Flexión de vigas en concreto armado con agregados reciclados

Demostrar el uso de agregados reciclados en el concreto es importante porque aporta a la económica circular. Este proyecto estudiará dos variables: el volumen de agregado reciclado (ladrillo y concreto), y el porcentaje de fibras de polipropileno. Con el fin de apreciar los efectos de ambas en las propiedades del concreto armado, se elaborarán 21 tandas variando la cantidad de agregado reciclado en 0%, 33%, y 60%, y las fibras en 0%, 0,5%, 1%. En primera instancia, cada una es sometida a pruebas de compresión, tracción, módulo de elasticidad, Barcelona, y flexión mediante 3 muestras por ensayo, para así poder obtener sus propiedades mecánicas. Asimismo, por tanda se prepara una viga de 3.2 metros, reforzada con acero longitudinal de ½” y estribos de 6 mm, con el objetivo de analizar las consecuencias de las variables en el estado limite de servicio y el estado limite ultimo

La industria de la construcción constantemente necesita de agregados naturales para la elaboración de concreto, lo cual agota este recurso rápidamente (Pradhan et al., 2018). En total, 10 mil millones de toneladas de concreto se consumen al año en todo el mundo, lo que equivale a entre 8 y 12 mil millones de toneladas de agregado (Sryh & Forth, 2022). Sin embargo, la demanda de este material aparenta crecer más en los próximos años, a una tasa de 2.3% anualmente (Anike et al., 2022), por lo que se necesita una alternativa al uso de agregados naturales.
Al igual que el consumo del concreto, los desperdicios que genera su construcción y demolición, ya sea por renovaciones estructurales, urbanización o desastres naturales, van en aumento, y los vertederos para su deposición se ven altamente sobrecargados (Anike et al., 2022). Es de este modo que la mejor opción para reemplazar los agregados naturales vienen a ser los mismos residuos de concreto, triturado y reciclado. Este agregado reciclado posee una alta disponibilidad y representa un alternativa eco-amigable para el concreto y su ciclo de vida. No obstante, el concreto representa únicamente la mitad de estos desechos de construcción y demolición, mientras que la otra mitad es en su mayoría ladrillo (Xu et al., 2023). Este, al ser triturado, también puede ser empleado como agregado reciclado, de manera que se podrían reutilizar estos desperdicios en su totalidad.
Aún así, existe una alta desconfianza para el uso de concreto con agregado reciclado. Además de conocerse que ambos ofrecen propiedades mecánicas menos eficientes que los agregados naturales, en el caso del concreto triturado este presenta dos zonas de transición interfacial (ITZ): una entre el agregado natural y el mortero adherido al agregado reciclado, y otra entre el mortero residual y el mortero fresco). Es por ello, y por la falta de consideración de esta característica al diseñar las mezclas (Pradhan et al., 2018), que suele presentar una menor resistencia y ductilidad (Alnahhal & Aljidda, 2018). Mientras, el ladrillo triturado tiene una composición compleja, acompañada de una menor ductilidad y durabilidad que el agregado de concreto. Ello debido a su mayor capacidad de absorción de agua y porosidad (Gao et al., 2019).
Es así que la presente investigación, al usar ambos tipos de agregados como variables, pretende analizar los efectos de los mismos en la flexión de vigas estructurales. Esto por medio de la incorporación de fibras de polipropileno, las cuales son conocidas por mejorar la ductilidad y flexión del concreto (Shahjalal et al., 2021), de forma que se contrarresten las desventajas de los agregados reciclados empleados.