Mejora del concreto simple incorporando fibras de PEAD para el control de fisuras prematuras y reforzar las propiedades mecánicas

Abstract

Este estudio tiene como propósito el diseño y desarrollo de mezclas de concreto con y sin adición de fibra de polietileno de alta densidad (PEAD), orientadas a alcanzar una resistencia a la compresión de 210 kg/cm². Se plantean proporciones de fibra de PEAD en 0.0%, 0.60%, 0.90% y 1.50%, con longitudes de 40 mm, 60 mm y 70 mm, y espesores de entre 1.5 mm y 2 mm. Las propiedades de resistencia de las mezclas serán evaluadas mediante ensayos de compresión a los 7, 14 y 28 días, y ensayos de tracción indirecta, resistencia a sulfatos, flexión y módulo de elasticidad a los 28 días. Asimismo, se investigará la fisuración prematura mediante observación. Adicionalmente, se desarrollará un análisis de impacto ambiental y se evaluará la rentabilidad del concreto con y sin PEAD. Por último, un estudio químico permitirá examinar la interacción de la fibra de PEAD en la mezcla de concreto, proporcionando una evaluación exhaustiva sobre la viabilidad y las propiedades estructurales del material propuesto. Los ensayos mecánicos revelan una marcada diferencia entre la muestra patrón y las muestras que incorporan fibras de polietileno de alta densidad (PEAD) las mezclas con adición de PEAD superan esta cifra de manera significativa, evidenciando una mejora en sus propiedades mecánicas. Además, en el análisis de fisuración prematura, se constató que las adiciones de PEAD en proporciones de 0.90% y 1.50% son especialmente ventajosas, ya que no se registraron fisuras, lo que indica una mayor resistencia del concreto ante la fisuración temprana.

This study aims to design and develop concrete mixtures with and without the addition of highdensity polyethylene (HDPE) fibers, targeting a compressive strength of 210 kg/cm². The proposed proportions of HDPE fiber are 0.0%, 0.60%, 0.90%, and 1.50%, with lengths of 40 mm, 60 mm, and 70 mm, and thicknesses ranging from 1.5 mm to 2 mm. The strength properties of the mixtures will be evaluated through compression tests at 7, 14, and 28 days, as well as indirect tensile tests, sulfate resistance, flexural strength, and modulus of elasticity at 28 days. Additionally, premature cracking will be investigated through observation. Furthermore, an environmental impact analysis will be conducted, and the cost-effectiveness of concrete with and without HDPE will be assessed. Finally, a chemical study will examine the interaction of HDPE fibers in the concrete mixture, providing a comprehensive evaluation of the viability and structural properties of the proposed material. The mechanical tests reveal a marked difference between the control sample and the samples incorporating high-density polyethylene (HDPE) fibers. The mixtures with the addition of HDPE significantly exceed the specified strength, demonstrating an improvement in their mechanical properties. Additionally, in the analysis of premature cracking, it was found that the additions of HDPE at proportions of 0.90% and 1.50% are particularly advantageous, as no cracks were recorded, indicating a greater resistance of the concrete to early cracking.