Universidad Militar Nueva Granadarepository.unimilitar.edu.co/bitstream/10654/16846/1... · Peso específico y absorción ... adecuadamente los agregados pétreos de concretos comunes - [PDF Document] (2024)

Universidad Militar Nueva Granada

Programa de Ingeniería Civil

Facultad de Estudios a Distancia

“Determinación de las propiedades mecánicas de una unidad de mamposteríaen bloque, elaborado en mortero según la norma NTC 4024 combinado con

PET triturado”

Informe Técnico de Trabajo de Grado

Presentado por:

María Isabel Giraldo Giraldo

Oscar Enrique Prieto Díaz

Asesor: Ing. Fabián Echeverri Quintero

BOGOTÁ, D.C.

2015

Agradecimientos

i

I. Agradecimientos

A Dios por ser mi guía y protector en cada etapa de mi vida y porque gracias a Él siempre me he sentido

bendecida.

A todos y cada uno de los miembros de mi familia, en especial a mi madre, por ser ejemplo de

perseverancia y mi fuente de inspiración. Y a mis hermanos porque siempre me han dado su apoyo

incondicional.

A mi compañero, amigo y esposo José Alfredo Villadiego, por creer en mí, por darme su apoyo para

alcanzar mi meta.

A los docentes y amigos con quienes se aprendió a crecer como profesionales y nos acompañaron en el

desarrollo de las metas propuestas.

María Isabel Giraldo Giraldo

Agradecimientos

ii

A mi esposa e hija, por el apoyo en el transcurso de la carrera, por su comprensión, ánimo y fortaleza para

afrontar los retos que esto implica.

A mis amigos y compañeros que me han aportado conocimiento, experiencias, consejos y una valiosa

amistad basada en el respeto.

Es satisfactorio culminar un proyecto con éxito e iniciar una nueva etapa en nuestras vidas, todo es

posible en nombre de Dios que nos fortalece espiritualmente y nos guía por ruta del éxito.

Oscar Enrique Prieto Díaz

Tabla de contenido

iii

II. Tabla de Contenido

I. Agradecimientos .................................................................................................................................... i

II. Tabla de Contenido .................................................................................................................................iii

III. Lista de Tablas y Figuras ........................................................................................................................ v

1 Introducción .......................................................................................................................................... 1

1.1 Antecedentes ................................................................................................................................. 2

1.2 Justificación y planteamiento del problema.................................................................................. 5

1.3 Objetivos ....................................................................................................................................... 8

1.3.1 Objetivo general.................................................................................................................... 8

1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................................................ 8

2 Marco Referencial................................................................................................................................. 9

2.1 Introducción .................................................................................................................................. 9

2.2 Marco conceptual.......................................................................................................................... 9

2.2.1 PET ....................................................................................................................................... 9

2.2.1.1. Características y propiedades del PET............................................................................... 11

2.2.1.2. Historia del PET................................................................................................................. 12

2.2.1.3. Reciclaje de PET................................................................................................................ 13

2.2.1.4. Usos del PET reciclado ...................................................................................................... 17

2.2.2 Mampostería ....................................................................................................................... 18

2.2.2.1. Unidades de mampostería .................................................................................................. 18

2.2.2.2. Tipos de unidades de mampostería .................................................................................... 20

2.2.2.3. Propiedades ........................................................................................................................ 22

2.3 Antecedentes de Investigación sobre el tema.............................................................................. 26

2.4 Marco Normativo........................................................................................................................ 28

3 Metodología ........................................................................................................................................ 32

3.1 Introducción ................................................................................................................................ 32

Tabla de contenido

iv

3.2 Recopilación de la información .................................................................................................. 33

3.3 Selección de la Bloquera............................................................................................................. 33

3.4 Muestreo ..................................................................................................................................... 34

3.5 Caracterización de los materiales................................................................................................ 34

3.5.1 Caracterización de la arena ................................................................................................. 34

3.5.1.1 Ensayo granulométrico del agregado fino................................................................... 35

3.5.1.2 Porcentaje de material que pasa el tamiz No 200........................................................ 37

3.5.1.3 Peso unitario del agregado fino................................................................................... 39

3.5.1.4 Contenido de materia orgánica.................................................................................... 41

3.5.1.5. Peso específico y absorción ........................................................................................ 42

3.5.2 Caracterización del PET...................................................................................................... 44

3.5.3 Cemento .............................................................................................................................. 47

3.6 Diseño de la mezcla .................................................................................................................... 48

3.7 Elaboración del Bloque de Mampostería con PET ..................................................................... 51

3.8 Pruebas de laboratorio................................................................................................................. 54

3.8.1 Ensayo de Compresión........................................................................................................ 54

3.8.2 Ensayo de Flexión............................................................................................................... 55

3.8.3 Módulo de Elasticidad ........................................................................................................ 56

3.8.4 Ensayo de Absorción de agua ............................................................................................. 56

4 Presentación y Análisis de Resultados................................................................................................ 58

4.1. Ensayo de Compresión .................................................................................................................... 61

4.1.1 Interpretación de las tablas 4-1 y 4-2 .................................................................................. 62

4.1.2 Análisis e Interpretación de los datos.................................................................................. 64

4.2. Ensayo de Flexión............................................................................................................................ 72

4.3. Módulo de Elasticidad ..................................................................................................................... 81

4.4. Ensayo de Absorción de agua .......................................................................................................... 89

4.5. Evaluación económica ..................................................................................................................... 96

5. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................................................... 99

6. Referencias............................................................................................................................................ 102

Lista de tablas

v

III. Lista de Tablas y Figuras

Tabla 2-1 Espesores mínimos de paredes en unidades de mampostería de perforación vertical (mm) 21

Tabla 2-2 Absorción de agua según su densidad 23

Tabla 2-3 Valor mínimo de la resistencia a la compresión Mpa (kfg/cm2) de bloque de concreto y valor de

la Absorción de agua según la densidad del concreto secado al horno 24

Tabla 2-4 Clasificación de mampostería estructural 30

Tabla 2-5 Tipo de unidades de mampostería 31

Tabla 3-1 Límite líquido de la arena 36

Tabla 3-2 Límite Plástico de la arena 36

Tabla 3-3 Granulometría 36

Tabla 3-4 Resultados módulo de finura de la arena 39

Tabla 3-5 Resultados Peso unitario suelto de la arena 40

Tabla 3-6 Resultado peso unitario compacto de la arena 40

Tabla 3-7 Resultados de materia orgánica presentes en la arena 42

Tabla 3-8 Datos de laboratorio 43

Tabla 3-9 Datos técnicos del PET. Industria del plástico. Plástico industrial. Richardson & Lokensgard 46

Tabla 3-10 Proporción de los materiales en volumen 49

Tabla 4-1 Bloques con PET de 2mm de tamaño. 61

Tabla 4-2 Bloques con PET de 5mm de tamaño 62

Tabla 4-3 Resultado de Cargas para bloque con PET de 2mm. 66

Tabla 4-4 Coeficiente de variación para distintos contenidos de PET 68

Tabla 4-5 Resultado de cargas para bloque con PET de 5mm 69

Tabla 4-6 Coeficiente de variación para distintos contenidos de PET 70

Tabla 4-7 Bloques con PET de 2mm de tamaño. 72

Tabla 4-8 Bloques con PET de 5mm de tamaño 72

Tabla 4-9 Ecuación del modelo de correlación y=-0.7861x+0.3906 76

Tabla 4-10 Ecuación del modelo de correlación y=-0.4561x+0.3774 79

Lista de tablas

vi

Tabla 4-11 Densidad de bloques de concreto con presencia de PET 2mm. 83

Tabla 4-12 Densidad de bloques de concreto con presencia de PET 5mm 84

Tabla 4-13 Valores para el módulo de elasticidad en bloques de concreto de densidad normal con PET 2

mm. 87

Tabla 4-14 Valores para el módulo de elasticidad en bloques de concreto de densidad normal con PET 5

mm. 88

Tabla 4-15 Valores para el contenido de humedad de bloques de concreto con PET. 90

Tabla 4-16 Valores para el contenido de humedad en bloques de concreto con PET 92

Tabla 4-17 Valores para el contenido de absorción en bloques de concreto con PET. 95

Tabla 4-18 Costo de materiales para bloques con PET de 2mm de tamaño. 97

Tabla 4-19 Costo de materiales para bloques con PET de 5mm de tamaño. 97

Capítulo 1. Introducción

1

1 Introducción

Diariamente la población mundial crece de manera acelerada y con ella la contaminación ambiental, es

por esta razón que una de las finalidades de los futuros ingenieros civiles es la de buscar un equilibrio

entre las necesidades de vivienda que tiene la población y el cuidado del medio ambiente.

El uso de materiales reciclables que a su vez se caracterizan por ser no biodegradables pueden

establecerse como una posibilidad para disminuir el impacto ambiental que generan, pero también un

impacto económico en cuanto al bajo costo del material, la fácil instalación, el poco peso y mayor vida

útil.

Este trabajo conlleva a una investigación a cerca de las características del concreto combinado con PET

reciclado como agregado grueso a diferentes tamaños de granulometría. Se trata de crear un nuevo

elemento constructivo que sea eficaz en la industria de la construcción.

Para el proceso experimental es necesario llevar a cabo la caracterización de cada uno de los materiales a

emplear, se diseñan las mezclas y se realizan pruebas mecánicas necesarias para que cumplan con los

estándares exigidos por la normatividad colombiana.

De esta manera se elabora un material ecológico, con buenas propiedades mecánicas que esté en

concordancia con el quehacer del ingeniero y lograr una disposición adecuada de los plásticos producidos

a nivel mundial, colaborando con el cuidado del medio ambiente, al desarrollar una tecnología sustentable

y limpia.

Capítulo 1. Introducción

2

1.1 Antecedentes

El empleo de unidades de mampostería de arcilla se remonta a muchos años atrás y actualmente sigue

manteniendo su forma ortoédrica cuyas dimensiones facilitan su uso. Los agricultores del Neolítico

precerámico fueron los primeros en usarlos, aproximadamente 9500 A.C. Luego los Sumerios y

Babilónicos los utilizaron en sus construcciones, donde los secaban al sol y también los cocinaban para

aumentar su resistencia. En ocasiones se recubrían con esmaltes para aumentar aún más su durabilidad al

intemperismo (Wikipedia, s.f., Historia del ladrillo). Los cambios que muestra este producto de

construcción a través de la historia no son muchos, algunos pequeños cambios en sus dimensiones y

propiedades de cocción son los más representativos, igualmente la aparición del concreto y el mortero

generó la aparición de ladrillos o bloques a base de cemento. En la actualidad, el empleo de bloques de

concreto en las obras de ingeniería en países desarrollados ha alcanzado una importante expansión tanto

en calidad como en la variedad de usos que ofrece, se usan en muros de viviendas, algunas alcantarillas,

adoquines y se usan tanto macizos como con perforaciones horizontales y verticales.

A nivel de Latino América, República Dominicana es quizás el mayor productor de bloques de concreto,

esto, debido a la alta demanda de la industria de la construcción (Revista ARQHYS.com, diciembre de

2016, Bloques de Hormigón). La amplia utilización del bloque de concreto se debe principalmente a las

ventajas que presentan con respecto a otros materiales de construcción, entre los que se puede mencionar

la facilidad de su uso, tanto en soluciones simples como estructurales, la capacidad de conferir

propiedades de textura superficial sin necesidad de terminaciones o revestimientos adicionales, con el

consecuente beneficio económico y arquitectónico, además del apropiado aislamiento térmico y acústico

(Ing. Timoteo Gordillo, s.f., Bloques de Hormigón).

Aunque son inmensas las posibilidades y beneficios que ofrece la unidad de mampostería convencional es

de rescatar las desventajas que presenta el bloque de concreto, entre los que puede mencionarse el peso y

costo. A pesar de ser competitivo por precio, relativamente es costoso, debido a que su materia prima

Capítulo 1. Introducción

3

principal es el cemento y este es más costoso en todos los países en comparación de la arcilla. Otra

desventaja es su peso, lo que genera que las estructuras sean más pesadas y se aumente la fuerza sísmica,

debido a que este depende directamente del peso de las estructuras.

Las investigaciones realizadas a este tipo de elemento son muy pocas, la mayoría se basan en darle

texturas, colores y otras características arquitectónicas.

Actualmente ha aparecido un nuevo componente en la elaboración de ladrillos, reemplazando el material

pétreo grueso por Tereftalato de Polietileno, comúnmente llamado PET, siendo pioneros en

Latinoamérica en esta clase de proyecto la Universidad de Córdoba en Argentina, quienes realizaron los

estudios mecánicos para este tipo de ladrillo (Revista La Nación Argentina, 2006, Ya se pueden construir

casas con ladrillos de plástico y cemento). Los investigadores del CIPRODE (Centro de Investigación

para la Producción y Desarrollo), en el Perú, afirman que los materiales plásticos reciclables, reemplazan

adecuadamente los agregados pétreos de concretos comunes (Yosselin Sandoval, 2014, Ladriplast).

A nivel de Colombia se han hecho algunas prácticas relacionadas, pero aún sin patentar, ni sustentar con

ensayos de laboratorio, desconociéndose el impacto favorable que este puede generar tanto en el ambiente

como en el costo, la resistencia y el peso.

Con este trabajo se da soporte científico a las propiedades mecánicas del ladrillo, estandarizando las

cantidades exactas de sus agregados con el fin de proponer como una alternativa económica, confiable y

amable con el medio ambiente para la construcción de viviendas en general. Todo lo anterior se

comprueba mediante pruebas de laboratorio que arrojan resultados factibles y precisos.

En cuanto al reciclaje y acopio del PET, según la revista virtual Tecnología del Plástico, en su artículo

‘‘El reciclaje de PET está en su mejor momento (agosto del 2011) ’’, se afirma que la recolección y la

recuperación del material usado es el principal inconveniente que encuentran las empresas interesadas en

reciclar PET. Estas labores son la piedra fundamental para garantizar un abasto permanente y confiable,

que a su vez permita el desarrollo de una industria recicladora. A pesar de que se exalta la reciclabilidad

Capítulo 1. Introducción

4

del PET como uno de sus más preciados beneficios, para la mayoría de los mercados la cantidad de

material que va a parar a un relleno sanitario o vertedero aún supera a la cantidad que se recicla.

En el artículo previamente citado también describe a Japón como el país más avanzado en este campo,

registró una tasa de reciclaje de botellas de PET (volumen total de recolección/volumen de botellas

vendidas) de 77,9 % en 2009, según datos del Consejo de Reciclaje de Botellas de PET de ese país. Por su

parte, Europa tiene cifras consolidadas de 48,3%, de acuerdo con la Asociación Europea de Reciclaje de

Contenedores de PET (Petcore), y Estados Unidos de 28%, según la Asociación de Resinas de PET

(Petra). Brasil es el líder con una tasa de 55,6%, seguido por Argentina con 34%, según reportes de la

Asociación Brasileña de la Industria del PET (Abipet).

El tema del acopio es crítico para la industria de reciclaje en América Latina, donde no hay una cultura de

separación en la fuente. Aun así, las cifras de recuperación muestran un gran potencial. Brasil es uno de

los mayores recicladores de PET en el mundo y se precia de consumir internamente todo el material que

recupera, según el censo de reciclaje 2010, publicado por Abipet.

México ha creado una cadena de valor sólida e interesante como estudio de caso (ver más adelante) y en

otros países hay iniciativas privadas que se están ocupando del tema”.(Orteaga Leyva, 2011, pág. 1)

Por lo anterior, puede afirmarse que Colombia basada en lo que han empezado otros países, sería

beneficiada enormemente tanto a nivel ambiental como a nivel económico, puesto que al normalizar su

uso y dar cumplimiento a las pruebas de laboratorio pertinentes en pocos años las cantidades de reciclaje

y reutilización de este material basado en la capacidad de la empresa Enka de Colombia S.A. la mayor

empresa recicladora de PET en Colombia serian de 1 millón de botellas/día. Así, no solo se contribuye

con el medio ambiente, además se estaría generando iniciativas comerciales de negocio que podría ser

muy rentables. Esto debido a que parte de la materia prima es gratuita o muy económica ($800/Kg) y no

superaría por muchos gastos de recolección ($170.000/Ton), separación ($7’000.000/mes) y disposición

final ($3’000.000/mes) para empezar la elaboración de los ladrillos (Sebastián Pérez Arbeláez, Estudio de

Capítulo 1. Introducción

5

Prefactibilidad para un negocio de recolección de botellas de PET en la ciudad de Medellín, mediante

maquinas receptoras, 2015).

1.2 Justificación y planteamiento del problema

El reciclaje de PET se está proyectando como parte fundamental de la tendencia ambiental que se vive

actualmente convirtiéndose en una de las mayores oportunidades de obtener materia prima que sirva

como insumo en la creación de nuevos elementos de construcción de obras civiles. A pesar de la alta

reciclabilidad del PET, para la mayoría de los mercados la cantidad de material que va a parar a un relleno

sanitario aún supera a la cantidad que se recicla y esto constituye actualmente una problemática

ambiental. Al emplear dicho material como un elemento más en la fabricación del ladrillo, se obtienen

resultados positivos desde el punto de vista ambiental y financiero, pues disminuiría la explotación de

agregados pétreos usados en industria de la construcción, reduciría la explotación de derivados del

petróleo y disminuiría la cantidad de residuos sólidos a enterrar, aumentando la vida útil de los rellenos y

botaderos a cielo abierto.

De acuerdo a los datos suministrados por el fabricante de bloques en concreto, para la elaboración de una

unidad de mampostería se requiere aproximadamente 1Kg de PET, teniendo en cuenta que el peso de una

botella de 600ml es de 0.024Kg, se puede afirmar que aproximadamente en una relación de 1Kg/0.024Kg

necesitamos 42botellas (Sebastián Pérez Arbeláez, Estudio de Prefactibilidad para un negocio de

recolección de botellas de PET en la ciudad de Medellín, mediante maquinas receptoras, 2015). Según

cifras del ministerio de ambiente Colombia produce 27.000 toneladas de residuos diarios de los cuales

solo el 20% es reciclado, 5.400 Toneladas. Si se reciclara todo el contenido de botellas se podrían

producir sin problemas cerca de 1’350.000 ladrillos al día. Si en promedio una vivienda de interés social

Capítulo 1. Introducción

6

requiere 2.000 ladrillos significa que existirían ladrillos para hacer más de 650 viviendas al día. Si se

llevara a cabo esta iniciativa y se tuviera en cuenta el precio actual de los ladrillos que es

aproximadamente a $1.000 la unidad, los ladrillos para una vivienda valdrían $2’000.000, si se utiliza en

la dosificación promedio de ladrillos PET 60/40 significa que los precios en producción de cada unidad se

reducirían cerca de un 30%, lo que significa comprar 2000 ladrillos no tendrán un valor de $2’000.000

sino $1’400.000 que fácilmente es una opción factible de ser utilizada.

