FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA 

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL
TITULO: 
UTILIZACIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS EN LAS PROPIEDADES
FÍSICAS Y MECÁNICAS DE UN BLOQUE DE CONCRETO ARMADO.

 
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO
DE: BACHILLER EN INGENIERÍA CIVIL

AUTORES:

MIÑANO RODRIGUEZ, DIEGO ENRRIQUE

PADILLA VELARDE, KEVIN JERSSON

ARTICULO DE INVESTIGACION LITERARIA

TRUJILLO — PERÚ

2021 
I. INTRODUCCION
El concreto es el material más usado en la construcción, cada año se producen cerca de diez
billones de toneladas a nivel mundial. Según información obtenida En el primer mes de este
año 2021, el consumo interno de cemento se incrementó en 21,12% y mostró una incidencia
positiva debido al dinamismo en proyectos de construcción públicos y privados; así lo dio a
conocer el Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI) en el informe técnico Avance
Coyuntural de la Actividad Económica. La sencilla fabricación del concreto, la buena resistencia
a la compresión en relación a su costo, su larga vida de servicio en comparación con otros
materiales, entre otras características, hacen que sea un material de gran preferencia. A pesar
de las bondades del concreto, es bien conocido que su fabricación es uno de los mayores
generadores de contaminación debido principalmente a la gran cantidad de agregados pétreos
necesarios para su producción, los cuales ocupan aproximadamente tres cuartas partes del
volumen del concreto. Adicionalmente, la producción del cemento genera emisiones
importantes de dióxido de carbono (CO2), que corresponden a aproximadamente el 7 % del
CO2 generado a nivel mundial.

La cantidad de residuos sólidos que se genera diariamente a nivel mundial es alarmante, pues
llega a miles de toneladas. Entre los distintos tipos de contaminantes están los polímeros
(plásticos), que son los residuos sólidos más preocupantes, debido a que su biodegradación
tarda incluso a cientos de años. Es por esta razón que en la presente investigación se plantea el
uso de diferentes tipos de polímeros reciclados como elemento alternativo de adición en las
mezclas de concreto. En esa medida, el objetivo principal de esta investigación es la de mitigar
los efectos de la contaminación producida por el plástico.

II. METODOLOGIA
A través de una busque inductiva, utilizando como sustento investigaciones de ingeniería
antecesoras, emos seleccionados los más resaltantes para llegar a conclusiones similares y que
nos den una idea general de sus resultados tanto positivos como negativos.

DESARROLLO

Uno de los retos de los materiales para la construcción, es mejorar su vida útil, yaqué es
necesario seguir trabajando en la mejora constante de las propiedades físicas y químicas para
que así en el futuro existan obras civiles que tengan una vida útil más duradera a comparación
de la actual, sin dejar de lado el impacto ambiental y sobre todo en cumplimiento de la
denominada jerarquía de residuos: prevención prioritaria, reducción de residuos (tanto en
cantidad como en posible peligrosidad), preparación para la reutilización, reciclado, fomento
de otro tipo de valorización (incluida la energética). El objetivo final es evitar el depósito de los
residuos del concreto en basureros o zonas no autorizadas que atenten contra el ambiente.

En el mundo, algunos entusiastas se dieron el trabajo de cómo mejorar estos aspectos en el

sector de la construcción, entre ellos se encuentran dos proyectos de I+D+i llevados a cabo en
España. El primero de ellos es Polimix, una investigación subvencionada por la Unión Europea
dentro del programa LIFE+, a través del cual se desarrolló un tramo de carretera donde se
emplearon diferentes residuos plásticos. En concreto, se han hecho 4 tramos diferentes, de
medio kilómetro cada uno, con residuos de Polietileno (PE) procedentes de envases, residuos
de Poliestireno (PS) procedentes de perchas, residuos de caucho a partir de neumáticos fuera
de uso y residuos de Polietileno (PE) y Polipropileno (PP) provenientes de tapones de envase.
Esta carretera fue construida e inaugurada en septiembre de 2016 en Madrid y los resultados
obtenidos hasta el momento (pruebas de laboratorio y planta piloto) demuestran que las
mezclas bituminosas modificadas cumplen con la normativa vigente PG-3 referentes entre
otros a la sensibilidad al agua o a pista de laboratorio, presentando un mejor comportamiento
frente a las deformaciones permanentes de los plásticos del firme. Esta mejora supone un
incremento en el ensayo de rodadura con respecto a la mezcla de referencia (que no lleva
residuos).

El resultado es un aumento de la vida útil de los materiales plásticos y una mejora económica
directa en el mantenimiento de las carreteras.

Con la carretera ya hecha y en pleno funcionamiento se empezó a monitorizar su

comportamiento estructural: fatiga al tipo descendente, deformación permanente, deterioro
bajo el efecto del agua, evolución del módulo de rigidez elástico y del módulo resiliente y
formación de roderas.

