Appendices

Para realizar el ensayo SEM fue necesario hacer una preparación previa a las muestras lijando, limpiando y secando, con el fin de obtener una superficie lisa y libre de impurezas que pudieran afectar la visualización microscópica de la superficie. Las muestras preparadas para el ensayo SEM fueron partículas circulares tomadas del centro de los cilindros de concreto convencional, concreto con 5% PET y concreto con 10% PET. Las imágenes SEM presentadas a continuación fueron tomadas en las instalaciones del laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido ubicadas en la Universidad de los Andes.

En la imagen 27 se identifica la muestra de concreto convencional microestructuralmente, en donde se observa el material cementante el cual se visualiza de un color más claro que el del agregado el cual se encuentra en un tono más oscuro, además es posible ver la buena adherencia existente entre los materiales debido a que no se observa una línea divisoria entre estos que pudiese indicar una desfavorable adherencia entre sí.

62 Imagen 27. Imagen SEM concreto convencional con magnificación X30. Fuente: SEM

Universidad de los Andes.

Así como en la muestra de concreto convencional, en la imagen 28 se visualiza la adherencia favorable del agregado fino y el cemento en la muestra de concreto con 5% PET, identificando el cemento con un color más claro que el del agregado fino. En la imagen 29 se observa la adherencia entre el PET y el cemento la cual también es favorable ya que no se encuentran líneas indicadoras de una desfavorable adherencia entre sí, siendo visualizado el PET como manchas circulares de color oscuro.

Imagen 28. Imagen SEM limite agregado fino y cemento muestra con 5% PET, magnificación X30. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

63 Imagen 29. Imagen SEM limite PET y cemento muestra con 5% PET, magnificación X30.

Fuente: SEM Universidad de los Andes.

De igual manera, en el cilindro de concreto con 10% PET se evidencia una buena adherencia entre el material cementante y el agregado fino lo cual se puede ver en la imagen 30. Asi mismo, se presenta un comportamiento favorable en cuanto a la adherencia que tiene el PET con el cemento como se puede observar en la imagen 31.

Imagen 30. Imagen SEM limite agregado fino y cemento muestra con 10% PET, magnificación X30. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

64 Imagen 31. Imagen SEM limite PET y cemento muestra con 10% PET, magnificación X30.

Fuente: SEM Universidad de los Andes.

Además de identificar los límites entre los materiales y la adherencia entre estos, fue posible identificar la forma de los agregados dando con esto una descripción del comportamiento adherente presentado entre los materiales, debido a que al contar con agregados de forma angular se presenta un comportamiento favorable ante la resistencia a la compresión ya que los agregados con este tipo de forma facilitan la adherencia entre los materiales que componen el concreto. En la imagen 32 se visualiza la forma de los agregados de la muestra de concreto convencional y como estos se caracterizan por una tener una forma angular, en la imagen 33 se identifica la muestra de concreto con 5% PET y de igual manera los agregados cuentan con formas angulares, así mismo en la imagen 34 se puede observar que el concreto con 10% PET presenta las mismas características físicas en la forma de los agregados presentados en las muestras anteriores.

65 Imagen 32. Imagen SEM muestra de concreto convencional con agregados de forma

angular, magnificación X30. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

Imagen 33. Imagen SEM muestra de concreto con 5% PET con agregados de forma angular, magnificación X30. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

66 Imagen 34. Imagen SEM muestra de concreto con 10% PET con agregados de forma angular,

magnificación X30. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

A continuación, se presenta el análisis químico correspondiente a la muestra de concreto convencional, en donde es posible identificar los componentes químicos de la muestra a partir de la ubicación de cada material dentro de la misma. En la imagen 35 se visualiza la imagen SEM utilizada para el análisis químico el cual se presenta en la imagen 36.

Imagen 35. Imagen SEM utilizada para el análisis químico de la muestra de concreto convencional. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

67 En la imagen presentada a continuacion es posible identificar cómo el calcio y la sílice son los dos elementos químicos junto con el oxígeno con mayor presencia en la muestra, esto se debe a que la mezcla está compuesta por agregados y cemento, los cuales son caracteristicos por su gran contenido de silice y calcio respectivamente. La presencia de los elementos en mencion son esenciales en el concreto, debido a que la mezcla y union de estos proporcionan la resistencia ante las cargas externas a las que puede ser sometido.

Imagen 36. Imagen SEM para el análisis químico de la muestra de concreto convencional. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

68 En la tabla 31 se exponen los valores porcentuales correspondientes para el contenido de cada elemento químico dentro de la muestra de concreto convencional. El elemento químico con más presencia en la muestra es el oxígeno (O) con un porcentaje de 43.30%, seguido por la sílice (Si) en un 18.40% y el calcio (Ca) en un 13.42%.

