Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Proyecto de aprobechamiento de concreto en construcciones civiles y paviementacion
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
Subido el 03/03/2020
3 documentos
1 / 101
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Trabajo de grado para optar por el título de: INGENIERO CIVIL Modalidad: Investigación
Director: PhD. Juan Gabriel Bastidas Martínez Docente Investigador Universidad Piloto de Colombia
Codirector: MsC. Jorge Luis Argoty Burbano Docente Universidad de Nariño
Director
Codirector
Jurado 1
Jurado 2
San Juan de Pasto, Junio de 2019
Los autores expresan sus agradecimientos a:
JUAN GABRIEL BASTIDAS MARTÍNEZ. Ingeniero civil PhD, por la idea de investigación, orientación y el apoyo constante en el desarrollo de los procesos.
JORGE LUIS ARGOTY BURBANO. Ingeniero civil MsC, por su orientación, por sus aportes y recomendaciones en este proyecto.
GUSTAVO PONCE. Laboratorista de la Universidad de Nariño, por su contribución en el desarrollo de ensayos de laboratorio.
ASFACON SP. Por su apoyo a la investigación con la donación del asfalto y la visita a las instalaciones de la compañía.
ESCOMBRERA SANTANDER. Por su apoyo a la investigación con los residuos producto de demolición.
Con el propósito de colaborar a la mitigación del daño ambiental causado por los residuos demolición, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal estudiar a los agregados reciclados producto de demolición de mampostería y concreto, siguiendo especificaciones técnicas para su aplicación a una mezcla asfáltica densa en caliente MDC-19. Para tal fin, se caracterizó en conjunto a los agregados convencionales y a los agregados reciclados producto de la trituración de los residuos de demolición generados en la ciudad de Pasto para su uso en la construcción de capas de rodadura en pavimento asfaltico, se evaluaron sus propiedades físicas y mecánicas haciendo uso de las especificaciones para ensayos de materiales del Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Posteriormente, se realizaron los diseños de tres MDC- 19 por medio de la metodología Marshall. En el proceso se realizó tres mezclas: (I) Agregados convencionales. (II) 100% Agregado reciclado y finalmente (III) Reemplazo del 100% del agregado grueso y fino convencional. A estas mezclas se les evaluó propiedades físicas y mecánicas como: estabilidad, flujo, parámetros volumétricos y tracción indirecta. Finalmente, una extracción de asfalto para evaluar la quiebra de partículas en el proceso de compactación.
Como resultado del proceso se encontró un mayor consumo de asfalto para probetas desarrolladas con agregados reciclados, una menor estabilidad y flujo, con un porcentaje de vacíos inferior, en relación a la mezcla con agregado convencional, así como también una mayor susceptibilidad al agua evaluada mediante pruebas de tracción indirecta, finalmente con base en los resultados se propuso su uso como base estabilizada con emulsión asfáltica.
Palabras clave: Agregados reciclados, Mezcla asfáltica, Pavimentos, Residuos de demolición.
In order to help mitigate the environmental damage caused by the demolition waste, the main objective of this research work was to study recycled aggregates from masonry and concrete demolition, following technical specifications for application to a dense hot asphalt mixture MDC-19. It was characterized in conjunction with conventional aggregates and recycled aggregates resulting from the crushing of demolition waste generated in the city of Pasto for use in the construction of treads in pavement asphaltic, their physical and mechanical properties were evaluated using the specifications for materials testing from the National Institute of Roads, INVIAS. Three mixtures were made in the process: (I) Conventional attachments. (II) 100% recycled aggregate and finally (III) Replacement of 100% of the conventional thick and fine aggregate. These mixtures were evaluated for physical and mechanical properties such as: stability, flow, volumetric parameters and indirect traction. Finally, an asphalt extraction to evaluate the particle breakdown in the compaction process.
As a result of the process, a higher consumption of asphalt was found for specimens developed with recycled aggregates, lower stability and flow, with a lower percentage of voids than the mixture with conventional aggregate and a greater susceptibility to water evaluated by indirect tensile tests, finally Based on the results, its use is proposed as a stabilized base with asphalt emulsion.
Keywords : Recycled aggregates, asphalt mix, pavements, demolition waste.
