Ingeniería Civil · 2024
Análisis del comportamiento mecánico de un material base con adición de RCD "Residuos de construcción y demolición"
La generación de residuos de construcción y demolición (RCD) en Colombia plantea una serie de problemáticas ambientales y sociales significativas. El crecimiento urbano acelerado y la expansión de la industria de la construcción han aumentado la cantidad de RCD generados. Se estima que en el país se producen entre 18 y 26 millones de toneladas de RCD al año, de las cuales aproximadamente el 60% no recibe una disposición adecuada y termina en sitios no autorizados, afectando el medio ambiente y la calidad de vida de las comunidades cercanas. Según el Departamento Nacional de Planeación (DNP), la inadecuada gestión de estos residuos incrementa la contaminación de suelos y cuerpos de agua, y contribuye a problemas como la erosión y la pérdida de biodiversidad. (Planeación, 2022) La falta de infraestructura para la disposición y tratamiento de los RCD en Colombia ha provocado una gestión inadecuada que impacta tanto en áreas urbanas como rurales, contaminando suelo, agua y aire. En las ciudades, la disposición ilegal de estos residuos en zonas no autorizadas lleva a la acumulación de materiales peligrosos, como metales pesados, que degradan el suelo, contaminan aguas subterráneas y afectan la salud pública. En zonas rurales, la carencia de instalaciones de tratamiento contribuye a la contaminación de cuerpos de agua y la degradación de los ecosistemas, lo cual representa riesgos ambientales y sanitarios. Adicionalmente, la gestión inadecuada de los RCD en Colombia se ve agravada por la falta de regulación estricta y la escasa conciencia pública. A pesar de la resolución 0472 de 2017, su implementación es limitada, permitiendo la disposición de residuos en espacios inadecuados, como ríos y áreas verdes, lo cual afecta la calidad de vida y el ambiente. En ciudades como Bogotá, Medellín, Cali, Bucaramanga e Ibagué, es común encontrar escombros en espacios públicos, y en zonas rurales, el problema se amplifica por la falta de infraestructura y programas educativos que promuevan prácticas sostenibles. Esta situación resalta la necesidad de fortalecer las normativas y educar a la población sobre la reutilización de materiales de construcción, promoviendo así un enfoque de economía circular. La economía circular emerge como un enfoque clave para enfrentar esta problemática, ya que busca transformar los residuos en recursos mediante procesos de reciclaje y reutilización, lo cual ayuda a reducir la extracción de materias primas y disminuir los desechos generados. En este contexto, los RCD poseen un gran potencial para ser reincorporados en nuevos proyectos de construcción, generando beneficios económicos y ambientales significativos. Sin embargo, para alcanzar esta meta, es necesario contar con estudios que analicen la viabilidad técnica y mecánica del uso de RCD en la elaboración de materiales de construcción. Por tal motivo, esta investigación se basa en avaluar el comportamiento mecánico del material base al incorporar residuos de construcción y demolición (RCD). Se analizarán varios criterios específicos que permiten determinar la viabilidad y el rendimiento del material en aplicaciones de construcción tales como la durabilidad y resistencia al desgaste, resistencia a la compresión, densidad seca y óptima e índice CBR. El análisis de estos criterios permitirá obtener una visión completa, ofreciendo datos relevantes para evaluar su aplicabilidad en diferentes sectores de la construcción, particularmente en proyectos de infraestructura sostenible y circular. La utilización de RCD como material base reduce la cantidad de residuos destinados a vertederos y, además, ofrece beneficios ambientales, económicos y sociales, contribuyendo a la mitigación del cambio climático, la conservación de los recursos naturales y la promoción de un desarrollo más sostenible. Esta investigación, en particular, puede influir en las prácticas de gestión de RCD al proporcionar evidencia técnica sobre la viabilidad del uso de estos materiales en construcción, lo cual podría facilitar la adopción de políticas más estrictas y programas de reciclaje en el sector. Se espera que este estudio impulse la industria de la construcción hacia un modelo de desarrollo sostenible, al demostrar como los residuos pueden ser reutilizados de manera efectiva y segura, promoviendo un ciclo de economía circular y reduciendo el impacto ambiental asociado a la extracción de nuevos recursos.
