Simultaneous utilization of fine and coarse recycled concrete aggregate for the fabrication and experimental analysis of the structural performance of precast reinforced and prestressed concrete elements

Resumen

Esta tesis doctoral busca llevar un paso adelante el reciclado del hormigón ya que propone reemplazar simultáneamente la fracción fina y gruesa del árido, sin tener que cribar previamente el árido reciclado bruto. El comportamiento estructural, tanto de vigas prefabricadas armadas como pretensadas fue evaluado, comparándolo al de un hormigón convencional con una resistencia a compresión similar. Se realizó una primera campaña experimental con hormigón autocompactante reciclado. Diferentes porcentajes de la cantidad total de árido natural (0, 20, 35 y 50%, incluyendo la fracción fina y gruesa) fueron reemplazados por árido reciclado de elementos rechazados de una planta de prefabricados. Las propiedades del hormigón fresco y endurecido fueron comparadas en el laboratorio para los diferentes porcentajes de sustitución. Las propiedades mecánicas no se vieron significativamente afectadas. Por lo tanto, el hormigón reciclado resultante fue utilizado para la fabricación de vigas de hormigón armado en una planta de prefabricados con porcentajes de sustitución del 0, 10, 20, 35 y 50%. Las vigas armadas fueron sometidas a ensayos de control de calidad de flexión y cortante en la planta, mostrando un momento último y resistencia a cortante similares, independientemente del porcentaje de sustitución. Sin embargo, el factor de ductilidad y el momento de fisuración disminuyeron para los porcentajes más altos. Los ensayos a flexión fueron repetidos mediante control de desplazamiento y una instrumentación más precisa en el CITEEC de la Universidade da Coruña, incluyendo galgas de deformación en la superficie del hormigón para obtener el comportamiento a flexión hasta rotura, factores de ductilidad, y la relación Momento-Curvatura. Los resultados obtenidos mostraron un momento de fisuración y ductilidad más bajo para los porcentajes de sustitución más altos, pero igual momento último. Una segunda campaña experimental fue realizada con hormigón convencional y vigas prefabricadas pretensadas de hormigón. En este caso, el origen del árido reciclado fue viejas traviesas de hormigón. Diferentes porcentajes de la cantidad total de árido natural (0, 8, 20 y 31%, incluyendo la fracción fina y gruesa) fueron sustituidos por árido reciclado, comparando las propiedades en estado fresco y endurecido para los diferentes porcentajes. Las propiedades mecánicas no se vieron excesivamente afectadas. Por lo tanto, el hormigón resultante fue utilizado para la fabricación de las vigas pretensadas y de las probetas para ensayos Pull-Out, con sustituciones del 0 y 8%. La finalidad fue evaluar la pérdida de comportamiento adherente entre los cordones pretensados y el hormigón que los envuelve cuando el árido reciclado se introduce en la mezcla. Los ensayos Pull-Out reflejaron que la tensión adherente a la que se produce el primer deslizamiento es aproximadamente un 24% inferior cuando se introduce un 8% de árido reciclado en la mezcla. Las vigas pretensadas fueron instrumentadas interna y externamente para evaluar la longitud de transmisión y de anclaje. La longitud de transmisión se evaluó midiendo las deformaciones con puntos DEMEC a diferentes edades. Se determinó un valor de 717 mm en las vigas de hormigón natural y 957 mm en las de reciclado. Por lo tanto, hay un incremento del 33% en la longitud de transmisión cuando el 8% de árido reciclado se incorpora a la mezcla. La longitud de anclaje se evaluó realizando ensayos a flexión con diferentes puntos de aplicación de las cargas y midiendo la penetración de los cordones durante el ensayo. Se determinó un valor de 1475 mm en las vigas de hormigón natural y 1850 mm en las vigas de hormigón reciclado. Es decir, hay un incremente del 25% en la longitud de anclaje cuando el 8% de árido reciclado se incorpora a la mezcla. De esta investigación se puede concluir que es viable reemplazar hasta un 50% del árido total (fino y grueso) en vigas armadas. Sin embargo, incluir árido reciclado en hormigón pretensado disminuye significativamente la adherencia en las vigas fabricadas con un 8% de sustitución del árido total. Por consiguiente, es recomendable realizar una investigación más profunda sobre este tema.