diseño de mezcla de plastico

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EL PORTULANO DE LA CIENCIA REVISTA DE REPORTES DE INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA CIVIL Publicación semestral. Año IX Vol. III - Núm. 22 Julio de 2009 ISSN: 1405-9207 $ 50.00

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diseño de mezclas de plastico que es un material que no se destrulle facil mente al aire solo de decolora

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  • EL PORTULANO DE LA CIENCIA REVISTA DE REPORTES DE INVESTIGACIN EN INGENIERA CIVIL

    Publicacin semestral. Ao IX Vol. III - Nm. 22 Julio de 2009

    ISSN: 1405-9207 $ 50.00

  • EL PORTULANO DE LA CIENCIASe publica al iniciar los meses de enero y julio

    Departamento acadmico Publicidad y distribucinEdif. 12, 3er piso. Cubculo FM LOGICIELS, SA de CV

    Unidad Profesional Adolfo Lpez Mateos Andador nm. 6 Edif. 4-C-305Instituto Politcnico Nacional Acueducto de Guadalupe

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    SuscripcionesAnual, incluidos gastos de envo: $ 150.00. Otros pases: US: 60:00. Nmeros atrasados $ 100.00

    Enviar cheque o giro postal o giro bancario a la direccin de publicidad y distribucin.Enve sus colaboraciones a nuestro departamento acadmico o a la redaccin, en las direcciones arriba indicadas. Las opiniones expresadas, la estructura del artculo y los resultados expuestos en la difusin de los reportes de tesis de grado o de investigaciones posteriores, son responsabilidad nica de los autores. Cualquier artculo o parte de l podr ser reproducido con el previo permiso de EL PORTULANO DE LA CIENCIA, debiendo obligatoriamente hacer mencin de la fuente.

    DIRECTORIOComit CientficoPresidenteFrancisco Casanova del AngelESIA del IPN, MxicoSonia Elda Ruiz GmezI. I. UNAM, MxicoRafael Zamorano UlloaESFM del IPN, MxicoPatricia Camarena GallardoESIME del IPN, MxicoA. Gustavo Ayala MilinI. I. UNAM, Mxico

    Comit EditorialMara Elena Rosas Snchez ESIA-ALM MxicoJos Luis A. Flores Ruiz ESIA-ALM MxicoHoracio Ramrez de Alba UAEM MxicoMikhail A. Alexandrov CIC-IPN RusiaJess E. Snchez Garca ICIMAF-CubaAlexander Guelbukh CIC-IPN RusiaEstaban Flores Mndez ESIA-ALM Mxico

    Revisin EditorialMiguel ngel Tenorio Trejo DP IPN Mxico

    IdiomasElisa Pecina Rosas MxicoBruna Scannone Snchez ItaliaMargarita Sam Rodrguez DP IPN Mxico

    El portulano de la Ciencia. Revista cuatrimestral. Editor responsable: Francisco Casanova del Angel. Nmero de Reserva al Ttulo en Derecho de Autor: 04-2000-011810304500-102. Nmero de Certificado de Licitud de Ttulo: 11257. Nmero de Certificado de Licitud de Contenido: 7873. Domicilio de la publicacin: Andador nm 6 Edif. 4-C-305 Acueducto de Guadalupe C.P. 07270, Mxico, D.F. Tel y Fax: 5392 1661. Tiraje: 1000 ejemplares por nmero.

    Una de las normas de esta revista para la publicacin de los artculos, es la realizacin de arbitraje cientfico de corte internacional.

    Premios y distinciones(Recibidos por la revista o trabajos publicados en ella)

    1er. Lugar del Concurso Nacional de Tesis de Maestra sobre temas de Ingeniera Estructural. Premio otorgado por la Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural a: Luis ngel Martnez Salazar, autor de artculo.

