2020haroldfigueroa.pdf

USO DE MATERIALES NO CONVENCIONALES EN LA
ELABORACIÓN DE CONCRETOS
Monografía Para optar el título profesional de ingeniero civil
Harold Danilo Figueroa Rincón.
Director: Ing. Guillermo Flechas Fajardo
Asesor: Ing. Carlos Alberto Arias Galindo
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS.
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL.
TUNJA, BOYACÁ.
2020.

ii
Nota de Aceptación
Puede ser presentado a
Comité de grados
Tutor Metodológico
Firma de Jurado I
Firma de Jurado 2
Tunja, 2020

iii
Dedicatoria
Primero que todo quiero dedicarle este trabajo en nombre de Dios quien me ha
guiado por los buenos caminos y por darme la oportunidad de adquirir estos nuevos
conocimiento y poder terminar una maravillosa carrera como lo es la ingeniería civil, en
segundo lugar a mis padres, quienes me guiaron y apoyaron en todo mi proceso de
aprendizaje y quienes me inculcaron unos valores y una ética que me ayuda a sobresalir
y socializarme con las demás personas y en tercer lugar a mis compañeros, amigos,
docentes, a mi alma máter y demás personas que de una u otra manera influyeron en mi
formación como persona y profesional, al instruirme con nuevos conocimientos.

iv
Índice de Contenido
1. Introducción ..............................................................................................................1
2. Objetivos....................................................................................................................3
2.1 Objetivo general...............................................................................................3
2.2 Objetivos específicos ........................................................................................3
3. Alcances y limitaciones..............................................................................................4
4. Concreto y materiales................................................................................................5
4.1 Concreto ...........................................................................................................5
4.2 Materiales para la mezcla del concreto ...........................................................6
4.2.1 Agregados de la mezcla.......................................................................6
4.2.2 Cemento..............................................................................................6
4.2.3 Agregado fino (Arenas y arcillas) .......................................................7
4.2.4 Agregado grueso (Gravas y gravilla) ..................................................8
4.2.5 Agregado liquido (Agua).....................................................................9
5. Materiales no convencionales..................................................................................10
5.1 Escombros de construcción............................................................................11
5.1.1 Implementación del material o agregados de la mezcla....................12
5.2 Vidrio molido .................................................................................................20
5.3 Plástico PET, papel y bagazo de caña de azúcar...........................................26
6. Análisis de las investigaciones.................................................................................33

v
7. Conclusiones y recomendaciones............................................................................35
8. Bibliografía..............................................................................................................37

vi
Índice de tablas
Tabla 1 Resultados de los ensayos de resistencia a la compresión......................13
Tabla 2 Porcentaje de agregados gruesos en la mezcla de concreto....................15
Tabla 3 Porcentaje de agregados finos en la mezcla de concreto ........................16
Tabla 4 Porcentaje de agregados naturales a la mezcla de concreto....................16
Tabla 5 Resultados ensayos de resistencia a la compresión................................19
Tabla 6 Dosificación de mezcla de concreto para un cilindro de muestra ...........23
Tabla 7 Dosificación unitaria para la producción de un adoquín ........................26
Tabla 8 Cantidades de peso en la elaboración de cilindros con material PET .....30
Tabla 9 Cantidades de peso en la elaboración de cilindros de material de
bagazo de caña de azúcar...............................................................................................31
Tabla 10 Cantidad de peso en la elaboración de cilindros con material de Papel 31
Tabla 11 Comparación de resistencias a la compresión de los diferentes
materiales no convencionales en la mezcla de concreto..................................................34

vii
Índice de ilustraciones
Ilustración 1 Estructura de concreto (pórtico)......................................................5
Ilustración 2 bulto de cemento 50kg ...................................................................7
Ilustración 3 Agregado fino (Arena) ...................................................................8
Ilustración 4 Agregado grueso (Gravas)..............................................................9
Ilustración 5 Tanque de agua ............................................................................10
Ilustración 6 Escombros de estructura demolida................................................11
Ilustración 7 Curva granulométricas de los agregados gruesos ..........................18
Ilustración 8 Curva granulométrica de los agregados finos................................18
Ilustración 9 Vidrio triturado ............................................................................20
Ilustración 10 Análisis granulométrico del vidrio molido..................................21
Ilustración 11 Curva granulométrica vidrio molido...........................................22
Ilustración 12 Comparación resistencias a los 7 días de curado .........................23
Ilustración 13 Comparación de resistencias a los 14 días de curado...................24
Ilustración 14 Comparación de resistencias a los 28 días de curado...................24
Ilustración 15 Botellas de plástico PET.............................................................28
Ilustración 16 Bagazo de caña de azúcar...........................................................29
Ilustración 17 Resultados de la resistencia a la compresión obtenida de las
muestras de concreto con materiales no convencionales.................................................32
Ilustración 18 Comparación de los diferentes materiales no convencionales
respecto a la resistencia a la compresión obtenida. .........................................................34

1
1. Introducción
Durante muchos años se ha visto el importante incremento en el sector de la
construcción y actividades a fines debido al gran incremento en la población mundial,
así este sector de la construcción genera una importante actividad económica para un
país como lo es Colombia , donde la utilización de todo tipo de concreto ha sido de
gran importancia en los procesos que conllevan las actividades de la construcción,
dado a que para las actividades en donde se ve la implementación y uso de la mezcla
de concreto, es necesario emplear o disponer de diferentes materiales como lo son el
cemento, los agregados finos (arenas), los agregados gruesos (grava) y el agua y en
diferentes casos la adición de acelerantes y aditivos, dado a que la obtención de estas
materias primas se requieren de diversos procesos e industrias que se basan en la
explotación y recolección de los materiales, por lo cual que debido a la explotación
para la obtención de las materias primas naturales se ve afectado el medio ambiente.
Para todo ingeniero civil se ve el reto de implementar nuevas soluciones a las
diversas problemáticas que se presenten en los diferentes diseños y construcción de
proyectos que den innovación, creatividad y calidad de estos mismos, cumpliendo con
una debida protección al medio ambiente y así aplicar el desarrollo sostenible para la
satisfacción de las necesidades que requiere la sociedad.
A causa de poder mejorar y mitigar el daño al medio ambiente producido por
materiales que pueden ser reutilizables, se han generado diversos estudios en donde se
incluyen en ciertas proporciones el uso de materiales no convencionales como lo son
los escombros de construcciones demolidas, el vidrio molido o triturado, el plástico de

