Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS DE CONSTRUCCION Y DEMOLICIÓN (RCD) ACOPIADOS EN EL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C., PARA EL MEJORAMIENTO DE BASES GRANULARES

RODRIGO ENRIQUE LAMADRID ACOSTA WILSON LEONARDO RIVEROS CAÑAS

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C – 2016

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APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS DE CONSTRUCCION Y DEMOLICIÓN (RCD) ACOPIADOS EN EL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C., PARA EL MEJORAMIENTO DE BASES GRANULARES

RODRIGO ENRIQUE LAMADRID ACOSTA WILSON LEONARDO RIVEROS CAÑAS

Trabajo de grado para obtener el título de especialista en Ingeniería de Pavimentos

Director de proyecto LUIS ÁNGEL MORENO ANSELMI Ingeniero civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C –2016

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TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN .......................................................................................................................................... 8 ABSTRACT......................................................................................................................................... 9 INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................................10 1.

GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO ..................................................................12 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN.......................................................................................................12 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................12 1.2.1 Problema a resolver....................................................................................................................12 1.2.2 Antecedentes del problema a resolver.........................................................................................12 1.2.3 Pregunta de investigación...........................................................................................................13 1.3 JUSTIFICACIÓN ...........................................................................................................................13 1.4 OBJETIVOS ...................................................................................................................................13 1.4.1 Objetivo general..........................................................................................................................13 1.4.2 Objetivos específicos...................................................................................................................13

2.

MARCOS DE REFERENCIA...................................................................................................15

2.1 DIAGNÓSTICO DE LA GESTIÓN Y EL APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS DE DEMOLICIÓN Y CONSTRUCCIÓN EN BOGOTÁ ............................................................................................15 2.1.1 Marco legal y o normatividad para la gestión de RCD ..............................................................16 2.1.2 Gestión de RCD – Instituto de Desarrollo Urbano.....................................................................17 2.2 ESPECIFICACION TÉCNICA PARA CONSTRUCCIÓN DE CAPAS GRANULARES DE BASE Y SUBBASE  18 3.

METODOLOGÍA .....................................................................................................................21

3.1 SELECCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES DE MATERIALES ........................22 3.1.1 Fuente de material 1 ...................................................................................................................22 3.1.2 Fuente de material 2 ...................................................................................................................22 3.2 RESUMEN ENSAYOS DE LABORATORIO PARA LA BASE GRANULAR (SIN MEJORA DE FINOS)  22 3.3 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO DEL MATERIAL SELECCIONADO DE RCD DEL RSDJ  24 3.4 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE LA MEZCLA DE MATERIAL GRANULAR CON DIFERENTES PROPORCIONES DE RCD...........................................................................25 3.4.1 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 4% de RCD..........................................25 3.4.2 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 7% de RCD..........................................27 3.4.3 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 10% de RCD........................................28 3.5 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO A UNA BASE GRANULAR ESTANDAR BGA (CANTERA DROMOS) .....................................................................................................................................29 3.6 COSTO DE PRODUCCIÓN ESTIMADO DE RCD EN EL RSDJ.................................................30 4.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................................................34

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................36 ANEXOS ............................................................................................................................................37

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LISTA DE FIGURAS Figura 1. Comparativo relaciones de masa unitaria seca.......................................................................................32 Figura 2. Comparativo % de humedad de compactación......................................................................................32 Figura 3. Comparativo equivalentes de arena ........................................................................................................33

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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Requisitos de los agregados para bases granulares (IDU-ET-2011) .......................................................19 Tabla 2. Granulometrías admisibles para la construcción de bases y subbases granulares (IDU-ET-2011).....19 Tabla 3. Tolerancias granulométricas (IDU-ET-2011). ..........................................................................................20 Tabla 4. Ensayos material para BG cantera Dromos. ............................................................................................23 Tabla 5. Ensayos a material RCD.............................................................................................................................24

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LISTA DE ANEXOS Anexo 1. Pruebas de laboratorio 1.

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Anexo 2. Pruebas de laboratorio 2.

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Anexo 3. Pruebas de laboratorio 3.

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Anexo 4. Pruebas de laboratorio 4.

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RESUMEN Este trabajo presenta una alternativa de aprovechamiento del material de RCD, acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclándolo con un material para la construcción de bases granulares, en una proporción tal, que el resultado de esta mezcla cumpliera con las Especificaciones IDU-ET-2011, Sección 400-11. Para determinar la proporción y/o porcentaje de aprovechamiento de material de RCD que se le incorporaría al material de base granular se realizó la caracterización granulométrica y la verificación del Índice de Plasticidad, teniendo en cuenta que se trabajaría con la fracción fina del mismo. El material de base granular con el cual se realizó la combinación de RCD, se tomó de la Cantera Dromos localizada en la Zona Industrial de Balsillas Vereda Vista Hermosa Municipio de Mosquera Cundinamarca, ubicada en la zona occidente de la Sabana de Bogotá. Finalmente, y una vez realizado los ensayos correspondientes a los materiales de estudio, es posible realizar un aprovechamiento empleando la fracción fina del material de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. realizando una mezcla con materiales para construcción de bases granulares de la Cantera Dromos, se pudo mejorar una base granular para que cumpla con las especificaciones técnicas IDU-ET-2011, determinado una mejoría considerable de las características del material granular materia prima disminuyendo la plasticidad del mismo. Palabras clave: RCD, Reutilización, Base Granular, Plasticidad.

