Investigadores de ESPOL y University of Surrey han estudiado de forma controlada qué ocurre al sustituir los áridos gruesos naturales del hormigón por áridos procedentes de hormigón demolido y residuos de construcción mixtos.
- 🏗️ Hasta un 20 % de árido grueso reciclado.
- ♻️ Residuos de hormigón convertidos en nueva materia prima.
- 💪 Resistencia estructural comparable al hormigón convencional.
- 🔬 Ensayos con sustituciones del 10 %, 20 % y 30 %.
- ⚠️ Pérdidas apreciables al llegar al 30 % en hormigones de alta resistencia.
- 🌍 Menor dependencia de grava y áridos naturales.
Demuestran que el hormigón estructural puede sustituir hasta un 20 % de sus áridos naturales por residuos de demolición sin perder resistencia
¿Por qué importa?
El hormigón demolido suele terminar triturado para aplicaciones de menor valor, como rellenos o capas de carreteras. Esta investigación plantea algo bastante más interesante: introducir parte de ese material de nuevo en hormigón estructural, cerrando parcialmente el ciclo de los materiales de construcción.
El resultado más útil no es una formulación exótica. Es un límite práctico: sustituir hasta un 20 % del árido grueso natural por áridos reciclados puede mantener unas prestaciones mecánicas comparables, siempre que el material se seleccione y la mezcla se controle correctamente.
Del edificio demolido al hormigón de otro edificio
Cuando una estructura de hormigón llega al final de su vida útil, buena parte de su volumen continúa siendo material mineral aprovechable.
Tras retirar elementos impropios, el hormigón puede triturarse, clasificarse por tamaño y transformarse en árido de hormigón reciclado, conocido técnicamente como RCA por sus siglas en inglés. El problema aparece cuando se intenta devolver este material a una aplicación estructural.
Un árido reciclado no se comporta exactamente como una piedra recién extraída de una cantera. Conserva restos de mortero adherido, presenta mayor porosidad y absorbe más agua. Además, sus partículas pueden ser más angulosas.
La situación resulta todavía más compleja con los áridos reciclados mixtos, que pueden incorporar diferentes materiales procedentes de residuos de construcción y demolición.
Precisamente esa variabilidad explica parte de las reticencias del sector. Para una carretera secundaria o un relleno resulta relativamente fácil asumir ciertas diferencias. En un pilar, una viga o cualquier elemento sometido a cargas estructurales, el margen de incertidumbre es mucho menor.
Un experimento diseñado para separar el efecto real del material reciclado
Investigadores de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), en Ecuador, y la University of Surrey, en Reino Unido, estudiaron dos tipos de hormigón estructural: uno de resistencia convencional y otro de alta resistencia.
Prepararon mezclas en las que reemplazaron el 10 %, 20 % y 30 % del árido grueso natural por dos materiales diferentes: árido procedente exclusivamente de hormigón reciclado y árido reciclado mixto.
El estudio ensayó sustituciones del 10 %, 20 % y 30 % de árido grueso natural. El resultado más relevante apareció en el 20 %, nivel en el que se mantuvieron prestaciones mecánicas comparables al hormigón convencional.
Hay un detalle metodológico importante. Los investigadores mantuvieron la misma distribución granulométrica entre las diferentes mezclas. Así pudieron comparar los materiales reduciendo la influencia que habría introducido utilizar partículas de tamaños diferentes.
Después analizaron propiedades del hormigón fresco y endurecido, entre ellas trabajabilidad, densidad, resistencia a compresión a los 7, 14 y 28 días, velocidad de pulso ultrasónico y permeabilidad al aire. También recurrieron a técnicas microscópicas para estudiar qué estaba ocurriendo dentro del material.
Sustituir más árido natural no implica automáticamente un hormigón mejor. El estudio sitúa el 20 % como una zona de equilibrio entre circularidad, prestaciones estructurales y facilidad de uso.
El 20 % aparece como la zona más interesante
Los resultados dependen del tipo de hormigón.
