Recycling of fines from construction and demolition concrete wastes

El hormigón es el material manufacturado en mayor cantidad en el mundo en la actualidad, con una producción que excede las 30,000 millones de toneladas al año. Como tal, su impacto sobre el medio ambiente es materia de constante preocupación. El reciclaje de los residuos de hormigón es considerado en la literatura como una vía efectiva para reducir su huella ambiental. Sin embargo, más del 50% del material obtenido del chancado de hormigones de demolición para la producción de agregados gruesos reciclados es un material de graduación fina de limitado uso en hormigones convencionales, que es generalmente descartado o utilizado en aplicaciones de bajo valor. El desarrollo de nuevos materiales de construcción basados en estos finos podría aumentar significativamente la fracción de residuos de hormigón que pueden ser reciclados. En esta tesis se exploraron dos alternativas de reciclaje basadas en dos niveles distintos de procesamiento de los residuos, estudiando cómo los restos de pasta de cemento hidratada presentes en los finos contribuyen a las propiedades de ingeniería de los materiales reciclados obtenidos en cada caso, y caracterizando el efecto que los factores materiales y de proceso asociados a cada alternativa tienen sobre estas propiedades, con el fin de proveer conocimiento relevante para su desarrollo, optimización y aplicación futura.La primera alternativa explorada fue la fabricación de materiales de baja resistencia controlada basados en agregados finos de hormigón reciclado sin procesamiento adicional. Se desarrolló un método mejorado de diseño de mezclas que facilita el uso de diseños experimentales sencillos para modelar los efectos que las proporciones de la mezcla tienen sobre las propiedades de los materiales resultantes. La comparación de modelos obtenidos para materiales basados en distintos constituyentes permitió evaluar la contribución relativa de cada constituyente a las prestaciones del material. En comparación con los materiales basados en agregados finos vírgenes, los basados en agregados finos reciclados exhiben mejores características de fluidez, segregación y asentamiento, logrando resistencias a compresión dentro de los límites esperados.La segunda alternativa explorada fue la producción de materiales cementicios reactivados basados en el comportamiento hidráulico que exhiben los productos obtenidos de la deshidratación de pastas de cemento hidratadas. Se desarrolló un programa experimental en dos etapas para primero: identificar factores materiales y de proceso que afecten significativamente a la resistencia a compresión de pastas de material reactivado, y segundo: caracterizar los efectos de factores seleccionados sobre un conjunto más amplio de propiedades. Los resultados de la primera fase muestran que es posible aumentar significativamente la resistencia desarrollada por las pastas ajustando la temperatura de deshidratación y el nivel de reemplazo de material reactivado por material cementicio suplementario en las nuevas mezclas. Los resultados de la segunda etapa muestran que los efectos de la temperatura de deshidratación se correlacionan con la concentración de una forma estabilizada de α’-C2S presente en el material reactivado, formada durante el proceso de deshidratación. Esto permitió concluir que la ganancia de resistencia del material reactivado se debe principalmente a la formación de C-S-H por hidratación de este polimorfo de C2S. Adicionalmente, los resultados de la segunda fase muestran, por primera vez, que los materiales cementicios reactivados pueden ser usados para la producción de morteros con resistencias a compresión que superan los 20 MPa a 28 días de hidratación.