Estudio del comportamiento del concreto incorporando plástico duro reciclado (ABS)

Abstract

La presente tesis de investigación tuvo como objetivo principal determinar las variaciones cualitativas y cuantitativas de las propiedades y comportamiento del concreto fresco y endurecido, al haber incorporado plástico duro (ABS) como porcentaje de reemplazo parcial del peso del agregado grueso. Para realizar el estudio de las propiedades del concreto se utilizó cemento Portland tipo I, arena gruesa, piedra chancada, agua y plástico duro ABS reciclado que se obtuvo triturando piezas de lego, carcasas de monitores de TV, teclados de computadora entre otros similares. El diseño de mezcla se realizó en base al ensayo de máxima compacidad, teniendo en cuenta las relaciones agua/cemento de 0.60, 0.65 y 0.70. donde se obtuvieron 3 diseños patrón. Para cada diseño patrón se reemplazó 5%, 15% y 25% de porcentaje en peso de agregado grueso por plástico duro (ABS). Finalmente se realizó un análisis comparativo de las propiedades en estado fresco y endurecido de cada diseño patrón y sus respectivos diseños con plástico incorporado. Como resultados, se encontró que, en estado fresco el concreto con plástico ABS redujo el peso unitario de la mezcla en un 7%, 16% y 25% para porcentajes de reemplazo de 5%, 15% y 25% del agregado grueso por plástico ABS respectivamente. Además, la incorporación de plástico en el concreto redujo la trabajabilidad, e incrementa el contenido de aire en el concreto en estado fresco. Respecto a la resistencia a la compresión axial del concreto a los 28 días de edad presentó una disminución general en todos los casos de reemplazo. Se pudo cuantificar que para un porcentaje de reemplazo de 25% se obtuvo una disminución máxima de 27.52% de la resistencia a la compresión con respecto al diseño patrón. Las resistencias a la tracción por compresión diametral a los 28 días de edad del concreto para una relación a/c 0.60 presentó un incremento promedio de 5.43% cuando se reemplazó el 5% del peso del agregado grueso por plástico ABS. Para porcentajes mayores de reemplazo la resistencia a tracción empieza a disminuir gradualmente hasta en un máximo de 26.55%. De manera similar las resistencias a la tracción por compresión diametral a los 28 días de edad del concreto para una relación a/c 0.70 presentó un incremento promedio de 5.59% cuando se reemplazó el 5% del peso del agregado grueso por plástico ABS. Para porcentajes mayores de reemplazo la resistencia a tracción empezó a disminuir gradualmente hasta en un máximo de 17.41%. En cuanto a la resistencia a la flexión en vigas de concreto se pudo destacar que el concreto con 28 días de edad y una relación a/c 0.70 presentó un incremento promedio de 8.78% cuando se reemplazó el 5% del peso del agregado grueso por plástico ABS. Para porcentajes mayores de reemplazo la resistencia a flexión disminuyó gradualmente hasta en un máximo de 28.66%.

The main objective of this research thesis was to determine the qualitative and quantitative variations of the properties and behavior of fresh and hardened concrete, having incorporated hard plastic (ABS) as a percentage of partial replacement of the weight of the coarse aggregate. To carry out the study of the properties of the concrete, Portland cement type I, coarse sand, crushed stone, water and recycled ABS hard plastic were used, which was obtained by grinding Lego pieces, TV monitor cases, computer keyboards, among other similar. The mix design was carried out based on the maximum compactness test, taking into account the water/cement ratios of 0,60, 0,65 and 0,70, where 3 standard designs were obtained. For each standard design, 5 %, 15 % and 25 % of percentage by weight of coarse aggregate was replaced by hard plastic (ABS). Finally, a comparative analysis of the properties in the fresh and hardened state of each standard design and their respective designs with incorporated plastic was carried out. As results, it was found that, in the fresh state, the concrete with ABS plastic reduced the unit weight of the mixture by 7 %, 16 % and 25 % for replacement percentages of 5 %, 15 % and 25 % of the coarse aggregate by plastic. ABS respectively. In addition, the incorporation of plastic in the concrete reduced the workability, and increased the air content in the concrete in the fresh state. Regarding the axial compressive strength of the concrete at 28 days of age, it presented a general decrease in all replacement cases. It was possible to quantify that for a replacement percentage of 25 %, a maximum decrease of 27,52 % of the compressive strength was obtained with respect to the standard design. The tensile strength by diametral compression at 28 days of age of the concrete for a w/c ratio of 0,60 presented an average increase of 5,43 % when 5 % of the weight of the coarse aggregate was replaced by ABS plastic. For higher percentages of replacement, the tensile strength begins to gradually decrease up to a maximum of 26,55 %. Similarly, the tensile strength by diametral compression at 28 days of age of the concrete for a w/c ratio of 0,70 presented an average increase of 5,59 % when 5 % of the weight of the coarse aggregate was replaced by ABS plastic. For higher percentages of replacement, the tensile strength began to gradually decrease up to a maximum of 17,41 %. Regarding the flexural strength in concrete beams, it was possible to highlight that the concrete with 28 days of age and a w/c ratio of 0,70 presented an average increase of 8,78 % when 5 % of the weight of the coarse aggregate was replaced by plastic. abs. For higher percentages of replacement, the flexural strength gradually decreased to a maximum of 28,66 %.