Resistencia del concreto utilizando botellas de plástico para construcciones en Huancayo – Chupaca

Resistencia del concreto utilizando botellas de plástico para construcciones en Huancayo – Chupaca Concrete resistance using plastic bottles for buildings in Huancayo

Chanca Ll. Newthon S. 1; Sanabria V. Katherine 1 y Samaniego R. Lisset 1 Universidad continental, Escuela Académica Profesional de Ingeniería Civil 1 Av. San Carlos 1980, Huancayo 12000

E –mail: 74898962@continental.edu.pe 71229148@continental.edu.pe 72113643@continental.edu.pe

Resumen Este artículo presentó los resultados obtenidos del ensayo de la propiedad físico – mecánico resistencia a la compresión realizados sobre una muestra de concreto ecológico producidos en la ciudad de Huancayo - Chupaca, un total de 15 muestras, provenientes de 5 ensayos diferentes, éstas fueron ensayadas en el desarrollo del proyecto de investigación “Resistencia del concreto utilizando botellas de plástico para construcciones en Huancayo - Chupaca”. Se reportó el valor para la resistencia a la compresión para las tres muestras de cada uno de los cinco ensayos que son sometidos a una rotura a los tres, siete y veintiocho días del proceso de curado. Tomando en consideración un promedio de cemento para optimizar la resistencia “dosificándose la cantidad de botella”. Obteniendo el 70% de concreto y el 30% de las botellas de plástico. Los resultados al tercer día la resistencia será de 120.1, al séptimo día será de 217.2 y a los veintiocho días será de 236.6 teniendo un promedio de resistencia de 192kg/cm2. En conclusión, el concreto seleccionado es adecuado para el tipo de clima de lugar que se escogió para su realización, ya que tiene la cantidad de materia correcta, elegida y usada de acuerdo al reglamento y a las condiciones requeridas en la resistencia.

Abstract This article presented the results of the physical - mechanical resistance to compression test performed on a sample of ecological concrete produced in the city of Huancayo - Chupaca, a total of 15 samples, from 5 different tests, these were tested in the development of the research project “Concrete resistance using plastic bottles for buildings in Huancayo - Chupaca”. The value for compressive strength was reported for the three samples of each of the five trials that are subjected to a break at three, seven and twenty-eight days of the curing process. Taking into account for the results the arithmetic average of each trial. Taking into consideration an average cement to optimize the resistance "dosing the amount of bottle". Obtaining 70% of concrete and 30% of plastic bottles. The results on the third day the resistance will be 120.1, on the seventh day it will be 217.2 and at twenty-eight days it will be 236.6 having an average resistance of 192kg / cm2. In conclusion, the selected concrete is suitable for the type of place climate that was chosen for its realization, since it has the right amount of material, chosen and used according to the regulations and the conditions required in the resistance.

Palabras Clave | Keywords: concreto con botellas de plástico, reciclaje, Huancayo concrete with plastic bottles, recycling, Huancayo

Introducción

Materiales y Métodos

Son tiempos en los que todo lo que se realiza se hace pensando en el medio ambiente. Es conocida la situación actual del planeta, se sabe que poco a poco con las acciones que se llevan a cabo y el uso desmedido de los recursos naturales para beneficio de la humanidad, ha degradado el planeta.

El cemento portland andino tipo I cumple con las normas técnica peruana (NTP334.009) y la norma americana ASTM C150, los agregados como la arena fina es la que sus granos pasan por un tamiz de mallas de 1mm de diámetro y son retenidos por otro de 0.25mm y Arena gruesa: es la que sus granos pasan por un tamiz de 5mm de diámetro y son retenidos por otro de 2.5mm, así también como el agua que es una sustancia cuya molécula está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno así mismo siendo uno de lo más fundamental las botellas el modelo más común presenta un cuello más angosto que el cuerpo del recipiente. La cuarta acepción del Diccionario de la lengua española, señala que una botella también es una medida de capacidad para ciertos líquidos, equivalente a cuartillo y medio, o sea a 756,3 ml1. Este trabajo aporta la identificación, revisión y descripción de las fuentes de información disponibles sobre la utilización de plástico reciclado (PET) en la elaboración de concreto en Chupaca Huancayo.

