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1 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural PRUEBAS DE COCRETO LIGERO SI AGREGADO GRUESO PETREO Francisco Casanova del Angel 1 y Jorge Luis Vázquez Ruiz 2 RESUME Se presenta la elaboración del concreto con un polímero, en vez de un agregado grueso pétreo: conocido como grava. El polímero que se utiliza es el politereftalato de etileno, PET; reciclado de envases con tenacidad suficiente, utilizados para refrescos y aguas de sabores. El PET es un material utilizado comúnmente por los ingenieros como un elemento estructural y no como un agregado. El trabajo de investigación reveló que el agregado PET con granulometría adecuada produce mezclas de buena calidad y con menor peso volumétrico pero con un comportamiento mecánico similar a los concretos naturales. La relación de agua/cemento, A/C, es menor para los concretos ligeros que para los concretos naturales. Los concretos ligeros pueden ser usados como concretos de clase II, que los convierte en un concreto con una calidad de aplicaciones nada despreciables y sirven para losas ligeras debido a que tienen menor peso, usadas en casa habitación de zonas cálidas ya que no existe una comparación de calores en el concreto con PET. En la resistencia a la tensión y flexión, se encontró que para consumos de cemento de 300 kg/cm 3 y mayores, las relaciones f t /(c ) 1/2 y M R /(c ) 1/2 son 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 domina el de la pasta. Esto lleva a que el agregado PET tiene su mejor aplicación en consumos de cemento bajos hasta 300 kg/m 3 y debido que para consumos mayores pueden resultar mezclas antieconómicas. Los módulos de elasticidad de los concretos ligeros son más bajos que los de los concretos naturales. Las deformaciones son más pequeñas para los concretos ligeros que para los concretos naturales. Unas de las características del uso del PET como sustituto del agregado grueso es el peso volumétrico ya que es un 68.88% menos pesado que el concreto con agregados convencionales. Palabras clave: PET, agregado convencionales, concreto ligero, aglutinador, propiedades mecánicas del concreto. SUMMARY Presents the development of concrete with a polymer, rather than an aggregate stone bulk: known as gravel. The polymer used is the polyethylene terephthalate, PET; recycling with enough tenacity packaging used for soft drinks and water taste. The PET is commonly used by engineers as a structural element, and not as an aggregate material. Research revealed added PET with adequate fineness produces good quality and with lower volumetric weight but with mechanical behavior similar to the specific natural mixtures. Water/cement ratio A/C is lower for the specific lighter than for the specific natural. The specific light can be used as concrete class II, which makes them a concrete with nothing despicable application quality and useful for light slabs because they have less weight, used in house warm room because there is a comparison of heats in concrete with PET. Resistance to tension and bending, found that you for consumption of cement of 300 kg/cm 3 and older, relations f t /(c ) 1/2 and MR/(c ) 1/2 are lower for the specific light, which may be due to low relationship A/C, dominates the behavior of the added bulk and high relations dominates that of pasta. This leads to the aggregate PET has its better implementation in cement consumption low up to 300 kg/m 3 and due to increased consumption can be wasteful mixtures. Elasticity of the specific light modules are lower than the specific natural. The deformations are smaller than for the specific lighter than for the specific natural. Some of the characteristics of the use of PET as a substitute for the added bulk is the volumetric weight is a 68.88% less heavy than concrete with conventional aggregates. Key words: PET, conventional aggregate, light concrete, binder, mechanical properties of concrete. 1 SEPI de la ESIA, Unidad ALM del IPN. Correo electrónico: [email protected] 2 UJA de Tabasco. Correo electrónico: [email protected]

PRUEBAS DE CO CRETO LIGERO SI AGREGADO … · Son ligeros, duraderos y versátiles, así como resistentes a la ... documento denominado Effects of waste PET bottles aggregate on the

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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

PRUEBAS DE CO�CRETO LIGERO SI� AGREGADO GRUESO PETREO

Francisco Casanova del Angel1 y Jorge Luis Vázquez Ruiz 2

RESUME� Se presenta la elaboración del concreto con un polímero, en vez de un agregado grueso pétreo: conocido como grava. El polímero que se utiliza es el politereftalato de etileno, PET; reciclado de envases con

tenacidad suficiente, utilizados para refrescos y aguas de sabores. El PET es un material utilizado comúnmente por los ingenieros como un elemento estructural y no como un agregado. El trabajo de investigación reveló que el agregado PET con granulometría adecuada produce mezclas de buena calidad y con menor peso volumétrico pero con un comportamiento mecánico similar a los concretos naturales. La

relación de agua/cemento, A/C, es menor para los concretos ligeros que para los concretos naturales. Los concretos ligeros pueden ser usados como concretos de clase II, que los convierte en un concreto con una calidad de aplicaciones nada despreciables y sirven para losas ligeras debido a que tienen menor peso, usadas en casa habitación de zonas cálidas ya que no existe una comparación de calores en el concreto con PET. En la resistencia a la tensión y flexión, se encontró que para consumos de cemento de 300 kg/cm3 y mayores, las relaciones ft/(f´c)

1/2 y MR/(f´c)1/2 son 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 domina el de la pasta. Esto lleva a que el agregado PET tiene su mejor aplicación en consumos de cemento bajos hasta 300 kg/m3 y debido que para consumos mayores pueden resultar mezclas antieconómicas. Los módulos de elasticidad de los concretos ligeros son más bajos que los de los concretos naturales. Las deformaciones son más pequeñas para los concretos ligeros que para los concretos naturales. Unas de las características del uso del PET como sustituto del agregado grueso es el peso volumétrico ya que es un 68.88% menos pesado que el concreto con agregados convencionales.

Palabras clave: PET, agregado convencionales, concreto ligero, aglutinador, propiedades mecánicas del concreto.

SUMMARY Presents the development of concrete with a polymer, rather than an aggregate stone bulk: known as gravel. The polymer used is the polyethylene terephthalate, PET; recycling with enough tenacity packaging used for

soft drinks and water taste. The PET is commonly used by engineers as a structural element, and not as an aggregate material. Research revealed added PET with adequate fineness produces good quality and with lower volumetric weight but with mechanical behavior similar to the specific natural mixtures. Water/cement

ratio A/C is lower for the specific lighter than for the specific natural. The specific light can be used as concrete class II, which makes them a concrete with nothing despicable application quality and useful for light slabs because they have less weight, used in house warm room because there is a comparison of heats in concrete with PET. Resistance to tension and bending, found that you for consumption of cement of 300 kg/cm3 and older,

relations ft/(f´c)1/2 and MR/(f´c)

1/2 are lower for the specific light, which may be due to low relationship A/C, dominates the behavior of the added bulk and high relations dominates that of pasta. This leads to the aggregate PET has its better implementation in cement consumption low up to 300 kg/m3 and due to increased consumption can be wasteful mixtures. Elasticity of the specific light modules are lower than the specific natural. The deformations are smaller than for the specific lighter than for the specific natural. Some of the characteristics of the use of PET as a substitute for the added bulk is the volumetric weight is a 68.88% less heavy than concrete with conventional aggregates. Key words: PET, conventional aggregate, light concrete, binder, mechanical properties of concrete. 1 SEPI de la ESIA, Unidad ALM del IPN. Correo electrónico: [email protected] 2 UJA de Tabasco. Correo electrónico: [email protected]

