i UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Tesis Influencia del agregado reciclado en las propiedades físico-mecánicas del concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024 Asesor: Mg. Ortiz Aucapiña, Renzo Boris Autor: Andia Carrera, Jhoel Para optar el Título Profesional de: Ingeniero Civil Andahuaylas - Apurímac - Perú 2025 Portada ii Acta de Sustentación iii Reporte de Similitud iv Metadatos Datos del Autor Apellidos y nombres Andia Carrera, Jhoel Tipo de Documento de Identidad DNI. Numero de Documento de Identidad 44769973 URL ORCID Datos Del Asesor Apellidos y nombres Mg. Ortiz Aucapiña, Renzo Boris Tipo de Documento de Identidad DNI. Numero de Documento de Identidad 70811763 URL ORCID https://orcid.org/0000-0002-8600-4381 Datos De La Investigación Facultad Ingeniería Escuela Profesional Ingeniería Civil Línea de Investigación Gestión de la Infraestructura para el Desarrollo Sostenible Rango de años en que se realizó la investigación 2023 - 2024 Fuente de financiamiento Autofinanciado Porcentaje de similitud 22% con depósito URL OCDE https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01 v Dedicatoria A mi familia, por estar ahí resguardando cada paso que doy, por la perseverancia y paciencia y por el constante apoyo. A mis mentores, por su guía y sabiduría. A mi alma mater, por acogerme entre sus aulas brindándome las herramientas para crecer. vi Agradecimientos Mi más profundo agradecimiento a las personas que me dieron acceso a la información necesarios para la realización de este trabajo. vii Resumen La presente investigación tuvo el objetivo de demostrar como el uso de agregado de concreto reciclado influye en las propiedades del concreto, específicamente en la resistencia a compresión, el módulo de rotura y trabajabilidad. Se empleó una metodología aplicada, cuantitativa y experimental, remplazando parcialmente el agregado grueso natural (AGN) por el agregado grueso de concreto reciclado (AGCR) en proporciones del 12%, 19% y 26% para observar los efectos sobre la resistencia característica, el módulo de rotura y la trabajabilidad. En todos los casos, se hizo una comparación respecto del concreto con agregado natural. Se encontró en la resistencia a compresión, que el concreto con AGCR al 12%, logra el 99.35%, el concreto con AGCR al 19%, logra el 97.47%, el concreto con AGCR al 26%, logra el 96.32%, y aun así cumplen con la resistencia característica de diseño. Por su parte en el módulo de rotura, el concreto con AGCR al 12%, logra el 93.18%, el concreto con AGCR al 19%, logra el 84.24%, el concreto con AGCR al 26%, logra el 70.96%, de aquí solo el AGCR al 12% es aceptable la sustitución. Así mismo, en la trabajabilidad, el concreto fresco con AN tiene un slump de 101 mm, el concreto con AGCR al 12% logra 93 mm, el concreto con AGCR al 19% logra 85 mm, el concreto con AGCR al 26% logra 72 mm, o sea a mayor remplazo, se reduce la fluidez del concreto fresco. Palabras clave: Concreto reciclado, resistencia característica, módulo de rotura, trabajabilidad, físico mecánico. viii Abstract The objective of this research was to demonstrate how the use of recycled concrete aggregate influences concrete properties, specifically compressive strength, modulus of rupture and workability. An applied, quantitative and experimental methodology was used, partially replacing natural coarse aggregate (NCA) with recycled concrete coarse aggregate (RCCA) in proportions of 12%, 19% and 26% to observe the effects on the characteristic strength, modulus of rupture and workability. In all cases, a comparison was made with respect to concrete with natural aggregate. In the compressive strength, it was found that the concrete with AGCR at 12% achieved 99.35%, the concrete with AGCR at 19% achieved 97.47%, the concrete with AGCR at 26% achieved 96.32%, and still complied with the design characteristic strength. In the modulus of rupture, concrete with AGCR at 12% achieves 93.18%, concrete with AGCR at 19% achieves 84.24%, concrete with AGCR at 26% achieves 70.96%, of which only AGCR at 12% is acceptable for substitution. Likewise, in the workability, the fresh concrete with AN has a slump of 101 mm, the concrete with AGCR at 12% achieves 93 mm, the concrete with AGCR at 19% achieves 85 mm, the concrete with AGCR at 26% achieves 72 mm, that is, the higher the replacement, the lower the fluidity of the mix. Keywords: Recycled concrete, characteristic strength, modulus of rupture, workability, physical mechanical. ix Índice Portada ...................................................................................................................................... i Acta de Sustentación ............................................................................................................... ii Reporte de Similitud ............................................................................................................... iii Metadatos ............................................................................................................................... iv Dedicatoria .............................................................................................................................. v Agradecimientos ..................................................................................................................... vi Resumen ................................................................................................................................ vii Abstract................................................................................................................................. viii Índice General ........................................................................................................................ ix Índice de Tablas...................................................................................................................... xi Índice de Figuras .................................................................................................................. xiii Índice de Ecuaciones ............................................................................................................ xiv Índice de Anexos ................................................................................................................... xv I. Introducción.................................................................................................................. 17 II. Planteamiento del Problema ....................................................................................... 19 2.1. Descripción y Formulación del Problema ............................................................. 19 2.2. Objetivos................................................................................................................ 21 2.3. Justificación e Importancia .................................................................................... 22 2.4. Hipótesis ................................................................................................................ 23 2.5. Variables ................................................................................................................ 24 III. Marco Teórico .............................................................................................................. 26 3.1. Antecedentes.......................................................................................................... 26 3.2. Bases Teóricas ....................................................................................................... 35 3.3. Definición de Términos ......................................................................................... 49 IV. Metodología................................................................................................................... 53 4.1. Tipo y Nivel de Investigación ............................................................................... 53 4.2. Ámbito Temporal y Espacial ................................................................................. 