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ABSTRACT This paper presents an alternative material utilization of RCD, stockpiled in the Doña Juana Landfill in the city of Bogotá DC, mixed with a material for the construction of granular bases, in a ratio such that the result of this mixture meets the IDU-ET-2011 Specifications, Section 400-11. To determine the ratio and/or percentage of utilization of material that is incorporated RCD to granular base material and the granulometric verification Plasticity Index was performed, considering that work with the fine fraction thereof. The granular base material with which the combination of RCD was made was taken from the quarry Dromos located in the Industrial Zone Balsillas Vista Hermosa municipality of Mosquera Cundinamarca, located in the western area of the Sabana de Bogotá. Finally, and once completed the corresponding study materials testing, it is possible to perform utilization using the fine fraction of material stockpiled RCD in the Doña Juana Landfill City Bogotá D.C. performing a mixture with construction materials granular bases Quarry Dromos, it could improve a granular base to comply with the technical specifications IDU-ET2011, determined a significant improvement of the characteristics of the granular material feedstock decreasing plasticity same. Keywords: RCD, Reuse, Granular Base, Plasticity.

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INTRODUCCIÓN Los residuos de construcción y demolición (RCD) son materiales directamente responsables del impacto ambiental que genera el sector de la construcción, por lo que el manejo que se le dé a éstos es vital para garantizar la mitigación de este impacto. Teniendo en cuenta el potencial de reciclaje y reutilización de los RCD, se deben fijar metas por parte de las Entidades, Instituciones y población en general para el aprovechamiento de estos materiales. Este aprovechamiento está ligado a su composición y puede tener diferentes usos como por ejemplo agregados, aglomerantes o cementantes. Cuando estos materiales quieren aprovecharse, el enfoque principal de los estudios es realizar pruebas para determinar la factibilidad de su uso en obras de construcción. El Relleno Sanitario Doña Juana de la ciudad de Bogotá D.C. recibe en la actualidad aproximadamente 13.800 ton mensuales de residuos RCD, de acuerdo a lo reportado por el Concesionario Centro de Gerenciamiento de Residuos Doña Juana S.A. E.S.P, operador del Relleno,

en

el

“INFORME

DEL

USO

DEL

MATERIAL

DEL

PROCESO

DE

APROBECHAMIENTO DE RESIDUOS MIXTOS EN EL RELLENO SANITARIO DOÑA JUANA”. Desde el mes de diciembre de 2013, estos materiales, no han podido ser utilizados para el mantenimiento de vías, debido a que la CAR, en cumplimiento de la Ley 1259 DE 2008 Articulo 6 Numeral 8, no autoriza la disposición de escombros en los rellenos sanitarios. Por tal motivo, se ha venido acumulando dicho material teniendo a la fecha un acopio de aproximadamente 414.000 ton de material mixto. Este trabajo presenta una alternativa de aprovechamiento del material de RCD, acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclándolo con un material para la construcción de bases granulares, en una proporción tal, que el resultado de esta mezcla cumpliera con las Especificaciones IDU-ET-2011, Sección 400-11. Para determinar la proporción y/o porcentaje de aprovechamiento de material de RCD que se le incorporaría al material de base granular se realizó la caracterización granulométrica y la verificación del Índice de Plasticidad, teniendo en cuenta que se trabajaría con la fracción fina del mismo. El material de base granular con el cual se realizó la combinación de RCD, se tomó

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de la Cantera Dromos localizada en la Zona Industrial de Balsillas Vereda Vista Hermosa Municipio de Mosquera Cundinamarca, ubicada en la zona occidente de la Sabana de Bogotá. En consecuencia, el presente trabajo final ha sido abordado de la siguiente manera: el Capítulo 1 está compuesto por los aspectos introductorios y generalidades del proyecto, que presenta el problema a resolver, los antecedentes, la justificación y los objetivos general y específicos que marcan la pauta a seguir para las actividades a desarrollar en el mismo. En el Capítulo 2 se presentan los conceptos técnicos que constituyen el marco de referencia teórico-conceptual relacionado con el diagnóstico de la gestión y el aprovechamiento de los RCD en la ciudad de Bogotá D.C., una descripción de las Especificaciones Técnicas de Construcción de Capas Granulares de Base y Subbase, y finalizando con una descripción general de los diferentes usos y aprovechamiento que se han realizado de los RCD. Seguidamente, en el Capítulo 3 se describe el proceso y/o metodología empleada para determinar las características de las mezclas realizadas a diferentes proporciones y/o porcentajes entre RCD y material granular, a través de diferentes ensayos relacionados en las Especificaciones Técnicas de Construcción de Capas Granulares de Base y Subbase. En el mismo capítulo se presentan los resultados obtenidos del trabajo de campo (ensayos de laboratorio) y el análisis correspondiente de los mismos. Por último, en el capítulo 4, se presentan las conclusiones y recomendaciones derivadas de los análisis, diagnósticos y evaluación descritos en el Capítulo 3.