Actualmente se vienen empleando ladrillos similares que a diferencia de estos reemplazan los agregados

por PET, tal es el caso de la propuesta hecha por CEVE (Centro Experimental de la Vivienda Económica)

y CIPRODE. En Colombia el PET se somete al calor para reducirlo a un ladrillo compacto sin ser

combinado con otro material, o en su defecto, simplemente se rellena con empaques o tierra y

posteriormente se utiliza como una unidad de mampostería cualquiera sin que la botella sufra cambios

físicos.

El ritmo acelerado del deterioro ambiental y el agotamiento paulatino de recursos renovables han llevado

a investigadores y pequeños empresarios a implementar nuevos materiales de construcción hechos a base

de plásticos reciclados. Los mismos tienen dos aspectos importantes que ofrecer: cuidar el planeta

reutilizando los residuos plásticos; aprovechar el beneficio económico puesto que son más baratos. Dichas

ventajas no son las únicas: son más livianos, ofrecen mejor conductividad térmica (aislamiento de

temperatura) y resistencia mecánica.

En las investigaciones que se han realizado para descubrir nuevos materiales para la construcción usando

plásticos en su composición, se encontraron paneles, placas y ladrillos, sin embargo aunque este tipo de

elementos constructivos deben estar regidos bajo los requisitos que estipulan las normas técnicas

colombianas para la industria de la construcción no se encuentra norma alguna que corresponda o haga

referencia al empleo de plásticos para su elaboración en relación a los componentes de uso convencional

mucho menos existe una estandarización para las cantidades que debe contener.

Capítulo 1. Introducción

7

Bajo este contexto, se plantea el siguiente problema:

Buscar una nueva alternativa para la elaboración de una unidad de mampostería en bloque con mortero y

PET, que cumpla con los requisitos de resistencia y economía, para ser utilizados en la construcción de

obras civiles.

De acuerdo con esta situación, el interrogante principal del proyecto propuesto se define como:

La unidad de mampostería elaborada en mortero y PET, ¿cumple con los requisitos de resistencia y

economía para ser utilizados en la construcción de obras civiles?

Se propone un material innovador en el mercado de la construcción que tenga un precio accesible,

económico y que responda a los ensayos mecánicos, logrando la resistencia satisfactoria.

El proyecto propone determinar mecánicamente un elemento constructivo sustituto para la construcción

de muros en ladrillo de mampostería no estructural, mediante el uso de una mezcla de mortero

(comúnmente usado para fabricar ladrillos para paredes) y de PET triturado, todo esto con el fin de

disminuir los costos de fabricación del ladrillo en ese porcentaje, reducir los costos de la obra y solucionar

a tiempo una problemática ambiental relacionada con el exceso de residuos de botella de PET. El ladrillo

que se propone serviría como opción de mampostería para las obras de interés social si cumpliese con las

normas establecidas para la resistencia mecánica a nivel ingenieril.

Capítulo 1. Introducción

8

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

Determinar las propiedades mecánicas de una unidad de mampostería en bloque elaborado en mortero

combinado con PET previamente triturado a un tamaño de tamiz 2 mm y 5mm en las proporciones

60%/40%, 70%/30% y 80%/20% de mortero y PET respectivamente.

1.3.2 Objetivos específicos

Investigar geográficamente las cantidades de PET que se producen en Colombia.

Evaluar el costo de recolección, transporte, molienda y disposición final del PET.

Evaluar en el laboratorio las propiedades mecánicas de los especímenes desarrollados.

Determinar el costo de producción del ladrillo con las propiedades más favorables.

Capítulo 2. Marco Referencial

9

2 Marco Referencial

2.1 Introducción

El presente capítulo muestra algunos conceptos y características generales de cada uno de los materiales

empleados en la investigación de nuevos mampuestos no estructurales elaborados a base de PET y

mortero realizadas en el mundo.

2.2 Marco conceptual

2.2.1 PET

El Polietileno Tereftalato (PET) cuya fórmula química es [-CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O-] es el

resultado de un proceso de polimerización de ácido Tereftálico y Etilenglicol, el cual, también puede

obtenerse al reemplazar el ácido Tereftálico por el compuesto Dimetil tereftalato; compuestos que son

llevados a temperatura y presión elevada con el fin de obtener dicha resina en estado amorfo, para ser

transformada mediante procesos de extrusión, inyección, inyección soplado y termoformado.

Posteriormente es cristalizado y polimerizado con el objetivo de incrementar su peso molecular y su

viscosidad. En otras palabras, el PET, se obtiene de la reacción directa de (Esterificación) del ácido

Tereftálico con el Etilenglicol formando un “monómero” el cual es sometido a una policondensación para

Capítulo 2. Marco Referencial

10

lograr un polímero de cadena larga que contiene cerca de 100 unidades repetidas. Por lo tanto, el

resultado final de un polímero depende de la calidad de su monómero, en este caso el Etilenglicol no

genera ninguna dificultad mientras que el ácido Tereftálico al ser un sólido no favorece el proceso.

(Aprepet, 2006).

Es un material polar, con rigidez, y resistencia a la abrasión. Su proceso de transformación es complicado,

debido a la cantidad de agua que puede absorber. Adicionalmente, en el proceso de hidrólisis se puede

presentar destrucción, descomposición o alteración de la sustancia química. Se pueden distinguir tres

tipos fundamentales de PET, como lo son el grado textil, el grado botella y el grado film.

El grado textil fue el primero en ser utilizado por la industria reemplazando las fibras de algodón y lino.

En el mercado actual se conoce como polyester al proceso textil del PET. Dentro de las características de

este proceso se encuentran su resistencia a la deformación, su estabilidad dimensional y el fácil cuidado

de la prenda, pues por su característica la prenda no necesita planchado. Sin embargo, este proceso

presenta algunas limitaciones que hacen que éste sea más complejo, entre ellas se encuentran la formación

de pillingo bolitas en la prenda, la dificultad para ser tinturado y la acumulación de electricidad estática

En cuanto al grado botella, se inicia su proceso de industrialización en Europa en el año 1974 y empieza a

comercializarse en Estados Unidos. El éxito de este proceso industrial está en el uso del material PET, en

el envasado de aguas minerales. Posteriormente, es usado en el empaque de productos farmacéuticos y

alimenticios entre los que se encuentran las salsas, mermeladas entre otros. Por último, el PET grado film

es utilizado en la producción de películas, audios y rayos x.

Capítulo 2. Marco Referencial

11

2.2.1.1. Características y propiedades del PET

El PET ha logrado posicionarse como uno de los compuestos más utilizados en la industria mundial,

debido a sus características y propiedades que lo hacen llamativo no solo en el comercio sino también

para la ingeniería. Entre las propiedades principales se encuentra la cristalinidad y trasparencia dadas por

el ácido Tereftálico. Adicionalmente admite cargas de colorantes, tiene alta resistencia al desgaste, posee

termo formabilidad, tiene buena resistencia química, es totalmente reciclable, posee alta rigidez y dureza,

propiedades térmicas y es factible para el envasado de alimentos y farmacéuticos.

En cuanto a las propiedades físicas y su procesamiento, el PET presenta una flexibilidad molecular que es

reflejada en su temperatura de transición vítrea la cual se explica básicamente como una temperatura

intermedia entre el estado rígido y fundido, entiendo que este solo aplica para materiales vítreos y para el

presente caso se encuentra en torno a los 70 y 80°C. Lo que permite que la cristalización sea controlada

por las condiciones del enfriamiento. Además, por la presencia de anillos aromáticos en su cadena, el PET

presenta una estructura molecular estructural que facilita su proceso de cristalización. Pese, a las

propiedades mencionadas, este material tiende a perder resistencia física, razón por la cual el uso es

limitado o reemplazado por otras opciones de procesamiento. (Aprepet, 2006).

Por otro lado, dentro de las características del PET se encuentra la biorientación, que es el proceso en el

cual se produce la modificación de la estructura molecular del PVC en dos direcciones perpendiculares

entre ellas en sentido axial y radial, pasando de ser una estructura amorfa a un laminar en el cual las

moléculas conservan su entrelazamiento mientras son realineadas, lo que facilita las propiedades

mecánicas y de barreras con optimización de espesores. Gracias a la cristalización, entendida como el

proceso por el cual se genera la formación de un sólido a partir de un líquido o un gas, se logra la

resistencia térmica para utilizar bandejas termoformadas en hornos a altas temperaturas. Por último, se

encuentra la esterilización química realizada con óxido de etileno y radiación gamma el cual es un método

Capítulo 2. Marco Referencial

12

que trabaja en frio a temperaturas que no superan los 60°C con el objetivo de no ser perjudicado por el

calor y disminuir su vida útil consiguiendo la resistencia optima del PET (Reyes, 2009).

Las características eléctricas, dieléctricas y químicas del PET son la resistencia a los agentes químicos, la

baja absorción de humedad que lo hace adecuado para la fabricación de fibras, estabilidad a la intemperie,

la resistencia a aceites, grasas que se encuentran presentes ya sea en alimentos, sustancias diluidas o

ácidos minerales y la baja resistencia a cetonas de bajo peso molecular, solventes halogenados y bases.

2.2.1.2. Historia del PET

Surge durante la segunda guerra mundial el descubrimiento del Polietileno Tereftalato patentado por

John Rex Windfield y James Tennant Dickinson quienes investigaron los poliésteres termoplásticos

durante el periodo comprendido entre los periodos de 1939 y 1941. El objetivo de la investigación, nace

por la necesidad de buscar sustitutos para el algodón proveniente de Egipto. Años más tarde, el PET

empieza a utilizarse industrialmente en la fibra y en el uso textil, tomando mayor fortaleza hacia 1977

cuando se crean las primeras botellas causando gran revolución en el mercado mundial, debido a la

utilidad dada en comestibles, bebidas refrescantes, detergentes, aguas minerales entre otros. (Reyes 2009).

Una de las posibles causas por las cuales el PET ha logrado alcanzar los grandes mercados de la industria

global es gracias a su baja densidad de 1.455gr/cm³, el cual es menor a su contenido, lo que representa

ahorro no solo en el transporte de mercadería sino también en el consumo de combustible y desgaste del

motor. Además de la baja temperatura que requiere para ser trasformados en nuevos productos reciclables

que no solo están aportando al bienestar social, también contribuyen al cuidado del medio ambiente

cuando dicho material es reciclado.

En consecuencia, la revolución tecnológica del PET, ha permitido la evolución de materiales

constituyentes del envase, desarrollo de la industria, sustitución de otros productos, reducción del costo

Capítulo 2. Marco Referencial

13

económico y el impacto medioambiental dado gracias al proceso de reciclaje que viene desarrollando en

diferentes países de América, Europa y Asia.

En cuanto a la producción de la fibra polyester, comenzó en el año 1955, y hacia 1976 empieza a ser

utilizada en la industria del envase usado en bebidas. Hacia 1980, empieza su proceso de

comercialización en España, años después en México, causando gran revolución en el mercado y

convirtiéndose en el producto de envasado ideal en la revolución moderna, tomando fuerza hacia los años

90, continuando desde entonces hasta la actualidad con su mejora y desarrollo industrial. (Aprepet,

2006).

Debido a su alta cristalinidad y a la naturaleza aromática del Polietileno Tereftalato que hacen que el

material sea considerado no biodegradable y por lo tanto desfavorable para el medio ambiente (Crawford

& Rusell, 2013, Plastic degradation and its environment all implications with special reference). A partir

de ahí nace la necesidad de recurrir a otras estrategias que contribuyan al cuidado del planeta, como lo es

el proceso de reciclado. En este proceso los productos realizados con material PET son reprocesados con

el fin de acondicionarlos para la generación de una nueva materia prima, como lo son las láminas para la

fabricación de blíster y cajas, los flejes para productos voluminosos y los envases. Dicho proceso puede

darse como una manera de aprovechar los envases tan pronto sean desechados (Reyes, 2009, Estudio de

factibilidad para la instalación de una planta recicladora de envases de PET).

2.2.1.3. Reciclaje de PET

Dentro de las distintas formas del reciclado de los envases PET, después de terminada su vida útil, se

encuentran tres procesos básicos de reciclaje del PET (Reciclado químico de PET, obtención de Dibenzil

Tereftalato, 2014, Ferias de la ciencia Universidad Autónoma de México) los cuales son: El reciclaje

mecánico que consiste en la recolección del material plástico los cuales son escogidos y limpiados

Capítulo 2. Marco Referencial

14

(etiquetas, papeles, residuos de material) para iniciar su proceso de trituración en una maquina extrusora-

granceadora. De acuerdo a la contaminación del plástico el proceso puede variar. Luego, el producto es

lavado y separado de aquellas sustancias que son consideradas contaminantes, si es necesario, se repite el

proceso. Seguidamente, el material es llevado a la centrifuga en donde es lavado y secado y guardado en

un silo intermedio con el objetivo de hom*ogeneizarlo. Después de tener el producto lavado y triturado es

llevado al proceso de granceado, allí la granza, es procesada de acuerdo al producto final que se quiere

obtener.

Igualmente, el reciclado químico ha sido otra estrategia ambiental, usada por la industria y consiste en

separar las materias básicas del PET entre las que se encuentran los compuestos básicos de la resina y la

síntesis de ahorro de gas y petróleo. Dentro del reciclado químico existen otros procesos entre los que se

encuentran: La pirolisis, relacionada con el craqueo de las moléculas dadas por el calentamiento en el

vacío, en el caso del PET la pirolisis produce gas carbónico activado; La hidrogenación, entendida esta

como el proceso en el que las cadenas poliméricas son rotas y convertidas en petróleo sintético. La

gasificación, en el que los gases son calentados con aire o con oxígeno; La Chemolysis, es la aplicación

de procesos solvolíticos para transformar los materiales reciclados en nuevos plásticos; y la metanólisis,

es el proceso en el que se da uso del Etanol en el PET.

Por último, se encuentra el reciclaje energético en el cual los átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno al

ser quemados producen dióxido de carbono y agua con desprendimiento de energía. En este proceso se

evidencian tres tipos de plantas que recuperan energía: la primera de ella es la planta de combustión que

representan el 8% de los desechos y produce el 30% de la energía liberada, en segunda instancia se

encuentran los de combustión empleados por el PET para la producción de combustible y para finalizar se

encuentran las que se usan en el PET en los combustibles fósil. Por este motivo el reciclaje se considera

una solución a los problemas ambientales que se dan gracias a la cantidad de desechos que diariamente se

generan a nivel mundial.

Capítulo 2. Marco Referencial

15

Europa y Asia son los continentes con mayor índice de tasa de reciclaje del PET, superando el 30%,

totalmente opuesto al porcentaje reflejado en América Latina, especialmente en Colombia en donde este

proceso no alcanza una tasa alta, convirtiéndose de esta manera en uno de los países con menor índice de

reciclaje PET dejando de lado la importancia que requiere este proceso en el medio ambiente.

Es de resaltar, que el Polietileno de Tereftalato puede tardar muchos años en degradarse, por el contrario,

al realizarse el proceso de reciclaje puede producirse otras materias primas que benefician no solo los

procesos industriales como es el campo textil, también la ingeniería, los envases, aceites, gaseosas,

agroquímicos y el medio ambiente. Sin embargo, en Colombia actualmente existe iniciativa por parte de

la promotora de desarrollo (Codesarrollo) en la ejecución de procesos de reciclaje del PET en el país.

El proceso de reciclaje del PET, se realiza a través de varias etapas las cuales se pueden alternar

dependiendo de la planta y de las necesidades de la misma. En primer lugar, se encuentra el proceso de

separación que tiene como objetivo conseguir un producto limpio a través de la eliminación de todo tipo

de bacterias e impurezas que contenga el material. Esta selección es realizada de forma manual o

automática clasificando los materiales por color, plástico, metálico. Este sistema de separación se puede

realizar en dos sistemas distintos como lo son los separadores colorimétricos y los triboeléctricos, Los

resultados dependen de las características que tengan cada material que se va a separar. (Grado de

impureza, humedad entre otros). El siguiente proceso está relacionado con el triturado en donde los

envases son desmenuzados a través de los molinos de cuchillas. El tamaño y forma de la trituración

pueden cambiar, lo ideal es que el tamaño de las hojuelas no supere los 10 mm y esté libre de polvo.

Seguidamente, es llevado al proceso de lavado el cual puede realizarse al comienzo con el envase o

después sobre la trituración, a temperaturas frías, ambiente, media, caliente; esta última superando los

70°C. (Aprepet, 2006).

El objetivo del lavado es eliminar los residuos de cola, tierra y arena, papeles que se encuentran en la

superficie de la escama. El proceso de lavado usado es el método de fricción, centrifugación y ciclón y

Capítulo 2. Marco Referencial

16

puede variar el tiempo de secado dependiendo de la presencia de vacío en el producto. Por último, se

encuentra en proceso de extrusión o granceado en el que la trituración realizada, ya limpia y seca es

sometida a temperatura y presión para obtener el producto final, pues es allí en donde algunas escamas

son eliminadas. Los anteriores procesos de reciclaje son de gran importancia pues eliminan los

contaminantes, etiquetas, adhesivos y otros polímeros que no permiten la pureza del producto.

Pero ¿cómo identificar un producto que esté realizado con resina PET? Bien, para hacerlo es necesario

buscar en el fondo del producto un símbolo de color verde, con tres flechas en forma de triángulo las

cuales giran en sentido de las manecillas del reloj y que lleva en el centro el número uno (1) con las

iniciales PET O PETE. (SMA, 2002). Otra forma de reconocer el símbolo en un producto PET es

buscando el punto opaco en el centro del fondo.

En el caso de las botellas PET, estas pueden clasificarse en Retornables la cuales después de su primer

uso pueden reutilizarse a través de un proceso de limpieza y esterilización hasta que el producto pierda

algunas propiedades (25 veces). Las no retornables son aquellas que al consumir el producto que

contienen se desechan. Uno de los países con mayor número de productos envasados en botellas no

reciclables es México. (SMA, 2002)

Para Jorge Triviño, director de ecología y compromiso empresarial (ECOCE, 2006) “El incremento de

unidades, recicladas es debido al aumento de la conciencia ambiental en el conjunto de la población y

puesto de manifiesto en el número creciente de programas de recolección diferenciada en municipios.

Estas cifras demuestran como una modesta acción de cada familia o individuo, al estar escrita en un

programa municipal, se transforma en beneficios de indudable importancia para el conjunto de la

sociedad.” De lo que puede inferirse que el proceso de reciclaje en los diferentes países no solo depende

de cada una de las empresas involucradas en este proceso, sino de los individuos que forman parte de la

sociedad, pues es desde allí, como se inicia el proceso de reciclaje cuando cada persona o familia clasifica

los desechos.