54 4.3. Población y Muestra .............................................................................................. 54 4.4. Instrumentos .......................................................................................................... 56 4.5. Procedimientos ...................................................................................................... 56 4.6. Análisis de datos .................................................................................................... 85 4.7. Consideraciones Éticas .......................................................................................... 86 x V. Resultado y Discusiones ............................................................................................... 87 5.1. Resultados.............................................................................................................. 87 5.2. Comprobación de hipótesis ................................................................................... 93 5.3. Discusión ............................................................................................................... 99 VI. Conclusiones ............................................................................................................... 103 VII. Recomendaciones ...................................................................................................... 105 VIII. Referencias................................................................................................................ 107 IX. Anexo ........................................................................................................................... 117 xi Índice de Tablas Tabla 01: Operacionalización de Variables.......................................................................... 25 Tabla 02: Tamaño de tamices para el análisis Granulométrico............................................ 36 Tabla 03: Porcentaje máximo óptimo permitido de árido reciclado en peso ....................... 39 Tabla 04: Resistencia característica requerida, según diseño deseado................................. 40 Tabla 05: Slump del concreto según consistencia ................................................................ 41 Tabla 06: Contenido de aire atrapado, según TMN del agregado grueso ............................ 41 Tabla 07: Volumen unitario de agua, según TMN del AG y consistencia del concreto ...... 41 Tabla 08: Relación A/C según resistencia característica requerida ..................................... 42 Tabla 09: Volumen de agregado grueso seco y compactado, según el TMN del agregado grueso y el MF del agregado fino .......................................................................................... 43 Tabla 10: Cementos Portland ............................................................................................... 50 Tabla 11: Muestras de concreto............................................................................................ 55 Tabla 12: Granulometría del AGN ....................................................................................... 58 Tabla 13: Granulometría del AGCR .................................................................................... 60 Tabla 14: Granulometría del agregado fino ......................................................................... 61 Tabla 15: Contenido de humedad del AGN ......................................................................... 63 Tabla 16: Contenido de humedad del AGCR....................................................................... 63 Tabla 17: Contenido de humedad del agregado fino............................................................ 64 Tabla 18: Peso específico y absorción del AGN .................................................................. 65 Tabla 19: Peso específico y absorción del AGCR ............................................................... 66 Tabla 20: Peso específico y absorción del agregado fino .................................................... 66 Tabla 21: Peso unitario suelto del AGN............................................................................... 68 Tabla 22: Peso unitario compactado del AGN ..................................................................... 68 Tabla 23: Peso unitario suelto del AGCR ............................................................................ 69 Tabla 24: Peso unitario compactado del AGCR .................................................................. 69 Tabla 25: Peso unitario suelto del agregado fino ................................................................. 69 Tabla 26: Peso unitario compactado del agregado fino ....................................................... 70 Tabla 27: % Abrasión del AGN ........................................................................................... 71 Tabla 28: % Abrasión del AGCR ......................................................................................... 71 Tabla 29: Información del cemento...................................................................................... 72 Tabla 30: Datos del agregado natural ................................................................................... 73 Tabla 31: Datos para el diseño ............................................................................................. 73 xii Tabla 32: f'cr, Contenido de aire, Contenido de agua .......................................................... 73 Tabla 33: Peso del agregado grueso ..................................................................................... 75 Tabla 34: Peso del agregado fino ......................................................................................... 75 Tabla 35: Agua efectiva en la mezcla de concreto ............................................................... 76 Tabla 36: Dosificación de proporciones en peso.................................................................. 76 Tabla 37: Cantidad de materiales en peso para cilindros ..................................................... 77 Tabla 38: Cantidad de materiales en peso para prismas....................................................... 78 Tabla 39: Cantidad de materiales en peso para los conos truncados.................................... 79 Tabla 40: Asentamiento de cada concreto............................................................................ 79 Tabla 41: Resistencia a compresión de los diferentes concretos.......................................... 81 Tabla 42: Módulo de rotura de los diferentes concretos ...................................................... 84 Tabla 43: Resistencia promedio a compresión ..................................................................... 87 Tabla 44: Módulo de rotura promedio ................................................................................. 89 Tabla 45: Resultados de los ensayos de f’c del concreto a los 28 días ................................ 94 Tabla 46: Prueba de normalidad de los ensayos de resistencia a compresión ..................... 94 Tabla 47: Comparación de medias de resistencia a compresión. ......................................... 95 Tabla 48: Comparación múltiple. Variable dependiente: Resistencia a compresión. .......... 96 Tabla 49: Resultados de los ensayos de resistencia a flexión del concreto a los 28 días. .... 96 Tabla 50: Prueba de normalidad de los ensayos de resistencia a flexión. ............................ 97 Tabla 51: Comparación de medias de resistencia a flexión. ................................................ 98 Tabla 52: Comparación múltiple. Variable dependiente: Módulo de rotura........................ 98 xiii Índice de Figuras Figura 01: Selección y obtención del concreto reciclado..................................................... 57 Figura 02: Trituración del concreto reciclado ...................................................................... 