Utilización de arenas procedentes de Residuos de Construcción y Demolición, RCD, en la

344 Pages·2016·7.63 MB·Spanish

by  Pablo Saiz

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Utilización de arenas procedentes de Residuos de
Construcción y Demolición, RCD, en la fabricación de
morteros de albañilería.

TESIS DOCTORAL

AUTOR: Pablo Sáiz Martínez
DIRECTOR: Mariano González Cortina
CODIRECTOR: Francisco Fernández Martínez

Madrid, 2015

TESIS DOCTORAL

TITULO: “Utilización de arenas procedentes de Residuos de Construcción
y Demolición, RCD, en la fabricación de morteros de albañilería”.

Tribunal nombrado por el Sr. Rector Magfco. De la Universidad Politécnica de
Madrid, el día…............de…………… de 2015.
Presidente
D/Dª

Vocales
D/Dª
D/Dª
D/Dª

Secretario
D/Dª

Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día……………
de……………de…………… en la Escuela Técnica Superior de Edificación,
acuerda otorgarle la calificación de:

EL PRESIDENTE LOS VOCALES

EL SECRETARIO

AGRADECIMIENTOS

Me gustaría agradecer su aportación a todas las personas que han colaborado
de una forma u otra en la realización de esta Tesis Doctoral, y de manera
especial:
A mis directores de Tesis Mariano González Cortina y Francisco Fernández
Martínez por su total apoyo y confianza en mi trabajo y en la investigación que
ha sido realizada. Por supuesto, agradecer también su capacidad para guiar la
investigación y facilitarme los medios que han sido necesarios para su
desarrollo.
A los responsables y a los trabajadores de los laboratorios donde se han
desarrollado los diferentes ensayos de esta investigación: Laboratorio de
Materiales de construcción y Laboratorio de Física (ETSEM) y al laboratorio de
E.T.S. de ingeniería y diseño industrial.
A mi compañeros de la ETSEM, por ayudarme y acompañarme durante todos
estos años. En especial a Gabriel, Emilia e Isabel por su contribución a la
investigación y a Paola por sus consejos y ánimos que han sido de mucha
ayuda.
A Alejandro, por estar siempre a mi lado tanto en los buenos como en los
malos momentos y su apoyo incondicional en todo lo que hago.
A Elena, por compartir conmigo el día a día y su ayuda infatigable durante
estos años.
A Juan José, por facilitarme el material reciclado necesario para el desarrollo
de esta investigación, así como la documentación necesaria sobre TEC-REC
para el cálculo de la Huella de Carbono.
A María Antonia, por su apoyo y consejos inestimables durante el desarrollo de
esta investigación.
Y finalmente, quería agradecer a mi familia su total confianza, apoyo y
compresión durante estos años. En especial a mi madre, Daniel, Ernesto,
Paula, Héctor, Miguel y abuelos.

¡Gracias a todos!

