = Peso del picnómetro lleno con la muestra de agregado fino y agua, hasta
.
la línea de calibración.

S = Peso de la muestra en estado saturado superficialmente seco.

𝑆𝑑 = Densidad relativa para agregado seco.

𝑆𝑆 = Densidad relativa para agregado saturado superficialmente seco.

𝑆𝑎 = Densidad relativa aparente.

𝜌𝑑 = Densidad para agregado seco.

𝜌𝑠 = Densidad para agregado saturado superficialmente seco.


𝜌𝑎 = Densidad aparente.
%𝐴 = Porcentaje de absorción .
Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o
magnesio (NTC-126): Este busca hacer un estimativo preliminar de la sanidad de los
agregados a ser usados en concretos y otros propósitos. El ensayo determina la resistencia a
la desintegración de los agregados, por la acción de soluciones saturadas de sulfato de sodio
o de magnesio, seguido de secado al horno para deshidratar parcial o completamente la sal
precipitada en los poros permeables. La fuerza de expansión interna derivada de la
rehidratación de la sal después de re inmersión simula la expansión del agua por
31
congelamiento. Mediante este método se puede obtener una información útil para juzgar la
calidad de los agregados que han estado sometidos a la acción de los agentes atmosféricos.
Este ensayo fue realizado en los laboratorios Contecon Urbar el cual utilizo una solución de
sulfato de magnesio, sometiendo el agregado a cinco ciclos de humedecimiento y secado.
Equivalente de arena de suelos y agregados finos (INVE 133-07): Este ensayo
pretende determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material
arcilloso, en los suelos o agregados finos.
Los materiales que se deben utilizar para este ensayo son:

Solución cloruro de calcio.

Tuvo irrigador.

Tubo flexible.

Cilindro graduado de plástico.

Probeta.

Tapón de caucho.

Recipiente metálico de 85ml (3 oz).

Cronometro.

Botellón de 4L.