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1. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN La línea seleccionada, es una investigación experimental que busca plantear una alternativa de aprovechamiento del material de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclándolo con un material para la construcción de bases granulares. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1 Problema a resolver El Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá recibe en la actualidad un gran volumen de residuos mixtos. Estos materiales se componen principalmente de orgánicos, reciclables y RCD. Este volumen de material mixto es seleccionado, dispuesto y acopiado de acuerdo con las características de cada uno de ellos y cumpliendo la normatividad de la legislación ambiental vigente. A la fecha en el Relleno Sanitario Doña Juana existe un acopio de aproximadamente 414.000 ton de material mixto, generando una serie de inconvenientes para la operación adecuada del mismo y el cumplimiento de las regulaciones ambientales. Debido a lo anterior, se debe plantear una alternativa para realizar un aprovechamiento de este material acopiado, para de esta manera poder mitigar los inconvenientes que se están presentando en el Relleno. 1.2.2 Antecedentes del problema a resolver Resultados de ensayos de laboratorio realizado al material de RCD, acopiados en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá, llevados a cabo por el Concesionario Centro de Gerenciamiento de Residuos Doña Juana S.A. E.S.P, indican que este material no presenta índice de plasticidad, por lo que se podría emplear para realizar una mezcla con materiales para la construcción de bases granulares y de esta manera presentar una alternativa de aprovechamiento de estos RCD.

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1.2.3 Pregunta de investigación ¿Se podría adicionar RCD’s al material para construcción de bases granulares, como alternativa de aprovechamiento del RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá? 1.3 JUSTIFICACIÓN El aprovechamiento del material de RCD, acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclándolo con un material para la construcción de bases granulares, beneficiaria al RSDJ ya que la cantidad de material acopiado está afectando la operación del mismo debido a la ocupación de espacios los cuales con el tiempo se requerirán para su efectivo trabajo. Adicionalmente, ayudará a reducir los impactos ambientales de la ciudad de Bogotá D.C., debido a la disposición de este tipo de materiales y la reducción de explotación de recursos naturales. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general Presentar una alternativa de aprovechamiento de RCD proveniente del Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclando con materiales para la construcción de bases granulares. 1.4.2 Objetivos específicos 9 Realizar la caracterización mecánica del material de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. 9 Determinar el porcentaje y/o proporción a emplear de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. para mezclarlo con material para la construcción de bases granulares. 9 Determinar las características mecánicas de la mezcla de RCD y el material para construcción de bases granulares, por medio de los ensayos descritos en las

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Especificaciones IDU-ET-2011, Sección 400-11. 9 Identificar  los  beneficios  y/o  ventajas  del  empleo  del  material  de  RCD  disponible  en  el  Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C.

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2. MARCOS DE REFERENCIA 2.1 DIAGNÓSTICO DE LA GESTIÓN Y EL APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS DE DEMOLICIÓN Y CONSTRUCCIÓN EN BOGOTÁ En un afán por mitigar la gravedad y diversidad del impacto ambiental generado por la problemática de los residuos generados por el sector de la construcción de edificaciones e infraestructura en general, y crear conciencia dentro del mismo medio, la Secretaria Distrital de Ambiente (SDA) plantea la Guía de Manejo Ambiental para el Sector de la Construcción. En esta se relacionan los factores y medidas necesarias para una correcta e integral gestión de los RCD de las actividades de construcción en la ciudad de Bogotá, presentando una recopilación general de las medidas para dar a estos residuos una gestión y destino adecuado teniendo en cuenta sus características, posibilidades de recuperación, aprovechamiento, comercialización y disposición final. Teniendo en cuenta la abundante generación de RCD por parte del sector de la construcción en Bogotá, se agudiza la demanda de lugares para disponer de los RCD de forma adecuada según lo estipulado por la ley. Pero la ubicación y creación de espacios destinados a la disposición final de escombros es complicada ya que se deben tener en cuenta factores como el impacto ambiental a la zona y la ubicación, la cual no puede ser demasiado alejada del casco urbano de Bogotá para evitar sobrecostos en el transporte de los RCD. En el informe denominado “DIAGNÓSTICO TÉCNICO Y ECONÓMICO DEL APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN EN EDIFICACIONES EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ, elaborado por el ingeniero Juan Camilo Escandón Mejía, se establece que parte de la problemática en cuanto a la gestión de los RCD en Bogotá es atribuida a la falta de control a los sitios de disposición final aplicando las normas legislativas y a la ausencia de un espacio de disposición final de administración pública que se regule, adapte, y ofrezca servicios para suplir las exigencias de la ley para la gestión de este tipo de residuos. Los factores mencionados anteriormente que conforman la problemática económica y ambiental alrededor de la generación de RCD, son producto directo de la deficiencia por parte de