Capítulo 2. Marco Referencial

17

2.2.1.4. Usos del PET reciclado

Hay que mencionar, además, que el uso del PET reciclado no solo se está dando en las botellas, la

industria farmacéutica y en la industria textil. Desde hace unos años, se ha venido haciendo eco a la idea

de reutilizar el plástico PET no solo en los procesos mencionados anteriormente; sino en la construcción

de viviendas usando el eco ladrillo. Hacia el 2011, Micheline Nayelli Gama Cadena, estudiante de

maestría en arquitectura, propone usar estas botellas para construir viviendas de interés social en lugar de

acumularlos por cantidades en distintos lugares de las ciudades. La estudiante afirma “Con dos mil

envases reciclados de agua y refresco se pueden construir los muros de una casa”. Además, manifestó que

este proyecto ya lo han realizado algunos países como Guatemala, México, Bolivia, Colombia y Estado

Unidos en pequeñas comunidades.

De acuerdo a lo manifestado por la persona mencionada, destac que la vida útil de una botella PET es de

un día, pero que el tiempo que tarda en degradarse es de 300 años en promedio, por ello la reutilización

del material es una solución viable para incluir este material en la edificación. También porque es una

solución a la problemática presentada con los desechos.

En Colombia, ya existen este tipo de construcciones fabricadas con los eco ladrillos en Cazucá, cerca de

Bogotá, la primera construcción fue realizada por la ONG, un techo para mi país y consiste en un salón

comunal y fue construido completamente con eco ladrillos y con la ayuda de la comunidad del barrio y

voluntario. (Quintero, Daniel 2014)

(Salas David, 2012) afirma “En principio, el eco ladrillo tiene el potencial de ser usado con la misma

efectividad de un ladrillo normal, pero al igual el ladrillo, necesita de un pórtico compuesto de la red de

columna y varilla que le de soporte para que sea una vivienda viable de cualquier tipo”, David Salas,

ingeniero de la firma Construcciones el Bosque S.A., ganadora del premio nacional de ingeniería 2012,

otorgado por la Asociación Colombiana de Ingenieros.

Capítulo 2. Marco Referencial

18

Finalmente, el PET, es un material plástico en el que su proceso de reciclaje disminuye los problemas

ambientales por los que está atravesando el planeta actualmente. Es por ello, que con el presente proyecto

de investigación se busca aprovechar al máximo este material reciclado para la elaboración de eco

ladrillos y por ende la construcción de diferentes tipos de viviendas.

2.2.2 Mampostería

Las unidades de mampostería, son elementos fabricados, que de acuerdo a su composición se pueden

encontrar de cerámica (arcilla cocida) , sillico calcáreas o concreto, por sus características mecánicas en

cuanto a resistencia, rigidez y durabilidad permiten que estas, sean empleadas en la elaboración de todo

tipo de estructuras de ingeniería civil; las unidades de mampostería se pueden encontrar con perforación

vertical, con perforación horizontal o simplemente macizas, su uso se debe a la configuración del muro y

a las características de sismicidad de la zona donde se pretenda elaborar la estructura.

2.2.2.1. Unidades de mampostería

Las unidades de mampostería, siguiendo las especificaciones de la norma colombiana de diseño sismo

resistente se encuentran caracterizadas en : unidades típicas y las unidades especiales, las unidades

especiales son unidades con una configuración prismática, conformada especialmente por seis lados

planos los cuales son empleados para la colocación de la pega, en la elaboración de muros y para la

colocación del acero de refuerzo en caso donde se emplee la mampostería estructural, estas unidades

pueden ser macizas, con perforación vertical o unidades típicas con perforación horizontal.

Las unidades de mampostería consideradas como especiales son empleadas para la elaboración de viga,

dinteles y columnas, generalmente este tipo de unidades son empleadas como mecanismo de resistencia al

Capítulo 2. Marco Referencial

19

corte, existen dos tipos de unidades de perforación vertical especiales y unidades especiales. (Takeuchi,

2007).

Las unidades de mampostería generalmente se encuentran elaboradas en tres tipos de materiales que se

mencionaron anteriormente, en arcilla, en donde esta debe contar con buenas características de

plasticidad, resistencia a la tensión, presentar una baja retracción, características que permitirán facilitar el

secado y prensado luego de ser sometidas a altas temperaturas.

Unidades de concreto, este tipo de unidades se elaboran luego de haber realizado una adecuada

dosificación de agua, agregados y material cementante, su proceso de fabricación se basa en la

elaboración de una mezcla consistente con las características especificadas de acuerdo a las necesidades

de resistencia que se requieren, la mezcla se introduce en un molde a través de un proceso de compresión,

que luego será retirado para su posterior proceso de curado. Las unidades de mampostería de concreto

pueden ser de peso liviano, peso mediano y peso normal. (Takeuchi, 2007).

Para la producción de las unidades de concreto, es importante contar con una buena calidad de los

materiales, también con equipos de producción adecuados, que permitan generar unidades de

mampostería con calidades, que se encuentren dentro de lo especificado por la norma de construcción

colombiana.

El proceso de fabricación de las unidades de concreto comprende los siguientes pasos:

Realizar una buena clasificación de los agregados, enmarcada por una buena granulometría, con la

finalidad de obtener espesores de tabiques adecuados y lograr resistencias equivalentes. La calidad del

material cementicio, así mismo como la de los aditivos empleados en la elaboración de las unidades de

concreto.

Capítulo 2. Marco Referencial

20

Un buen diseño de mezcla es una de las características más importantes, puesto que, con base en esta, se

definen muchas propiedades de las unidades de concreto, como su resistencia a la compresión, su

capacidad de absorción de agua, resistencia a la abrasión etc.

Las unidades sílico calcáreas, son unidades compuestas por la combinación de arena silícea y cal

hidratada, el cual a través de un proceso de compactación por compresión se moldea, seguidamente su

proceso de curado se realiza con la utilización de vapor a presión.

Una vez se han determinado la calidad y diseño de mezcla, es importante incorporar los aditivos en forma

líquida, si se emplea algún tipo de pigmentación para darle tonalidad a las unidades, se debe incorporar

simultáneamente con el aditivo a usar.

La mezcla se debe conducir a una maquina vibro compresora, que moldea las unidades con vibración y

compresión, usando moldes precisos, las unidades salen de la maquina sobre placas de acero, que

posteriormente serán llevada a una cámara de curado donde son colocadas sobre estanterías y se les aplica

la humedad por micro aspersión de agua durante 24 horas. (Concretodo, 2013)

2.2.2.2. Tipos de unidades de mampostería

Unidades de perforación vertical

Son unidades que se pueden emplear en zonas de distinta caracterización de sismicidad y se emplean en la

elaboración de todo tipo de estructuras, las unidades de mampostería de perforación vertical deben

cumplir con los requisitos dimensionales establecidos por la NSR-10, la perforación presente en la unidad

de mampostería se usa para la localización del acero de refuerzo vertical.

Capítulo 2. Marco Referencial

21

Tabla 2-1 Espesores mínimos de paredes en unidades de mampostería de perforación vertical (mm)(Asociación Colombiana de ingeniería Sísmica, 2010)

Espesor externo Espesor mínimo de paredes exteriores Espesor mínimo detabiques transversales

Nominal Sin perforacionesverticales secundarias

Con perforacionesverticales secundarias

Sin perforacionesverticales secundarias

80⁽¹⁾ 20 30 20

100 20 30 20

120 22 32 20

150 25 35 25

200 30 40 25

250 35 45 30

300 40 50 30

Nota⁽¹⁾ La unidad de 80 mm de espesor externo nominal sólo se permite en muros no estructurales y en lasparedes laterales de mampostería de cavidad

Unidades de perforación horizontal

Este tipo de unidades, tienen un uso más limitado, su uso se debe realizar teniendo en cuenta las

características sísmicas de la zona, sin embargo, se pueden emplear en la elaboración de muros

confinados o muros reforzados externamente.

Unidades macizas.

Las unidades macizas generalmente se emplean en la elaboración de muros confinados, sin embargo, su

uso se presenta solo en estructuras en donde el grado de disipación es bajo o en la elaboración de

mampostería simple o no reforzada. (asociacion colombiana de ingenieria sismica , 2010).

Capítulo 2. Marco Referencial

22

2.2.2.3. Propiedades

Dimensiones, Densidad y Volumen.

Es importante determinar, las propiedades de las unidades de concreto, con la finalidad de conocer

adecuadamente la densidad de la unidad de mampostería que se esté elaborando y si cumple con los

requerimientos para lo cual esta va a ser empleada, en cuanto a dimensiones de los tabiques y tamaño de

las celdas, en caso de ser una unidad destinada para la mampostería estructural.

El ensayo para determinar esta propiedad se elabora con la inmersión en agua y su posterior cálculo de la

masa sumergida, o simplemente encontrando el volumen de vacíos para el caso de ser unidades con

perforación vertical, si las unidades a evaluar son macizas, se calcula simplemente con las dimensiones

dadas por el fabricante.

Volumen (m ) = ( ) ( )( ) (1)

Densidad = masaVolumenDensidad = (2)

Absorción en agua.

Es una propiedad muy importante de las unidades de mampostería, la definición adecuada de esta, influye

significativamente en un buen comportamiento de las unidades, puesto que un alto contenido de agua en

la muestra, es un alto indicio de una gran permeabilidad, induciendo en las unidades, variaciones

volumétricas que podría causar fisuración.

Capítulo 2. Marco Referencial

23

Para la determinación de este ensayo, se someten como mínimo tres unidades de mampostería a evaluar,

según los requerimientos establecidos por la NTC 4024, la unidad se debe incorporar en agua a

temperatura ambiente durante un periodo no mayor a 24 horas, posterior a esto se mide el aumento de la

masa por absorción, la cual debe estar dentro de los rangos establecidos de acuerdo al peso de la unidad.

Tabla 2-2 Absorción de agua según su densidad(Concretodo, 2013)

Absorción de agua (Aa%) según el peso (densidad) del bloque, secado al hornoPromedio de 5 unidades, máximo, %Unidades / mampostería Estructural

Peso Liviano, menos de 1680 Mediano de 1680 hastamenos de 2000

Normal, 2000 o más

Clase alta 15 12 9Clase baja 18 15 12

Unidades / mampostería no EstructuralChapa 15 12 9Unidad 18 15 12

Absorción % = masa − masamasa ∗ 100Absorción % = ∗ 100 (3)

Coeficiente de saturación = ∗ 100 (4)

Contenido de humedad

Es un indicativo de la presencia de humedad en el bloque, estando presente, en un gran porcentaje, puede

provocar en las unidades de mampostería fisuración, el procedimiento para la elaboración del ensayo, es

con base en los requisitos establecidos por la NTC 4024.

Capítulo 2. Marco Referencial

24

Contenido de humedad % = ∗ 100 (5)

Resistencia a la compresión.

Esta propiedad es quizás una de las más importantes de las unidades de mampostería, su adecuado control

permite evaluar, desde la calidad de los materiales empleados, como la dosificación de estos, así como

también la durabilidad; el ensayo se realiza con base en los requerimientos de la NTC 4024 para unidades

en concreto. Para el ensayo se emplea una maquina la cual permite la aplicación de una carga axial en la

unidad a fallar, con base en este resultado, se determina la resistencia a la compresión como una relación

entre la carga aplicada y el promedio de áreas de la cara superior e inferior.

Tabla 2-3 Valor mínimo de la resistencia a la compresión Mpa (kfg/cm2) de bloque de concreto yvalor de la Absorción de agua según la densidad del concreto secado al horno

(Concretodo, 2013)

Resistencia a la compresión a los 28 d (Rc₂₈) ᴮ,evaluada sobre el área neta promedia (Anp)

Absorción del agua (Aa), en % según el peso(densidad) del concreto secado al horno, kg/m³

Mínimoᴮ, Mpa Promedio de 3 unidades, máximo, %Clase Promedio de 3

unidadesIndividual Peso mediano, de 1680 kg/m³

hasta menos de 1900 kg/m³Peso normal, 1900

kg/m³ o másAlta 13 11 12% 9%

Normal 10 9 15% 12%

Se debe determinar:

Resistencia a la compresión sobre el área neta

Resistencia a la compresión sobre el área neta (Rc) = (6)

Cmax: carga máxima a la compresión

Anp: área neta del espécimen enmm

Capítulo 2. Marco Referencial

25

Resistencia a la compresión sobre el área bruta

Resistencia a la compresión sobre el área bruta (Rc) = (7)

Cmax: carga máxima a la compresión

Ab: área bruta del espécimen enmm Resistencia a la tensión.

Esta propiedad, define la durabilidad de la unidad de mampostería, permite conocer el modo de falla

cuando está sometida a grandes esfuerzos de flexión o compresión, por la dificultad del ensayo, este no es

muy común; el ensayo de módulo de rotura es un ensayo alterno, en el cual la unidad de mampostería de

concreto se apoya en los tercios de la luz, y se le aplica una carga axial sobre el centro de la unidad, hasta

llegar al punto de falla. Generalmente en las unidades de concreto la rotura varía entre un 10% y un 20%

de la resistencia a la compresión. (Takeuchi, 2007)

Los ensayos para determinar cada una de las propiedades de las unidades de concreto, se deben realizar

siguiendo las especificaciones de la NTC 4024 (prefabricados en concreto. Muestreo y ensayos de

prefabricados de concreto no reforzados vibro compactados), la NTC 4026 (bloques y ladrillos de

concreto para mampostería estructural), la NTC 4076 (unidades, bloques y ladrillos de concreto para

mampostería no estructural y chapas de concreto).

El uso y búsqueda de nuevos materiales ingenieriles, han permitido que hoy en día, se le esté dando

solución a pequeña escala, a materiales de origen químico, comúnmente empleados en la elaboración de

unidades plásticas para el almacenamiento y conservación de comida y bebidas, estos materiales en el

mundo genera millones de toneladas en desechos, que, por falta de una buena disposición, terminan

contaminando el medio ambiente.

Capítulo 2. Marco Referencial

26

2.3 Antecedentes de Investigación sobre el tema

En la actualidad, el creciente uso de nuevas tecnologías y la aplicación de nuevos materiales en la

ingeniería civil han generado que día a día se esté avanzando en la búsqueda de soluciones a distintos

problemas que no solamente estén ligados con el factor económico sino también con el factor ambiental,

generando en los ingenieros la necesidad de emplear materiales abundantes en el medio que diariamente

son empleados por la sociedad en sus actividades diarias, pero que por sus características físico mecánicas

pueden llegar a dárseles un uso mucho más racional, alivianando el impacto que estos generan en el

medioambiente.

Constantemente se han visto grandes avances en la utilización de todo tipo de material reciclable, en

especial de los plásticos, puesto que por sus características mecánicas se han venido empleando en la

elaboración de todo tipo de elementos empleados en la construcción, uno de estos elementos es la

fabricación de unidades de mampostería no estructural, empleada generalmente en la elaboración de

muros divisorios o muros fachada. Las unidades de mampostería se elaboran con un porcentaje de PET

triturado para suplir la cantidad del agregado pétreo empleado.

Investigaciones realizadas en la universidad central de Venezuela, como un aporte más a los problemas

críticos ambientales, generados por el PET, es la implementación de este en la elaboración de unidades y

mezclas de concreto, su investigación, consistió en la elaboración de tres tipos de mezclas de concreto, en

donde un buen porcentaje de los agregados fue remplazado por una porción de material reciclado PET, se

elaboraron cerca de 21 muestras con variaciones en la cantidad de Tereftalato Polietileno, con porcentajes

comprendidos entre 5%,10% y 15%.Una vez elaboradas las mezclas y su posterior curado durante 28

días lograron determinar que, al variar la cantidad de PET , se afectaba directamente no solo la resistencia

a la compresión de las unidades, sino además, se veían afectadas propiedades como la absorción y la

resistencia a la abrasión, sin embargo, no se puede sustituir del todo la presencia de un agregado (arena),

Capítulo 2. Marco Referencial

27

puesto que el solo material cementante y el PET no logran una correcta cohesión. (Alesmar, Rendon , &

Korody, 2008).

El PET es un material que se puede emplear en la elaboración de distintos materiales que se pueden usar

en la construcción, investigaciones recientes han encontrado la aplicabilidad del Tereftalato Polietileno en

la mezclas de mortero de pega y en la construcción de unidades de mampostería (bloques), de los

ensayos realizados, determinaron, que la variación del material plástico influye significativamente en el

comportamiento a compresión, en la fluidez de la mezcla y en la capacidad de deformación elástica

cuando la unidad de concreto es sometida a grades esfuerzos de flexo-compresión. (Chowdhury, Tashkan,

& Suganya, 2013)

En distintos países de América del sur ,en Chile y Argentina han considerado la posibilidad de emplear

materiales plásticos para la construcción de viviendas, en donde no solo se elabore unidades de

mampostería, sino además losas prefabricadas, de los ensayos realizados a estas unidades prefabricadas,

lograron encontrar que ofrecen una buena resistencia a la compresión, no de alto grado pero si apta para

las bajas solicitaciones de carga; presentaron una buena resistencia a la abrasión, los muros de

mampostería pueden ser fácilmente revocados por la buena adherencia de estos materiales, demostrando

sin duda que el PET, es un material que puede ser apto para elaborar elementos no estructurales que no

demanden un alto grado de carga axial. (Gaggino, 2008).

En países como Ecuador , uno más que se une a la problemática ambiental, buscando darle un mejor

uso a los residuos plásticos; un estudio realizado en Quito, consistió en elaborar bloques de mampostería

en concreto, para ser empleados en la construcción de viviendas, con la finalidad de reducir costos en la

elaboración de estas y lograr mejorar en cierto grado la calidad de vida de la población más pobre, su

estudio se centró en la fabricación de varias unidades de mampostería en concreto, variando solamente la

cantidad de Tereftalato de Polietileno; de las muestras elaboradas pudo verificar, que el aumento del PET

triturado y del tamaño del agregado plástico, influían significativamente en la mejora de la resistencia de

Capítulo 2. Marco Referencial

28

la unidades, además de esto, el costo de elaboración de un muro con unidades tradicionales en relación

con las unidades mezcladas con el material plásticos se veían reducidos en un buen porcentaje, al no

necesitar en la mayoría de los casos una mano de obra calificada, clasificando a este material como apto y

propicio, al contar con una buena resistencia a la compresión. (Pullaguari, 2010)

Debido a la problemática que presenta el manejo de materiales como el plástico (PET), nuevas ideas para

tratar esta problemática se han venido presentando, en Colombia especialmente en la ciudad de Acacías

Meta, en donde se realizó un proyecto elaborado por estudiantes de la universidad de la Salle, quienes a

partir del Tereftalato Polietileno, originaban unidades de mampostería que fueran aptas para emplearlas

en la construcción de viviendas de interés social, tratando una problemática ambiental que se presentaba

en la zona con el manejo de residuos plásticos, su investigación se basó; en determinar las características

físico mecánicas de unidades elaboradas con PET, de los resultados obtenidos pudieron conocer que las

unidades plásticas, son aptas para la construcción de viviendas de interés social, sin embargo no cumple

con algunas de las propiedades para las unidades de mampostería, como lo es la absorción, en cuanto a

resistencia y abrasión, presenta valores adecuados, lo cual les permitió concluir, que este tipo de unidades

a nivel económico es totalmente viable, y a nivel estructural es propicio para emplearlo en la elaboración

de viviendas de interés social. (Molina, vizcaino, & Ramirez, 2007).

