Análisis comparativo de la influencia de la geometría y la rugosidad de las fibras para concreto en las capacidades mecánicas del concreto y propuesta de empleo de fibras en zigzag y rugosas de PET reciclado

Abstract

El concreto es uno de los materiales más empleados en la construcción y siempre se está en la búsqueda de mejorar sus cualidades y procurando no elevar sus costos en demasía. Al mismo tiempo, los plásticos como el PET empleado en la fabricación de botellas para bebidas y envases de alimentos representan un grave problema ambiental, ya que son desechados en grandes cantidades y dadas sus propiedades son de lenta degradación. Por ello, en esta investigación proponemos el empleo de fibras de PET reciclado como adición al concreto, con el objetivo de mejorar las cualidades mecánicas del concreto y dar uso a un material desechado, abundante y contaminante.

Se han realizado múltiples investigaciones sobre concreto adicionado con PET, tanto a nivel nacional como internacional. En dichas investigaciones se empleó plástico PET en diferentes formas: láminas rectas, hojuelas y triturado. Sin embargo, la mayoría de estas investigaciones mostraron resultados poco favorables, donde las capacidades mecánicas (compresión, tracción y flexión) de este concreto son inferiores a las del concreto simple.

Este trabajo de tesis tiene como objetivo estudiar el efecto de la forma y superficie de las fibras para concreto en sus propiedades mecánicas. Para ello, analizamos investigaciones predecesoras que abordan el tema. Luego, elaboramos concreto adicionado con fibras de PET reciclado, con tres tipos de fibras: rectas lisas, en zigzag lisas y en zigzag rugosas; en dos dosificaciones, 4 kg y 8 kg de fibras por metro cúbico de concreto, con lo que esperamos conseguir una mejor trabazón entre las fibras y la matriz cementicia, por tanto, un concreto con mejores capacidades mecánicas. También se realizaron los ensayos mecánicos de compresión y tracción a cilindros y flexión a vigas; de dichos ensayos podemos resaltar que se obtuvieron mejores resultados en el concreto con fibras en zigzag en comparación al concreto con fibras rectas lisas.

Finalmente, realizamos el diseño según norma técnica del concreto simple y proponemos un diseño con las fibras PET en zigzag y rugosas en las dosificaciones que empleamos, así como un análisis de costos de este concreto con fibras.

Concrete is one of the most widely used materials in construction, and we are always looking to improve its qualities and try not to raise its cost too much. At the same time, plastics such as PET used in the manufacture of beverage bottles and food containers represent a serious environmental problem, since they are discarded in large quantities and, given their properties, are slow to degrade. Therefore, in this research we propose the use of recycled PET fibers as an addition to concrete, with the objective of improving the mechanical qualities of concrete and making use of a discarded, abundant and polluting material.

There have been multiple investigations on concrete with PET admixture, both nationally and internationally. In these investigations, PET plastic has been used in different forms: straight sheets, flakes and shredded. However, most of these investigations showed unfavorable results, where the mechanical capacities (compression, tensile and flexural) of this concrete are lower than those of plain concrete.

This thesis work aims to study the effect of the shape and surface of concrete fibers on their mechanical properties. For this purpose, we analyzed predecessor research on the subject. Then, we elaborated concrete with recycled PET fibers, with three types of fibers: smooth straight, smooth zigzag and rough zigzag; in two dosages, 4 kg and 8 kg of fibers per cubic meter of concrete, with which we expect to achieve a better bond between the fibers and the cementitious matrix, therefore, a concrete with better mechanical capacities. Mechanical tests of compression and traction to cylinders and bending to beams were also carried out; from these tests we can highlight that better results were obtained in the concrete with zigzag fibers compared to the concrete with smooth straight fibers.

Finally, we carried out the design according to the technical standard of plain concrete and we propose a design with zigzag and rough PET fibers in the dosages we used, as well as a cost analysis of this concrete with fibers.