Tabla 31. Contenido de los elementos químicos presentes en la muestra de concreto convencional. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

En la imagen 37 se observa la imagen SEM tomada para el análisis químico correspondiente a la muestra de concreto con 5% PET la cual se presenta a continuación.

69 Imagen 37. Imagen SEM utilizada para el análisis químico de la muestra de concreto con 5%

PET. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

Para la muestra de concreto con 5% PET fue posible identificar los cuatro elementos químicos con más presencia, los cuales son: oxígeno (O), sílice (Si), calcio (Ca) y carbono (C). Los primeros tres elementos químicos contenidos son propios de la mezcla entre el agregado y el cemento, mientras que el carbono se caracteriza por estar presente en materiales plásticos como lo es el PET. La unión de dichos elementos para la elaboración de cilindros de concreto con agregado PET, dan la resistencia a la compresión necesaria para soportar las cargas externas a las que está sometido el bordillo vial. En la imagen 38 se logra observar la presencia de los cuatro elementos en mención.

70 Imagen 38. Imagen SEM para el análisis químico de la muestra de concreto con 5% PET.

Fuente: SEM Universidad de los Andes.

En la tabla 32 se exponen los valores porcentuales correspondientes de los elementos químicos contenidos en la muestra de concreto con 5% PET. El elemento químico con mayor contenido dentro de la muestra es el oxígeno (O) con un 42.40%, seguido por la sílice (Si) con un 18.63%, el carbono (C) con un 16.18% y finalmente el calcio (Ca) con un 9.14%. La disminución en cuanto al porcentaje del calcio presente en esta muestra en comparación con la muestra de concreto convencional, se debe a la sustitución de agregado fino por PET y por esto mismo, aumenta el valor porcentual de carbono.

71 Tabla 32. Contenido de los elementos químicos presentes en la muestra de concreto con 5%

PET. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

Para el análisis químico de la muestra de concreto con 10% PET se toma la imagen SEM mostrada en la imagen 39.

Imagen 39. Imagen SEM utilizada para el análisis químico de la muestra de concreto con 10% PET. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

72 En la imagen 40 es posible identificar que los elementos químicos con más presencia en la muestra de concreto con 10% PET fueron: oxígeno (O), sílice (Si), calcio (Ca) y carbono (C). Como se ha mencionado con anterioridad, los tres primeros elementos químicos corresponden a la mezcla entre el agregado y el cemento, y el carbono es un elemento que corresponde a la composición del PET. Además, se logra visualizar el aumento de la presencia de carbono en comparación con la muestra de concreto con 5% PET. Los elementos químicos presentes en la muestra como el oxígeno, el calcio y la sílice son esenciales para resistir la compresión aplicada a los cilindros con 10% PET sometidos en el presente trabajo, pero se evidencia que en la muestra con 10% PET se obtuvo una menor resistencia a la compresión debido al aumento porcentual de PET, por lo cual se logra evidenciar en el análisis químico expuesto a continuación el aumento de carbono en la muestra.

Imagen 40. Imagen SEM para el análisis químico de la muestra de concreto con 10% PET. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

73 En la tabla 33 se exponen los valores porcentuales correspondientes a la muestra de concreto con 10% PET, en donde se logra identificar que el elemento químico con mayor presencia es el oxígeno (O) con un 40.84%, seguido por la sílice con un 21.36%, el carbono (C) con un 19.46% y finalmente el calcio (Ca) con un 8.70%. Según los datos ya mencionados, se puede observar que la presencia de carbono aumentó en un 16.82% en comparación con la muestra de concreto con 5% PET. Por lo cual, es importante resaltar que a medida que el contenido porcentual de PET aumenta en la muestra, así mismo se observa el aumento de presencia de carbono dentro de la misma.

Tabla 33. Contenido de los elementos químicos presentes en la muestra de concreto con 10% PET. Fuente: SEM Universidad de los Andes.

74

CONCLUSIONES

Mediante el trabajo expuesto anteriormente se concluye que la importancia en el desarrollo y por tanto en la investigación de nuevos materiales que contribuyan al mejoramiento de los materiales convencionales utilizados en la actualidad para obras civiles debe enfocarse principalmente a que este cumpla su funcionalidad, que sea más durable y que contribuya en la mitigación del impacto ambiental. Tal es el caso que se expuso anteriormente para los bordillos utilizados en vías, en los cuales se utiliza un material que causa acumulación y bajo índice de reutilización como lo es concreto hidráulico simple, por lo cual se presenta un posible uso al polietileno tereftalato para dar manejo a los residuos plásticos, agregándose al material convencional para los bordillos viales.

