Transcript hormigón de bajo impacto ambiental elaborado con

Director académico; L.V. Garcia Ballester, J.R. Albiol Ibañez
Tutor en empresa; L..M. Ordoñez Belloc
Empresa; AIDICO, Instituto Tecnológico de la Construcción
Autor; P. Iborra Bosch
1
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
1- INTRODUCCIÓN.
- SOSTENIBILIDAD DEL HORMIGÓN.
“El Desarrollo Sostenible es aquel que satisface las necesidades
actuales sin poner en peligro la capacidad de las generaciones
futuras de satisfacer sus propias necesidades”
Informe Brundtlandt
2
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
2. OBJETIVOS.
El objetivo de este trabajo es la evaluación preliminar de la
viabilidad técnica de dos formulaciones de Hormigón elaborados
con residuos activados alcalinamente para el desarrollo de firmes
de carretera compactados a rodillo de bajo impacto ambiental.
3
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
Para lograr este objetivo, se han seguido las siguientes etapas:
-Obtención de
convencional.
una
dosificación
optimizada
con
hormigón
-Realización de ensayos con las dos formulaciones de hormigón
elaborados con residuos activados alcalinamente.
-Valoración de los resultados planteando soluciones a posibles
resultados adversos.
4
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
3. MATERIAS PRIMAS
Las materias primas y la procedencia que se han empleado para
la realización de este proyecto son:
Material
Tipo
Procedencia
Escoria Granulada Molidad de Altos Hornos (GGBFS)
Residuo industrial
ORCEM (Holanda)
Ceniza Volante Silicea (CV)
Residuo industrial
Central Térmica Andorra (Teruel)
Adición inerte
Omyacarb Clariana S.A.
Filler calizo (FC)
Grava rodada 11/22
Grava rodada 8/12
Gravera Castellana
Árido Calizo
Grava rodada 4/8
Arena 0/4 Triturada
Arena 0/1
SOINVAL
Árido Silíceo
Áridos Cervera
Activador alcalino
Sigma Aldrich
Carbonato sódico
Silicato sódico
Hidróxido sódico
5
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1- AJUSTE DE LA DOSIFICACIÓN A PARTIR DE EXIGENCIAS
MÍNIMAS ESPECIFICADAS EN NORMATIVA.
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO:
- Consistencia seca: 0-2 cm
- Resistencia a compresión característica > 20 MPa
- Resistencia característica a flexión > 4MPa
MATERIAL
Con Ceniza Volante (%)
HCR-CV
Con Filler Calizo (%)
HCR-FC
Grava
52.0
51.0
Arena
25.0
24.5
14.0
14.2
Activadores
2.9
2.8
Agua
5.5
6.3
Finos (Escoria Granulada Molida de altos Hornos +
filler)
6
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
PROCESO DE AMASADO;
1- Preparación previa del activador mediante disolución de
componentes en el agua de amasado.
2- Incorporación de la arena, grava y filler en la amasadora y
homogenización en seco.
3- Adición de agua de premojado (2% de la masa de grava, filler
y empleadas)
4- Mezclado en húmedo y reposo.
5- Incorporación de lechada formada por la mezcla de
activadores y la escoria granulada molida de altos hornos y
amasado.
6- Mezclado de todos los componentes.
7
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
4.2- ELABORACIÓN Y OBTENCIÓN DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO.
Encofrado.
Martillo compactador.
Acabado
Producto filmógeno
PROCEDIMIENTO EJECUCIÓN DE LAS LOSETAS CON
MARTILLO COMPACTADOR
8
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
Encofrado introducido en el firme
Vertido del hormigón
Rodillo compactador
Acabado superficial
PROCEDIMIENTO EJECUCIÓN DE LAS LOSETAS CON RODILLO
COMPACTADOR
9
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
4.3- EVALUACIÓN DE LAS PRESTACIONES DEL HORMIGÓN EN
ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO.
ENSAYO
OBSERVACIONES
Consistencia del Hormigón
UNE EN 12350-2: 2009
Densidad en estado fresco
UNE-EN 103501:1994
Probetas cilíndricas 125mm compactadas mediante apisonado
proctor
Obtención de testigos en losa
-UNE-EN 12504-1:2001
Resistencia a compresión
UNE EN 12350-3 2009
Resistencia a flexo-tracción
UNE 12390-5 2001
Probetas cilíndricas 125mm compactadas mediante apisonado
proctor según UNE-EN 103501
Testigos cilíndricos 75mm extraído del firme de hormigón
Realizado sobre testigos extraídos de losas de Hormigón de
600x150x150 mm
Retracción
Realizado en mortero. Medición en continuo en canales de
retracción de Schleibinger Geräte.
