El hormigón actual es fundamentalmente una mezcla de arena, grava, agua y cemento. Esta combinación de materiales se utilizó mucho en la antigüedad, con la diferencia en que el material cementante fue cal rojo (Hart & Asociados, 2000).
La producción de hormigón en el mundo es de aproximadamente 16 billones de toneladas, siendo el mayor material artificial producido a nivel mundial (Liu & Chern, 2010). La utilización de hormigón incrementa año tras año exponencialmente.
Por otra parte, hoy en día se genera entre 2 a 3 billones de toneladas de residuos de construcción y democión (RCD) anualmente en todo el mundo. Algunos motivos según Singh y Sharma, (2009) para la producción de estos materiales se describen a continuación:
Existen innumerables edificios en mal estado o viejos, pavimentos de concreto, puentes y demás estructuras los cuales cumplieron las condiciones de vida útil para los que fueron construidos, por ende su demolición es necesario ya que sería imposible la reparación.
Algunas estructuras no cumplen con las condiciones y necesidad actuales, por lo que la demolición sería una buena opción.
El colapso de estructuras debido a terremotos, tsunamis, ciclones, tornados e inundaciones.
Abatimientos de edificios e infraestructuras producidos por la guerra entre diferentes naciones.
Nuevas especificaciones de construcción.
La solución sostenible y contribución con el medo ambiente radica en reutilizar los residuos de construcción y demolición (RCD). En cuanto al medio ambiente, evita el colapso de vertederos de materiales inertes y la contaminación del mismo. Por otro lado, la sostenibilidad contribuye a obviar la escasez del árido natural (AN) que se está produciendo en algunos países; por ende, la utilización del árido reciclado (AR) deberá ser implantando como componente principal del hormigón estructural.
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La utilización del árido natural (AN) en la construcción se remota hace 3000 años antes de Cristo (Bastida, López, & Urquiola, 2010), en cambio la utilización del árido reciclado (AR) fue aproximadamente en los años 70 después de la Segunda Guerra Mundial (Abukersh, 2009), teniendo gran cantidad de residuos de construcción y demolición (RCD) después de haber sido demolidos por los bombardeos edificios e infraestructuras. Los áridos reciclados (AR) fueron utilizados primeramente en las bases o sub-bases de carreteras nuevas. En la actualidad, estos materiales se utilizan en su totalidad como árido para hormigón estructural, en cambio en otros países los utilizan como árido para hormigón estructural de poca resistencia. Algunas de las naciones que utilizan el árido reciclado (AR) con gran éxito son: Estados Unidos, China, Japón, Países Bajos, España, Alemania, Holanda, etc…
Existen países desarrollados que reciclan aproximadamente el 90% de los residuos de construcción y demolición (RCD). En cambio, nuestro país Ecuador el uso del árido reciclado (AR) comenzó recientemente y es limitado. En todo el mundo se han llevado estudios de las propiedades mecánicas y durabilidad concernientes a los áridos reciclados (AR) como principal componente del hormigón. Según experimentos del árido reciclado (AR), en algunos países utilizan el 100% de estos agregados como materiales para hormigón estructural, en cambio otros países limitan proporciones del árido natural (AN) y árido reciclado (AR). El límite de mezcla del árido reciclado (AR) en el árido natural (AN) varía internacionalmente desde 10% a 30% e incluso hasta un 45% para aplicaciones específicas (Suvash, 2011).
Según estudios realizados en comparación de la resistencia, rigidez y durabilidad entre hormigones con materiales de árido reciclado (AR) y hormigones de materiales con árido natural (AN), los especímenes que contienen materiales de árido reciclado (AR) reducen notablemente las propiedades del concreto. Por ende, la Asociación Nacional Americana de Concreto Premezclado (ANACP) considera factible sustituir 10% de árido reciclado (AR) en el árido natural (AN), siendo esta mescla muy aconsejable para hormigón estructural (Obla, Kim & Lobo, 2007).
También, Reino Unido recomienda utilizar un 20% de sustitución del árido reciclado (AR) en el árido natural (AN), obteniendo resistencias óptimas y eficientes para hormigón estructural (Dhir & Paine, 2007). Además, investigaciones australianas recomienda un 30% sustitución del árido reciclado (AR), los cuales no difieren en comparación a la resistencia y trabajabilidad (Clarke, Hockings & McGee, 2008).
