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ANÁLISIS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN
DE CONCRETO CON SUSTITUCIÓN PARCIAL
DE AGREGADO GRUESO POR CONCRETO
RECICLADO TRITURADO Y PLASTIFICANTE
COMPRESSIVE STRENGTH ANALYSIS OF CONCRETE WITH
PARTIAL REPLACEMENT OF COARSE AGGREGATE WITH
CRUSHED RECYCLED CONCRETE AND PLASTICIZER
Armando Nicolás Moreno Juárez
Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ingeniería Civil U.L, México
César Ponce Palafox
Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ingeniería Civil U.L, México
Germán Ernesto Guerra Pérez Gavilán
Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ingeniería Civil U.L, México
pág. 10115
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15673
Análisis de resistencia a compresión de concreto con sustitución parcial de
agregado grueso por concreto reciclado triturado y plastificante
Armando Nicolás Moreno Juárez 1
nicolas.moreno@uadec.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-1997-3932
Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de
Ingeniería Civil U.L
México
César Ponce Palafox
cesarponce@uadec.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-5991-3395
Universidad Autónoma de Coahuila, Escuela de
Arquitectura U.L
México
Germán Ernesto Guerra Pérez Gavilán
germanguerra@uadec.edu.mx
https://orcid.org/0009-0006-2044-1665
Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de
Ingeniería Civil U.L
México
RESUMEN
En la presente investigación pretende ofrecer valor agregado al escombro producido por concreto
demolidos, al ser reutilizado como agregado grueso en la fabricación de concreto nuevo, con el fin de
reducir el gran impacto ambiental que se vive hoy en día a causa de las actividades provenientes de la
actividad de construcción. Se diseñaron 3 tipos de mezcla con dosificaciones diferentes, uno con el
100% de agregado grueso natural (MR), uno con el 40% (M1) y con el otro 40% con el aditivo
plastificante (M2) para un concreto, con un total de 27 muestras cilíndricas. Posteriormente se realizaron
pruebas de resistencia a la compresión mediante probetas cilíndricas de 30 cm de altura por 15 de
diametro a 7, 14 y 28 días de curado. En los resultados obtenidos se puede observar que M1 y M2, son
superiores a MR y a la resistencia de diseño. Concluyendo que, el concreto con agregado grueso
reciclado en las proporciones aplicadas en la prueba incrementan las resistencias requeridas.
Palabras clave: concreto reciclado, escombro, plastificante, resistencia a compresión
1
Autor principal.
Correspondencia: nicolas.moreno@uadec.edu.mx
pág. 10116
Compressive strength analysis of concrete with partial replacement of
coarse aggregate with crushed recycled concrete and plasticizer
ABSTRACT
The purpose of this research is to offer added value to the rubble produced by demolished concrete, to
be reused as coarse aggregate in the manufacture of new concrete, in order to reduce the great
environmental impact that is experienced today due to the activities resulting from the construction
activity. Three types of mixes were designed with different dosages, one with 100% natural coarse
aggregate (MR), one with 40% (M1) and the other 40% with plasticizing additive (M2) for a concrete,
with a total of 27 cylindrical samples. Subsequently, compressive strength tests were carried out using
cylindrical specimens 30 cm high by 15 cm in diameter at 7, 14 and 28 days of curing. The results
obtained show that M1 and M2 are superior to MR and the design strength. Concluding that, the
concrete with recycled coarse aggregate in the proportions applied in the test increases the required
strengths.
Keywords: recycled concrete, rubble, plasticizer, compressive strength
Artículo recibido 17 octubre 2024
Aceptado para publicación: 21 noviembre 2024
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INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas del sector constructivo, son las actividades que de ella emanan como
los residuos de la construcción y demolición (RCD); en México se establece el manejo integra y
clasificación de los mismo mediante al aplicación de la norma NADF-007-RNAT-2019, en la que se
definen los tipos de residuos (materiales, productos generados durante las actividades de construcción,
entre otros) (Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México, 2019). La contaminación de suelo
y agua suele ser uno de los principales problemas, además de los RCD presentan pérdidas de materiales
de construcción y eficiencia en los procesos constructivos, que conllevan a un mayor uso de recursos no
renovables y agua, incrementando los efectos sobre el medio ambiente (Secretaría del Medio Ambiente
de la Ciudad de México, 2019)
En un estudio realizado por la Dirección General del Medio Ambiente de la ciudad de Torreón, Coahuila,
México en el periodo 2014 – 2017 se registraron 581,290 m³ de escombro que ingresaron al Cañón del
Indio, según Garza (2017) se recolectaron en promedio 530 toneladas de escombro por día, a su vez el
titular del Instituto Municipal de Planeación y Competitividad de Torreón, José Antonio Ramírez, en
2022 se registró que en la Comarca Lagunera genera alrededor de 576 mil toneladas anuales de residuos
de los cuales, cabe resaltar, solo un porcentaje se depositan adecuadamente en los tiraderos autorizados,
mientras un gran porcentaje se depositan clandestinamente en canales de riego y predios ubicados en
partes traseras de fraccionamientos cerrados sin ningún tipo de recuperación o reutilización generando
una problemática ambiental (Rincon, 2022).