    Director de la Tesis Ganadora del 1er. Lugar del Concurso Nacional de Tesis de Maestra sobre temas de Ingeniera Estructural. Premio otorgado por la Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural a: Francisco Casanova del Angel, presidente del Comit Cientfico de la revista.

    Premio a la Investigacin en el IPN 2002 a: Francisco Casanova del Angel. Por sus artculos sobre redes neuronales aplicadas a estructuras. Presidente del Comit Cientfico de la revista.

  • El Portulano de la CienciaMR Artculo con arbitraje cientficoAo VIII. Nm. 22 Julio de 2009 ISSN: 1405-9207Pg. 811-824

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    ELABORACIN DE CONCRETO LIGERO CON AGREGADO PET

    Vzquez Ruiz, J. L1

    Casanova del Angel, F2

    1: UJAT. e-mail: [email protected]: SEPI de la ESIA, Unidad ALM del IPN. e-mail: [email protected]

    ResumenSe presenta la elaboracin del concreto con un polmero, en vez de un agregado grueso ptreo: conocido como grava. El politereftalato de etileno, PET, es un material utilizado comnmente por los ingenieros como un elemento estructural y no como un agregado. Se prueba que el reciclado de los envases de PET es tcnicamente viable y es una exigencia desde el punto de vista de la preservacin del medio ambiente, ya que da lugar a productos con un importante valor agregado y contribuye a disminuir la severa aglomeracin de desechos urbanos. La factibilidad de la propuesta se muestra mediante la evaluacin de las propiedades mecnicas de concretos elaborados con agregados gruesos; producto de reciclaje de envases no retornables y se comparan, ante igualdad de condiciones de fabricacin, con las propiedades de concretos naturales. Una caracterstica muy importante es el peso volumtrico fresco del concreto ligero, el cual es un 68.88% menos pesado que concreto natural.

    Palabras clave: PET, agregado natural, concreto ligero, aglutinador, propiedades mecnicas del concreto.

    SummaryThis document discusses the manufacture of concrete using a polymer, instead of the normal thick, stony aggregate used, gravel. Polyethylene Terephtalate; PET, is a material commonly used by engineers as a structural element, not as an aggregate. It has been proven that recycling PET containers is technically viable and necessary in order to conserve the environment, as it is used to produce products that have great added value and it also helps to reduce the severe agglomeration of urban waste. The feasibility of the proposal is demonstrated by an evaluation of the mechanical properties of concrete made from thick aggregates produced from recycling non-returnable containers compared, under the same manufacturing conditions, with the properties of natural concrete.

    Key words: PET, natural aggregate, light concrete, binder, mechanical properties of concrete.

    IntroduccinEl reciclado de materiales plsticos en el mundo ha crecido considerablemente debido a la necesidad de solucionar la acumulacin de los residuos slidos urbanos, lo que est impulsando el desarrollo de sistemas alternativos de reciclado y el valor

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    de los desechos, entre los que sobresalen los envases no retornables. Con el uso del concreto y el politereftalato de etileno, PET, en la construccin, se proyecta una tecnologa poco estudiada.

    En esta investigacin se propone el reciclaje del PET para fabricar agregados gruesos como posible solucin a la problemtica que presenta la acumulacin de residuos peligrosos. La factibilidad de la propuesta se muestra mediante la evaluacin de las propiedades mecnicas de concretos elaborados con agregados gruesos; producto de reciclaje de envases no retornables y se comparan, ante igualdad de condiciones de fabricacin, con las propiedades de concretos naturales (hechos con agregados naturales). Las propiedades mecnicas comparadas fueron el mdulo de elasticidad y las resistencias a compresin, tensin y flexin, obtenidas mediante pruebas de laboratorio. Los resultados experimentales mostraron que los agregados; producto del reciclaje de PET, producen concretos que pueden utilizarse como concretos de clase dos, de acuerdo con el Reglamento de Construccin para el Distrito Federal, [RCDF. 2003]. Estos resultados muestran la factibilidad del reciclaje del PET como una solucin al problema de los desechos peligrosos.