En la actualidad se han tomado medidas como el reciclaje, reúso, y sustitución de materias primas naturales, por otras que no afectan las condiciones terrestres.

Otra realidad que no podemos ocultar es el desmedido crecimiento de la población mundial, y, por ende, la creciente urbanización. Esto aparte de estar acabando con las zonas naturales, genera un gran consumo de materia prima para la construcción de los medios urbanos. al no contar con programas educativos de reciclaje existe un insuficiente desarrollo de conciencia ecológica y hábitos de reciclaje lo que en el futuro no ayudará a la protección del planeta y sus recursos naturales, que se traducirá en la no preservación de la vida (Sánchez C., 2013). los productos compuestos por Tereftalato de polietileno (PET) su ventaja en la mayor amenaza para el planeta es su resistencia y durabilidad tiene como contrapartida la imposibilidad de degradarse naturalmente (Paz O, Mariano, Sebastián y Miguel, 2018).

Reyna (2016) investigó que “se logró determinar los resultados de reutilizar los residuos de plástico PET, papel y bagazo de caña de azúcar como materia prima en la elaboración de concreto ecológico para la construcción de viviendas de bajo costo”

Resultados Tabla 1. Se muestra la relación de cemento de 127.5 kg que está en función de los agregados y agua donde se estima la resistencia en función a la cantidad de botella que es de 85 unidades.

Obteniendo el 70% de concreto y el 30% de las botellas de plástico.

ENSAYO 1 PARA 1m2 MATERIAL CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA BOTELLA DE PLASTICO

CANTIDAD 127.5 Kg. 242.25 Kg. 331.5 Kg. 68.85 Kg. 85 Unid.

ENSAYO 1 RESISTENCIA 120.1 217.2 236.6

DIA 3 7 28

350 300 250 200 150 100 50 0

ENSAYO 2 PARA 1m2 MATERIAL CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA BOTELLA DE PLASTICO

331.5 242.25

127.5 68.85

CANTIDAD 149.25 Kg. 283.575 Kg. 388.05 Kg. 80.59 Kg. 73 Unid.

85

ENSAYO 2 RESISTENCIA 136.1 220.1 228.5

DIA 3 7 28 250 200 150 100 50 0

250 200

150 DIA 3

DIA 7

DIA28

RESISTENCIA

100 50 0 DIA 3

Figura 1. Según, los resultados al tercer día la resistencia será de 120.1, al séptimo día será de 217.2 y a los veintiocho días será de 236.6 teniendo un promedio de resistencia de 192kg/cm2.

Tabla 2. Se muestra la relación de cemento de 149.25kg que está en función de los agregados y agua donde se estima la resistencia en función a la cantidad de botella que es de 73 unidades. Obteniendo el 90% de concreto y el 10% de las botellas de plástico.

DIA7

DIA28

RESISTENCIA

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

388.05 283.575

149.25 80.59

73

Figura 2. Según, a los resultados al tercer día la resistencia será de 136.1, al séptimo día será de 220.1 y a los veintiocho días será de 228.5 teniendo un promedio de resistencia de 172kg/cm3.

Tabla 3. Se muestra la relación de cemento de 114kg que está en función de los agregados y agua donde se estima la resistencia en función a la cantidad de botella que es de 73 unidades. Obteniendo el 75% de concreto y el 25% de las botellas de plástico.

ENSAYO 3 PARA 1m2 CANTIDAD 114 216.6 296.4 61.56 78

MATERIAL CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA BOTELLA DE PLASTICO

Tabla 4. Se muestra la relación de cemento de 85kg que está en función de los agregados y agua donde se estima la resistencia en función a la cantidad de botella que es de 113 unidades. Obteniendo el 60% de concreto y el 40% de las botellas de plástico.

MATERIAL CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA BOTELLA DE PLASTICO

ENSAYO 3 RESISTENCIA 129.5 143.9 240

DIA 3 7 28

350 300 250 200 150 100 50 0

Kg. Kg. Kg. Kg. Unid.