57 Figura 03: Curva granulométrica del AGN.......................................................................... 59 Figura 04: Cribado del AGN ................................................................................................ 59 Figura 05: Curva granulométrica del AGCR ....................................................................... 60 Figura 06: Cribado del AGCR ............................................................................................. 61 Figura 07: Curva granulométrica del agregado fino ............................................................ 62 Figura 08: Cribado del Agregado fino ................................................................................. 62 Figura 09: Cuarteo de agregados antes del ensayo .............................................................. 63 Figura 10: Pesaje del AGCR luego de eliminado la humedad ............................................. 64 Figura 11: Agregado fino en el horno para evaporar la humedad........................................ 64 Figura 12: Peso del agregado grueso SSS sumergido al agua ............................................. 66 Figura 13: Agregado fino SSS sumergido al agua ............................................................... 67 Figura 14: Ensayo para el peso unitario suelto del AGN ..................................................... 68 Figura 15: Enrazado luego del varillado del AGCR ............................................................ 69 Figura 16: Varillado del agregado fino ................................................................................ 70 Figura 17: Depósito del AGN y las esferas de metal en la máquina de los ángeles ............ 71 Figura 18: Tamizado del material desgastado con las mallas N°4 y N°12 .......................... 72 Figura 19: Varillado del concreto en el molde cilíndrico .................................................... 82 Figura 20: Acabado liso e identificación del cilindro .......................................................... 82 Figura 21: Cilindros de concreto con AN y con AGCR ...................................................... 82 Figura 22: Varillado del concreto y enrazado en el molde prismático ................................ 85 Figura 23: Vigas de concreto con AN y con AGCR ............................................................ 85 Figura 24: Resistencia a compresión promedio de los concretos ........................................ 88 Figura 25: Rotura de cilindros de concreto .......................................................................... 88 Figura 26: Identificación del tipo de fractura....................................................................... 89 Figura 27: Módulo de rotura promedio de los concretos ..................................................... 90 Figura 28: Resistencia a flexión de los prismas ................................................................... 91 Figura 29: Ubicación de lugar de falla ................................................................................. 91 Figura 30: Asentamiento del concreto fresco....................................................................... 92 Figura 31: Ensayo de asentamiento de los concretos ........................................................... 93 xiv Índice de Ecuaciones Ecuación 01: Contenido de cemento .................................................................................... 42 Ecuación 02: Peso del agregado grueso ............................................................................... 43 Ecuación 03: Volumen de los componentes del concreto .................................................... 43 Ecuación 04: Volumen del agregado fino ............................................................................ 43 Ecuación 05: Peso seco del agregado fino ........................................................................... 44 Ecuación 06: Peso húmedo del agregado ............................................................................. 44 Ecuación 07: Agua aportada por los agregados ................................................................... 44 Ecuación 08: Agua efectiva en el concreto fresco ............................................................... 45 Ecuación 09: Volumen del molde cilíndrico ........................................................................ 45 Ecuación 10: Cantidad de cada insumo para un grupo de concreto ..................................... 45 Ecuación 11: Pesos de los AGCR respecto del AGN .......................................................... 46 Ecuación 12: Volumen del molde prismático ...................................................................... 46 Ecuación 13: Volumen del molde cónico truncado.............................................................. 46 xv Índice de Anexos Anexo 01: Matriz de Consistencia ...................................................................................... 118 Anexo 02: Instrumentos de recolección de datos................................................................ 119 Anexo 03: Resultados de laboratorio .................................................................................. 139 Anexo 04: Certificado de calibración ................................................................................. 159 xvi Acrónimos ACI: American concrete institute. ACR: Agregado de concreto reciclado. AF: Agregado fino. AG: Agregado grueso. AGCR: Agregado grueso de concreto reciclado. AGN: Agregado grueso natural. AN: Agregado natural. f’c: Resistencia característica. f’cr: Resistencia característica requerida. MF: Módulo de fineza. MGR: Material grueso reciclado. MR: Módulo de rotura. NTP: Norma técnica peruana. RCD: Residuos de concreto y demolición. RNE: Reglamento nacional de edificaciones. TM: Tamaño máximo. TMN: Tamaño máximo nominal. 17 I. Introducción El agregado grueso de concreto reciclado, AGCR, se obtiene de la conminución del concreto previamente utilizado, proveniente principalmente de residuos de construcción y demolición. Este material se caracteriza por una gran variabilidad en sus propiedades, lo que lo distingue del agregado natural. Entre sus características más notables están una granulometría variable, una densidad generalmente baja, una mayor capacidad de absorción y una alta susceptibilidad a la abrasión. Por otro lado, las propiedades del concreto dependen de una combinación de factores físicos y químicos, entre los que destacan el tipo de cemento, los agregados, el agua, aditivos; además, el entorno de producción, como el ambiente y la experiencia del operador, también juegan un papel crucial. La comprensión de las propiedades del concreto es esencial, ya que de ello depende el éxito y/o durabilidad de la misma. En la elaboración del concreto, la relación entre cemento y agregado es fundamental, siendo común una proporción de aproximadamente 1 a 6.7, por lo que se deduce la cantidad del árido demandado. En ese contexto, esta investigación busca aminorar la utilización del agregado natural (AN), entendiéndose al árido de cantera como agregado natural respecto del agregado de concreto ya usado, buscando minimizar la dependencia de los AN, los cuales implican un mayor impacto ambiental. La presente, se enfoca en promover el uso del árido reciclado como una alternativa viable al convencional, con el objetivo de aminorar los impactos desfavorables de la extracción de recursos naturales. El presente trabajo está estructurado en capítulos; el primer capítulo está orientado a la introducción, el segundo capítulo desarrolla el planteamiento del problema, formulación del problema general y específico, la justificación, las hipótesis y las variables de la investigación, en el tercer capítulo se presenta el marco teórico, los antecedentes internacionales, nacionales y locales, las bases teóricas y definición de términos, el cuarto 18 capítulo describe la metodología utilizada, el tipo y nivel de investigación, la población y muestra, los instrumentos empleados, los procedimientos seguidos y el análisis de datos, en el quinto capítulo, se exponen los resultados obtenidos, seguidos de la discusión de los hallazgos, el sexto capítulo presenta las conclusiones, basadas en los resultados y los objetivos, el séptimo capítulo desarrolla las recomendaciones propuestas por el investigador, el octavo capítulo incluye las referencias bibliográficas. 