2
tereftalato de polietileno (PET), el bagazo de caña de azúcar, estos materiales se usan
en diferentes porcentajes como sustituto de los agregados normalmente utilizados en el
concreto. Como se puede ver la fabricación del cemento, la extracción de agregados
como las arenas y las gravas traen consigo un gran deterioro y contaminación al medio
ambiente y por ello se buscan diversos materiales sustitutos que le ayuden a mejorar
las propiedades mecánicas del concreto como lo es la resistencia a la compresión.
En este trabajo de investigación se estudia la viabilidad que genera la
implementación de diversos materiales que generen impactos al medio ambiente y los
cuales pueden ser reutilizados como sustitutos parciales de las materias primas que
componen una mezcla de concreto convencional cumpliendo todos los parámetros de
resistencia a la compresión y las diferentes propiedades del concreto.

3
2. Objetivos
2.1 Objetivo general
 Analizar el comportamiento mecánico de materiales no convencionales
utilizados en la fabricación de concretos.
2.2 Objetivos específicos
 Consultar diversos documentos como proyectos de grado e informes
técnicos relacionados con el uso y comportamiento mecánico de materiales
no convencionales en la fabricación de concretos.
 Comparar el comportamiento mecánico de concretos elaborados por
diferentes investigadores con materiales reciclados tales como: vidrio
molido, pasticos PET, bagazo de caña de azúcar y escombros de
construcción.
 Concluir la conveniencia o no del uso de materiales no convencionales en
la fabricación de concretos en las obras civiles.

4
3. Alcances y limitaciones
Este trabajo de investigación genera información de diversos estudios
realizados por diferentes autores donde dan a conocer los procesos y análisis de
laboratorio realizados a mezclas de concreto con diferentes materiales no
convencionales como son los escombros de construcciones, plásticos PET, vidrio
molido, bagazo de caña de azúcar, los cuales son usados en diferentes porcentajes
como sustitutos parciales a las materias primas que son usadas en un concreto
convencional.
Se generaron limitaciones debido a que para este trabajo no se pudo conseguir
los materiales no convencionales a utilizar para realizar pruebas de laboratorio propias,
ya que en estos momentos se está pasando por una emergencia de salud pública en el
país y a nivel mundial ya que, por cuestiones de seguridad y protocolos estimados por
el gobierno nacional, los laboratorios de materiales de la universidad Santo Tomas
seccional Tunja estaban cerrados, lo cual generó que el trabajo realizado fuera
estrictamente investigativo por parte del autor.

5
4. Concreto y materiales
4.1 Concreto
El concreto es un material el cual es utilizado en el sector de la construcción,
esta mezcla homogénea cosiste en la combinación y mezcla homogénea de diversos
materiales como el agregado fino (arenas), agregado grueso (gravas), agua, cemento y
en ocasiones se añaden aditivos o acelerantes los cuales le dan propiedades especiales
a la mezcla (Serrano Guzmán & Pérez Ruiz, 2011), “es una mezcla homogénea de
material cementante, agregados inertes y agua, con o sin aditivos” (Bohórquez
Vásquez et al., 2007).
Ilustración 1 Estructura de concreto (pórtico)
Fuente: “usos y recomendaciones de las estructuras en concreto,” por Laura
Irene Bastidas, 2019 (https://medium.com/@2520171108/usos-y-recomendaciones-de-
las-estructuras-en-concreto-52be0c61a2e6)
El material de concreto debe ser una mezcla homogénea que brinda diferentes
propiedades esenciales y que da una rigidez y estabilidad para los proyectos de
construcción de obras civiles horizontales como verticales, como se ha venido

6
evidenciando en la actualidad las grandes construcciones de edificios, puentes,
viaductos, pavimentos rígidos como obras verticales, entre otros, que son de gran
benéfico para el desarrollo de una nación.
4.2 Materiales para la mezcla del concreto
4.2.1 Agregados de la mezcla
Los agregados son materiales que componen en un 75% aproximadamente la
mezcla de concreto, los diferentes tipos son: los agregados finos (limos y arcillas) y los
agregados gruesos (gravas, gravillas, rocas, entre otros). Estos agregados cumplen una
función importante en la mezcla de concreto, la cual le dan una consistencia rígida al
momento de la combinación o unión con el cemento y el agua para así tener una
mezcla homogénea y estable que brinde una resistencia, trabajabilidad y durabilidad
del hormigón.
El agregado hace parte entre un 60 y 75 por ciento del volumen del agregado.
Algunas de las características que se deben tener en cuenta para la buena
escogencia de los agregados, debe ser: granulometría, limpieza, densidad,
forma de las partículas, resistencia al desgaste, origen, etc. Además de ser libre
de limo y arcilla, materia orgánica, partículas inconvenientes y sales
inorgánicas. (Bohórquez Vásquez et al., 2007)
4.2.2 Cemento
Es un material en polvo que es utilizado en el sector de la construcción que
brinda propiedades de endurecimiento y perdida de plasticidad durante su proceso de
fraguado, el material cementante se obtiene de “pulverizar el Clinker con adición de

