Durante las últimas cuatro décadas nuestra sociedad viene proponiendo e impulsando, cada vez con mayor compromiso y celeridad, políticas medioambientales que tratan de reducir la continua degradación a la que se está viendo sometido nuestro planeta. Dentro de esta línea, en el año 2001, en nuestro país se puso en marcha el 1 Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición que finalizó en el año 2006. En la actualidad, dentro del Plan Nacional Integrado de Residuos, el II Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición fomenta y promueve el reciclaje y la valorización de dichos residuos. Este trabajo ha sido llevado a cabo dentro de este ámbito de actuaciones tratando de profundizar en los estudios llevados a cabo dentro de este campo.A tal efecto hemos planteado la realización de un estudio experimental para tratar de determinar el grado de influencia de una serie de factores que, en primera instancia, creemos pueden afectar a las propiedades del hormigón fabricado con áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición donde el propio hormigón es el componente mayoritario.Los factores seleccionados en nuestro estudio han sido: la calidad del árido reciclado según su origen, el porcentaje de sustitución en la dosificación del hormigón de áridos convencionales por áridos reciclados, el porcentaje de desclasificados que contienen los áridos reciclados gruesos empleados, el tipo de granulometría utilizada en la dosificación del hormigón, el criterio empleado en la sustitución de los áridos convencionales por áridos reciclados, la resistencia característica del hormigón a compresión y la consistencia que pretendemos obtener en la mezcla.Estudiaremos las variaciones de dichos factores sobre algunas de las características más relevantes del hormigón así fabricado. La densidad, la absorción, la cantidad de aire ocluido, la resistencia a compresión, el módulo de elasticidad, la resistencia a tracción y la permeabilidad al agua serán las propiedades ensayadas.En la metodología de trabajo establecida hemos procedido, en principio, a caracterizar los materiales empleados. Se ha establecido un procedimiento para dosificar el hormigón. Para ello se ha elaborado una hoja de cálculo en la que se determinan las cantidades de componentes sueltos necesarios para la fabricación del hormigón teniendo en cuenta los factores anteriormente mencionados.Para llevar a cabo el programa de ensayos, buscando compatibilizar el tiempo invertido en su desarrollo y la fiabilidad de las conclusiones, realizamos un diseño del experimento altamente fraccionado tomando como base el "orthogonal array L27" diseñado por Taguchi. A partir del mismo fabricamos las probetas correspondientes a las veintisiete amasadas resultantes y, una vez curadas, realizamos los ensayos previamente programados.Para dar más robustez a los resultados y ampliar el estudio a otras propiedades replicamos el experimento. El análisis de los resultados obtenidos en los ensayos se lleva a cabo apoyándonos en la Inferencia Estadística, tratando de determinar las diferencias más significativas existentes en las propiedades estudiadas respecto al hormigón convencional.Finalmente se extraen conclusiones relativas al empleo de hormigón fabricado con áridos reciclados con fines estructurales y se sugieren futuras líneas de trabajo que nos ayuden a comprender mejor este campo.

La preocupación por el desarrollo de materiales más amigables con el Medio Ambiente en el ámbito de la construcción ha impulsado una toma de conciencia en todos los niveles. La idea de reciclar el hormigón desechado, usándolo como árido para nuevo hormigón, forma parte de este proceso de gestión sustentable al que el mundo está apuntando. A la fecha, se han realizado varios estudios sobre este material, sobre todo en Estados Unidos y Europa. De esta forma, investigar las características y potenciales beneficios del hormigón con árido reciclado en Chile parece la continuación lógica de esta puesta en marcha. El objetivo del presente Trabajo de Título es constatar y analizar la influencia de la modificación del proceso de fabricación de hormigones con árido reciclado, cuantificando el aporte del uso de árido reciclado en términos de costo, tiempo, y sustentabilidad. Para esto, se elaboraron hormigones con 0%, 30%, y 50% de árido reciclado grueso mediante dos métodos de mezclado. El primer método corresponde al mezclado convencional en una etapa, en el cual el orden de adición de los componentes es árido, cemento, porción del agua y finalmente el resto de ellos. El segundo método corresponde a un mezclado en dos etapas, en las cuales primero se mezclan el cemento y el árido reciclado con la mitad del agua necesaria, y luego se añade el árido virgen y el resto del agua. El diseño de las mezclas contempló el ajuste del contenido de agua para lograr un cono de 6-8 cm y una razón A/C de 0.58 aproximadamente. Comparando las resistencias a compresión a 4, 7 y 28 días, se concluye lo siguiente: como se esperaba, mientras más alto el contenido de árido reciclado, más baja la resistencia a compresión; por otro lado, el método de mezclado en etapas no mejoró la resistencia a compresión de los hormigones con árido reciclado (ocurrió lo contrario). Sin embargo, se lograron valores de resistencia a compresión altos y suficientes para usar este material como hormigón estructural. En cuanto a impermeabilidad, se concluye que, al mezclar en etapas los hormigones reciclados, se mejoró su capacidad a no absorber el agua en el caso del hormigón con 50% de árido reciclado; sin embargo, en los otros casos, el resultado no fue tan concluyente como en este. Por lo tanto, la modificación del método de mezclado no resultó eficiente al mejoramiento de las propiedades del hormigón, pero eso no excluye el uso, incluso estructural, del hormigón reciclado como árido.

