Sustainable concretes through the use of secondary aggregates

Abstract

La indústria de la construcció és un dels principals consumidors de recursos naturals i generadors de residus a escala mundial. En aquest context, la transició cap a una economia circular és una necessitat urgent. Aquest projecte de fi de grau avalua la viabilitat tècnica de fabricar formigó no estructural amb àrids reciclats procedents de residus de construcció i demolició (RCD). També analitza les característiques dels residus sòlids municipals incinerats, o cendres de fons (IBA), per a la futura producció de formigó no estructural amb aquest material. La metodologia experimental va consistir en una caracterització física i química dels àrids reciclats (tant de la fracció gruixuda com de la fina) i de les cendres IBA, amb un èmfasi especial en propietats crítiques com la densitat, l'absorció i la distribució de mides de partícula. Posteriorment, es van desenvolupar i produir diversos dissenys de mescles de formigó, substituint els àrids naturals en diferents percentatges (fins a un 100 %) per aquests materials alternatius. Es va analitzar el comportament del material en estat fresc, avaluant la seva treballabilitat i la demanda d'aigua, així com en estat endurit, mesurant l'evolució de la resistència a la compressió als 7, 28 i 56 dies. Els resultats obtinguts mostren que, tot i que els àrids reciclats tenen una absorció d'aigua més alta, cosa que requereix ajustos precisos en el disseny de la barreja i l'ús d'additius superplastificants, és possible obtenir un formigó amb una resistència adequada per a aplicacions no estructurals. També es va constatar que una gestió adequada de la fracció fina i l'ús de maquinària de mescla adequada són factors determinants per garantir la qualitat del material final. Aquest estudi conclou que l'ús de formigó de runa de construcció i demolició (RCD) és una alternativa viable que contribueix significativament a reduir la petjada mediambiental del sector.

La industria de la construcción es una de las mayores consumidoras de recursos naturales y generadoras de residuos a nivel global. En este contexto, la transición hacia una economía circular se presenta como una necesidad urgente. El presente Trabajo Final de Grado evalúa la viabilidad técnica de fabricar hormigones no estructurales utilizando áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD). Además, analiza las características de los residuos sólidos urbanos incinerados, o cenizas de fondo (IBA), para una futura producción de hormigones no estructurales implementando este material. La metodología experimental consistió en una caracterización física y química de los áridos reciclados (tanto fracción gruesa como fina) y de las cenizas IBA, poniendo especial énfasis en propiedades críticas como la densidad, la absorción y la granulometría. Posteriormente, se diseñaron y fabricaron diversas dosificaciones de hormigón, sustituyendo los áridos naturales en distintos porcentajes (hasta el 100 %) por estos materiales alternativos. Se analizó el comportamiento del material en estado fresco, evaluando su trabajabilidad y demanda de agua, así como en estado endurecido, midiendo la evolución de la resistencia a compresión a los 7, 28 y 56 días. Los resultados obtenidos demuestran que, si bien los áridos reciclados presentan una mayor absorción de agua que requiere ajustes precisos en la dosificación y el uso de aditivos superplastificantes, es posible obtener hormigones con resistencias adecuadas para aplicaciones no estructurales. Asimismo, se constata que la correcta gestión de la fracción fina y el uso de maquinaria de mezclado adecuada son factores determinantes para garantizar la calidad del material final. Este estudio concluye que el uso de RCD de hormigón en hormigones es una alternativa viable que contribuye significativamente a la reducción de la huella ambiental del sector.

The construction industry is one of the largest consumers of natural resources and generators of waste globally. In this context, the transition to a circular economy is presented as an urgent need. This Final Degree Project evaluates the technical feasibility of manufacturing non-structural concretes using recycled aggregates from construction and demolition waste (CDW). In addition, it analyses the characteristics of incinerated municipal solid waste, or bottom ash (IBA), for a future production of non-structural concretes implementing this material. The experimental methodology consisted of a physical and chemical characterization of recycled aggregates (both coarse and fine fractions) and IBA ashes, with special emphasis on critical properties such as density, absorption and granulometry. Subsequently, various concrete dosages were designed and manufactured, replacing natural aggregates in different percentages (up to 100 %) with these alternative materials. The behaviour of the material in the fresh state was analysed, evaluating its workability and water demand, as well as in the hardened state, measuring the evolution of the compressive strength at 7, 28 and 56 days. The results obtained show that, although recycled aggregates have a greater water absorption that requires precise adjustments in the dosage and use of superplasticizer additives, it is possible to obtain concretes with adequate strengths for non-structural applications. Likewise, it is found that the correct management of the fine fraction and the use of appropriate mixing machinery are determining factors to guarantee the quality of the final material. This study concludes that the use of concrete CDW in concrete is a viable alternative that contributes significantly to the reduction of the environmental footprint of the sector.