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I�TRODUCCIÓ� Es posible que la historia considere los plásticos como uno de los avances técnicos más importantes del siglo XX, principalmente porque han abierto el camino a nuevas invenciones y sustituido a otros materiales en productos ya existentes. Son ligeros, duraderos y versátiles, así como resistentes a la humedad, a los productos químicos y a la degradación. Y sin embargo, estas propiedades constituyen un desafío para los gestores de los residuos sólidos y peligrosos. El reciclado de materiales plásticos en el mundo ha crecido considerablemente debido a la necesidad de resolver la acumulación de los residuos sólidos urbanos, lo que está impulsando el desarrollo de sistemas alternativos de reciclado y el valor de los desechos, entre los que sobresalen los envases no retornables. Con el uso combinado del concreto y el politereftalato de etileno, PET, en la construcción, se proyecta una tecnología poco estudiada en México. Hay investigaciones que nos llevan a ver al PET como un agregado más y no como sustituto en la mezcla (Alesmar et al., 2008). La investigación en el mundo en relación a la utilización del PET como agregado, ya muestra algunos avances a los que hay que prestarles atención. Entre tales investigaciones se encuentra un documento denominado Effects of waste PET bottles aggregate on the properties of concrete. En este artículo se investiga la micro estructura superficial de residuos de polietileno tereftalato (PET) provenientes de botellas de plástico y usadas como agregado ligero (WPLA), para examinar el efecto de la escoria granulada de horno (GBFS) en WPLA. El WPLA se hizo de los residuos de botellas PET y GBFS, y se llevaron a cabo pruebas experimentales sobre la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción, módulo de elasticidad, la depresión y la densidad de residuos PET/botellas como agregado ligero agregado del hormigón (WPLAC). La resistencia a la compresión de 28 días de WPLAC con la tasa de sustitución del 75% reduce alrededor del 33% en comparación con el hormigón de control en la proporción de agua–cemento de 45%. La densidad de WPLAC varía desde 1940 kg/m3 a 2260 kg/m3 por la influencia del WPLA. La eficiencia estructural de WPLAC disminuye a medida que aumenta la proporción de reemplazo. La viabilidad de hormigón con un 75% WPLA mejora alrededor del 123% comparado con el del hormigón normal en una proporción de agua–cemento de 53%. La GBFS adherida es capaz de fortalecer la superficie del WPLA y para limitar la zona de transición debido a la reacción con hidróxido de calcio. (Yun-Wang et al., 2005). Valorization of post consumer waste plastic in cementiti ous concrete composites trata sobre la gran cantidad de botellas desechables que se están produciendo en la actualidad, lo que hace imprescindible identificar procedimientos alternativos para reciclarlos ya que éstas no son biodegradables. Este documento describe un uso innovador de los residuos de la botella de plástico consumidos como agregado de la sustitución de arena dentro de materiales compuestos para la construcción de aplicaciones. Particularmente, las botellas de tereftalato de polietileno, PET, han sido utilizadas como sustitutos parciales y completos de arena en los compuestos de hormigón. Diversas fracciones en volumen de arena con variaciones de 2% a 100% fueron sustituidas por el mismo volumen de granulados de plástico, y se utilizaron varios tamaños de agregados de PET. Se evaluó la densidad aparente y características mecánicas de los materiales compuestos producidos. Para estudiar la relación entre las propiedades mecánicas y la micro estructura compuesta, se empleó la técnica de análisis de microscopía electrónica. Los resultados presentados muestran que sustituyendo arena en un nivel inferior al 50% por volumen con PET granulada, cuyo límite superior granular es igual a 5 mm, afecta la resistencia a la compresión y la fuerza de flexión de los materiales compuestos. El estudio demuestra que las botellas de plástico en tiras en pequeñas partículas de PET, pueden utilizarse correctamente como agregados de arena en sustitución en los compuestos de hormigón de cemento. Estas composiciones nuevas parecen ofrecer un atractivo material de bajo costo con propiedades consistentes; además, ayudaría a resolver algunos de los

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problemas de residuos sólidos creados por la producción de plásticos y en ahorro de energía (Yazoghli et al., 2007). El propósito del estudio denominado Mechanical properties of polymer concrete made with

recycled PET and recycled concrete aggregates, fue el de resolver algunos de los problemas de residuos sólidos planteados por los plásticos. Con este fin, se evaluaron las propiedades mecánicas de hormigón polímero, en particular, del hormigón polímero de resinas de poliéster insaturados de desechos plásticos de reciclado de polietileno tereftalato (PET) y el reciclado de agregados concretos. La fuerza y las resistencias a los compuestos de ácido y alcalinos del hormigón polímero se midieron variando el contenido total de proporción y resina gruesa y fina. De los resultados surgieron tres principales observaciones. En primer lugar, se descubrió que la fuerza de polímero hecho con una resina basada en PET aumenta cada vez cuando es mayor el contenido de resina; sin embargo, más allá de una cierta resina contenida, la fuerza no cambia sensiblemente. En segundo lugar, las curvas de esfuerzo–deformación de hormigones de polímero con agregado natural de 100% y 100% de agregado reciclado, muestra diferentes fallas mecánicas de los materiales comprimidos. En tercer lugar, con respecto a la resistencia al ácido, el polímero-concreto con un contenido de resina de 9% es afectado por HCl, mientras que el polímero-concreto con 100% de agregado reciclado muestra una pobre resistencia al ácido. A diferencia del ácido, compuestos de metales alcalinos no parecen atacar el polímero concreto con 100% de agregado reciclado según se observa con el cambio de peso y la resistencia a la compresión. Las conclusiones que pueden extraerse de los resultados de este estudio son: i) en el polímero de PET reciclado concreto con agregados de hormigón reciclados (RPC), se observó una reducción gradual en la fuerza como en el contenido del agregado reciclado aumentado. Este efecto fue debido al enlace más débil del antiguo mortero adhiriéndose al agregado de hormigón reciclado, que pudo haber causado una reducción en la fuerza de la RPC. RPC con un contenido de resina de 17% en peso, mostró poca o ninguna disminución de fuerza, mostrando que el contenido de resina especial llena los vacíos en el antiguo mortero conectados a los agregados reciclados, ii) la solidez compresiva de RPC aumentó con el contenido de resina; sin embargo, más allá de un cierto contenido de resina (aproximadamente 13% resina) la fuerza no cambió sensiblemente con mayor contenido de resina, iii) a partir de las curvas de esfuerzo–deformación de RPC se observó que la pendiente de la rama ascendente disminuye como contenido del agregado reciclado aumentado. Sin embargo, no se modificó sensiblemente la pendiente de la RPC con un contenido de resina de 17% en peso, iv) el módulo elástico de RPC (7 días) disminuyó de manera similar a su resistencia a la compresión, sugiriendo que allí puede haber una correlación entre la resistencia a la compresión y el módulo elástico de RPC, v) en las pruebas de resistencia al ácido, RPC con un contenido de resina del 9% resultó poco afectado por HCl, Considerando que en el RPC con 100% había reciclado agregado, se mostró una pobre resistencia al ácido. De acuerdo a la evidencia del cambio de peso y resistencia a la compresión, alcalinos, a diferencia del ácido, no parece atacar al RPC, y vi) las propiedades de la zona interfacial del agregado pueden estar influenciadas por la presencia de porosidad en la matriz RPC y la falta de adherencia por sí mismo, por lo que la adición de resina a la matriz puede tener un efecto muy importante sobre las propiedades mecánicas del enlace eléctrico interfacial entre los agregados (Byung-Wan et al, 2008). En el documento denominado Influence of content and particle size of waste pet bottles on concrete