Embudo de plástico.
Se presenta entonces los materiales utilizados para la realización de este ensayo ver Figura
17.
32
Figura 17. Materiales para realizar el ensayo de equivalente de arena
Para empezar se debe seleccionar y cuartear el material fino con el que se va a trabajar
para pasar por el tamiz No.4 posteriormente se toman 3 probetas con escala en milímetros.
Las tres se llenan de la solución de cloruro de calcio hasta el nivel de 100 mm y se le
agregan 85 ml (3 oz) de arena medidas en el recipiente metálico del ensayo de equivalente
de arena como se observa en la Figura 18. Se espera que las tres probetas tengan un
comportamiento muy similar, pues se ensayan bajo las mismas condiciones.
Después de dejar las probetas en reposo durante 10 minutos, las probetas se agitan
durante 30 segundos (90 ciclos) preferiblemente por un solo operador para que sean
constantes los movimientos de acuerdo a las especificaciones de la norma INVE-133.
Luego se llenan de agua con el tubo irrigador hasta el nivel de 380 mm y se dejan reposar
durante 20 minutos.
33
Figura 18. Montaje del ensayo de equivalente de arena
Una vez realizado el procedimiento se determinan las alturas de finos y arena.
Se tomaron los siguientes datos:
La lectura de arcilla se toma como la frontera entre la fase liquida y los sólidos
decantados. La lectura de arena se mide con ayuda de un pistón y se determina como:
𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎 − 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛 (254𝑚𝑚)
𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐷𝑒 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 (%) =
𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
𝑋 100%
𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎
(10)
(11)
3.4. DISEÑO DE MEZCLA PARA CUMPLIR NORMA NTC-2017 CON
AGREGADO NATURAL
Para el cumplimiento de los parámetros que se establecen en la NTC-2017 se realizó un
diagrama de actividades a ejecutar durante el diseño de la mezcla (ver Figura 19), que inicia
con la selección del tamaño máximo de los agregados a utilizar en la mezcla, seguido del
34
diseño Füller para hallar los porcentajes de agregado grueso y de fino, se calcula la cantidad
de agua (W), a partir del asentamiento y el tamaño máximo (ver ecuación 9), seleccionar la
relación de agua cemento inicial, para comprobar de que no existan problemas a la hora de
la fundición y retiro de los moldes de los adoquines se realiza una prueba de asentamiento y
si no cumple se cambia la relación de agua y cemento, después de cumplir con el
asentamiento mencionado anteriormente se fabrican los adoquines, para primero que todo
verificar su densidad y si la densidad no es la adecuada se realiza un ajuste en el diseño
Füller con la granulometría de los agregados posteriormente y para finalizar el diseño con
agregados naturales se realizan los ensayos a la flexotracción buscando un resultado de
igual o mayor a 5 MPa que es lo que exige la norma NTC-2017 de no cumplirse se
modifica la relación agua cemento para finalmente empezar a la sustitución de agregado
RCD por el natural.
A continuación en la Figura 19 se puede apreciar el diagrama de actividades con
decisiones, el siguiente diagrama es de elaboración propia con ayuda del director de la
investigación donde se puede apreciar todo el proceso llevado a cabo que fue descrito en el
párrafo anterior.
35
Figura 19. Diagrama de actividades para el diseño de la mezcla.
36
4. RESULTADOS
A continuación se presentan los resultados de los ensayos de laboratorio partiendo de la
caracterización de los RCD hasta los ensayos de resistencia de adoquines individuales.
4.1. CARACTERIZACIÓN DE RCD GENERADO EN LA CIUDAD SANTIAGO
DE CALI
La muestra de material natural y RCD que fue sometida a estos ensayos fue agregado
grueso (tamaño máximo 9,5 mm) y fino (tamaño máximo 4,75 mm). El agregado RCD fue
tomado de la empresa EMSIRVAC en el mes de diciembre del 2013 y el agregado natural
fue tomado de la cantera El Chocho en el mes de marzo del 2014.
4.1.1. Composición del RCD
En las tablas 7 y 8 se presentan los resultados de la clasificación por composición del RCD
empleado en la presente investigación. En general el 78% del RCD corresponde a Rc+Ru, y
el 22% restante a Rb, por lo cual se concluye que sus mayores elementos constituyentes son
productos de concreto, similar a lo reportado por Mena & Valdés (2014), para la misma
fuente obteniendo 82 y 18% respectivamente. Una característica adicional en el agregado
grueso reciclado estudiado es el bajo contenido de contaminantes, denotado por el material
flotante.
Tabla 7. Clasificación de las masas obtenidas según la EN 933-11
M
M0
M1
M2
Descripción
Material inicial
Material seco
Material pasa tamiz No.4 (4mm)
Peso (g)
5000,0
4990,8
598,4
M3
Material retenido tamiz No.4 (4mm)
4392,4
M4
Material que flotó
8,6
M5
Material que no flotó
4383,8
37
Tabla 8. Composición del material que no flotó
Constituyente
Descripción
Peso (g)
Rc
Concreto, productos de concreto, morteros y bloques de
concreto
2793,33
Ru
Agregados no ligados, piedras naturales y agregados con
algún contenido de concreto
621,94
Rb
Cerámicos, ladrillo de arcilla y tejas, bloques cerámicos
blancos (azulejos)
963,03
Ra
Materiales bituminosos (asfaltos)
0
Rg
Vidrio
2,1
X
Otros (Arcillas, limos, hierro, plásticos, madera, cauchos,
estuco y yeso)
3,4
TOTAL
4383,8
Con el fin de tener una visión más gráfica de cómo está compuesto este agregado RCD
se realiza un diagrama de torta convirtiendo los pesos obtenidos en el ensayo
en
porcentajes, dividiendo el peso de cada constituyente del agregado RCD entre el peso total
de la muestra de RCD tomada para realizar este ensayo. En la Figura 20 podemos apreciar
que solo se muestran tres tipos de constituyentes en el diagrama de torta (Rc, Ru y Rb), esto
es debido a que estos son el 99,88% de la composición del agregado RCD estudiado, por
esta razón no se presentan los otros constituyente en el diagrama de torta (Ra, Rg y X).
Figura 20. Composición del agregado RCD.
38
De esta composición podemos resaltar que aproximadamente el 22% del residuo de
construcción de la ciudad de Santiago de Cali, se deriva de cerámicos y arcillas lo que
puede ser considerado como una razón en la disminución de la resistencia a la flexotracción de los adoquines con reemplazo debido a la menor resistencia que poseen estos
tipos de materiales a comparación con los otros dos tipos de constituyentes que tiene el
agregado RCD. Así alterando el comportamiento estructural del adoquín, lo que trajo
consigo fallas repentinas, generando datos dispersos y por lo tanto baja resistencia a la
flexo-tracción.
4.1.2. Propiedades físico – mecánicas
A continuación se presentan las propiedades físico-mecánicas de los agregados empleados,
tanto naturales como reciclados.
4.1.2.1. Granulometría agregado natural y RCD
A continuación Figura 21 se presentan dos imágenes que hacen parte del proceso de la
granulometría, en la imagen “a” se muestra el proceso de lavado del material y en la figura
“b” un ejemplo de cómo se lleva el proceso de tamizado del agregado.
a)
b)
Figura 21. Actividades para tamizado de acuerdo a la norma.
39
Para poder llevar a cabo el diseño Füller se debe tener la granulometría tanto del