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14 páginas con «economía circular»
- p. 3Manejo de los residuos de construcción y demolición (RCD) ................................................ 21 4.4. Economía circular ................................................................................................................... 23 5. Metodología .............................................................................................................................. 26 5.1. Fase I: ................................................................................................................................ 26 5.2. Recolección de residuos de construcción y demolición
- p. 8población sobre la reutilización de materiales de construcción, promoviendo así un enfoque de economía circular. La economía circular emerge como un enfoque clave para enfrentar esta problemática, ya que busca
- p. 9residuos pueden ser reutilizados de manera efectiva y segura, promoviendo un ciclo de economía circular y reduciendo el impacto ambiental asociado a la extracción de nuevos recursos. Palabras clave: Residuos
- p. 12México han avanzado en la implementación de normativas y estrategias enfocadas en la economía circular para mejorar la gestión de los RCD. Sin embargo, persisten deficiencias, especialmente en la disposición
- p. 13Nacional de Vías (INVIAS), el estudio se enmarca en una perspectiva de sostenibilidad y economía circular. Con esta investigación, se pretende identificar oportunidades y desafíos para mejorar la eficiencia, efectividad
- p. 15residuos en origen, es crucial para mitigar estos impactos negativos y avanzar hacia una economía circular en el sector de la construcción en Colombia. Para ello, la estrategia nacional
- p. 17materiales base en la construcción y mejoramiento de suelos, basado en principios de economía circular y sostenibilidad. Al hacerlo, se espera no solo minimizar los impactos negativos de estos residuos
- p. 21aspectos prioritarios para la gestión óptima de los RCD bajo la premisa de la economía circular (Sostenible, 2021). Por lo tanto, implica seguir una jerarquía que priorice la prevención
- p. 23asegurando la protección del medio ambiente y la salud pública. Fuente: (Ingenieira, 2023) 4.4. Economía circular En un mundo donde el crecimiento económico ha estado históricamente vinculado a la extracción
- p. 24producen en los ecosistemas. Ciertamente, en Colombia, las primeras iniciativas directamente relacionadas con la economía circular surgen en el año 1997 con la política de gestión integral de residuos. Aunque
- p. 25generaciones actuales como futuras. Como resultado, encontramos los siguientes beneficios: ➢ Impacto medioambiental: La economía circular se originó, principalmente, como un enfoque ecosostenible. Al reducir el consumo de recursos
- p. 28prioritarios en el campo de la ingeniería civil, como son la sostenibilidad y la economía circular. Fuente: Propia. En definitiva, se logra evidenciar la gran cantidad de residuos compuestos
- p. 80ambiental, la incorporación de RCD en agregados base favorece la implementación de principios de economía circular al reducir el uso de materiales vírgenes y disminuir los volúmenes de residuos destinados
- p. 81Minambiente. Obtenido de https://archivo.minambiente.gov.co/index.php/estrategia-nacional-de-economia-circular- ec Minambiente. (2018). Minambiente. Estrategia Nacional de Economía Circular. Obtenido de https://archivo.minambiente.gov.co/index.php/estrategia-nacional-de-economia-circular- ec Minambiente. (2021). Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Obtenido
Contenido
- ÍNDICE DE FIGURASp. 4
- ÍNDICE DE TABLASp. 6
- Resumenp. 8
- Abstractp. 10
- Introducciónp. 12
- Planteamiento del problemap. 14
- Justificaciónp. 17
- 3. Objetivosp. 18
