Concreto sustentable ¿mito o realidad?

Published on Wednesday, 23 October 2013 11:22

Written by I. Vidaud, T. Castaño y E. Vidaud

Los sistemas de trituración de los reciclados tienen como propósito la obtenión de un material granular con un tamaño inferior a 40 mm. La maquinaria empleada para lograrlo suele ser similar a la utilizada en las instalaciones de la minería o canteras; pero están adaptadas a las condiciones del material reciclado.

Independientemente de cuál sea el procedimiento de trituración utilizado, debe tomarse en consideración que el proceso de demolición debe proveer medidas individuales que puedan ser aceptadas en la planta por un triturador primario. Asimismo, este proceso determina diferentes características del agregado reciclado como son, entre otras, la forma y la distribución de las partículas, así como la cantidad de mortero adherido.

Las trituradoras utilizadas pueden ser de mandíbula, de impacto o de cono. También, pueden existir procesos de trituración en que se combinen diferentes maquinarias; pero es importante el dominio de tres factores fundamentales para su elección: consumo de energía, costo de producción y calidad del producto. El tamaño máximo del agregado reciclado influye en la calidad del concreto; pues las frac.ciones más finas son las que suelen presentar menor desempeño.

La forma de los agregados reciclados queda determinada en gran medida por el equipo de tri.turación. Los molinos de impacto proporcionan forma cúbica al agre.gado. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que el concreto tiende a romperse en bloques pe.queños, sin generar apenas lajas, aunque se establece que todos los agregados reciclados tienen un índice de lajas comprendido entre el 5 y el 9%. Esta propiedad es importante para todas las apli.caciones de los agregados.

Los AR pueden contener im.p u re z a s y c on t a m i n a n t e s m u y variados que influyen de forma negativa en las propiedades del concreto (Fig. 1), entre los que pueden citarse como más signifi.cativos: plásticos, madera, yeso, ladrillo, vidrio, materia orgánica, aluminio y asfalto. En todos los ca.sos se pueden producir descensos en la resistencia y en dependencia del tipo de impureza, se pueden presentar otros problemas como: reacciones álcali-agregado (vidrio), ataque por sulfatos (yeso), descon.chamientos superficiales (madera o papel), elevada retracción (arcillas) o inadecuado desempeño ante ciclos hielo-deshielo.

Estos problemas pueden pre.venirse con un adecuado control que garantice la existencia de un contenido máximo de estas impu.rezas en los AR.

Para la eliminación de las im.purezas y otros contaminantes, las técnicas normalmente utilizadas derivan también en gran medida, de su aplicación en la industria mi.nera. Estos equipos y técnicas de separación y control pueden ser: pantallas, cribas de clasificación manual, separadores neumáticos e hidráulicos, de separación mag.nética y por infrarrojos, entre otras. Todas permiten separar materiales contaminantes como los metales, la madera, los plásticos y el yeso.

Varios aspectos pueden tratar.se referentes a las propiedades del concreto elaborado con agre.gados reciclados. Existen diversos estudios a nivel internacional que ofrecen indicios y valoraciones al respecto. A continuación se hace referencia a algunos de los criterios más generales.

Los AR tienen como principal propiedad crítica su alto nivel de absorción, por lo que la demanda de agua y el consumo de cemen.to del concreto fresco elaborado con AR son siempre mayores que en los concretos elaborados con agregados naturales. Esto se debe a la presencia de mortero y de otras sustancias adheridas a la superficie de las partículas del agregado (Fig. 2), tendientes a aumentar la absorción al ser me.nos puros; de hecho, el antiguo mortero que queda adherido a la superficie del agregado virgen es la principal causa de muchas de las debilidades del AR.

Asimismo, la incorporación de AR en el concreto produce, en general, un aumento de la consis.tencia cuando se ha mantenido una misma relación agua-cemento (a/c). Este efecto es consecuencia de la elevada absorción que presentan los AR que propician que durante el mezclado una cierta cantidad de agua sea retenida por los agre.gados, provocando un incremento de la consistencia, así como una re.ducción en la relación a/c efectiva.

La trabajabilidad de los con.cretos elaborados con AR resulta menor que la de un concreto nor.mal, lo que debe estar influenciado también por la alta absorción de agua de los AR durante el proceso de fabricación del concreto. Mien.tras más contenido de AR, más agua de la mezcla es absorbida, y menos agua queda libre, lo que vuelve a la pasta menos fluida y por lo tanto, menos trabajable.

En este sentido, algunas inves.tigaciones recomiendan la cuanti.ficación de la cantidad adicional de agua a añadir a la mezcla de concreto durante su producción, así como la presaturación de los agregados o la utilización de adi.ciones minerales, todo ello para atenuar la disminución de la traba.jabilidad en la mezcla de concreto elaborada con AR.

Por su parte, la densidad de los concretos reciclados es siempre inferior a la de los elaborados con agregados convencionales. Diver.sas Investigaciones desarrolladas en países como Alemania, España, China y Colombia aseguran que con el reemplazo del 100% del agregado grueso, se puede obte.ner una densidad menor, entre un 10 y un 20%.

En general los AR afectan tanto las propiedades mecánicas del concreto, como aquellas relacio.nadas con la deformación elástica (módulo de elasticidad) y diferida (retracción y fluencia).

La resistencia es un parámetro controversial; sin embargo, dife.rentes fuentes afirman que con sustituciones de hasta un 30% del agregado convencional por AR, no se altera de forma significativa la resistencia a compresión del nuevo concreto; en cambio, cuando se sustituye el 100%, la resistencia a la compresión del concreto puede mostrarse disminuida entre un 10 y un 20%. En este aspecto, se señala en la literatura especializada que no se deben utilizar AR prove.nientes de concretos en donde la resistencia a la compresión original sea menor a 25 MPa.