agregado grueso como la del agregado fino y así realizar los cálculos descritos en el
Capítulo 2.4 encontrando el porcentaje de agregado grueso y fino que debe llevar la mezcla
para fundir los adoquines. A continuación se presentan en la tabla 9 y 10 las granulometrías
del agregado fino natural y grueso natural respectivamente.
Tabla 9. Primer granulometría agregado fino natural.
Abertura Del Tamiz
Pulgadas
mm
No.4
No.8
No.16
No.30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
0
Total
Peso
Retenido (g)
Porcentaje
retenido (%)
0
332,43
255,03
147,3
106,22
75,46
49,44
32,13
998,01
0
33,31
25,55
14,76
10,64
7,56
4,95
3,22
100
Porcentaje
retenido
acumulado
(%)
0
33,31
58,86
73,62
84,27
91,83
96,78
100
Porcentaje
pasa (%)
100
66,69
41,14
26,38
15,73
8,17
3,22
0
Tabla 10. Granulometría agregado grueso natural
Abertura Del Tamiz
Pulgadas
mm
3/8”
No.4
No.8
No.16
No.30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
9,5
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
0
Total
Peso
Retenido (g)
Porcentaje
retenido (%)
0
544,95
385,69
66,97
0,31
0,2
0,25
0,5
0,38
999,25
0
54,54
38,6
6,7
0,03
0,02
0,03
0,05
0,04
100
40
Porcentaje
retenido
acumulado
(%)
0
54,54
93,13
99,84
99,87
99,89
99,91
99,96
100
Porcentaje
pasa (%)
100
45,46
6,87
0,16
0,13
0,11
0,09
0,04
0
La primera granulometría se controló por tamaño máximo, teniendo como referencia la
granulometría descrita en la investigación de Soutsos et al. (2011). El objeto fue obtener un
punto de partida para el diseño de mezclas.
Después de haber realizado el primer diseño de la mezcla se encontró que los adoquines
obtenidos no eran adecuados por su contextura en la cual se notaba que era un concreto
muy poroso, entonces se decidió realizar de nuevo la granulometría al agregado fino pero
tomando el agregado de otro de los costales donados; esto se puede evidenciar en el
capítulo 4.2.1 (pág. 52) de la presente investigación. La nueva granulometría resultó poseer
un módulo de finura mayor siendo este una variable que para el diseño Füller cambia de
forma directa los porcentajes tanto de agregado fino como de grueso. En la Tabla 11 se
puede ver los resultados obtenidos de la segunda granulometría.
Tabla 11. Segunda granulometría agregado fino natural
Abertura Del Tamiz
Pulgadas
mm
Peso Retenido
(g)
No.4
No.8
No.16
No.30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
0
Total
0
307
394,13
99
106,2
48,29
45,29
0
999,905
Porcentaje
retenido (%)
0
30,7
39,42
9,9
10,62
4,83
4,53
0
100
41
Porcentaje
retenido
acumulado
(%)
0
30,7
70,12
80,02
90,64
95,47
100
100
Porcentaje
pasa (%)
100
69,3
29,88
19,98
9,36
4,53
0
0
Tabla 12. Granulometría agregado grueso RCD
Abertura Del Tamiz
Pulgadas
mm
Peso Retenido
(g)
3/8”
No.4
No.8
No.16
No.30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
9,5
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
0
Total
0
815,74
89,5
15,45
12,66
32,05
23,22
9,29
1,1
999,01
Porcentaje
retenido (%)
0
81,64
8,96
1,55
1,27
3,21
2,32
0,93
0,11
99,98
Porcentaje
retenido
acumulado
(%)
0
81,64
90,59
92,14
93,41
96,61
98,94
99,87
99,98
Porcentaje
pasa (%)
100
18,36
9,41
7,86
6,59
3,39
1,06
0,13
0
Tabla 13. Granulometría agregado fino RCD
Abertura Del Tamiz
Pulgadas
mm
Peso Retenido
(g)
No.4
No.8
No.16
No.30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
0
Total
0
157,26
164,02
288,69
298,37
72,47
16,03
1,55
998,39
Porcentaje
retenido (%)
0
15,76
16,43
28,93
29,9
7,26
1,61
0,16
100
Porcentaje
retenido
acumulado
(%)
0
15,76
32,19
61,12
91,02
98,28
99,88
100,04
Porcentaje
pasa (%)
100
84,24
67,81
38,88
8,98
1,72
0,12
0
A continuación en la Figura 22 se presenta una comparación gráfica de las curvas
granulométricas tanto de los agregados RCD cuyos datos se pueden observar en la Tabla 12
(agregado grueso) y en la Tabla 13 (agregado fino) como de los agregados naturales
empleados para esta investigación, de esta grafica se puede evidenciar la similitud en
cuanto a agregado grueso se refiere aunque el agregado natural posee mayor cantidad de
partículas con menor diámetro que el agregado RCD. En cambio en el agregado fino se
42
puede ver que el material RCD posee partículas con menos diámetro que el material
natural.
Granulometria RCD
100
90
80
% que pasa
70
60
Agregado fino natural
50
Agregado grueso natural
40
Agregado fino RCD
30
Agregado grueso RCD
20
10
0
0,01
0,1
1
10
Diámetro de la partícula (mm)
Figura 22. Curva granulométrica agregado natural y RCD.
El porcentaje de material perdido durante la realización del ensayo de granulometría del
agregado natural y del RCD tanto para finos y gruesos es:
𝑀𝑃𝐺 =
1000 − 999,25
X100
1000
𝑀𝑃𝐹 =
𝑀𝑃𝐺 = 0,075 %
1000 − 999,905
X100
1000
𝑀𝑃𝐹 = 0,095%
El porcentaje de material perdido para los ensayos de granulometría del agregado natural
fue de 0,075 y 0,095% en agregado grueso y fino respectivamente:
𝑀𝑃𝑅𝐶𝐷𝐺 =
1000 − 999,01
X100
1000
𝑀𝑃𝑅𝐶𝐷𝐹 =
𝑀𝑃𝑅𝐶𝐷𝐺 = 0,099%
1000 − 998,39
X100
1000
𝑀𝑃𝑅𝐶𝐷𝐹 = 0,061%
43
El porcentaje de material perdido para los ensayos de granulometría del agregado RCD
fue de 0,099 y 0,061% en agregado grueso y fino respectivamente.
La masa total del material después del tamizado debe ser muy próxima a la masa de la
muestra original colocada sobre los tamices. Si las cantidades difieren en más del 0.3% para
el agregado respecto a la masa original de la muestra seca, los resultados no podrán ser
utilizados.
Esto indica que la cantidad de material perdido durante el desarrollo del tamizado, que
fue del orden del 0,075-0,199-0,099 y 0,061% se encuentra dentro del margen aceptado por
la norma INVE 213-07, por ende los resultados del ensayado son aceptables y se pueden
utilizar para el debido análisis granulométrico. Por último, para tener como base una
granulometría de agregado natural y que sea adecuada para la realización de adoquines, Se
tomó como apoyo la investigación de (Soutsos et al., 2011) utilizado para crear una
confrontación entre el agregado que ellos utilizaron y el de este estudio. De lo cual se
obtuvo la siguiente curva granulométrica ver figura 23.
100
90
80
Agregado fino natural
% que pasa
70
60
Agregado grueso natural
50
40
Agregado grueso
Soutsos
30
20
Agregado fino Soutsos
10
0
0,01
0,1
1
10
Diámetro de la partícula (mm)
Figura 23. Comparación de la curva granulométrica generada por SOUTSOS y la de
este estudio.
De la Figura 23 se puede concluir al observarla que la granulometría de agregados
gruesos es similar fijándonos en los ítems propuestos por Soutsos y los utilizados en esta
44
investigación, además a ello se observa que los ítems de agregado fino no difieren por
mucho lo cual nos indica que los tamaños máximos escogidos son los adecuados.
4.1.2.2. Gravedad específica y absorción
Gravedad específica y absorción en agregados gruesos. Una vez finalizado el proceso de
extracción de datos del laboratorio, se procede a organizarlos obteniendo como resultado la
Tabla 14 que tiene los datos recolectados en el laboratorio del agregado natural y la Tabla
15 que tiene los datos recolectados en el laboratorio para el agregado RCD.
Tabla 14. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y absorción
agregado natural grueso.
Ensayo No.
Peso muestra seca [g] [A]
Peso muestra saturada superficialmente seca SSS [g] [B]
Peso muestra en inmersión [g] [C]