behavior at different w/c ratios, los autores estudian el comportamiento mecánico de hormigón con reciclados de polietileno therephtalate (PET), variando la relación agua/cemento (0,50 y 0,60), el contenido de PET (10 y 20% de volumen) y el tamaño de las partículas. También, se estudió la influencia de la degradación térmica del PET en el hormigón, cuando las mezclas fueron expuestas a diferentes temperaturas (200°C, 400°C y 600°C). Los resultados indicaron que el hormigón lleno de PET, cuando se incrementa el tamaño del volumen en proporción y partículas de PET, muestra una disminución en la resistencia a la compresión, división de la resistencia a la tracción, módulo de

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elasticidad y velocidad de pulso ultrasónico; sin embargo, la absorción de agua aumentó. Por otra parte, la fuerza de flexión de hormigón-PET cuando se expone a una fuente de calor fue fuertemente dependiente de la temperatura, de la proporción de agua/cemento, así como del tamaño de partícula y contenido de PET. Por otra parte, la energía de activación se vio afectada por la temperatura, la ubicación de partículas de PET en losas y la proporción de agua/cemento (Albano et al, 2009). En el documento denominado Thermal insulation enhancement in concretes by adding waste PET

and rubber pieces, se investigó experimentalmente el cambio relativo en el material de desecho de propiedad del hormigón ordinario debido a la adición de polimérico en función de aislamiento. La botella de polietileno (PET) y piezas de neumáticos de automóviles; que pueden obtenerse fácilmente en el entorno casi sin costo, fueron cortadas en tiras y agregadas al hormigón ordinario para examinar los comportamientos de aislamiento de calor de los especímenes. Se consideraron cinco diferentes muestras concretas (una de hormigón ordinaria, una de concreto con piezas de caucho de chatarra y tres hormigones con residuos de piezas de botella PET de diversas geometrías). La técnica de cajas calientes adiabáticas se utilizó para comparar transmisiones térmicas efectivas de estas muestras concretas. Los resultados revelan que la adición adecuada de materiales de desecho seleccionados en hormigón puede reducir significativamente la pérdida de calor y mejorar el rendimiento de aislamiento térmico. El grado de mejora en el aislamiento térmico se encuentra al variar con el material agregado de desecho la geometría de piezas en tiras (Bulent et al, 2009). Las conclusiones de las ventajas de la utilización del PET reciclado en la producción de hormigón polímero es que los residuos de PET no tienen que ser purificados, incluida la eliminación de colores en la medida en que otras aplicaciones de PET reciclado puede requerirlo (abrigos, almohadas, alfombras, etc.), lo que minimiza el costo de la resina basada en reciclado de PET. Su reciclado en aplicaciones concretas de polímero también ayuda en ahorro de energía y la provisión de una eliminación de largo plazo de los residuos de PET, una consideración importante en las aplicaciones de reciclaje. El mortero de polímero y compuesto de hormigón fue formado por la vinculación cruzada de estireno con el UPER en presencia de los radicales libres. El estireno también ayuda a la reducción de la viscosidad del UPER. Los radicales libres fueron proporcionados por el iniciador BPO con NNDA actuando como promotor. Los radicales libres también pueden ser proporcionados por MEKP como iniciador y el CoNp como promotor. El proceso de polimerización del estireno apoyado en reciclados poliéster de resina fue confirmada por micrografías de SEM. La imagen de SEM de la matriz de mortero de polímero muestra que tiene una muy baja porosidad en comparación con el mortero de cemento de grado; incluso, rico. El patrón de difracción de rayos X de material compuesto de mortero de polímero endurecida para distintos conjuntos, indica la naturaleza cristalina del material que es debida a la presencia de agregados (arena gruesa), considerando amorfa la naturaleza de la resina de polímero endurecido. La resistencia a la compresión de la PM y PC producida con MEKP como iniciador es mucho más que la resistencia a la compresión de la PM y PC producida con OPB como iniciador. Esto se confirma también desde las fotografías de SEM, en donde son más numerosos los vínculos que se muestran en el caso de MEKP. La resistencia a la compresión del PM, así como de PC producida con PET a proporción de glicol de 2:1 es generalmente más alta que el de 1:1. El anhídrido ftálico proporciona el mejor sitio para la formación de cadenas debido a que su presencia en el PM y PC aumenta la resistencia a la compresión. La resistencia a la tracción de polímero concreto es mayor que la resistencia a la tracción de un grado equivalente de hormigón de cemento (Mahdi et al, 2010). En Recycling of PET bottles as fine aggregate in concrete se presenta un intento de sustituir en concreto el 5% en peso de agregado fino (arena natural) con un peso igual de agregados de PET fabricado a partir de residuos de botellas lavadas de PET (WPET). Las partículas WPET poseen una

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granulometría similar a la de la arena sustituida. Se elaboraron especímenes con contenido y proporción diferente de agua/cemento, y realizaron caracterizaciones reológicas sobre nuevas pruebas concretas y mecánicas a las edades de 28 y 365 días sobre los WPET/hormigones, así como sobre hormigones de referencia que contenían sólo agregado natural fino con el fin de investigar la influencia de la sustitución de WPET para el agregado fino en concreto. Se constató que los hormigones WPET mostraron una viabilidad y características similares, resistencia a la compresión y división de la resistencia a la tracción ligeramente menor que el hormigón de referencia y una ductilidad moderadamente superior (Frigione, 2010). En el documento denominado An investigation on the use of shredded waste PET bottles as

