X CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERÍA DE PROYECTOS VALENCIA, 13-15 Septiembre, 2006

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Y FÍSICAS DE MATERIALES RECICLADOS PROCEDENTES DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN (RCD´S). F. Agrela Sainz(p), J.R. Jiménez Romero, M. López Aguilar, J. Ayuso Muñoz, A.J. G. Barrios

Abstract Many of the construction and demolition waste can be reused or recycled, thus prolonging our supply of natural resources and potentially saving money in the process. These materials could be used in different applications. One of these would be using recycled materials in civil infrastructure, as filled in rural road. In order to characterizing this waste like a “tolerable ground” (PG3-Orden FOM/891/2004), there were realized several trials about these materials, and we can confirm that the main problem is in the chemical results. Usually, it’s used soils with different characteristics in the road base, like particles size analysis by screening, liquid limit of a soil with Casagrande Apparatus, plastic limit, compactation test with standard proctor method, and others chemical characteristics. The chemical trials that we must realize to check the viability of the waste like tolerable ground are determinations of quantity of plaster, soluble salt and organic mater. The different tests proved that the main result of these trials is the quantity of plaster. In this job, we have obtained all the results about the characteristics in this material to be included like filled in embankment roads. Keywords: construction and demolition waste (C&D), rural road, embankment, recycled materials

Resumen Los residuos de construcción y demolición (RCD’s) pueden ser utilizados, entre otras aplicaciones, como material de relleno en la construcción de carreteras y caminos rurales. EL Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG3), establece, en su artículo 330, las condiciones básicas exigibles a los materiales que se empleen en los rellenos tipo terraplén. De acuerdo con dicho Pliego se han realizado ensayos físicos: análisis de la granulometría, determinación de los límites líquido y plástico, ensayo de compactación Proctor normal y determinación del índice C.B.R.; y ensayos químicos: contenido de sales solubles, yesos y materia orgánica. El contenido en yesos se ha revelado como el resultado más limitante en el estudio de la viabilidad del uso de los residuos de construcción y demolición como material de relleno. Palabras clave: Residuos de construcción y demolición, caminos rurales, terraplén, materiales reciclados

331

1. Introducción Cada día se generan más residuos procedentes de la demolición de edificios y obras civiles, los cuales pueden ser reutilizados o reciclados. Entre otros, se pueden aplicar estos residuos a la fabricación de morteros y hormigones de baja resistencia [1], así como en la fabricación de cementos [2], o incluso en la aplicación como material de relleno en carreteras y caminos rurales. El uso de estos materiales reciclados permitiría la preservación de los recursos naturales, y un potencial ahorro de dinero en los procesos. Los Residuos de Construcción y Demolición (RCD’s) proceden de derribos de edificios y obras civiles, del rechazo de materiales en obras de nueva planta y de pequeñas obras de reforma en viviendas. [3]. La importancia del reciclaje de RCD´s reside en los vertidos de forma incontrolada de estos, y el impacto visual y ecológico que provocan, además de el problema que se genera con el exceso de acumulación de residuos en vertederos, lo cual reduce su vida útil, haciendo necesario que se construyan nuevos vertederos que permitan el acopio de los nuevos residuos generados [4]. Este trabajo se centra en el estudio la viabilidad del uso de los RCD’s como material de relleno tipo terraplén en la construcción de carreteras y caminos rurales Para la formación de la explanada sobre la que se apoyará el firme se deben realizar eventualmente rellenos con materiales que cumplan ciertas condiciones marcadas por el PG3 (Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes) [5]. Tales condiciones se esquematizan en la tabla 1.

Tabla 1. Condiciones que deben cumplir los materiales empleados en la formación de rellenos en carreteras según el PG3, capítulo Terraplenes.

332

En la figura 1 se incluyen dos gráficos donde se aprecian las distintas capas que conforman un relleno tipo terraplén, donde el plano de la explanada constituye la superficie sobre la que asienta el firme.

Figura 1. Secciones transversales de relleno, explanación y firme de una carretera [6].

En la actualidad, no hay recomendaciones claras a cerca del uso de materiales reciclados en firmes de carreteras y caminos rurales, pero sí se podrían utilizar estos materiales en las capas de relleno ubicadas en el núcleo del terraplén, o en las capas de asiento del firme (Figura 1).

2. Objetivos Dos objetivos se persiguen en este estudio: 1. Caracterizar dos materiales procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD´s), conforme al PG3, para analizar sus posibilidades de reutilización como material de relleno en la formación de la explanada de la carretera. 2. Comparar los resultados de estos dos materiales distintos, uno de ellos con cierta selección en origen, y otro procedente de distintas demoliciones, y sin selección de residuos en origen. De esta forma poner de manifiesto la importancia de la separación de distintos residuos a pie de obra.

333

3. Materiales y métodos 3.1 Materiales de ensayo: En nuestro trabajo se han realizado los ensayos físicos y químicos prescritos por el PG3, sobre dos materiales distintos: 1.

Material procedente de una demolición de un antiguo hospital construido a principios del siglo XX, la Residencia Teniente Coronel Noreña, en Córdoba. Este material se ha obtenido tras realizar una demolición del edificio por fases, desde el desmontaje de instalaciones específicas, hasta la demolición por partes de elementos de hormigón, tabiquerías, forjados, etc. A este material lo denominamos “A”.