- 3.1. Objetivo generalp. 18
- 3.2. Objetivo específicop. 18
- Marco teóricop. 19
- 4.1. Residuos de construcción y demolición (RCD)p. 19
- 4.2. Clasificación de los (RCD)p. 19
- 4.3. Manejo de los residuos de construcción y demolición (RCD)p. 21
- 4.4. Economía circularp. 23
- Metodologíap. 26
- Fase I:p. 26
- Recolección de residuos de construcción y demolición (RCD), y material basep. 26
- Fase II:p. 29
- Caracterización del materialp. 29
- Clases de base granularp. 29
- INV E 213: análisis granulométrico de los agregados gruesos y finop. 33
- de Los Ángelesp. 37
- sodio o de magnesiop. 39
- modificado de compactación Proctor)p. 44
- Fase III:p. 49
- Análisis de resultadosp. 57
- Fase IV:p. 57
- Resultados ensayo INV E 213: granulometríap. 57
- Resultados ensayo INV E 218: resistencia al desgaste en máquina L.Ap. 58
- Resultados ensayo INV E 238: resistencia a la abrasión con M.Dp. 61
- Resultados ensayo INV E 220: solidez frente a la acción de sulfato de magnesiop. 64
- compactados (Ensayo modificado de compactación)p. 66
- Resultados ensayo INV E 148: CBR de suelos compactadosp. 69
- Conclusiones y recomendacionesp. 80
- Bibliografíap. 81
- Anexosp. 83
- Anexo: Análisis granulométrico de las 4 dosificacionesp. 83
- Anexo: Distribución granulométrica del ensayo M.Ap. 86
- Anexo: Distribución granulométrica micro – devalp. 88
- dosificacionesp. 67
- dosificacionesp. 67
- Anexo: análisis del % de pérdida de masa frente al sulfato de magnesiop. 91
- Anexo: Distribución granulométrica del ensayo Proctorp. 92
- Anexo: Análisis densidad seca para el 3%, 6% y 9% de humedad del ensayo Proctorp. 93
- Anexo: tabla de gráficos de los testigos de humedad vs densidad secap. 97
- Anexo: Graficas de densidad seca máxima vs humedad optimap. 98
- Anexo: Distribución granulométrica del ensayo CBRp. 102
- Anexo: Tablas de penetración vs esfuerzo para CBRp. 103
- Anexo: Relación de soporte CBR de 56, 25 y 12 golpes para CBRp. 107
- Figura 1 Objetivos de desarrollo sosteniblep. 15
- Figura 2 Mapa del proceso constructivop. 19
- Figura 3 Jerarquía de la gestión de RCDp. 22
- Figura 4 Ciclo de la gestión integral de los RCDp. 23
- Figura 5 Localización zona de extracción R.Cp. 26
- Figura 6 Residuos de concretop. 27
- Figura 7 Localización zona de extracción R.Mp. 27
- Figura 8 Residuos de mamposteríap. 28
- Figura 9 Material basep. 28
- Figura 10 Material de concretop. 34
- Figura 11 Material de mamposteríap. 35
- Figura 12 Materia basep. 35
- Figura 13 Herramientas utilizadas para ensayop. 36
- Figura 14 Agregado seleccionado para ingresar a máquina L.Ap. 38
- Figura 15 Tamizado y lavado del materialp. 39
- Figura 16 Preparación de muestras para las 4 dosificacionesp. 41
- Figura 17 Preparación del líquido con sulfato de magnesiop. 41
- Figura 18 Muestra en inmersión por 17 horasp. 42
- Figura 19 Muestra en horno durante 5 h/ciclop. 42
- Figura 20 Muestras en el proceso de lavado y secado para tamizarp. 43
- Figura 21 Material seleccionado para humedades del 3% - 6% - 9%p. 46
- Figura 22 Material mezclado y humedecido con 3% - 6% - 9% aguap. 46
- Figura 23 Testigo de humedadp. 47
- Figura 24 Probeta y martillo utilizados para el ensayop. 48
- Figura 25 Patrones de impacto y movimientos establecidos por la normap. 48
- Figura 26 Remoción de sobrantesp. 48
- Figura 28 Material mezclado y humedecidop. 50
- Figura 29 Proceso de compactación de la muestrap. 51
- Figura 30 Remoción de sobrantesp. 52
- Figura 31 Instalación de sobrecargas anulares y perforadasp. 52
- Figura 32 Muestras en inmersión durante 4 díasp. 53
- Figura 33 Instalación de probeta en prensa de penetraciónp. 53
- Figura 34 Muestras de 56, 25, 12 golpes falladasp. 54
- Figura 35 Corrección curva penetración vs esfuerzop. 55
- Figura 36 Curva granulométrica de las 4 dosificacionesp. 58
- Figura 37 Análisis comparativo del % de pérdidap. 61