A nivel mundial, se han planteado diversas estrategias para reducir la contaminación generada por los
RCD, por ejemplo, en Chile se realizó un estudio con el fin de reutilizar los RCD como agregado grueso,
concluyendo en que a mayor cantidad de árido reciclado que se agrega a la muestra; menor es su
resistencia y que también tienen una mayor absorción (Navarro, 2023). Otro estudio que se realizó en
Colima, México, por el arquitecto Luis Gerardo Díaz Álvarez en noviembre del 2018 demostró que los
RCD puede ser aprovechados como agregado grueso y fino, pero recomienda que se utilice para
elementos de baja resistencia como banquetas, firmes, machuelos, cerramientos, rampas de acceso
peatonal y vehículos ligeros ya que recomienda hacer más pruebas para detectar alguna variante en las
resistencias (Díaz, 2020).
pág. 10118
Con lo anterior expuesto se manifiesta la conveniencia ambiental de la reutilización de los RCD, sin
embargo, las propiedades de los elementos en donde se aplican pierden capacidades mecánicas.
Para solventar esta deficiencia de baja resistencia adquirida por la sustitución de elementos pétreos por
RCD, se propone el uso de un plastificante, dado que éste aporta al incremento a las resistencias
mecánicas, dependiendo del uso que se le dé, ya sea como aditivo o bien como reductor de agua; para
lograr la reincorporación de materiales en la cadena productiva y al mismo tiempo se ofrece una solución
temprana a un problema medio ambiental.
Para ello, en este proceso experimental se usó el escombro generados por la actividad de construcción
usándolos parcialmente como agregado grueso para la fabricación de concreto añadiendo el aditivo
súper plastificante con el objetvio de encontrar una solución a dicha problemática buscando maneras de
aprovechar los desechos generados en el sector de la construcción, así mismo ayudando al medio
ambiente, sin afectar la resistencia a compresión del concreto modificado.
METODOLOGÍA
El proceso experimental tuvo como base la elaboración de un concreto simple fabricado con cemento
portalnd compuesto 40 (CPC40); como agregado fino arena de río, agregado grueso grava de piedra
caliza; el tamaño de partículas tanto del agregado fino como el agregado grueso cumplieron con lo
indicado en la norma mexicana NMX-C-111-ONNCCE-2018, (Organismo Nacional de Normalización
y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., 2018).
Se analizaron los porcentajes de absorción a los agregados gruesos y finos, con los métodos establecidos
en la normas mexicanas NMX-C-164-ONNCCE-2014 (Organismo Nacional de Normalización y
Certifiación de la Construcción y Edificación, 2014) y NMX-C-165-ONNCCE-2014 (Organismo
Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y la Edificación, S. C., 2014)
rescepectivamente. Obteniendose los resultados de porcentaje de absorción mostrados en la Tabla 1.
Tabla 1 Porcentaje de absorción de agregado grueso y agregado fino
Grava
(%)
Arena
(%)
2.94
1.90
pág. 10119
Con los porcentajes de absoción obtenidos, se establece una relacion agua-cemento de 0.495,
estableciendose entonces la dosificación del concreto convencional (MR) como lo muestra la Tabla 2.
Tabla 2 Dosificación de concreto convencional (MR)
Cemento
(g)
Arena
(g)
Agua
(ml)
1000
2640.00
610.00
El residuo de concreto que se usó para fabricar el agregado grueso reciclado se obtuvo del laboratorio
de materiales de la Facultad de Ingeniería Civil U.L. de la Universidad Autónoma de Coahuila (México),
por lo que las resistencias mecanicas que tenian los RCD son variadas y no clasificadas. Ls RCD
fueron trituradas hasta obtener tamaños de partículas de ¾” y ½”, buscando que todo el agregado tuviera
el mismo tamaño el agregado grueso natural también fue clasificado a el mismo tamaño de partículas
(¾” y ½”) en cantidades similares para mayor control en el proceso experimental..
