Material sobrante de la fabricación de hormigón preparado

Áridos

En cuanto la utilización de los áridos recuperados de las aguas de lavado o del hormigón fresco por los diferentes sistemas de tratamiento, la Norma UNE - EN 206 ⁽²⁵⁾  permite su uso como árido para hormigón en cantidades inferiores al 5% del total de los áridos, e incluso por encima de este valor, siempre que éstos sean del mismo tipo que el árido que se esté utilizando en el hormigón, que hayan sido separados en fracciones gruesa y fina, y que cumplan los requisitos de la Norma “Áridos para hormigón” UNE - EN 12620. ⁽²⁶⁾ Ahora bien, los áridos recuperados sólo pueden emplearse como áridos para hormigón internamente por el fabricante o grupo de fabricantes que los genera.   Cuando el porcentaje es mayor ha de tratarse como árido reciclado. En este sentido, el Código Estructural (reglamentación de obligado cumplimiento en España) es más estricta que la UNE-EN 206 en relación a los porcentajes admisibles de uso.

Agua

Respecto a la utilización del agua reciclada extraída del hormigón fresco, según las empresas consultadas en nuestro país que disponen de este los sistemas recicladores ⁽²²⁾, habitualmente se utiliza como agua de amasado no más de un 50% de agua reciclada (mezclada con agua normal); esta limitación proviene de la disponibilidad de agua reciclada (el volumen que se genera es muy inferior al total necesario para amasar) y de la problemática derivada de una mayor exigencia para controlar variabilidad de densidades, contenido de finos y otros factores, en mezclas con mayor porcentaje de agua reciclada.

El Código Estructural ⁽²⁷⁾ permite de forma explícita la utilización de aguas recicladas procedentes de las operaciones desarrolladas en la propia central de hormigonado.

En el caso de utilizar agua con finos (sistemas con total recuperación) se debe conseguir que las características del hormigón no sean modificadas por la incorporación de los finos contenidos en el agua y, para ello, se debe conocer la cantidad de sólidos en suspensión que lleva la mezcla. Esta cantidad determinará el ajuste necesario en la dosificación del hormigón. Para conseguir un perfecto empleo de estas aguas se debe considerar la densidad del agua, la cantidad de finos y su densidad. Y por ello, el Código Estructural indica que el agua reciclada se puede usar siempre y cuando cumpla con las especificaciones que se fijan al agua de amasado, y además cumpla que el valor de densidad del agua reciclada no supere 1,3 g/cm³ y que la densidad total del agua de amasado no supere el valor de 1,1 g/cm³.

La densidad del agua reciclada está directamente relacionada con el contenido en finos que aporta al hormigón, de acuerdo con la siguiente expresión:

Donde

M_f= cantidad de finos por litro

D_ar= densidad del agua residual

Df= densidad de los finos

El agua con una densidad menor de 1.010 kg/m³ se considera que tienen una aportación de finos casi despreciable y, con las comprobaciones adicionales pertinentes, se podría usar sin mezclar con agua normal; cuando la densidad supera este valor se debe realizar la mezcla para cumplir la limitación de cantidad de finos en el agua.

En la siguiente tabla se muestran los resultados de la cantidad de finos que contiene el agua residual de distintas densidades, tomada de la normativa europea (UNE - EN 1008). ⁽²⁸⁾

Tabla 5. Cantidad de finos que contiene el agua residual de distintas densidades

El Código Estructural, además de limitar la densidad del agua de amasado reciclada, determina que deben calcularse los finos aportados, al efecto de comprobar que se cumple la especificación de que la cantidad total de finos finalmente incorporada al hormigón (incluyendo la aportada por el agua reciclada, los áridos y, en su caso, el filler calizo del cemento). Cuando se utiliza agua reciclada, el contenido de finos debe ser inferior a 210 kg/m³. ⁽²⁷⁾

Asimismo, el agua reciclada deberá utilizarse de acuerdo con las especificaciones recogidas en el Anejo A de la Norma “Agua de amasado para hormigón” UNE - EN 1008⁽²⁸⁾. Se puede utilizar tanto para hormigón en masa, como hormigón armado o pretensado, y debe cumplir los mismos requisitos que se le exige al agua normal.

