Uso de cenizas de lodo de depuradora en hormigones, para la industria de prefabricados, y en suelos para aplicación en obra civil
- Autores: Francisco Baeza Brotons
- Directores de la Tesis: Pedro Garcés Terradillos (dir. tes.), José Miguel Saval Pérez (codir. tes.), Jordi Payá Bernabeu (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis García Andión (presid.), Lucía Fernández Carrasco (secret.), José María Monzó Balbuena (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En este estudio se plantea analizar la viabilidad del uso de materiales residuales procedentes de diversos procesos industriales, como materias primas en la composición de hormigones y suelos aplicados a la obra civil. Estos residuos suponen un grave problema, por lo que su valorización en un sector como el de la construcción, con gran demanda de recursos, supondría una gran ventaja desde el punto de vista económico y medioambiental.
Los residuos utilizados son: a) ceniza de lodo de depuradora (CLD), que se incluirá en casi todas las mezclas; b) ceniza volante de central termoeléctrica de carbón; c) ceniza de cáscara de arroz (CCA); d) y polvo de mármol generado al realizar el corte de las grandes piezas de roca para comercializarlas.
Se analizará el comportamiento de pastas y morteros como paso previo al estudio de los hormigones, con edades de curado de 7, 28 y 90 días según el caso. En hormigones diferenciaremos dos tipologías: una similar a la usada en la fabricación de bloques, por tanto con dosificación singular (en especial, con consistencia seca, dado el tipo de proceso industrial de elaboración de estos prefabricados), y otra con dosificación que podemos denominar "convencional", aunque también de consistencia seca. Los residuos serán incluidos individualmente o combinados de manera binaria o ternaria en una misma mezcla conglomerante, lo que permitirá aprovechar las sinergias generadas tanto en estado fresco como en estado endurecido, con distintos porcentajes (variables según la serie entre un 5 y 50%) de adición (serie A), sustitución (serie S), o sustitución más adición (serie AS), respecto al cemento, con una relación agua/bínder constante de 0,5, excepto en la serie AS donde se incluirán además relaciones a/b de 0,6 y 0,7 así como aditivo fluidificante. En el caso de los suelos, se estudiarán tres tipos de muestras con adición respecto a los finos (pasa por tamiz 2 mm) que variará entre un 5 y 50%.
En pastas se realizarán ensayos termogravimétricos, en morteros (probetas prismáticas) ensayos para determinar la densidad, absorción de agua y resistencia mecánica, y en hormigón (probetas cúbicas) se determinará la densidad, absorción, absorción capilar de agua, así como la resistencia a compresión; complementariamente se utilizarán las técnicas de fluorescencia y difracción de rayos X, así como microscopía electrónica de barrido. En suelos se realizarán los ensayos para clasificar las muestras de suelo patrón y las adicionadas con CLD, según el pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes (PG3), para formación de terraplenes: granulometría, límites de Atterberg, ensayos químicos, asiento, hinchamiento, Próctor y CBR; por otro lado se realizarán ensayos de rotura a compresión simple, para comparar una de las muestras adicionada con CLD respecto a la misma muestra adicionada con cemento o cal; por último se analizarán las concentraciones de metales pesados de los tres suelos adicionados con CLD y se realizará una aproximación al coste de su puesta en obra y una comparativa respecto al cemento y la cal.
A partir de los resultados obtenidos, se comprueba que la adición de CLD en los hormigones destinados a la fabricación de bloques aporta una densidad y una resistencia cercana al patrón (sin adición), y la sustitución de cemento por dicho residuo supone una disminución de la densidad y de la resistencia respecto a la muestra patrón. Sin embargo, la sustitución de cemento por combinaciones binarias o ternarias de residuos, mejora notablemente las características físico-mecánicas de los materiales cementantes. En los hormigones denominados convencionales, de consistencia seca con aditivo fluidificante, la resistencia a compresión patrón es superada por las mezclas con combinaciones CLD-CCA.
Las tres muestras de suelo analizadas, no empeoran la clasificación según PG3 al ser adicionadas con CLD, o incluso se mejora el parámetro de hinchamiento en el suelo más cohesivo de los tres. A medida que aumenta el porcentaje de CLD, se obtiene una mayor resistencia a compresión simple y rigidez de la muestra. Con un 5% de CLD todas las muestras se encuentran dentro de los límites establecidos por la Directiva 86/278/CEE respecto a la concentración de metales pesados en suelos (no existe limitación para el uso concreto que nos ocupa) y sólo a partir del 30% de adición, la mejor de las muestras estudiadas para su uso en terraplenes empieza a tener leves problemas respecto a la concentración de uno de los metales pesados. Por último, el uso de la CLD supondría una ventaja desde el punto de vista económico frente a los conglomerantes utilizados convencionalmente, dado su coste cero por tratarse de un residuo cuyo destino actual es el vertedero.