19 II. Planteamiento del Problema 2.1. Descripción y Formulación del Problema A nivel mundial, la construcción no va lograr la meta de cero emisiones, ya que las emisiones de gases de efecto invernadero aumentan 1% cada año (Agencia Internacional de Energía [AIE], 2023), en la que el no aprovechamiento de los residuos de concreto constituye una problemática que, si no se aborda con prontitud, continuará afectando tanto al medio ambiente como a los recursos naturales disponibles. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA, 2024), la construcción emite alrededor de 21% de gases de efecto invernadero. Esto está vinculado a la generación de residuos de concreto y demolición, impulsada por la expansión constante de las áreas metropolitanas. Este desafío persistirá mientras la humanidad no desarrolle la voluntad y el compromiso de reutilizar estos materiales, en esta misma línea, Japón y Holanda vienen aprovechando el empleo del ACR, adoptando incorporaciones de hasta 15% y 20% respectivamente, aplicándolo en diversas infraestructuras, lo que les permite reducir significativamente los residuos de concreto (Balmaceda, 2021). En América del Sur, según la “Comisión Económica para América Latina y el Caribe” (CEPAL, 2024), el 30.5% de los conflictos sociales está vinculado a la extracción de minerales y materiales de construcción; esto se acentúa por el creciente volumen de residuos de concreto y demolición (RCD), unido al rápido crecimiento urbano, al desarrollo de infraestructuras como edificaciones, pavimentos de concreto rígido, construcciones informales, entre otros. En ese sentido, se observa que países como Brasil y México enfrentan desafíos similares; mientras que en Brasil las municipalidades documentan la producción de 45 millones de toneladas anuales de residuos de concreto, en México esta cifra alcanza los 30 millones de toneladas anuales de residuos de concreto y demolición (Pereira et al., 2020 citado por Ibarrias y Jalomo, 2024). 20 En el Perú, la situación del desaprovechamiento de RCD presenta tendencias similares. Según el Ministerio del Ambiente (MINAM, 2023), los residuos de la construcción contaminan 22225.48 hectáreas del suelo nacional, y las áreas autorizadas para residuos municipales y residuos de la construcción contaminan el 6% de los ecosistemas y áreas protegidas. Actualmente, existen 1365 áreas degradadas por residuos sólidos no municipales de la construcción y demolición (Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental [OEFA], 2024). Y es de notar que, las infraestructuras como edificaciones de concreto simple, concreto armado, pavimentos rígidos, entre otros, no solo causan el agotamiento de los áridos naturales, sino que, al concluir su vida útil, generan residuos de concreto que, en lugar de ser reutilizados, se depositan en vertederos no regulados o en áreas públicas, prácticas que agravan los impactos ambientales negativos. En Andahuaylas, en los diseños de concreto, no se aprovechan los ACR. Es decir, los hormigones o concretos que han alcanzado el final de su vida útil están siendo desperdiciados en cantidades crecientes, lo que intensifica el daño a la flora, la fauna y a los ríos. Esta situación problemática tiene varias causas, la falta de interés por parte de los sectores involucrados, la escasez de estudios que avalen la viabilidad técnica de estos materiales, la carencia de leyes que promuevan su uso. Sin embargo, para el presente estudio es la falta de conocimiento técnico y sensibilización sobre el uso del concreto reciclado, limitando su aprovechamiento. De continuar con el desaprovechamiento de los áridos de hormigón ya usado, las consecuencias a corto y largo plazo serán preocupantes. En un futuro muy próximo, el agotamiento de los áridos naturales será una realidad tangible, incrementando la presión sobre los ecosistemas y elevando los costos de producción en la construcción. Además, los residuos de concreto y demolición seguirán aumentando, intensificando los problemas de contaminación al medio ambiente, al planeta y a la sociedad. 21 Por ello, es fundamental plantear alternativas que permitan aprovechar los residuos de concreto y demolición. En este contexto, se propone evaluar cómo responde el concreto en sus propiedades físicas y mecánicas, al usar AGCR en distintas proporciones respecto del árido natural. Este enfoque reduce el uso de recursos vírgenes, promoviendo la sostenibilidad y la economía circular. 2.1.1. Identificación y Formulación del Problema 2.1.1.1. Problema General - ¿En qué medida influye el agregado de concreto reciclado en las propiedades físico - mecánicas de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024? 2.1.1.2. Problemas Específicos - ¿En qué medida influye el agregado de concreto reciclado en la resistencia a compresión de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024? - ¿En qué medida influye el agregado de concreto reciclado en el módulo de rotura de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024? - ¿En qué medida influye el agregado de concreto reciclado en la trabajabilidad de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024? 2.2. Objetivos 2.2.1. Objetivo General - Determinar la influencia del agregado de concreto reciclado para las propiedades físico - mecánicas de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. 22 2.2.2. Objetivo Específicos - Determinar la influencia del agregado de concreto reciclado para la resistencia a compresión de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. - Determinar la influencia del agregado de concreto reciclado para el módulo de rotura de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. - Determinar la influencia del agregado de concreto reciclado para la trabajabilidad de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. 2.3. Justificación e Importancia Teórica, aunque existen estudios previos relacionados con la temática, no se han identificado investigaciones que aborden específicamente la interacción entre estas variables (Árido de concreto reciclado y Propiedades), con estos hormigones o concretos, en este lugar y contexto particular. Por lo que, este estudio pretende llenar un vacío en el conocimiento teórico, proporcionando una nueva perspectiva que contribuye a la expansión del campo de investigación en esta área. Práctica, el presente estudio se elige debido a que brinda solución al problema del aumento de residuos de concreto reciclado, un material con alto potencial para ser usado en la construcción. Su adecuada gestión permitiría no solo reducir los residuos de concreto y demolición generados por las obras, sino también minimizar la extracción de agregados vírgenes utilizados en la construcción. Investigativa, este estudio no solo aporta conocimientos valiosos en la presente, sino que también establecerá las bases para investigaciones futuras que podrán profundizar en aspectos específicos del uso del concreto reciclado. Al ofrecer datos empíricos, se abre la puerta a nuevas líneas de investigación que no solo impulsarán el avance científico, sino que 23 también enriquecerán el ámbito académico, fomentando estudios nuevos en esta área que aborden desafíos aún no explorados. Normativa, existe un vacío legal significativo en cuanto a la reutilización del concreto que ha cumplido su vida útil y/o del concreto desechado, esta falta de regulación dificulta la estandarización e integración de los residuos de concreto y demolición en proyectos de construcción. En este contexto, el presente estudio busca contribuir al desarrollo de políticas públicas y normativas que regulen y promuevan el uso del concreto reciclado, fomentando un marco legal