aggregate in lightweight concrete se investigó la utilización de los gránulos de botella de Poly-etileno tereftalato (PET) como un agregado ligero en mortero. La investigación se llevó a cabo en dos grupos de muestras de mortero, uno hecho sólo con agregados PET y, en segundo con PET y agregados de arenas juntos. Además, también se utilizó escoria de alto horno como la sustitución de cemento en masa de base en la tasa de sustitución del 50% para reducir la cantidad de cemento utilizado y proporcionar ahorros. La proporción de agua–sustancia aglutinante (w/b) y PET–sustancia aglutinante (PET/b) utilizados en las mezclas fueron 0,45 y 0,50, respectivamente. El tamaño de tiras de PET de gránulos, utilizados en la preparación de las mezclas de mortero fueron entre 0 y 4 mm. Los resultados de los estudios de laboratorio y las pruebas llevadas a cabo mostraron qué morteros contenían sólo PET agregado, mortero con PET y agregado de arena y morteros modificados con escoria como reemplazo de cemento los que se pueden colocar en la categoría de hormigón ligero estructural en términos de propiedades de peso y la fuerza de la unidad. Se concluyó que existe un potencial para el uso de triturado de gránulos de residuos de PET como agregado en la producción de hormigón ligero estructural. El uso de triturado de gránulos de residuos de PET debido a su peso de unidad bajo, reduce el peso de la unidad de hormigón que da como resultado una reducción en el peso muerto de un miembro de hormigón estructural de un edificio. La reducción en el peso muerto de un edificio contribuye a reducir el riesgo sísmico del edificio en terremotos donde las fuerzas son linealmente dependientes del peso muerto. Por otra parte, también se concluyó que el uso de los desechos industriales tales como gránulos de PET y escoria de alto horno en hormigón ofrece algunas ventajas, es decir, la reducción en el uso de los recursos naturales, la eliminación de desechos, la prevención de la contaminación ambiental y el ahorro de energía (Semiha et al., 2010).

En esta investigación se propone el reciclaje del PET como agregado grueso para una posible solución a la problemática que presenta la acumulación de residuos. La factibilidad de la propuesta se muestra mediante la evaluación de las propiedades mecánicas de concretos elaborados con agregados gruesos no pétreos; producto de reciclaje de envases no retornables y se comparan, ante igualdad de condiciones de fabricación, con las propiedades de concretos con agregados convencionales (hechos con agregados naturales). Las propiedades mecánicas comparadas fueron el módulo de elasticidad y compresión, tensión y flexión, 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 Construcción para el Distrito Federal, (RCDF, 2003). Estos resultados muestran la factibilidad del reciclaje del PET como una solución al problema de los desechos. El sector de la construcción es uno de los más importantes para la economía de cualquier país pero también provoca un grave impacto en el entorno, desde la extracción de agregados, la fabricación de cementos hasta la proliferación de escombreras. La construcción es un gran consumidor de recursos no renovables y una importante fuente de residuos y contaminación para el aire, el suelo y el agua. Los residuos que genera la industria de la construcción en México, se depositan habitualmente en escombreras ilegales (terrenos baldíos, camellones de avenidas, laderas, acotamientos de carreteras,

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etcétera) o son mal gestionados por personal no especializado. La extracción separada de los materiales desecho de construcción, permite reciclar gran parte de ellos, tales como vidrio, madera, hierro, aluminio, cobre, plomo, plásticos o cableado eléctrico. Algunos países con escasa disponibilidad de agregados y avanzadas políticas medioambientales, como Holanda o Dinamarca penalizan cada vez más el vertido de estos residuos que pueden ser reutilizables o reciclables. Para llegar a una política adecuada, sin embargo, no solo hay que tratar el final del proceso ya que en la construcción se produce una gran daño ambiental en la obtención de los materiales que se van a usar. La extracción de agregados mueve enormes cantidades de suelo, especialmente en las márgenes de los ríos, y que provocan alteraciones en los ciclos biológicos de los habitantes de estos ecosistemas. Por otro lado la fabricación de cementos es uno de los procesos industriales más sucios que se conocen ya que producen emisiones atmosféricas, efluentes líquidos y residuos sólidos, muchos de ellos peligrosos. Ahora bien, el reciclado es el reproceso de los materiales, en este caso del PET, para condicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima. Hay tres principales maneras de aprovechar los envases de PET una vez que terminó su vida útil: someterlos a un reciclado mecánico, a un reciclado químico, o a un reciclado energético empleándolos como fuente de energía. Por lo anterior, el reciclar PET en nuevas construcciones, centra la atención en los impactos al medio ambiente, en las fuentes finitas de recursos naturales y en la reducción del uso de energía. A través de este tipo de reciclado, se propone una disminución racional en el consumo de residuos del PET, y minimizar la generación de residuos sólidos seleccionando materiales que sean reciclables en la construcción lo que genera la sustentabilidad en la construcción (López, 2008). Adicionalmente, el dar solución a los problemas de contaminación, permite poder utilizarlo para aligerar las losas en la construcción por lo que la investigación propone un cambio a la forma tradicional de elaboración del concreto ligero aplicado a losas ligeras en zonas cálidas, al utilizar un polímero en vez de un agregado grueso pétreo, como es la grava. El reciclado es el reproceso de los materiales, en este caso del PET, para condicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima. Hay tres maneras de aprovechar los envases de PET una vez que terminó su vida útil: someterlos a un reciclado mecánico, a un reciclado químico, o a un reciclado energético empleándolos como fuente de energía. El reciclado mecánico es el proceso de reciclado más utilizado, el cual consiste en varias etapas de separación, limpieza y molido. Para el reciclado químico se han desarrollado distintos procesos: dos de ellos, la metanólisis y la glicólisis, se llevan a cabo a escala industrial. El PET se deshace o de polimeriza: se separan las moléculas que lo componen y estas se emplean para fabricar otra vez PET. Dependiendo de su pureza, este material puede usarse, incluso, para el envasado de alimentos. Mientras que el reciclado energético tiene la premisa del uso del PET como combustible alterno, los envases pueden emplearse para generar energía ya que este material tiene un poder calorífico de 6.3 Kcal/Kg, y puede realizar una combustión eficiente. Esto es posible ya que durante su fabricación no se emplean aditivos ni modificadores, lo cual permite que las emisiones de la combustión no sean tóxicas, obteniéndose tan sólo bióxido de carbono y vapor de agua (www.packaging.enfasis.com/.../10444-recomendaciones-el-reciclado-del-pet, 2010). En relación al reciclaje, la utilización de los plásticos reduce la masa de los materiales requeridos en muchas aplicaciones y sectores. Cuanto más numerosos, especializados, tecnificados y diferenciados se hacen los materiales plásticos más difícil es su recuperación. En el mundo existen muchos documentos sobre su clasificación, tratamiento, manejo y reciclaje. En México se puede mencionar a dos de los primeros documentos escritos en este tenor, denominado Residuos Peligrosos en el Mundo y en México (Cortinas y Vega, 1993), otro es Manejo y Reciclaje de los Residuos de Envases y Embalajes (Carega, 1993). En Suramérica se puede consultar el capítulo II del manual de gestión integral denominado Residuos Sólidos Urbanos: Manual de Gestión Integral

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publicado en Uruguay (Guía, 2004). Europa cuenta con una guía de buenas prácticas para el reciclaje de los residuos plásticos publicado por la Association of Plastics Manufacturers in Europe (Manual, 2010).