2.4 Marco Normativo

Las normas que se relacionan a continuación son las que regirán el desarrollo de este proyecto de

investigación.

NTC 77 Tamizado de Materiales Granulados (Agregados o Áridos)

Capítulo 2. Marco Referencial

29

NTC 78 Agregados para Hormigón Determinación del Porcentaje de Material que Pasa por el Tamiz

NTC 74 Método de Lavado.

NTC 92 Método para Determinar la Masa Unitaria de los Agregados.

NTC 127 Método para Determinar el Contenido Aproximado de Materia Orgánica en Arenas Usadas

en la Preparación de Morteros y Hormigones.

NTC 237 Método para Determinar el Peso Específico y la absorción de Agregados Finos.

NTC 247 Bloques Huecos de Hormigón para Muros.

NTC 682 Materiales Refractarios. Determinación de la Resistencia a la Rotura por Compresión y por

Flexión en Frío.

NTC 4024 Prefabricados de Concreto. Muestreo y Ensayos de Prefabricados de Concreto no

Reforzado, Vibrocompactado.

NTC 4017 Métodos para Muestreo y Ensayos de Unidades de Mampostería de Arcilla.

NTC 4026 (Bloques y Ladrillos) de Concreto para Mampostería Estructural.

NTC 4076 (Bloques y Ladrillos) de Concreto para Mampostería No Estructural Interior y Chapas de

Concreto.

NTC 4383 Mampostería de Concreto. Términos y Definiciones.

Según la Norma Sismo Resistente del 2010 existen diversas clasificaciones de mampostería estructural y

diversos tipos de unidades. Veamos

Capítulo 2. Marco Referencial

30

Tabla 2-4 Clasificación de mampostería estructural

Mampostería estructural

Clasificación Descripción Sistema Estructural

Mampostería de cavidadreforzada

Dos paredes de mamposteríaseparadas por concretoreforzado.

Capacidad especial de disipar laenergía en el rango inelástico(DES)

Mampostería reforzadaexternamente

Piezas de mampostería conperforación vertical reforzadasinternamente

Capacidad especial de disipar laenergía en el rango inelástico(DES) cuando todas sus celdassean rellenas de mortero o conmínimos de refuerzo. Concapacidad moderada de disipar laenergía en el rango inelástico(DMO) si se rellenan solo lasceldas que tienen refuerzo

Mampostería parcialmentereforzada

Piezas de mampostería conperforación vertical reforzadasinternamente

Capacidad moderada de disipar laenergía en el rango inelástico(DMO)

Mampostería no reforzada

Piezas de mampostería que nocumplen con las cuantíasmínimas de refuerzo.

Capacidad mínima de disipar laenergía en el rango inelástico(DMI)

Mampostería de murosconfinados

Piezas de mampostería,reforzadas por elementos deconcreto reforzado alrededor

Capacidad moderada de disipar laenergía en el rango inelástico(DMO)

Mampostería de murosdiafragma

Piezas de mampostería,colocados dentro de unaestructura de pórtico

No se permite para edificacionesnuevas

Mampostería reforzadaexternamente

Es la mampostería reforzadadentro del revoque, fijándosecon clavos o conectores.

Capacidad mínima de disipar laenergía en el rango inelástico(DMI)

Capítulo 2. Marco Referencial

31

Tabla 2-5 Tipo de unidades de mampostería

Unidades de Concreto

Bloque de perforación vertical portante NTC 4026 (ASTMC90)

Portantes de concreto macizas NTC 4026 (ASTM C55)

Unidades de concreto no reforzada para mampostería NTC4076 (ASTM C129)

Unidades de Arcilla

De perforación vertical para mampostería estructural NTC4205-1 (ASTM C34)

Maciza para mampostería estructural NTC 4205- 1 (ASTMC62 - C652)

Para mampostería no estructural NTC 4205- 2 (ASTM C56 -C212 - C216)

De perforación horizontal para mampostería estructural NTC4205- 2 (ASTM C56 - C212)

De arcilla cocida para fachadas NTC 4205- 3Unidades Silico - Calcáreas Cumplen con la norma NTC 922 (ASTM C73)

Capítulo 3. Metodología

32

3 Metodología

3.1 Introducción

El elevado costo de materiales en la construcción, los altos índices de contaminación ambiental han sido

causales para enfocar la presente investigación hacia la elaboración de una unidad de mampostería

elaborada a base de PET, que favorezca no solo la economía de la construcción, también la disminución

de la contaminación con materiales que circundan en el entorno (botellas de plástico PET), la incursión

en un proyecto de proyección social en que a base de unidades de mampostería elaborada con PET

puedan construirse viviendas de interés social que beneficien a miles de personas en el país y fuera del él

y que finalmente esta unidad cumpla con las normas de sismoresistencia que pide la norma de calidad.

Desde años atrás, países de América y Europa, han intentado buscar estrategias frente a dicha

problemática usando las platinas de acero en la construcción. Sin embargo, esta estrategia no pudo ser

desarrollada, debido a los altos costos en la instalación de la platina, el peso de la estructura aumentó y a

eso se adicionó la corrosión de las mismas. Es por lo anterior, que surge la necesidad de buscar un

material de bajo costo, liviano, resistente y que no solo beneficie la construcción sino también la

problemática ambiental y social.

Pues bien, el proceso al que se hace referencia en el anterior párrafo es la elaboración de una unidad de

mampostería que será elaborado a base PET triturado. Entre las ventajas del uso de este material, en la

elaboración de una unidad de mampostería se encuentran: la disminución de material de desperdicio en

Capítulo 3. Metodología

33

muros y acabados lo que permite que pueda ser aplicado directamente sobre muros, estucos o pinturas;

dentro de las celdas de los muros elaborados, pueden colocarse conducciones eléctricas, hidrosanitarias y

de telecomunicaciones, La utilización de la formaleta es eliminada, permite el uso de entrepisos

prefabricados, provee al sistema aislamiento térmico debido a sus características físicas. Por otro lado,

dentro de las desventajas se evidencian la necesidad de un diseño arquitectónico riguroso que favorezca la

adecuación vertical y horizontal de los muros, por su diseño estructural no permite hacer modificaciones

en los espacios interiores.

3.2 Recopilación de la información

Se recolecta la información que se encontró a cerca de aquellos temas relacionados con el proyecto de

investigación propuesto, poniendo mayor atención a los mampuestos de concreto, al reciclado y

características del PET.

3.3 Selección de la Bloquera

Inicialmente se intentó elaborar los mampuestos manualmente, pero esto no fue posible, debido a las

características del PET la fuerza del hombre no era suficiente para compactar dicho material, cuando el

mampuesto iba a ser desmoldado, se desbarataba una de sus caras frontales.

Para poder llevar a cabo con éxito la fabricación de estos especímenes, fue necesario el uso de una

máquina bloquera vibro compactadora, estacionaria y que puede producir alrededor de 2000 bloques en 8

horas. Se caracteriza por tener un motor de 3 Hp y 3600 rpm. El vibrado permite que la calidad del bloque

sea mayor, evitando que al ser desmoldados se altere su forma.

Capítulo 3. Metodología

34

Los especímenes fueron elaborados en la ciudad de Ibagué Tolima.

3.4 Muestreo

Se realizó con la misma dosificación empleada por la fábrica de bloques El Sol de la ciudad de Ibagué,

Tolima, donde serán adquiridos 6 unidades de mampuestos en concreto, para realizarse las pruebas de

laboratorio que permitan hacer la comparación de dichos especímenes.

3.5 Caracterización de los materiales

3.5.1 Caracterización de la arena

El tipo de este material usado en la elaboración de la unidad mampostería es arena proveniente de la

Cantera la Caima, ubicada en el municipio de Alvarado, departamento del Tolima. Esta arena se

caracteriza por ser de alta calidad. Se usó en este proyecto porque sus granos son muy pequeños lo que la

hace más fina. La arena se origina gracias a la desintegración de las rocas de forma natural o cuando se

realiza trituración de estas. Normalmente los diámetros del grado de arena son inferiores a los 5mm y está

compuesta por dióxido de silicio. Aunque la arena es un material que se puede conseguir en ríos, lagunas,

lagos y volcanes se decidió obtenerla directamente de la vereda la Caima por sus características.

La arena es uno de los materiales usados en el mundo para la construcción. Una de las características de la

arena es la capacidad para comprimirse fácilmente, Por lo que es usado para reforzar muros y cimentar

ciertos tipos de suelos. Cabe resaltar que, dependiendo de la pureza de la arena, depende la dureza o el

tiempo de secado del hormigón

Capítulo 3. Metodología

35

Para fundar las propiedades del material se debe evaluar la granulometría del agregado fino, el porcentaje

de material que pasa por el tamiz No 200, peso unitario, contenido de materia orgánica y el peso

específico y absorción.

Los ensayos que permitieron determinar las características del agregado fino se realizaron en el

laboratorio de Ingeoconsultores Ltda., de la ciudad de Ibagué, Tolima.

3.5.1.1 Ensayo granulométrico del agregado fino

Este método se realiza con el fin de determinar la composición granulométrica y el módulo de finura del

agregado fino.

Para la elaboración del ensayo emplearemos los siguientes equipos:

Balanza.

Horno.

Pala para cuartear la muestra.

Máquina zarandeadora con movimiento lateral o lateral vertical.

Tamices según la norma NTC 32.

Se humedece la muestra y se obtiene una muestra representativa por el método de cuarteo, la muestra

después de secada, debe tener un peso aproximado de 500 gramos. La fracción retenida en el tamiz al

completar la operación debe pesar menos de 200 gr. Si sucediera lo contrario habría que fraccionar

nuevamente la muestra.

Se seca la muestra en el horno a 110⁰C ±5⁰C hasta que no sufra una pérdida de peso mayor de 0.1%.

Capítulo 3. Metodología

36

Se ordenan los tamices en forma decreciente y se incorpora la muestra en la parte superior. Se zarandean

los tamices manualmente con movimientos circulares constantes o por medio mecánico entre 5 a 10

minutos. Cuando no pase más del 1% de la muestra por lo tamices se culmina con este procedimiento y se

mide el peso retenido en cada tamiz.

Se calculan los porcentajes retenidos en cada tamiz según el peso total de la muestra.

El módulo de finura define un factor empíricamente que permite estimar que tan fino o que tan grueso es

el material.

Los resultados obtenidos en este ensayo son:

Límites de Atterberg

Tabla 3-1 Límite líquido de la arena

Ensayo No

No líquido

Tara NoNo de golpesPeso suelo húmedo + taraPeso suelo seco + taraPeso taraPorcentaje de humedad (%)

Tabla 3-2 Límite Plástico de la arena

Ensayo No

No plástico

Tara NoPeso suelo + Tara húmedoPeso suelo + Tara secoPeso tara% de humedad Promedio N.P.

Tabla 3-3 Granulometría

Peso total de la muestrahúmeda (g)

Humedad Natural(W1 – W2) / (W2 – W3) x 100

W1 W2 W3

Capítulo 3. Metodología

37

Peso total de lamuestra seca

1839 Peso total del material después de lavado 1777

Tamiz Peso retenidoindividual

% Retenidoindividual

% Retenidoacumulado

% Que pasaPulgada

3/8” 2 0,1 0,1 99,9No 4 141 7,7 7,7 92,2No 8 290 15,8 23,4 76,5

No 16 419 22,8 46,2 53,7No 30 356 19,4 65,6 34,3No 50 312 17,0 82,5 17,3

No 100 194 10,5 93,1 6,8No 200 64 3,5 96,5 3,3Fondo 62 3,3 99,9 0,0

Clasificación

Límite líquido N.L. (%) Índice de grupo _----_

Límite plástico N.P. (%) Clasificación AASHTO _----_

Índice de plasticidad N.P. Clasificación U.S.C. _----_

3.5.1.2 Porcentaje de material que pasa el tamiz No 200

Este ensayo determina por lavado la cantidad de material que pasa por el tamiz No 200.

El equipo empleado para el desarrollo de la prueba es:

Balanza.

Tamices.

Horno o estufa.

Recipiente.

Capítulo 3. Metodología

38

Se mezcla el agregado y se realiza por cuarteo hasta obtener una cantidad considerable. Se humedece el

agregado para minimizar la segregación y la pérdida de polvo.

La muestra seca deberá contar con unos valores mínimos estandarizados. Después de secarse la muestra

hasta que su peso sea constante, se vierte en un recipiente con agua, se agita hasta que las partículas finas

queden en suspensión y se vacía el agua de lavado, se repite el procedimiento hasta que el agua de lavado

sea clara. El material que queda en el recipiente y en los tamices se seca.

El material que pasa por el tamiz No 200 se calcula por medio de una fórmula y el informe debe expresar

el porcentaje de material fino con una precisión de 0.1%.

Los resultados obtenidos en este ensayo fueron los siguientes:

Ilustración 3-1 Gráfico % de arena que pasa por el tamiz

20

40

60

80

100

120

10 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.08 0.1

% pasa

Gruesa

Fina

Capítulo 3. Metodología

39

Tabla 3-4 Resultados módulo de finura de la arena

P1:(g) 1839 P2:(g) 1777 Especificación. INVIASTamiz Abertura Peso % Ret % Acu % Pasa Gruesa Fina3/8” 9.5 2 0.1 0.1 99.9 100 100No 4 4.75 141 7.7 7.8 92.2 95 100No 8 2.36 290 15.8 23.5 76.5 80 100No 16 1.18 419 22.8 46.3 53.7 50 85No 30 0.6 356 19.4 65.7 34.3 25 60No 50 0.3 312 17 82.7 17.3 10 30

No 100 0.15 194 10.5 93.2 6.8 2 10No 200 0.08 64 3.5 96.7 3.3Fondo --- 62 3.3 100

Módulo de finura = 3.19

3.5.1.3 Peso unitario del agregado fino

Este ensayo describe los procesos para determinar el peso unitario de los agregados finos sueltos y

compactados.

Los equipos a emplear en este ensayo son:

Balanza.

Varilla compactadora.

Pala o cuchara.

Flexómetro.

Recipiente de medidas.

La mezcla debe secarse y reducirse por cuarteo.

Para el peso unitario de agregado compactado se usa la varilla compactadora agregando el material en tres

capas de igual volumen hasta llenarlo. Cada capa se apisona con la varilla dando 25 golpes.

Capítulo 3. Metodología

40

Para el peso unitario de agregado suelto se llena el recipiente con una pala o cuchara a una altura no

mayor de 5cm y se enrasa con una regla o con la mano.

El peso de la muestra es la diferencia del peso del recipiente lleno y el recipiente vacío. Y el peso unitario

es el cociente del peso de la muestra y el volumen del recipiente.

Los resultados obtenidos no deben diferir en más del 1%.

Los resultados arrojados con este ensayo de peso unitario suelto y compacto fueron los siguientes:

Tabla 3-5 Resultados Peso unitario suelto de la arena

Muestra 1 2 3 PromedioW.s + W.r (g) 6483.00 6485.00 6478.00 6481.80W.r (g) 2095.00 2095.00 2095.00 2095.00W.s (g) 4388.00 4390.00 4383.00 4386.80V.r (cm³) 2675.00 2675.00 2675.00 2675.00M.U.S. (g/cm³) 1640.40 1640.90 1638.50 1639.90Gs. Aparente (S) 2.63 2.63 2.63 2.63V=100((S*W)-M.U.S.)/(S*W)) (%) 37.72 37.70 37.80 37.74

Tabla 3-6 Resultado peso unitario compacto de la arena

Muestra 1 2 3 PromedioW.s + W.r (g) 6797.00 6802.00 6806.00 6801.50W.r (g) 2095.00 2095.00 2095.00 2095.00W.s (g) 4702.00 4707.00 4711.00 4706.50V.r (cm³) 2675.00 2675.00 2675.00 2675.00M.U.C. (g/cm³) 1757.80 1759.60 1760.90 1759.40Gs. Aparente (S) 2.63 2.63 2.63 2.63V=100((S*W)-M.U.C.)/(S*W)) (%) 33.27 33,20 33.15 33.20

Donde

W.s + W.r Masa de la muestra más recipiente.

W.r Peso del recipiente.

W.s Peso de la muestra.

Capítulo 3. Metodología

41

V.r Volumen del recipiente.

M.U.S. Peso unitario suelto.

M.U.C. Peso unitario compacto.

G.s Gravedad específica aparente (S) base seca, determinada con las normas NTC 176 y 237.

W Densidad del agua (998 Kg/m³)

V % de vacíos.

3.5.1.4 Contenido de materia orgánica.

Este ensayo señala la presencia de material orgánico nocivo para la arena natural que ha de usarse en

morteros o concretos.

El ensayo colorimétrico permite definir si la arena con material orgánico es o no acta para ser utilizada.

Los equipos a usar en este ensayo son:

Frascos.

Reactivos.

Se llena un frasco transparente con 130 cm3 con la muestra. Se le añade hidróxido de sodio en agua hasta

que el volumen de agua y arena den 200 cm3. Se tapa, se agita y se deja en reposos durante 24 horas.

Faltando dos horas se llena un frasco con solución de referencia hasta completar un volumen de 75 cm3.

Se comparan el color de los líquidos de los dos frascos.

Capítulo 3. Metodología

42

Si el resultado da una cifra mayor de 3 no se desecha el material. En este caso se procede a hacer el

ensayo de compresión de cubos para definir la calidad de la arena.

Los resultados arrojados para esta muestra fueron los siguientes:

Tabla 3-7 Resultados de materia orgánica presentes en la arena

Tamaño máximo nominal4,75 mm (No 4) o menor

Masa Original de lamuestra seca

(g)

Masa de la muestra seca,después de lavada

(g)

Partículasdeleznables

(%)

300.00 300.00 297.30 0.90

Partículas deleznables (%) 0.90Porcentaje máximo especificado 1.00

Estado Cumple

3.5.1.5. Peso específico y absorción.

Este ensayo determina el peso específico, el peso específico aparente y la absorción del agregado fino.

Los equipos a emplear en este ensayo son los siguientes:

Balanza.

Bandejas.

Secador de pelo.

Picnómetro o probeta.

Molde metálico.

Compactador mecánico.

Cuchara o espátula.

Horno o estufa.

Capítulo 3. Metodología

43

Se toman 1000 gr de agregado por el método del cuarteo.

