Tratamiento superficial de partículas de polietileno de alta densidad (HDPE) en un concreto autoconsolidante (SCC) f’c=450 kg/cm2 con agregados gruesos plásticos para aumentar su capacidad resistente en compresión y tracción

Abstract

El presente trabajo se enfocó en diseñar y evaluar concretos autoconsolidantes con agregados gruesos de polietileno de alta densidad (HDPE), sometidos a un tratamiento superficial mediante el recubrimiento de escoria de acero para mejorar la resistencia mecánica. Inicialmente, se analizaron mezclas sin tratamiento, donde se emplearon porcentajes de HDPE como reemplazo del agregado grueso de 0%, 10%, 15%, 20% y 25%. Se mantuvo una relación agua/cemento de 0.45 y se utilizó cemento Portland Tipo HS que proporciona resistencias de 380 kg/cm2 a 28 días. Se evaluaron las propiedades en estado fresco según las directrices de la norma ACI 237 y EFNARC, destacando la fluidez y la capacidad de autonivelación. Se identificaron como mezclas óptimas los diseños con 15% y 25% de reemplazo, las cuales alcanzaron resistencias a compresión de 537 kg/cm2 y 489 kg/cm2, y a tracción de 28.84 kg/cm2 y 30.97 kg/cm2, respectivamente. Posteriormente, se aplicó el tratamiento superficial de partículas de HDPE mediante el recubrimiento de escoria granulada de acero a fin de contrastar los resultados. Se concluyó que el tratamiento realizado redujo ligeramente la trabajabilidad, pero mejoró la estabilidad y resistencia a la segregación. Las mezclas tratadas alcanzaron resistencias a compresión de 704 kg/cm2 y 614 kg/cm2, y a tracción de 30.31 kg/cm2 y 33.31 kg/cm2, respectivamente. Además, presentaron menor calor de hidratación, así como también una interacción mejorada del polímero plástico con la matriz cementante, lo que resultó en un significativo aumento de las propiedades mecánicas en comparación con las mezclas sin tratamiento.

The present piece of work focused on designing and evaluating self-consolidating concrete (SCC) with high-density polyethylene (HDPE) plastic coarse aggregates of subjected to surface treatment by the steel slag coating to improve mechanical strength. Initially, untreated mixes were analyzed, where HDPE percentages of 0%, 10%, 15%, 20% and 25% were used to replace the coarse aggregate. A water-cement ratio of 0.45 was maintained and type HS Portland cement was used, which provides strengths of 380 kg/cm2 at 28 days. The fresh properties were evaluated according to ACI 237 and EFNARC guidelines, highlighting the fluidity and self-leveling capacity. The designs with 15% and 25% replacement were identified as optimal mixes, which reached compressive strengths of 537 kg/cm2 and 489 kg/cm2, and tensile strengths of 28.84 kg/cm2 and 30.97 kg/cm2, respectively. Subsequently, the surface treatment of HDPE particles by the granulated steel slag coating was applied to contrast the results. It was concluded that this treatment slightly reduced workability, but improved stability and segregation resistance. The treated mixes reached compressive strengths of 704 kg/cm2 and 614 kg/cm2, and tensile strengths of 30.31 kg/cm2 and 33.31 kg/cm2, respectively. In addition, they showed lower hydration heat, as well as improved bonding of plastic polymer with cementitious matrix, which resulted in a significant increase of mechanical properties compared to untreated mixes.