Aprovechamiento de los RCD de muelle expuesto en ambientes marinos en cartagena

Sustainable management of concrete demolition waste is a critical challenge in mitigating the environmental impacts associated with construction. This project focuses on assessing the reuse potential of Demolition Waste from a Pier located in a marine environment, integrating sustainability into the...

Full description

Autores:
Mendoza Martínez, Gustavo Adolfo
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Corporación Universidad de la Costa
Repositorio:
REDICUC - Repositorio CUC
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.cuc.edu.co:11323/14047
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11323/14047
https://repositorio.cuc.edu.co/
Palabra clave:
Resistencia a compresión
Relación agua/cemento
Agregados reciclados
Durabilidad en ambientes marinos
Compressive strength
Water/cement ratio
Recycled aggregates
Porosity - Durability in the sea
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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Cano Cuadro, Heidis Patricia
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Mattos Rodríguez, Adriana Carolina
Murillo Acosta, Michel Johana
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description Sustainable management of concrete demolition waste is a critical challenge in mitigating the environmental impacts associated with construction. This project focuses on assessing the reuse potential of Demolition Waste from a Pier located in a marine environment, integrating sustainability into the material and process life cycle in accordance with national and international standards. The initiative aims to develop sustainable solutions aligned with the circular economy while addressing material quality and feasibility for new applications. The methodology for this project was organized into four main phases. In the first phase, a comprehensive review of literature and applicable regulations was conducted to identify relevant standards. In the second phase, waste materials were characterized through destructive and non-destructive tests to analyze their physical, chemical, and mechanical properties. The third phase involved technical evaluation of the feasibility of recycled materials in the context of sustainability. Finally, the fourth phase focused on developing alternatives based on circular economic principles, proposing actionable strategies for implementation. The extracted concrete cores exhibited compressive strengths ranging from 11.8 MPa to 33.9 MPa, with an average of 23,6 MPa, exceeding 85% of the design strength (17,85 MPa, as per NSR-10). However, 33% of the samples fell below 75% of the design strength (15,75 MPa), suggesting material quality inconsistencies across different areas of the pier. The average total porosity of 3.3% indicates a compact and dense structure, favorable for strength and durability in aggressive environments. Additionally, tests conducted per ASTM C856-20 revealed no significant signs of carbonation, confirming adequate protection against CO₂ penetration. Recycled aggregates obtained showed an average absorption of 6.2%, exceeding the 5% limit set by NTC 77, which may affect the workability of mixes. The density of recycled aggregates ranged between 2.15 g/cm³ and 2.49 g/cm³, lower than natural aggregates (2.58 g/cm³ to 2.62 g/cm³) due to adhered mortar and internal porosity. While initial gradation curves did not fully comply with NTC 174, a mix combining 50% RCD and 50% natural aggregates adjusted the properties to fall within acceptable normative ranges. In RCD-based mixes, compressive strengths at 28 days were evaluated under different water/cement ratios: Water/Cement Ratio 0.67: 16.2 MPa (62% of design strength). Water/Cement Ratio 0.61: 18.5 MPa (71%). • Water/Cement Ratio 0.47: 23.3 MPa (89%). Water/Cement Ratio 0.45 (optimized): 24.5 MPa (93.5%). Mixes with 50% RCD and a water/cement ratio of 0.45 achieved an average elastic modulus of 23,263 MPa, suitable for structural applications under NSR-10. In terms of durability, chloride content was 0.074%, within the normative limit of 0.10% as per NSR-10 for aggressive environments. Sulfate tests showed SO₃ content of 1.15%, classified as acceptable, though monitoring is advised for prolonged exposure to humid or sulfate-rich environments. Additionally, alkali-silica reactivity tests demonstrated expansions below 0.10% at 16 days (ASTM C1260), classifying the recycled aggregates as non-reactive. The project demonstrates that, with appropriate adjustments to mix design and optimal RCD proportions, it is possible to develop sustainable concrete with suitable properties for structural applications in aggressive environments.