7
yeso en donde posee las condiciones de actuar como pegante para el origen o razón
que se pueda ser utilizada” (Walhoff, 2017), esta sustancia se puede mezclar con agua
y arena para así obtener a lo que comúnmente se le llama mortero.
Material utilizado en la producción de concreto, que reacciona con el agua,
presentando un endurecimiento progresivo y desarrollando resistencia gracias a
la reacción química de hidratación que logra con el agua. El efecto propio de
esta reacción es la generación de cristalización por medio de la formación de
hidratos. (ARGOS, 2020)
Ilustración 2 bulto de cemento 50kg
Fuente: Autor
4.2.3 Agregado fino (Arenas y arcillas)
Los agregados finos son todo tipo de arenas o arcillas que se pueden encontrar
en el suelo, estos agregados finos “están compuestos por arena natural, arena triturada
o combinación de esta” (Técnica, 2000).
Este material es extraído en las canteras, ríos o fuentes superficiales mediante
distintos métodos mecánicos o voladuras que tienen una supervisión controlada en el

8
momento de su extracción, así mismo tratada con la mejor calidad para el uso final que
se le va a disponer.
Ilustración 3 Agregado fino (Arena)
Fuente: Autor
4.2.4 Agregado grueso (Gravas y gravilla)
Los agregados gruesos son extraídos de canteras por medio de excavaciones o
explotaciones que son realizadas en los macizos rocosos, estos agregados gruesos
surgen de la ruptura o desintegración de las rocas generados por procesos realizados y
controlados por maquinaria o explosivos.
El agregado grueso debe estar compuesto de grava de diferentes tamaños,
escoria de alto horno enfriada al aire, o concreto triturado fabricado con
cemento hidráulico o una combinación de ellos, conforme a los requisitos de
esta norma. (Técnica, 2000)

9
Ilustración 4 Agregado grueso (Gravas)
Fuente: “Agregados para la elaboración de concreto,” por Concretos supermix
(https://www.supermix.com.pe/agregados-para-la-elaboracion-de-concreto/)
4.2.5 Agregado liquido (Agua)
Es una sustancia liquida la cual es agregada a la mezcla de concreto, el agua
agregada a la mezcla de concreto por lo general es agua para el consumo humano
donde esté libre de todo tipo de organismo o químico que pueda afectar la
composición de la mezcla del concreto, esta materia prima es la encargada de hidratar
las partículas del cemento donde la unión de las partículas del agua con las partículas
de Clinker de cemento le dan la composición fluida y de pasta, este elemento del agua
en cada instante que se endurece la mezcla de concreto, gran parte queda en la
estructura rígida del concreto y otra parte es expulsada mediante la evaporación de
agua.

10
Ilustración 5 Tanque de agua
Fuente: Autor.
5. Materiales no convencionales
Los materiales no convencionales son aquellos materiales que no son utilizados
en las mezclas de concreto, éstos pueden ser reciclados donde ya han sido utilizados o
ya han cumplido con su vida útil, para así llevarlos a un proceso de trituración y
manejo para su implementación en diversos porcentajes como agregado para la mezcla
de concreto.
En la determinación de los materiales reciclables que son utilizados como
remplazo en diferentes proporciones para la mezcla de concreto, se escogieron los
escombros de construcciones, la fibra de vidrio, el bagazo de caña de azúcar, el plástico
PET, que den mejoras a las propiedades del concreto y se puedan utilizar basándose y
respetando las normas exigidas en Colombia y de tal manera garantizar la resistencia
requerida para la mezcla de concreto de cualquier obra civil.

11
Como se puede ver estos materiales no convencionales son utilizados como
nuevos agregados para así en cierta parte poder mitigar el impacto ambiental que estos
causan, dándoles un nuevo uso el cual da un beneficio y contribuye con el desarrollo
de la infraestructura de un país.
5.1 Escombros de construcción
Los escombros son producidos por la demolición o remodelación de las
construcciones que están cumpliendo su ciclo de vida, lo cual están compuestos por
materiales como mamposterías, fragmentos de rocas, concretos, aceros, maderas o
cualquier otro tipo de material que se haya utilizado en la obra de construcción
demolida, a estos escombros no se les suministra el uso adecuado para evitar la
acumulación de estos mismos y causar daño al medio ambiente.
Ilustración 6 Escombros de estructura demolida
Fuente: Autor.
Los escombros de construcción se pueden reutilizar como material no
convencional en la mezcla de concreto, los cuales se deben pasar por un proceso de

12
trituración y así poder implementarlos como suplemento al agregado fino, para poder
determinar si los escombros de construcción pueden aportar las propiedades necesarias
que se exigen por la normatividad existentes en Colombia como lo son la norma
técnica colombiana (NTC), reglamento colombiano de construcción sismo-resistente
(NSR-10), se realizan ensayos de resistencia al esfuerzo de la compresión por medio
de cilindros de concreto con la mezcla realizada con materiales no convencionales
(escombros de construcción), los cuales se les realiza la falla a las edades de 3, 7, 14,
28 y 56 días de realizados los cilindros y dejados en el proceso de curado para así
poder obtener y preservar sus propiedades y obtener su máxima resistencia.
Debido a diferentes investigaciones realizadas para la implementación de los
escombros de construcción, diversos investigadores tomaron procesos y seleccionaron
los escombros a utilizar, implementándolos en la mezcla de concreto, esto tomando
diversas muestras de la mezcla en cilindro de concreto para el respectivo análisis y
toma de la resistencia a la compresión que este puede soportar.
5.1.1 Implementación del material o agregados de la mezcla
Los diversos materiales utilizados para la conformación de un concreto se
basan en ciertos porcentajes que se le designan a cada uno de los materiales que actúan
y hacen parte del hormigón o concreto. En las investigaciones se han usado
porcentajes a cada uno de los materiales implicados en la conformación del hormigón
así como también se implementan agregados diferentes a los que usualmente se
utilizan, en este caso podemos hablar de los porcentaje usados para la incorporación de
los escombros de construcción y la limalla como agregados a las mezclas de concreto,