En el hormigón de resistencia convencional, sustituir hasta un 20 % del árido natural no produjo una pérdida de resistencia. Algunas formulaciones llegaron incluso a registrar mejoras de entre aproximadamente el 0,8 % y el 1,4 % frente a las mezclas de referencia.
No es una mejora espectacular, ni necesita serlo. Lo relevante es que incorporar material recuperado no deterioró una propiedad tan importante como la resistencia a compresión.
En el hormigón de alta resistencia apareció una situación diferente. Con sustituciones del 10 % y 20 %, las reducciones se mantuvieron por debajo del 4 %. Al aumentar la proporción hasta el 30 %, las pérdidas se hicieron bastante más importantes.
Esto sitúa el 20 % como un umbral especialmente interesante desde el punto de vista práctico. Permite ahorrar una cantidad apreciable de árido natural sin introducir las penalizaciones que comienzan a observarse cuando se intenta incorporar una proporción mayor.
Hay cambios que se notan antes incluso de que el hormigón endurezca
La incorporación de áridos reciclados sí altera otras características.
A medida que aumenta su proporción, disminuyen la densidad y la trabajabilidad. Dicho de forma sencilla: la mezcla puede resultar menos fluida y algo más difícil de colocar.
La explicación está relacionada con la naturaleza del material recuperado. Los restos de mortero adheridos al árido incrementan su porosidad y capacidad para absorber agua, mientras que las partículas generadas durante la trituración presentan formas diferentes a las de algunos áridos naturales.
Curiosamente, las mezclas con árido reciclado mixto presentaron una trabajabilidad superior a las fabricadas exclusivamente con árido de hormigón reciclado.
En una obra real, estos detalles importan. Un material puede alcanzar una resistencia excelente en laboratorio y resultar poco práctico si obliga a modificar excesivamente el bombeo, vertido o compactación.
El hormigón procedente de demolición se tritura, limpia y clasifica por tamaño. El árido recuperado sustituye después una parte de la grava natural en una nueva mezcla de hormigón estructural.
Qué ocurre dentro del hormigón reciclado
El análisis microscópico aporta una de las partes más interesantes del trabajo.
En las muestras fabricadas con árido procedente de hormigón reciclado se encontró una mayor presencia de carbonato cálcico relacionada con la carbonatación de la pasta de cemento antigua.
Este fenómeno contribuyó a densificar determinadas zonas de la matriz y ayuda a explicar por qué la incorporación moderada de árido reciclado no produjo la pérdida de resistencia que podría esperarse inicialmente.
Los áridos mixtos plantearon un escenario menos uniforme. Al incrementar mucho su presencia aparecieron mayor heterogeneidad y microfisuras, algo especialmente problemático en los hormigones de altas prestaciones.
Ahí está buena parte de la cuestión. No todos los escombros son equivalentes.
La durabilidad no mostró señales preocupantes en los ensayos realizados
Una estructura no necesita únicamente soportar cargas el día que se construye. Tiene que mantener sus prestaciones durante décadas.
Por eso el equipo estudió también la velocidad de propagación de pulsos ultrasónicos y la permeabilidad al aire, parámetros que aportan información sobre la calidad interna del hormigón y la facilidad con la que determinados agentes pueden penetrar en él.
Las mezclas estudiadas se mantuvieron dentro de los parámetros establecidos para hormigones de buena calidad, incluso cuando contenían las proporciones más elevadas de material reciclado ensayadas.
Eso refuerza la posibilidad de utilizar porcentajes moderados de árido reciclado en aplicaciones estructurales.
Conviene introducir un matiz. Estos resultados no equivalen a demostrar varias décadas de comportamiento en edificios reales. Ensayos acelerados y caracterizaciones de laboratorio son herramientas fundamentales, pero no sustituyen completamente la experiencia acumulada en condiciones ambientales diferentes.
Qué impacto puede tener en el medio ambiente
El beneficio ambiental más directo está en reducir la extracción de áridos naturales y encontrar una salida de mayor valor para los residuos de construcción y demolición.