Pág
Tabla 1. Especificaciones para caracterización de agregados ......................... 32
Tabla 2. Especificaciones para caracterización de mezclas asfálticas ............. 33
Tabla 3. Clasificación de residuos de construcción y demolición- RCD ........... 38
Tabla 4. Resumen de las características del asfalto 80/100. ........................... 41
Tabla 5. Temperaturas de mezcla y compactación. ......................................... 42
Tabla 6. Densidad máxima teórica de briqueta de referencia. ......................... 55
Tabla 7. Análisis para deducir el peso para la dosificación los materiales
reciclados a partir del volumen. .......................................................... 56
Tabla 8. Requisitos de la mezcla asfáltica MDC-19 para NT3. ........................ 60
Tabla 9. Densidad bulk de los materiales. ....................................................... 66
Tabla 10. Densidad relativa, densidad relativa SSS, densidad relativa
aparente y absorción. ........................................................................ 66
Tabla 11. Resumen de caracterización de los agregados gruesos. ................... 69
Tabla 12. Resumen de la caracterización de agregados finos. .......................... 70
Tabla 13. Resultados y especificaciones de los materiales evaluados en el
presente proyecto. ............................................................................. 71
Tabla 14. Resultados y especificaciones de las mezclas asfálticas evaluadas
en la investigación para las mezclas con contenidos óptimos de asfalto. ............................................................................................... 75
Tabla 15. Datos promedio de estabilidad y flujo para los tres diferentes tipos
de mezcla. ......................................................................................... 77
Tabla 16. Comparación de los parámetros volumétricos entre la
especificación INV-E 799 y la corrección propuesta en la investigación. ..................................................................................... 79
Tabla 17. Índice de quiebra de partículas .......................................................... 82
Tabla 18. Ensayo de tracción indirecta a mezcla con agregados
convencionales. ................................................................................. 84
Pág
Figura 1. Estructura de pavimento .................................................................. 25
Figura 2. Agregado grueso natural.................................................................. 26
Figura 3. Agregado reciclado .......................................................................... 27
Figura 4. Escombros en obra (Proceso de demolición). .................................. 29
Figura 5. Densidad de las partículas de agregado reciclado en función del
contenido de mortero adherido. ....................................................... 30
Figura 6. Absorción de las partículas de agregado reciclado en función del
contenido de mortero adherido ........................................................ 30
Figura 7. Planta de trituración ......................................................................... 31
Figura 8. Ubicación espacial de la cantera la Vega. ........................................ 34
Figura 9. Señalización de la geología presente cerca de la cantera ............... 35
Figura 10. Escombrera Santander .................................................................... 36
Figura 11. Escombros A) Sitio de depósito. B) Almacenamiento en
laboratorio. ....................................................................................... 37
Figura 12. Proceso de trituración y separación del material .............................. 39
Figura 13. Superficies de las partículas de los agregados. ............................... 39
Figura 14. Distribución de elementos que conforman el agregado grueso ........ 40
Figura 15. Distribución de elementos que conforman el agregado grueso ........ 40
Figura 16. Curva de viscosidad en función de la temperatura del asfalto. ......... 42
Figura 17. SBIT. Módulo dinámico del asfalto calculado con BANDS 2.0 ......... 43
Figura 18. (A) Pila de material convencional (B) Pila de residuos de
construcción..................................................................................... 44
Figura 19. Cuarteador mecánico. ...................................................................... 44
Figura 20. (A) Serie de tamices (B) Material separado por tamaños ................. 45
Figura 21. Ensayo de adhesividad (A) Agregado reciclado. (B) Agregado
convencional. ................................................................................... 46
