Valorización de residuos de construcción y demolición como puzolanas alternativas para cementos eco-eficientes

Resumen

Los residuos de construcción y demolición, RCD, son un importante flujo de residuos en todo el mundo y son gestionados por las plantas de reciclaje. Las principales aplicaciones hacia las que van encaminados son su empleo como material de relleno, drenaje, base o sub base para carreteras y áridos reciclado para hormigones más sostenibles y eco eficientes. El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral, es el diseño de nuevos cementos a partir de la valorización de RCD como puzolanas alternativas en el cemento, consiguiendo de esta manera, la reducción de este tipo de residuos, así como ventajas tecnológicas en relación a los cementos comerciales tradicionales, mejorando además las condiciones ambientales y sociales. Para el estudio tanto de la caracterización de los materiales como de los nuevos cementos diseñados, se han empleado diferentes técnicas instrumentales y metodologías propias y normalizadas. Los resultados más relevantes obtenidos de la presente Tesis Doctoral se dividen en tres grandes bloques: Residuos de construcción y demolición Se estudiaron RCD recogidos en 12 plantas de reciclado españolas, mostrándose diferencias en los tamaños de partícula y en el contenido cerámico, consecuencia de flujos intermitentes y poco homogéneos de residuos y a las diferentes necesidades del mercado. Fue necesario un acondicionamiento previo de los residuos consistente en un proceso de secado y molienda para la obtención de finuras adecuadas para su incorporación al cemento. Todos los RCD analizados presentaban composiciones químicas y mineralógicas, así como actividades puzolánicas similares y comparables a otros residuos o subproductos industriales actualmente empleados como adiciones activas en el cemento. Incorporación de RCD a la matriz de cemento Una vez conocidas las características y propiedades de los RCD se llevó a cabo el diseño de nuevos cementos eco eficientes e innovadores basados en la incorporación de dos RCD con diferente contenido de material cerámico, sustituyendo al cemento en diferentes porcentajes. Se evaluó la cinética de reacción de los nuevos cementos diseñados en comparación con el cemento de referencia, obteniéndose menores contenidos de portlandita y mayores contenidos de fases hidratadas en los nuevos cementos diseñados debido a la reacción puzolánica. Todos los cementos diseñados con estos RCD, cumplen con la normativa europea vigente en relación a las propiedades físicas, químicas y comportamiento mecánico. Con respecto a la durabilidad de los cementos mezcla, fue evaluada en pastas de cemento frente a diferentes ambientes agresivos: disoluciones de cloruro sódico, sulfato sódico y agua de mar y ambientes saturados de CO2. Mayores contenidos de material cerámico en los RCD mejoran notablemente las prestaciones de los cementos en relación a RCD con menores contenidos de material cerámico, además cementos diseñados con elevado porcentaje cerámico en su composición, presentan unas prestaciones durables superiores al cemento de referencia. Aplicaciones Industriales Los buenos resultados obtenidos han permitido el desarrollo de una patente con carácter internacional, así como el estudio de los cementos en su empleo como morteros de revestimiento con características acústicas y en la elaboración de un mortero de revestimiento en una fachada exterior. Un estudio de viabilidad económica realizado para la fabricación del cemento a escala semi industrial muestra que la fabricación de una tonelada de cemento mezcla con RCD es comercialmente competitiva en comparación con la misma tonelada de un cemento con un sub producto industrial, ceniza volante, actualmente empleado en la industria cementera. Como conclusión en base a las investigaciones llevadas a cabo, es posible confirmar que los RCD pueden ser empleados como adiciones puzolánicas en la fabricación de cementos innovadores y eco eficientes.