más robusto que incentive prácticas sostenibles. Ambiental, la investigación busca aminorar el agotamiento de canteras vírgenes y mitigar los efectos negativos derivados de la extracción desmedida de este recurso. Se busca disminuir la contaminación ambiental generado por dicha actividad, la que afecta a los ríos, cuerpos de agua, la alteración de la flora local y otros; contribuyendo así a una gestión más sostenible de los recursos áridos, fomentando la recuperación de los ecosistemas afectados, la preservación del medio ambiente y al bienestar de las comunidades circundantes Social, en Andahuaylas, existe un área conocida como Área Degradada por Residuos de Demolición y Construcción, formalmente autorizada por la ordenanza 015 - 2020 - CM - MPA, en convenio con el centro poblado de Huinchos. Y con este estudio se busca sensibilizar a la sociedad acerca de la problemática de arrojar escombros en lugares no autorizados, y demostrar que el concreto reciclado puede ser un recurso valioso. Se espera que la comunidad adopte prácticas más responsables frente a este tema. 2.4. Hipótesis 2.4.1. Hipótesis General - El agregado de concreto reciclado sí influye en las propiedades físico - mecánicas de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. 24 2.4.2. Hipótesis Específicas - El agregado de concreto reciclado sí influye en la resistencia a compresión de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. - El agregado de concreto reciclado sí influye en el módulo de rotura de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. - El agregado de concreto reciclado sí influye en la trabajabilidad de un concreto f'c = 210 kg/cm² en la provincia de Andahuaylas, Apurímac - 2024. 2.5. Variables 2.5.1. Variable Independiente Agregado de Concreto Reciclado “Material que se obtiene de la trituración del concreto ya usado. El proceso de producción es tal que después de triturar el concreto usado; los contaminantes del concreto, como refuerzo, papel, madera, plástico y yeso, se tamizan y eliminan” (Shirani et al., 2020, p. 2). 2.5.2. Variable Dependiente Propiedades Físico - Mecánicas del Concreto “Son características que dependen de una variedad de factores como el tamaño del agregado, el contenido de humedad del agregado, la absorción de agua, la forma y la textura del agregado” (Kisku et al., 2016, p. 3). 25 Tabla 1 Operacionalización de Variables Variables Definición conceptual Definición operacional Dimensiones Indicadores Instrumentos Escala de medición V. independiente AGREGADO DE CONCRETO RECICLADO "Material que se obtiene de la trituración del concreto ya usado. El proceso de producción es tal que después de triturar el concreto usado; los contaminantes del concreto, como refuerzo, papel, madera, plástico y yeso, se tamizan y eliminan." (Shirani et al., 2020, p. 2). Esta variable se va a medir mediante ensayos en laboratorio, en función a las normas técnicas peruanas, artículos, libros, tesis. Agregado grueso de concreto reciclado Porcentaje de sustitución 12%, 19%, 26% Artículos, libros, tesis Razón V. dependiente Resistencia a compresión Ensayo de resistencia a la compresión NTP 339.034 Razón PROPIEDADES "Son características que dependen de una variedad de factores como el tamaño del agregado, el contenido de humedad del agregado, la absorción de agua, la forma y la textura del agregado." (Kisku et al., 2016, p.3). Esta variable se va a medir mediante ensayos en laboratorio, en función a las normas técnicas peruanas. Módulo de rotura Ensayo de módulo de rotura NTP 339.078 Razón Trabajabilidad Ensayo de asentamiento NTP 339.035 Razón 26 III. Marco Teórico 3.1. Antecedentes 3.1.1. A Nivel Internacional Ramírez (2022), en su investigación titulada “Evaluación de Muestras del Agregado Grueso Proveniente de Residuos de Concreto para Producir Nuevos Concretos”, realizado en Costa Rica, se utilizaron tres tipos de materiales reciclados por separado; baldosas prefabricadas, pared de mampostería y concreto de probetas ya usadas. Se desarrolló un diseño de 210 kg/cm², con remplazos del árido natural en proporciones de 30%, 50% y 100%. Los resultados de la resistencia característica del concreto con un 30% de árido reciclado fueron muy parecidos a los del concreto patrón. La mezcla de concreto con árido reciclado de pared de mampostería mostró los desempeños más destacados en sus tres sustituciones, en relación con los agregados reciclados de baldosas prefabricadas y de concreto de probetas ya usadas. En el diseño con agregado de concreto de probetas ya usadas, el hormigón o concreto control tuvo una trabajabilidad de 103 mm; el hormigón o concreto con un 30% de remplazo presentó asentamientos de 85 mm, 90 mm y 83 mm; con un 50% de sustitución, los asentamientos fueron de 78 mm y 70 mm; mientras que con un 100% de sustitución, los asentamientos fueron de 76 mm y 76 mm. Concluyéndose que el valor f´c de la rotura de probetas cilíndricas tiene una relación inversa al porcentaje de sustitución, y que la trabajabilidad también está en una relación inversa al porcentaje de sustitución. Además, se determina que el reciclaje de agregado grueso de concreto de probetas ya usadas es técnicamente factible. Becerra et al. (2022), en su investigación titulada "Evaluación de las propiedades Físico-Mecánicas de Adoquines de Hormigón Fabricados con Residuos de Construcción y Demolición", realizada en Colombia, en la cual se estudia al concreto, reemplazando el AGN 27 por el AGCR. Los porcentajes de sustitución fueron del 15%, 30% y 45%. El diseño del concreto se basó en una resistencia de 3500 psi (246 kg/cm²). Se registró que la densidad de las probetas de concreto disminuye a medida que se incrementa el porcentaje de remplazo del AGCR usado en la mezcla de concreto, notándose una relación inversamente proporcional entre el porcentaje de sustitución del agregado grueso de concreto reciclado y la densidad de las probetas de concreto. En cuanto a los hallazgos del módulo de rotura, el concreto con AN alcanza un valor de 4.2 MPa; al sustituir el 15% del agregado natural, la resistencia alcanza 4.57 MPa; mientras que con una sustitución del 30%, alcanza 3.99 MPa; y con una sustitución del 45%, alcanza 3.95 MPa. Se concluyó que la integración del agregado reciclado fue homogénea con el resto de los componentes del concreto. Sin embargo, solo las probetas con un 15% de sustitución lograron cumplir con la resistencia a flexión indicada por la norma. Gutiérrez et al. (2020), en su investigación titulada "Prospectiva de Sustentabilidad para los Recursos Hídricos en el Noroeste de México: Uso del Concreto Reciclado para el Abastecimiento de Agua con Fines Agrícolas", realizada en México, donde se evalúa realizar 110.66 km de canales de riego principales y 362.68 km de canales secundarios empleando residuos de concreto y demolición como una alternativa diferente a la convencional para optimizar la eficiencia en el sector agrícola. Para ello se hace un concreto con diseño de una resistencia característica de 220 kg/cm2, utilizando un 100% de árido de concreto ya usado, tanto finos como gruesos, sin aditivos. Se aprecia que el AGCR registra una degradación del 46.15%, que está dentro de los rangos permitidos por las normativas mexicanas. En lo que respecta a la trabajabilidad, el ensayo de asentamiento muestra un valor de 75 mm, situando al concreto en el límite de la consistencia plástica. Los resultados del ensayo mecánico de esfuerzo a la compresión no alcanzaron el f’c de diseño 220 kg/cm², obteniéndose un promedio de 194.7 kg/cm², reflejando el 88.48% del f’c especificada. En conclusión, la trabajabilidad si se ve afectada. En la resistencia a compresión, el resultado no 28 afecta al uso de concreto reciclado en este tipo de estructuras. Esta propuesta, además de proporcionar una solución sustentable, favorece la reutilización de escombros como agregados de concreto reciclado. Elansary et al. (2020), en su estudio titulado "Efecto del agregado grueso reciclado sobre las propiedades físicas y mecánicas del