13
por medio de estudios y tomas de muestras para la determinación de que estos
agregados cumplan con la resistencia requerida para las obras civiles a realizar.
Para (Bedoya & Dzul, 2015) ellos tomaron cuatro mezclas de concreto las
cuales se diseñaron de la siguiente manera: 0-R es la mezcla por la cual se utilizaron
solamente agregados naturales, 25-R esta mezcla compone 75% de agregado grueso
natural y agregado fino natural cada uno y 25 % de agregado grueso reciclado y
agregado fino reciclado cada uno, 50-R esta mezcla comprende un 50% de agregado
grueso natural y agregado fino natural cada uno y 50% de agregado grueso reciclado y
agregado fino reciclado cada uno y la mezcla 100-R esta comprende un 100% de
agregados reciclados, a las cuales se les empleo una relación agua/cemento de 0.5,
para así obtener los resultados de los ensayos de resistencia a la compresión como se
evidencia en la tabla 1.
Tabla 1 Resultados de los ensayos de resistencia a la compresión
Mezcla
Resistencia al esfuerzo de la compresión en
Mpa
3 días 7 días 14 días 28 días 56 días 91 días
0-R 11,35 15,60 19,26 23,51 26,84 27,39
25-R 11,15 15,33 18,90 22,91 26,35 26,83
50-R 10,82 14,93 18,55 22,28 25,71 25,93
100-R 10,10 13,89 17,33 20,33 21,92 23,02
Fuente: Tomada de resistencia al esfuerzo de la compresión; promedio de tres
probetas por edad de acuerdo con la NTC 1377 (ASTM C192M) (Bedoya & Dzul,
2015)
Para la debida implementación de los escombros a las mezclas de concreto,
estos deben pasar por un debido proceso de trituración y de esta manera obtener la

14
granulometría necesaria para sustituirlos como agregados gruesos o finos en las
mezclas, “estos materiales de escombros de construcción se ajustan a la reducción de
su tamaño a 3/8” y ¼” con la disposición de así poder reemplazar en ciertas cantidades
los agregados gruesos y finos” (Serrano Guzmán & Pérez Ruiz, 2011), esto con el fin
de que se cumplan las normas establecidas para el diseño de mezcla y la resistencia
requerida.
Para los procesos de la preparación del hormigón o concreto se han venido
implementando la Norma técnica Colombiana (NTC), “por la cual se hizo seguimiento
a los procesos de clasificación granulométrica, ensayos de absorción, densidad y masa
unitaria de los agregados que conformaran las mezclas de concreto” (Serrano Guzmán
& Pérez Ruiz, 2011), esto con el fin de dar seguimiento y calidad a los procesos que
conllevan la composición y diseño de un concreto, así mismo en cuanto la mezcla del
hormigón está en el proceso del estado plástico se lleva a cabo el ensayo del CONO
DE ABRHAMS para la determinación del asentamiento del concreto.
Para la determinación de que las mezcla de concreto con los agregados de
escombros de construcción, den y cumplan con las especificaciones necesarias como
lo son la resistencia a la compresión la cual nos permite determinar la capacidad que
posee el concreto al momento de aplicarle una carga y da una reseña de lo que puede
ser el comportamiento de la estructura bajo las condiciones de la carga establecida.
Para la debida determinación de la resistencia a la compresión se realizan
especímenes de cilindros de concreto de 150 mm de diámetro y 300 mm de altura con
sus respectivos testigos, los cuales son realizados con una mezcla de concreto

15
tradicional para realizar la comparación de resistencias obtenidas por los distintos tipos
de concretos.
Las mezclas de concreto fueron preparadas con una relación agua/cemento de
0.4. Un total de ocho mezclas fueron preparadas con diferentes porcentajes de
agregados, de escombros y de limalla considerando la proporción de mezcla de
agregados que arrojara el menor porcentaje de vacíos. (Serrano Guzmán &
Pérez Ruiz, 2011)
Como se puede evidenciar en la tabla 2, tabla 3, tabla 4, se dan los porcentajes de cada
uno de los agregados que componen las mezclas de concreto realizadas y la resistencia
a la compresión obtenida por cada una de las mezclas, así tomar una comparación de
las resistencias de estas mezclas respecto a la resistencia obtenida por el testigo el cual
se realizó con agregados naturales y que usualmente son utilizados en una mezcla de
concreto convencional.
Tabla 2 Porcentaje de agregados gruesos en la mezcla de concreto
Mezcla Arena Triturado Ladrillo
grueso
Escombros Resistencia
kg/cm2
1 30 60 10 169.92
2 20 70 10 153.97
3 40 50 10 223.56
Testigo 40 60 200.68
Fuente: Tomada de mezclas preparadas con agregados no convencionales como
proporción (%) del agregado grueso (Serrano Guzmán & Pérez Ruiz, 2011).