1
477,5
487,8
324,6
2
449,5
457,9
294,7
3
513
520
337,1
Tabla 15. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y absorción
agregado RCD grueso.
Ensayo No.
Peso muestra seca [g] [A]
Peso muestra saturada superficialmente seca SSS [g] [B]
Peso muestra en inmersión [g] [C]
1
438,3
478,4
296,8
2
428,5
466,9
285,9
3
529,1
576,3
347,1
Se procede a hallar la densidad, densidad relativa y absorción para cada ensayo. Al
reemplazar en las ecuaciones de la Tabla 5 con los datos obtenidos en el laboratorio,
presentados anteriormente en la Tabla 14 y Tabla 15, se tiene como resultado los datos
contenidos en la tabla 16 y 17.
45
Tabla 16. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado grueso
natural.
Ensayo No.
1
2
3
Prom
Gravedad Especifica Bulk
2,92
2,75
2,80
2,82
Gravedad Especifica Bulk SSS
2,98
2,80
2,84
2,87
Gravedad Especifica Aparente
3,12
2,90
2,91
2,98
Porcentaje de absorción
2,16
1,87
1,36
1,80
Tabla 17. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado grueso
RCD.
Ensayo No.
1
2
3
Prom
Gravedad Especifica Bulk
2,41
2,36
2,30
2,36
Gravedad Especifica Bulk SSS
2,63
2,58
2,51
2,58
Gravedad Especifica Aparente
3,09
3,01
2,91
3,00
Porcentaje de absorción
9,15
8,96
8,92
9,01
Gravedad específica y absorción en agregados finos. Una vez finalizado el proceso de
extracción de datos del laboratorio, se procede a organizarlos obteniendo como resultado la
Tabla 18 que tiene los datos recolectados en el laboratorio del agregado natural y la tabla 19
que tiene los datos recolectados en el laboratorio para el agregado RCD.
Tabla 18. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y absorción
agregado natural fino.
Ensayo No.
1
2
3
1
5
9
No. de Picnómetro
117,00
114,40
112,30
Masa del recipiente [g]
495,00
495,00
492,20
(A) Masa en el aire de la muestra seca al horno [g]
657,90
655,10
659,60
(B) Masa del picnómetro lleno de agua [g]
(C) Masa total del picnómetro con la muestra y lleno
989,40
991,25
993,67
de agua [g]
(S) Masa de la muestra saturada y superficialmente
500,00
500,00
500,00
seca SSS [g]
Tabla 19. Datos obtenidos en laboratorio para realización de gravedad específica y absorción
agregado RCD fino.
Ensayo No.
1
2
No. de Picnómetro
5
1
Masa del recipiente [g]
107,80
112,50
(A) Masa en el aire de la muestra seca al horno [g]
473,30
473,90
46
Ensayo No.
(B) Masa del picnómetro lleno de agua [g]
(C) Masa total del picnómetro muestra y agua [g]
(S) Masa de la SSS [g]
1
655,40
946,88
500,00
2
658,20
952,16
500,00
Se procede a hallar la densidad, densidad relativa y absorción para cada ensayo. Al
reemplazar en las ecuaciones de la Tabla 6 con los datos obtenidos en el laboratorio,
presentados anteriormente en la tabla 18 y 19, se tiene como resultado los datos contenidos
en la tabla 20 y 21.
Tabla 20. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado fino
natural.
Ensayo No.
1
2
3
PROM
Gravedad Especifica Bulk (Gsb)
2,94
3,02
2,97
2,99
Gravedad Especifica Bulk saturada y
2,97
3,05
3,01
3,03
superficialmente seca (Gsb SSS)
Gravedad Especifica Aparente
3,03
3,12
3,11
3,11
Porcentaje de absorción
1,01
1,01
1,58
1,30
Tabla 21. Resultados obtenidos de gravedad específica y absorción con el agregado fino RCD.
Ensayo No.
1
2
PROM
Gravedad Especifica Bulk(Gsb)
Gravedad Especifica Bulk saturada y
superficialmente seca (Gsb SSS)
2,27
2,30
2,28
2,39
2,42
2,41
Gravedad Especifica Aparente
2,60
2,63
2,62
Porcentaje de absorción
5,64
5,51
5,57
De los resultados consignados en las tablas 16, 17, 20 y 21 se puede concluir que el
agregado RCD posee mayor absorción que el agregado natural (1,8 y 1,3% vs 9,01 y
5,57%) tanto en el agregado fino como en el agregado grueso esto se debe a la composición
del mismo ya que tiene distintos tipos constituyentes y teniendo en cuenta que estos
constituyentes del agregado RCD ya han sido sometidos al uso por ejemplo los residuos de
concreto poseen pasta cementante lo que es un factor para que la absorción sea mayor,
además de estos los agregados RCD al no ser una unidades homogéneas dejan espacios
dentro de su estructura, los cuales son conocidos como poros, al tener mayor cantidad de
47
poros el agua logra permanecer en estos agregados, lo cual no ocurre con los agregados
naturales debido a que estos son unidades homogéneas.
Al evaluar los resultados obtenidos de las pruebas de gravedad específica y absorción, se
nota que los agregados naturales son más densos que los RCD, de tal manera que para los
gruesos la variación es del 20% mientras que para los finos es del 31% (Gs Bulk), lo que
indica que los agregados finos tendrán una mayor cantidad de solidos por unidad de
volumen y esto se ve reflejado en los valores de absorción, nótese la gran variación de los
resultados para gruesos de 1,08 % a 9,01 % y para finos 1,3 a 5,57%. Lo que, teóricamente,
necesitara mayor cantidad de agua cuando se utilice agregado RCD para fabricar concreto y
darle manejabilidad.
Como conclusión de este laboratorio cabe resaltar la importancia de conocer la
absorción del material a utilizar, ya que este porcentaje afecta directamente las propiedades
mecánicas del concreto tales como la adherencia, resistencia a la compresión y flexión.
4.1.2.3. Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de
sodio o magnesio
Cabe resaltar que este ensayo fue realizado por el laboratorio Contecon Urbar, siguiendo la
norma técnica colombiana NTC 126 la cual indica en el numeral (12.1 precisión). Que para
agregados con pérdidas de solidez con sulfato de magnesio, son de aceptación rangos entre
9 a 20%.
Lo cual indica que el resultado obtenido de 17% para agregado fino cantera el chocho
satisface la norma. Ir al Anexo 1 para ver los resultados completos
laboratorios Contecon Urbar.
48
obtenidos de
4.1.2.4. Equivalente de arena
A continuación se presentan los resultados obtenidos en el ensayo de equivalente de arena
en la Tabla 22 y la Tabla 23, reemplazando los datos recolectados en el laboratorio en las
formulas 10 y 11 anteriormente mencionadas.
Tabla 22. Resultados del ensayo de equivalente de arena para agregado natural
Probeta
1
2
3
Lectura Arcilla (mm)
115
118
116
Lectura frontera (mm)
354
358
356
%EA PROM
Altura del pistón (mm)
254
Lectura de arena (mm)
100
104
102
%Equivalente de arena
86,96
88,14
87,93
87,67
De acuerdo con los resultados obtenidos en la Tabla 22, el agregado fino natural tiene un
equivalente de arena de 87,67% lo cual indica que casi en su totalidad está compuesto por
arena y solamente el 12,23% de su agregado está compuesto por material arcilloso el cual
fue separado de la arena por la acción del cloruro de calcio.
El resultado hallado en la Tabla 23 del equivalente de arena para el agregado RCD fino,
es un dato que nos muestra que más de la mitad del agregado fino está compuesto por
arena, lo cual es un bueno debido a que más de la mitad del agregado fino va a tener una
buena adherencia con la pasta cementante.
Tabla 23. Resultados del ensayo de equivalente de arena para agregado RCD
Probeta
1
2
3
Lectura Arcilla (mm)
130
132
133
Lectura frontera (mm)
339
342
Altura del pistón (mm)
343
%EA PROM
254
Lectura de arena (mm)
85
88
89
%Equivalente de arena
65,38
66,67
66,92
66,32
Este resultado del ensayo de equivalente de arena puede comprobar que los adoquines