Se sumerge la muestra en agua durante 24 horas, luego se extiende en una superficie no absorbente, se

agita con frecuencia y se expone a corriente de aire suave y caliente, hasta que las partículas queden

sueltas.

Se coloca la muestra en un recipiente cónico y se deja caer libremente el pisón 25 veces y se alisa la

muestra. Esta actividad se repite varias veces hasta que la muestra se derrumbe ligeramente al separarse

del molde.

Se pesa la muestra saturada con superficie seca y se introducen unos 500 gr en la probeta con 100 cm3 de

agua y luego se completa con agua a 20⁰C y hasta cerca de 500 cm3 y se gira la probeta para eliminar las

burbujas de aire.

Se coloca la probeta durante una hora en baño maría y luego se vuelve a completar los 500 cm3 de agua.

Finalmente se pesa y se determina por diferencia el peso de agua añadida. Se retira la muestra y se seca,

se deja enfriar y se pesa. Se determina el peso del picnómetro lleno de agua hasta su capacidad de

calibración. Para terminar, se determinan los pesos.

Tabla 3-8 Datos de laboratorio

Muestra 1 2 PromedioWs (A) (g) 493.00 492.80 492.90Ww (B) (g) 873.00 873.00 873.00WT (C) (g) 1179.10 1179.20 1179.15Ws.s.s (D) (g) 500.0 500.00 500.00Ww´ = B-C+D (cm³) 193.90 193.80 193.85Gs. Bulk = A / (B-C+A) (gr/cm³) 2.54 2.54 2.54Gs. Bulk s.s.s. = D / (B-C+D) (gr/cm³) 2.57 2.58 2.57Gs. Bulk Apar = A / (B-C+D) (gr/cm³) 2.63 2.64 2.63% Abs = (A – D) / A*100 (%) 1.42 1.46 1.44

Donde

Capítulo 3. Metodología

44

Ws = Peso de la muestra seca (A)

Ww = Peso del frasco lleno de agua (B)

WT = Peso frasco lleno muestra S.S.S. más agua (C)

Ws.s.s.= Peso de la muestra saturada y superficialmente seca (D)

Ww´= Volumen desalojado por la muestra.

Gs. Bulk = Densidad nominal

Gs. Bulk s.s.s. = Peso específico saturado y superficialmente seco.

Gs BulkApar = Peso específico aparente.

% Absorción.

3.5.2 Caracterización del PET

Para la trasformación del PET en escamas comprendido entre los 2 y 8 mm se debe iniciar con el proceso

de reciclaje, consiste en la selección y clasificación del material, garantizando que va a estar libre de

contaminaciones de P.V.C que se pueden filtrar por botellas parecidas o en capuchones de seguridad con

que se cubre las tapas de las botellas. Para evitar la contaminación de los plásticos con estos agentes

contaminantes, es necesario hacer previamente una clasificación teniendo en cuenta que cada una de estas

botellas contiene en su fondo un código en forma triangular dentro del cual se encuentra un número el

cual permite saber el tipo de resina de plástico. Es de mencionar, que en algunos casos, las botellas no

contienen este número lo que hace compleja su clasificación. Posteriormente a esta selección se realiza la

trituración, este proceso se hace en un molino especializado para PET el cual contiene varias cuchillas

Capítulo 3. Metodología

45

que van girando a medida que se va dando la trituración de las botellas hasta llegar a la obtención del

tamaño de las escamas las cuales pueden variar dependiendo del diámetro de los orificios de la criba,

garantizando que las botellas queden convertidas en granos hom*ogéneos. El siguiente es el proceso de

lavado que determina la calidad del material y hace que disminuya propiedades como el brillo que es

además altamente contaminante al medio ambiente, por lo tanto, se realiza el lavado con un champú que

retira el pegante de la etiqueta, además ayuda a remover arenas, suciedad, líquidos impregnados.

Posteriormente la fase de descontaminación, en este proceso el material es sometido a una rigurosa

descontaminación donde se enjuaga el material y se remueven todas las impurezas y suciedades que

tienen los materiales al llegar al proceso de selección. Luego, se continúa con el de eliminación de agua a

través del centrifugado.

Una vez realizado el proceso de centrifugación, se lleva a cabo el transporte neumático en el que las

escamas del PET, después de ser centrifugadas salen y recibe una corriente de aire producida por un

soplante y a la vez son arrastradas hacia el ciclón y seguidamente caen a la cinta de inspección, llamado

así porque es allí en donde el material es inspeccionado visualmente y se libera de aquellos materiales que

pueden ser contaminantes. Al llegar al final de la cinta de inspección, se realiza el proceso de zarandeo en

donde se realiza la granulación del PET de acuerdo al diámetro deseado y desde este lugar son enviadas

hasta el sitio de almacenamiento. Dependiendo del color del PET, su precio puede variar, en el caso de los

colores transparentes obtienen mayor valor. Para finalizar, se lleva a cabo la etapa de envasado en

bolsones y está listo para comercializarlo.

En términos generales el PET presenta una estructura molecular estructural, la cual es necesaria para

alcanzar un potencial de cristalización. También presenta una moderada flexibilidad molecular que se

refleja en que su temperatura de transición vítrea que se encuentra entre los 70- 80ºC. La densidad del

PET puede estar entre 1,33-1,34 g/cm3 para un material amorfo y 1,45-1,51g/cm3 si es semicristalino.

Capítulo 3. Metodología

46

Tabla 3-9 Datos técnicos del PET. Industria del plástico. Plástico industrial. Richardson &Lokensgard

Propiedad Unidad Valor

Densidad g/cm³ 1.34 – 1.39

Resistencia a la tensión Mpa 59 – 72

Resistencia a la compresión Mpa 76 – 128

Resistencia al impacto, Izod J/mm 0.01 – 0.04

Dureza -- Rockwell M94 – M101

Dilatación térmica 10- /°C 15.2 – 24

Resistencia al calor °C 80 – 120

Resistencia dieléctrica V/mm 13780 – 15750

Constante dieléctrica (60 Hz) -- 3.65

Absorción de agua (24 h) % 0.02

Velocidad de combustión mm/min Consumo lento

Efecto luz solar -- Se decolora ligeramente

Calidad de mecanizado -- Excelente

Calidad óptica -- Transparente a opaco

Temperatura de fusión °C 244 – 254

El PET empleado para esta investigación es proveniente de la ciudad de Bogotá, comercializado por la

empresa recicladora PET & solo PET.

Este PET se caracteriza por estar sometido a una rigurosa selección, clasificación y descontaminación con

abundante agua para remover las impurezas y suciedad. Después pasa a la máquina de centrifugado para

eliminar el 95% de humedad y finalmente llevarlo a la secadora, donde con aire caliente se libera de toda

humedad. Luego es triturado en un molino especializado usando cribas de diversos tamaños. En el caso de

este proyecto se adquirió el PET mixto de color transparente y el de menor tamaño que produce la

Capítulo 3. Metodología

47

empresa oscilando entre 2 mm y 8 mm, se realiza la separación mediante una zaranda que se utiliza para

cernir las escamas de PET y obtener la clasificación deseada.

3.5.3 Cemento

En este proceso el tipo de cemento a usar fue el cemento Argos. El cemento, es una mezcla la cual se

elabora a partir de la hidratación en agua de caliza y de arcilla molida. A esta mezcla se les agreda áridos

como la arena para adquirir mayor fortaleza al producto que se está creando. Después son mezclados los

componentes secos y luego de su hidratación, este debe aplicarse rápidamente, pues su secado es rápido.

Existen varias clases de cementos de acuerdo a su composición uno de ellos es el cemento portland una

clase de cemento cocido en su materia prima; y otro tipo es el cemento siderúrgico que consiste en la

mezcla del Clinker del portland y de un regulador fraguado con escoria siderúrgica, es un cemento frio es

decir no eleva su temperatura al momento de fraguarse.

De acuerdo al tipo de aditivos que se usen, el cemento puede cambiar sus propiedades elásticas,

hidráulicas e inclusive hasta su aspecto. Algunas de las propiedades de los productos originados a partir

del cemento son las hidráulicas relacionadas con la reacción de la hidratación entre el cemento y el agua.

Esto permite que el cemento pueda endurecerse así se encuentre dentro del agua; otra de las propiedades

son las estéticas relacionado con el comportamiento plástico que presenta el cemento antes de endurecerse

lo que facilita darle la forma deseada; las de durabilidad referidas a la calidad del cemento frente a los

cambios climáticos que se presente; para finiquitar estas las propiedades acústicas en el cual los

materiales basados en cemento pueden servir para aislamiento acústico.

Capítulo 3. Metodología

48

Ilustración 3-2 Materiales empleados para la elaboración del mampuesto

3.6 Diseño de la mezcla

Para la elaboración de las unidades de mampostería conformada por material reciclable PET, es necesario

la determinación de las propiedades físicas de cada uno de los materiales que lo va a conformar, desde el

PET triturado hasta la calidad del cemento a usar.

El PET que se empleó para la elaboración de las mezcla de concreto, se obtuvo proveniente de la

aplicación de procesos industrializados (trituración y centrifugado) que permite obtener tamaños

comprendidos entre los 2 y 8 mm, adecuados para la conformación de distintos tipos de mezclas

determinadas a partir de un porcentaje de PET, mezclas que se elaboraron, teniendo en cuenta las

dosificaciones realizadas en los distintos procesos experimentales en las recientes investigaciones, los

Capítulo 3. Metodología

49

cuales indican las proporciones adecuadas en volumen para la elaboración de las unidades de

mampostería a base de PET, como material idóneo y alternativa de solución a una problemática

ambiental.

La arena como material para la elaboración de las distintas mezclas de concreto obtenida de la cantera “la

Caima”, fue sometida a un proceso de caracterización del tamaño de sus partículas (curva

granulométrica) para la determinación posible de excesivo material fino que pudiese llegar a afectar las

características mecánicas de las unidades de mampostería; el cemento que se empleó, cumple con las

características de resistencia normal a los 28 días de 3000 psi a 3500 psi, no se usó ningún tipo de

acelerante, e incorporado de aire para reducir la cantidad de agua a usar. El agua que cumplió con los

requerimientos básicos y no presento alteraciones en composición física ni química debida a algún

compuesto que pueda generar la formación de eflorescencias y afecte el acabado final de las unidades de

mampostería.

Se elaboraron las unidades de mampostería PET, siguiendo los mismo procedimientos empleados

usualmente en la conformación de unidades de concreto; la cantidad de agua usada fue determinada

teniendo en cuenta las características de manejabilidad y fluidez observadas que pudiera presentar la

mezcla (PET + arena + cemento + agua), puesto que los procedimientos utilizados en la determinación

del porcentaje de agua comúnmente empleados para mezclas de concreto, no son aplicables, ya que se

presenta un mayor consumo de agua por la presencia del Tereftalato de Polietileno.

Proporción de los Materiales en Volumen

Tabla 3-10 Proporción de los materiales en volumen

Arena (%) PET (%)

80 20

70 30

60 40

Capítulo 3. Metodología

50

Se siguieron las proporciones empleadas usualmente para la elaboración de las unidades de mampostería

en concreto que es de 8:1.

Se sigue el mismo procedimiento de mezclado empleado en una mezcla de concreto, se incorporan cada

uno de los materiales PET, arena, cemento y agua de acuerdo a las especificaciones y proporciones

mencionadas anteriormente. Para el estudio de este mampuesto se diseñó una mezcla compuesta de un

mortero ligero (arena y cemento portland), acompañado de PET triturado en dos tamaños de tamiz, con el

fin de demostrar el efecto que produce las fibras de PET sobre las propiedades mecánicas del bloque y el

mortero modificado.

Se pretende encontrar la cantidad volumétrica apropiada para mejorar el diseño de la mezcla y la

resistencia mecánica del mampuesto.

A medida que se incrementa el porcentaje de PET, disminuye el mortero por lo tanto se obtienen morteros

más livianos.

Capítulo 3. Metodología

51

Ilustración 3-3 Mezcla de los materiales usados para el espécimen

3.7 Elaboración del Bloque de Mampostería con PET

Una vez se han realizado las mezclas teniendo en cuenta los distintos porcentajes de arena y PET

triturado, se dispone a elaborar los elementos, siguiendo los mismos procedimientos industriales

empleados para elaboración de unidades en concreto; la mezcla se vierte sobre los moldes previamente

definidos y con las especificaciones que debe tener una unidad comercial empleada para la elaboración de

elementos no estructurales (fachadas, muros divisorios).

Capítulo 3. Metodología

52

Para las 3 proporciones de mezclas mencionadas se elabora un número de unidades de mampostería con

PET triturado suficientes para la elaboración de los ensayos que permitan determinar la resistencia de las

unidades siguiendo los procedimientos establecidos en la NTC 4024.

Cuando la mezcla ha sido vertida en los moldes, se deja la superficie lisa sin imperfecciones ni

irregularidades y con la maquina bloquera vibro compactadora, la cual por un periodo cercano a los 20

segundo, logra la adecuada distribución de los materiales que lo conforman generando así una mezcla

heterogénea, lo que permite que las unidades no presenten zonas con vacíos o acumulaciones excesivas de

materiales que puedan ser propensas a la fallas, cuando se realizan los respectivo ensayos de laboratorio.

Una vez se han obtenido las unidades de mampostería son ubicados en un lugar que garantice la

protección del mampuesto de tal manera que no sufra alteraciones, se dejan por un periodo de 24 horas de

fraguado manteniendo la humedad con un riego de 6 veces al día, es importante tener en cuenta el clima

de la zona puesto que si hay un calor intenso o está expuesto al sol se debe realizar un riego constante, y

si las condiciones son de lluvia se debe proteger los bloques para que no se presente saturación de agua,

esto conlleva a que se pierda la consistencia en el producto, el curado se da al tercer día de fabricados y

consiste en mantener los bloques húmedos para permitir que continúe la reacción química del cemento

para obtener la calidad y resistencia especificada.

El almacenamiento de los bloques se realiza después del tercer día, encarándolos máximo quince filas y

sobre una superficie plana, que esté a la intemperie para garantizar la circulación de aire. El transporte se

debe realizar de manera organizada y colocando los bloques completamente unidos para que no exista

espacio que dé lugar a la fisuración del mampuesto.

Capítulo 3. Metodología

53

Ilustración 3-4 Elaboración de unidad de mampostería con PET triturado

Una vez se han obtenido las unidades de mampostería se dejan por un periodo corto de fraguado y luego

su posterior curado, se realizan los ensayos de laboratorio correspondiente a la resistencia a la

compresión, para un periodo de 28 días tiempo para el cual se obtienen las mayores resistencias en las

unidades ya elaboradas.

De acuerdo a la norma NTC 4076 que rige para unidades de mampostería en concreto, no estructural se

elaboró un bloque de mampostería con perforaciones verticales, piso y paredes de 20 mm de espesor. Se

empleó un modelo estándar basado en bloques no estructurales de concreto con las siguientes

dimensiones:

Capítulo 3. Metodología

54

Vista Isometrica Vista Posterior

Vista Frontal Vista Lateral

Ilustración 3-5 Dimensiones estándar de las unidades de mampostería con PET triturado

3.8 Pruebas de laboratorio

3.8.1 Ensayo de Compresión

Para un bloque de mampostería no estructural en concreto es necesario que la resistencia mínima a la

compresión adquirida a los 28 días sea igual a 5 Mpa por unidad y 6 Mpa en promedio por 3 unidades.

El desarrollo de este ensayo consiste en introducir una unidad de mampostería a una máquina de ensayo

calibrada, donde los centros de las superficies de soporte coincidan con el centro de aplicación de la carga

Capítulo 3. Metodología

55

del bloque. Se aplica la carga hasta la mitad de la carga máxima esperada y a una velocidad adecuada,

para luego registrar la carga máxima de compresión.

Es importante que la unidad de mampostería se encuentre libre de humedad visible.

Ilustración 3-6 Ensayos a compresión de un espécimen de PET y arena

3.8.2 Ensayo de Flexión

Este ensayo consiste en colocar la unidad de mampostería sobre una almohadilla de neopreno, apoyada en

dos varillas de acero de 25mm cada una. Luego se coloca otra almohadilla de neopreno en la parte

superior del mampuesto y por último se instala un bloque de madera en todo el centro del elemento para

que allí se aplique la carga.

Capítulo 3. Metodología

56

Ilustración 3-7 Ensayo a flexión de un espécimen con PET y arena

3.8.3 Módulo de Elasticidad

Como el módulo de elasticidad es un parámetro que permite caracterizar un elemento elástico. Para los

resultados de este ensayo es necesario realizar las pruebas de compresión y tensión y de esta manera

hallar el módulo de elasticidad o módulo de Young.

3.8.4 Ensayo de Absorción de agua

Capítulo 3. Metodología

57

Para el desarrollo de este ensayo es necesario contar con una balanza de 0.5% del peso del espécimen más

pequeño ensayado.

Se deben usar tres unidades completas, las cuales se sumergen en agua a una temperatura entre15°C a

27°C durante 24 horas. Luego se pesan los especímenes suspendidos y sumergidos en el agua. Se retira el

agua, se deja escurrir por un minuto y se secan superficialmente y vuelven a pesarse.

Luego se secan en un horno ventilado a temperatura entre 100°C a 115°C durante 24 horas y se pesan

sucesivamente con intervalos de 2 horas, hasta que no presente pérdidas en su masa mayor al 0.2%.

Ilustración 3-8 Muestreo y peso de especímenes para ensayo de absorción

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

58

4 Presentación y Análisis de Resultados

Con el objetivo de conocer el estado último de esfuerzos y las cantidades óptimas de los bloques con

adición de PET, se reprodujeron una serie de ensayos los cuales permitieron conocer el comportamiento

mecánico del material.

Para representar cuantitativamente en el material la presencia del PET, los bloques se encuentran

clasificados bajo dos parámetros: Como índice inicial el tamaño de la partícula de PET (2mm & 5mm) y

como subíndice el contenido de PET en porcentaje (0, 20%, 30%, 40% & 50%).

El primer modelo estadístico que permite conocer la distribución de datos referente a las variables de

contenido de PET versus esfuerzos, es el diagrama de caja presente en las Ilustraciones 4-1 y 4-2. En el

diagrama de caja se puede visualizar los valores máximos que pueden generar la adición de PET y la

concentración de datos para determinar los valores más usuales en la distribución total de puntos.

De la ilustración 4-1, se generaron los siguientes datos: Se obtuvo una cantidad de 16 datos, en los cuales

su valor máximo fue de 5.37 Mpa y el menor de 0.73 Mpa (ver tabla 4-1), para tener un rango de 4.64

Mpa; El cuartil 1 se encuentra en 1.59 Mpa, el cuartil 2 se encuentra en 2.12 Mpa, el cuartil 3 se

encuentra en 3.01 Mpa.