AGREGADOS En esta investigación los agregados convencionales de materiales pétreos utilizados, fueron las calizas, y los agregados gruesos; producto de la trituración de los envases desechables, se les llama agregados ligeros. En el caso de estos agregados; conocidos como polímeros, se tuvo cuidado de que los envases fueran limpios de etiquetas y goma así como del arillo de la tapa que lleva el cuello de la botella debido a que es otro tipo de polímero, las etiquetas contienen goma, las tapas son de mayor resistencia mecánica pero pueden tener una falla frágil y esto puede reducir la resistencia de la mezcla. En relación al agregado fino, sólo se utilizó arena natural de rio fluvial. Para el agregado ligero PET, se consideró un Tamaño Máximo de Agregado, TMA, de 19 mm (3/4”). De acuerdo con éste, se utilizó un intervalo granulométrico correspondiente a un material no graduado, según la norma ASTM C 33 (1990).

FABRICACIÓ� La granulometría original del agregado PET estaba fuera de los límites establecidos en la norma para el TMA considerado, por lo que fue necesario triturar el material para cumplir con la norma. Esta trituración se hizo considerando una proporción del 35% de partículas que pasan la malla de 9.5 mm (3/8”), proporción que permitió cumplir con lo esperado en la norma. El proceso general de trituración y fabricación del Concreto Ligero, CL; con PET como componente en el concreto, se muestra en la figura 1. El equipo de trituración utilizado fue una trituradora eléctrica de muelas la cual acepta un TMA de 76 mm (3”). Para el cribado del material, se utilizó una cribadora manual que cuenta con mallas de 19 mm (3/4”), 9.5 mm (3/8”), y de 4,76 mm (Núm. 4). Se cribaron los materiales, los retenidos en 19 mm (3/4”) y tres que pasan la de 19 mm (3/4”), la de 9.5 mm (3/8”), y la malla de 4.76 mm (Núm. 4). Los tamaños utilizados en la granulometría fueron los que pasan las mallas de 19 mm (3/4”) y 9,5 mm (3/8”).

Figura 1. Proceso general de trituración y fabricación de concreto con PET.

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Respecto de los agregados ligeros derivados del PET, éstos se fabricaron de acuerdo al mismo procedimiento de trituración y cribado utilizado en los agregados naturales, figura 1, con la diferencia de que la materia prima fue de envases no retornables. Se realizó una limpieza del material en análisis para luego hacer la trituración primaria manual y posteriormente se siguió con el proceso de fabricación, figura 1.

ESTÁ�DARES SEGUIDOS Los resultados se presentan en conjunto para los agregados naturales y agregados ligeros PET, con fines de comparación. Las propiedades físicas estudiadas para el agregado fino fueron la granulometría, módulo de finura, humedad, absorción, densidad relativa y peso volumétrico compactado. La granulometría de los agregados gruesos naturales y del PET, se controló de acuerdo a la norma, con el fin de tener las mismas condiciones y así tener una base de comparación. En la figura 2 se muestran las curvas granulométricas de los dos tipos de agregados gruesos. En el caso del agregado fino, no se hizo una corrección granulométrica, ya que se consideró que su granulometría era aceptable para ser utilizada en las mezclas de concreto según las normas ASTM C125 (2007). La figura 3 muestra la curva granulométrica de la arena utilizada en las dos pruebas, para el Concreto Ligero, CL, y Concreto Normal, CN. El Módulo de Finura, MF, de la arena se obtuvo de acuerdo con la norma. Su valor fue de 2.37 lo que indica que la arena es gruesa, según las normas antes citadas.

Tabla 1. Resultados de las propiedades físicas.

Agregado Coeficiente de forma

Humedad

(%)

Absorción

(%)

Densidad

(%)

Peso Vol.

(Kg/m3)

Natural 0.200 0.040 0.420 2.710 1563

PET 0.707 0.000 0.000 0.130 760

Arena - 6.930 1.010 2.630 1584

El cálculo del coeficiente de forma se hizo de acuerdo con la norma francesa AFNOR P-18301, (�orme AF�OR P-18301, 2008) donde se define la forma de las gravas. La 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 varían 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 partículas de ambos agregados cumplen los límites especificados por esta norma, que es de 0.15 como mínimo. Para caracterizar la forma del agregado, la norma define un coeficiente volumétrico igual a la relación entre el volumen V del agregado, expresado en mm3 y el volumen de la esfera de diámetro n en milímetros, siendo n la mayor dimensión diametral de dicho elemento. La humedad que todos los agregados (naturales, PET y arena) tenían en el momento de los experimentos, se midió siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 566 (1989). Los valores obtenidos, tabla 1, muestran claramente que el agregado grueso PET tiene humedad menor que la de los agregados naturales, valores que se utilizaron para realizar la dosificación de las mezclas de concreto ya que se previeron variaciones en las mismas. La absorción se midió de acuerdo con las normas ASTM C127

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y 128 (1988), para agregados gruesos y finos, respectivamente, y los resultados, tabla 1, muestran que el agregado grueso del PET no es más absorbente que los naturales, sin embargo ambos están dentro de los rangos normales, al igual que la arena. En la tabla 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 mayoría 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 de 0.130, no está muy próximo al rango de variación de los agregados naturales, pero es aceptable. Por último, el peso volumétrico compactado de un agregado usado para concreto de peso normal, varía de 1200 kg/m3 a 1760 kg/m3. Los valores obtenidos en el laboratorio están dentro de este intervalo para los naturales, y fuera del intervalo para el concreto ligero, tabla 1.

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

Figura 2. Granulometría del agregado PET. Figura 3. Granulometría de agregado arena.

ELABORACIÓ� DE CO�CRETOS En ambos tipos de concretos, los fabricados con agregados naturales y los fabricados con agregado PET, se utilizó la misma arena natural de río con las propiedades físicas descritas anteriormente. Para la elaboración de las mezclas de concreto se utilizó un procedimiento modificado a partir del método ACI 211 (1989), (Unidad concreto CEMEX, 1996). El procedimiento seguido fue: i) se fijaron los consumos de agua, ii) se calculó la relación agua/cemento, A/C, para poder determinar el consumo de cemento a utilizar en cada mezcla de diseño, es decir, 150 kg/cm2, 200 kg/cm2, 250 kg/cm2 y 300 kg/cm2, iii) se determinó la cantidad del agregado en análisis PET, y iv) se determinaron las cantidades usadas del agregado fino; arena, para los dos tipos de concreto. A partir del TMA considerado y el revenimiento fijado para todas las mezclas en 10 cm, se encontró un consumo de agua establecido por el método ACI. Después se definieron los volúmenes 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 método ACI, es el mismo para todas las mezclas y depende del módulo de finura, MF, así como del volumen de los agregados grueso, seco y compacto. El diagrama de la figura 4 muestra el procedimiento de dosificación de las mezclas, tomando los datos previos obtenidos en el laboratorio, que son el número de mezclas o

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pruebas, ,, peso especifico del cemento, , peso especifico de la arena , peso especifico del PET, , peso específico del agua , peso específico del aire, , peso volumétrico del PET,

, y proporcionando los datos de análisis para la prueba como son, resistencia del concreto a compresión en, , f’c, edad o tiempo de fraguado en días, E, revenimiento de la mezcla en análisis en cm, R, tamaño máximo del agregado grueso adimensional, TMA, peso o cantidad del agua agregada a la mezcla en análisis en kg, , relación agua cemento en la mezcla adimensional,

, Volumen del PET en , ,.peso del aire agregado a la mezcla en kg, , cantidad del cemento dosificado en la mezcla en kg, , cantidad de arena dosificada en la mezcla del PET dosificada en kg, . 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 volumétrico obtenido en el laboratorio, ya que el rendimiento de la mezcla en muchos casos fue ligeramente mayor que un m3. Las cantidades presentadas están afectadas por la humedad que el material contenía en el momento que se hicieron los proporcionamientos.