Debido a su gran resistencia a la compresión el concreto es sumamente beneficioso para este tipo de elemento vial, por lo tanto, al combinar este material con un material contaminante como lo es el PET se puede reducir su impacto ambiental aprovechando ambos materiales para la construcción de los bordillos viales. Debido a esto, se evalúa como se afecta los valores de la resistencia a la compresión al ir sustituyendo el PET por agregado fino, en donde se observó que la resistencia de los cilindros con 5% PET se redujo en 1.40% en comparación con los cilindros de concreto convencional pero sin embargo cumplen con la resistencia mínima requerida para su uso en bordillo vial, por otro lado, se identificó que en los cilindros de concreto con 10% PET se redujo la resistencia en un 29,42% en comparación con los cilindros de concreto convencional y además de esto, no cumplen con la resistencia mínima requerida. Según lo dicho anteriormente, es posible determinar que el porcentaje de PET más favorable en cuanto al beneficio que se obtiene al poder reemplazar la mayor cantidad posible de un material contaminante pétreo por un material reutilizado es de 5%. Debido a esto, se concluye que elaborar bordillos con un porcentaje de 5% de PET como agregado al concreto hidráulico simple además de no reducir su funcionalidad en cuanto a la resistencia a la compresión, presenta como ventaja su posibilidad de mejorar durante su puesta en servicio la durabilidad, la resistencia a los ataques químicos y de la intemperie gracias a las características propias del polietileno tereftalato.

En cuanto a la variación de la resistencia a la compresión obtenida por los cilindros de concreto con 10% PET, se puede concluir que dicha variación está ligada a que características propias del material como la porosidad y la absorción, son condiciones que definen el comportamiento mecánico presentado por las muestras, ya que un material como el PET utilizado en esta investigación cuenta con una porosidad baja lo cual puede disminuir la adhesión entre materiales, y además al sustituir el agregado fino en una gran proporción se da lugar al aumento de espacios vacíos y con esto la disminución en la resistencia a la compresión.

En cuanto al peso de los cilindros de concreto convencional y los cilindros con porcentaje PET, los últimos son un 3.29% más ligeros en comparación con los cilindros de concreto convencional, debido a la ligereza característica del PET. Esto

75 es favorable debido a que facilita el levantamiento, transporte e instalación de los mismos.

También se logra identificar que, al analizar las muestras mediante el microscopio electrónico de barrido, las muestras de concreto con porcentaje PET no muestran un cambio aparente en cuanto a la adherencia visualizada entre PET-cemento en comparación con la adherencia entre agregado fino-cemento presentada en la muestra de concreto convencional. Además, se logró identificar que el agregado utilizado para la realización de los cilindros es favorable en cuanto a la característica de su forma, debido que al ser un agregado con forma angular facilita la adhesión entre los materiales que componen las muestras.

Finalmente se concluye que el uso del PET como material agregado en la construcción de bordillos en vías, es viable en cuanto a la resistencia a la compresión evaluada en el presente trabajo de investigación, teniendo en cuenta que no se debe exceder la sustitución del agregado fino por el PET, y que además es importante evaluar otros factores que pudiesen afectar la viabilidad del PET en este tipo de aplicación, tal como el factor económico y el comportamiento mecánico del bordillo con PET en situaciones de alta temperatura.

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RECOMENDACIONES

Se recomienda para futuras investigaciones sustituir un menor valor de agregado fino por PET con el fin de conocer la resistencia generada bajo esa condición y comparar los valores obtenidos en el presente trabajo, para identificar el valor porcentual de contenido óptimo de PET en los cilindros.

También se recomienda tener en cuenta factores de temperatura debido a que el PET cambia sus condiciones ante altas temperaturas ya que es un elemento viscoelástico, pudiéndose presentar una reducción en la resistencia de los cilindros. Es importante tener en cuenta que el PET utilizado para la sustitución sea un material en lo mayor posible libre de impurezas, para que estas no puedan interferir en la resistencia de los cilindros.

77

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ANEXOS 1. Caracterización física agregado grueso

a. Método de ensayo para determinar la densidad y absorción de los agregados gruesos (NTC 176)

Imagen 41. Procedimiento ensayo para determinar la densidad y absorción del agregado grueso. Fuente: Autor.

𝑠 .99 ∗ 𝐵 − 𝐶

Ds: Densidad aparente (g/cm3)

A: Peso de la muestra secada al horno (g). B: Peso de la muestra superficialmente seca (g). C: Peso de la muestra saturada (g).

𝑠 .99 ∗

. − . 𝑠 .

𝑏𝑠𝑜𝑟 𝑖𝑜𝑛 𝐵 − ∗

Absorción %: Porcentaje de absorción (%).

𝑏𝑠𝑜𝑟 𝑖𝑜𝑛 . −

∗

82 b. Método de ensayo para determinar la granulometría del agregado

Imagen 42. Procedimiento para determinar la granulometría del agregado. Fuente: Autor.

2. Caracterización física agregado fino

a. Método de ensayo para determinar la densidad y absorción de los