- Figura 38 Análisis comparativo del % de pérdidap. 63
- Figura 39 Análisis comparativo del % de pérdidap. 65
- Figura 40 Análisis comparativo de la densidad máxima seca de las 4 dosificacionesp. 67
- Figura 41 Análisis comparativo de la humedad óptima para las 4 dosificacionesp. 68
- Figura 42 Curva de penetración vs esfuerzo CBR muestra 1p. 70
- Figura 43 Curva de penetración vs esfuerzo CBR muestra 2p. 71
- Figura 44 Corrección curva CBR para 56 golpes muestra 2p. 71
- Figura 45 Corrección curva CBR para 25 golpes muestra 2p. 72
- Figura 46 Curva de penetración vs esfuerzo CBR muestra 3p. 74
- Figura 47 Curva de penetración vs esfuerzo CBR muestra 4p. 74
- Figura 48 Corrección curva CBR para 56 golpes muestra 4p. 75
- Figura 49 Corrección curva CBR para 25 golpes muestra 4p. 76
- Figura 50 Análisis comparativo CBR para 56 golpes de las 4 dosificacionesp. 78
- Figura 51 50% base, 25%, concreto, 25 mamposteríap. 83
- Figura 52 50% base, 30% concreto, 20% mamposteríap. 84
- Figura 53 50% base, 40% concreto, 10% mamposteríap. 85
- Figura 54 100% basep. 85
- Figura 55 50% base, 25% concreto, 25% mamposteríap. 86
- Figura 56 50% base, 30% concreto, 20% mamposteríap. 86
- Figura 57 50% base, 40% concreto, 10% mamposteríap. 87
- Figura 58 100% basep. 87
- Figura 59 Distribución de material para las 4 dosificacionesp. 88
- Figura 60 Distribución de material para las 4 dosificacionesp. 89
- Figura 61 Datos de la pérdida de masa después de ensayo de las 4 dosificacionesp. 90
- Figura 62 Datos de pérdida de masa después de ensayo de las 4 dosificacionesp. 91
- Figura 63 Distribución de material para las 4 dosificacionesp. 92
- Figura 64 50% base, 25% concreto, 25 mamposteríap. 93
- Figura 65 50% base, 30% concreto, 20 mamposteríap. 94
- Figura 66 50% base, 40% concreto, 10 mamposteríap. 95
- Figura 67 100% basep. 96
- Figura 68 Testigo de humedad y densidad seca máxima de las 4 dosificacionesp. 97
- Figura 69 Curva para 50% base, 25% concreto, 25% concretop. 98
- Figura 70 Curva para 50% base, 30% concreto, 20% concretop. 99
- Figura 71 50% base, 40% concreto, 10% mamposteríap. 100
- Figura 72 100% basep. 101
- Figura 73 Distribución de material para las 4 dosificacionesp. 102
- Figura 74 50% base, 25% concreto, 25% mamposteríap. 103
- Figura 75 50% base, 30% concreto, 20% mamposteríap. 104
- Figura 76 50% base, 40% concreto, 10% mamposteríap. 105
- Figura 77 100% basep. 106
- Figura 78 50% base, 25% concreto, 25% mamposteríap. 107
- Figura 79 50% base, 30% concreto, 20% mamposteríap. 107
- Figura 80 50% base, 40% concreto, 10% mamposteríap. 108
- Figura 81 100% basep. 108
- Tabla 1 Caracterización de residuosp. 20
- Tabla 2 Uso típico de las diferentes clases de base granularp. 30
- Tabla 3 Requisitos de los agregados para bases granularesp. 31
- Tabla 4 Franjas granulométricas del material base granularp. 32
- Tabla 5 Selección de % que pasa en cada tamizp. 33
- Tabla 6 Granulometría de las muestras de ensayop. 37
- Tabla 7 Esferas según el tipo de granulometríap. 38
- Tabla 8 Formula del % de perdidap. 39
- Tabla 9 Composición granulométricap. 40
- Tabla 10 Tamiz empleado para determinar las pérdidasp. 43
- Tabla 11 Tamiz empleado para determinar las pérdidasp. 45
- Tabla 12 Penetracionesp. 54
- Tabla 13 Distribución de partículas M1 - M2 - M3 - M4p. 57
- Tabla 14 Clasificación de las muestrasp. 59
- Tabla 15 Resultados ensayo M.A muestra 1p. 59
- Tabla 16 Resultados ensayo M.A muestra 2p. 59
- Tabla 17 Resultados ensayo M.A muestra 4p. 60
- Tabla 18 Resultados ensayo M.A muestra 4p. 60
- Tabla 19 Resultados ensayo Micro-Deval muestra 1p. 62
- Tabla 20 Resultados ensayo Micro-Deval muestra 2p. 62
- Tabla 21 Resultados ensayo Micro-Deval muestra 3p. 62
- Tabla 22 Resultados ensayo Micro-Deval muestra 4p. 63
- dosificaciónp. 43