E�SAYE DE LABORATORIO Las prácticas de laboratorio realizadas a los concretos elaborados, fueron en estado fresco: el revenimiento, el peso volumétrico y el contenido de aire. En estado endurecido: la resistencia a compresión, tensión y flexión, así como también el módulo de elasticidad, se realizaron según los procedimientos establecidos en las normas ASTM correspondiente para cada una de ellas. Para el estudio de estas propiedades se fabricaron cilindros y vigas de concreto estándar de 15*30 cm y de 15*15*60 cm, respectivamente. Las propiedades a compresión, flexión y esfuerzo a tensión se estudiaron a las edades de 7, 14 y 28 días, mientras que el resto de los ensayes se estudiaron para 28 días, solamente.

Tabla 2. Proporcionamientos de las mezclas de concreto C� y CL.

Mezclas (kg/cm2)

Agua (kg/m3)

Cemento (kg/m3)

Grava/PET (kg/m3)

Arena (kg/m3)

Revenimiento

cm

CN-150 205 310 1000 860 8.7

CN-200 205 350 1000 825 9.7

CN-250 205 390 1000 790 9.8

CN-300 205 450 1000 740 10.0

CL-150 225 281 133 716 8.6

CL-200 225 321 133 698 9.5

CL-250 225 365 133 678 9.6

CL-300 225 409 133 657 9.7

Figura 4. Criterio de dosificación de mezclas de concreto CL.

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La tabla 2 presenta los revenimientos obtenidos, y como se puede apreciar la mayoría de los revenimientos se encuentran dentro de los límites de tolerancia (± 2.5 cm) que están establecidos en la fracción 6.1.2 de las normas ASTM C 94 (1990). Sólo la mezcla CN-300 estuvo cerca del límite permitido. Los resultados de la investigación muestran que la consistencia de estas mezclas con PET es menor que la de las mezclas naturales, (Instructivo, 1991), según se observa en la figura 5 donde se presentan los valores de revenimiento para los concretos con PET y naturales.

Figura 5. Posicionamiento de revenimientos ligero-naturales.

PESO VOLUMÉTRICO FRESCO

En la tabla 3 se muestran los resultados esperados de los pesos volumétricos frescos y contenido de aire obtenidos a compresión, flexión y esfuerzo a tensión, de acuerdo con el procedimiento establecido en las normas ASTM C 138 (1981) donde se observa que los pesos volumétricos de los concretos ligeros fueron bajos en relación con los que alcanzaron los naturales, ibid, siendo congruente con los resultados presentados en esta investigación donde se utilizó agregado grueso de PET. Por otra parte, según lo establecido en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF, 2003), este concreto ligero se clasifica como concreto clase dos, ya que tiene peso volumétrico fresco de entre 1900 kg/m3 y 2200 kg/m3, mientras que los naturales están clasificados como concretos clase uno por tener pesos volumétricos 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 3 están los contenidos de aire obtenidos de las ocho mezclas elaboradas, donde se observa que todas las mezclas tuvieron contenidos normales de aire normales: entre 1.5 y 2.0%.

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Tabla 3. Pesos volumétricos frescos, contenidos de aire y a compresión, flexión y esfuerzo de tensión.

Mezclas Pesos volumétricos

fresco

Contenido de aire

Relación A/C

A compresión, flexión y esfuerzo de tensión (kg/cm2)

(kg/m3) (%) 7 días 14 días 28 días CN-150 1563 2.0 1.30 145.70 149.30 149.90 CL-150 1360 1.6 0.80 143.50 147.41 148.38 CN-200 2246 2.0 1.01 116.70 145.08 188.20 CL-200 1385 1.7 0.70 160.57 158.38 185.16 CN-250 2190 2.0 0.82 192.30 199.25 243.30 CL-250 1403 1.8 0.62 193.41 214.84 231.20 CN-300 2100 2.0 0.47 218.20 252.25 306.86 CL-300 1431 1.9 0.55 250.18 247.97 297.08

PROPIEDADES E� ESTADO E�DURECIDO. A COMPRESIÓ�, FLEXIÓ� Y ESFUERZO DE TE�SIÓ�

La compresión, flexión y esfuerzo de tensión de las mezclas de concreto se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 39 (1990). Las resistencias a la compresión obtenidas se presentan en la tabla 3. Al representar las relaciones A/C y las resistencias a la compresión (f´c) a 28 días en una gráfica, se observa que los concretos ligeros tienen menores resistencias respecto de los naturales para una misma relación A/C, figura 6. Ahora, si se relaciona el consumo de cemento con la compresión, flexión y esfuerzo de tensión obtenidas, se puede observar que todo el tiempo es más eficiente el concreto natural que el ligero, aun teniendo mayores consumos de cemento en el concreto ligero, figura 7, aunque las diferencias son pequeñas.

RESISTE�CIA A LA TE�SIÓ� Para un concreto de peso normal, la resistencia a la tensión ( ) se estima en 1.50 a 1.20 veces la raíz cuadrada de la compresión, flexión y esfuerzo de tensión 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 4 se encuentran las resistencias a la tensión que alcanzaron las mezclas de concreto, donde se observa que los concretos ligeros alcanzaron valores de resistencia a la tensión, ligeramente menores que los concretos naturales: 79% para CL-150 y CL-200 para el CL-250 77% y 82% para CL-300.

Tabla 4. Resistencia a la tensión de los concretos. Mezcla Resistencia

a la tensión (ft) ( )

Concreto Clase I

1.5 x

Concreto Clase II

1.2 x CN-150 18.38 18.37 14.70 CL-150 14.38 18.27 14.62 CN-200 21.30 21.21 16.97 CL-200 16.80 20.41 16.33 CN-250 23.70 23.72 18.97 CL-250 18.17 22.81 18.25 CN-300 24.65 25.98 20.78 CL-300 20.16 25.85 20.68

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Figura 6. Curvas f’c – relación (A/C).

Figura 7. Eficiencia en el consumo de cemento. Al representar en una gráfica los valores obtenidos y establecidos en el reglamento como tendencias centrales, se observó que los concretos ligeros con base en PET pueden considerarse dentro de la clasificación para concretos clase II, mientras que los naturales como concretos clase uno, figura 8.