16
Tabla 3 Porcentaje de agregados finos en la mezcla de concreto
Mezcla Arena Triturado Ladrillo grueso Resistencia
kg/cm2
4 30 60 10 190.12
Testigo 40 60 200.68
proporción (%) del agregado fino (Serrano Guzmán & Pérez Ruiz, 2011)
Tabla 4 Porcentaje de agregados naturales a la mezcla de concreto
Mezcla Arena Triturado Limalla Escombros Resistencia
kg/cm2
1 40 44 6 10 302.09
2 40 44 6 10 297.8
3 23 61 6 10 306.74
Testigo 40 60 200.68
proporción (%) de los agregados naturales (Serrano Guzmán & Pérez Ruiz, 2011)
Mediante los procesos de ensayos de resistencia a la compresión que se han
realizado, dan muestra de que las mezclas con agregados que usualmente no se
implementan en ella como se ha hablado de los escombros de construcción, la limalla,
dan resultados de resistencia mayores a las mezclas comunes en el caso de las muestras
llamadas testigos.
Esto con el fin de dar una debida verificación de las calidades de los agregados
no convencionales (escombros de construcción y limalla), se realizan los estudios para
el manejo de los porcentajes a utilizar como sustitutos de los diferentes agregados del

17
concreto y poder proporcionar una factibilidad en la implementación de estos
materiales al momento de la preparación del hormigón o concreto.
Por otro lado, se realizó investigación de la implementación de los escombros y
limalla, en donde se hace una debida selección de los materiales a utilizar y así mismo
se define una relación agua/cemento que se ajuste a un asentamiento y resistencia
requeridos para los diseños del concreto a utilizar.
Para esta investigación se usaron diseños de mezcla que obtuvieran una
resistencia de 3000 psi, 210 Kg/cm2, 21 Mpa, con una comparación de la
relación agua/cemento de 0.4 y 0.45, con los estudios realizados a los
materiales como la limalla y los escombros se pudo evidenciar que estos
materiales no convencionales obtienen una distribución granulométrica idéntica
a la granulometría de los agregados naturales. (Serrano Guzmán & Ruiz, 2011)
Como se puede observar en las ilustraciones 7 y 8 las curvas granulométricas de los
materiales no convencionales como los escombros de construcción y limalla presentan
un comportamiento similar a la granulometría de los agregados naturales, lo cual
también se observa la aproximación a la curva ideal por parte de los agregados
utilizados.

18
Ilustración 7 Curva granulométricas de los agregados gruesos
Fuente: Adaptado de “concreto preparado con residuos industriales: resultado de
alianza empresa universidad”, (Serrano Guzmán & Ruiz, 2011), revista educación en
ingeniería.
Ilustración 8 Curva granulométrica de los agregados finos
Fuente: Adaptado de “concreto preparado con residuos industriales: resultado de
alianza empresa universidad”, (Serrano Guzmán & Ruiz, 2011), revista educación en
ingeniería.

19
Como se puede evidenciar en la (tabla 5), cuando a la mezcla de concreto le
agregamos los materiales no convencionales como son la limalla y los escombros,
estos nos arrojan resistencias a la compresión superiores a las resistencias requeridas
de 21 Mpa o 210 Kg/cm2.
Tabla 5 Resultados ensayos de resistencia a la compresión
Mezcla
Proporciones de agregados en porcentaje
A/C
Resistencia
(Kg/cm2)
Arena Triturado
Ladrillo
fino
Ladrillo
grueso
Escombro
grueso
Limalla
fina
Limalla
gruesa
Mezcla
1
30 60 10 0,4 169,92
Mezcla
2
20 70 10 0,4 153,97
Mezcla
3
30 60 10 0,4 190,12
Mezcla
4
40 50 10 0,4 223,56
Mezcla
5
40 44 10 6 0,4 302,09
Mezcla
6
40 44 10 6 0,45 297,8
Mezcla
7
23 61 10 6 0,4 306,74
Testigo 40 60 0,45 248,74
Testigo 40 60 0,4 200,68
Fuente: Adaptado de “concreto preparado con residuos industriales:
resultado de alianza empresa universidad”, (Serrano Guzmán & Ruiz, 2011),
revista educación en ingeniería.
Llevado a cabo que con una relación agua/cemento (A/C) de 0,45 se genera
una resistencia a la compresión más acorde con la resistencia requerida que con una

20
relación A/C de 0,4. Por lo tanto una buena distribución o relación de los contenidos
de agua y cemento dan al hormigón mejor resistencia y trabajabilidad de la mezcla.
5.2 Vidrio molido
La utilización del vidrio molido como agregado remplazante en diversos
porcentajes en la mezcla de concreto, esto debido a que el vidrio es un material que
también es utilizado por el sector de la construcción y el cual es un material reciclable,
“se ha llevado a cabo mediante investigaciones en donde el vidrio molido se utiliza
remplazando en porcentajes de 5%, 10% y 15% a el material de cemento o agregado
fino” (Walhoff, 2017), esto con el fin de implementarlo en la mezcla del concreto y así
de esa manera obtener una reducción en el costo que genera la producción del
concreto.
Ilustración 9 Vidrio triturado
Fuente: “usos del vidrio triturado”, por recuperaciones de vidrio norte,
(https://recuperacionesdevidrionorte.es/vidrio-triturado)
El vidrio es un material que posee propiedades físicas como mecánicas, este
por el cual es un material que soporta las acciones que generan los agentes
atmosféricos, “tiene una capacidad de soportar cargas aplicadas verticalmente de hasta

21
800 – 1000 Mpa como resistencia a la compresión, un módulo de elasticidad de 70000
Mpa y una resistencia a la flexión de 45 Mpa” (Quispe Auqui, 2017), este material una
vez se quiebra o rompe se deposita en los vertederos de basura en donde se generan los
grandes impactos ambientales.
El vidrio molido viene de la trituración y molienda del vidrio, en el cual su
proceso de trituración consta del uso del molino de bolas o máquina de los
ángeles el vidrio es triturado por unas esferas de plomo los cuales dejan el
vidrio en partículas pequeñas que deben ser tamizadas por el tamiz N°40.
(Walhoff, 2017)
Ilustración 10 Análisis granulométrico del vidrio molido
Fuente: Adaptado de “resistencia a la compresión axial del concreto
f’c=210kg/cm2 con la adición de vidrio sódico cálcico en diferentes porcentajes”,
(Quispe Auqui, 2017), tesis de grado universidad del norte.

