Aplicaciones en edificación y obra pública
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 Española UNE - EN 206 (15) 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” EN 12620(16).
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(14), 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 no a razones técnicas.
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.
El agua con una densidad menor de 1.010kg/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. La Instrucción EHE-08(17) establece un límite de 1,3 g/cm3 para el agua reciclada, si se quiere utilizar en la fabricación de hormigones estructurales. Adicionalmente el agua total (mezcla de la reciclada con agua corriente) debe tener una densidad no superior a 1,1 g/cm3.
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 (18).
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DENSIDAD DEL AGUA RESIDUAL (kg/litro) |
FINOS (kg/litro) |
AGUA DE MEZCLA (litro/litro) |
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1,02 |
0,038 |
0,982 |
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1,04 |
0,076 |
0,964 |
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1,06 |
0,115 |
0,945 |
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1,08 |
0,153 |
0,927 |
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1,10 |
0,191 |
0,909 |
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1,12 |
0,229 |
0,891 |
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1,14 |
0,267 |
0,873 |
Tabla 3: Cantidad de finos que contiene el agua residual de distintas densidades
NOTA: Para los valores de la tabla se ha tomado el valor de 2,1 kg/m3 para la densidad de
los finos, si esta densidad varía se debe modificar la tabla según la fórmula
Donde
Mf= cantidad de finos por litro
Dar= densidad del agua residual
Df= densidad de los finos
La fórmula anterior también está recogida por la Instrucción EHE-08 que determina que deben calcularse los finos aportados cuando se utiliza agua reciclada, 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) sea inferior a 185 kg/m3(17).
Asimismo, el agua reciclada deberá utilizarse de acuerdo con las especificaciones recogidas en el Anejo A de la Norma “Agua de amasado para hormigón- Especificaciones y ensayos” EN 1008(18). Se puede utilizar tanto para hormigón en masa, 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 cantidad de finos aportados al hormigón con el agua reciclada debe ser inferior al 1% del total de los áridos. Esto se cumple sobradamente cuando la densidad del agua reciclada de la balsa es menor o igual a 1,07 kg/litro.
- La posible influencia del agua reciclada se debe tener en cuenta cuando se trate de hormigón pretensado, hormigón con aire ocluido o expuesto a ambientes agresivos.
- En casos excepcionales (periodo de tiempo limitado), se permite aportar finos hasta el 2% del total de los áridos (densidad entre 1,08 kg/litro y 1,15 kg/litro) excepto cuando se trate de hormigones que vayan a estar en contacto con sulfatos.
- La Norma exige que la densidad del agua reciclada se determine diariamente. También se debe determinar la composición química del agua al menos una vez a la semana durante el primer mes, posteriormente una vez al mes hasta el sexto mes y finalmente una vez cada seis meses.
La Asociación de hormigón preparado de Nueva Zelanda establece las siguientes recomendaciones prácticas si se utiliza agua reciclada en la fabricación de hormigón(19):
- 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. 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 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 (9).
La norma americana ASTM C94(20) 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 (21):
- 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.
Para el agua reciclada, es obligario 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 a 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 meaclar el agua reciclada con agua. 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 adicitos estabilizantes de la hidratación.
Los estudios indican que cumpliendo este límite 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. En particular, un estudio realizado en el año 2006(13) 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(22). 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 utizan aditivos estabilizadores de la hidratación del cemento (23).
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(13),(22), valor más limitativo que el recogido por la normativa europea y aplicado en España (1,07 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 si lleva un volumen elevado de partículas en suspensión se ve negativamente afectada, siendo necesaria la utilización de elevados contenidos de aditivos para compensar este efecto (24).
Incluso aunque el agua reciclada se obtenga de hormigones con muchos aditivos a pesar de las grandes cantidades de plastificante o de retardador utilizadas, sólo se detectan en el agua reciclada muy pequeñas cantidades de 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 (11)(25)(26).
En el caso de utilizar aditivos estabilizadores de la hidratación del cemento, estudios específicos concluyen que la dosis adecuada es de 1.5 l/m³ que 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 (9).