con reemplazo de agregado RCD van a tener una resistencia menor que los adoquines con
49
agregado natural debido a que la adherencia del agregado fino del RCD es menor que la del
agregado fino natural porque el agregado RCD (43,68%) posee mayor porcentaje de
material arcilloso que el agregado natural (12,23%). Nótese que el valor de es mayor para
el agregado fino natural esto se debe a que el proceso de trituración del agregado reciclado
incrementa la producción de partículas finas, estas hacen que el volumen total de material
arcilloso después del tiempo de sedimentación en la prueba sea más grande respecto al
volumen de las arenas.
4.2. DISEÑO DE LA MEZCLA DE ADOQUINES CON AGREGADO NATURAL
El procedimiento realizado para la fabricación de adoquines es el siguiente:
Primero se separan los agregados que se van a utilizar para la mezcla de concreto, tanto
el agregado fino como el agregado grueso. Posteriormente se procede a pesar los materiales
utilizados para la mezcla (cemento, agua, agregado fino y grueso) respecto a los resultados
arrojados por el diseño Füller y la cubicación, después se procede a realizar la mezcla de
estos componentes empezando por la mezcla de los agregados, seguido se añade el cemento
y por último se añade el agua, cabe resaltar que durante toda la investigación se realizaron
las mezclas de concreto manualmente.
Luego de obtener la mezcla de concreto se vierte en el molde para adoquines (diseño
inicial) o en la máquina para adoquines (ajustes del diseño inicial). Para poder fabricar los
adoquines y proceder a realizar su curado de los adoquines, el cual según Soutsos et al.
(2011) durante el curado la humedad debe ser mayor al 80%, para esto se utilizaron unas
tinas con agua en su fondo para depositar los adoquines sobre una tabla la cual va apoyada
sobre tablas forradas en plástico para evitar que los adoquines tengan contacto con el agua.
Por ultimo a las edades de 14 y 28 días se envían los adoquines a realizar el ensayo de
flexo-tracción. Además a ello en la Figura 24 se pueden apreciar algunas imágenes de este
procedimiento.
50
Preparación
Mezclado
Vibro-compactación
Adoquines
Figura 24. Etapas fabricación de adoquín para cumplir norma NTC-2017
Se realizaron ensayos de flexo-tracción sobre diseños de mezcla para adoquines en
concreto mostrados a continuación y usando el método de dosificación Füller descrito
anteriormente.
Cada adoquín se debe llevar hasta la ruptura como una viga simplemente apoyada.
Mediante la aplicación de una carga uniformemente distribuida a lo ancho del adoquín y
sobre una superficie de desgaste como se observa en la Figura 25.
51
Figura 25. Esquema del ensayo a flexión (Fuente: NTC-2017).
4.2.1. Primer diseño
Para empezar a fabricar los adoquines se diseñó un molde de adoquines con ejecución
manual que constaba de dos partes, una sobre la cual se depositaba la mezcla de concreto y
la otra era con la que se le hacía presión a la mezcla para que quedará compactada en los
moldes, estos moldes eran rectangulares con dimensiones de 20x10x6cm.
Figura 26. Molde para adoquines.
A continuación se describirán uno a uno los pasos que se hicieron para dar cumplimiento
al objetivo de encontrar la dosificación optima que cumpla con la norma NTC-2017.
52
Se presenta entonces la granulometría para el primer diseño Tabla 24.
Tabla 24. Primer granulometría % que retiene del agregado grueso y fino a dosificar
por el método Füller
Abertura del tamiz
Abertura del tamiz
(mm)
3/8"
No.4
No.8
No.16
No.30
No.50
No.100
No.200
Tanto por ciento que retiene acumulado
Grueso
0
54,54
93,13
99,84
99,87
99,89
99,91
99,96
9,5
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
Fino
0
0
33,31
58,86
73,62
84,27
91,83
96,78
Para encontrar los porcentajes en los cuales hay que mezclar los agregados, se emplea el
sistema de los módulos de finura y la ecuación 9. El sistema de módulos obtiene sumando
los porcentajes retenidos acumulados en cada uno de los tamices y para cada fracción del
árido y dividiéndolo entre cien.
Módulo de finura del agregado fino:
𝑚1 =
33,31+58,86+73,62+84,27+91,83+96,78
100
= 4,39
Módulo de finura del agregado grueso:
𝑚1 =
54,54+93,13+99,84+99,87+99,89+99,91+99,96
100
= 6,47
Para hallar los módulos de finura de la curva de Füller, para los tamaños máximos de
4,75 y de 9,5 mm, primero aplicamos la ecuación (1) a los diferentes tamices
𝑑
𝑑
𝑌 = 100 √𝐷 ; 𝑌 = 100 √𝐷
53
Tabla 25. Aplicación de la ecuación de la parábola de Gessner a los diferentes tamices, para
tamaños máximos de 4,75 y 9,5mm para el primer diseño.
Abertura del
tamiz (mm)
Füller tamaño máximo 4.75mm
Füller tamaño máximo 9.5mm
% Pasante
% Retenido
100
70,49
49,84
35,54
25,13
17,77
12,57
0
29,51
50,16
64,46
74,87
82,23
87,43
∑=388,66
% Pasante
100
70,71
49,84
35,24
25,13
17,77
12,57
8,89
9,5
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
Total
% Retenido
0
29,29
50,16
64,76
74,87
82,23
87,43
91,11
∑=479,85
Posteriormente, se divide entre cien la suma de los porcentajes retenidos para cada
tamaño máximo:
Para tamaño máximo de 4,75mm
Mtf =
388,66
100
Para tamaño máximo de 9,5mm
= 3,89
Mtg =
479,85
100
= 4,8
Para encontrar los porcentajes de los agregados fino y grueso presentes en la mezcla. Se
aplica el sistema de dos ecuaciones dos incógnitas donde t1 es el porcentaje de fino en la
mezcla y t2 el grueso:
𝑡1 =
6,47 − 4,8
𝑥 100% = 80,2%
6,47 − 4,39
𝑡2 = 100% − 80,2% = 19,8%
Según la ecuación 9 una vez ajustada la granulometría por el método de Füller, se debe
seleccionar la cantidad de agua de la mezcla, tomando en cuenta que el asentamiento
requerido sea 1,5mm y el tamaño máximo nominal que es 4,75mm:
54
𝑊 = 218,8
1,5 0,1
4,75 0,18
𝑊 = 172 𝑘𝑔/𝑚3
Teniendo la cantidad de agua por metro cubico con la que se va a trabajar la mezcla y la
relación agua cemento de 0,5 como dato de partida se obtiene que:
𝑊/𝐶 = 0,5
172 𝑘𝑔/𝑚3
= 0,5
𝐶
172 𝑘𝑔/𝑚3
=𝐶
0,5
𝐶 = 344 𝑘𝑔/𝑚3
Ya contando con la cantidad de cemento y agua por metro cubico de la mezcla además
de los porcentajes de agregado grueso y fino, se procede a sacar las cantidades de los
componentes de la mezcla pero en función de litros debido a que se facilita la cubicación de
las cantidades por las dimensiones de los moldes y los aparatos de pesaje en campo cabe
resaltar que estos adoquines se hicieron fuera del laboratorio de la Pontificia Javeriana Cali,
puesto que el laboratorio no contaba con el equipo necesario para la realización a buen
modo de la investigación . Se presenta la cubicación de componentes siguiendo el método
antes descrito (Ver Tabla 26).
Tabla 26. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del primer diseño de
mezcla.
Componente
(A/C=0.5)
Agregado fino (kg/L)
1,69
Agregado grueso (kg/L)
0,42
Agua (kg/L)
0,17
Cemento (kg/L)
0,34
55
En este diseño de mezcla, los adoquines no tenían consistencia debido a que la mezcla
presentaba muchos vacíos y poca cantidad de cemento que actuara como conector entre
componente y componente, lo que ocasiono que los agregados no tuvieran una adhesión
entre ellos y se perdieran su forma durante el curado, por lo que se tomó la decisión
basándose en el diagrama de actividades (ver Figura 19) de realizar un ajuste en el diseño
Füller. Los adoquines fabricados con esta mezcla tuvieron una resistencia a la compresión