Se les da el nombre de residuos de construcción y demolición a los desechos que se producen en las actividades de construcción, demolición y reforma de obras civiles, generalmente y dependiendo de los cambios en la industria, dichos residuos están compuestos por: agregados, ladrillos, cerámicos, panel yeso, concreto, mortero, acero, madera, entre otros. En Colombia la última década se ha caracterizado por un incremento en la construcción de edificaciones residenciales y no residenciales, según el DANE^1 en el cuarto trimestre del 2018 el sector de la construcción experimento un incremento de su valor agregado en un 4,2% del PIB evidenciando los beneficios económicos que trae con sigo. Pero para que todas las actividades del sector de la construcción se lleven a cabo se requiere de una enorme disponibilidad de recursos, que en consecuencia a los procesos de transformación de materia prima producen una enorme cantidad de residuos sólidos, creando grandes impactos ambientales negativos, tales pueden afectar a; I) El medio Inerte es decir el clima, la atmosfera, la geología y la hidrología, II) El medio biótico compuesta por condiciones edáficas del suelo, la vegetación y la fauna, III) El medio humano que se define por condiciones socioeconómicas, sistemas de aprovechamientos de recursos, ocupación de suelos urbanos que se podrían destinar a otros usos y la degradación paisajística entre otros, como lo exponen: Mejía, Giraldo y Martínez^2. En la actualidad existe una creciente tendencia para la utilización de materiales reciclados, no solo para reducir los costos de vertido o solventar problemas de abastecimiento, sino más bien se plantea como una forma de colaborar en el desarrollo sostenible a nivel mundial y a la creciente preocupación ambiental debido a la generación desmedida de residuos de construcción y demolición; Por ejemplo en todos los países que conforman la Unión Europea la cuantificación de los residuos de demolición producida puede superar los 700 millones de toneladas por año^3 , de los cuales si el país en cuestión posee regulaciones especificas respecto a los residuos de construcción y demolición, la tasa de reciclaje puede llegar a ser del 80%^4 , a nivel nacional, en Bogotá se producen 15 millones de toneladas al año, siendo escazas las alternativas de reciclaje, poco más de 5 %
(^1) DANE, Boletín técnico, Indicadores económicos alrededor de la construcción (IEAC). Marzo de
(^2) E. MEJÍA, J. GIRALDO, L. MARTÍNEZ “Residuos de construcción y demolición. Revisión sobre su
composición, impactos y gestión. 2013. P117- 118
(^3) IACOBOAEA Cristina, ALDEA Mihaela and PETRESCU Florian, “CONSTRUCTION AND
DEMOLITION WASTE - A CHALLENGE FOR THE EUROPEAN UNION?”. February 2019, p 45
(^4) IACOBOAEA Cristina, ALDEA Mihaela and PETRESCU Florian, op. cit , p. 47
10%^5 ; A pesar de que el país cuenta con una amplia y profunda normativa en materia de gestión de escombros^6 , sin embargo la sola existencia de la normativa no garantiza su aplicación, además de la ausencia de especificaciones técnicas en cuanto al tratamiento de estos residuos. Es ahí donde surge la pregunta: ¿Es viable reciclar residuos de demolición generados en la ciudad de Pasto, para aplicarlos como agregados reciclados en mezclas asfálticas densas en caliente para estructuras de pavimento flexibles? En el desarrollo del presente trabajo de investigación, se realizaron pruebas necesarias para evaluar las propiedades físicas y mecánicas de los residuos de demolición de elementos en mampostería y concreto, con el fin de responder a la pregunta planteada, comparando los agregados reciclados con agregados naturales y analizando características basados en las especificaciones del Instituto Nacional de Vías INVIAS.
El presente trabajo de grado en modalidad de investigación se desarrolló en la línea de investigación de geotecnia y pavimentos , parte integral del programa de ingeniería civil, razón por la cual en el desarrollo del tema se utilizaron elementos conceptuales, técnicos y prácticos en torno a este eje del conocimiento.
Justificación
La desmedida producción e inadecuada disposición de los residuos de construcción y demolición trae consigo una amplia gama de problemas sociales, económicos y principalmente ambientales. Por esta razón, el presente trabajo pretendió aprovechar el mayor porcentaje que sea posible a los materiales de desecho en las obras civiles de la ciudad de San Juan de Pasto para su respectiva aplicación a la construcción de pavimentos flexibles.
Investigaciones anteriores demuestran que este material presenta propiedades físicas y mecánicas que le permiten ser considerado un material granular para la fabricación de bases en un una estructura de pavimento flexible. En este sentido, se buscó re direccionar el flujo de los materiales de desecho en un ciclo de máxima reutilización para ayudar a mitigar los problemas de disposición y futuro desabastecimiento, debido al gasto económico y ambiental que implica la búsqueda y explotación de nuevos materiales. En el presente trabajo de investigación se realizó un análisis y aplicación de nuevos materiales que promuevan el desarrollo sostenible en la ciudad de san juan de pasto.
(^5) CASTAÑO, Jesús O., MISLE RODRÍGUEZ Rodrigo Andrés LASSO Leonardo GÓMEZ CABRERA,
Adriana, OCAMPO, Manuel S., Gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) en Bogotá: perspectivas y limitantes. 2013, p
(^6) CARVAJAL juan, CARMONA Charlie. “Gestión integral de residuos de construcción y demolición en Colombia: una aproximación basada en la metodología del marco lógico”. (Enero-Junio 2016), p 121
normas del Instituto Nacional de Vías INV-E 213, 217, 218, 222, 223, 230 y 240 (2013). Además de la aplicación de la norma brasilera del Departamento Nacional de Estradas Rodagem DNER-ME 078 (1994). Ensayos que se pueden desarrollar en el laboratorio de suelos y materiales de la Universidad de Nariño.
Finalmente se realizó los diseños de mezcla, usando la metodología Marshall descrita en la norma INV-E 748 (2013) y el Articulo ART 450-13 del Invias tanto para agregados reciclados como convencionales y comparar su comportamiento en laboratorio.