    El reciclar PET en nuevas construcciones, centra la atencin en los impactos al medio ambiente, en las fuentes finitas de recursos naturales y en la reduccin del uso de energa. A travs de este tipo de reciclado, se intenta disminuir racionalmente el consumo del PET, minimizar la generacin de residuos slidos, seleccionando materiales que sean reciclables en la construccin lo que genera la sustentabilidad en la construccin [Lpez. 2008]. Adicionalmente, al dar solucin a los problemas de contaminacin, permite poder utilizarlo para aligerar las losas en la construccin por lo que la investigacin propone un cambio a la forma tradicional de elaboracin del concreto ligero aplicado a losas ligeras en zonas clidas, al utilizar un polmero en vez de un agregado grueso, como es la grava.

    AgregadosEn esta investigacin los agregados gruesos naturales de materiales ptreos utilizados, fueron las calizas. Recurdese que a los agregados gruesos; producto de la trituracin de los envases desechables, se les llaman agregados ligeros. En el caso de estos agregados; conocidos como polmeros, se tuvo cuidado de que los envases fueran limpios de etiquetas y goma as como del arillo de la tapa que lleva el cuello de la botella. En relacin al agregado fino, slo se utiliz arena de rio fluvial natural. Para el agregado ligero de PET, se consider un Tamao Mximo de Agregado, TMA, de 19 mm. De acuerdo con ste, se utiliz un intervalo granulomtrico correspondiente a un material no graduado, segn la norma ASTM C 33 (1990).

    FabricacinLa granulometra original del agregado PET estaba fuera de los lmites establecidos en la norma ASTM C 33 (1990) para el TMA considerado, por lo que fue necesario triturar el material para cumplir con la norma. Esta trituracin se hizo considerando una proporcin del 35% de partculas que pasan la malla de 9.5 mm. Esta proporcin permiti cumplir con lo esperado en la norma ASTM C 33 (1990). El proceso general

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    de trituracin y fabricacin del Concreto Ligero, CL; con PET como componente en el concreto, se muestra en la figura 1.

    El equipo de trituracin utilizado fue una trituradora elctrica de muelas la cual acepta un TMA de 75 mm. Para el cribado del material, se utiliz una cribadora manual que cuenta con mallas de 19 mm, 9.5 mm, y de 4,76 mm. Se cribaron cuatro tipos de materiales: retenido 19 mm (R19), pasa la 19 mm (P19), pasa la 9.5 mm (P9.5), y el que pasa la malla de 4.76 mm (P4.76). Los tamaos utilizados en la granulometra fueron el P19 y P9.5.

    Figura 1. Proceso general de trituracin y fabricacin de concreto ligero con PET(CONCREPET).

    Respecto de los agregados ligeros derivados del PET, stos se fabricaron de acuerdo al mismo procedimiento de trituracin y cribado utilizado en los agregados naturales, figura 1, con la diferencia de que la materia prima fue de envases no retornables. Se realiz una limpieza del material en anlisis para luego hacer la trituracin primaria manual y posteriormente se sigui con el proceso de fabricacin, figura 1.

    Propiedades fsicasLas propiedades fsicas estudiadas para los agregados fueron la granulometra, coeficiente de forma, humedad, absorcin, densidad relativa y peso volumtrico compactado. Los resultados se presentan en conjunto para los agregados naturales y agregados ligeros PET, con fines de comparacin. Las propiedades fsicas

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    estudiadas para el agregado fino fueron la granulometra, mdulo de finura, humedad, absorcin, densidad relativa y peso volumtrico compactado.

    GranulometraLa granulometra de los agregados gruesos naturales y del PET, se control de acuerdo a la norma ASTM C 33 (1990), con el fin de tener las mismas condiciones y as tener una base de comparacin. En la figura 2 se muestran las curvas granulomtricas de los dos tipos de agregados gruesos.