De la ilustración 4-2, se generaron los siguientes datos: Se obtuvo una cantidad de 14 datos, en los cuales

su valor máximo fue de 5.37 Mpa y el menor de 1.87 Mpa (ver tabla 4-2), para tener un rango de 3.50

Mpa;

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

59

El cuartil 1 se encuentra en 2.94 Mpa, el cuartil 2 se encuentra en 3.29 Mpa, el cuartil 3 se encuentra en

3.66 Mpa.

Ilustración 4-1 Diagrama de caja para partículas de 2mm

0.73

1.585

2.115

3.005

5.37

0 1 2 3 4 5 6f'c (Mpa)

Gráfico de caja y bigote

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Resis

tenc

ia a

la C

ompr

esio

n br

tuta

(MPa

)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 2mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

60

Ilustración 4-2 Diagrama de cajas y bigotes para partículas de 5mm

Se evidencia la acumulación de datos para el diagrama de caja para partículas de 2mm el cual se

encuentra entre el cuartil 1 y 2, lo que implica encontrar comúnmente bajos valores a la resistencia a la

compresión ya que están comprendidos entre los 1.59 Mpa y 2.12 Mpa. Para los datos del diagrama de

caja para partículas de 5 mm los valores son mayores frente a los de 2 mm, pues su acumulación de datos

se refleja entre los cuartiles 1 y 2, pero con valores de 2.94 Mpa y 3.29 Mpa.

1.87

2.94

3.295

3.6675

5.37

0 1 2 3 4 5 6f'c (Mpa)

Gráfico de caja y bigote

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Resis

tenc

ia a

la C

ompr

esio

n br

tuta

(MPa

)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 5mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

61

4.1. Ensayo de Compresión

El ensayo de compresión se realiza con el fin de conocer el esfuerzo 1 (σ₁), el cual es producto de la carga

última a la que puede ser sometido un material, esta debe ser normal a la superficie del área de contacto.

Este ensayo es ideal para conocer las propiedades de materiales frágiles como los bloques de cemento los

cuales al ser cementantes presentan fallas súbitas y micro deformaciones las cuales pueden ser

despreciables.

Los valores producto del ensayo se presentan a continuación:

Tabla 4-1 Bloques con PET de 2mm de tamaño.

(1)Ladrillo

(2)% Arena

(3)% PET

(4)Lectura

Ultima KN

(5)Res. a

compresión.Bruta (Mpa)

1 Bl 1 60% 40% 53.45 2.07

1 Bl 2 60% 40% 65.28 2.53

1 Bl 3 60% 40% 18.86 0.73

2 Bl 1 70% 30% 46.09 1.79

2 Bl 2 70% 30% 41.82 1.62

2 Bl 3 70% 30% 55.25 2.14

3 Bl 1 80% 20% 86.61 3.36

3 Bl 2 80% 20% 53.98 2.09

3 Bl 3 80% 20% 28.41 1.1

7 Bl 1 50% 50% 38.16 1.48

7 Bl 2 50% 50% 36.62 1.42

8 Bl 1 100% 0% 89.74 3.48

8 Bl 2 100% 0% 138.59 5.37

Bl P 1 100% 0% 76.67 2.97

Bl P 2 100% 0% 80.12 3.11

Bl P 3 100% 0% 66.58 2.58El largo y el ancho obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50 a 10.29 cm respectivamente arrojando un área de 257.96cm²; así mismo se obtuvo los valores de la resistencia a la compresión a partir de la relación entre la lectura ultima y el área.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

62

Tabla 4-2 Bloques con PET de 5mm de tamaño

(1)Ladrillo

(2)% Arena

(3)% PET

(4)Lectura

Ultima KN

(5)Res. a

compresiónBruta (Mpa)

4 Bl 1 60% 40% 94.34 3.66

4 Bl 2 60% 40% 94.55 3.67

4 Bl 3 60% 40% 97.7 3.79

5 Bl 1 70% 30% 67.59 2.62

5 Bl 2 70% 30% 48.28 1.87

5 Bl 3 70% 30% 75.62 2.93

6 Bl 1 80% 20% 95.94 3.72

6 Bl 2 80% 20% 77.16 2.99

6 Bl 3 80% 20% 92.5 3.59

8 Bl 1 100% 0% 89.74 3.48

8 Bl 2 100% 0% 138.59 5.37

Bl P 1 100% 0% 76.67 2.97

Bl P 2 100% 0% 80.12 3.11

Bl P 3 100% 0% 66.58 2.58El largo y el ancho obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50 a 10.29 cm respectivamente arrojando un área de 257.96cm²; así mismo se obtuvo los valores de la resistencia a la compresión a partir de la relación entre la lectura ultima y el área.

4.1.1 Interpretación de las tablas 4-1 y 4-2

(1) Ladrillo N°

En la primera columna (1) se encuentra la clasificación que se utilizó según la cantidad de material

empleado para las muestras, motivo por el cual se constituyó la siguiente nomenclatura: #, Bl, # (Tipo de

relación arena vs PET, Bloque, N° de muestra).

Relación Arena Vs PET (2mm)

#1 Arena 60%, PET 40%

#2 Arena 70%, PET 30%

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

63

#3 Arena 80%, PET 20%

Relación Arena Vs PET (5mm)

#4 Arena 60%, PET 40%

#5 Arena 70%, PET 30%

#6 Arena 80%, PET 20%

Relación Arena Vs PET (2mm)

#7 Arena 50%, PET 50%

Bloques sin PET

#8 Arena 100%, PET 0%

P Arena 100%, PET 0% (Obedecen a bloques pilote)

(2) (3) % Arena y % PET

Estas columnas (2 y 3) presentan las proporciones en las que se incluyó el PET, siempre haciendo un

remplazo de la arena equivalente.

(4) Lectura Ultima (KN)

Presenta el valor de la carga normalmente distribuida sobre el espécimen con el cual falló, en unidades de

Kilo Newton.

(5) Resistencia a la Compresión Bruta, Mpa

La resistencia a la compresión se mide en unidades de esfuerzos (Mpa), por lo cual es la relación

inversamente proporcional de los valores obtenidos de la lectura de carga última (4) y el área bruta

obtenida.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

64

4.1.2 Análisis e Interpretación de los datos

El contenido 0% PET

El contenido de 0% PET se denominará en este documento como el análisis entre los valores arrojados

por 2 bloques (8 Bl 1 & 8 Bl 2) generados con el diseño de mezcla presentado (ver tabla 3.10),

comparados con 3 bloques (B Pl 1, B Pl 2 & B Pl 3) los cuales son productos del fabricante. El resultado

fue el siguiente:

Ilustración 4-3 Análisis 0% de PET

Los bloques pilotes evidencian una menor resistencia frente al nuevo diseño de mezcla.

Adición de PET

Con el fin de analizar los estados de esfuerzos en el material mediante la introducción de PET se generó

la ilustración 4-4, en la cual se presenta la Resistencia ultima (f’c) versus el contenido de PET en

porcentaje, el cual trató de estimar su afinidad mediante correlaciones en las cuales se evidencia: R² =

0.2756, que al aplicarle la raíz cuadrada R = 0.5249 el cual es un valor muy alejado del 1.0, no hay

1 2 3

Diseño de Mezcla 3.48 5.37

Bloques Pilote 2.58 2.97 3.11

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Res

iste

ncia

Ult

ima

(Mpa

)

Analisis 0% P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

65

dependencia directa bien sea creciente o decreciente entre el contenido de PET y la resistencia del

material, por lo tanto se puede afirmar que existe incorrelación.

Ilustración 4-4 Introducción de PET a los bloques

Bloques con presencia de PET de 2mm

La implementación de partículas de PET de 2mm de tamaño aplicado en distintas proporciones genera

una serie de datos los cuales no presentan alguna dependencia entre ellos, por esta razón se hace necesario

seguir separando los datos en aquellos que se puedan comparar unos con otros, por este motivo se realizó

un seguimiento a los valores máximos, medios y mínimos de cada resultado con el fin hallar una

envolvente de falla para este material con cada uno de los porcentajes suministrados. Los resultados se

encuentran organizados en la tabla 4-3.

y = -3.6228x + 3.657R = 0.5249

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

f'c

(KN

/m²)

Contenido de PET

Dispersion Total

Lineal (Dispersion Total)

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

66

Tabla 4-3 Resultado de Cargas para bloque con PET de 2mm.

Ladrillo % Arena % PET Lectura Lectura LecturaN° Última KN Última KN Última KN

(Max) (medio) (Min)2 mm7 BL 50% 50% 38.16 N.A. 36.621 BL 60% 40% 65.28 53.45 18.862 BL 70% 30% 55.25 46.09 41.823 BL 80% 20% 86.61 53.98 28.41

La envolvente grafica se encuentra en la ilustración 4-5, en donde se generó una secuencia para los

valores máximos, medios y mínimos. De dicha envolvente se puede considerar la estabilidad que le puede

generar el PET a la resistencia a la compresión del bloque y un contenido óptimo para la utilización del

material.

Ilustración 4-5 Envolvente de falla para bloques con PET de 2mm

La interpretación de la ilustración 4-5 perteneciente a la envolvente de falla, se sustenta mejor mediante el

uso de modelos estadísticos como el coeficiente de variación los cuales generan una rata abierta a las

comparaciones, el cual consiste en la relación que existe entre el promedio de los valores entre la

desviación. En la tabla 4-4 se reflejan cada uno de los valores calculados para sus respectivos porcentajes,

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Res

iste

ncia

Ult

ima

(KN

)

Contenido de PET (%)

2mm

maximos

minimos

medios

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

67

de la cual se puede afirmar que entre mayor sea el valor, mayor será la variación. Por lo tanto cuando se

emplean contenidos del 20% y del 40% se encuentran valores de 52% y 53% respectivamente, a pesar de

que con el 20% de contenido de PET se encuentra registrado el mayor valor en cuanto a resistencia,

siendo así un rango tan amplio en el proceso de producción que podría inducir a la creación de materiales

ineficientes y grandes desperdicios lo cual lo hace poco efectivo; Los valores que presentan una medida

más uniforme se centran en el contenido del 30% al 50% los cuales solo presentaron una medida del 14%

y 3%, de aquí se descarta el 50% de contenido de PET pues todos sus valores fueron definitivamente

inferiores a los de un contenido del 30%, haciendo un material ideal el contenido de 30% para bloques de

PET de tamaño de 2 mm.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

68

Tabla 4-4 Coeficiente de variación para distintos contenidos de PET

Promedio Varianza DesviaciónCoeficiente de

Variación

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o(M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Contenido 20% PET (2mm):

Máximos 86.61 3.36

56.33 2.18 850.96 1.28 29.17 1.13 52% 52%

Medios 53.98 2.09

Mínimos 28.41 1.1

Contenido 30% PET (2mm):

Máximos 55.25 2.14

47.72 1.85 47.08 0.07 6.86 0.26 14% 14%

Medios 46.09 1.79

Mínimos 41.82 1.62

Contenido 40% PET (2mm):

Máximos 65.28 2.53

45.86 1.78 581.87 0.87 24.12 0.94 53% 53%

Medios 53.45 2.07

Mínimos 18.86 0.73

Contenido 50% PET (2mm):

Máximos 38.16 1.48

37.39 1.45 1.19 0.00 1.09 0.04 3% 3%

Mínimos 36.62 1.42

Bloques con presencia de PET de 5mm

La adición de partículas de 5mm ha generado, al contrario, comportamientos más predecibles pues cada

uno de los valores que están en la tabla 4-5, agrupados de manera tal como máximos, medios y mínimos

que mediante la ilustración 4-6 se evidencia su comportamiento parabólico abierto hacia arriba en todas

las envolventes y con valores pico cuando se le adiciona un 40% de PET

Sin embargo, se utilizó nuevamente el modelo estadístico para la determinación de coeficientes de

variación (ver tabla 4-6) con el objetivo de comparar cada uno de los resultados en cuanto a promedio y

desviación lo cual puede dar una clara idea del contenido óptimo.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

69

Tabla 4-5 Resultado de cargas para bloque con PET de 5mm

Ladrillo % Arena % PET Lectura Lectura LecturaN° Última KN Última KN Última (KN)

(Max) (medio) (Min)5 mm4 BL 60% 40% 97.7 94.55 94.345 BL 70% 30% 75.62 67.59 48.286 BL 80% 20% 95.94 92.50 77.168 BL 100% 0% 138.59 N.A. 89.74

Ilustración 4-6 Envolvente de falla para bloques con PET de 5 mm

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Res

iste

ncia

Ult

ima

(KN

)

Contenido de PET (%)

5 mm

Maximos

minimos

medios

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

70

Tabla 4-6 Coeficiente de variación para distintos contenidos de PET

Promedio Varianza DesviaciónCoeficiente de

variación

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o(M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Res

iste

ncia

Ulti

ma

(KN

)

Esf

uerz

oU

ltim

o (M

Pa)

Contenido 20% PET (5mm):

Máximos 95.94 3.72

88.53 3.43 99.97 0.15 10.00 0.39 11% 11%

Medios 92.5 3.59

Mínimos 77.16 2.99

Contenido 30% PET (5mm):

Máximos 75.62 2.93

63.83 2.47 197.47 0.30 14.05 0.55 22% 22%

Medios 67.59 2.62

Mínimos 48.28 1.87

Contenido 40% PET (5mm):

Máximos 97.7 3.79

95.53 3.71 3.54 0.01 1.88 0.07 2.00% 2.00%

Medios 94.55 3.67

Mínimos 94.34 3.66

Es adecuado afirmar que el coeficiente de variación igual a 2% es una medida de fácil aceptación para el

contenido de 40% de PET indicando su poca variabilidad y mejorando su fiabilidad, en cuanto a los

resultados de compresión en los bloques de concreto.

Relación entre la densidad del bloque y la resistencia a la compresión f’c

Se hace necesario evaluar si existe de alguna manera la influencia entre estas dos características

aparentemente diferentes. La representación gráfica de la influencia entre los dos parámetros se encuentra

en la ilustración 4-7 el cual se separa en 3 grupos: Los bloques con contenido de PET de 2 mm; Los

bloques con contenido de PET de 5 mm; Los bloques sin contenido alguno de PET.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

71

Ilustración 4-7 Relación entre la densidad y la f’c

Los resultados son claros y se distingue la relación directamente proporcional entre resistencia y

densidad, entre más denso sea el material este tiene mejor comportamiento frente a la compresión. Con

respecto al tamaño de las partículas de PET se puede concluir que: Las partículas de 2 mm presentan los

valores frente a la resistencia más bajos, las densidades más bajas, 4 de sus bloques no se encuentran en el

grupo de concretos normales y es prudente recordar que a mayor adición de PET de dicho tamaño se

redujo la densidad del material; los bloques con contenido de 5 mm presentaron mejores resultados en la

comparación entre f’c y densidad, pues los resultados por la inclusión de 20% y 40% igualaron los valores

obtenidos con contenido 0% PET y adicionalmente en algunas muestras mejoraron las características

adicionándole una mayor resistencia y reduciendo la densidad del bloque, lo que trae consigo un

material más liviano que los tradicionales y de mejor calidad.

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Den

sida

d de

l blo

que

(Kg/

m³)

f'c (Mpa)

Relacion Densidad versus f'c

2mm

5mm

Sin P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

72

4.2. Ensayo de Flexión

Una de las pruebas realizadas fue el ensayo de flexión, el cual se aplicó a 16 muestras con distintos

contenidos de PET a fin de conocer las afectaciones que puede tener la implementación del PET, el

resumen de las muestras ensayadas se encuentra en la tabla 4-7 y tabla 4-8.

Tabla 4-7 Bloques con PET de 2 mm de tamaño.

BloqueN°

Arena (%) PET (%)Lectura

ultima (KN)Lectura

ultima (Kg)Peso Unidad

(Kg)Resistencia

(Mpa)Resistencia

Kg/cm²

1 Bl 1 60% 40% 2.58 263.20 7.307 0.10 1.02

1 Bl 2 60% 40% 2.59 264.20 7.663 0.10 1.02

2 Bl 1 70% 30% 3.14 320.30 8.155 0.12 1.24

2 Bl 2 70% 30% 3.43 349.90 7.869 0.13 1.36

2 Bl 3 70% 30% 3.69 376.40 8.335 0.14 1.46

3 Bl 1 80% 20% 5.88 599.80 8.310 0.23 2.33

3 Bl 2 80% 20% 6.25 637.50 8.787 0.24 2.47

8 Bl 1 100% 0% 10.44 1064.90 9.446 0.40 4.13El largo y el ancho obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50 a 10.29 cm respectivamente arrojando un área de 257.96cm²; así mismo se obtuvo los valores de la resistencia a partir de la relación entre la lectura ultima y el área.

Tabla 4-8 Bloques con PET de 5 mm de tamaño

BloqueN°

Arena (%) PET (%)Lectura

ultima (KN)Lectura

ultima (Kg)Peso Unidad

(Kg)Resistencia

(Mpa)Resistencia

Kg/cm²

7 Bl 1 50% 50% 2.88 293.80 6.854 0.11 1.14

7 Bl 2 50% 50% 3.35 341.70 7.371 0.13 1.32

4 Bl 1 60% 40% 6.27 639.50 8.428 0.24 2.48

4 Bl 2 60% 40% 7.20 734.40 8.605 0.28 2.85

5 Bl 1 70% 30% 6.75 688.50 8.399 0.26 2.67

5 Bl 2 70% 30% 4.70 479.40 8.161 0.18 1.86

6 Bl 1 80% 20% 5.87 598.70 8.661 0.23 2.32

6 Bl 2 80% 20% 7.21 735.40 9.127 0.28 2.85

8 Bl 1 100% 0% 10.44 1064.90 9.446 0.40 4.13El largo y el ancho obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50 a 10.29 cm respectivamente arrojando un área de 257.96cm²; así mismo se obtuvo los valores de la resistencia a partir de la relación entre la lectura ultima y el área.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

73

Bloque N°

En la primera columna (1) se encuentra la clasificación que se utilizó según la cantidad de material

empleado para las muestras, motivo por el cual se constituyó la siguiente nomenclatura: #, Bl, # (Tipo de

relación arena vs PET, Bloque, N° de muestra).

Relación Arena Vs PET (2mm)

#1 Arena 60%, PET 40%

#2 Arena 70%, PET 30%

#3 Arena 80%, PET 20%

Relación Arena Vs PET (5mm)

#4 Arena 60%, PET 40%

#5 Arena 70%, PET 30%

#6 Arena 80%, PET 20%

Relación Arena Vs PET (2mm)

#7 Arena 50%, PET 50%

Bloques sin PET

#8 Arena 100%, PET 0%

P Arena 100%, PET 0% (Obedecen a bloques pilote)

% Arena y % PET

Estas columnas (2 y 3) presentan las proporciones en las que se incluyó el PET, siempre haciendo un

remplazo de la arena equivalente.