En los últimos años hay una tendencia creciente sobre la reutilización de residuos en el sector de construcción. Esto incluye los residuos generados por el propio sector, y que en el caso de los residuos de construcción y demolición (RCD), suponen entre un 25% y un 30% de todos los residuos sólidos generados en el país. Otra actividad que genera grandes volúmenes de residuos, son las centrales térmicas de carbón. En esta tesis, se estudia el empleo de los áridos reciclados (AR) procedentes de RCD, y los residuos de centrales térmicas de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC) para la elaboración de prefabricados no estructurales vibrocomprimidos y de hormigones no estructurales. Dentro de los RCD, los áridos reciclados mayoritarios que se producen, corresponden a áridos reciclados mixtos (ARM). Estos provienen de demoliciones de edificaciones y rehabilitaciones y suponen alrededor del 80% de total de RCD disponible. Están formados por una composición heterogénea de materiales. Este tipo de material se ha empleado de forma más común como capas granulares en rellenos y carreteras, aplicaciones de bajo valor añadido. Uno de los principales residuos que generan las centrales térmicas convencionales son las cenizas volantes, y en menor medida las escorias. Pero en los últimos años, la aparición de otras tecnologías como las centrales de GICC, hace que el volumen de escorias producidas sea más elevado. Este tipo de residuo, ha sido principalmente empleado en aplicaciones para rellenos, capas granulares en carreteras y para la fabricación de bloques de hormigón ligeros. Con el objetivo de ampliar su uso en otras aplicaciones de alto valor añadido, llegando a su aplicación a escala industrial, en esta tesis se han realizado 3 investigaciones sobre el empleo de los ARM en la elaboración de prefabricados y hormigones no estructurales, así como, el uso de las escorias de GICC como árido y adición en hormigones. En el primer artículo, se estudió el empleo de ARM para la elaboración industrial de prefabricados de hormigón no estructurales. Diferentes porcentajes de árido natural fueron sustituidos por ARM (25%, 50%, 75% y 100%) para la fabricación de adoquines, bordillos, bovedillas y terrazos. Se mantuvieron las dosificaciones empleadas por las empresas, sin cambiar el contenido de agua efectiva ni cemento. La caracterización de los elementos preparados fue realizada determinando las propiedades habituales de estos productos durante un año: resistencia a la rotura y flexión, absorción de agua, tolerancias dimensionales, densidad, abrasión y resistencia al deslizamiento. Los resultados mostraron que se podían obtener adoquines, bovedillas y bordillos con ARM que mantuvieran las propiedades esenciales de estos productos, hasta sustituciones de un 25%. En cambio, su uso en los terrazos no resultó tan bueno, debido a que el acabado superficial se vio afectado por la presencia de componentes débiles como las partículas flotantes. En la segunda investigación, también se emplearon áridos reciclados para la producción industrial de prefabricados no estructurales: bovedillas y adoquines. A diferencia de la investigación anterior, en este caso se utilizaron diferentes composiciones de áridos reciclados procedentes de RCD para sustituir los áridos naturales, tanto la fracción gruesa como fina. Se estudiaron dos porcentajes de sustitución (15% y 30%), acorde a los resultados obtenidos en la etapa previa (primer artículo). Además, se evaluó el uso de una adición, humo de sílice. Se emplearon las mismas dosificaciones y métodos que seguían las empresas habitualmente en su fabricación. Los elementos prefabricados fueron ensayados según las normas de referencia de estos productos mediante ensayos de resistencia a la rotura, flexión, absorción de agua, densidad, abrasión y resistencia al deslizamiento. Los resultados mostraron que, en general, el aumento del ratio de ARM empleado supone una disminución de algunas de las propiedades estudiadas. Este efecto no pudo ser compensado por el empleo de humo de sílice, posiblemente debido a las condiciones de curado empleadas en la industria. A pesar de ello, el estudio demuestra que el empleo de este tipo de residuos es viable a escala industrial, satisfaciendo los productos fabricados los requerimientos de la normativa Española. En el tercer artículo, áridos reciclados procedentes de escorias de GICC y RCD con diferentes composiciones, fueron empleados para la preparación de hormigones no estructurales. Asimismo, se evaluó el uso de cenizas volantes y escoria de central térmica de GICC como adición. Los hormigones fueron caracterizados mediante la determinación de las propiedades mecánicas, absorción de agua, densidad, carbonatación acelerada, penetración de cloruros y resistencia a los sulfatos hasta los 180 días. Los resultados de las escorias de GICC como árido mostraron un excelente comportamiento mecánico y en durabilidad, especialmente la fracción fina posiblemente debido al mayor contenido de partículas más finas (Ø<0.063 mm). El empleo de los dos tipos de adiciones resultó favorable para compensar la pérdida de propiedades provocada por el empleo de ARM, por lo que se puede afirmar que la posible combinación de estos áridos reciclados con residuos de GICC da como resultado hormigones que podrían ser usados con garantía. En líneas generales, y en base a todo el trabajo desarrollado en la tesis, se han encontrado porcentajes de ARM con los que es posible producir industrialmente adoquines, bordillos y bovedillas que satisfagan la normativa en España. Las propiedades, composición y tratamiento recibido por los ARM van a influir en las prestaciones obtenidas. Por otro lado, las escorias de GICC han mostrado resultados muy prometedores tanto como sustituto del árido como de adición al hormigón. Se han obtenido hormigones no estructurales adecuados mediante la combinación de los residuos de centrales térmicas de GICC con ARM, lo que supone una buena alternativa tanto desde el punto de vista técnico como medioambiental.