2.

Material procedente de una planta de acopio y tratamiento de RCD’s gestionada por EPREMASA, Empresa Pública perteneciente a la Excma. Diputación Provincial de Córdoba. En concreto se han ensayado residuos del Centro de Gestión de escombros situado en el Término Municipal de Rute. Tras su acopio indiscriminado, por el momento no se efectúa separación por origen, el material se somete al proceso que se esquematiza en la figura 2. A este material lo denominaremos “B”.

3.2 Tratamientos en Centro de Reciclaje:

Figura 2. Esquema general de procesamiento de los RCD´s en los Centros de Reciclaje gestionados por Epremasa en la provincia de Córdoba [7].

El material “A” presenta una granulometría continua con tamaño de grano entre 0 y 30 mm, Por su parte, el material procedente de la planta de tratamiento, se recibe separado en dos fracciones diferentes. El primero que denominaremos “B-fino” con tamaño de árido entre 0 y 10 mm, y el segundo “B-grueso”, con tamaños entre 10 y 40 mm. Debido a que se realiza un

334

estudio de comparación de ambos materiales, se ha preparado un material que denominaremos “B”, el cual tiene un 40% de “B-fino” mezclado con un 60% de “B-grueso” en peso. La mezcla se ha realizado en laboratorio. 3.3 Métodos de ensayo: Se han realizado los siguientes ensayos físico-mecánicos en el laboratorio del Área de Ingeniería de la Construcción del Departamento de Ingeniería Rural de la Universidad de Córdoba, ubicado en le E.U.P. de Belmez (Córdoba). • Análisis granulométrico de suelos por tamizado según UNE 103101:1995 • Determinación del límite líquido por el método de Casagrande según UNE 103103:1994 • Determinación del límite plástico de un suelo según UNE 103104:1993 • Ensayo de compactación Proctor Normal, UNE 103500:1994 • Ensayo de determinación del índice CBR en laboratorio, UNE 103502:1995 • Ensayo de hinchamiento libre de un suelo en edómetro según UNE 103601:1996 • Ensayo de colapso en suelos según NLT-254/99 Por su parte, los ensayos de caracterización química se han realizado en el Laboratorio de la Consejería de Obras Públicas y Transportes de la Junta de Andalucía, Delegación Provincial de Córdoba. En concreto: • Contenido en materia orgánica oxidable por el método del permanganato potásico según UNE 103204: 1993 • Determinación del contenido en sales solubles de los suelos según NLT-114/99 • Contenido de yeso en suelos según NLT-115/99 Con objeto de minimizar la influencia de factores externos, cada ensayo de laboratorio se repite cuatro veces.

4. Resultados En primer lugar se exponen las curvas granulométricas obtenidas para cada material. Se realizaron unos estudios previos sobre las granulometrías de los materiales “B-fino” y “Bgrueso”, con el objetivo de estimar la mezcla más idónea, desde el punto de vista de conseguir la máxima compacidad. De esta manera se ha trabajado con una curva granulométrica modelo, con el objetivo de conseguir una alta compacidad. Se aprecia en las figuras 3 y 4 que el material “A” se ajusta mejor a la curva modelo de Fuller, con tamaño máximo de árido 20mm. De manera especial se observa que se ajusta en la zona de áridos con tamaño inferior a 2mm. Entre 20 y 2mm queda por encima de la curva, con lo cual tiene un cierto exceso de áridos de este tamaño, y por último los áridos gruesos por encima de 20mm exceden un poco la cantidad que marca la curva modelo.

335

Granulometría media "material A" 100.00 Curva media granulometrica RCD

Porcentaje de cernido

80.00

Curva granulométrica de Fuller

60.00

40.00

20.00

0.00 100

10

1

0.1

0.01

Serie de tamices

Figura 3. Curva granulométrica del material A, comparada con la curva modelo de Fuller.

Granulometria media "Material B" 100.00 Curva granulométrica RCD Porcentaje de cernido

80.00 Curva granulométrica de Fuller

60.00

40.00

20.00

0.00 100

10

1

0.1

0.01

Serie de tamices

Figura 4. Curva granulométrica del material B comparada con la curva modelo de Fuller

Podemos de todas formas concluir con que presenta una buena gradación de áridos el material “A”, ya que tiene una granulometría continua, y relativamente bien ajustada a la curva de Fuller. El material B presenta una peor granulometría, aunque si que es continua, tiene carencia de áridos por encima de 10 mm, y exceso de áridos finos con tamaño inferior a 10mm. La

336

primera conclusión que obtenemos es que la mezcla se mejoraría con una mayor proporción de áridos gruesos, en detrimento de los finos. Los resultados obtenidos sobre el resto de los ensayos se resumen en la tabla 2.

CARACTERÍSTICAS

GRANULOMETRÍA UNE – 103-101 PLASTICIDAD UNE – 103-103 UNE – 103-104 PROCTOR NORMAL CBR (100% Proctor Normal) CONTENIDO EN MATERIA ORGÁNICA CONTENIDO EN SALES SOLUBLES COLAPSO HINCHAMIENTO LIBRE

SUELO CONSEGUIDO

SUELO CONSEGUIDO

A (Noreña)

Dmax