22
Ilustración 11 Curva granulométrica vidrio molido
Para la investigación del agregado de vidrio molido de la tesis (Quispe Auqui,
2017), donde realizaron ensayos de resistencia a la compresión de cilindros de
concreto con la mezcla con agregados de vidrio molido en porcentajes de 5%, 10% y
15% de los cuales se comparó con la resistencia obtenida por el ensayo realizado a
muestra de concreto convencional, esto con el fin de suministrar el comportamiento y
diferencias de resistencias a la compresión que dan las diferentes muestras de concreto.
En la tabla 6 se observa la dosificación de cada uno de los materiales que se
necesitan para un cilindro de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, mientras que en las
ilustraciones 12, 13 y 14 están los resultados de los ensayos de resistencia a la
compresión realizados a los cilindros con los porcentajes de los agregados de vidrio
molido a las edades de 7, 14 y 28 de curado, comparando su resistencia obtenida con la
resistencia que obtuvo la muestra de una mezcla de concreto convencional.

23
Tabla 6 Dosificación de mezcla de concreto para un cilindro de muestra
Dosificación para un probeta o cilindro de
concreto
Agua 1,023 Lt
Cemento 1,945 Kg
Grava 5,026 Kg
Arena 3,780 Kg
Ilustración 12 Comparación resistencias a los 7 días de curado

24
Ilustración 13 Comparación de resistencias a los 14 días de curado
Ilustración 14 Comparación de resistencias a los 28 días de curado

25
Según la investigación realizada los ensayos que llevaron a cabo se vio un
incremento en la resistencia de los cilindros de concreto con agregado en diferentes
porcentajes de vidrio molido, esto teniendo un incremento de 1.75%, 4.40% y 2.61%
en el agregado de 5%, 10% y 15% respectivamente (Quispe Auqui, 2017), esto viendo
que a los 28 días de curado que es cuando el concreto obtiene o adquiere la mayor
resistencia a la compresión, con ello viendo que el uso del vidrio molido genera un
incremento en la resistencia a la compresión del concreto respecto a resistencia
esperada de 210 Kg/cm2 o 21 Mpa.
La implementación del vidrio molido también se realizó en las investigaciones
para la fabricación de adoquines tradicionales, “los cuales estos adoquines son bloques
macizos que generalmente se fabrican de hormigón que son moldeados mediante
procesos de vibrocompactación” (Poveda et al., 2015), esto que la fabricación de los
adoquines con agregado de vidrio molido en el momento de aplicarle el esfuerzo a la
compresión a los 28 días de su diseño, este debe presentar resistencia sobre los 40
Mpa.
En la fabricación de un adoquín, el cual es constituido en su mayoría por el
material de arena, “se realizan investigaciones que lleven a cabo la sustitución del
material natural (arena), por el vidrio molido (material no convencional) en diferentes
porcentajes y así poder obtener una resistencia a la compresión adecuada” (Poveda et
al., 2015), por lo cual se diseñaron adoquines con diferentes dosificaciones como se
muestra en la tabla 7.

26
Tabla 7 Dosificación unitaria para la producción de un adoquín
Porcentaje de vidrio 0% 5% 15% 25% 35%
Cantidad de adoquines 1
Cemento (Kg) 2,24 2,23 2,21 2,19 2,17
Chispa (Kg) 0,77 0,77 0,76 0,75 0,75
Agua (Kg) 0,14 2,19 0,28 0,37 0,45
Arena roja (Kg) 7,85 7,29 6,19 5,1 4,04
Vidrio (Kg) 0 0,53 1,56 2,59 3,59
Peso total (Kg) 11
Fuente: Adaptado de “Análisis de la influencia del vidrio molido sobre la
resistencia al desgaste en adoquines de hormigón tipo A”, (Poveda et al., 2015).
En la investigación llevada a cabo por (Poveda et al., 2015), llegaron a la
conclusión que al adicionarle vidrio molido de diferentes granulometrías este no
contribuiría en dar una mejora a la calidad del adoquín, puesto que el agregado de
vidrio grueso no serviría como un sustituto del material fino como la arena, se puede
decir que las implementaciones de vidrio molido les dan una propiedad a los adoquines
de baja atacabilidad química por parte de los agentes climáticos que se puedan
presentar. Estos agregados no convencionales dan un beneficio a los adoquines como
el de incrementar la resistencia al desgaste de los mismos en el momento de ser
utilizados y así mismo alargar la vida útil del adoquín.
5.3 Plástico PET, papel y bagazo de caña de azúcar
El constante incremento en el uso de los plásticos de tereftalato de polietileno
(PET) se han visto reflejados en el daño al medio ambiente por eso se ha optado por la
reutilización como un agregado no convencional para la mezcla de concreto, el
plástico PET así mismo como el papel y el bagazo de caña de azúcar son materiales

