Estudio del comportamiento de concreto asfáltico con residuos siderúrgicos como agregados

Abstract

Spa: El auge de la construcción de grandes obras de ingeniería ha impulsado la demanda del acero, lo que ha generado un incremento en la producción de residuos siderúrgicos, situación que causa problemas ambientales debido a su acumulación y no disposición adecuada. Igualmente, la explotación de recursos naturales no renovables como los agregados pétreos están generando deterioro en el medio ambiente; si a esto le sumamos que las regulaciones ambientales para la explotación de estos materiales no renovables son cada vez más estrictas generando incremento significativo en los costos de producción. En consecuencia, esto lleva a un cambio de paradigma: utilizar materiales no convencionales y emplear técnicas de reciclajes de los pavimentos existentes. El uso de residuos industriales en diferentes procesos debe estar enfocado hacia el desarrollo sostenible y la protección del medio ambiente. Durante el proceso de la fabricación de acero se producen diferentes residuos entre los cuales se encuentran la escoria de horno al oxigeno (BOF), escoria de horno de arco eléctrico (EAF) y polvo de alto horno (BFD). Esta investigación analiza la conveniencia técnica del uso de la escoria BOF y escoria EAF como agregado grueso y estudia la alternativa del uso de BFD como agregado fino, para fabricar mezclas asfálticas en caliente para pavimentos, como una alternativa para mitigar los problemas ambientales derivados de la acumulación de residuos siderúrgicos y de la explotación de materiales no renovables, como la grava y la arena. Para lograr el objetivo, se analizaron once tipos de mezclas asfálticas, una mezcla con materiales convencionales y diez mezclas sustituyendo parcial (50%) y totalmente (100%) el agregado grueso por escoria BOF y escoria EAF y el agregado fino por BFD. El diseño de las mezclas se realizó con la metodología Ramcodes, la cual se basa en el principio del polígono de vacíos. Mediante ensayos se evaluaron las características del diseño preliminar y verificaron las propiedades de desempeño de cada una de las mezclas. También se estudia y analiza la posibilidad de modificar el cemento asfáltico con polvo de escoria de horno de arco eléctrico (EAFD), Para lo cual se realiza el estudio reológico añadiendo 3%, 6% y 10% de EAFD y se compara con los resultados del cemento asfáltico base. Se realizan los ensayos con el reómetro de corte dinámico DSR para determinar los parámetros G* y δ en los cementos asfáltico originales, envejecidos en el horno rotatorio de película delgada (RTFO) y en el horno de envejecimiento a presión (PAV). También se realiza el ensayo de recuperación elástica a diferentes esfuerzos MSCR, el cual mide las propiedades viscoelásticas del cemento asfáltico envejecido a corto plazo en RTFO. Los resultados de este estudio confirman el uso de escoria BOF y escoria EAF como agregado grueso e indican la factibilidad del uso de BFD como agregado fino, para reemplazar parcialmente los agregados convencionales, en la fabricación de concretos asfálticos para uso en carreteras. Respecto a las propiedades mecánicas, las mezclas cumplen con los requerimientos del INVIAS para un nivel de tránsito NT-3, como son estabilidad, flujo y propiedades volumétricas. Asimismo, las propiedades de desempeño (susceptibilidad a la humedad, susceptibilidad a la deformación permanente, módulo resiliente y fatiga) presentaron un buen comportamiento.