| Summary: | El siguiente trabajo de titulación presenta una opción para la reutilización del poliestireno
mediante su implementación en el hormigón, sin perder la función estructural del hormigón, y
permitiendo alargar el ciclo de vida del poliestireno, y disminuir el alto volumen que ocupa en
los botaderos de basura. Para esto, el poliestireno reciclado fue implementado en el hormigón
en diversos porcentajes (30, 60 y 100%) como reemplazo de la arena, con el fin de evaluar y
comparar sus características físico-mecánicas, y su sostenibilidad ambiental y económica, con
respecto a un hormigón convencional.
Luego de caracterizar los agregados naturales a emplear en la mezcla, se diseñaron tres
dosificaciones de hormigón patrón (de 240, 270 y 300 kg/cm2
) en base a la normativa ACI 211
(2001): “Diseño de mezclas de hormigón”, y se implementaron los tres porcentajes de
poliestireno para cada dosificación (30, 60 y 100%). Las características físico-mecánicas
evaluadas en el hormigón fueron: la trabajabilidad, la densidad, la resistencia a la compresión,
los planos de falla, el desgaste, el ultrasonido y la transferencia de calor. Para la sostenibilidad
se analizaron sus ciclos de vida (LCA) y sus costos de ciclo de vida (LCCA).
Realizando el ensayo de trabajabilidad, se verificaron que los asentamientos, para todos los
porcentajes de poliestireno reciclado, se encontraron entre 2 y 15 cm, rango admisible
presentado por la norma IRAM 1534 (2004): “Ensayo de consistencia de hormigón y confección
de probetas”.
El ensayo de resistencia a la compresión presentó:
• Reducción del 12, 19 y 29% de resistencia, en los hormigones de dosificación de 240
kg/cm2
, con 30, 60 y 100% de poliestireno reciclado, respectivamente.
• Reducción de 9, 14 y 25% de resistencia, en los hormigones de dosificación de 270
kg/cm2 , con 30, 60 y 100% de poliestireno reciclado, respectivamente.
• Reducción de 8, 15 y 23% de resistencia, en los hormigones de dosificación de 300
kg/cm2 con 30, 60 y 100% de poliestireno reciclado, respectivamente.
Se realizó el análisis de planos de falla con el objetivo de observar la distribución de las partículas
de poliestireno reciclado en el hormigón. Para todos los hormigonesse observó una distribución
uniforme del poliestireno reciclado a lo largo del plano de falla y, el porcentaje de ocupación,
con el 100% de reemplazo, fue de más del 80%.
El ensayo de abrasión presentó un aumento de desgaste en los hormigones conforme
incrementaba su porcentaje de reemplazo de poliestireno reciclado, de esta manera:
• Para el hormigón patrón de 240 kg/cm2
, un desgaste de 3.3%; y para sus alternativos
de 30%, 60% y 100% de reemplazo, un desgaste de 3.4, 2.3 y 4.8%, respectivamente.
• Para el hormigón patrón de 270 kg/cm2
, un desgaste de 3.3%; y para sus alternativos de 30%, 60% y 100% de reemplazo, un desgaste de 3.9, 4.1 y 4.2%, respectivamente.
• Para el hormigón patrón de 300 kg/cm2 , un desgaste de 2.4%; y para sus alternativos
de 30%, 60% y 100% de reemplazo, un desgaste de 2.1, 2.6 y 4.1%, respectivamente.
Realizando el ensayo de transferencia de calor, se demostró los beneficios que la implementación del poliestireno conlleva. Los hormigones alternativos con 100% de poliestireno, presentaron una reducción de temperatura de hasta un 9.7% más que la presentada por los hormigones patrón.
Por último, el análisis de ciclo de vida presentó para los hormigones alternativos, una reducción
del impacto de hasta el 21.3 y 21.9%, de las emisiones de CO2e/kg y del consumo de energía,
respectivamente, con respecto al hormigón patrón. Al realizar un análisis con herramientas
calificadoras, como son LEED v4 y Greenroads, se verificó que los hormigones alternativos
presentan una puntuación mayor con respecto a su sostenibilidad. Por otra parte, el costo de
ciclo de vida mostró un aumento en el costo de hasta USD 7 para 1m3 de hormigón alternativo,
con respecto al hormigón patrón, considerando que este incremento de costo ocurre en la etapa
de adquisición del material.
Adicionalmente, para verificar si el hormigón con poliestireno cumplía con los requisitos para
ser considerado como hormigón estructural, en base a la normativa ACI 318s (2014): “Requisitos
de reglamento para concreto estructural”, y en los ensayos de resistencia a la compresión y de
densidad, se obtuvieron los siguientes porcentajes óptimos de implementación de poliestireno
reciclado en el hormigón:
• Para el hormigón patrón de 240 kg/cm2
, un porcentaje óptimo del 35.5%.
• Para el hormigón patrón de 270 kg/cm2
, un porcentaje óptimo del 86.6%.
• Para el hormigón patrón de 300 kg/cm2
, un porcentaje óptimo del 71.9%
De estos hormigones, se han verificado que las demás características físico-mecánicas y de
sostenibilidad sean adecuados, y finalmente, mediante un análisis multicriterio, se ha obtenido
que el hormigón con un 86.6% de poliestireno reciclado de dosificación de 270 kg/cm2 , es el más adecuado.
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