27
que se pueden incorporar en ciertos porcentajes en la mezcla de concreto con la
funcionalidad de conservar o mejorar las propiedades mecánicas del mismo. El
plástico PET (plástico de tereftalato de polietileno) es un material reciclable que
principalmente es utilizado en la fabricación de envases o botellas plásticas, generando
gran demanda en el mercado.
El plástico PET es un polímero plástico que se obtiene a partir del etileno y el
paraxileno. Puede ser transformado mediante procesos de extrusión, inyección,
inyección-soplado y termoformado. Es un material lineal, con una gran
transparencia y dureza, muy resistente, tanto al desgaste y a los productos
químicos, como al impacto, a la rotura y al fuego. Además, hay que sumarle
que es totalmente reciclable y respetuoso con el medio ambiente. (Arteplastica,
2017)
El reciclaje de estos materiales genera una mejora en la parte de mitigar la
contaminación del medio ambiente, estos plásticos debido a su acumulación y tardío
tiempo que dura para degradarse totalmente generan gran contaminación, es por eso
que estos siendo reutilizados en las mezclas de concreto se reducirían su acumulación
y así mismo el impacto ambiental que estos producen.
Actualmente, existen tres formas principales de reciclaje de botellas de PET
como materiales de construcción, incluyendo la despolimerización de botellas
de PET en resina insaturada de poliéster, el uso de fibras de PET como refuerzo
del concreto y la sustitución parcial de agregados con residuos de PET. (Pari,
2016)

28
Ilustración 15 Botellas de plástico PET
Fuente: Autor.
El material de bagazo de caña de azúcar surge de la producción del azúcar el
cual se genera en grandes cantidades, “para un país como Colombia donde la
producción de la caña de azúcar es representada como el segundo cultivo de mayor
extensión, donde la mayor parte de este material (5 millones) son utilizados
inoficiosamente para la quema de calderas” (Cueva-orjuela & Hormaza-anaguano,
2017).
Por parte del cuidado al medio ambiente la reutilización del bagazo de caña de
azúcar tiene una gran influencia puesto que favorece el empleo de las energías
renovables y así mitigar las emisiones CO2, se contrarrestan los efectos de la
lluvia acida y del efecto invernadero. (Pari, 2016)

29
Ilustración 16 Bagazo de caña de azúcar
Fuente: “residuos de la caña de azúcar para producir papel reciclado, películas
y geles”, por Residuos Profesional, 2020,
(https://www.residuosprofesional.com/bagazo-cana-azucar-papelreciclado/)
Este material de bagazo una vez se le extrae su jugo queda un residuo leñoso
que en su estado fresco posee un 40 % de contenido de agua, los cuales por las
industrias azucareras son utilizados como combustibles (Saraz et al., 2007).
Para los diseños de los cilindros a los cuales se les aplico el ensayo de
resistencia a la compresión se les diseño una mezcla con los debidos porcentajes de
5%, 10% y 20% de los agregados no convencionales como sustitutos parciales del
agregado grueso (Gavilla ½”), para así determinar las resistencias que adquieren estas
mezclas a las edades de 28 días, donde en ese periodo de tiempo el concreto
(hormigón) adquiere su mayor o la resistencia esperada.
Las nomenclaturas de los nombres de las mezclas (P0, P5, P10, P20, B0, B5, B10,
B20, M0, M5, M10, M20) son los porcentajes (%) de plástico PET, Bagazo de caña

30
de azúcar y papel que se reemplazaron por el material de agregado grueso
(Gravilla ½”). (Pari, 2016)
En las tablas 8, 9 y 10 se observa las dosificaciones para cada una de las muestras de
mezclas con los agregados naturales, plásticos PET, bagazo de caña de azúcar y papel
con diferentes porcentajes en remplazo del agregado grueso, esta dosificación es
tomada del autor (Pari, 2016) para así llevar a cabo el proceso de curado de las
muestras y los ensayos de resistencia a la compresión de cada una de esta.
Tabla 8 Cantidades de peso en la elaboración de cilindros con material PET
Nombre
del
diseño de
mezcla
Cemento
(Kg)
Agua (L)
Gravilla
1/2" (Kg)
Arena
gruesa
(Kg)
PET (Kg)
P0 10,26 5,13 17,85 17,85 0
P5 10,26 5,13 16,96 17,85 0,89
P10 10,26 5,13 16,07 17,85 1,79
P20 10,26 5,13 14,28 17,85 3,57
Fuente: Adaptado de “reutilización de plástico pet, papel y bagazo de caña de
azúcar, como materia prima en la elaboración de concreto ecológico para la
construcción de viviendas de bajo costo”, (Pari, 2016).

31
Tabla 9 Cantidades de peso en la elaboración de cilindros de material de
bagazo de caña de azúcar
Nombre
del diseño
de mezcla
Cemento
(Kg)
Agua (L)
Gravilla
1/2" (Kg)
Arena
gruesa
(Kg)
Bagazo de
caña de
azúcar
(Kg)
B0 10,26 5,13 17,85 17,85 0
B5 10,26 5,13 16,96 17,85 0,89
B10 10,26 5,13 16,07 17,85 1,79
B20 10,26 5,13 14,28 17,85 3,57
construcción de viviendas de bajo costo”, (Pari, 2016)
Tabla 10 Cantidad de peso en la elaboración de cilindros con material de
Papel
Nombre
del
diseño de
mezcla
Cemento
(Kg)
Agua (L)
Gravilla
1/2" (Kg)
Arena
gruesa
(Kg)
Papel
(Kg)
M0 10,26 5,13 17,85 17,85 0
M5 10,26 5,13 16,96 17,85 0,89
M10 10,26 5,13 16,07 17,85 1,79
M20 10,26 5,13 14,28 17,85 3,57
construcción de viviendas de bajo costo”, (Pari, 2016)
En los procesos de selección de los materiales no convencionales para las
mezclas de concreto se realizó una debida limpieza y lavado del material y después
triturar los plásticos pet en formas pellets con diámetros de 5 mm, igualmente el
bagazo de caña de azúcar se ejecutaron los cortes de la fibra con 15 y 25 mm y se

