Evaluación de mezclas de concreto modificadas con PET reciclado y adición mineral; su influencia en el módulo de ruptura y en la durabilidad de pavimentos rígidos

Abstract

Hydraulic concrete mixtures designed for the production of rigid pavements, are based on a mechanical strength design involving the rupture module. One way to improve the performance of hardened concrete, its mechanical strength and energy absorption, is by incorporating fibers and/or mineral additions. The fibers in the concrete will help to reduce the plastic contractions and by drying in the concrete, as well as modify its elasticity module, causing a material with a ductile and not sudden failure in the face of various mechanical stresses; in this way, mineral additions such as fibers will mitigate the opening of cracks, also increasing its durability. Being Polyethylene Terephthalate, PET, a widely used and highly polluting material, it is considered to be included as a fiber in the concrete, to achieve the aforementioned performance. The Cane Bagasse Ash, CBC, is a residue product of the burning of sugar cane, which can be used due to its pozzolanic activity to partially seal the porosity of the cementitious matrix of concrete. To achieve the objective of this research, a control mix and four modified concrete mixes were designed, involving a selection of stone aggregates; the incorporation of PET macrofibers, a product of the transformation of post-consumer PET bottles, and of a mineral addition such as cane bagasse ash (materials dosed in addition amounts with respect to the mass of the cement). Subsequently, its physical-mechanical properties and durability were evaluated in cylindrical and prismatic specimens of each concrete mixture, through laboratory tests at 7, 28, 90 and 180 days of age in the case of physical-mechanical tests, and 180 days for durability tests.

Las mezclas de concreto hidráulico que se diseñan para la elaboración de pavimentos rígidos, son basadas en un diseño de resistencia mecánica que involucran el módulo de ruptura. Una forma de mejorar las prestaciones del concreto endurecido, su resistencia mecánica y la absorción de energía, es incorporando fibras y/o adiciones minerales. Las fibras en el concreto ayudarán a disminuir las contracciones plásticas y por secado en el concreto, así como a modificar su módulo de elasticidad, provocando que se tenga un material con falla dúctil y no súbita ante diversas solicitaciones mecánicas; de este modo, las adiciones minerales como las fibras mitigarán la abertura de grietas, aumentando de igual manera su durabilidad. Al ser el Tereftalato de Polietileno, PET, un material ampliamente usado y altamente contaminante, se considera incluirlo como fibra en el concreto, para lograr las prestaciones antes mencionadas. La Ceniza de Bagazo de Caña, CBC, es un residuo producto de la quema de la caña de azúcar, que puede utilizarse por su actividad puzolánica para obturar parcialmente la porosidad de la matriz cementicia del concreto. Para lograr el objetivo de esta investigación se diseñó una mezcla control y cuatro mezclas de concreto modificado, involucrando una selección de los agregados pétreos; la incorporación de macrofibras de PET, producto de la transformación de botellas de PET post-consumo, y de una adición mineral como es el caso de la ceniza de bagazo de caña (materiales dosificados en cantidades de adición respecto a la masa del cemento). Posterior a ello, se evaluaron sus propiedades físico-mecánicas y de durabilidad en especímenes cilíndricos y prismáticos de cada mezcla de concreto, mediante ensayos de laboratorio a 7, 28, 90 y 180 días de edad en el caso de los ensayos físico-mecánicos, y a 180 días para los ensayos de durabilidad.