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las entidades de control ambiental y de desarrollo urbano, al no incentivar el cumplimiento de las normas y parámetros establecidos, a la falta de inversión pública en infraestructura para la gestión y aprovechamiento de los RCD y a la inexistencia de instrumentos económicos que se apliquen a las actividades relacionadas con la gestión de los residuos sólidos en general de la ciudad. 2.1.1 Marco legal y o normatividad para la gestión de RCD La ciudad de Bogotá cuenta con la legislación y normatividad necesaria para que los residuos producto de las actividades edificadoras del medio de la construcción sean controlados y gestionados adecuadamente. Pero por falta de control e implementación de estas, la ciudad se está viendo afectada cada vez más por el fenómeno de los botaderos clandestinos de escombros que no solo se realizan en lotes desprovistos de atención si no que terminan en vías y andenes del espacio público. Casi la totalidad de los residuos son llevados a las escombreras, rellenos sanitarios o botaderos ilegales a lo largo y ancho de la ciudad. A continuación se relacionan algunas leyes y normativas aplicables para el manejo y gestión de RCD: 9 Decreto Distrital 112 de 1994: “(…) por el cual se fijan lineamientos para el tránsito de vehículos de carga e industriales, en el área urbana del Distrito Capital.” 9 Decreto Nacional 948 de 1995 que reglamenta en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y protección de la calidad del aire. 9 Decreto Distrital 357 de 1997: “(…) por el cual se regula el manejo, transporte y disposición final de escombros y materiales de construcción.” 9 Ley 769 de 2002 por la cual se expide el Código Nacional de Tránsito Terrestre. Acuerdo 79 de 2003 del Concejo de Bogotá, por el cual se expide el Código de Policía de Bogotá. Artículo 85.

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9 Resolución 556 de 2003 del Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente por la cual se expiden normas para el control de las emisiones en fuentes móviles. 9 Decreto Distrital 312 de 2006: “(…) por el cual se adopta el Plan Maestro para el Manejo Integral de Residuos Sólidos para Bogotá Distrito Capital.” 9 Acuerdo 417 de 2009 del Concejo de Bogotá, por medio del cual se reglamenta el comparendo ambiental en el Distrito Capital y se dictan otras disposiciones. 9 Resolución 01115 de 2012: “(…) por medio de la cual se adoptan los lineamientos Técnico - Ambientales para las actividades de aprovechamiento y tratamiento de los residuos de construcción y demolición en el Distrito Capital.” 2.1.2 Gestión de RCD – Instituto de Desarrollo Urbano El Instituto de Desarrollo Urbano tiene como misión: “Garantizar el eficiente y eficaz desarrollo urbano integral de los proyectos de infraestructura de los sistemas de movilidad y espacio público del Distrito Capital, asegurando su funcionalidad y sostenibilidad para atender las necesidades de accesibilidad, conectividad y articulación urbano regional, contribuyendo con la productividad y competitividad de la ciudad y mejorando la calidad de vida de su habitantes.” El IDU cuenta con la Guía de Manejo Ambiental, avalada por la Secretaría Distrital de Ambiente mediante la Resolución No 991 de 2001. En esta se establecen las medidas necesarias para prevenir, controlar, mitigar y/o compensar los posibles impactos y alteraciones que se puedan generar durante la ejecución de cada proyecto de infraestructura vial adelantada por parte del IDU. En el 2011, la Secretaria Distrital de Ambiente expide la resolución 2397, la cual obliga a que las constructoras bogotanas aprovechen los residuos de sus obras, evitando así que lleguen a humedales, ríos, quebradas o al espacio público. Esta medida contempla gradualidad, puesto que el porcentaje de RCD a reutilizar inicialmente exigido es del 5% y cada año los porcentajes serán

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incrementados en cinco unidades hasta alcanzar un 25%. No obstante a los actores que incumplan se les sancionaría con una contravención de carácter ambiental que puede llegar a 5000 smmlv/diarios, además del cierre temporal o definitivo del establecimiento. Y tal vez lo más llamativo de dicha resolución es que aporta a la posibilidad de negocio, al promover el uso de los centros de aprovechamiento, donde se tratarán los residuos de construcción y demolición para crear productos comerciales. El Instituto de Desarrollo Urbano como una de las Entidades del Distrito generadora de RCD a través a las obras que ejecuta, contempla el programa que debe desarrollar cada contratista, para realizar el manejo adecuado de escombros, material reutilizable, material reciclable y desechos que se generan dentro de cada frente de obra. En un informe remitido por el IDU a la Contraloría de Bogotá en abril de 2016, se presenta la cantidad de material de RCD aprovechados y/o reutilizados en cada una de las obras ejecutadas conforme a lo establecido en el artículo 4 de la Resolución 1115 del 26 de septiembre de 2012, de acuerdo a lo reportado por el IDU en el año entre el año 2013 al 2015 el volumen de material de RCD aprovechados y/o reutilizados fue de 168.885 m3, que representa un porcentaje de cumplimiento del 38% frente al 20% estipulado en la norma. 2.2 ESPECIFICACION TÉCNICA PARA CONSTRUCCIÓN DE CAPAS GRANULARES DE BASE Y SUBBASE El Instituto de Desarrollo Urbano cuenta con las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción, para Proyectos de Infraestructura Vial y de Espacio Público, para Bogotá D.C. (IDU-ET-2011). Dentro de la norma en referencia, se encuentra la Sección 400-11: capas granulares de base y subbase, en la cual se indican los requisitos que deben cumplir los agregados que se emplearan para la conformación de capas de base y subbase granular.

