Avances en el comportamiento del hormigón recicladofabricación, propiedades mecánicas y simulación numérica

Resumen

Esta Tesis Doctoral aborda el estudio integral del hormigón reciclado para su uso estructural, profundizando sobre tres aspectos importantes que fundamentan su utilización: la fabricación, la capacidad resistente y la simulación numérica. En el apartado de fabricación se analizan los balances de agua en la mezcla, centrando la atención en el parámetro Agua Efectiva como principal factor que interviene en la relación Agua/Cemento. Se analiza la influencia de la cantidad de Agua Efectiva y Total en la consistencia del hormigón fresco, y se establece un método de mezcla que posibilita su acople en la fabricación industrial sin necesidad de tratamiento previo de los áridos reciclados, estableciendo los tiempos de mezclado óptimos. Diferentes mezclas de hormigón son analizadas con el objetivo de fabricar hormigones reciclados similares a los de uso convencional (HA-25 y HA-30 según EHE-08), utilizando diferentes tipologías de árido convencional y reciclado (árido triturado y rodado), diferentes configuraciones granulométricas (granulometría continua y discontinua) y diferentes cantidades de cemento (260, 300 y 340 kg/m3). Se proponen diferentes tasas de sustitución del árido grueso natural por el árido reciclado (0, 20, 50 y 100%). Para las mezclas fabricadas se determina la resistencia a compresión, tracción indirecta y módulo de elasticidad, analizando los principales factores que influyen en las propiedades resistentes. Se simula el comportamiento estructural a flexión del hormigón reciclado mediante la herramienta ATENA, calibrando el modelo constitutivo del material en elementos viga de hormigón armado. Además, se utiliza una experiencia real para validar los resultados de dicha calibración a flexión. Como principales resultados de la experimentación se obtiene que el hormigón reciclado fabricado es perfectamente válido para ser calificado dentro de los objetivos resistentes marcados (HA-25 y HA-30). Resulta fundamental fabricar el hormigón reciclado mediante el parámetro Agua Efectiva para poder establecer criterios resistentes comparativos, siendo imprescindible el control estricto de la humedad inicial del árido reciclado así como su absorción. El método de fabricación se fundamenta en un método de mezcla de doble etapa, donde los áridos son premezcladas en seco junto al cemento previamente a la incorporación del agua. Este procedimiento obtiene resultados de consistencia satisfactorios tanto en el hormigón convencional como en el reciclado, evitando procesos de presaturación o incremento de aditivo. Desde el punto de vista resistente, existe una diferencia en el comportamiento del hormigón reciclado cuando se utiliza árido natural rodado respecto al árido natural triturado, de manera que mientras el triturado induce penalizaciones acorde a la mayoría de experiencias en la bibliografía, el rodado se mantiene o incluso obtiene incrementos de resistencia conforme aumenta la tasa de reciclado. La cantidad de cemento influye sobre la resistencia a compresión del hormigón reciclado, a diferencia de lo que ocurre con el hormigón convencional para idénticas relaciones Agua/Cemento. En cualquier caso, la resistencia a compresión del hormigón reciclado no presenta diferencias significativas respecto al hormigón convencional hasta una tasa de reciclado del 50%, pudiéndose reconsiderar la restricción del 20% de sustitución máxima que propone la EHE-08. En la simulación del comportamiento a flexión mediante la herramienta ATENA, una reducción de los parámetros resistentes del modelo constitutivo de hasta el 30% permite incrementar la deformación al hormigón reciclado en un rango aceptable respecto al hormigón convencional. Sin embargo, es necesario introducir la retracción por secado para conseguir ajustar el modelo al comportamiento real del hormigón reciclado, obteniendo una precisión superior al 98%.