Figura 3. Los resultados al tercer día la resistencia será de 129.5, al séptimo día será de 143.9 y a los veintiocho días será de 240 teniendo un promedio de resistencia de 170kg/cm3.

DIA 3 7 28

296.4 216.6 114 61.56

DIA 3

DIA 7 RESISTENCIA

DIA 28

Kg. Kg. Kg. Kg. Unid.

ENSAYO 4 RESISTENCIA 110.5 130.1 200.7

78

250 200 150 100 50 0 300 250 200 150 100 50 0

ENSAYO 4 PARA 1m2 CANTIDAD 85 161.5 221 45.9 113

221 161.5 113

85 45.9

Figura 4. Los resultados al tercer día la resistencia será de 110.5 al séptimo día será

Figura 5. Según, a los resultados al tercer día la resistencia será de 94.8 al séptimo día 400 350 300 250 200 150 100 50 0

250 200 150 100 50

364 266

140 75.6

60

0 DIA 3

DIA 7

DIA 28

250 200

RESISTENCIA

150

de 130.1 y a los veintiocho días será de 200.7 teniendo un promedio de resistencia de 148kg/cm3.

Tabla 5. se muestra la relación de cemento de 140kg que está en función de los agregados y agua donde se estima la resistencia en función a la cantidad de botella que es de 60 unidades. Obteniendo el 85% de concreto y el 15% de las botellas de plástico.

MATERIAL CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA BOTELLA DE PLASTICO

DIA 3 7 28

ENSAYO 5 PARA 1m2 CANTIDAD 140 266 364 75.6 60

ENSAYO 5 RESISTENCIA 94.8 150.6 200

Kg. Kg. Kg. Kg. Unid.

100 50 0 DIA 3

DIA 7

DIA 28

RESISTENCIA

será de 150.6 y a los veintiocho días será de 200 teniendo un promedio de resistencia de 149kg/cm2.

Discusión Este trabajo aporta la identificación, revisión y descripción de las fuentes de información disponibles sobre la utilización de plástico reciclado (PET) en la elaboración de concreto en Chupaca Huancayo. El principal resultado ha sido la posibilidad de identificar la información, escasa, pero suficiente, como para tener mayor conocimiento del tema planteado. Es importante como el punto de partida para planificar, organizar y desplegar la revisión de artículos científicos encontrados de manera virtual. Los estudios analizados en esta revisión fueron encontrados en las bibliotecas virtuales como Google académico y repositorios de universidades.

De los 5 tipos de ensayo, con muestras distintas de la cantidad de cemento, donde los agregados y el agua están en función de lo mencionado formando un diseño de mezcla para obtener mayor resistencia de

acuerdo a las botellas que serán planchadas dentro del muro ocupando un espacio donde no se genere mucho gasto de concreto. En la Tabla 1, se hace referencia a la cantidad de cemento de 127.5kg; botellas 85 unidades donde se considera el 70% de concreto y el 30% de botellas siendo ello la cantidad óptima para realizar el muro de 1m2, teniendo un bajo costo de materiales y siguiendo el parámetro de resultados de la resistencia de 3,7 y 28 días en promedio de MPa= 192 kg/cm2. En la figura 1 la prioridad al realizar los ensayos fue encontrar un concreto con adecuada resistencia de acuerdo al reglamento y que pueda ser resistente a climas fríos sin que se deteriore ya que, de acuerdo con Solís, Moreno y Arjona, (2011) cuando el concreto está sometido a acciones que el medio ambiente le provoca, pueden ocasionar deterioros de carácter físico y/o químico, cuya consecuencia es una disminución en la vida útil.

También buscamos que sea amigable con el medio ambiente ya que por ello se hizo uso de las botellas de plástico que harán el papel de los ladrillos y así mismo que sea de bajo costo.