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Tabla 1. Requisitos de los agregados para bases granulares (IDU-ET-2011)

Fuente: IDU, 2011. En la Tabla 1, se presentan los requisitos y características que deben cumplir los agregados pétreos que se empleen en la construcción de bases granulares. Tabla 2. Granulometrías admisibles para la construcción de bases y subbases granulares (IDU-ET-2011).

Fuente: IDU, junio-2011.

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En la Tabla 2, se presentan las granulometrías que deben cumplir el material de base y subbase granular, determinadas según la norma de ensayo INV E-2013-07. Tabla 3. Tolerancias granulométricas (IDU-ET-2011).

Fuente: IDU, junio-2011. En la Tabla 3, se presentan las tolerancias granulometrías a la cual se deberán ajustar las fórmulas de trabajo que propongan los constructores.

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3. METODOLOGÍA El presente trabajo, el cual presenta una alternativa de aprovechamiento del material de RCD, acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C., mezclándolo con un material para la construcción de bases granulares, en una proporción tal, que el resultado de esta mezcla cumpla con las Especificaciones IDU-ET-2011, Sección 400-11se basó en una metodología descriptiva, de campo y bibliográfica. 9 Revisión bibliográfica referente al empleo de material de RCD y revisión de especificaciones técnicas de construcción de vías y normas de manejo ambiental de RCD. 9 Se realizó la toma de muestra de materiales de RCD acopiados en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. y toma de muestra de material para construcción de bases granulares de la Cantera Dromos. 9 Se caracterizaron las muestras antes tomadas, determinando sus propiedades mecánicas, de acuerdo a lo descrito en las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción, para Proyectos de Infraestructura Vial y de Espacio y de Espacio Público, para Bogotá D.C. – IDU-ET-2011. 9 Se determinó el porcentaje y/o proporción a emplear de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. para mezclarlo con material para la construcción de bases granulares. 9 Ejecución de ensayos de laboratorio a la mezcla de material resultante entre los RCD y el material para la construcción de bases granulares para determinar las características de la nueva mezcla. 9 De acuerdo al análisis de la información bibliográfica consultada referente a especificaciones de construcción de vías y la normatividad de empleo de RCD, se plantean los beneficios y/o ventajas del aprovechamiento del material de RCD disponible en el RSDJ.

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3.1 SELECCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES DE MATERIALES 3.1.1 Fuente de material 1 Para la elaboración del trabajo se realizó una de toma de muestras en la Cantera Dromos, localizada en la Zona Industrial de Balsillas, Vereda Vista Hermosa, Municipio de Mosquera Cundinamarca. Ubicada en la zona occidente de la Sabana de Bogotá, con base en información geológica los materiales encontrados en la zona corresponden principalmente a areniscas, con presencia de arcillolitas. 3.1.2 Fuente de material 2 Relleno Sanitario Doña Juana de la ciudad de Bogotá, localizado en la Av. Boyacá Km 5 vía al Llano, Patio de Aprovechamiento. 3.2 RESUMEN ENSAYOS DE LABORATORIO PARA LA BASE GRANULAR (SIN MEJORA DE FINOS) Para la determinación de la fórmula de trabajo se realizó una toma de muestra en la cantera Dromos, directa de la trituración, del material granular usado para la elaboración de base granular, al cual se le realizaron los siguientes ensayos: análisis granulométrico de suelos por tamizado, determinación del límite líquido de los suelos, límite plástico e índice de plasticidad, (INV E-213, 125 y 126 - 07).

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Tabla 4. Ensayos material para BG cantera Dromos. MATERIAL

MATERIAL GRANULAR TIPO BG

ENSAYO

NORMA

TOLERANCIA

RESULTAD O

CUMPLE SI / NO

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

NP

11,0%

NO

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

INV E-125-07

MAX 25 %

27,0%

NO

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO INV E 213–07

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 4, se presentan los resultados obtenidos de los ensayos realizados. Es importante destacar que: 9 El material ensayado presenta un indíce de plasticidad del 11%, lo cual permite establecer que este material no esta cumpliendo con las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción – IDU-ET-2011.

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3.3 RESUMEN

DE

ENSAYOS

DE

LABORATORIO

DEL

24

MATERIAL

SELECCIONADO DE RCD DEL RSDJ Tabla 5. Ensayos a material RCD MATERIAL

ENSAYO

NORMA

RELACIÓN DE HUMEDAD MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELO INV E-142-07 (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E-142-07

TOLERANCIA RESULTADO DENSIDAD MAXIMA

CUMPLE SI / NO

1,967

SI

HUMEDAD OPTIMA

10,00%

SI

3

g/cm

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

NP

NP

SI

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS.

INV E-125-07

MAX 25 %

0,00%

SI

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS INV E-133-07 MIN 20 % 19,00% MATERIAL FINOS SELECCIONADO DE RCD DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO RSDJ INV E 213–07

NO

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 5, se presenta la relación de ensayos realizados a la muestra de material seleccionado de RCD, acopiado en el RSDJ, los cuales fueron elaborados con el propósito de determinar si este material presenta índice de plasticad. De acuerdo a los resultados obtenidos, se pudo establecer que el material de RCD, no presenta plasticidad, por lo que se procede entonces a mezclarlo con el material granular de la muestra indicada en el numeral 3.1.1.

