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GESTIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
OFICINA DE ESTRATEGIAS PARA LA PROMOCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
I.
NOMBRE DE LA PROPUESTA
Análisis de la factibilidad ambiental y técnica del uso del concreto ecológico en vigas y
columnas
II.
SUMILLA
Entre los más resaltantes acuerdos de la última COP 20, el Perú acordó realizar un
tratamiento a sus residuos sólidos, además de producir un cemento más ecológico en el sector
industria, puesto que a este proceso se le atribuye el 7% de emisiones de CO2 a nivel mundial.
Según el Informe Estadístico de la Asociación de Productores de Cemento (ASOCEM) la
producción total de cemento en el Perú durante el pasado año 2014 fue 10 341 990 ton. y tiende
a crecer de manera exponencial con el paso de los años debido a un dinamismo en la
construcción de infraestructura en nuestro país.
En este marco, el presente equipo se ha propuesto realizar un concreto más ecológico
que permita utilizar menor consumo de cemento en las mezclas, supliendo dicho contenido con
residuos de mampostería obtenidos en la construcción y demolición, que actualmente son
vertidos en espacios públicos o botaderos.
Estos residuos de ladrillo tienen diversos compuestos químicos como; calcio, silicio,
aluminio, entre otros que pueden permitir un correcto desempeño del concreto ya sea en
propiedades físicas y mecánicas, sobretodo el desarrollo de resistencia a compresión.
Para lograr nuestros objetivos, la metodología a utilizar consiste en reemplazar un
porcentaje de cemento en un rango de 10 a 60% en las dosificaciones por residuos de
mampostería. Se realizarán ensayos de trabajabilidad, ensayos de compresión y tracción a
diferentes días de curado; 7,28 y 90 días. Se trabajará con muestras de concreto en probetas,
vigas y columnas, estas dos últimas reforzadas con acero, para comprobar propiedades
estructurales. Dichas mezclas y ensayos se realizarán en el Laboratorio de Estructuras de la
Sección Civil de la PUCP (Ver Anexo 1: Carta de aprobación para uso de equipos y apoyo de
técnicos firmada por la Jefa de Laboratorio de Estructuras, Ing. Gladys Villa García)
Al finalizar el análisis, los resultados permitirán validar o no la factibilidad técnica y
beneficio ecológico de esta propuesta. Inclusive se podrán formular propuestas para analizar el
costo de produccion por metro cubico de este nuevo material.
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III.
ESTADO DEL ARTE
Con el avance de los años, la ciencia, la tecnología y sobre todo la población mundial,
han decido escribir un nuevo capítulo en la historia: “La era verde”. Después de años de haber
abusado indiscriminadamente de nuestro planeta, este por fin nos pasa la factura; lo cual se ve
expresado en la disminución progresiva de recursos y en los drásticos cambios climáticos
actuales.
Entre las principales industrias contaminantes, tenemos al rubro de construcción:
principalmente, a la industria cementera. Según recientes estudios, aproximadamente el 7% de
la producción mundial de CO2 es ocasionada por dicha industria (Ya sea para convertir el
carbonato de calcio a óxido de calcio o para calentar los hornos), y posiblemente alcance hasta
un 10% en los próximos años. Traducido a números, la producción total de CO2 alcanza 1.4 mil
millones de toneladas anuales, siendo únicamente sobrepasada por el sector transporte.
Sin embargo, se puede ignorar la realidad actual. El cemento es un cohesionador del
progreso para las economías emergentes por ser indispensable para la construcción de edificios,
carreteras, entre otros. La industria como dijo Olivier Luneau, responsable de sostenibilidad de
Lafarge, se encuentra entonces en medio de una polémica mundial entre la necesidad de
infraestructura y la responsabilidad con el ambiente.
En nuestro país se vive un caso similar; hasta el pasado diciembre del 2014, los
despachos de cemento en el Perú acumularon 10 341,990 de toneladas métricas ™ (según
datos de Asocem).
En otros países como México y Colombia, se ha visto como una posible solución el uso
de material reciclado. Esto, aumenta la vida útil de los rellenos sanitarios y evita la degradación
de recursos naturales no renovables; además, el concreto reciclado es competitivo con otros
materiales en relación al costo y a la calidad. En la actualidad, no existen centros de reciclaje
especializados en nuestro país; por lo que los residuos de mampostería no son debidamente
aprovechados.
Durante la última década, se han hecho esfuerzos por tratar de resolver esta situación y
se han ensayado diversos mecanismos que ayuden a reducir las cantidades de cemento; tales
como la adición de puzolanas al cemento, cáscaras de arroz, etc. No obstante, esto no es
suficiente; si deseamos resolver este problema, se deben buscar más alternativas ecológicas que
nos permitan disminuir tanto la cantidad de cemento utilizado y los residuos generados.
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IV.
JUSTIFICACIÓN
La fabricación del cemento genera impactos ambientales negativos que se presentan
durante su proceso de fabricación. La demanda en Perú, aumenta exponencialmente en un 14%
anual, y a nivel mundial es el segundo recurso más importante luego del agua. Por ello es
importante definir una nueva opción para reducir el porcentaje de uso de cemento y, en
consecuencia, la emisión de CO2.
Durante la pasada COP 20 se abordaron temas para explorar la factibilidad de un