ÍNDICE
RESUMEN ......................................................................................................... I
1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 1
1.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 3
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 3
1.3 METODOLOGÍA ...................................................................................... 4
2. ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO ................................................... 7
2.1 EL MORTERO EN LA CONSTRUCCIÓN: ORIGEN Y EVOLUCIÓN ....... 7
2.2 COMPONENTES .................................................................................. 10
2.2.1 Conglomerante................................................................................ 10
2.2.2 Áridos .............................................................................................. 13
2.2.2.1 Tipos de áridos ....................................................................................... 14
2.2.2.2 Requisitos para los áridos según la norma UNE-EN 13139 ................. 14
2.2.2.3 Árido reciclado (AR) .............................................................................. 18
2.2.2.3.1 Tipología AR .................................................................................... 20
2.2.2.3.2 Proceso de producción del AR ....................................................... 23
2.2.2.3.3 Características del AR .................................................................... 30
2.2.2.3.4 Aplicaciones del AR ........................................................................ 37
2.2.2.3.5 Normativa sobre AR: España y otros países................................. 38
2.2.3 Aditivos y adiciones ......................................................................... 40
2.2.4 Agua ............................................................................................... 45
2.3 PROPIEDADES DE LOS MORTEROS RECICLADOS ......................... 45
2.3.1 Propiedades en estado fresco ......................................................... 46
2.3.2 Propiedades en estado endurecido ................................................. 49
2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS MORTEROS ................................................ 53
2.5 MORTEROS PARA FÁBRICAS DE ALBAÑILERÍA ............................... 56
2.6 MORTEROS PARA REVESTIMIENTOS ............................................... 60
2.7 ESTADO DE LA CUESTIÓN ................................................................. 65
2.8 CONCLUSIONES DEL ESTADO DE ARTE .......................................... 68
3. MATERIALES Y METODOLOGÍA .............................................................. 71
3.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................... 71
3.2 ENSAYOS DE ÁRIDOS ......................................................................... 73
3.2.1 Ensayos físicos ............................................................................... 73
3.2.1.1 Determinación de la granulometría de los áridos .................................. 73
3.2.1.2 Porcentaje de finos ................................................................................. 74
3.2.1.3 Módulo de finura ..................................................................................... 75
3.2.1.4 Densidad de conjunto, densidad relativa y absorción de los áridos ..... 75
3.2.2 Ensayos químicos .......................................................................... 76
3.2.2.1 Contenido de cloruros: Método Volhard ................................................ 76
3.2.2.2 Contenido de azufre total ....................................................................... 76
3.2.2.3 Difracción de rayos X (DRX) .................................................................. 76
3.2.2.4 Termogravimetría (TGA-DSC) ............................................................... 77
3.2.2.5 Fluorescencia de rayos X (FRX) ............................................................ 78
3.2.3 Ensayos mecánicos ........................................................................ 78
3.2.3.1 Friabilidad de las arenas ........................................................................ 78
3.3 ENSAYOS DE LOS MORTEROS ......................................................... 79
3.3.1 Ensayos físicos ............................................................................... 80
3.3.1.1 Determinación de la consistencia del mortero fresco ............................ 80
3.3.1.2 Densidad aparente del mortero fresco .................................................. 81
3.3.1.3 Contenido de aire del mortero fresco .................................................... 82
3.3.1.4 Periodo de trabajabilidad del mortero fresco ......................................... 83
3.3.1.5 Densidad aparente del mortero endurecido .......................................... 83
3.3.1.6 Densidad real del mortero endurecido ................................................... 84
3.3.1.7 Determinación del coeficiente de absorción de agua por capilaridad del
mortero endurecido ............................................................................................ 86
3.3.1.8 Determinación de la permeabilidad al vapor de agua del mortero
endurecido .......................................................................................................... 86
3.3.2 Ensayos mecánicos ........................................................................ 87
3.3.2.1 Determinación de la resistencia a flexión y a compresión del mortero
endurecido .......................................................................................................... 87
3.3.2.2 Determinación de la resistencia a la adhesión ...................................... 89
3.3.2.3 Determinación de la retracción .............................................................. 91
3.3.2.4 Dureza Shore D ...................................................................................... 92
3.3.3 Ensayos químicos ........................................................................... 92
3.3.3.1 Microscopia electrónica de barrido (SEM) ............................................. 92
3.3.4 Ensayos de durabilidad ................................................................... 93
3.3.4.1 Ensayo de heladicidad ........................................................................... 93
3.3.4.2 Ensayo de cristalización de sales .......................................................... 94
3.3.5 Calculo del coeficiente de conductividad térmica ............................ 95
3.3.6 Absorción acústica .......................................................................... 96
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................... 97
4.1 ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES EMPLEADOS
EN ESTA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 97
4.1.1 Cementos........................................................................................ 97
4.1.2 Aditivos ........................................................................................... 99
4.1.3 Arenas recicladas ...........................................................................100