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Es de aclarar que la fraccion de material de RCD que se empleó para la elaboración de las distintas mezclas, corresponde la fracción denominada ARENA (No. 4 – No. 200), que de acuerdo al Informe de Ensayo: Determinacion de los Tamaños de la Partículas, corresponde al 31.1%. 3.4 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE LA MEZCLA DE MATERIAL GRANULAR CON DIFERENTES PROPORCIONES DE RCD Teniendo en cuenta el documento “Análisis preliminar de alternativas de aprovechamiento de hasta el 20% de los residuos que ingresan al RSDJ”, elaborado por el concesionario encargado de la operación del RSDJ, en el cual se indica que el RCD acopiado, es usado para el mantenimiento de vías temporales sobre arcilla disminuyendo considerablemente la humedad y la plasticidad de estas, se realizan mezclas con diferentes proporciones entre el material para construcción de bases granulares y el material de RCD. 3.4.1 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 4% de RCD Se procedió a la toma de una muestra de material para base granular (peso inicial 9.489 gramos), como es una determinación de mezcla experimental, primero se le adicionó una proporción de RCD del 4% del peso inical de la muestra, equivalente a 379 gramos de la muestra total 9.868 gramos.

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Tabla 6. Ensayos a Mezcla de BG con 4% RCD. MATERIAL

ENSAYO

NORMA

RELACIÓN DE HUMEDAD MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELO INV E-142-07 (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E-142-07

TOLERANCIA RESULTADO DENSIDAD MAXIMA

CUMPLE SI / NO

1,981

SI

HUMEDAD OPTIMA

11,90%

SI

3

g/cm

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

NP

7,00%

NO

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

INV E-125-07

MAX 25 %

25,00%

NO

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS INV E-133-07 MIN 20 % 25,03% BG + 4% DE RCD FINOS MUESTRA 1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO INV E 213–07

SI

Fuente: Elaboración propia.

En la Tabla 6 se presentan los resultados de los ensayos realizados a la mezcla de material granular con una proporción del 4% de RCD. Realizando un análisis de los resultados obtenidos a esta primera mezcla, se puede ver que el valor de la plasticidad disminuyó del 11% al 4%, lo que indica una leve mejoría por el empleo de los RCD. Sin embargo aun no es suficiente, ya que el objetivo es proporcionar una mezcla que principalmente no presente plasticidad. Por lo anterior, se utiliza una fraccion impar mayor a 4%, para elaborar mas mezclas hasta obtener los resultados esperados.

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

27

3.4.2 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 7% de RCD Tabla 7. Ensayos a mezcla de BG con 7% RCD MATERIAL

ENSAYO

NORMA

RELACIÓN DE HUMEDAD MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELO INV E-142-07 (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E-142-07

BG + 7% DE RCD MUESTRA 2

TOLERANCIA RESULTADO DENSIDAD MAXIMA

CUMPLE SI / NO

2,052

SI

HUMEDAD OPTIMA

11,40%

SI

3

g/cm

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

NP

5,00%

NO

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

INV E-125-07

MAX 25 %

28,00%

NO

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS INV E-133-07 FINOS

MIN 20 %

25,00%

SI

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO INV E 213–07

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 7, se presentan los resultados de los ensayos realizados a la mezcla de matrial de BG con una proporción del 7% de RCD. En este caso la muestra de material para base granular fue de un 6401 gramos, y se le adicionó un 7% de RCD de este peso inical, 448 gramos. Para esta proporcion hubo una disminucion de la plasticidad al 5%, de este resultado se pudo inferir que la plasticidad no disminuye directamte proporcional a la cantidad de RCD adicionado, pero si gradualmente a medida que aumenta la proporcion de RCD utilizado, por lo tanto para la otra selección de material utilizaremos, otros 3 puntos porcentuales mas de material RCD, cabe anotar que la primera adicion fue de 3 puntos porcentuales pasando del 4 al 7%.

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

28

3.4.3 Resumen de ensayos de laboratorio mezcla entre BG y 10% de RCD Tabla 8. Ensayos a mezcla de BG con 10% RCD MATERIAL

ENSAYO

NORMA

RELACIÓN DE HUMEDAD MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELO INV E-142-07 (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E-142-07 ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS INV E-125-07 SUELOS EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS INV E-133-07 FINOS BG + 10% DE RCD MUESTRA 3

TOLERANCIA RESULTADO

CUMPLE SI / NO

DENSIDAD MAXIMA 3 g/cm

2,065

SI

HUMEDAD OPTIMA

9,90%

SI

NP

NP

SI

MAX 25 %

0,00%

SI

MIN 20 %

28,00%

SI

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO INV E 213–07

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 8, se presentan los resultados de los ensayos realizados a la mezcla de matrial de BG con una proporción del 10% de RCD. En este caso la muestra de material para base granular fue de un 10702 gramos, y se le adicionó un 10% de RCD de este peso inical, 1070 gramos. Para esta proporcion de material adicionado de RCD la mezcla resultó NP. Con esta proporción se obtuvo una disminucion total de la plasticidad, por lo tanto, no se realizan mas ensayos de combinaciones.