    Figura 2. Granulometra del agregado PET.

    Figura 3. Granulometra de agregado arena.

    En el caso del agregado fino, no se hizo una correccin granulomtrica, ya que se consider que su granulometra era aceptable para ser utilizada en las mezclas de concreto segn las normas ASTM C125 (2007). La figura 3 muestra la curva granulomtrica de la arena utilizada en las dos pruebas, para el CL y CN. El Mdulo de Finura, MF, de la arena se obtuvo de acuerdo con la norma ASTM C125 (2007). Su valor fue de 2.37, lo que indica que la arena es gruesa segn las normas antes citadas.

    Tabla 1. Resultados de las propiedades fsicas. Coeficiente de forma (dimensional), humedad, absorcin, densidad relativa (dimensional) y peso

    volumtrico compacto de los agregados.

    Agregado Coeficiente de forma

    Humedad(%)

    Absorcin(%)

    Densidad(%)

    Peso Vol.(Kg/m3)

    Natural O.200 0.040 0.420 2.710 1563PET 0.707 0.000 0.000 0.130 760

    Arena - 6.930 1.010 2.630 1584

    Coeficiente de formaEl clculo del coeficiente de forma se hizo de acuerdo con la norma francesa AFNORP-18301, [Norme AFNOR P-18301. 2008] donde se define la forma de las gravas. La

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    #8 #4 1/4" 3/8" 1/2" 3/4" 1"

    % q

    ue p

    asa

    Abertura de malla (plg)

    Limite ASTM C33 PTE Caliza natural Limite ASTM C33

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    % q

    ue p

    asa

    Abertura de malla (plg)

    Limite ASTM C33 Arena Limite ASTM C33

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    tabla 1 presenta resultados obtenidos de los coeficientes de forma del agregado grueso (grava) natural y del sustituto que es el PET, donde se observa que el coeficiente de forma de los agregados gruesos naturales y del PET varan poco por lo que podemos decir que es similar, lo cual era de esperarse debido a que ambos materiales se trituraron con las mismas especificaciones. La forma de las partculas de ambos agregados cumplen los lmites especificados por AFNOM P-18301 que es de 0.15 como mnimo. Para caracterizar la forma del agregado, la AFNOR ha definido un coeficiente volumtrico igual a la relacin entre el volumen V del agregado, expresado en mm3 y el volumen de la esfera de dimetro N en milmetros, siendo N la mayor dimensin diametral de dicho elemento.

    HumedadLa humedad que todos los agregados (naturales, PET y arena) tenan en el momentode los experimentos, se midi siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 566 (1989). Los valores obtenidos, tabla 1, muestran claramente que elagregado grueso PET tiene humedad menor que la de los agregados naturales, valores que se utilizaron para realizar la dosificacin de las mezclas de concreto ya que se previeron variaciones en las mismas.

    AbsorcinEsta propiedad se midi de acuerdo con las normas ASTM C127 y 128 (1988), paraagregados gruesos y finos, respectivamente. Los resultados, tabla 1, muestran que el agregado grueso del PET no es ms absorbente que los naturales, sin embargoambos estn dentro de los rangos normales, al igual que la arena.

    Densidad relativaLa densidad relativa de los agregados tambin se midi de acuerdo con las normas ASTM C 127 y 128 (1988), para agregados gruesos y finos, respectivamente. En latabla 1 se aprecia que la densidad del agregado PET fue menor que la de los naturales, lo que era de esperarse, ya que el contenido de pasta de cemento en el material PET disminuye la densidad global del agregado. El intervalo normal de densidad relativa para la mayora de los agregados naturales es de 2.4 a 2.90 [Kosmatka y Panarese. 1992], por lo que el agregado PET tiene una densidad relativa baja respecto a la de un agregado natural. El valor medido en el laboratorio (0.130),no est muy prximo al rango de variacin de los agregados naturales, pero es aceptable.