Como consecuencia de esto, se puede indicar que el árido reciclado (AR) en la actualidad no es un tabú para la aplicación del mismo, ya que puede ser utilizado en sectores donde el árido natural (AN) está en escasez y es una realidad económica.
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2.3.1 Generación de materiales de construcción en el mundo.
Hoy en día, el hormigón con materiales provenientes de residuos de construcción y democión (RCD) se utiliza en la edificación de obras civiles en todo el mundo. La reutilización del árido reciclado (AR) se aplica por diferentes utilidades como el bajo costo, disponibilidad de materiales y el amplio empleo para construcciones estructurales. El porcentaje de reutilización según datos estadísticos conocidos en diverso países de árido reciclado (AR) provenientes de los residuos de construcción y demolición (RCD) se muestran la Figura 2.4.
Figura 2.4.Árido reciclado (AR) utilizado en países desarrollados.
Fuente: (Suvash, 2011)
Sudáfrica.
Se genera entre 5 a 8 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD) anualmente, siendo su mayor porcentaje de materiales inertes los escombros de hormigón (Limbachiya & Roberts, 2004).
Estados unidos.
Uno de los países más generadores de residuos de construcción y demolición (RCD) es Estados Unidos, anualmente produce 325 millones toneladas de materiales inertes (Federación interamericana del cemento, 2009). En su mayoría los áridos reciclados (AR) son utilizados para rellenos y base de pavimentos.
Adicionalmente, la producción de hormigón con árido natural (AN) es de 2.7 billones de toneladas, de los cuales el 10% - 5% se utiliza en pavimentos, 20% - 30% en construcción de carreteras, mantenimiento y otros, y 60% - 70% en hormigón estructural (Robinson, Menzie, & Hyun, 2004). 0 20 40 60 80 100 % d e á ri d o r e ci cl ad o (AR ) u ti li za d o
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Japón.
Aproximadamente 77 millones de toneladas de residuos de construcción y democión (RCD) se generan en la república oriental de Japón (Federación interamericana del cemento, 2009). El 63% de estos materiales son reutilizados para árido reciclado (AR) como se observa en la Figura 2.4.
Según Kawano (2003) indica que cerca de un cuarto de siglo se ha investigado sobre la reutilización de los residuos de construcción y demolición (RCD) para hormigón estructural. Además, en el año 1991 el gobierno japonés implanto un decreto sobre el buen control y manejo de los escombros, el cual sirve para ser reutilizados.
Reino unido.
Se genera anualmente 100 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD) en el Reino Unido, cabe mencionar que la producción del árido natural (AN) anual es de 295 millones de toneladas (Eurostat, 2012). Mediante el reciclaje y obtención de los áridos reciclados (AR), se los utiliza con frecuencia en la construcción de obras civiles como son: pavimentos, edificaciones e infraestructuras. Esta reutilización se aplica debido a la escasez del árido natural (AN) y para evitar el colapso de vertederos de materiales inertes.
Es conveniente mencionar, que para la construcción de autopistas secundarias como las de Birmingham y Manchester, se utilizó árido reciclado (AR) con la debida autorización y calificación del agregado según la dirección general de carreteras del Reino Unido.
Unión Europea.
Los países que conforman la Unión Europea (UE-28), generan aproximadamente 821 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD) anualmente (Eurostat, 2012).
Hong Kong.
En el año 2004 se generó aproximadamente 20 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD). El gobierno de Hong Kong es uno más de los países asiáticos que ha implantado el reciclaje de residuos de construcción y demolición (RCD), instaurando una planta para la obtención de árido reciclado (AR). La misma planta procesa 2400 toneladas por día. Además, los áridos reciclados (AR) obtenidos se los utiliza en pilotes, losas, vigas y muros (Arslan, Salgin, & Co̧gun, 2012).
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Australia.
Se genera anualmente 5 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición (RCD) en Australia, de aquellos materiales se obtiene aproximadamente 500 mil toneladas de árido reciclado (AR). Cabe agregar, el principal componente del concreto para la elaboración de hormigón en Australia es el árido reciclado (AR) ya sea fino y grueso (Hormigón de cemento y áridos Australia, 2008).