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

29

Tabla 9. Resumen de ensayos elaborados

MATERIAL

ENSAYO

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

MATERIAL GRANULAR TIPO BG

RCD

Mezcla de BG con 4% RCD

Mezcla de BG con 7% RCD

Mezcla de BG con 10% RCD

11%

NP

7%

5%

NP

NO CUMPLE

SI CUMPLE

NO CUMPLE

NO CUMPLE

SI CUMPLE

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 9, se presenta en forma resumida los resultados obtenidos con las diferentes combinaciones de material realizadas. 3.5 RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO A UNA BASE GRANULAR ESTANDAR BG-A (CANTERA DROMOS) Con el propósito de realizar una comparación entre la Mezcla de material granular + RCD (con porcentaje del 10%), se tomó una muestra de BG-A y se le realizan ensayos de análisis granulométrico de suelos por tamizado, determinación del límite líquido de los suelos, límite plástico e índice de plasticidad, (INV E-213, 125 y 126-07), para determinar las posibles ventajas o desventajas con los dos tipos de mezclas.

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

30

Tabla 10. Ensayos a BG-A, cantera Dromos MATERIAL

ENSAYO

NORMA

RELACIÓN DE HUMEDAD MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELO INV E-142-07 (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E-142-07

BG-A DROMOS

TOLERANCIA RESULTADO DENSIDAD MAXIMA

CUMPLE SI / NO

2,08

3

g/cm

HUMEDAD OPTIMA

8,20%

ÍNDICE DE PLASTICIDAD

INV E-126-07

NP

NP

SI

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

INV E-125-07

MAX 25 %

NP

SI

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS INV E-133-07 FINOS

MIN 20 %

28,00%

SI

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO INV E 213–07

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 10, se presentan los resultados de los ensayos realizados a la BG-A de la cantera Dromos. 3.6 COSTO DE PRODUCCIÓN ESTIMADO DE RCD EN EL RSDJ El proceso para realizar la clasificación y acopio del material fino de RCD dispuesto en el RSDJ, de acuerdo al informe presentado por el Concesionario que lo opera, implica en ciertos gastos económicos. Para la determinar el costo de producción del RCD el Concesionario realizó un análisis de precios unitarios:

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

31

Tabla 11. APU – produccion y manejo fraccion fina RCD 3.11 PROGRAMACION, PRESUPUESTO Y SEGUIMIENTO FORMATO DE ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS Versión 2

F3.11-08

Fecha: 13/03/12

DATOS APU Descripción Recepción, Acopio y Separación de Material Aprovechable

Cód.. Mix-002

Unidad m3

$

Subtotal

$

4.042,57

Tarifa/Hora 202.128,42 $

Valor Parcial 4.042,57 . . . .

Equipo y Herramientas Código Retroc.

Descripción Excavadora 120 Nota: Comprende Extendida de material, Acopiado y Cargue . . .

Un

Marca ó Tipo . . . . .

h 0 0 0 0

Rendimiento 0,02 . . .

$ r $ $ $

-

Materiales Código

Subtotal Un Descripción t Control Ambiental (Riesgo control Polvo) 1 Viaje Carrotanque $450,000, pormedio de Riegos = 10; i Viaje $45,000 t Control Ambiental (Mitigación y Control Vectores) . .

Cantidad 0,0040 0 0,0040 0 0

$ $ $ $ $

Transportes Código

idad Descripción

Un

Cantidad

0

.

$

Un 12 1

Prestac. 73,53% 65,62%

$ $ $ $ $

Rendimiento 0,0011571 $ 0,0001931 $

199,22 199,22 -

$

Valor Parcial

-

Subtotal Descripción Ayudante Supervisor

398,44 Valor Parcial

Valor Unitario

Mano de Obra Código Ay Sup

$

Valor Unitario 49.805,00 49.805,00 -

Vr. Unitario 29.795,00

$

-

$

18.477,72

Jornal Total 1.305.717,00 $ 1.800.000,00 $

Valor Parcial 18.130,14 347,58

$ $

22.919,00 6.876,00

$

29.795,00

Nota: Plantilla de Operación x Mes Valor x Tonelada . OBSERVACIÓNES VR. UNITARIO COSTO DIRECTO COSTOS INDIRECTOS 16% $ ADMINISTRACION 7% $ IMPREVISTO 7% $ UTILIDAD 16% $ IVA S/UTILIDAD VR. UNITARIO TOTAL

3.667,04 1.604,33 1.604,33 -

Fuente: Elaboración propia. En la Tabla 11, se presenta el costo unitario en el que incurre el Concesionario CGR DOÑA JUANA, encargado de la operación del RSDJ, para la disposición y acopio de la fracción fina de material de RCD. De acuerdo con la base de datos CONSTRUPLAN la arena de río tiene un valor de $92.800 (noventa y dos mil ocho cientos pesos) por metro cúbico. Para la construcción de un metro cúbico de base granular teniendo en cuenta que se utiliza el 4% de arena de río tendríamos que el costo de la arena por metro cúbico es de $3.928 (tres mil novecientos veintiocho pesos).