La utilización del agua reciclada de acuerdo con la normativa europea presenta las siguientes limitaciones:

• La masa adicional del material sólido en el hormigón resultante de la utilización de agua recuperada de procesos de la industria del hormigón debe ser inferior al 1% (m/m) de la masa total de los áridos presentes en el hormigón.
• Debe tenerse en cuenta la posible influencia de la utilización de esta agua si existen requisitos especiales para el hormigón a producir, por ejemplo, hormigón arquitectónico, hormigón pretensado, hormigón que contenga aire arrastrado, hormigón expuesto a ambientes agresivos, etc.
• La cantidad de agua recuperada debe distribuirse de la forma más uniforme posible durante la producción diaria.
• Debe proporcionarse un método adecuado para asegurar una distribución uniforme de las materias sólidas en el agua recuperada con una densidad superior a 1,01 kg/l. Como se indicó previamente, el agua con una densidad igual o inferior a 1,01 kg/l puede suponerse que contiene cantidades despreciables de materias sólidas.
• La densidad del agua recuperada de procesos de la industria del hormigón o del agua combinada debe determinarse sobre muestras homogeneizadas extraídas del recipiente donde se almacene el agua. Cuando se emplee para la producción de hormigón, la densidad de esta agua debe determinarse, al menos, diariamente en el momento en que sea más probable que se encuentre la densidad más elevada, a menos que se indiquen otros procedimientos para vigilar la densidad en el manual de la calidad del productor. Pueden emplearse dispositivos automáticos; en cuyo caso, el manual de la calidad del productor debe describir el método para su utilización y su calibración.

Para algunos procesos de producción, puede utilizarse una cantidad de material sólido superior, siempre que pueda demostrarse un comportamiento satisfactorio del hormigón.

La Asociación de hormigón preparado de Nueva Zelanda establece las siguientes recomendaciones prácticas si se utiliza agua reciclada en la fabricación de hormigón: ⁽²⁹⁾

• Si es agua reciclada clara procedente de la balsa de decantación sin agitación se recomienda medir semanalmente que el peso específico del agua no supera el valor de 1,07 kg/l. La comprobación puede realizarse simplemente pesando una muestra de 1 litro de agua.
• Si el agua procede de un tanque con agitación sin control periódico de la calidad del agua, comprobar por la mañana que el peso específico no supera el valor de 1,07 kg/l y volver a comprobar por la tarde. Si se supera, utilizar el agua mezclada con agua corriente en una proporción suficiente para rebajar el valor del peso específico por debajo de este límite.
• Si se dispone de un control periódico del peso específico a lo largo del día, utilizar el valor real obtenido para determinar en su caso la mezcla necesaria con agua corriente.

En Japón, los límites establecidos por el JIS (Japan Industrial Standards) son de un 3% de finos en peso de cemento. ⁽¹⁶⁾

La norma americana ASTM C94 ⁽³⁰⁾ permite la utilización de agua reciclada en la fabricación del hormigón si se cumplen los requisitos que se piden al agua de amasado recogidos en la ASTM C1602: ⁽³¹⁾

• La resistencia a compresión a los 7 días en mortero u hormigón preparado con agua reciclada (respecto al preparado con agua destilada) ha de ser superior al 90%.
• La desviación máxima del tiempo de fraguado (respecto al mortero u hormigón de referencia) ha de estar comprendida entre 1h antes y 1,5 h después.

La misma norma ASTM C1602 ⁽³¹⁾ indica que para el agua reciclada es obligatorio ensayar su densidad al menos una vez al día o monitorizarla con hidrómetros de forma continuada. Cuando se considere necesario, se pueden aplicar también límites opcionales al agua reciclada o a la mezcla de ésta con agua corriente. Estos requisitos opcionales están referidos al contenido de cloruros, sulfatos, álcalis y sólidos totales en suspensión. En relación con estos últimos, se aplica un límite de sólidos totales de 50.0000 ppm, que se corresponde aproximadamente con una densidad del agua de 1,03 g/ml.

Para alcanzar los requisitos exigidos, puede ser necesario mezclar el agua reciclada con agua corriente. En esta agua combinada para utilizar como agua de amasado debe asimismo controlarse la densidad alcanzada:

• Si la densidad del agua combinada es inferior a 1,01 g/ml deben comprobarse los requisitos de comportamiento de mortero u hormigón antes del primer uso y cada seis meses. Si dos resultados consecutivos son conformes, la frecuencia se puede ampliar a doce meses.
• Si la densidad se encuentra entre 1,01 y 1,03 g/ml se comprobarán los requisitos antes del primer uso y mensualmente. Si cuatro comprobaciones consecutivas son conformes se puede ampliar el control trimestralmente.
• Si la densidad del agua combinada excede el valor 1,03 g/ml se ensayará semanalmente o más a menudo si hay razones para pensar que han cambiado sus condiciones. Se puede pasar a un control mensual si durante dos meses consecutivos se han obtenido resultados conformes. Si la densidad excede el valor de 1,05 g/ml puede ser necesario utilizar aditivos estabilizantes de la hidratación.

Una vez expuestas las exigencias de diferentes normativas, se describen a continuación diferentes estudios de investigación sobre cómo afecta a las propiedades del hormigón el uso de agua de amasado reciclada.