El asfalto empleado en el desarrollo de este trabajo fue asfalto convencional de penetración 80-100 normalizada de uso convencional en el país, por ser convencionalmente el más utilizado para la temperatura ambiente de la región. Basados en los resultados de los ensayos de caracterización y el diseño de mezclas, se evaluó la viabilidad de su empleo en mezclas de concreto asfaltico como capa de rodadura en estructuras de pavimento.
Estado de arte
Los materiales producto de la demolición de obras civiles han sido un tema de creciente interés para la industria de la construcción y entidades ambientales alrededor del mundo. Por tal motivo se han desarrollado investigaciones encaminadas a buscar alternativas para su empleo y evitar así que estos se dispongan de manera inadecuada. El no aprovechamiento de los residuos causa problemáticas ambientales como la disposición inadecuada, la reducción de vida útil de los sitios de depósito, contaminación de fuentes hídricas, entre otros^7.
Los residuos de construcción vertidos en un depósito tienen números efectos negativos, E. Mejía, J. Giraldo y L. Martínez^8 mencionan entre los más destacados: Perdidas de recursos naturales, degradación en la calidad del paisaje, alteración de drenajes naturales y perdida de suelo productivo, resaltan también problemáticas ambientales por los procesos de transporte desde los sitios de recolección hasta los sitios de depósito, sin dejar de lado la afectación que generan sobre los pavimentos los vehículos de transporte. De acuerdo con los autores, el impacto que generan los RCD se pudo clasificar así:
Consumo de materias primas y energía. Modificaciones geomorfológicas Contaminación de acuíferos Contaminación atmosférica
(^7) Alcaldía de Bogotá. Guía para la elaboración del Plan de Gestión de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) en obra. p 1-
(^8) E. Mejia, J. Giraldo, L. Martínez, op. cit, P.
Perdida de habitad Entre otros
Por las problemáticas mencionadas se han desarrollado diversas investigaciones para promover el uso de los residuos de demolición y construcción en la industria, los autores V. Antures, A. Freire, L. Quaresma y R. Micaelo^9 , tienen como objetivo evaluar el uso de diferentes materiales de desecho (Residuos de demolición y construcción, polvo de ladrillo y cenizas volantes) como llenante mineral en mezclas asfálticas, la muestra de referencia fue un llenante proveniente de piedra caliza. Además de investigar la caracterización de los materiales de residuo y la interacción de esta con el ligante bituminoso usando métodos convencionales, en primer lugar realizaron la caracterización física, geométrica y química, posteriormente hicieron mezclas asfálticas con diferentes ligantes para estudiar su interacción, se usó la prueba de absorción y la prueba del anillo y bola, también se midió la susceptibilidad de la mezcla con presencia de residuos con un ligante.
Se encontró que los materiales de desecho tienen una gradación más fina que el llenante de piedra caliza, la superficie específica tiene una amplia ventana debido a las formas y texturas de las partículas, teniendo los RCD y el polvo de ladrillo una forma angular. La rigidez se ve aumentada por el polvo de ladrillo mientras que la ceniza volante le induce menos rigidez. La máxima relación llenante/ ligante (f/b) varia inversamente con los valores de vacíos y el número de ligante, aunque también se puede aplicar otros modelos encontrados en la literatura (para rellenos naturales e industriales) para llenantes de desecho; La relación f/b para una combinación especifica de ligante y relleno se puede obtener a partir de la máxima relación f/b del aumento de rigidez esperado.
A nivel internacional Acosta, Moll y Gonzales^10 , estudiaron la utilización de los agregados reciclados tipo concreto en las mezclas asfálticas en caliente.
Realizaron una evaluación con respecto a las especificaciones de la Norma Cubana a fracciones provenientes de la trituración de probetas de hormigón originarias de la Habana Cuba, estos estudios fueron aplicados a la fracción gruesa como a la fracción fina de los agregados reciclados. Una vez caracterizados estos agregados se diseñaron cinco Mezclas Asfálticas en Caliente SemiDensa-19; En cuatro mezclas las cuales se reemplazó un 30% y 60% por agregados reciclados en su fracción fina y gruesa respectivamente y la quinta fue una mezcla convencional, por
(^9) V. Antunes , A. C. Freire, L. Quaresma, R. Micaelo, “Evaluation of waste materials as alternative
sources of filler in asphalt mixtures” (^10) ACOSTA, D. MOLL, R., y GONZÁLES, G. “Influencia de la utilización de RCD como árido en mezclas asfálticas en caliente. En: Revista de Arquitectura e ingeniería”. Vol.; 11. No 1 ISSN 1990- 8830/RNPS 2125; P. 1-