Lectura Última (KN)

Presenta el valor da la carga normalmente distribuida sobre el espécimen con el cual falló, en unidades de

Kilo Newton.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

74

Resistencia a la Flexión, (Mpa)

La resistencia a la flexión se mide en unidades de esfuerzos (Mpa), por lo cual es la relación inversamente

proporcional de los valores obtenidos de la lectura de carga última (4) y el área bruta obtenida (7).

Efectos del PET a elementos que trabajan a flexión

Es cada vez más común el uso de aditamentos para mejorar las propiedades de los concretos y de los

elementos construidos con él. En este capítulo se evaluarán las posibles ventajas o desventajas de la

adición de PET en estado sólido a los bloques durante su proceso de fabricación.

Ilustración 4-8 Introducción de PET a los bloques

y = -0.527x + 0.3633R = 0.7897

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Res

iste

ncia

a la

fle

xión

(M

pa)

Contenido de P.E.T. (%)

Resistencia a la flexión versus Contenido de P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

75

Ilustración 4-9 Diagrama de cajas y bigotes para Resistencia a la Flexión en PET de 2 mm

La ilustración 4-8, demuestra que mediante una ecuación lineal se puede obtener una correlación con

tendencia negativa aplicada al total de los valores sin discriminar el tamaño del PET lo cual es

notoriamente contradictorio a lo encontrado en los ensayos de compresión, anexo podemos ratificar la

mejora que presenta el valor de R² igual a 0.6237 y R = 0.7897. Además, es importante recalcar que la

adición de PET genero una importante reducción en la capacidad de resistencia en términos de flexión, lo

cual será analizado de manera discretizada en el siguiente subíndice, en donde se separan las variables

según el tamaño del PET y su proporción adicionada

Variación con la adición de partículas de 2 mm de PET

La adición de PET de 2 mm de tamaño, ha generado un decremento en la capacidad de flexión del bloque

tal como se presenta en la ilustración 4-10, en donde se reprodujo un modelo estadístico de dispersión que

predice una correlación de R² =0.9581 y R =0.9788, la cual se podría considerar como casi perfecta con

una ecuación lineal e indica la estrecha relación entre la cantidad de PET y la disminución directamente

proporcional de la resistencia.

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Resis

tenc

ia a

la fl

exio

n (M

pa)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 2 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

76

Ilustración 4-10 Introducción de PET de 2 mm a los bloques.

Dado el grado de correlación entre contenido de PET versus resistencia del material se aplicó la ecuación

lineal que se encuentra en la ilustración 4-10, con el fin de determinar porcentualmente el valor de la

pérdida de resistencia con respecto al estado de 0% PET tomado como referencia. Los resultados de la

aplicación de la ecuación se presentan en la tabla 4-9, ilustración 4-11, en donde se evidencia la

disminución progresiva de la resistencia a la flexión.

Tabla 4-9 Ecuación del modelo de correlación y=-0.7861x+0.3906

Contenido de PET(%)

Resistencia(Mpa)

Reducción de laresistencia (Con respecto

al 0%)0% 0.391 0.00%

5% 0.351 10.23%

10% 0.312 20.20%

15% 0.273 30.18%

20% 0.233 40.41%

25% 0.194 50.38%

30% 0.155 60.36%

35% 0.115 70.59%

40% 0.076 80.56%

y = -0.7861x + 0.3906R = 0.9788

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

Res

iste

ncia

a la

fle

xión

(M

pa)

Contenido de P.E.T.

2 mm

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

77

Ilustración 4-11 Reducción de la resistencia a la flexión del bloque frente a la adición del contenidode PET de 2 mm

Variación con la adición de partículas de 5mm de PET

Si bien la adición de PET en tamaños de 2 mm no fue algo que aportara resistencia al material en

términos de flexión puesto que por el contrario le resto a sus propiedades, la adición de partículas de PET

en 5 mm tampoco genero ningún cambio positivo en la misma medida. Pero sigue siendo importante

realizar el análisis de la medida de la afectación con el objetivo de conocer que tan profundo resultó ser el

daño a las características mecánicas del material y observar la relación que presenta en cuanto a la adición

de PET versus la disminución de la resistencia a la flexión.

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

Per

dida

de

la R

esis

tenc

ia

Contenido de P.E.T.

Relación de la pérdida de la resistencia frente a la cantidad deP.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

78

Ilustración 4-12 Resistencia a la flexión versus adición de PET de tamaño 5mm

Ilustración 4-13 Diagrama de cajas y bigotes para Resistencia a la Flexión en PET de 5 mm

La ilustración 4-12 presenta un modelo estadístico regido por una ecuación de cuarto grado que permite

obtener una correlación entre el PET de tamaño 5 mm y adicionalmente puede tener un cierto grado de

similitud a la envolvente de mediana y máxima falla en los ensayos de compresión para partículas de 2

y = -0.4561x + 0.3774

R² = 0.6917

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Res

iste

ncia

a la

fle

xión

(M

pa)

Contenido de P.E.T.

5 mm

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Resis

tenc

ia a

la F

lexio

n (M

pa)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 5 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

79

mm como se presenta en la ilustración 4-5, pero su comportamiento difiere en la buena cohesión que

tienen las variables, pues en la determinación del R² se arrojó un valor de 0.6917 y R =0.8314, lo cual es

bastante bueno ya que ayuda a predecir de manera más certera el comportamiento de la flexión del bloque

con cualquiera que sea el porcentaje de adición. Se determinará a este modelo un valor de contenido

óptimo el cual podrá ser confrontado con los demás ensayos realizados a los bloques, los valores

arrojados están en la tabla 4-10.

Tabla 4-10 Ecuación del modelo de correlación y=-0.4561x+0.3774

Contenido de PET(%)

Resistencia(Mpa)

Reducción de laresistencia (Con respecto

al 0%)

0% 0.38 2.81%

5% 0.35 10.49%

10% 0.33 15.60%

15% 0.31 20.72%

20% 0.29 25.83%

25% 0.26 33.50%

30% 0.24 38.62%

35% 0.22 43.73%

40% 0.19 51.41%

La tabla 4-10 presenta los valores típicos de resistencia a la flexión con adición de PET de 5 mm.

La adición de PET sigue restando propiedades al bloque de PET en cualquiera de los tamaños que se le

adicione, sin embargo, el tamaño de la partícula influye en cuanto al valor de pérdida máximos de 80.56%

para 2 mm (Ver tabla 4-9) y 51.41% para 5 mm (Ver tabla 4-10).

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

80

Ilustración 4-14 Relación de la pérdida de resistencia frente a la cantidad de PET de 5 mm detamaño.

El contenido de 40% PET con partículas de tamaño de 5 mm en los boques en concreto sigue siendo la

mejor opción incluso en los resultados de las pruebas a flexión, siendo el contenido que le genera menor

reducción a la resistencia del material.

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

Per

dida

de

la R

esis

tenc

ia (

%)

Contenido de P.E.T. (%)

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

Per

dida

de

la R

esis

tenc

ia (

%)

Contenido de P.E.T. (%)

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

81

Comparación de los resultados con la normativa colombiana

La comparación de datos parte de los valores estándares de las normativas NSR -10 que remiten a las

NTC 4026 y 4076 (Titulo D, D.3.6.2.1 ‘‘Unidades de Concreto para mampostería’’), estos se comparan

con los valores obtenidos por los mejores resultados de la adición de 2 mm (promedio de 20% de

contenido), 5 mm (promedio de 40% de contenido) y sin adición de PET (para la obtención del promedio

solo se tuvieron en cuenta los valores de 2.97 y 3.48, excluyendo a 5.37 pues es un valor aislado que no

representa el comportamiento general del material).

Ilustración 4-15 Comparación de las resistencias bajo valores normativos.

4.3. Módulo de Elasticidad

El módulo de elasticidad en materiales frágiles como el concreto es una tarea tediosa, pues las

deformaciones se presentan en micro décimas de centímetros y cuando se presenta alguna deformación

significativamente medible ocurre la falla en cuestión de segundos.

NTC 4026Mamposteria Estructural

Clase Alta

NTC 4026Mamposteria Estructural

Clase Baja

NTC 4076''Mamposte

ria NOestructural''

PET 5mm40%

Contenido(Promedio)

PET 2mm20%

Contenido(Promedio)

Sin PET(Promedio)

Resistencia (Mpa) 11 7 5 3.71 2.18 3.23

2

4

6

8

10

12

Resis

tenc

ia a

la co

mpr

esio

n (M

Pa) Resistencia (Mpa)

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

82

De los bloques se puede determinar que es un material frágil pues la carga aumenta de manera constante

hasta llevarlo a su máximo esfuerzo, a partir de este punto se pierden todas las propiedades de resistencia.

Ilustración 4-16 Diagrama de cajas y bigotes para Módulo de Elasticidad en bloques con PET de2mm

Ilustración 4-17 Diagrama de cajas y bigotes para Módulo de elasticidad en bloques con PET de5mm

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Mod

ulo

de E

last

icida

d (E

) (M

pa)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 2 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Mod

ulo

de E

last

icida

d (E

) (M

pa)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 5 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

83

Debido a que no fue posible obtener las deformaciones durante los ensayos se hace imposible conseguir

un módulo experimental, sin embargo la norma sismo resistente colombiana NSR – 10, en el capítulo C,

apartado C.8.5.1; nos permite tomar como curva de diseño el modelo . 0.043 ′ en el cual es la

densidad del material en , esta ecuación solo aplica para densidades entre el rango de 1440 y 2560.

Motivo por el cual debieron ser evaluados cada uno de los parámetros que influencian en el cambio del

módulo de elasticidad de las muestras ensayadas y aquellas que no cumplieran con el requisito no se

tuvieron en cuenta a la hora de la modelación de datos en la curva de dispersión, los valores resumen se

encuentran en la tabla 4-11.

Antes de ser discriminados dichos valores se puede realizar un análisis con respecto a la afectación que

trae la implementación del PET en cuanto a la variabilidad a la densidad del bloque.

Tabla 4-11 Densidad de bloques de concreto con presencia de PET 2mm.

Ladrillo N° % Arena % PETPeso Unidad

KgDensidad

Kg/m³

1 Bl 1 60% 40%

1 Bl 2 60% 40% 8.455 1638.85

1 Bl 3 60% 40% 7.025 1361.67

2 Bl 1 70% 30% 8.047 1559.77

2 Bl 2 70% 30% 8.095 1569.07

2 Bl 3 70% 30% 8.5 1647.57

3 Bl 1 80% 20% 8.521 1651.64

3 Bl 2 80% 20% 8.205 1590.39

3 Bl 3 80% 20% 7.295 1414.01El largo, el ancho y la altura obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50, 10.29 y 20 cm respectivamente, a las cuales seles descontó por las celdas vacías (5.5cm x 13.5cm x 20cm x 2Und) arrojando un volumen de 5159 cm³; así mismo se obtuvo losvalores de la densidad a partir de la relación entre la masa y el volumen.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

84

Tabla 4-12 Densidad de bloques de concreto con presencia de PET 5mm

Ladrillo N° % Arena % PETPeso Unidad

KgDensidad

Kg/m³

4 Bl 1 60% 40% 8.298 1608.42

4 Bl 2 60% 40% 8.202 1589.81

4 Bl 3 60% 40% 8.316 1611.91

5 Bl 1 70% 30% 8.024 1555.31

5 Bl 2 70% 30% 7.899 1531.08

5 Bl 3 70% 30% 7.692 1490.96

6 Bl 1 80% 20% 8.859 1717.16

6 Bl 2 80% 20% 8.579 1662.89

6 Bl 3 80% 20% 8.746 1695.26

7 Bl 1 50% 50% 6.755 1309.34

7 Bl 2 50% 50% 7.061 1368.65

8 Bl 1 100% 0% 9.299 1802.45

8 Bl 2 100% 0% 9.643 1869.12

Bl P 1 100% 0% 9.299 1802.45

Bl P 2 100% 0% 9 1744.49

Bl P 3 100% 0% 9 1744.49El largo, el ancho y la altura obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50, 10.29 y 20 cm respectivamente, a las cuales seles descontó por las celdas vacías (5.5cm x 13.5cm x 20cm x 2Und) arrojando un volumen de 5159 cm³; así mismo se obtuvo losvalores de la densidad a partir de la relación entre la masa y el volumen.

Ilustración 4-18 Diagrama de cajas y bigotes para Densidad de bloques con PET de 2 mm

1450

1500

1550

1600

1650

1700

Dens

idad

Kg/

m³ (

Wc)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 2 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

85

Ilustración 4-19 Diagrama de cajas y bigotes para Densidad en bloques con PET de 5 mm

Los valores de la anterior tabla se expresan de manera gráfica en la ilustración 4-20 que presenta

discretizados según el tamaño de la partícula de PET, el tipo de relación entre el contenido de PET y una

línea amarilla que detecta los valores por debajo de los 1440 kg/m³.

1350

1400

1450

1500

1550

1600

1650

1700

1750

Dens

idad

Kg/

m³ (

Wc)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 5 mm

Cuartil 3

Cuartil 2

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

86

Ilustración 4-20 Relación entre el contenido de PET y la densidad del bloque.

Al aumentar la cantidad de PET de partículas de 2 mm de tamaño es muy probable que incrementó al

adicionarle un 30% pero a partir de ahí tiende a disminuir su densidad, es decir a grandes proporciones de

PET de 2 mm el bloque es más liviano así mismo se puede determinar que al tener valores tan abiertos en

cuanto a su densidad se considera como inestable su respuesta, con el inconveniente de que existe la

posibilidad de presentar densidades inferiores a los 1440kg/m³ perdiendo la característica de ser un

concreto de ‘‘densidad normal’’.

En cuanto al uso de partículas de 5 mm induce a una parábola abierta hacia arriba la cual determina una

condición opuesta a las partículas de 2 mm en donde los extremos de la función indican un aumento

exponencial de la densidad del bloque.

Es claro que ha todo esto se le puede añadir que la adición de PET disminuye la densidad del material,

presentándonos nuevos materiales livianos para la construcción con referencia a los tradicionales.

R² = 0.3712

R² = 0.2589

10001050110011501200125013001350140014501500155016001650170017501800185019001950

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Den

sida

d de

l Mat

eria

l (K

g/m

³)

Contenido de P.E.T. (%)

2mm

5mm

Sin P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

87

Producto de la depuración de datos de la tabla 4-11 y 4-12 que no cumplían con las especificaciones

técnicas requeridas por la NSR -10 se presenta la tabla 4-13 y 4-14 en donde se utilizó el modelo

. 0.043 ′ a concretos normales. Los valores resultantes se aplicarán en una dispersión para la cual

entregara como resultado el uso de dos parámetros en el modelo matemático frente a la respuesta por

compresión, estos se pueden apreciar en la ilustración 4-21.

Tabla 4-13 Valores para el módulo de elasticidad en bloques de concreto de densidad normal conPET 2 mm.

LadrilloN°

% Arena % PETDensidad

Kg/m³ (Wc)Wc¹͘˙⁵ √f'c

Módulo deElasticidad(E) (Mpa)

1 Bl 2 60% 40% 1638.85 66345.20 1.59 4538.87

2 Bl 1 70% 30% 1559.77 61601.33 1.34 3541.52

2 Bl 2 70% 30% 1569.07 62153.32 1.27 3402.21

2 Bl 3 70% 30% 1647.57 66875.57 1.46 4209.95

3 Bl 1 80% 20% 1651.65 67123.55 1.83 5287.72

3 Bl 2 80% 20% 1590.39 63424.49 1.45 3946.33

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

88

Tabla 4-14 Valores para el módulo de elasticidad en bloques de concreto de densidad normal conPET 5 mm.

LadrilloN°

% Arena % PETDensidad

Kg/m³ (Wc)Wc¹͘˙⁵ √f'c

Módulo deElasticidad(E) (Mpa)

4 Bl 1 60% 40% 1608.42 64505.87 1.91 5303.41

4 Bl 2 60% 40% 1589.81 63389.71 1.92 5219.83

4 Bl 3 60% 40% 1611.91 64715.87 1.95 5415.29

5 Bl 1 70% 30% 1555.31 61337.41 1.62 4270.13

5 Bl 2 70% 30% 1531.08 59909.72 1.37 3524.13

5 Bl 3 70% 30% 1490.96 57570.23 1.71 4238.09

6 Bl 1 80% 20% 1717.16 71156.76 1.93 5902.24

6 Bl 2 80% 20% 1662.89 67810.05 1.73 5044.39

6 Bl 3 80% 20% 1695.26 69799.66 1.89 5684.62

8 Bl 1 100% 0% 1802.45 76523.26 1.87 6136.78

8 Bl 2 100% 0% 1869.12 80808.55 2.32 8054.51

Bl P 1 100% 0% 1802.45 76523.26 1.72 5672.82

Bl P 2 100% 0% 1744.49 72862.30 1.76 5520.48

Bl P 3 100% 0% 1744.49 72862.30 1.61 5034.86

La relación directamente proporcional se hace obvia, pues la abscisa del módulo de elasticidad es el

resultado de una ecuación que incluye la ordenada del f’c.

Ilustración 4-21 Aplicación del modelo E=w_c^(1.5)* 0.043√(f'c)

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Mod

ulo

de E

last

icid

ad (

Mpa

)

f'c (Mpa)

2mm

5mm

0% P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

89

Pero la principal conclusión que permite detectar es que la resistencia a la compresión no es un factor que

concluyente, puesto que en los bloques con PET de 5 mm que presentaron mejores resultados en

compresión frente a los de 0%, no obtuvieron los mejores módulos de elasticidad, es decir que el

parámetro que rige el módulo de elasticidad con este modelo matemático es la densidad del bloque. El

ejemplo claro de dicha afirmación está en dos bloques con PET de 5 mm y uno sin PET que tienen

aproximadamente 3 Mpa de resistencia a la compresión, pero estos tienen densidades en ese mismo orden

de 1.490,96, 1662,89, y 1802,45 siendo el más alto para el bloque sin PET, en donde con el mismo f’c el

bloque sin PET adquirió más de 600 Mpa con respecto a la muestra que le seguía y a la última le difirió

en más de 2000 Mpa, esto solo teniendo como variable la densidad del bloque.

4.4. Ensayo de Absorción de agua

El capítulo de análisis de absorción en un bloque nos permite determinar la permeabilidad y el contenido

de agua, esto nos llevara a entender que tipo de bloques podrán resistir mejor frente a patologías como las

eflorescencias y las criptoflorescencias, los resúmenes de los resultados se presentan en la tabla 4-13.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

90

Tabla 4-15 Valores para el contenido de humedad de bloques de concreto con PET.