concreto", llevado a cabo en la Universidad de El Cairo, Egipto, analizaron el impacto del empleo del AGCR en las características mecánicas del hormigón (concreto). En dicha investigación, se remplazó el AGN por el AGCR en proporciones del 30%, 50% y 100%, tomando como base un concreto de f’c especificada de 25 MPa (254.9 kg/cm²). Los hallazgos del estudio indican que tanto la gravedad específica como la densidad aparente del AGCR son menores o inferiores en el 4% y el 11%, respectivamente, en comparación con el árido grueso natural (AGN). En cuanto al ensayo mecánico del f’c, el hormigón (concreto) con AN alcanzó un f´c de 26.46 MPa; con un 30% de reemplazo por AGCR se logró un esfuerzo de 29.33 MPa; con un 50%, alcanza una resistencia de 29.50 MPa; y con un 100%, alcanza una resistencia de 25.32 MPa. Así mismo, con respecto al módulo de rotura, el hormigón con AN presentó un valor de 3.31 MPa, mientras que las mezclas con reemplazos del 30%, 50% y 100% obtuvieron valores de 3.36 MPa, 3.41 MPa y 3.19 MPa, respectivamente. Se concluye que, en lo referente al ensayo del f´c, las mezclas con reemplazos del 30% y 50% exhiben un mejor rendimiento, en tanto que la sustitución total del 100% muestra un comportamiento significativamente inferior. En lo concerniente a la resistencia a flexión, los reemplazos del 30% y 50% resultan ser las opciones óptimas, evidenciando una adecuada cohesión entre los componentes del concreto. Tamboli et al. (2024), en su estudio titulado "Investigación sobre Concreto Reciclado Fresco y Endurecido con Sustitución Parcial de Áridos Gruesos Reciclados Obtenidos de Residuos de Demolición y Construcción", realizada en la India, donde se estudia el impacto 29 del uso de agregado grueso de hormigón ya usado en las características o propiedades del hormigón (concreto). Con ese fin se elaboró un concreto de resistencia característica de 25 MPa (254.9 kg/cm²), incorporando un aditivo superplastificante, luego se sustituyó el árido grueso virgen por el AGCR en cantidades del 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30%. Los resultados en cuanto a la trabajabilidad, muestran que el concreto con agregado natural presenta un asentamiento de 115 mm, el concreto con sustitución del 5% obtiene 109 mm de asentamiento, la sustitución del 10% logra 104 mm, la sustitución del 15% obtiene 99 mm, la sustitución del 20% muestra 92 mm, la sustitución del 25% logra 102 mm, y la sustitución del 30% obtiene 98 mm de asentamiento. En cuanto a los hallazgos de ensayo mecánico del f´c, el hormigón con AN alcanza un valor de 32.26 MPa; al sustituir el 5% del AN por el AGCR, la resistencia mecánica alcanza 33.74 MPa; mientras que con una sustitución del 10%, alcanza 32.02 MPa; con una sustitución del 15%, alcanza 32.45 MPa; con una sustitución del 20%, alcanza 30.13 MPa; con una sustitución del 25%, alcanza 26.89 MPa; con una sustitución del 30%, alcanza 25.92 MPa. Los resultados del módulo rotura, muestran que el hormigón con agregado natural logra 4.21 MPa; al sustituir el 5% de AGN por el AGCR la flexión alcanza 6.79 MPa; con una sustitución del 10%, alcanza 7.32 MPa; con el 15%, presenta 4.78 MPa; con el 20%, obtiene 4.38 MPa; con el 25%, logra 6.15 MPa; y con el 30%, alcanza 4.97 MPa de resistencia a la flexión. Se concluye respecto de la trabajabilidad, mientras la proporción de AGCR aumenta, la trabajabilidad disminuye. En lo concerniente al ensayo de compresión mecánica, el remplazo óptimo es hasta un 10%. En relación con el ensayo del módulo de rotura, el mejor desempeño se logra con una sustitución del 10%. 3.1.2. A Nivel Nacional Aragón et al. (2022), en su investigación titulada “Determinación de la Resistencia a la Compresión del Concreto Reciclado para Construcciones Ecoeficientes en la ciudad de 30 Tacna, 2022”, realizada en la ciudad de Tacna, llevaron a cabo un estudio en el que se utilizó residuos de concreto y demolición en la elaboración de un nuevo hormigón o concreto. En este estudio, se reemplazó el AGN por el AGCR en diferentes proporciones de remplazo, los que fueron del 15%, del 25%, del 50%, del 75% y 100%. El diseño de la mezcla cementicia se basó en un f´c especificada de 210 kg/cm2. Los resultados obtenidos indicaron que, si se trata del hormigón o concreto con AN, el ensayo mecánico del f´c logró una magnitud de 219.20 kg/cm2; al remplazar el 15% del AGN por AGCR, la resistencia aumentó a 230.03 kg/cm2; de manera similar, con una sustitución del 25%, la resistencia alcanzó los 231.75 kg/cm2; al elevar la proporción de remplazo al 50%, la resistencia obtenida es de 206.87 kg/cm2; sustituyendo al 75%, se registra una resistencia de 191.45 kg/cm2; con una sustitución del 100%, la resistencia alcanza 181.30 kg/cm2. Se determinó referente a los concretos con remplazos del 50%, 75% y 100% no lograron alcanzar el f´c de diseño establecida en 210 kg/cm², lo que indica que en estos niveles la calidad del concreto se ve comprometida. Sin embargo, las sustituciones del 15% y 25% cumplen con la resistencia de diseño, evidenciando que una sustitución del AGN por hasta un 25% de AGCR es óptimo para mantener la resistencia estructural. Zapata (2021), en su investigación titulado "Implementación de los Residuos de Construcción y Demolición en las Propiedades del Concreto Poroso en Pavimentos Expuestos a Lluvias Piura, 2021", realizada en la ciudad de Lima, analizó la repercusión del AGCR en las características de un hormigón (concreto) poroso. Para ello, se remplazó la grava virgen por el AGCR en porcentajes del 20%, 30% y 40%, tomando como base un diseño de concreto poroso con AN. En lo referente a los resultados del ensayo para el f´c de diseño, el hormigón (concreto) con agregado natural logra un valor de 214.8 kg/cm2; al sustituir el 20% del AN por el AGCR, el ensayo mecánico del f’c alcanza 189.9 kg/cm2; a su vez, el concreto con un remplazo del 30%, alcanza 220.5 kg/cm2; y con un remplazo del 40%, alcanza 161.4 kg/cm2. 31 Sobre los hallazgos del módulo de rotura, el hormigón (concreto) con agregado natural alcanza un valor de 36.3 kg/cm2; al sustituir el 20% del agregado natural, el módulo de rotura logra 34.74 kg/cm2; mientras el concreto con una sustitución del 30%, logra 37.93 kg/cm2; y con una sustitución del 40%, presenta 27.2 kg/cm2. Se concluye respecto de la resistencia a compresión, que la sustitución del 30% tiene una influencia favorable. En lo concerniente de la resistencia a flexión, la sustitución del 30% tiene una influencia favorable. Sánchez (2019), en su investigación titulado "Evaluación de las Propiedades Mecánicas del Concreto Reciclado para el Diseño de Mezclas (f’c=175kg/Cm2) distrito José Leonardo Ortiz - Chiclayo - Lambayeque", realizada en Lambayeque, donde se realizaron evaluaciones de las características del hormigón (concreto), influenciado por el AGCR. Para este estudio, la grava gruesa virgen fue sustituido por el AGCR en proporciones del 5%, 15% y 25%, se elabora un hormigón (concreto) control con un f´c de 175 kg/cm2. Los resultados muestran que, el hormigón (concreto) control durante el ensayo mecánico de f´c alcanzó un valor de 175.5 kg/cm², a su vez el concreto con un 5% de remplazo mostró una resistencia mecánica de 178.78 kg/cm². El hormigón (concreto) con un 15% de remplazo presentó un ensayo mecánico de esfuerzo a la compresión de 163.76 kg/cm², y la que se sustituyó con un 25% de AGCR mostró un ensayo f´c de 145.78 kg/cm². Referente a los hallazgos de la trabajabilidad, el hormigón (concreto) control mostró un asentamiento de 3.5", mientras que la mezcla con un 5% de sustitución registró un asentamiento de 3.1", la mezcla con un 15% de sustitución presentó un asentamiento de 2.8", y la mezcla con un 25% mostró una consistencia de 2.6". Se concluye en lo que refiere al f´c, que la sustitución del 5% tiene una influencia favorable, por lo que este porcentaje de sustitución es el adecuado. En lo concerniente a la trabajabilidad, la sustitución del 5% se mantiene dentro los rangos establecidos por la NTP, observándose que, a mayor incremento de la proporción de AGCR en el hormigón (concreto) fresco, disminuye la trabajabilidad. 