de 1,17 MPa, ver Figura 27.
Figura 27. Adoquín con agregado natural y relación agua cemento de 0,5.
4.2.2. Primer ajuste, segundo diseño
A pesar de que la granulometría descrita en el primer diseño de mezcla, era muy
aproximada a la presentada por Soutsos et al. (2011), en su investigación. Para el buen
desarrollo de nuestra investigación se decidió desplazar a tamaños menores el agregado
fino, ya que este es parte fundamental en el diseño para obtener una densidad apropiada.
Por lo que se tiene una segunda granulometría pero se mantienen los parámetros de la
cantidad de agua y la relación agua cemento. Adicionalmente, fue empleada una máquina
de vibrocompactación para vaciar los adoquines con un motor de 1 hp.
Para encontrar los porcentajes en los cuales hay que mezclar los agregados, se emplea el
sistema de los módulos de finura, que se obtiene sumando los porcentajes retenidos
acumulados en cada uno de los tamices y para cada fracción del árido y dividiéndolo entre
cien.
56
Módulo de finura del agregado fino:
𝑚1 =
30,70+70,12+80,02+90,64+95,47+100
100
= 4,67
Módulo de finura del agregado grueso:
𝑚1 =
54,54+93,13+99,84+99,87+99,89+99,91+99,96
100
= 6,47
Teniendo ya los módulos de finura se procede a realizar la granulometría, la cual se
realizó degradando un poco el agregado fino tal como se observa en la Tabla 27
Tabla 27. Segunda granulometría % que retiene del agregado grueso y fino a dosificar
por el método Füller.
Abertura del tamiz
Tanto por ciento que retiene acumulado
Abertura del tamiz
(mm)
Grueso
Fino
3/8"
9,5
0
0
No.4
4,75
54,54
0
No.8
2,36
93,13
30,70
No.16
1,18
99,84
70,12
No.30
0,6
99,87
80,02
No.50
0,3
99,89
90,64
No.100
0,15
99,91
95,47
No.200
0,075
99,96
100
Para hallar los módulos de finura de la curva de Füller, para los tamaños máximos de
4,75 y de 9,5 mm, primero aplicamos la ecuación (1) a los diferentes tamices,
𝑑
𝑑
𝑌 = 100 √𝐷 ; 𝑌 = 100 √𝐷
En la Tabla 28 se Aplicación de la ecuación de la parábola de Gessner a los diferentes
tamices, para tamaños máximos de 4,75 y 9,5mm y se obtienen los siguiente resultados.
57
Tabla 28. Aplicación de la ecuación de la parábola de Gessner a los diferentes tamices, para
tamaños máximos de 4,75 y 9,5mm para el segundo diseño.
Abertura del
tamiz (mm)
Füller tamaño máximo 4.75mm
Füller tamaño máximo 9.5mm
% Pasante
% Retenido
100
70,49
49,84
35,54
25,13
17,77
12,57
0
29,51
50,16
64,46
74,87
82,23
87,43
∑=388,66
% Pasante
100
70,71
49,84
35,24
25,13
17,77
12,57
8,89
9,5
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
0,075
Total
% Retenido
0
29,29
50,16
64,76
74,87
82,23
87,43
91,11
∑=479,85
Posteriormente, se divide entre cien la suma de los porcentajes retenidos para cada
tamaño máximo:
Para tamaño máximo de 4,75mm
Mtf =
388,66
100
Para tamaño máximo de 9,5mm
= 3,89
Mtg =
479,85
100
= 4,8
Para encontrar los porcentajes de los agregados fino y grueso se debe tomar para ajusta
su mezcla a la curva del método, se aplica el sistema de dos ecuaciones:
𝑡1 =
6,47 − 4,8
𝑥 100% = 92,8%
6,47 − 4,67
𝑡2 = 100% − 92,8% = 7,2%
Después de repetir el procedimiento para el cálculo de los porcentajes tanto de agregado
fino como de agregado grueso y teniendo en cuenta que la relación agua cemento es la
misma, las cantidades de componentes de la mezcla se presentan en la tabla 29.
58
Tabla 29. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del segundo diseño de
mezcla.
Componente
(A/C=0.5)
Agregado fino (kg/L)
1,97
Agregado grueso (kg/L)
0,15
Agua (kg/L)
0,17
Cemento (kg/L)
0,34
Durante la fabricación de los adoquines para este segundo diseño se pudo notar el
cambio con relación a la densidad de estos, puesto que durante el transcurso del tiempo de
curado mantenían su forma y las partículas no se desprendían lo que supone que existió una
buena adherencia de los componentes de la mezcla, el agregado fino juega un papel
fundamental en la cantidad de porcentajes de vacíos lo que va directamente relacionado con
la resistencia a la flexo-tracción.
Los resultados obtenidos en el segundo diseño de mezcla se muestra en la Tabla 30
indican que aunque se cumpla con la densidad de los adoquines, aún no se cumple el
parámetro de resistencia a 28 días exigido por la norma. El informe completo de la rotura
de estos adoquines se encuentra en el Anexo 2.
Tabla 30. Resultados 28 días adoquín segundo diseño de mezcla (Fuente: Contecon)
MÓDULO DE
ROTURA
Dimensiones
Número Longitud
Ancho
Ancho del
Espesor
de
del
real del
rectángulo
real del
Carga
muestras rectángulo
espécimen inscrito (ai) espécimen [ton]
inscrito (li)
(ar) [cm]
[cm]
[cm]
[cm]
1
2
3
4
5
20,2
20,1
20,2
20,1
20,1
14,9
14,9
14,8
14,9
14,8
DISPERSIÓN (%)
10,3
10,2
10,0
9,9
9,9
7,9
7,9
7,9
7,9
7,9
1,3
0,49
0,38
0,44
0,44
0,53
psi
kg/cm2
MPa
244
189
220
218
267
17,1
13,2
15,4
15,2
18,7
1,7
1,3
1,5
1,5
1,8
15,9
1,6
PROM 227,6
59
4.2.3. Segundo ajuste, tercer diseño
Analizando los resultados obtenidos en el primer y segundo diseño, y tras incurrir en el
ensayo y error en reiteradas ocasiones sin ver mejoría significativa. Se decidió en común
acuerdo con el director de la investigación y al diagrama de actividades (ver Figura 19),
hacer una reducción significativa en la relación agua cemento hasta 0,35 dato el cual se
comentó en reiterada ocasiones por expertos en el tema como LABORATORIOS
CONTECON URBAR, buscando así un aumento considerable en la resistencia a la flexotracción puesto que los parámetros de asentamiento y densidad ya habían sido superados en
los dos primeros diseños de mezcla.
Los porcentajes tanto de agregado grueso como de fino se mantienen en sus porcentajes
de 7,2 y 92,8% respectivamente. Teniendo la cantidad de agua por metro cubico con la que
se va a trabajar la mezcla y la nueva relación agua cemento establecida de 0,35 se obtiene
que:
𝐶 = 492 𝑘𝑔/𝑚3
Ya contando con la cantidad de cemento y agua por metro cubico de la mezcla además
de los porcentajes de agregado grueso y fino, se procede a sacar las cantidades de los
componentes de la mezcla pero en función de litros debido a que así se facilita la
cubicación de las cantidades por las dimensiones de los moldes para la fabricación de los
adoquines (Ver Tabla 31).
Tabla 31. Cubicación en kilogramos por litro para los componentes del tercer diseño de
mezcla.
Componente
(A/C=0.35)
Agregado fino (kg/L)
1,84
Agregado grueso (kg/L)
0,14
Agua (kg/L)
0,17
Cemento (kg/L)
0,49
60
A continuación en la tabla 32 y 33 se presentan los resultados de la resistencia a la flexotracción en la edad de curado de 14 y 28 días respectivamente (ver Anexos 3 y 4).
Tabla 32. Resultado de los adoquines con agregado natural a los 14 días (Fuente:
Laboratorios Contecon Urbar)
Dimensiones
MÓDULO DE ROTURA
Ancho
Número Longitud
Ancho del Espesor
del
real del
de
rectángulo real del Carga
muestras rectángulo espécimen inscrito espécimen [ton]
inscrito
(ar)
(ai) (cm)
(cm)
(li) (cm)
(cm)
1
2
3
4
20,2
20,1
20,2
20,2
14,9
14,9
14,8
14,8
DISPERSIÓN (%)
10,3
10,2
10
10
7,9
7,9
7,9
7,9
0,6
psi
kg/cm2
MPa
1,21
1,19
1,08
1,06
601
587
542
531
42,1
41,1
37,9
37,1
4,1
4
3,7
3,7
PROM
565,25
39,6
3,9
Tabla 33. Resultado de los adoquines con agregado natural a los 28 días (Fuente:
Laboratorios Contecon Urbar)
MODULO DE
Dimensiones
ROTURA
Numero Longitud Ancho real