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

32

Con respecto al material RCD, el costo de acuerdo al APU presentado en la Tabla 10, es de $29.795 y teniendo en cuenta que se necesita el 10% de este material para producir un metro cúbico de base granular tendríamos un valor unitario de $2.975 (dos mil novecientos setenta y cinco pesos). A continuación se presentan una serie de gráficas mediante las cuales se realiza una comparación entre el comportamiento de acuerdo a los ensayos de laboratorio realizados a la Base granular tipo A y la base granular con adición de 10% de RCD: RELACION MASA UNITARIA SECA 2,085 2,080 2,075 2,070 2,065 2,060 2,055

BG + 10% RCD MUESTRA 3

BG-A

Figura 1. Comparativo relaciones de masa unitaria seca. Fuente: Elaboración propia. % DE HUMEDAD DE COMPACTACION 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0

BG + 10% RCD MUESTRA 3

BG-A

Figura 2. Comparativo % de humedad de compactación. Fuente: Elaboración propia.

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

EQUIVALENTE DE ARENA 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

BG + 10% RCD MUESTRA 3

BG-A

Figura 3. Comparativo equivalentes de arena. Fuente: Elaboración propia.

33

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

34

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

De acuerdo con el análisis realizado al manejo de los RCD, se determinaron ciertos

inconvenientes que se presentan y que pueden significar la necesidad de formular e implementar un plan de gestión integral de residuos que cubra la problemática existente e incorpore actividades que promuevan de manera más activa el aprovechamiento de estos residuos como medida de disminución del impacto ambiental en la ciudad de Bogotá. •

A pesar de que en la actualidad se cuenta una normatividad establecida para el

manejo de RCD, falta de control e implementación de estas, por lo que la ciudad se está viendo afectada cada vez más por el fenómeno de los botaderos clandestinos de escombros lo que ha conllevado que estos residuos terminen en el Relleno Sanitario. •

Es posible realizar un aprovechamiento empleando la fracción fina del material de

RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la Ciudad de Bogotá D.C. realizando una mezcla con materiales para construcción de bases granulares de la Cantera Dromos, se pudo mejorar una base granular para que cumpla con las especificaciones técnicas IDU-ET-2011, determinado una mejoría considerable de las características del material granular materia prima disminuyendo la plasticidad del mismo. •

Teniendo en cuenta, que las Bases Granulares en la ciudad de Bogotá necesitan una

fracción de Arena de río para disminuir la Plasticidad de estas, es posible realizar una sustitución de este material por la fracción fina de material de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la ciudad de Bogotá D.C. •

De acuerdo con los resultados de los ensayos realizados se pudo evidenciar que la

mezcla de material granular más una fracción fina de RCD, cumpliría con los parámetros de recibo para bases granulares de acuerdo con las especificaciones técnicas IDU-ET2011. •

Se determinó por medio de un análisis de precios unitarios que la utilización de la

fracción fina de material de RCD acopiado en el Relleno Sanitario Doña Juana de la ciudad de Bogotá D.C., sustituyéndose por la arena de río, disminuiría los costos de

Aprovechamiento RCD acopiados en el relleno sanitario Doña Juana mejoramiento bases granulares

35

producción de base granular en un 24% por metro cúbico con respecto a las bases granulares mejoradas con arena de río. •

La utilización de materiales de RCD, de acuerdo con las resoluciones ambientales, es

de obligatorio cumplimiento de parte de los diferentes contratistas de obra de la ciudad de Bogotá, por lo que se cuenta con una nueva alternativa de disposición de materiales de RCD. •

La utilización de este material podría ayudar a que la explotación de arena de río

disminuya así como los impactos ambientales que esto genera y brinda una alternativa para solucionar los problemas que se presentan en el Relleno Sanitario Doña Juana, por el acopio y disposición de materiales de RCD. •

Para la producción de este material se deben realizar más muestreos y ensayos, para

así determinar el porcentaje óptimo para cada cantera. •

De acuerdo con los ensayos realizados al RCD podemos determinar que tenemos un

19,1% de partículas finas en el material RCD del RSDJ, y en acopio hay un aproximado de 414.000 toneladas de este podemos determinar que tenemos una cantidad de 79.074 toneladas de material fino y el ensayo de gravedad especifica del RCD nos indican que la gravedad especifica del material es 2.410 kg/m3. Ver Anexos resultados de laboratorio, podemos determinar que tenemos un volumen disponible para aprovechamiento de 32.810 m3.

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BIBLIOGRAFÍA Alcaldía Mayor de Bogotá (2012). Resolución 01115, por la cual se adoptan los lineamientos técnico-ambientales para las actividades de aprovechamiento y tratamiento de los residuos de construcción y demolición en el Distrito Capital. Concesionario Centro de Gerenciamiento de Residuos Doña Juana S.A. E.S.P. (2015). Informe del uso del material del proceso de aprovechamiento de residuos mixtos en el relleno sanitario Doña Juana. Instituto de Desarrollo Humano. (2011). Especificaciones técnicas generales de materiales y construcción, para proyectos de infraestructura vial y de espacio público, para Bogotá D.C. – IDU-ET-2011. Instituto de Desarrollo Urbano. Subdirección Técnica de Planeación Estratégica (2004). Manual de Actualización del Inventario de Malla Vial y Espacio Público.

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ANEXOS

Anexo 1. Pruebas de laboratorio 1.

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Anexo 2. Pruebas de laboratorio 2.

Anexo 3. Pruebas de laboratorio 3.

Anexo 4. Pruebas de laboratorio 4.