El parámetro que más inquietu.des despierta frente al estudio de los concretos reciclados, resulta ser el módulo de elasticidad. Algunos investigadores reportan que este parámetro en el concreto reciclado es siempre inferior (entre un 15 y un 40%) al del concreto elaborado con agregados naturales; llegán.dose a alcanzar valores todavía inferiores si además, se emplea agregado fino reciclado.

En otro orden de ideas, marca la literatura especializada como tendencia, que la retracción y la fluencia del concreto reciclado se mantienen cuando el reemplazo del agregado grueso es menor a un 20%; mientras que con un reemplazo del 100%, la retracción puede aumentar hasta en un 50%, y la fluencia entre un 30-60%. También en este caso, si adicio.nalmente se utiliza agregado fino reciclado, tanto la retracción como la fluencia aumentan.

Partiendo de una misma do.sificación y comparando con el concreto de agregados naturales, tanto la absorción como la po.rosidad del concreto elaborado con AR aumentan. Estudios de referencia con un concreto con absorciones de entre 5 y 6%, y porosidad de entre 11 y 13%, sugieren que se pueden llegar a alcanzar valores de absorción del orden del 8-9%, y porosidad de entre 16-20%.

Asimismo, la demanda de agua en el concreto fresco reciclado es mayor que la del concreto fresco hecho con agregados naturales; también el consumo de cemento para la misma resistencia es mayor.

Puede afirmarse que la porosi.dad y la distribución de los poros son las dos propiedades más im.portantes de los sistemas de poros en el concreto, las cuales influyen en el ingreso de sustancias agresi.vas a su interior. De ahí que en el concreto elaborado con AR deban ser estudiadas cuidadosamente y entender el desarrollo del sistema de poros para evitar la penetración de sustancias perjudiciales y eva.luar la durabilidad del concreto.

Es importante destacar que en los concretos elaborados con AR existen dos zonas de transición interfacial (Interfacial Transition Zone; ITZ, por sus siglas en inglés): una es la existente entre la nueva pasta de cemento y el AR, y la otra es la que existe entre la vieja pasta de cemento y el AR. Algunos in.vestigadores han encontrado que si la relación a/c de la vieja pasta de mortero adherido es mayor que la de la nueva pasta, entonces la porosidad de la primera será mayor que la de la nueva pasta; por tanto, el mortero adherido constituye el punto más débil de la interfase creada con la nueva pasta de cemento.

Es importante señalar que la microestructura de la ITZ con AR constituye un factor de gran in.fluencia en el desarrollo de la resis.tencia del concreto. Algunos auto.res consideran que si se modifican las propiedades de la estructura de poros del AR, pueden incremen.tarse las propiedades mecánicas de los concretos elaborados con ellos. También se considera que los AR frecuentemente se encuentran parcialmente carbonatados debi.do a la pasta de cemento adherida al grano, razón por la cual la ITZ es diferente y puede ser más débil que en el concreto con agregados naturales. La zona de interfase está relacionada con la humedad y con las reacciones químicas de los AR, y por tanto la microestructura de la zona de interfase porosa puede ser atribuida a la alta porosidad y a la capacidad de absorción de los AR.

Por tanto, uno de los problemas que se plantea para el uso de los AR en la elaboración de concretos, es la necesidad de una demanda de agua (que reduce resistencia) y su elevada absorción (que limita el mantenimiento de la consistencia en el tiempo); pero ambos proble.mas son solucionables si se em.plean aditivos superplastificantes de alto rango. Se trata de aditivos que permiten fabricar concretos de consistencia fluida con bajas relaciones a/c.

En la actualidad, el uso de la frac.ción fina del AR es por otra parte, un aspecto que genera controversias entre la comunidad de especialistas. Si bien en diversas investigaciones se rechazan estas fracciones, de.bido a los efectos negativos que generan sobre las propiedades del concreto fresco y endurecido, otras investigaciones confirman algunos beneficios que podrían atenuar los efectos negativos.

Si se considera la fracción fina como la compuesta por partículas inferiores a 63 µm, puede afirmar.se que éstos proporcionan una mayor superficie específica, con una mayor demanda de agua, y por consiguiente, es necesario incrementar el contenido de ce.mento para mantener constante la relación a/c.

Por otra parte, algunos investi.gadores sugieren que la presencia de finos menores que 63 µm, si bien inducen al aumento de la demanda de agua del material .lo que se refleja en una moderada caída de la resistencia. también se constata un aumento en la compacidad de las mezclas y una consecuente disminución en la absorción de agua del concreto ya endurecido. En éstas se considera además que la compacidad y la porosidad conectada disminuyen con la presencia de finos, lo que podría compensar de alguna ma.nera la caída de resistencia.

En términos generales, a mayor cantidad de AR en la elaboración del concreto, mayor será la di.ferencia de calidad del concreto elaborado respecto al convencio.nal. Si se utilizan porcentajes de reemplazo de entre 20 y 30 %, no se verán afectadas las principales propiedades del material, mientras que con porcentajes superiores puede presentarse una importante reducción en la calidad del concre.to que siempre es susceptible de estudiar; eso sí, desde el punto de vista de la sustentabilidad, no hay duda de que el uso de los AR, en la fabricación del concreto resulta un aspecto de suma importancia a la hora de atenuar los efectos nega.tivos en materia medioambiental que generan estos materiales, deficientemente dispuestos en el entorno medioambiental.