    Peso volumtrico compactadoEsta propiedad se midi de acuerdo con la norma ASTM C 29 (1991), el peso volumtrico compactado de un agregado usado para concreto de peso normal, varia de 1200 kg/m3 a 1760 kg/m3. Los valores obtenidos en el laboratorio estn dentro de este intervalo para los naturales, y fuera del intervalo para el concreto ligero, tabla 1.

    Elaboracin de concretosEn ambos tipos de concretos; los fabricados con agregados naturales y los fabricados con agregado ligero o PET, se utiliz arena natural de ro con las propiedades fsicas descritas anteriormente.

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    Para la elaboracin de las mezclas de concreto se utiliz un procedimiento modificado a partir del mtodo ACI 211 (1989), [Unidad concreto CEMEX. 1996]. El procedimiento seguido fue: i) se fijaron los consumos de agua, ii) se calcul la relacin agua/cemento, A/C, para poder determinar el consumo de cemento a utilizar en cada mezcla de diseo, es decir, 150, 200, 250 y 300 kg/cm2, iii) se determin el agregado grueso en anlisis PET, y iv) se determin el consumo del agregado fino; arena, para los dos tipos de agregados, naturales y concreto ligero, PET.

    A partir del TMA considerado y el revenimiento fijado para todas las mezclas en 10 cm, se encontr un consumo de agua establecido por el mtodo ACI. Despus se definieron los volmenes absolutos en porcentaje para agregados finos y gruesos, mismos que se consideraron congruentes para cada consumo de cemento, ya que el volumen del agua que establece el mtodo ACI, es el mismo para todas las mezclasy depende del mdulo de finura, MF, as como del volumen de los agregados grueso, seco y compacto. El diagrama de la figura 4 muestra el procedimiento de dosificacin de las mezclas.

    Las mezclas resultado de estas proporciones, se nombraron de la siguiente manera: las elaboradas con agregado de caliza natural se etiquetaron como CN-150, CN-200, CN-250 y CN-300 kg/cm2, y las elaboradas con agregado de PET como CL-150, CL-200, CL-250 y CL-300 kg/cm2, respectivamente. En la tabla 2 se presentan las cantidades correspondientes al agua, cemento, PET y la arena de mezclado utilizadas y ajustadas al peso volumtrico obtenido en el laboratorio, ya que el rendimiento de la mezcla en muchos casos fue ligeramente mayor que un m3. Las cantidades presentadas estn afectadas por la humedad que el material contena en el momento que se hicieron los proporcionamientos.

    Tabla 2. Proporcionamientos de las mezclas de concreto CN y CL.

    Agregado (kg/cm2)

    Agua (kg/m3)

    Cemento (kg/m3)

    Grava/PET(kg/m3)

    Arena (kg/m3)

    CN-150 205 310 1000 860CN-200 205 350 1000 825CN-250 205 390 1000 790CN-300 205 450 1000 740CL-150 225 281 133 716CL-200 225 321 133 698CL-250 225 365 133 678CL-300 225 409 133 657

    Figura 4. Criterio de dosificacinde mezclas de concreto CL

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    Ensaye de laboratorioLas prcticas de laboratorio realizadas a los concretos elaborados, fueron en estado fresco: el revenimiento, el peso volumtrico, el contenido de aire, y en estado endurecido: la resistencia a compresin, tensin y flexin, as como tambin el mdulo de elasticidad, segn los procedimientos establecidos en las normas ASTMcorrespondiente para cada una de ellas. Para el estudio de estas propiedades se fabricaron cilindros y vigas de concreto estndar de 15*30 cm y de 15*15*60 cm, respectivamente. Las propiedades de resistencia a la compresin se estudiaron a las edades de 7, 14 y 28 das, mientras que el resto de los ensayes se estudiaron para 28 das, solamente.