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spelling Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Canales Vega, Fausto AlfredoCano Cuadro, Heidis PatriciaMendoza Martínez, Gustavo AdolfoMartínez Sepúlveda, José AlejandroMattos Rodríguez, Adriana CarolinaMurillo Acosta, Michel Johana2025-03-27T14:57:31Z2025-03-27T14:57:31Z2024-12-13https://hdl.handle.net/11323/14047Corporación Universidad de la CostaREDICUC - Repositorio CUChttps://repositorio.cuc.edu.co/Sustainable management of concrete demolition waste is a critical challenge in mitigating the environmental impacts associated with construction. This project focuses on assessing the reuse potential of Demolition Waste from a Pier located in a marine environment, integrating sustainability into the material and process life cycle in accordance with national and international standards. The initiative aims to develop sustainable solutions aligned with the circular economy while addressing material quality and feasibility for new applications. The methodology for this project was organized into four main phases. In the first phase, a comprehensive review of literature and applicable regulations was conducted to identify relevant standards. In the second phase, waste materials were characterized through destructive and non-destructive tests to analyze their physical, chemical, and mechanical properties. The third phase involved technical evaluation of the feasibility of recycled materials in the context of sustainability. Finally, the fourth phase focused on developing alternatives based on circular economic principles, proposing actionable strategies for implementation. The extracted concrete cores exhibited compressive strengths ranging from 11.8 MPa to 33.9 MPa, with an average of 23,6 MPa, exceeding 85% of the design strength (17,85 MPa, as per NSR-10). However, 33% of the samples fell below 75% of the design strength (15,75 MPa), suggesting material quality inconsistencies across different areas of the pier. The average total porosity of 3.3% indicates a compact and dense structure, favorable for strength and durability in aggressive environments. Additionally, tests conducted per ASTM C856-20 revealed no significant signs of carbonation, confirming adequate protection against CO₂ penetration. Recycled aggregates obtained showed an average absorption of 6.2%, exceeding the 5% limit set by NTC 77, which may affect the workability of mixes. The density of recycled aggregates ranged between 2.15 g/cm³ and 2.49 g/cm³, lower than natural aggregates (2.58 g/cm³ to 2.62 g/cm³) due to adhered mortar and internal porosity. While initial gradation curves did not fully comply with NTC 174, a mix combining 50% RCD and 50% natural aggregates adjusted the properties to fall within acceptable normative ranges. In RCD-based mixes, compressive strengths at 28 days were evaluated under different water/cement ratios: Water/Cement Ratio 0.67: 16.2 MPa (62% of design strength). Water/Cement Ratio 0.61: 18.5 MPa (71%). • Water/Cement Ratio 0.47: 23.3 MPa (89%). Water/Cement Ratio 0.45 (optimized): 24.5 MPa (93.5%). Mixes with 50% RCD and a water/cement ratio of 0.45 achieved an average elastic modulus of 23,263 MPa, suitable for structural applications under NSR-10. In terms of durability, chloride content was 0.074%, within the normative limit of 0.10% as per NSR-10 for aggressive environments. Sulfate tests showed SO₃ content of 1.15%, classified as acceptable, though monitoring is advised for prolonged exposure to humid or sulfate-rich environments. Additionally, alkali-silica reactivity tests demonstrated expansions below 0.10% at 16 days (ASTM C1260), classifying the recycled aggregates as non-reactive. The project demonstrates that, with appropriate adjustments to mix design and optimal RCD proportions, it is possible to develop sustainable concrete with suitable properties for structural applications in aggressive environments.La gestión sostenible de los residuos de demolición de concreto es un desafío crítico para mitigar los impactos ambientales asociados con la construcción. Este proyecto se centra en evaluar el potencial de reutilización de residuos de demolición provenientes de un muelle ubicado en un entorno marino, integrando la sostenibilidad en el ciclo de vida de los materiales y procesos, conforme a estándares nacionales e internacionales. La iniciativa busca desarrollar soluciones sostenibles alineadas con la economía circular, abordando la calidad de los materiales y su viabilidad para nuevas aplicaciones. La metodología de este proyecto se organizó en cuatro fases principales. En la primera fase, se realizó una revisión exhaustiva de la literatura y de las regulaciones aplicables para identificar estándares relevantes. En la segunda fase, los materiales de desecho fueron caracterizados mediante pruebas destructivas y no destructivas para analizar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. La tercera fase implicó una evaluación técnica de la viabilidad de los materiales reciclados en el contexto de la sostenibilidad. Finalmente, la cuarta fase se centró en desarrollar alternativas