desarrollo “limpio” o “bajo en carbono”; y el Perú presentó posibles soluciones para mitigar las
emisiones de CO2. Dentro de las más resaltantes, se encuentra la reducción de emisiones
nocivas provocadas por la industria cementera, mediante la sustitución del Clinker. Sin embargo,
hasta la fecha, son pocos los estudios que se han realizado con materiales que puedan sustituir
en un porcentaje el total de clinker requerido para obtener un concreto convencional.
Al anterior problema se le suma la falta de reciclaje especializado en el tratamiento de
residuos producidos por construcción y/o demolición en obras; especialmente de mampostería.
Los mencionados son depositados en espacios públicos siendo catalogados como elementos
contaminantes para la salud y el medio ambiente.
La presente investigación propone analizar la factibilidad ambiental de un concreto que
remplace un porcentaje de cemento por adiciones de mampostería en un rango tal que no afecte
las propiedades físicas y mecánicas del concreto. Esto podría ser posible ya que para la
formación del gel, el cual brinda la resistencia al concreto, es necesaria la presencia del disilicato
tricálcico hidratado, cuyos componentes se encuentran hasta cierto porcentaje en la composición
química de los residuos.
V.
OBJETIVO GENERAL
Analizar la factibilidad ambiental (emisiones de CO2 por unidad de volumen) y técnica
(resistencia por compresión) del uso del concreto ecológico en muros y columnas
VI.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
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a.
Estimar la resistencia del concreto ecológico en muros y columnas por medio de
ensayos a comprensión.
b.
Determinar la relación de CO2 por unidad de volumen de concreto empleado en
muros y columnas
c.
Indagar sobre los niveles de aceptación del concreto ecológico y la sostenibilidad
de su uso
VII.
HIPÓTESIS
Es factible realizar un concreto ecológico que cumpla con los requisitos técnicos y
ambientales para ser catalogado bajo ese título, reemplazando un porcentaje de cemento por
adiciones de residuos de construcción y demolición de mampostería, cuyo uso se comprobará en
muros y columnas.
VIII.
METODOLOGÍA
La fase inicial consistirá en el levamiento de información en libros, fuentes virtuales,
papers, etc. sobre el tema a investigar.
En la fase siguiente se diseñarán dosificaciones tentativas con sustituciones del nuevo
agregado (mampostería) en diferentes porcentajes de la cantidad de cemento.
En la tercera face, se procederá a recolectar los materiales, además de realizar el
proceso de molienda de los residuos de mampostería.
Luego se realizarán muestras en probetas convencionales para estudiar sus propiedades
en estado fresco y endurecido, mediante ensayos de revenimiento, contenido de aire, resistencia
a la compresión axial. Se tendrá un testigo de concreto convencional a fin de comparar las
propiedades obtenidas de los especímenes de concreto con adiciones de mampostería. Se hará
uso de las herramientas, equipos y personal del Laboratorio de Estructuras de la Sección Civil de
la PUCP (Ver anexo 1 con la autorización).
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En la quinta fase se realizará una retroalimentación y rediseño de mezclas a fin de
obtener resultados favorables en las probetas para estudiarlas posteriormente en vigas y
columnas.
En sexto lugar se realizará el análisis de factibilidad ambiental del uso del concreto con
adiciones de mampostería en vigas y columnas, siguiendo los lineamientos del IPCC 2007, EPA
2006 y basándolos en los modelos del libro “Introduction to Environmental Engineering and
Science”. G. MASTERS.
En penúltimo lugar se realizará una comparación de precios por m3 entre el concreto
convencional y el nuevo concreto diseñado.
Finalmente, se elaborará un informe final detallando los resultados obtenidos, así como
un paper de investigación que será publicado por diferentes identidades (Ver anexos 2 y 3).
IX.
ACTIVIDADES
a.
Recopilación de información del nuevo agregado de mampostería y su efecto
sobre las propiedades del concreto.
b.
Recolección de materiales y molienda de los residuos de mampostería
c.
Diseño de las mezclas a diferentes porcentajes de sustitución de cemento.
d.
Fabricación de mezclas: Una convencional y otra con adiciones de mampostería,
a fin de comparar sus propiedades a diferentes edades de curado (7, 14, 28 días).
e.
Presentación del Informe parcial con el avance.
f.
Determinación del grado de disminución de contaminación mediante la huella de
carbono
g.
Comparación de precios entre el concreto convencional y el nuevo concreto
diseñado por m3.
h.
Preparación del informe final detallando los resultados obtenidos
X.
RESULTADOS ESPERADOS

Elaboración de un paper de investigación que se publicará en la Revista ACIPerú y en otros medios (Ver Anexo 2 y 3)
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
Demostración de la factibilidad, desde el punto de vista técnico y ambiental, del
uso de concreto ecológico en muros y columnas.

Determinación del límite máximo permisible de reemplazo de cemento común
por adiciones de mampostería, sin que se altere significativamente las
propiedades físicas y mecánicas en muros y columnas.

Determinación de una relación entre las emisiones de CO2 y el volumen de
concreto empleado en columnas y muros.

Video demostrativo realizado y editado por E⁻QUIPU, el cual será difundido por
varios medios.
XI.
COMPONENTE ÉTICO
Toda la información será obtenida de manera lícita y abierta y no se orientarán los
resultados de ninguna manera