En consecuencia, ante esta alarmante situación, surgió una propuesta de manera que se
pudiera disminuir, o bien, eliminar el crecimiento exponencial de los deshechos de plástico.
Esta propuesta es el reciclaje, el cual consiste en transformar los residuos para restituir su
valor económico, evitando así su disposición final. Para que el reciclaje sea viable tiene que
haber un ahorro tanto de energía, como de materias primas (por ejemplo, la reducción de
utilización de combustibles fósiles), sin daño alguno a la salud, a los ecosistemas o a sus
elementos. El reciclaje ayuda al medio ambiente, debido a que reduce las emisiones de efecto
invernadero, y esto a su vez contribuye a detener el calentamiento global. De igual manera, el
reciclaje no solo nos permite ahorrar recursos no renovables como la madera, el agua y los
minerales, sino también proteger y conservar los ecosistemas y la biodiversidad.

Una posible alternativa de reutilización de residuos plásticos radica en la aplicación de

materiales de refuerzo en el sector de la construcción de obras civiles. es el caso de estudios
que a través de los últimos años han venido realizando con materiales usados para reforzar el
concreto, ccomo fraternali et al. (2011) quienes realizaron un estudio experimental de la
conductividad térmica, la resistencia a la compresión, la primera resistencia a las fisuras y los
índices de ductilidad del hormigón reforzado con fibra de pet reciclado, en los cuales los
resultados mostraron una reducción en la conductividad térmica, aumento en la resistencia a
compresión, resistencia a la fractura e índices de ductilidad final. además, Figueroa (2013)
realizó un estudio comparativo de la tenacidad del concreto convencional, concreto reforzado
con fibras de acero y concreto reforzado con fibras de polipropileno (pp), y se observó que
para muestras con fibras de acero hubo un incremento en la resistencia a compresión,
resistencia a fracción, fatiga y esfuerzo cortante, mientras que para muestras con fibras de pp
presentaron un mejoramiento en los índices de ductilidad para el concreto. igualmente,
spadea et al. (2015) investigaron la aplicación de fibras de nylon recicladas de redes de pescas
usadas como material de refuerzo para morteros de concreto comparándolos con morteros no
reforzados mediante ensayos de compresión, los resultados del estudio indicaron una mejora
significativamente en la resistencia del concreto. se plantea en este estudio el uso de
materiales plásticos, en el concreto que se utiliza en el departamento de córdoba,
específicamente el tereftalato de polietileno (pet) y polipropileno (pp), para observar el efecto
de estos en las propiedades mecánicas y reducir el peso del concreto de armado utilizado
fundamentalmente en la fabricación de vigas y columnas de las diferentes edificaciones,
buscando sustituir un componente especifico de la mezcla como lo es la arena. esto con el fin
de reducir los impactos ambientales causados por la acumulación de los residuos plásticos (pet
y pp) usados en la región.

La utilización de plástico reciclado en el concreto proviene de las mismas universidades o de

investigadores dedicados a la innovación de la ingeniería, en el año (2018) para la universidad
Ricardo palma se presentó una la investigación donde se usó una metodología cuantitativa y el
nivel fue de tipo experimental, descriptivo y correlacional porque asocia las variables mediante
un patrón predecible para una población. El asentamiento humano Amauta – Ate, es el
asentamiento de más almacenaje y/o compra y venta de reciclaje, por lo que aprovecharon
ese recurso, para plantear una alternativa de solución, que fue determinar un diseño de
mezcla de concreto para la ejecución de losas con un óptimo porcentaje de fibras de
polietileno tereftalato reciclado, así sensibilizaron a la población, sobre las posible
disminuyendo el impacto ambiental y mejoramiento la calidad de vida de los lugareños. Para el
desarrollo de esa investigación utilizaron como una resistencia del concreto de f’c=210 kg/cm2,
aplicaron el método del American Concrete Institute (ACI) para realizar los diseños de
concreto, utilizaron agregado fino de la cantera de Jicarmarca, agregado grueso de la cantera
de SEOING, cemento Portland Tipo I, tereftalato de polietileno reciclado y aditivo plastificante
Visco Crete 1110. Se analizaron 7 diseños de mezclas, el primero fue el diseño patrón, los 3
siguiente fueron con diferentes porcentajes de polietileno de tereftalato (PET) reciclado,
siendo 0,5%; 1%; 1,5% respecto al peso del cemento y los 3 últimos diseños con los mismos
porcentajes de polietileno tereftalato (PET) reciclado adicionándole un 0,7% de aditivo
plastificante Visco Crete 1110. Llegaron a concluir que al incrementar la dosificación del
polietileno tereftalato (PET) reciclado en forma de fibras de 0,5% a 1,5% disminuye la
resistencia a compresión y del asentamiento, en el ensayo a tracción por compresión diametral
no se vio una influencia alguna; mientras que en el ensayo a flexión se optimizo la resistencia
aumentando en un 5% respecto a los resultados del diseño patrón. Finalmente, con la adición
del aditivo plastificante Visco Crete se mejoró el asentamiento de los diferentes diseños,
aumentando la resistencia a compresión, flexión y tracción por compresión diametral.