Ancho del
de
del
del
rectángulo
muestras rectángulo espécimen
inscrito (ai)
inscrito (li)
(ar)
(cm)
(cm)
(cm)
1
2
3
4
5
20,1
20,1
20,2
20,2
20,2
14,9
14,8
14,9
14,8
14,7
DISPERSIÓN (%)
Espesor
real del
espécimen
(cm)
Carga
[ton]
psi
kg/cm2
MPa
7,9
7,8
7,9
7,9
7,9
1,49
1,46
1,3
1,45
1,52
738
748
641
718
765
51,7
52,3
44,9
50,3
53,5
5,1
5,2
4,4
5,0
5,3
PROM
722,0
50,5
5,0
10,2
10,1
10,3
10,3
10
0,7
La dispersión obtenida en la tabla 33 y 34, jugó un papel importante a la hora de hacer el
promedio de los módulos de rotura. Ya que como se explicó antes la dispersión indica fallas
repentinas durante el desarrollo de ensayo.
61
Luego entonces como se puede observar en el ensayo número tres, el módulo de rotura
fue de 4,4 MPa este resultado bajo de manera importante el promedio de rotura final.
Al analizar ahora en cuanto aumento se hace una división entre el promedio de rotura
obtenido a los 28 días y el obtenido a los 14 días, fue de 28 % lo cual indica que el curado
en estos tipos de elementos (adoquines) juega un papel fundamental y por ello se debe
hacer con un mayor rigor para lograr así resultados seguramente más altos.
4.3.INFLUENCIA DEL REEMPLAZO DE AGREGADO RCD EN LOS
ADOQUINES.
4.3.1. Resistencia a la flexo-tracción en adoquines con reemplazo.
Para cumplir con el último objetivo propuesto, se determinó en común acuerdo con el
director del proyecto que se harían remplazos de 30 y 100% en los agregados naturales,
para estudiar el comportamiento del RCD como agregado en mezclas de concreto para la
elaboración de adoquines. De lo cual se obtuvieron los siguientes resultados realizados por
el laboratorio Contecon Urbar ver Tabla 34.
Tabla 34. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 30%) a los 14 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar).
MODULO DE
Dimensiones
ROTURA
Numero Longitud Ancho real
Ancho del
Espesor
de
del
del
rectángulo
real del
muestras rectángulo espécimen
inscrito
espécimen
inscrito (li)
(ar)
(ai) [cm]
[cm]
[cm]
[cm]
Carga
[ton]
psi
kg/cm2
MPa
1
20,1
14,9
10,0
7,9
1,1
549,0
38,4
3,8
2
3
20,2
20,1
14,8
14,8
10,3
10,0
7,9
7,9
1,0
1,0
481,0
494,0
33,6
34,6
3,3
3,4
4
20,2
14,8
10,0
7,9
1,0
496,0
34,7
3,4
PROM
505,0
35,3
3,5
DISPERSIÓN (%)
0,6
62
Después de observar la Tabla 34 se puede concluir que la dispersión es menor al 1% por
que el remplazo no afecta directamente en el comportamiento de la falla sin embargo se
puede apreciar que la muestra numero 1 elevo el promedio final de modulo rotura, El
resultado de módulo de rotura tiene una reducción de aproximadamente 10% con respecto
a los resultados a 14 días con agregado natural.
Con lo cual se puede esperar que
incorporando aditivos especiales al diseño de mezcla original, se pueden obtener resultados
iguales o mayores a esta edad. En la Tabla 35 se presentan los resultados a 14 días, de
adoquines con remplazo RCD 100%.
Tabla 35. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 100%) a los 14 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar).
MODULO DE
Dimensiones
ROTURA
Numero Longitud
Ancho
Ancho del
de
del
real del
rectángulo
muestras rectángulo espécime
inscrito (ai)
inscrito (li) n (ar)
[cm]
[cm]
[cm]
Espesor
real del
espécimen
[cm]
Carga
[ton]
psi
kg/cm2
MPa
1,0
20,1
14,8
10,2
7,9
0,3
169,0
11,8
1,2
2,0
3,0
20,2
20,1
14,8
14,8
10,1
10,0
7,9
7,9
0,7
0,5
330,0
239,0
23,1
16,8
2,3
1,7
4,0
20,1
14,8
10,0
7,9
0,1
60,0
4,2
0,4
PROM
199,5
14,0
1,4
DISPERSIÓN (%)
5,6
Para ver el informe completo de la rotura de los adoquines con reemplazo de 30 y 100%
a los 14 días ver Anexo 5.
En la Tabla 35 se puede resaltar el porcentaje de dispersión (5.6%) el cual indica el
grado de diferencia entre un resultado y otro. Básicamente por tener un material de
reemplazo no homogéneo en la mezcla de concreto, el comportamiento estructural del
adoquín produce fallas repentinas y arroja resultados muy dispersos como se observa en el
módulo de rotura de este remplazo. A demás a ello se determinó el porcentaje de
disminución con respecto al promedio módulo de rotura con agregado natura a la misma
edad y se obtuvo que la disminución fue del 64 % lo cual indica que para mezclas de
63
concreto con agregados no convencionales, el reemplazo de 100% no es viable es decir no
llegara a la resistencia deseada a los 28 días.
A continuación se presentan los resultados obtenidos para los adoquines con reemplazo
de 30 y 100% a la edad de 29 días ver tabla 36 y 37.
Tabla 36. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 30%) a los 29 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar)
MÓDULO DE
Dimensiones
ROTURA
Número
de
muestras
Longitud Ancho real
Ancho del Espesor real
del
del
rectángulo
del
rectángulo espécimen
inscrito (ai) espécimen
inscrito (li)
(ar)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
Carga
[ton]
psi
kg/cm2
MPa
1
20,3
14,9
10,2
7,9
0,89
446
31,2
3,1
2
3
20,1
20,1
14,9
14,8
10,1
10,1
7,9
7,9
1,49
1,09
737
541
51,6
37,9
5,1
3,7
4
5
20,1
20,1
14,8
14,8
10,1
10
7,9
7,9
1,17
1,35
581
673
40,7
47,1
4
4,6
41,7
4,1
DISPERSIÓN (%)
1,9
PROM 595,6
A analizar la tabla 36 se observa que la dispersión nuevamente influye en la resistencia
final, también al determinar el aumento en porcentaje de una edad a otra. Se obtuvo 17%
de lo que se puede concluir que seguramente, realizando un concreto reciclado con
reemplazos entre el 15 y el 25 % la resistencia a los 28 días puede ser la deseada.
Analizando la tabla 37 y a pesar que el aumento de 35 % es alto entre una edad y otra.
Se reconfirma la hipótesis descrita en el análisis de la tabla 36, la cual indica que al realizar
concretos reciclados con reemplazo de 100% a edad de 28 días no se obtiene la resistencia
exigida por la norma
NTC-2017. Para ver el informe completo de la rotura de los
adoquines con reemplazo de 30 y 100% a los 29 días ver Anexo 6.
64
Tabla 37. Resultado de los adoquines con agregado RCD (reemplazo 100%) a los 29 días
(Fuente: Laboratorios Contecon Urbar)
MÓDULO DE
Dimensiones
ROTURA
Número
de
muestras
Longitud Ancho real
Ancho del Espesor real
del
del
rectángulo
del
rectángulo espécimen
inscrito (ai) espécimen
inscrito (li)
(ar)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
Carga
[ton]
psi
kg/cm2 MPa
1
20
14,9
10,1
7,9
0,57
282
19,7
1,9
2
3
20,2
20,2
14,7
14,8
10,1
10,2
7,9
7,9
0,45
0,75
226
373
15,8
26,1
1,6
2,6
4
5
20,2
20,1
14,8
14,8
10,2
10
7,9
7,9
0,16
0,84
80
419
5,6
29,3
0,5
2,9
DISPERSIÓN (%)
4,8
PROM
276
19,3
1,9
A continuación se presentan en la Figura 28 y la Figura 29 las gráficas que comparan el
porcentaje de reemplazo de agregado RCD por agregado natural con la resistencia a la
flexo-tracción y la dispersión respectivamente. De esto se puede concluir que la resistencia
Resistencia a flexo-tracción (MPa)
es afectada por la sustitución del agregado natural y a su vez crece la dispersión.
6
5
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
Reemplazo (%)
Figura 28. Reemplazo (%) vs Resistencia a la flexo-tracción (MPa)
65
6
Dispersión (%)
5
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
Reemplazo (%)
Figura 29. Reemplazo (%) vs Dispersión (%)
4.3.2.
DENSIDAD
Se obtuvo la densidad que poseen los adoquines tanto los fabricados con agregado natural
como los realizados con agregado reciclado, realizando el mismo proceso que a los