LadrilloN°

%PET

PesoHúmedo

(gr)

PesoSeco(gr)

Densidad delconcretosecado en

horno %Humedad

Aguaabsorbida

por volumen

Densidad(Kg/m³)

2mm1 40% 7,025.00 6,225.00 1237.57 12.85% 29.60% 13.361 40% 8,400.00 8,074.00 1605.17 4.04% 14.70% 15.981 40% 8,312.00 7,037.00 1399.01 18.12% 17.10% 15.811 40% 7,663.00 7,391.00 1469.38 3.68% 16.90% 14.581 40% 8,455.00 8,118.00 1613.92 4.15% 13.70% 16.091 40% 9,884.00 6,715.00 1334.99 32.06% 20.10% 18.801 40% 8,505.00 8,263.00 1642.74 2.93% 14.20% 16.181 40% 7,307.00 7,128.00 1417.10 2.51% 16.90% 13.902 30% 8,105.00 7,875.00 1565.61 2.92% 16.30% 15.422 30% 8,500.00 8,055.00 1601.39 5.52% 15.90% 16.172 30% 8,155.00 7,972.00 1584.89 2.30% 14.90% 15.512 30% 8,161.00 7,935.00 1577.53 2.85% 15.60% 15.532 30% 8,095.00 7,720.00 1534.79 4.86% 16.60% 15.402 30% 7,869.00 7,655.00 1521.87 2.80% 15.30% 14.972 30% 8,047.00 7,735.00 1537.77 4.03% 27.90% 15.312 30% 8,335.00 8,126.00 1615.51 2.57% 15.20% 15.863 20% 8,521.00 8,241.00 1638.37 3.40% 13.40% 16.213 20% 8,205.00 7,986.00 1587.67 2.74% 14.10% 15.613 20% 7,295.00 7,107.00 1412.92 2.65% 16.80% 13.883 20% 8,424.00 8,116.00 1613.52 3.79% 13.30% 16.033 20% 8,787.00 8,490.00 1687.87 3.50% 12.90% 16.723 20% 8,310.00 8,092.00 1608.75 2.69% 14.30% 15.813 20% 9,661.00 6,770.00 1345.92 29.92% 16.60% 18.387 50% 6,954.00 6,751.00 1342.15 3.01% 14.50% 13.237 50% 6,963.00 6,755.00 1342.94 3.08% 14.10% 13.257 50% 7,371.00 7,092.00 1409.94 3.93% 14.70% 14.027 50% 7,061.00 6,833.00 1358.45 3.34% 14.10% 13.43

SinPET

8 0% 9,446.00 9,192.00 1827.44 2.76% 8.60% 17.978 0% 9,335.00 9,034.00 1796.02 3.33% 8.90% 17.768 0% 9,643.00 9,308.00 1850.50 3.60% 9.00% 18.358 0% 9,299.00 9,050.00 1799.20 2.75% 8.70% 17.69

5mm4 40% 8,204.00 7,795.00 1549.70 5.25% 12.70% 15.614 40% 8,605.00 8,266.00 1643.34 4.10% 11.70% 16.374 40% 8,428.00 8,016.00 1593.64 5.14% 12.50% 16.034 40% 8,628.00 8,034.00 1597.22 7.39% 12.80% 16.414 40% 8,202.00 7,916.00 1573.76 3.61% 12.50% 15.60

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

91

4 40% 8,316.00 7,856.00 1561.83 5.86% 12.00% 15.824 40% 8,166.00 7,852.00 1561.03 4.00% 12.90% 15.544 40% 8,453.00 7,983.00 1587.08 5.89% 12.10% 16.085 30% 8,180.00 7,905.00 1571.57 3.48% 11.80% 15.565 30% 8,448.00 8,264.00 1642.94 2.23% 11.70% 16.075 30% 9,161.00 7,321.00 1455.47 20.08% 21.40% 17.435 30% 7,835.00 7,681.00 1527.04 2.00% 4.00% 14.915 30% 8,264.00 8,232.00 1636.58 0.39% 2.60% 15.725 30% 7,835.00 7,831.00 1556.86 0.05% 9.90% 14.915 30% 8,180.00 7,905.00 1571.57 3.48% 11.90% 15.565 30% 7,835.00 7,831.00 1556.86 0.05% 9.90% 14.916 20% 8,746.00 8,453.00 1680.52 3.47% 14.10% 16.646 20% 8,579.00 8,292.00 1648.51 3.46% 12.20% 16.326 20% 9,127.00 8,816.00 1752.68 3.53% 11.30% 17.36

6 20% 8,859.00 8,622.00 1714.12 2.75% 11.80% 16.85

6 20% 8,507.00 8,121.00 1614.51 4.75% 12.40% 16.186 20% 8,661.00 8,421.00 1674.16 2.85% 11.90% 16.486 20% 8,945.00 8,672.00 1724.06 3.15% 9.20% 17.026 20% 8,763.00 8,448.00 1679.52 3.73% 16.10% 16.67

El largo, el ancho y la altura obedecen a dimensiones constantes iguales a 39.50, 10.29 y 20 cm

respectivamente, a las cuales se les descontó por las celdas vacías (5.5 cm x 13.5 cm x 20 cm x 2 Und)

arrojando un volumen de 5159 cm³; así mismo se obtuvo los valores de la densidad a partir de la relación

entre la masa y el volumen.

El primer modelo estadístico de tendencia central generado será la mediana, incentivada por la presencia

de algunos pocos valores para la humedad y la permeabilidad muy alejados de los valores usuales en otros

bloques, y que no representan un comportamiento real del material, pues puede ser producto de errores

durante el ensayo o en el propio muestreo, dado el caso la medida que mejor se ajusta a esta necesidad es

la mediana (ver tabla 4-16 y 4-17).

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

92

Tabla 4-16 Valores para el contenido de humedad en bloques de concreto con PET

Máximo Mínimo RangoPromediohumedad

Medianahumedad

2mm50% 3.93% 3.01% 0.92% 3.34% 3.21%40% 32.06% 2.51% 29.55% 10.04% 4.10%30% 5.52% 2.30% 3.22% 3.48% 2.89%20% 29.92% 2.65% 27.27% 6.96% 3.40%

5mm40% 7.39% 3.61% 3.78% 5.16% 5.20%30% 20.08% 0.05% 20.03% 3.97% 2.12%20% 4.75% 2.75% 2.00% 3.46% 3.47%

Sin PET0% 3.60% 2.75% 0.85% 3.11% 3.05%

Dados los valores de las tablas 4.-16 se hace una comparación de los resultados en donde se ratifica la

amplia diferencia entre un modelo de tendencia y el otro, pues en el mayor de los casos el promedio es

mayor a la mediana que adicionalmente tienen un rango bastante amplio. Los valores obtenidos en esta

tabla permitieron la creación de la ilustración 4-17, de la cual mejoran la percepción de la pérdida de agua

del bloque durante el proceso de secado que se ve reflejado en obra al instante de presentar o no fisuras.

Los resultados son claros: adicionarle partículas de 2 mm de PET en términos de la humedad no genera

algún cambio abrupto frente a un bloque con un contenido de 0% PET. Por el contrario la aplicación de

partículas de 5 mm de PET tiene dos tendencias: el comportamiento para 30% de contenido en el cual va

a requerir menores cantidades de agua a la hora del curado de los bloques de concreto, adicionalmente al

mortero de pega no le restara humedad durante la construcción de la mampostería lo que trae consigo una

gran cohesión en el muro como elemento; los siguientes comportamientos pertenecen a la adición de 20%

y 40% en donde su humedad fue superior a la de un bloque sin PET, en especial para el 40% de

contenido, lo que indica la necesidad de un curado minucioso para evitar la pérdida de agua durante la

construcción de la mampostería, el no tener en cuenta estas recomendaciones puede ocasionar:

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

93

Fisuración en el mortero de pega, durante el fraguado del mortero de pega se aumentará el calor

en su propio núcleo como en los elementos adyacentes, el bloque al ser un material higroscópico

tratará de tomar agua del mortero de pega para compensarse generando grietas entre el bloque y

la pega debilitando su cohesión, disminuyendo la capacidad del muro.

Eflorescencias, la cuales se producen al evaporarse el agua del bloque activando la cristalización

de sales al interior del bloque, generando un polvo blanco. En una primera medida no es un

factor destructivo, pero es el indicativo de daño, pero sí de futuras patologías; Además prevé un

mal aspecto en muros a la vista.

Criptoflorescencias, posterior a las eflorescencias la conversión de material en polvo y el

desprendimiento de este traen consigo cavidades en las caras del bloque que se pueden convertir

en un mal aspecto para la apariencia y pérdidas en la geometría del mampuesto reduciendo la

capacidad del bloque en términos de esfuerzos.

Ilustración 4-22 Diagrama de cajas y bigotes para Contenido de humedad en bloques con PET de2mm

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

Hum

edad

(%)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 2 mm

Cuartil 4

Cuartil 3

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

94

Ilustración 4-23 Diagrama de cajas y bigotes para Contenido de humedad en bloques con PET de5mm

Ilustración 4-24 Contenido de humedad en bloque de concreto con PET

Es igualmente importante comprender la capacidad de absorción que tienen los bloques de PET que se

podría considerar como una característica inversa a la humedad, pues esta evalúa la capacidad del bloque

de ganar agua, en donde es importante que el contenido de humedad no sea superior a su absorción pues

-2.00%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%

10.00%12.00%14.00%16.00%18.00%20.00%

Hum

edad

(%)

Diagrama de caja o Bigotes para particulas de PETde 5 mm

Cuartil 4

Cuartil 3

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Con

teni

do d

e H

umed

ad (

%)

Contenido de PET (%)

2mm

5mm

Sin P.E.T.

PromedioHumedad2mmPromedioHumedad5mmPromedioHumedadSin P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

95

estaría indicando que no es posible compensar la pérdida de agua durante el curado de la mampostería,

caso que solo sucedió en dos bloques evaluados con unas partículas de 5 mm y contenido de PET de 30%

los cuales no logran adquirir más del 5% de peso (ver figura 4-25), pero a todo esto se puede concluir que

el PET en cualquiera de sus tamaños, ayuda a ampliar la capacidad de absorción del agua para mejorar la

adquisición de agua para mejorar al curado del elemento, con respecto a los bloques ensayados con

contenido de 0% PET pues el rango de todos sus valores se encuentran por encima de la línea amarilla de

la mediana determinada a partir de las muestras de referencia.

Los valores evaluados se presentan en las tablas 4-15 y 4-16.

Tabla 4-17 Valores para el contenido de absorción en bloques de concreto con PET.

Máximo Mínimo RangoPromedioabsorción

Medianaabsorción

2mm50% 14.70% 8.60% 6.10% 14.35% 14.30%40% 29.60% 13.70% 15.90% 17.90% 16.90%30% 27.90% 14.90% 13.00% 17.21% 15.75%20% 16.80% 12.90% 3.90% 14.49% 14.10%5mm40% 12.90% 11.70% 1.20% 12.40% 12.50%30% 21.40% 2.60% 18.80% 10.40% 10.80%20% 16.10% 9.20% 6.90% 12.38% 12.05%

Sin PET0% 9.00% 8.60% 0.40% 8.80% 8.80%

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

96

Ilustración 4-25 Capacidad de absorción en bloques de concreto con PET

4.5. Evaluación económica

Se realiza el análisis de costos a los materiales utilizados en la elaboración del mampuesto, teniendo en

cuenta que el elemento PET es adquirido al detal por unidad de kilogramo a la empresa recicladora PET

& solo PET localizada en la ciudad de Bogotá.

La arena y cemento argos es adquirido en la fábrica de bloques El Sol de la ciudad de Ibagué, Tolima.

Los costos de los materiales para las 3 mezclas realizadas son las siguientes:

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Cap

acid

ad d

e A

bsor

ción

Contenido de P.E.T.

Promedio2mmPromedio5mm2mm

Sin P.E.T.

5mm

PromedioSin P.E.T.

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

97

Tabla 4-18 Costo de materiales para bloques con PET de 2mm de tamaño.

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTAL

CEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0031 30.000 93

PET 40 % KG 1.45 1.800 2.610

TOTAL MATERIALES 3.143

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0036 30.000 108

PET 30 % KG 1.12 1.800 2.013

TOTAL MATERIALES 2.562

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0041 30.000 124

PET 20 % KG 0.57 1.800 1.029

TOTAL MATERIALES 1.593

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440

ARENA PARA MORTERO M3 0.0050 30.000 150

TOTAL MATERIALES 590

Tabla 4-19 Costo de materiales para bloques con PET de 5mm de tamaño.

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0031 30.000 93

PET 40 % KG 2.05 1.800 3.690

TOTAL MATERIALES 4.223

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0036 30.000 108

PET 30 % KG 1.21 1.800 2.178

TOTAL MATERIALES 2.726

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440ARENA PARA MORTERO M3 0.0041 30.000 124

PET 20 % KG 0.87 1.800 1.566

TOTAL MATERIALES 2.130

Capítulo 4. Presentación de Análisis y Resultados

98

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD V/UNT VALOR TOTALCEMENTO GRIS KG 0.88 500 440

ARENA PARA MORTERO M3 0.0050 30.000 150

TOTAL MATERIALES 590

Del análisis de precios realizado podemos observar los altos costos en la elaboración de un mampuesto

con PET, en donde influye el valor de adquisición del elemento reciclado, como recurso alterno y en otro

evento se podría analizar los costos desde la recolección, proceso de separación, limpieza y triturado del

PET.

Capítulo 5. Conclusiones y Recomendaciones

99

5. Conclusiones y recomendaciones

Debido al auge que ha surgido con respecto al uso del PET, se ha incrementado su valor debido a

su acopio y transformación, razón por la cual los costos iníciales se vieron afectados

sustancialmente.

El valor agregado que tiene el PET está representado en la limpieza y transformación, ya que es

necesario realizar una serie de procesos manuales y mecánicos. Es por esta razón que una manera

de minimizar este costo sería haciendo este proceso sin intermediarios, el cual se estima por kg en

$800 en la ciudad de Medellín (valor suministrado por Enka Colombia)

Para la elaboración de mampuestos con mortero y PET es importante tener en cuenta que el

porcentaje de agua no debe ser mayor o igual a la usada en un mortero convencional, ya que el

PET no posee la capacidad de absorción que tienen los agregado y su textura es lisa.

Buscar nuevas alternativas que permitan la disminución de uso PET o en lo posible hacer un

llamado a la comunidad para que tome conciencia de la problemática ambiental que trae consigo

el uso indiscriminado de este material.

Clasificar el PET por colores para dar una apariencia más innovadora a los bloques.

Las propiedades mecánicas y su comportamiento frente al estado de esfuerzos se encuentran

ligadas principalmente al tamaño de las partículas de PET de la siguiente manera:

Las partículas de PET de 2mm reducen la resistencia a la compresión es decir para un 20% de

contenido puede tener en promedio 2.18 MPa y para un 50%de contenido apenas llega a un

promedio de 1.45 Mpa, es decir puede decaer un 33% su resistencia. Adicionalmente entrega

Capítulo 5. Conclusiones y Recomendaciones

100

valores muy dispersos en la mayoría de sus dosificaciones la variación es del 52% para un

contenido de 20% y de 53% para un contenido de 40%, indicando la inestabilidad del material,

aunque es claro que a menor proporción menor será el daño.

El comportamiento de las partículas de 5 mm en términos de la resistencia a la compresión es una

parábola abierta hacia arriba en donde la mejor manera de determinar su mejoría seria mediante

un contenido óptimo, el cual es aquel que presente los mejores resultados en sus puntas y al cual

pertenece el 40%, con una resistencia de 3.71 Mpa y la cohesión de los datos es de 2% haciéndolo

‘‘estable’’, contrariamente el contenido nocivo para este material estaría en la implementación

30% en donde la resistencia a la compresión es de 2.47 MPa lo cual lo separa un 33% y este tiene

una variación de 22% que se separa del anterior contenido en 20%.

La resistencia a la compresión está fuertemente ligado a la densidad del material, pero no es un

factor definitivo pues la adición de partículas de 5 mm con un contenido de 40% de PET mejora

la resistencia a la compresión sin tener materiales tan pesados pasando de 3.23 Mpa (promedio) a

3.71 Mpa (promedio) es decir un 13% aproximadamente; así mismo la adición de 5 mm de PET

en distintos tamaños no genera una dependencia directa a la densidad ya que el comportamiento

usual de estos materiales se torna parabólico abierto hacia arriba.

A pesar de que la resistencia a la flexión no es un parámetro de aceptación o rechazo a la hora de

evaluar un bloque de mortero pues no se encuentra un valor por referencia de la norma, es

importante agregar que los bloques con la adición de PET experimentan pérdidas: con la adición

de 5 mm de PET hasta del 51% aproximadamente (valor referenciado de la tabla 4-10); con la

adición de 2 mm de PET perdidas en la flexión de más de 80% aproximadamente (Referenciado

de la tabla 4-9).

Los módulos de elasticidad de un concreto normal para los bloques según el título C de la norma

NSR-10, opcionalmente podrán calcularse mediante el modelo = . 0.043 ′ el cual

depende de dos variables, de la densidad del material y el aporte por parte de la resistencia a la

Capítulo 5. Conclusiones y Recomendaciones

101

compresión. Lo cual lo hace más sensible a comparación, puesto que en este modelo no

predominan los mayores valores de la resistencia a la compresión como es usual, esto se deduce a

partir de la siguiente conjetura: los bloques de 5 mm de PET con resistencias entre 3.59 y 3.79

Mpa de f’c alcanzaron módulos entre 5200 Mpa y 5900 Mpa en cambio el 0% de contenido de

PET obtuvo los mismos módulos de pero con resistencias inferiores en el rango de 2.5 Mpa y 3.5

Mpa.

El ensayo de humedad en los bloques al indicar la cantidad de agua en porcentaje con respecto al

peso total del elemento, esta agua puede perderse en buena proporción durante el proceso de

secado que genera el fraguado del concreto, esto apunta a una capacidad de mantener estable su

peso mediante la adición de 2 mm de PET puesto que con la cantidad optima de 20% su humedad

es de apenas 3.40%, sin embargo la adición de 5 mm de PET trae como consecuencia cambios un

poco más abruptos en su peso pues su humedad es de 5.20%, lo que traerá consigo la

implementación de un mejor curado.

La adición de PET con un contenido de 40% y partículas de 5 mm mejora el promedio de los que

no contienen PET de 3.23 MPa a 3.71 MPa es decir un 13.5%, adicionalmente no es

recomendable la implementación de partículas en cualquier proporción de 2 mm, pues en

promedio se podría perder la resistencia a 2.18 Mpa aproximadamente un 41%. En base al

anterior análisis, se recomienda la implementación de PET.

Comparando los resultados obtenidos de 3.23 Mpa frente al valor mínimo exigido por norma para

mampostería no estructural de 5 Mpa, se concluye que los bloques no cumplen los requisitos

mínimos por norma.

Para poder alcanzar los valores normativos en futuras investigaciones se recomienda un cambio

en el diseño de mezcla del concreto en cuento a arena, agua y cemento, conservando el 40% de

contenido de PET con partículas de 5 mm.

Capítulo 6. Referencias

102

6. Referencias

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