La sustitución parcial del agregado grueso se determina por peso al 40% en cada uno de los tamaños de
partículas determinados, defineindose entonces como muestra 1 (M1).
Se realizó otra modificación a MR, en el cual se mantiene el agregado grueso reciclado al igual que en
M1, agregandole un aditivo fluidificante-reductor de agua para concreto de medio rango (M2), base
lignosulfonado para proporcionar fluidez, mejorar la cohesión y mejorar resistencias mecánicas del
concreto; la dosificicación indicada para el aditivo es de 3 a 8 cm³ por kilogramo de cemento,
definiendose el uso de la menor cantidad sugerida, el aditivo cumple con la norma ASTM C494
(American Society for Testing and Materials, 2022).
Quedando las dosificaciones de MR, M1 y M2 como se muestran en la Tabla 2.
Tabla 3 Dosificaciones MR, M1 y M2
Descripción
MR
M1
M2
Cemento (g)
1000.00
1000.00
1000.00
Grava ½” (g)
1240.00
744.00
744.00
Grava ¾ ” (g)
1240.00
744.00
744.00
Concreto Triturado
Reciclado ½” (g)
-
496.00
496.00
Concreto Triturado
Reciclado ¾ ” (g)
-
496.00
496.00
Arena (g)
2640.00
2640.00
2640.00
Agua (ml)
610.00
610.00
610.00
Aditivo (cm³)
-
-
3.00
pág. 10120
Determinadas las dosificaciones se fabricaron 9 cilindros de cada mezcla, con el proceso indicado en la
norma mexicana NMX-C-159-ONNCCE-2016 (Organismo Nacional de Normalización y Certficación
de la Construcción y la Edificación, S.C., 2015). Las probetas cilíndricas de 150 x 300 mm, posterior a
su fabricación y transcurridas 24 horas se desmoldaron y se sometieron a curado húmedo por inmersión
durante períodos de 7, 14 y 28 días, tal y como lo establece la norma mexica NMX-C-159-ONNCCE-
2016 (Organismo Nacional de Normalización y Certficación de la Construcción y la Edificación, S.C.,
2015), pasado el tiempo definido, se procedió a realizar las pruebas de resistencia a compresión en una
máquina de esaye a compresión marca Matest modelo C089-02D de 2000 kN de capacidad, semi-
automática, con el procedimiento inicado en la norma NMX-C-083-ONNCCE-2014 para determinar la
resistencia a compresión de especímenes de concreto (Organismo Nacional de Normalización y
Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., 2014).
Figura 1 Máquina de ensaye a compresión marca Matest y probetas de concreto
Con la carga obtenida (kg) y el área de la probeta (cm²) se obtiene la resistencia a compresión con la
aplicación de la siguiente ecuación:
𝑓´𝑐 = 𝐹
𝐴
pág. 10121
Donde:
F´c= Resistencia a compresión
F= Carga máxima en kg.
A= Área del especímen en cm².
Por cada edad establecida se ensayaron 3 muestras, si la diferencia entre la resistencia más alta y la
resistencia más baja obtenida fue igual o menor al 10 % se obtuvo la resistencia promedio de las tres
piezas, por el contrario, si se presentaron diferencias mayores al 10%, se obtiene la relación entre el
resultado medio y el más bajo, de igual manera, del resultado medio al más alto, y se toma la relación
igual o menor al 10% del cual se obtuevo la resistencia promedio.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de los ensayes a compresión promedios obtenidos en las muestras MR, M1 Y M2 con
edades de 7, 14 y 28 se muestran en las Tablas 4, 5 y 6.
Tabla 4 Resistencias a compresión de muestra MR a 7, 14 y 28 días
Edad (días)
Resistencia a Compresión
Promedio (kg/cm²)
7
57.03
14
84.92
28
111.43
Tabla 5 Resistencias a compresión de muestra M1 a 7, 14 y 28 días
Edad (días)
Resistencia a Compresión
Promedio (kg/cm²)
7
100.99
14
112.28
28
125.28
Tabla 6 Resistencias a compresión de muestra M2 a 7, 14 y 28 días
Edad (días)
Resistencia a Compresión
Promedio (kg/cm²)
7
104.92
14
141.11
28
149.72
En la figura 1 se puede observar los valores de la resistencia a compresión de los piezas de concreto
diseñado para obtener una resistencia final de 150 kg/cm²; con la adición de RCD en las proporciones
de 0%(MR), 40% (M1) y 40% (M2) con súper plastificante, en los 7, 14 y 28 días de curado.
pág. 10122
Figura 2 Resistencia a compresión de MR, M1, M2 y Resistencia de diseño de concreto.