Microestructura del hormigón en
lámina delgada mediante
microscopia óptica
--
10
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
5. RESULTADOS
5.1- CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN
PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CONSISTENCIA
Introducción de masa en tres
fracciones.
Picado de la masa
(25 golpes) introducida.
Retirada del cono.
Medición de la consistencia.
11
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
DENSIDAD EN ESTADO FRESCO, COMPACTADO MEDIANTE APISONADO PROCTOR
PROCEDIMIENTO COMPACTACIÓN PROCTOR:
1- Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
2- Determinar la capacidad volumétrica del molde.
3- Colocar el molde con su collar en la placa base.
4- Llenar el molde
5- Retirar el collar y enrasar el molde
6- Obtener peso suelo compactado.
7-Determinar densidad húmeda.
Equipo proctor
Retirada del anillo superior.
Enrasado de la probeta
12
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
5.2- RETRACCIÓN EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
ENSAYO CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO)
Equipo ensayo CBR.
Comparación de la retracción con hormigón convencional.
13
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
RETRACCIÓN DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
Canal de ensayo
M-Ref
M-FC
M-CV
Evolución de la retracción química y por secado de morteros con aglomerantes activados alcalinamente y
comparación con un mortero elaborado con cemento convencional (Cem I-42.5-N)
14
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
5.2- RETRACCIÓN EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
Pulido de probetas.
Equipo rotura compresión
Ensayo compresión.
PROCEDIMIENTO ENSAYO PROBETAS.
RESISTENCIA COMPRESIÓN (154x125 mm)
PROBETAS
Código
Media
Edad
1
2
(MPa)
3
15.3
15.2
15.3
28
47.1
47.9
47.5
4
17.3
18.9
18.1
28
31.5
35.2
33.3
HCR-CV
HCR-FC
15
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
COMPARACIÓN RESISTENCIA COMPRESIÓN AMBAS FORMULACIONES
Actividad Geopolimérica
de la ceniza volante
HCR-CV
Evolución de la resistencia a compresión de
los Hormigones Compactado a Rodillo con
aglomerantes activados alcalinamente
HCR-FC
Imagen
de
la
microestructura
mediante
microscopia óptica de los hormigones embutidos
en resina fluorescente
16
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
ENSAYO DE FLEXOTRACCIÓN
Colocación de probeta.
HCR-FC
Curado
Edad
(Días)
7
28
Cámara
3.8 ± 0.3
4.6 ± 0.1
Aire libre
4.4 ± 0.2
Rotura a flexo-tracción
HCR-CV
Exigencias PG3
Cámara
4.7 ± 0.7
6.3 ± 1.3
Cámara
≥4
17
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
EXTRACCIÓN DE TESTIGOS
Perforación de la loseta
Obtención testigos
Disposición testigos
Disposición de testigos
PROCEDIMIENTO EXTRACCIÓN DE TESTIGOS
18
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
RESISTENCIA DE LOS TESTIGOS
Resistencia Compresión (MPa)
HCR-FC
HCR-CV
Edad
(Días)
2
7
14
21
28
90
14.5 ± 0.5
-24.2 ± 0.7
22.3 ± 1.9
26.6 ± 0.6
18.2 ± 1.8
9.7 ± 0.9
30.9 ± 0.8
40.5 ± 1.5
43.0 ± 0.0
39.4 ± 4.1
51.3 ± 1.3
EVOLUCIÓN RESISTENCIA DE TESTIGOS
19
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
Valores de los ensayos de los hormigones obtenidos con materiales activados
alcalinamente
ENSAYO
Consistencia del hormigón
(cm)
COMPACTACIÓN
CURADO
28 días
HCR-FC
HCR-CV
Exigencias
PG3
Cono Abrams
--
2.3
2.0
0-2
Mesa sacudidas
--
5.8
7.3
Húmeda
--
2459
2488
Seca
Cámara
1811
1743
Apisonado Proctor
Cámara
33.3 ± 2.6
47.5 ± 0.6
Cámara
26.6 ± 0.6
39.4 ± 4.1
Ambiente
25.1 ± 1.8
19.0 ± 1.2
Cámara
4.6 ± 0.1
6.3 ± 1.3
Densidad(Kg/m3)
Resistencia a Compresión
(MPa)
Resistencia a Flexotracción (MPa)
No se
especifica
Testigos
Testigos
>4 MPa
20
HORMIGÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL ELABORADO CON MATERIALES ACTIVADOS
ALCALINAMENTE PARA SU USO EN FIRMES COMPACTADOS CON RODILLO.
6. CONCLUSIONES
-Características mecánicas.
-Línea de investigación. Estudio de la retracción a escala real.
-Económicas.
21
22