agregados gruesos. Tomando diferentes pesos, primero el peso seco al horno, luego el peso
sumergido y posteriormente el peso SSS (seco superficialmente saturado), los adoquines no
pudieron ser pesados completos porque no se podía realizar el montaje para el peso
sumergido por su gran tamaño entonces se decidió fragmentarlos en tres, teniendo en
cuenta que es una mezcla homogénea y la densidad es la misma en todo el adoquín.
4.3.2.1. Adoquín con agregado natural
Peso del adoquín
Peso seco
66
Peso sumergido
Peso seco saturado superficialmente
Figura 30. Procedimiento cálculo de gravedad específica y absorción de adoquín
Tabla 38. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con agregado natural
Ensayo No.
1
2
3
Masa en el aire de la muestra saturada con superficie
seca SSS [g]
512,4
361,9
389,63
Masa sumergida en agua de la muestra saturada [g]
Masa en el aire de la muestra seca [g]
Gravedad Especifica Bulk
Gravedad Especifica Bulk SSS
Gravedad Especifica Aparente
Porcentaje de absorción
227,7
495,1
1,739
1,800
1,852
3,49
191,5
343,2
2,014
2,124
2,262
5,45
215,74
374,91
2,156
2,241
2,355
3,93
Prom
1,877
1,962
2,06
4,47
4.3.2.2.Adoquín con RCD
Tabla 39. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con reemplazo de agregado
RCD de 30%.
Ensaye No.
Masa en el aire de la muestra saturada con superficie
seca SSS [g]
Masa sumergida en agua de la muestra saturada [g]
Masa en el aire de la muestra seca [g]
Gravedad Especifica Bulk
Gravedad Especifica Bulk SSS
Gravedad Especifica Aparente
Porcentaje de absorción
67
1
2
3
539,33
399,49
402,18
250,17
506,97
1,75
1,87
1,97
6,38
196,67
368,28
1,82
1,97
2,15
8,47
199,73
379,42
1,87
1,99
2,11
6,00
Prom
1,81
1,94
2,08
6,95
Tabla 40. Resultados gravedad específica y absorción adoquín con reemplazo de agregado
RCD de 100%.
Ensaye No.
Masa en el aire de la muestra saturada con superficie
seca SSS [g]
Masa sumergida en agua de la muestra saturada [g]
Masa en el aire de la muestra seca [g]
Gravedad Especifica Bulk
Gravedad Especifica Bulk SSS
Gravedad Especifica Aparente
Porcentaje de absorción
1
2
3
602,17
487,21
431,47
302,60
534,67
1,78
2,01
2,30
12,62
208,74
426,81
1,53
1,75
1,96
14,15
162,38
389,94
1,45
1,60
1,71
10,65
Prom
1,59
1,79
1,99
12,48
A continuación se presentan en la Figura 31 la gráfica compara el porcentaje de
reemplazo de agregado RCD por agregado natural con la absorción de los adoquines. De
forma similar a la dispersión de la resistencia a la flexo-tracción la absorción crece con el
reemplazo de los agregados naturales.
14
Absorción (%)
12
10
8
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
Reemplazo (%)
Figura 31. Gráfica de Reemplazo (%) vs Absorción (%)
68
120
5. CONCLUSIONES
Basándose en los resultados de la totalidad de los ensayos realizados, se puede concluir lo
siguiente:
Se comprobó que no es viable realizar concreto reciclado con reemplazos 100%, ya que
a tempranas edades tiene una reducción en módulo de rotura de 64% con respecto a la
mezcla con agregado natural, lo cual indica que no alcanza a cumplir la resistencia exigida
en la norma NTC-2017 a los 28 días.
Se apreció de acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo de gravedad específica y
absorción, que los agregados reciclados presentan mayor capacidad de absorción (9,0%)
que los agregados naturales (1,8%), debido a su alto contenido en material cerámico y
mortero adherido.
Se identificó la influencia del porcentaje de dispersión en la homogeneidad de los
agregados de la mezcla. Lo cual al final del proceso produce fallas repentinas en la
estructura del adoquín arrojando módulos de rotura bajos.
El reciclaje de RCD posee importantes atractivos frente a la utilización de materias
primas naturales, la gran ventaja es que soluciona paralelamente la eliminación de estos
materiales y se reduce la extracción del recurso natural.
Se logró cumplir la principal motivación del proyecto, brindar una alternativa diferente
para el reciclaje de los RCD.
Se comprobó la hipótesis que la utilización de agregados alternativos RCD es de fácil
aplicación e implementación en las pequeñas y mediana industrias de producción de
adoquines. Reemplazando pequeñas cantidades.
Se caracterizó un residuo de construcción proveniente de la ciudad de Cali, empresa
Emsirvac, al cual se le estudio su composición y propiedades físico-mecánicas, que
arrojaron datos para tener en cuenta tales, como en la clasificación del RCD el 22% de su
69
composición son cerámicos y sus derivados lo cual influyo claramente en los resultados
finales.
Se estableció la dosificación óptima con agregados naturales para la fabricación de
adoquines que cumplan con la norma técnica colombiana (NTC-2017).
Se cree que es momento de que el gobierno, y la empresa privada inicie una campaña
masiva, para difundir una cultura que empieza desde el seno familiar, y que termina con el
reciclado de desechos de construcción (RCD) para así poder explotar todas sus
características y cualidades en la industria de la construcción.
Se identificó el papel que juegan todos y cada uno de los componentes de una mezcla de
concreto. Tales como el cemento hace el papel de la cohesión de la mezcla es el que
permite unir todos los materiales, el agua la trabajabilidad de la mezcla, el agregado fino
llenando vacíos en la mezcla y saber que todos deben funcionar de la mano para obtener los
resultados esperados.
70
6. RECOMENDACIONES PARA FUTUROS TRABAJOS
A continuación se presentan una serie de recomendaciones para futuros trabajos, teniendo
en cuenta que este es uno de los primeros intentos de emplear RCD en elementos
prefabricados de concreto en la Pontificia Universidad Javeriana Cali.
Emplear la dosificación final del concreto para estudiar otros porcentajes de sustitución,
ya que se restringió a 30 y 100% para mantener la metodología de diseño Füller, y no
introducir errores adicionales en el reemplazo.
Estudiar el efecto de la composición del RCD en las dos sustituciones estudiadas, para
evaluar la influencia de cerámicos y otros constituyentes.
Con relación al proceso de producción de los adoquines se recomienda considerar los
siguientes aspectos:

Realizar el mezclado en un equipo con eje vertical, estas mezcladoras son
especiales para tipos de mezclas secas y brindan homogeneidad y cohesión a
los materiales. Lo cual puede mejorar la resistencia final del adoquín;

Estudiar los tiempos de saturación de los agregados de RCD en la
trabajabilidad y resistencia del hormigón;

Analizar el efecto de la incorporación de aditivos para mejorar la
trabajabilidad y resistencia final.
Implementar nuevas técnicas de reciclaje en la industria que ayuden a conservar y
mejorar nuestro entorno.
Incentivar los departamentos de investigación para que más estudiantes y profesionales
se vean atraídos por estos estudios que lo que pretenden es concientizar y buscar soluciones
diferente a problemas existentes en la sociedad.
71
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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geométricas de los pavimentos de adoquín en las vías rurales de Nicaragua.
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ANEXOS
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