Evaluación de residuos de construcción y demolición (RCD) de la ciudad de Cali utilizados como agregados para capas de base y sub-base en pavimentos

Abstract

El sector de la construcción está experimentando un rápido crecimiento, lo que ha llevado a un aumento en la cantidad de edificaciones, demoliciones y actividades de infraestructura. Como consecuencia, se generan grandes cantidades de residuos de construcción y demolición (RCD). Estos residuos plantean desafíos económicos, sociales y ambientales, especialmente cuando su disposición final no se controla adecuadamente, lo que dificulta su reutilización. En este contexto, es crucial encontrar formas de mitigar el impacto de los RCD y promover alternativas sostenibles que beneficien tanto al medio ambiente como a la economía. La pavimentación se presenta como un campo propicio para desarrollar soluciones sostenibles y aprovechar los RCD como materiales de construcción. Por lo tanto, en esta investigación se analizan los conceptos más relevantes relacionados con este tema; donde el objetivo principal es Evaluar RCD provenientes de la ciudad de Cali que posteriormente se transforman en agregados reciclados de concreto (ARC) para su utilización como agregados en capas de base y subbase de pavimento. Para ello, se utilizó material de la ciudad en mención, ya que cuenta con una considerable cantidad de RCD. Se extrajeron muestras de la escombrera de la 50, donde la mayoría de los residuos son depositados. La composición principal de estas muestras es un hormigón con características especiales, que posteriormente fueron trituradas en la planta de aprovechamiento de la empresa Rocales y Concretos, ubicada en la misma ciudad, para transformarlas en agregados reciclados de concreto (ARC). Además, se recolectó un agregado natural adicional de la planta del Aguacatal, también en Cali, para cumplir con los requisitos de resistencia, seguridad y calidad necesarios en las construcciones. Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio para evaluar los materiales, incluyendo ensayos de granulometría, equivalente de arena, ensayo de abrasión en la Máquina de los Ángeles, angularidad de la fracción fina, gravedad específica, límites de Atterberg, índice de aplanamiento y alargamiento, ensayo de 10% de finos, ensayo de caras fracturadas, ensayo Micro-Deval, contenido de terrones de arcilla y partículas deleznables, porcentaje de absorción, ensayo de azul de metileno, prueba de California Bearing Ratio (CBR) y módulo resiliente (MR). Los resultados obtenidos se compararon con las especificaciones técnicas para bases y subbases granulares establecidas por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y por el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). Este análisis permitió identificar mejoras significativas en algunas características al utilizar la combinación de ambos materiales. Posteriormente, se realizó un análisis de dosificación tanto para subbase granular, como para base granular, donde se obtuvieron proporciones de 80% ARC y 20% de agregado de aporte para la creación de la subbase; para la base, los porcentajes obtenidos fueron 35% ARC y 65% de agregado de aporte y se sometió el conjunto nuevamente a ensayos, observando mejoras considerables en las propiedades del material, en este punto, se realizaron pruebas de CBR, módulo resiliente y ensayo a la compresión, a diferentes períodos de curado (1, 7, 14 y 28 días), con el fin de evaluar las propiedades resilientes y el efecto del cemento remanente en contacto con agua. Los resultados demostraron un comportamiento positivo del material ARC en conjunto con el material de aporte, lo que respalda su utilización como base y subbase granular en pavimentos. Es así que, esta investigación destaca la importancia de abordar el problema de los RCD en el sector de la construcción y muestra cómo la pavimentación puede ser un ámbito adecuado para implementar soluciones sostenibles utilizando estos materiales. Los resultados obtenidos respaldan la viabilidad del uso de ARC como base y subbase granular, contribuyendo así a la mitigación de impactos ambientales y al desarrollo de una economía más circular en el sector de la construcción.

The construction sector is experiencing rapid growth, which has led to an increase in the number of builds, demolitions, and infrastructure activities. As a consequence, large amounts of construction and demolition waste (RCD) are generated. This waste poses economic, social and environmental challenges, especially when its final disposal is not adequately controlled, making it difficult to reuse. In this context, it is crucial to find ways to mitigate the impact of RCDs and promote sustainable alternatives that benefit both the environment and the economy. Paving is presented as a propitious field to develop sustainable solutions and take advantage of RCD as construction materials. Therefore, this research analyzes the most relevant concepts related to this topic; where the main objective is to evaluate RCD from the city of Cali that are subsequently transformed into recycled concrete aggregates (ARC) for use as aggregates in base and subbase layers of pavement. For this, material from the city in question was used, since it has a considerable amount of RCD. Samples were extracted from the 50th dump, where most of the waste is deposited. The main composition of these samples is a concrete with special characteristics, which was later crushed in the use plant of the Rocales y Concretos company, located in the same city, to transform it into ARC. In addition, an additional granulometric material was collected from the Aguacatal plant, also in Cali, to meet the necessary resistance, safety and quality requirements in construction. Laboratory tests were carried out to evaluate the materials, including granulometry tests, sand equivalent, abrasion test in the Los Angeles Machine, fine fraction angularity, specific gravity, Atterberg limits, flattening and elongation index, 10% fines test, fractured faces test, Micro-Deval test, clay lump and friables content, percent absorption, methylene blue test, California Bearing Ratio (CBR) test, and modulus of resilient (MR). The results obtained were compared with the technical specifications for granular bases and sub-bases established by the National Highway Institute (INVIAS) and the Urban Development Institute (IDU). This analysis allowed to identify significant improvements in some characteristics when using the combination of both materials. Subsequently, a dosage analysis was carried out for both the granular subbase and the granular base and the set was again subjected to tests, observing considerable improvements in the properties of the material, at this point, CBR tests, resilient modulus and a test were carried out. compression, at different curing periods (1, 7, 14 and 28 days), in order to evaluate the resilient properties and the effect of the remaining cement in contact with water. The results demonstrated a positive behavior of the ARC material together with the filler material, which supports its use as a granular base and subbase in pavements. In summary, this research highlights the importance of addressing the problem of RCD in the construction sector and shows how paving can be a suitable field to implement sustainable solutions using these materials. The results obtained support the feasibility of using ARC as a granular base and subbase, thus contributing to the mitigation of environmental impacts and the development of a more circular economy in the construction sector.