32 Chapia (2022), en el estudio intitulado "Evaluación del Concreto para Adoquines de Uso Peatonal Empleando Agregados Obtenidos de Residuos de Construcción y Demolición en el Distrito de José Leonardo Ortiz, departamento de Lambayeque, 2020", realizada en Chiclayo, examinó el desempeño del hormigón (concreto) utilizando árido de concreto ya usado. En este estudio, se reemplazó el árido virgen por AGCR en porcentajes del 15%, 30%, 45% y 60%, tomando como base una mezcla cementicia con f´c de 320 kg/cm2. Los resultados muestran para sustituciones de grava virgen por AGCR que, el concreto patrón alcanza un f´c de 366.75 kg/cm²; con un 15% de reemplazo, el esfuerzo mecánico fue de 340.16 kg/cm²; con un 30% de sustitución, se obtuvo 331.38 kg/cm²; con un 45% de sustitución, presenta 321.92 kg/cm²; y con un 60% de sustitución, la resistencia muestra 295.48 kg/cm². Sobre los hallazgos del módulo de rotura, el hormigón (concreto) con agregado natural presenta un valor de 6.85 MPa (69.85 kg/cm²); al sustituir el 15% del AGN por el AGCR, la resistencia a la flexión alcanza 6.92 MPa; con un 30% de sustitución, obtiene 7.01 MPa; con un 45% de sustitución, presenta 7.13 MPa; y con un 60% de sustitución, muestra 7.28 MPa. El análisis llega a la conclusión que el f´c es adecuada con reemplazos del 15%, 30% y 45%. En cuanto al ensayo de módulo de rotura, aunque todas las sustituciones mejoran el desempeño del hormigón (concreto), el remplazo más favorable se observa con un 15% de AGCR. Pastor y Pérez (2020), realizaron una investigación titulada “Diseño de Concreto f’c 210 kg/cm2 Empleando Concreto Reciclado para Mejorar su Resistencia a la Compresión, Tarapoto 2020”, realizada en Tarapoto, en la cual se analizaron los atributos del hormigón (concreto) influenciadas por el AGCR. En el estudio se diseñó un concreto convencional con una resistencia de 210 kg/cm², al que posteriormente se le sustituyó el árido grueso virgen por árido grueso de concreto ya usado en proporciones del 5%, 10% y 15%. Sobre los hallazgos del ensayo mecánico de Esfuerzo a la Compresión, el concreto con agregado natural alcanza 33 un valor 211.8 kg/cm²; al sustituir el 5% del AGN por el AGCR, la resistencia alcanza 224.4 kg/cm²; por su parte, con un remplazo del 10%, alcanza 229.8 kg/cm²; y con una sustitución del 15%, alcanza un esfuerzo de 233.5 kg/cm². Sobre los hallazgos del ensayo mecánico de esfuerzo a la compresión, el concreto donde se produjo los resultados más altos fue en la muestra del hormigón (concreto) con 15% de AGCR; por lo que el óptimo diseño de mezcla ocurre con la sustitución del 15% de AGCR, logrando así un mejor desempeño en los atributos del f´c. Galvan (2020), en su estudio titulado "Uso del Concreto Reciclado en la Construcción de Viviendas Básicas en la provincia de Huancayo - 2018", realizado en Huancayo, investigó el comportamiento del concreto al sustituir la grava virgen por AGCR, los porcentajes de sustitución evaluados fueron 20%, 50% y 100%. La elaboración del diseño de concreto se centró en resistencias de 210 kg/cm² y 280 kg/cm², tanto con y sin aditivo. Sobre los hallazgos del ensayo mecánico del f´c para el diseño de 210 kg/cm² sin aditivo, el hormigón (concreto) con AN alcanza una compresión de 224.7 kg/cm², con un remplazo de AGCR del 20%, el f´c logrado fue de 217.27 kg/cm², con un 50% de sustitución se obtuvo 213.95 kg/cm², y con un 100% la resistencia muestra 201.83 kg/cm². En lo referente a los resultados de la resistencia a la flexión en el mismo diseño de 210 kg/cm² sin aditivo, el concreto con agregado natural (AN) presenta un módulo de rotura de 3.83 MPa, con una sustitución del 20%, se obtuvo una resistencia de 3.15 MPa, con el 50% se logra 3.95 MPa, y con el 100% se alcanza 2.89 MPa. De la misma manera los resultados en trabajabilidad, el asentamiento del concreto patrón fue de 63.50 mm. Para el concreto con un 20% de sustitución, el revenimiento presenta 215.90 mm, mientras que con el 50% alcanza 69.85 mm, y con el 100% muestra 63.50 mm de asentamiento. Se evidencia en cuanto al ensayo mecánico del f´c que, a mayor porcentaje de sustitución, la resistencia disminuye; sin embargo, el 20% de sustitución es el porcentaje óptimo. En lo referente al módulo de, el autor 34 establece que el uso de árido grueso de concreto reciclado es viable técnicamente hasta un 20% de sustitución. Además, concluye que la trabajabilidad disminuye conforme aumenta la cantidad de sustitución de AGCR. 3.1.3. A Nivel Regional y Local Medina (2022), en un estudio titulado "Influencia de la Incorporación de Agregado Grueso de Concreto Reciclado, en las Propiedades Mecánicas a Compresión y Flexión del Concreto f’c=210 kg/cm2 - Abancay 2021", realizada en la ciudad de Abancay, donde se investiga el efecto del uso de AGCR que tiene sobre las características del f´c y MR en la mezcla cementicia dura. Dentro de este estudio, la grava virgen fue reemplazado por el AGCR en incrementos del 25%, 50% y 75%. Se toma como base un diseño de concreto con una resistencia f´c de 210 kg/cm2. Los resultados indican que el ensayo mecánico del f´c del concreto con árido natural logra 298 kg/cm²; por otro lado, los especímenes con sustituciones de árido grueso de concreto reciclado en 25%, 50% y 75% presentan resistencias de 293.84 kg/cm², 275.53 kg/cm² y 253.77 kg/cm², respectivamente. Por otra parte, en cuanto a la resistencia a flexión, el concreto control muestra un módulo de rotura de 50.17 kg/cm²; los especímenes con árido grueso de concreto reciclado en sustituciones del 25%, 50% y 75% registran módulo de rotura de 49.56 kg/cm², 46.76 kg/cm² y 44.14 kg/cm², en ese orden. La investigación evidencia que, en términos de resistencia a compresión, la sustitución óptima corresponde al 25%. Asimismo, se establece que la mejor resistencia a la flexión se obtiene con el 25% de sustitución. Anampa y Bernaola (2019), en su investigación titulado "Influencia del Material Reciclado Proveniente del Pavimento Deteriorado en el Jr. Puno y Av. Abancay de la ciudad de Abancay para la Elaboración de Concreto Nuevo a ser Reutilizado en Pavimentos", desarrollado en la ciudad de Abancay, investigaron el comportamiento del concreto al sustituir el árido virgen por AGCR, se evaluaron sustitución del 25%, del 50%, del 75% y del 35 100%, basándose el diseño de la mezcla cementicia en una resistencia f’c de 210 kg/cm². Los resultados indican que la mezcla cementicia diseñada con árido virgen alcanza un ensayo mecánico f´c de 493.05 kg/cm²; la mezcla cementicia con un 25% de AGCR presenta un esfuerzo de 395.45 kg/cm2; su vez, las mezclas cementicias con sustituciones del 50% y 75% lograron esfuerzos de 432.14 kg/cm² y 426.67 kg/cm², en ese orden; por último, el testigo con un 100% de agregado reciclado registra una resistencia de 372.86 kg/cm². Los autores concluyen que todas las sustituciones influyen de manera considerable en el esfuerzo mecánico f´c del hormigón (concreto). 