Para la realización de concreto se hizo uso de cemento andino tipo I y agregado grueso mayor y/o igual a 4,75 mm ya que, su desempeño de concreto depende principalmente de la calidad de la pasta de cemento y de las características físicoquímicas de las partículas de roca que componen el material mencionado por Solís, Moreno y Arjona, (2011).Dentro de los ensayos se consideró la variabilidad de cantidad de cemento tomando como prioridad la cantidad de botellas para hallar la relación de resistencia que presenta el muro luego de los días de curado, para el cálculo de la relación a/c se estableció de acuerdo a un asentamiento de 6” para la obtención de una mezcla.

Según Reyna (2016) investigó que “se logró determinar los resultados de reutilizar los residuos de plástico PET, papel y bagazo de caña de azúcar como materia prima en la

elaboración de concreto ecológico para la construcción de viviendas de bajo costo” En relación a los ensayos realizados el promedio de resistencia que resulta es de 217 Kg/cm2 a los 28 días con un diseño de f´c = 210 Kg/cm2, a partir de los resultados de la resistencia a la compresión obtenida en la presente investigación podemos observar que es mayor a la resistencia de diseño.

Según Solís, Moreno y Arjona, (2011) una de las causas por las que disminuye la resistencia del concreto es que, “está sometido a acciones que el medio ambiente le provoca, las cuales puede ocasionarle deterioros de carácter físico y/o químico, cuya consecuencia es una disminución en la vida útil, respecto a la que teóricamente podría permitirle su resistencia mecánica.

Siendo el concreto un material compuesto, su desempeño depende principalmente de la calidad de la pasta de cemento y de las características físico-químicas de las partículas de roca que componen el material” Comparado con el ensayo realizado se deduce que la durabilidad del concreto es dependiente de la cantidad de cemento que se considera en el diseño por lo tanto el exceso de botellas de plástico en la muestra reducirá la resistencia requerida.

Conclusiones La correlación lineal de los ensayos resistencia a compresión, se concluye que al incrementar el porcentaje de polietileno de tereftalato (PET) reciclado, los resultados tienden a disminuir, debido a que aumenta el contenido de aire en la mezcla, por lo que existe menor adherencia entre la pasta de cemento y la fibra de polietileno de tereftalato (PET) reciclado.

Se deduce que el resultado obtenido en el ensayo escogido es correcto, debido a que como se pudo apreciar, las resistencias promedio obtenidas de la roturación en 3 días de este ensayo no es menor que el f'c en más de 29.4 MPa. De acuerdo a los cálculos realizados para obtener las cantidades de

material que se utilizó para el desarrollo del ensayo; se tomó una resistencia a la compresión del concreto f'c = 294 Kg/ cm2.

En conclusión, el concreto seleccionado es adecuado para el tipo de clima de lugar que se escogió para su realización, ya que tiene la cantidad de materia correcta elegida y usada de acuerdo a reglamento y a las condiciones requeridas.

Haciendo una comparación de precios unitarios se llega a la conclusión de que el kilogramo de botellas recicladas es más barato que la unidad del ladrillo (S/. 0.72).

Se eligió el ensayo 1 ya que el muro de un 1m2 cumple con las especificaciones de la norma E.060 (Norma Nacional de especificaciones). La cantidad de cemento, agua y agregados están en función a las especificaciones de la Norma, en donde las botellas de plástico generan menor consto al momento de construir 1m2 de concreto.

Referencias Solís, R. G, E. I. Moreno y E. Arjona (2011).

Revista ALCONPAT, Resistencia de concreto con agregado de alta absorción y baja relación a/c, p.

22.

Chunga L. y Chilcon H. (2016). Evaluación de la calidad del concreto a usar en construcciones informales en la ciudad de Pimentel, p. 15-16.

Sánchez C. (2013). Diseño y promoción de un proyecto de reciclaje de botellas de plástico y protección del medio ambiente, p. 7.

Sánchez (2013). Diseño y promoción de un proyecto de reciclaje de botellas de plástico y protección del medio ambiental, p. 87.

Paz O., Mariano M., Sebastián F. y Miguel Ángel (2018). Reutilización y reciclaje de bolsas y botellas plásticas, p. 3.

Reyna, (2016). Reutilización de plástico pet, papel y bagazo de caña de azúcar,

como materia prima en la elaboración de concreto ecológico para la construcción de viviendas de bajo costo, p. 5.