    Resultados y discusin. Propiedades en estado fresco: revenimientoPara obtener el revenimiento de las mezclas de concreto se utiliz el procedimiento establecido en las normas ASTM C 143 (1990). La tabla 3 presenta los revenimientos obtenidos, y como se puede apreciar la mayora de los revenimientos se encuentran dentro de los lmites de tolerancia ( 2.5 cm) que estn establecidos en la fraccin 6.1.2 de las normas ASTM C 94 (1990). Slo la mezcla CN-300 estuvo cerca del lmite permitido.

    Figura 5. Posicionamiento de revenimientos ligero-naturales.

    Los resultados de la investigacin muestran que la consistencia de estas mezclas con PET es menor que la de las mezclas naturales, [Instructivo para efectuar pruebas en agregados y concreto hidrulico. 1991], segn se observa en la figura 5 donde se presentan los valores de revenimiento para los concretos con PET y naturales.

    Peso volumtrico frescoEn la tabla 4 se muestran los pesos volumtricos frescos y contenido de aire obtenidos y resistencia a la compresin, de acuerdo con el procedimiento establecido en las normas ASTM C 138 (1981) donde se observa que los pesos volumtricos de

    Tabla 3. Revenimientos obtenidos.

    Mezclas Revenimiento en cm.CN-150 8.7CL-150 8.6CN-200 9.7CL-200 9.5CN-250 9.8CL-250 9.6CN-300 10.0CL-300 9.7

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    los concretos ligeros fueron bajos en relacin con los que alcanzaron los naturales, ibid, siendo congruente con los resultados presentados en esta investigacin donde se utiliz agregado grueso de PET.

    Tabla 4. Pesos volumtricos frescos, contenidos de aire y resistencia a la compresin.

    Mezclas Pesos volumtricos

    fresco

    Contenidode aire

    RelacinA/C

    Resistencia a la compresin

    (kg/cm2)(kg/m3) (%) 7 das 14 das 28 das

    CN-150 1563 2.0 1.30 145.70 149.30 149.90CL-150 1360 1.6 0.80 143.50 147.41 148.38CN-200 2246 2.0 1.01 116.70 145.08 188.20CL-200 1385 1.7 0.70 160.57 158.38 185.16CN-250 2190 2.0 0.82 192.30 199.25 243.30CL-250 1403 1.8 0.62 193.41 214.84 231.20CN-300 2100 2.0 0.47 218.20 252.25 306.86CL-300 1431 1.9 0.55 250.18 247.97 297.08

    Por otra parte, segn lo establecido en el RCDF (2003), este concreto ligero se clasifica como concreto clase dos, ya que tiene peso volumtrico fresco de entre 1900 kg/m3 y 2200 kg/m3, mientras que los naturales estn clasificados como concretos clase uno por tener pesos volumtricos frescos mayores a 2200 kg/m3. El contenido de aire de las mezclas de concreto se obtuvo de acuerdo al procedimiento que se establece en las normas ASTM C 231(1991). En la tabla 4 se presentan los contenidos de aire obtenidos de las ocho mezclas elaboradas, donde se observa que todas las mezclas tuvieron contenidos de aire normales entre 1.5 y 2.0%.

    Figura 6. Curvas fc relacin (A/C). Figura 7. Eficiencia en el consumo de cemento.

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    Propiedades en estado endurecido. Resistencia a la compresinLa resistencia a la compresin de las mezclas de concreto se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 39 (1990). Las resistencias a la compresin obtenidas se presentan en la tabla 4.

    Al representar las relaciones A/C y las resistencias a la compresin (fc) a 28 das en una grfica, se observa que los concretos ligeros tienen menores resistencias respecto de los naturales para una misma relacin A/C, figura 6. En general, en la literatura tcnica relacionada no se han publicado valores de resistencias a la compresin simple, por lo que no es posible saber si la situacin obtenida en esta investigacin ha sido la misma por otros autores.