RESISTE�CIA A LA FLEXIÓ� La resistencia a la flexión o módulo de ruptura para un concreto de peso normal se considera como 2 y 1.4 veces la raíz cuadrada para concretos clase I y II respectivamente. Para obtener los valores de resistencia a la flexión que alcanzaron los concretos, se siguió el procedimiento establecido en la norma ASTM C 78 (1984).

Tabla 5. Resistencia a la flexión de los concretos.

Mezcla Resistencia a la flexión (MR) ( )

Concreto Clase I 2.0 x

Concreto Clase 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 tensión.

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En la tabla 5 se muestran las resistencias a la flexión 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 líneas de tendencia que caben dentro de la clasificación de concretos, como se aprecia en la figura 9.

Tabla 6. Módulo de elasticidad de los concretos.

Mezcla Módulo de elasticidad (E) x 103 (kg/cm2)

Concreto Clase I 14,000 x (f´c)

1/2

E x 103

Concreto Clase II 8,000 x (f´c)

1/2

E x 103 CN-150 155 172 98 CL-150 59 170 97 CN-200 227 198 113 CL-200 69 191 109 CN-250 198 221 127 CL-250 86 213 122 CN-300 263 243 139 CL-300 97 241 138

Figura 9. Resistencia a la flexión de las mezclas de concretos.

MÓDULO DE ELASTICIDAD Para obtener el módulo de elasticidad de las mezclas de concreto, se utilizaron las normas ASTM C469 (1987). De acuerdo con el RCDF (2003) el módulo de elasticidad puede estimarse como 14,000 veces la raíz cuadrada, 8,000 veces la raíz cuadrada de f´c para concretos clase I y clase II respectivamente, tabla 6.

Figura 10. Módulos de elasticidad de las mezclas de concreto.

Figura 11. Deformaciones máximas

unitarias de las mezclas de concreto.

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Como se observa en la figura 10, los valores alcanzados por los concretos ligeros presentan módulos 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. Las deformaciones unitarias máximas que alcanzaron los concretos ligeros fueron de menor orden que los naturales y se encontraron en el intervalo de 0.0025 a 0.0029, figura 11. Los trabajos disponibles en la literatura técnica hasta el momento, no presentan resultados comparables a los obtenidos en esta investigación.

I�TERACCIÓ� CEME�TO, ARE�A, PET Y AGUA Los materiales compuestos son estructuras en las que se combinan dos o más materiales para producir uno nuevo, cuyas propiedades no se podrían alcanzar con métodos convencionales. Las aplicaciones más 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. Aquí las fibras de cemento, arena y PET son fuertes y rígidas, 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 reacción química, pero entre estos tres y el PET no hay reacción alguna solo cierta adherencia. Éste sustituye a la grava y reacciona cuando está sujeto a altas temperaturas.

CO�CLUSIO�ES El reciclaje del PET para fabricar agregado grueso y sustituir al natural es una práctica que debe empezar a generalizarse a la brevedad posible, ya que la disponibilidad de bancos de materiales pétreos es escasa y el acceso a las canteras cada día es más complicado. El trabajo de investigación reveló que el agregado PET con granulometría adecuada produce mezclas de buena calidad y con menor peso volumétrico pero con un comportamiento mecánico similar a los concretos naturales. La relación 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 los convierte en un concreto con una calidad de aplicaciones nada despreciables y que sirven para losas ligeras debido a que tienen menor peso y usadas en casa habitación de zonas cálidas ya que no existe una comparación de calores en el concreto con PET. El consumo de cemento es mayor para los concretos ligeros con PET que para los concretos naturales La mayoría de los revenimientos están dentro de los límites de tolerancia (± 2.5 cm) que están establecidos en la fracción 6.1.2 de las normas ASTM C 94 (1990). Sólo la mezcla CN-300 estuvo cerca del límite permitido. En la resistencia a la tensión y flexión, se encontró que para consumos de cemento de 300 kg/cm3 y mayores, las relaciones ft/(f´c)

1/2 y MR/(f´c)1/2 son 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 aplicación en consumos de cemento bajos hasta 300 kg/m3 y debido que para consumos mayores pueden resultar mezclas antieconómicas.

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Los módulos de elasticidad de los concretos ligeros son más bajos que los de los concretos naturales. Las deformaciones son más pequeñas para los concretos ligeros que para los concretos naturales.

AGRADECIMIE�TOS Este trabajo se realizó gracias a las facilidades prestadas por la División Académica de Ingeniería Arquitectura de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, México para la realización de los experimentos en su laboratorio de mecánica de materiales.

REFERE�CIAS BIBLIOGRÁFICAS Albano C, Camacho �, Hernández M, Matheus A and Gutiérrez, A. 2009. Influence of content and particle size of waste pet bottles on concrete behavior at different w/c ratios. Waste Management (2009). Volume 29. Issue 10, October 2009, pp. 2707-2716. Elsevier Ltd. Doi:10.1016/j.wasman.2009.05.007. Alesmar L, Rendón �, Korody M. 2008. Diseños de mezcla de tereftalato de polietileno (PET) – Cemento, Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V., Vol. 23, N° 1, pp. 77–86 ACI-211.1-89. 1989. Standard Practice for Selecting Proportions Normal, Heavyweight, and Mass Concrete. ASTM C-33-90. 1990. Standard Specification for Concrete Aggregates. ASTM C-39. 1990. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. ASTM C-78-84. 1984. Standard Test method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with third Point Loading). ASTM C-94-90. 1990. Standard Specification Ready Mixed Concrete. ASTM C-125-07. 2007. Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates. ASTM C-127-88. 1988. Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate. ASTM C-128-88. 1988. Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Fine Aggregate. ASTM C-138-81. 1981. Standard Test Method for Unit Weigth, Yeild, and Air Content (Gravimetric) of Concrete. ASTM C-143-90a. 1990. Standard Test Method for Slump of Hydraulic Cement Concrete. ASTM C-231-91. 1991. Standard Test Method for Air Content Fleshly Mixed Concrete by the Pressure Method. ASTM C-496-90. 1990. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Concrete Specimens. ASTM C-469-87a. 1987. Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson´s Ratio of Concrete in Compression. ASTM C-566-89. 1989. Standard Method for Total Moisture Content of Aggregate by Drying. Bulent Yesilata, Yusulf Isiker and Paki Turgut. 2009. Thermal insulation enhancement in concreetes by adding waste PET and rubber pieces. Construction and Building Materials 23(2009) pp. 1878-1882. Elsevier Ltd. Doi: 10.1016/j.conbuildmat.2008.09.014. Byung-Wan Jo a, Seung-Kook Park, Jong-Chil Park. 2008. Mechanical properties of polymer concrete made with recycled PET and recycled concrete aggregates. Construction and Building Materials 22 (2008) 2281–2291. Elsevier Ltd. Doi:10.1016/j.conbuildmat. 2007.10.009. Carega, J. A. 1993. Manejo y Reciclaje de los Residuos de Envases y Embalajes. SEDESOL. Instituto Nacional de Ecología. México. Serie Monografías Núm. 4. ISBN: 968-838-230-2. Cortinas de �ava, C y Vega Gleason, S. 1993. Residuos Peligrosos en el Mundo y en México. SEDESOL. Instituto Nacional de Ecología. México. Serie Monografías Núm. 3. ISBN: 968-838-229-9.