La construcción genera enormes flujos de materiales minerales. En la Unión Europea, los residuos procedentes de construcción y demolición representan más de un tercio de todos los residuos generados.
Gran parte de la fracción mineral ya se recupera, pero recuperación no significa necesariamente circularidad de alta calidad. El hormigón triturado puede terminar utilizado como relleno o base de carreteras. Es útil, aunque el material desciende a una aplicación de menores prestaciones.
Convertir hormigón viejo en árido para fabricar nuevo hormigón estructural mantiene el recurso dentro de un ciclo de mayor valor.
También disminuye parcialmente la demanda de grava y piedra triturada procedentes de cantera. Esto puede traducirse en menos extracción de recursos, ocupación del territorio y transporte, especialmente cuando la demolición, la planta de reciclaje y la nueva obra se encuentran próximas.
La principal ventaja está en reducir la extracción de áridos naturales y dar un uso de mayor valor al hormigón procedente de demolición. El beneficio climático final dependerá también de la trituración, el transporte y la distancia entre la obra y la planta de reciclaje.
Hay un matiz climático importante: reciclar áridos no elimina las emisiones del cemento
Aquí conviene separar dos cuestiones que a menudo se mezclan.
Áridos y cemento cumplen funciones diferentes en el hormigón.
Esta investigación sustituye parcialmente grava o piedra triturada. No elimina el clínker ni el cemento Portland responsable de una parte importante de la huella climática del hormigón.
Por tanto, no puede concluirse a partir de estos ensayos que sustituir un 20 % de árido reduzca en un porcentaje equivalente las emisiones de CO₂ del hormigón.
El ahorro ambiental dependerá de factores como la energía utilizada para triturar y clasificar los escombros, la distancia de transporte, la procedencia del árido natural evitado y el tratamiento necesario para obtener material reciclado de calidad.
En determinadas situaciones, la proximidad será decisiva. Transportar residuos pesados durante cientos de kilómetros para reciclarlos puede comerse una parte considerable del beneficio ambiental.
Europa intenta que reciclar edificios deje de significar simplemente triturarlos
El planteamiento encaja con el giro que está dando la política europea de materiales.
La UE considera los residuos de construcción y demolición un flujo prioritario y promueve la demolición selectiva, la separación de materiales y el reciclaje de mayor calidad.
Además, el nuevo Reglamento europeo de Productos de Construcción refuerza aspectos relacionados con la circularidad, la información ambiental y la utilización de materiales secundarios. El objetivo de fondo resulta bastante claro: conocer mejor qué contiene cada producto para que recuperarlo al final de su vida útil sea más sencillo.
Este cambio puede favorecer tecnologías como la estudiada por ESPOL y Surrey. El principal cuello de botella no está únicamente en saber triturar hormigón. Eso ya se hace. Está en conseguir áridos secundarios suficientemente homogéneos, trazables y fiables para volver a utilizarlos en aplicaciones exigentes.
El 30 % de sustitución no ofrece el mismo resultado en todos los casos. En hormigones de alta resistencia aparecen pérdidas mecánicas más claras, por lo que todavía resulta necesario controlar la calidad y procedencia del árido reciclado.
De un residuo barato a una materia prima con especificaciones
El desafío industrial probablemente estará menos en la trituradora que en el control de calidad.
Los escombros procedentes de un edificio pueden contener hormigones de edades y composiciones diferentes, además de ladrillos, cerámicas, yesos y otros materiales. La demolición selectiva, clasificación y trazabilidad determinan la calidad del producto final.
Cuanto más exigente sea la aplicación estructural, mayor será esa necesidad de control.
El trabajo aporta precisamente una referencia útil porque compara los materiales bajo condiciones controladas. El siguiente paso será comprobar hasta qué punto esos resultados pueden reproducirse con flujos industriales variables y obras a escala real.
Más información: Incorporation of recycled concrete and mixed recycled aggregate as coarse aggregate replacements in structural grade concrete
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