    Ahora, si se relaciona el consumo de cemento con la resistencia a la compresin obtenida, se puede observar que todo el tiempo es ms eficiente el concreto natural que el ligero, aun teniendo mayores consumos de cemento en el concreto ligero, figura 7, aunque las diferencias son pequeas.

    Resistencia a la tensinPara un concreto de peso normal, la resistencia a la tensin ( ) se estima en 1.50 a 1.20 veces la raz cuadrada de la resistencia a la compresin, para concretos clase uno y clase dos, respectivamente [RCDF. 2003]. Esta propiedad se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 496 (1990). En la tabla 5 se encuentran las resistencias a la tensin que alcanzaron las mezclas de concreto, donde se observa que los concretos ligeros alcanzaron valores de resistencia a la tensin, ligeramente menores que los concretos naturales: 79% para CL-150 y CL-200 para el CL-250 77% y 82% para CL-300.

    Tabla 5. Resistencia a la tensin de los concretos.

    Mezcla Resistenciaa la tensin

    (ft) ( / ) ConcretoClase I1.5 x ( ) ConcretoClase II1.2 x ( )CN-150 18.38 18.37 14.70CL-150 14.38 18.27 14.62CN-200 21.30 21.21 16.97CL-200 16.80 20.41 16.33CN-250 23.70 23.72 18.97CL-250 18.17 22.81 18.25CN-300 24.65 25.98 20.78CL-300 20.16 25.85 20.68

    Al representar en una grfica los valores obtenidos y establecidos en el reglamento como tendencias centrales, se puede observar que los concretos ligeros con base enPET pueden considerarse dentro de la clasificacin para concretos clase dos, mientras que los naturales como concretos clase uno, figura 8.

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    Tabla 6. Resistencia a la flexin de los concretos.

    Mezcla Resistenciaa la flexin

    (MR) ( / )

    ConcretoClase I2.0 x ( )

    ConcretoClase II

    1.4 x ( )CN-150 25.00 24.49 17.15

    CL-150 23.43 24.33 17.03

    CN-200 28.81 28.28 19.80

    CL-200 26.39 27.21 19.05

    CN-250 32.12 31.62 21.14

    CL-250 27.11 30.41 21.29

    CN-300 35.56 34.64 24.25

    CL-300 28.34 34.47 24.13

    Figura 8. Resistencia a la tensin.

    Resistencia a la flexinLa resistencia a la flexin o mdulo de ruptura para un concreto de peso normal se considera como 2 y 1.4 veces la raz cuadrada para concretos clase I y IIrespectivamente. Para obtener los valores de resistencia a la flexin que alcanzaron los concretos, se sigui el procedimiento establecido en la norma ASTM C 78 (1984).

    En la tabla 6 se muestran las resistencias a la flexin de los concretos estudiados, donde nuevamente los concretos ligeros presentaron valores menores que los que alcanzaron los concretos naturales. Los valores que alcanzaron todas las mezclas de concreto estudiadas tienen lneas de tendencia que caben dentro de la clasificacin de concretos, como se aprecia en la figura 9.

    Tabla 7. Mdulo de elasticidad de los concretos.

    Mezcla Mdulo deelasticidad(E) x 103

    (kg/cm2)

    ConcretoClase I

    14,000 x

    (fc)1/2

    E x 103

    ConcretoClase II8,000 x

    (fc)1/2

    E x 103

    CN-150 155 172 98CL-150 59 170 97CN-200 227 198 113CL-200 69 191 109CN-250 198 221 127CL-250 86 213 122CN-300 263 243 139CL-300 97 241 138

    Figura 9. Resistencia a la flexin de lasmezclas de concretos.

  • Elaboracin de concreto ligero con agregado PET como aglutinador

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    Mdulo de elasticidadPara obtener el mdulo de elasticidad de las mezclas de concreto, se utilizaron las normas ASTM C469 (1987). De acuerdo con el RCDF (2003) el mdulo de elasticidad puede estimarse como 14,000 veces la raz cuadrada, 8,000 veces la razcuadrada de fc para concretos clase I y clase II respectivamente, tabla 7.