Según la norma ACI 211 existen unos parámetros estándar para elaborar un diseño con base a
una resistencia deseada, dicho parámetros están dados por el diámetro de la partícula de los
agregados, cantidad y relación agua cemento, porcentaje de humedad, densidades de los
materiales, el asentamiento del concreto, la consistencia de la mezcla y la estimación del
contenido de aire, entre otros. Finalmente, todos estos parámetros juegan un papel
fundamental para el desarrollo del diseño de la mezcla, y a partir de estos se estimarán los
volúmenes de cada material para 1m3 de la mezcla deseada.

Al realizar el análisis costo beneficio es evidente que el uso de materiales plásticos reciclados
es útil para la mejora del concreto, aumentando la vida útil y la resistencia del mismo, gracias
al bajo costo que representan y la disminución del acero en algunos casos.

En otra investigación, karahan y atiȿ (2011) realizaron un estudio de algunas propiedades del
hormigón con inclusión de fibras de polipropileno y cenizas volantes, tales como el peso
unitario, la trabajabilidad, la resistencia a la compresión, el módulo de elasticidad, entre otras
propiedades. el contenido de cenizas volantes que utilizaron en la mezcla de hormigón fue de
0 %, 15 % y 30 % en masa, y la fracción de volumen de fibra fue 0 %, 0.05 %, 0.10 % y 0.20 % en
volumen. los resultados del estudio mostraron que la adición de fibra de polipropileno y
cenizas volantes reduce el peso unitario. se evidenció que la inclusión de las cenizas volantes
aumenta la trabajabilidad del hormigón, mientras que hay una disminución con la inclusión de
fibra de polipropileno. por otro lado, la resistencia a la 34 compresión disminuyó con el
aumento del contenido de cenizas volantes. la influencia de la fibra de polipropileno no afectó
la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad.

La influencia de las fibras de PET reciclado como refuerzo en el concreto es un aporte en las
construcciones sostenibles debido al beneficio ambiental que trata de ofrecer, según el trabajo
realizado por estudiantes de la universidad nacional de Trujillo en el año (2017) con su tema de
la influencia de fibra de PET en las propiedades mecánicas del concreto, e llegaron a usar
mezclas conformadas por norma ASTM C31 utilizando cemento Portland Tipo I, arena gruesa y
piedra de ½” con adiciones de fibra de PET reciclado en forma de escamas a diferentes
porcentajes: 0%, 0.5%, 1.0% y 1.5%. El diseño de mezcla fue considerado con una relación agua
/cemento: a/c = 0.62 y una resistencia a la compresión requerida de 210 Kg/cm2 para
aplicaciones de prefabricados tales como: baldosas, bancas, cercos perimétricos y tope de
llantas para estacionamiento, las probetas fueron sometidas a ensayos de resistencia a la
compresión bajo la norma ASTM C39 y resistencia a la tracción en periodos de 28 días de
curado, estos para el estado endurecido y ensayo de asentamiento para estado fresco. Los
resultados revelaron que la presencia de fibra de PET en el concreto disminuye la performance
del concreto, la resistencia a la compresión y resistencia a la tracción disminuyen a medida que
se va aumentando el porcentaje de fibra de PET en la mezcla. El porcentaje máximo de fibras
de PET para un rendimiento deseado del concreto fue de 0.5% para el cual se consiguió
resistencias de compresión y tracción de 232.47 Kg/cm2 y 25.9 Kg/cm2 respectivamente, así
como un asentamiento de 2.9” el cual permite el acomodo de la mezcla durante su
conformación.

Esta mirada presentada sobre la utilización de materiales reciclados en la preparación de

concreto y otros, demuestra que la innovación siempre será primordial en toda rama de la
ingeniería civil, creemos entonces que esto amplia las posibilidades para que nuevos métodos
surjan y lleguen mejoren la calidad de las construcciones futuras.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Esta primera etapa nos ha demostrado que la innovación en la construcción es
constante y no se están dejando de lado los estudios físicos y químicos que son parte
importante de la ingeniería.
Los resultados demuestran que la incorporación de un agente externo puede llegar a
mejorar las propiedades del concreto o puede llegar a perjudicar el mismo.

IV. CONCLUSIONES
Es importante definir a que será sometido el elemento estructural que se desea
estudiar para de esta manera predecir el esfuerzo o los esfuerzos a los que será
sometido.
Los resultados obtenidos indican que existe un buen comportamiento de las mezclas
que incluyeron estos polímeros, en términos de manejabilidad, puesto que no se alteró
el valor del asentamiento.
V. RECOMENDACIONES
Se recomienda ampliar los estudios a otras propiedades mecánicas del concreto, como
la Resistencia a la Flexión, con el fin de comprobar si el plástico reciclado mejora tal
Resistencia.
para encontrar la combinación es necesario variar la mezcla de los elementos para
mejorar la Resistencia a la Compresión.

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