Como se mencionó anteriormente el concreto para la muestra de referencia MR se diseñó par obtener
una resistencia final a los 28 días de edad de 120 kg/cm², considerando que a los 7 días de fabricado el
concreto debe de alcanzar un 65% de su resistencia de diseño, a los 14 días un 90% y a los 28 días un
99%; las resistencias deseadas en las edades estipuladas se muestran en la Figura 2 identificado como
resistencia de diseño.
Tomando como base lo mencionado anteriomente, a los 7 días de la fabricación de las piezas; se observa
que base a la resistencia de diseño, la muestra MR presentó una resistencia menor del 20.24%, sin
embargo, los dos especímenes con RCD, mostraron resistencias mayores a la resistencia de diseño, M1
en 41.25% y M2 un 46.74%.
A los 14 días se mantuvo el mismo comportamiento que a los 7 días de edad, donde, MR obtuvo una
resultado menor del 14.22%, M1 y M2 con aumentos del 13.41% y 1.43% respectivamento; todo
respecto a la resistencia de diseño.
A los 28 días de edad, todas las muestras (MR. M1 y M2) superaron la resistencia esperada en 2.32%,
57,03
84,92
111,43
100,99
112,28
125,28
104,92
141,11 149,72
71,50
99,00
108,90
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
7 14 28
Resistencia a compresión (kg/cm²)
Edad de la muestras (días)
MR
M1
M2
Resistencia de diseño
pág. 10123
15.04% y 37.48% respectivamente.
De acuerdo con los resultados obtenidos en la prueba de resistencia a la compresión, se puede observar
que la muestra hecha a base del 100% de agregado grueso natural tuvo un aumento constante en su
resistencia a los 7, 14 y 28 días por lo que se le considera una muestra de referencia aceptable.
Los resultados postivos de las muestras M1 y M2, se atribuye a dos factores; primero, el agregado grueso
reciclado presenta menor densidad y mayor absorción de agua que el agregado grueso natural según
(Bossini et al, 2018), por lo que en M1 y M2 al tener el 40% de agregado reciclado en la muestra,
absorben gran parte del agua, por lo que, la relación agua-cemento se afecta y disminuye aumentado así
la resistencia de las probetas.
Con la incorporación del aditivo plastificante en las piezas M2, este aportó una mayor dispersión de los
agregados, mejorando la fluidez de la mezcla, evitando la formación de flóculos e incrementado la
densidad del concreto y disminuyendo la cantidad de vacíos en las muestras, logrando un aumento
significativo de resistencia de compresión.
CONCLUSIONES
El uso del agregado reciclado como sustituto del agregado grueso tradicional en porcentajes del 40% y
del 40% por ciento con la inclusión del aditivo súper plastificante son viables para ser usado en un
concreto convencional, dada que la resistencias obtenidas superadon la resistencia de diseño y de la
muestra de referencia, de igual manera al uso del aditivo superplastificante abre la puerta el estudio de
la reducción de la cantidad de cemento, por lo que su suo mostraría un impacto positivo en el medio
ambiente (Moreno et al, 2022).
La consultoría geográfica Geoinnova menciona que la extracción de piedra caliza en las actividades de
minería a cielo abierto ocaciona problemas ambientales, entre los cuales se pueden mencionar los
siguientes:
Daños a la superficie terrestre alterando la morfología de la corteza, generando además, cambios visuales
por la exploatación.
Contaminación de aire, dado que se genera materia demasiado fina, y son ingeridos al respirar por
humanos y animales.
pág. 10124
Los polvillos generados en el proceso de extracción de las cnateras contaminan aguas superficiales y se
impacta negativamente la flora y fauna de las zonas aledañas a las canteras.
Los desechos finos contaminan mantos acuíferos, por filtraciones al subsuelo.
(Geoinnova Consultoría Geográfica, 2016)
El uso de agregados grueso reciclados de concreto, aportan a la dismunción de la explotación de recursos
minerales, en este caso de la piedra caliza, , apoyando al decremento de la huella de carbono que
representa la obtención de los agregados gruesos.
Se recomienda determinar el porcentaje de absorción en los agregados reciclados involucrados en la
fabricación de concreto con el fin de determinar la cantidad de agua, modificando la dosificación de las
mezclas.En esta investigación se concluye que el agregado grueso natural y con sustiticón parcial de
RCD, es una opción viable para la fabricación de concretos, sin pérdidas en sus propiedades mecánicas
y con la incorporación de adititvos plastificantes y superplastificanes aumentan dichas propiedades.
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