32
lavaron para así eliminar las impurezas existentes y utilizarlos como remplazo parcial
en los diferentes porcentajes en la mezcla de concreto.
En el diseño de los cilindros de concreto son de 6” de diámetro y 12” de altura
se dejan en el proceso de curado y a los 28 días de diseñados se les realiza el ensayo de
resistencia la compresión, se puede evidencia en la ilustración 17 los resultados que se
obtuvieron de los ensayos y comparar las resistencias obtenidas por parte de la mezcla
de concreto convencional y las mezclas de concreto con porcentajes de agregados no
convencionales (plástico PET, bagazo de caña de azúcar y papel).
Ilustración 17 Resultados de la resistencia a la compresión obtenida de las
muestras de concreto con materiales no convencionales
construcción de viviendas de bajo costo”, (Pari, 2016), tesis de maestría de la
universidad nacional de Trujillo.
Con los resultados de la resistencia a la compresión obtenidos se evidencia que
para tener una resistencia más óptima se incluiría como agregado no convencional el
plástico PET, ya que éste presenta una mejora en la resistencia en los porcentajes de 5%

33
y 10% agregados como remplazo al material natural, se evidencia que el incremento del
porcentaje del agregado no convencional (plástico PET) como sustituto del agregado
grueso (grava) la resistencia a la compresión disminuye.
6. Análisis de las investigaciones
Debido a las investigaciones realizadas en este trabajo se llevó a cabo estudios
de materiales no convencionales que en general se están determinando como desechos
y presentan un alto grado de contaminación debido a su mal manejo y disposición.
Estos materiales no convencionales que fueron utilizados como remplazantes
en determinados porcentajes de los agregados finos y gruesos de una mezcla de
concreto, arrojaron resultados positivos en su mayoría debido a que brindaron una
mejora a la mezcla de hormigón o concreto de las propiedades mecánicas como son la
resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad, dándole una mejor
trabajabilidad y durabilidad al concreto.
Con respecto a los materiales que mejor se comportaron como agregados no
convencionales a la mezcla de concreto, como se evidencio en la tabla 11 e ilustración
18 en la mayoría de los materiales generaron una mejoría en la resistencia a la
compresión con respecto a las resistencias analizadas de los cilindros de mezcla
normal y porcentajes que se le agregaron, a comparación con el material de papel y el
bagazo de caña de azúcar los cuales arrojaron una disminución de resistencia a la
compresión en las muestras que se tomaron de mezclas de concreto con porcentajes de
agregados de papel.

34
Tabla 11 Comparación de resistencias a la compresión de los diferentes
materiales no convencionales en la mezcla de concreto
Materiales no
convencionales
% del
agregado no
convencional
Resistencia
(Kg/m2)
Resistencia
muestras de
concreto
convencional
(Kg/m2)
Escombros de
construcción
10 223,56 200,68
Escombros con
limalla
16 297,8 248,74
Vidrio molido 10 325,17 311,45
Plástico PET 5 459,26 353,55
Bagazo de
caña de azúcar
5 305,9 353,55
Papel 5 235,74 353,55
Ilustración 18 Comparación de los diferentes materiales no convencionales
respecto a la resistencia a la compresión obtenida.
0
100
200
300
400
500
Escombros
de
construccion
Escombros
con limalla
Vidrio molido Plástico PET Bagazo de
caña de
azúcar
Papel
Resistencia
a
la
compresion
(Kg/cm2)
Materiales no convencionales
Resistencia a la compresion obtenida de los
cilindros de concreto a los 28 dias de curado
Resistencia (Kg/m2) Resistencia muestras de concreto convencional (Kg/m2)

35
7. Conclusiones y recomendaciones
• La elaboración del concreto con diferentes materiales no convencionales como
son los escombros de construcción, la limalla, los plásticos PET y el vidrio
molido, generan una viabilidad y aumento de las propiedades mecánicas
requeridas para una mezcla de concreto.
• Se observó que llevando a cabo unos debidos procesos de trituración, limpieza
y buena granulometría del material, el uso del plástico PET como agregado del
concreto es el que genera un gran incremento en las propiedades del concreto
como lo es la resistencia al esfuerzo de compresión
• Con los agregados no convencionales se pudo demostrar que, al reutilizarlos en
un porcentaje adecuado en una mezcla de concreto, estos pueden influir y
optimizar las propiedades del concreto y así también mitigar los impactos
ambientales generados por la acumulación de estos mismo en diferentes lugares
y depósitos de basura.
• Con estas investigaciones también podemos ver que al incluir estos agregados
no convencionales se puede generar una reducción en los costos de producción
de una mezcla de concreto debido a la facilidad en la adquisición de los
materiales como los escombros de construcción, los plásticos PET, entre otros
materiales.
• Con base en la información obtenida de las investigaciones, se recomienda
realizar pruebas de laboratorio con el fin de integrar materiales no
convencionales en mezclas de morteros de nivelación de placas de entrepiso,

36
pañetes, mortero de pega, donde se evidencie mejoras en la resistencia,
manejabilidad, durabilidad, adherencia, entre otras propiedades de la mezcla de
morteros y se evite el incremento de cargas a la estructura de una edificación.
• Mediante el apoyo por parte de la universidad se pueden iniciar nuevos
estudios e investigaciones con la incorporación de materiales como son los
escombros de construcción, los plásticos PET, cauchos de neumáticos, entre
otros materiales no convencionales que pueda ser reciclados y reutilizados en
las mezclas de concreto, esto realizando ensayos de laboratorio basados y en las
normas, llevando una granulometría adecuada de los materiales a usar para que
así puedan ser utilizados como agregados de una mezcla de mortero.
• Con ayuda de las empresas de la construcción y productoras de envases PET,
se debe motivar e incentivar en el sector de la construcción el uso de los
materiales reciclables generados en la región, para preservar el cuidado del
medio ambiente, la generación de empleo y reducción de costos de la materia
prima.

37
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