4.1.3.1 Requisitos geométricos ........................................................................ 100
4.1.3.2 Requisitos químicos ............................................................................. 101
4.1.3.3 Requisitos físicos: Seguimiento de la producción de AR. ................... 102
4.1.4 Análisis de los datos obtenidos del seguimiento mensual durante dos
años de la producción de arenas recicladas ...........................................103
4.1.4.1 Contenido de finos ............................................................................... 103
4.1.4.2 Módulo de finura ................................................................................... 106
4.1.4.3 Densidad de conjunto .......................................................................... 109
4.1.4.4 Densidad relativa .................................................................................. 112
4.1.4.5 Absorción .............................................................................................. 115
4.1.5 Agua ..............................................................................................118
4.1.6 Conclusiones parciales ..................................................................118
4.2 ESTUDIO SOBRE LA INFLUENCIA DE LA ARENA RECICLADA EN
LOS MORTEROS DE ALBAÑILERÍA .........................................................119
4.2.1 Descripción de la metodología de investigación y materiales .........119
4.2.1.1 Materiales ............................................................................................. 120
4.2.1.2 Metodología .......................................................................................... 128
4.2.2 Resultados y discusión...................................................................129
4.2.2.1 Consistencia ......................................................................................... 129
4.2.2.2 Resistencia a compresión y flexión ..................................................... 130
4.2.2.3 Ensayos de adherencia y retracción .................................................... 132
4.2.3 Conclusiones parciales ..................................................................133
4.3 PROPIEDADES DE LOS MORTEROS RECICLADOS ........................134
4.3.1 Materiales ......................................................................................134
4.3.1.1 Conglomerantes ................................................................................... 134
4.3.1.2 Aditivos ................................................................................................. 134
4.3.1.3 Áridos .................................................................................................... 135
4.3.1.4 Agua ..................................................................................................... 136
4.3.2 Diseño de los morteros ..................................................................136
4.3.3 Resultados y discusión. ..................................................................138
4.3.3.1 Parte 1 .................................................................................................. 138
4.3.3.1.1 Morteros reciclados en estado fresco ........................................... 138
4.3.3.1.1.1 Consistencia ........................................................................... 138
4.3.3.1.1.2 Densidad aparente en estado fresco ..................................... 139
4.3.3.1.1.3 Periodo de trabajabilidad ....................................................... 143
4.3.3.1.2 Morteros reciclados en estado endurecido ................................... 146
4.3.3.1.2.1 Densidad aparente en estado endurecido y densidad real ... 146
4.3.3.1.2.2 Flexión y compresión ............................................................. 152
4.3.3.1.2.3 Adherencia ............................................................................. 159
4.3.3.1.2.4 Retracción .............................................................................. 161
4.3.3.1.2.5 Coeficiente de absorción por capilaridad .............................. 163
4.3.3.2 Parte 2 .................................................................................................. 165
4.3.3.2.1 Dureza Shore ................................................................................ 166
4.3.3.2.2 Permeabilidad al vapor de agua ................................................... 166
4.3.3.2.3 Contenido de aire en el mortero fresco ........................................ 167
4.3.3.3 Durabilidad ........................................................................................... 168
4.3.3.3.1 Ensayo de heladicidad .................................................................. 168
4.3.3.3.2 Ensayo de cristalización de sales ................................................. 170
4.3.3.4 Cálculo del coeficiente de conductividad térmica ................................ 172
4.3.3.5 Cálculo coeficiente de absorción acústica ........................................... 174
4.3.3.6 Microscopia electrónica de barrido (SEM) ........................................... 176
4.3.4 Conclusiones parciales ..................................................................178
4.4 VIABILIDAD ECONÓMICA DE LOS MORTEROS RECICLADOS ........180
4.4.1 Metodología ...................................................................................180
4.4.2 Calculo del precio del m3 de mortero ..............................................182
4.4.3 Conclusiones parciales ..................................................................184
4.5 CALCULO DE LA HUELLA DE CARBONO AR MIXTA ........................185
4.5.1 Normativa.......................................................................................185
4.5.2 Análisis Ciclo de Vida y Huella de Carbono...................................186
4.5.3 Cálculo de la huella de carbono de la AR mixta .............................192
4.5.4 Conclusiones parciales ..................................................................204
5. CONCLUSIONES FINALES ......................................................................205
6. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN .................................................208
7. SUMMARY ................................................................................................209
8. BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................214
9. LISTADO DE FIGURAS Y TABLAS ..........................................................227
9.1 ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................227
9.2 ÍNDICE DE FIGURAS ...........................................................................234
10. ANEJOS ..................................................................................................243
10.1 ANEJO A ............................................................................................243
10.2 ANEJO B ............................................................................................261
10.3 ANEJO C ............................................................................................274
10.4 ANEJO D ............................................................................................317