17

Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

Frigione, M. 2010. Recycling of PET bottles as fine aggregate in concrete. Waste Management. Volume 30, Issue 6, June 2010, pp. 1101-1106. Elsevier Ltd. Doi:10.1016/j.wasman.2010.01.030. GUÍA DE BUE�AS PRÁCTICAS PARA EL RECICLAJE DE LOS RESIDUOS PLÁSTICOS. 2004. Editor Jean-Pierre Hannequart. ACRR. Bruselas, Belgique. Instructivo para efectuar pruebas en agregados y concreto hidráulico. 1991. Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas. Volumen 3, México. Kosmatka S.H y Panarese W. C. 1992. Diseño y control de mezclas de concreto. Ed. IMCyC, México. López López, V. 2008. Sustentabilidad y desarrollo sustentable. Ed. Trillas, México. Mahdi, F., Abbas, H and Khan, A. A. 2010. Strength Characteristic of polymer mortar and concrete using different compositions of resins derived from post-consumer PET bottles. Construction and Building Materials 24 (2010), pp. 25-36. Elsevier Ltd. Doi: 10.1016/j.conbuildmat.2009.08.006. Manual de Gestión Integral. Residuos Sólidos Urbanos. 2010. CEMPRE. Uruguay. �orme AF�OR P-18301. 2008. AFNOR GROUP. Opérateur national et international au service de la performance et du développement durable des entreprises et de la société civile. France. RCDF. 2003. Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal. México. Ed. México Sista. Semiha Akçaözoğlu, Cengiz Duran Atiş and Kubilay Akçaözoğlu. 2010. An investigation on the use of shredded waste PET bottles as aggregate in lightweight concrete. Waste Managemenet. Volume 30, Issue 2, February 2010, pp 285-290. Doi: 10.1016/j.wasman. 2009.09.033. Unidad concreto Cemex. 1996. Biblioteca del CIDETEC. Cemex. México, D.F. www.packaging.enfasis.com/.../10444-recomendaciones-el-reciclado-del-pet. 2010. Yazoghli Marzouk, O., Dheilly, R. M., and Queneudec, M. 2007. Valorization of post consumer waste plastic in cementiti ous concrete composites. Waste Management. Volume 27, Issue 2, (2007) 310-318. Elsevier Ltd. Doi.10.1016/j.wasman 2006.03.012 Yun-Wang Choi, Dae-Joong Moon, Jee-Seung Chung, Sun-Kyu Cho. 2005. Effects of waste PET bottles aggregate on the properties of concrete. Cement and Concrete Research 35 (2005) 776–781. Elsevier Ltd. doi:10.1016/j.cemconres.2004.05.014

REFERE�CIAS BIBLIOGRÁFICAS DE CO�SULTA Arnal Simon, L y M. Betancourt. 1994. ,uevo reglamento de construcciones. 2da. Trillas. México. ASTM C-29/C29 M-20. 1991. Standard Test Method for Unit Weight and Voids in Aggregate. ASTM C-136-84a. 1984. Standard Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregate. ASTM C-143-90a. 1990. Standard Test Method for Slump of Hydraulic Cement Concrete. ASTM C-192-90a. 1990. Standard practice for Marking and Curing Test Specimens in the laboratory. ASTM C-211.1-89. 1989. Standard Practice for Selecting Proportions Normal, Heavyweingth, and Mass Concrete. ASTM C285 – 88. 1988. Standard Test Methods for Sieve Analysis of Wet-Milled and Dry-Milled Porcelain Enamel. ASTM C-496-90. 1990. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cilindrical Concrete Specimens. ASTM C-511-85. 1985. Standard Specification for Moist Rooms, and Water Storage Tanks Used in the Testing of the Hydraulic Cement and Concrete. ASTM C-617. Standard Practice for Capping Cylindrical Concrete Specimens Bahadur, P y Sastry, �. V. 2005. Principles of Polymer Science. Alpha science international. ISBN: 1-84265-213-3 Benévolo, Leonardo. 1982. Historia de la arquitectura moderna. Ed. Gustavo Gilli. ISBN: 950-720-023-1.

XVII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural L eón, Guanajuato 2010.

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Boyd, Morrison. 1998. Química Orgánica. Pearson Educación de México S.A. de C.V. ISBN: 9789684443402. Berti, C. 1985. Journal of Applied Polymer Science. Vol. 30, 1267-1275. Carothers, W. H. 1928. Am. Chem. Soc., vol. 51, 2548. Centro empresarial del Plástico. 1998. Poliéster Termoplástico. Impi. Centro empresarial del Plástico. 2000. Enciclopedia del Plástico. Impi. Herrera Javier y Mildret Magdalaine. 2004. Desarrollo de un proceso para reciclaje químico del politeraeftalato de eltileno (PET). Tesis de Licenciatura DAIA-UJAT. Herrera, René. 1993. Primer curso de concreto armado. Apoyos didácticos. UNAM. Xochimilco. Instituto Americano del Concreto. 1989. Reglamento de construcción de estructuras de concreto. Instituto Argentino de Investigación de Historia. 1999. Arquitectura Latinoamericana, pensamiento y propuesta. Revista SUMA. ISSN: 1021-9633. Jabarin, S. 1996. Polymer Science Encycopaedia. Wiley Interscience. New York. ISBN: 0471274003. Morton-Jones. 1999. Procesamientos de plásticos. Editorial Limusa. ISBN: 968-18-4434-3. Morton y J. W.S Hearle. 1962. Physical Properties of textile fibers. Butterworths. London. �OM-C-111. Protección ambiental-Fabricación de cemento hidráulico-Niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera. �OM-C-164. Industria de la construcción.- Agregado grueso.- Determinación de la masa específica y de absorción. (Determinación de la masa específica y de la absorción del agregado grueso). Pearson, J. 1985. Mechanics of Polymer Processing. Elsevier Applied Science Publishers. Reverte. ISBN: 0-201-62572-5. Piña Arjona Julio F y Aguirre A. 2002. Conceptos generales del concreto, Vol. 1, Núm. 1, pp.45-53, México. Rabek, R. 1980. Experimental Methods in Polymer Chemistry. Wiley-Int er science. New York. Rodriguez, F. 1997. Principles of Polymer Systems, Ed. Mc Graw Hill. ISBN: 84-7283-371-2. Series del Instituto de Ingeniería. 1981. Comentarios, ayudas de diseño y ejemplos de las normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de concreto. DDF. Núm. ES-2. México. Wade, L. G. Jr. 1976. Química Orgánica. Ed. Pearson Education, Wiley Interscience. New York. ISBN: 9875260290. William D. Callister Jr. 2004. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales dos. Reverte. ISBN: 84-291-7253-X

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