Los estudios indican que cumpliendo los límites para sólidos en suspensión de ASTM el agua puede utilizarse para fabricar un hormigón con la resistencia y los tiempos de fraguado requeridos y una retracción similar, aunque se puede experimentar un incremento en la demanda de agua ⁽²³⁾. En particular, un estudio realizado en el año 2006 ⁽²⁰⁾ indica que con este contenido de sólidos en suspensión puede ser necesario incrementar en un 12% el contenido de agua o doblar la dosis de aditivo superplastificante para mantener la consistencia del hormigón. Las resistencias pueden variar entre el 90-103% de las obtenidas con agua corriente. En ciertos casos se han obtenido incluso mejores resistencias con estas aguas recicladas, lo cual se atribuye a la activación alcalina que se produce en las adiciones puzolánicas o escorias, debido a su alto pH. En otros casos, cuando se utiliza un agua almacenada durante cierto tiempo (7 días) pueden producirse efectos negativos. Asimismo, si se utilizan aguas con un límite superior al requerido de sólidos totales se experimenta inicialmente una notable demanda de agua en el hormigón, así como una aceleración en el tiempo de fraguado ⁽³²⁾. En el hormigón endurecido se observa una bajada generalizada de las propiedades mecánicas (compresión, tracción y módulo de elasticidad). Los efectos son más acusados si se trata de un agua conservada durante más de un día, aunque pueden compensarse en parte si se utilizan aditivos estabilizadores de la hidratación del cemento ⁽³³⁾. Los estudios más permisivos indican que se puede utilizar agua con hasta 6% de partículas sin que se produzcan modificaciones significativas en las propiedades del hormigón, siempre y cuando se corrija la consistencia con superplastificante. ⁽³⁴⁾

El límite de 50.0000 ppm de sólidos impuesto por la normativa americana se corresponde con un valor de la densidad del agua de 1,03 kg/l ^(20),(32), valor más limitativo que el recogido por la normativa europea y aplicado en España (1,1 kg/l).

Un extenso estudio realizado en Alemania concluye que el agua reciclada hasta una densidad de 1,15 kg/litro apenas afecta las propiedades de hormigones de elevada resistencia: resistencia a compresión, módulo de elasticidad, retracción, resistencia a las heladas o resistencia a la carbonatación. En concreto, la utilización de esta agua reciclada disminuyó la resistencia a compresión menos del 5%. Tampoco las propiedades del hormigón con aire ocluido se vieron afectadas. En este estudio, la única limitación en la utilización del agua reciclada proviene del tiempo de almacenamiento: después de 72 horas, la hidratación del cemento aumenta de forma considerable su superficie específica, por lo que la fluidez del nuevo hormigón fresco se ve afectada negativamente si lleva un volumen elevado de partículas en suspensión, siendo necesaria la utilización de elevados contenidos de aditivos para compensar este efecto. ⁽³⁵⁾

Incluso aunque el agua reciclada se obtenga de hormigones con muchos aditivos, como pueden ser grandes cantidades de plastificante o de retardador, sólo se detectan en el agua reciclada cantidades muy pequeñas de estos agentes activos disueltos. Eso corrobora el hecho de que esos agentes se combinan de forma completa e irreversiblemente con las partículas de cemento y no intervienen en otras reacciones posteriores. ^(21)(36)(37)

En el caso de utilizar aditivos estabilizadores de la hidratación del cemento, estudios específicos concluyen que la dosis adecuada de 1.5 l/m³ permite utilizar agua con hasta un 5% de finos en peso de cemento, sin que se vean alteradas la consistencia, fraguado, aire ocluido o resistencia del nuevo hormigón. ⁽¹⁶⁾

Lodos

Existes estudios de investigación ^(10),(38) que tienen como objetivo evaluar la posible utilización de los lodos producidos en la recuperación de los residuos de hormigón fresco como adición al cemento. Estos lodos no son una adición convencional, como pueden ser las cenizas volantes, pero es un residuo muy fino y contiene una cierta cantidad residual de minerales de clinker y una alta cantidad de calcita, que se utiliza con éxito como adición al cemento. Se ha demostrado que sustituir el 10% del Clinker por estos lodos no disminuye la resistencia a compresión del hormigón y ayuda a disminuir la huella de carbono del material resultante. Ahora bien, utilizar estos finos disminuyen la fluidez del hormigón, a veces de forma muy importante ⁽¹⁵⁾, lo que obliga a utilizar superplastificantes para mantener la consistencia sin aumentar el contenido de agua.

También se ha llegado a estudiar la utilización de lodos para capturar CO₂. Se ha alcanzado un rendimiento de 110 g CO₂/kg de lodo seco. El producto resultante se ha utilizado para la construcción de ladrillos. ⁽³⁹⁾