    Como se observa en la figura 10, los valores alcanzados por los concretos ligeros presentan mdulos de elasticidad menores a los correspondientes a concretos de clase II [RCDF. 2003], mientras que los concretos naturales se clasificaron dentro de los concretos clase I.

    Figura 10. Mdulos de Elasticidad de las mezclas de concreto.

    Figura 11. Deformaciones mximas unitarias de las mezclas de concreto.

    Las deformaciones unitarias mximas que alcanzaron los concretos ligeros fueron demenor orden que los naturales y se encontraron en el intervalo de 0.0025 a 0.0029, figura 11. Los trabajos disponibles en la literatura tcnica hasta el momento, no presentan resultados comparables a los obtenidos en esta investigacin.

    Interaccin cemento, arena, PET y aguaLos materiales compuestos son estructuras en las que se combinan dos o ms materiales para producir uno nuevo, cuyas propiedades no se podran alcanzar con mtodos convencionales. Las aplicaciones ms frecuentes de los materiales compuestos se encuentran en materiales estructurales donde son importantes la rigidez, la resistencia y la baja densidad, y son solo moderadamente costosos. Aqu las fibras de cemento, arena y PET son fuertes y rgidas, pero con poca ductilidad. El agua tiene dos papeles muy importantes; es un medio que transfiere aglutinamiento y genera la interface entre el cemento, la arena y el agua. Entre el agua, la arena y el cemento hay reaccin qumica, pero entre estos tres y el PET no hay reaccin alguna solo cierta adherencia. ste sustituye a la grava y reacciona cuando est sujeto a altas temperaturas.

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    ConclusionesEl reciclaje del PET para fabricar agregado grueso y sustituir al natural es una prctica que debe empezar a realizarse a la brevedad posible, ya que la disponibilidad de bancos de materiales ptreos es escasa y el acceso a las canteras cada da es ms complicado.

    El trabajo de investigacin revel que el agregado PET con granulometra adecuada produce mezclas de buena calidad y con un comportamiento mecnico similar a los concretos naturales.

    Una caracterstica muy importante es el peso volumtrico fresco del concreto ligero, el cual es un 68.88% menos pesado que concreto natural.

    La relacin de agua/cemento es menor para los concretos ligeros que para los concretos naturales.

    Los concretos ligeros pueden ser usados como concretos de clase II, que lo convierte en un concreto con una calidad de aplicaciones nada despreciables.

    El consumo de cemento es mayor para los concretos ligeros que para los concretos naturales

    En la resistencia a la tensin y flexin, se encontr que para consumos de cemento de 300 kg/cm3 y mayores, las relaciones ft/(fc)

    1/2 y MR/(fc)1/2 eran menores para los

    concretos ligeros, lo que se puede deber que a bajas relaciones A/C, domina el comportamiento del agregado grueso y a altas relaciones A/C domina el de la pasta. Lo que conlleva a que el agregado PET tiene su mejor aplicacin en consumos de cemento bajos hasta 300 kg/m3 y debido que para consumos mayores pueden resultar mezclas antieconmicas.

    Los mdulos de elasticidad de los concretos ligeros son ms bajos que los de los concretos naturales.

    Las deformaciones son ms pequeas para los concretos ligeros que los concretos naturales.

    AgradecimientosEste trabajo se realiz gracias a las facilidades prestadas por la Divisin Acadmica de Ingeniera Arquitectura de la Universidad Jurez Autnoma de Tabasco, Mxicopara la realizacin de los experimentos en su laboratorio de mecnica de materiales.

    Referencias bibliogrficasACI-211.1-89. 1989. Standard Practice for Selecting Proportions Normal, Heavyweight, and Mass Concrete.Norme AFNOR P-18301. 2008. AFNOR GROUP. Oprateur national et international au service de la performance et du dveloppement durable des entreprises et de la socit civile. France.

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