basadas en los principios de la economía circular, proponiendo estrategias accionables para su implementación. Los núcleos de concreto extraídos mostraron resistencias a la compresión que oscilaron entre 11,8 MPa y 33,9 MPa, con un promedio de 23,6 MPa, superando el 85% de la resistencia de diseño (17,85 MPa, según la NSR-10). Sin embargo, el 33% de las muestras quedaron por debajo del 75% de la resistencia de diseño (15,75 MPa), lo que sugiere inconsistencias en la calidad del material en diferentes áreas del muelle. La porosidad total promedio de 3,3% indica una estructura compacta y densa, favorable para la resistencia y durabilidad en ambientes agresivos. Además, las pruebas realizadas según ASTM C856-20 no revelaron signos significativos de carbonatación, confirmando una protección adecuada contra la penetración de CO₂. Los agregados reciclados obtenidos mostraron una absorción promedio de 6,2%, superando el límite del 5% establecido por la NTC 77, lo cual podría afectar la trabajabilidad de las mezclas. La densidad de los agregados reciclados varió entre 2,15 g/cm³ y 2,49 g/cm³, siendo inferior a la de los agregados naturales (2,58 g/cm³ a 2,62 g/cm³) debido al mortero adherido y la porosidad interna. Si bien las curvas de gradación iniciales no cumplieron completamente con la NTC 174, una mezcla que combina 50% de RCD y 50% de agregados naturales ajustó las propiedades para cumplir con los rangos normativos aceptables. En las mezclas basadas en RCD, las resistencias a la compresión a los 28 días se evaluaron con diferentes relaciones agua/cemento: Relación A/C 0,67: 16,2 MPa (62% de la resistencia de diseño). Relación A/C 0,61: 18,5 MPa (71%). Relación A/C 0,47: 23,3 MPa (89%). Relación A/C 0,45 (optimizada): 24,5 MPa (93,5%). Las mezclas con 50% de RCD y una relación agua/cemento de 0,45 lograron un módulo elástico promedio de 23.263 MPa, adecuado para aplicaciones estructurales según la NSR-10. En términos de durabilidad, el contenido de cloruros fue de 0,074%, dentro del límite normativo de 0,10% según la NSR-10 para ambientes agresivos. Las pruebas de sulfatos mostraron un contenido de SO₃ de 1,15%, clasificado como aceptable, aunque se recomienda monitorear en exposiciones prolongadas a ambientes húmedos o ricos en sulfatos. Además, las pruebas de reactividad álcali-sílice mostraron expansiones por debajo de 0,10% a los 16 días (ASTM C1260), clasificando los agregados reciclados como no reactivos. El proyecto demuestra que, con ajustes adecuados en el diseño de mezclas y proporciones óptimas de RCD, es posible desarrollar concretos sostenibles con propiedades adecuadas para aplicaciones estructurales en ambientes agresivos.Lista de tablas y figuras 9--Introducción 16--Planteamiento del problema 20--Justificación 21--Hipótesis 25--Objetivos 26--Objetivo general 26--Objetivos específicos 26--Marco teórico 27--Desarrollo Sostenible y la Economía Circular en la Construcción 27--Residuos de Construcción y Demolición – RCD.28--Regulaciones Ambientales y Políticas de Gestión de Residuos en Colombia 29--Gestión de Residuos de Construcción y Demolición en Ambientes Marinos 35-- Tecnologías de Reciclaje y Reutilización de Residuos de Construcción 36 Sostenibilidad Costera y Restauración Ecológica 38--Estado del Arte 40--Metodología45--Zonas de estudio 45--Diagnóstico del estado de la estructura. Caracterización de las muestras de concreto obtenidas del área de estudio 49--Calificación de los RCD, Desarrollo de nuevos concretos y Comparación de los análisis de laboratorio con la normatividad técnica colombiana vigente 56--Análisis estadístico de la correlación entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento en nuevos concretos, basándose en una revisión exhaustiva de la literatura científica 60--Desarrollo de una Estrategia para la valorización de los Residuos de Demolición de Estructuras de Concreto expuesta a ambientes marinos basada en los conceptos de Economía Circular 62--Resultados y Discusión de Resultados 68--Diagnóstico del estado actual de la estructura. Caracterización de las muestras de concreto obtenidas del área de estudio 68--Calificación de los RCD, Desarrollo de nuevos concretos y Comparación de los análisis de laboratorio con la normatividad técnica colombiana vigente 97--Análisis estadístico de la correlación entre la resistencia a compresión y la relación agua/cemento en nuevos concretos 109--Fase 4: Desarrollo de una Estrategia para la valorización de los Residuos de Demolición de Estructuras de Concreto expuesta a ambientes marinos basada en los conceptos de Economía Circular 151--Conclusiones 160--Limitaciones y Recomendaciones 163--Referencias 165--Magíster en Investigación en Desarrollo Sostenible MIDESMaestría227 páginasapplication/pdfspaCorporacion Universidad de la CostaCivil y AmbientalBarranquilla, ColombiaMaestría de Investigación en Desarrollo Sostenible MIDESAprovechamiento de los RCD de muelle expuesto en ambientes marinos en cartagenaTrabajo de grado - MaestríaTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionCartagenaAcevedo Agudelo, H., & Ruiz Loaiza, M. 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