3.2. Bases Teóricas 3.2.1. Agregado de Concreto Reciclado 3.2.1.1. Agregado El agregado es un material esencial dentro del concreto (hormigón), le proporciona estabilidad y resistencia. El agregado es material pétreo natural o procesado que, junto con otros materiales, constituye hasta un 75% del concreto (Abanto, 2009). Granulometría del agregado Es la distribución en la dimensión de los materiales pétreos, es decir, la granulometría del agregado está referido a la proporción porcentual de los diferentes tamaños de partículas presentes en una muestra de agregado (Matallana, 2019). Una granulometría corrida, desde su dimensión máximo de la piedra, hasta la partícula más fina de arena, es lo ideal para hacer una mezcla de concreto resistente y óptima, pues con ello garantizamos el menor porciento de vacíos en la mezcla de agregados, y, por lo tanto, se optimizará al máximo la pasta de cemento necesaria. Según la Norma Técnica Peruana los tamices a utilizar están descritos en la tabla 2: 36 Tabla 2 Tamaño de tamices para el análisis Granulométrico Agregado Tamiz Abertura. mm Grueso 2" 50 1 1/2" 37.5 1" 25 3/4" 19 1/2" 12.5 3/8" 9.5 Fino N° 4 4.75 N° 8 2.36 N° 16 1.18 N° 30 0.6 N° 50 0.3 N° 100 0.15 N° 200 0.075 Nota. Adaptado de la NTP 400.012. Contenido de Humedad Es una medida de la proporción de agua presente en los poros y en la superficie de un agregado (fino o grueso) en relación con su peso seco (Pasquel, 1998). La humedad en los agregados puede presentarse de diversas formas, dependiendo de su condición; un agregado seco en horno carece completamente de humedad, se obtiene tras secar el agregado a una temperatura constante; un agregado seco al aire no presenta agua en su superficie, pero con poros parcialmente llenos; un agregado saturado con superficie seca, los intersticios del árido están completamente saturados de agua, pero la superficie permanece libre de humedad; un agregado húmedo, contiene agua tanto en sus poros como en su superficie. Densidad Relativa (Peso Específico) y Absorción El peso específico, también conocido como densidad relativa de un árido es la relación entre el peso del agregado y el peso de un volumen igual de agua. Tiene importancia porque determina la calidad del agregado y su impacto en la capacidad de soporte del concreto. Por otro lado, La absorción del agregado, es la cantidad de agua que un agregado puede retener 37 en sus poros, expresada como un porcentaje de su peso seco. Tiene importancia porque impacta la proporción de agua necesaria para la elaboración de la roca artificial (Rivva, 2000). Densidad de Masa (Peso Unitario) Suelto y Compactado La densidad de masa suelta o peso unitario suelto es el peso del árido por unidad de volumen cuando las partículas están dispersos. Es decir, el agregado se encuentra en una forma suelta, sin ninguna compresión o compactación, dejando espacios vacíos (aire) entre las partículas. Por otro lado, la densidad de masa compactada, también conocido como peso unitario compactado, describe a la cantidad de masa del árido por unidad de volumen cuando este ha sido comprimido o compactado, es decir, cuando las partículas están más juntas, con menos espacio vacío entre ellas. Esto se logra aplicando presión o vibración al material, lo que reduce su volumen y aumenta su densidad (Abanto, 2009). Pérdida por Abrasión del agregado La abrasión o desgaste del agregado se refiere al proceso de reducción en el tamaño y forma del árido grueso debido a la fricción y el contacto continuo con otros materiales. Este fenómeno ocurre principalmente cuando los agregados se someten a esfuerzos mecánicos, como el tránsito de vehículos, el paso del tiempo o el impacto en el mortero. El desgaste de los materiales pétreos puede influir en las propiedades del concreto, como su durabilidad, resistencia y capacidad de trabajo. En términos de pruebas de laboratorio, existen ensayos para medir la abrasión los materiales pétreos, como la máquina de los Ángeles, que evalúa la capacidad de un agregado para resistir el desgaste al ser sometido a una carga y rotación en un tambor (Matallana, 2019). 3.2.1.2. Agregado de Concreto Reciclado Es un "Material que se obtiene de la trituración del concreto ya usado. El proceso de producción es tal que después de triturar el concreto usado; los contaminantes del concreto, como refuerzo, papel, madera, plástico y yeso, se tamizan y eliminan" (Shirani et al., 2020, p. 38 2). El concreto reciclado es un material que se obtiene a partir del reciclaje de residuos de construcción y demolición, conocidos también como residuos de concreto ya utilizado. Según el Consejo Nacional de Medio Ambiente, estos materiales pueden ser reutilizados o reciclados como agregados. Casi cualquier tipo de mezcla cementicia, ya sea en estado fresco o endurecido, es susceptible de ser reciclado (CONAMA, 2024). Cuando se demuelen construcciones de concreto, los componentes se recuperan y procesan para que puedan volver a utilizarse en nuevas mezclas de hormigón. Esto se conoce como árido de concreto reciclado, y también ayuda a reducir la demanda de recursos naturales. (Cobeñas y Valenzuela, 2022 p.16). Gravedad específica, absorción y porosidad En contraste con los áridos vírgenes, los áridos reciclados obtenidos de concreto ya usado muestran una porosidad notablemente mayor. Este fenómeno se atribuye a la pasta residual que permanece adherida a los áridos naturales, lo que provoca una reducción en la densidad del material pétreo y un aumento tanto en su capacidad de absorción como en su nivel de porosidad (Diogo et al., 2015). Otros estudios como los de Pacheco et al. (2023), demuestran que los áridos con una mayor absorción, comprometen tanto la fluidez del concreto fresco como la durabilidad del concreto endurecido. La absorción de los árido está en vínculo con su porosidad y su resistencia; es decir, a mayor porosidad del árido, mayor será la absorción de agua, por lo que se debe tener cuidado al momento del diseño de la mezcla. Con este mismo concepto, los agregados reciclados presentan una mayor porosidad en comparación con los agregados naturales, lo que provoca una mayor absorción de agua. Sin embargo, si la densidad del agregado reciclado es mayor y su absorción es más baja, este será más adecuado para la elaboración de concreto, ya que ofrecerá y sumará en las propiedades de la misma. 39 Porcentaje de Agregado Grueso de Concreto Reciclado La cantidad de árido grueso de concreto ya usado, que se puede utilizar en la mezcla de un concreto nuevo puede variar según las especificaciones, los estándares de construcción y los resultados deseados en función de durabilidad y capacidad de soporte (Ortiz y Flores, 2023). Se infiere de la investigación de Balmaceda (2021); en Estados Unidos se ha determinado que hasta un 10% de agregado reciclado es adecuado como sustituto en la mezcla de concreto, en el Reino Unido es factible usar hasta un 20% de árido de concreto ya usado, en Alemania la normativa permite un porcentaje entre el 30% y el 45%, en Australia hasta un 30% de árido de concreto ya usado. La elección de los porcentajes de estudio en la presente, se basa en los máximos porcentajes de agregados reciclados permitidos en los países descritos en la tabla 3: Tabla 3 Porcentaje máximo óptimo permitido de árido reciclado en peso Normativa % Máximo permitido de árido reciclado en peso sin afectar sus propiedades mecánicas Española (EHE). 20% Japonesa. 10% - 15% RILEM (unión internacional de laboratorios y expertos en materiales, sistemas y estructuras de construcción). 20% Belga. 20% Inglesa. 20% Alemana (DIN). 25% - 35% Holandesa. 20% Estado Unidense. 10% Australiana. 30% Nota. Adaptado de Balmaceda (2021, p. 62) 40 3.2.2. Propiedades del Concreto 3.2.2.1. Concreto El concreto es un material resistente, llamado también roca artificial, que está compuesto por agua, agregados gruesos y finos, cemento, aire y en ciertas circunstancias con aditivos. Para Abanto (2009), el concreto es el producto de la reacción química entre el cemento y el agua; une partículas de arena fina y agregado grueso, formando un material homogéneo; además, se le pueden añadir aditivos para modificar ciertas propiedades, como la trabajabilidad, fraguado lento o rápido, entre otros. Diseño de concreto El proceso de determinar la cantidad de cada componente para la fabricación del hormigón o concreto se conoce como diseño de mezcla. Según Abanto (2009), al seleccionar las proporciones, es importante considerar el uso futuro del hormigón y las condiciones que enfrentará durante su puesta en obra y funcionamiento. Selección de Resistencia Característica Requerida: es para obtener la resistencia de diseño. Dicha selección está basada en la tabla 4, proporcionada por el Instituto Americano del Concreto (ACI 211.1). Tabla 4 Resistencia característica requerida, según diseño deseado f'c (kg/cm2) f'cr < 210 f'c + 70 210 - 350 f'c + 84 >350 f'c + 98 Nota. Adaptado del ACI 211.1 Slump del Concreto según Consistencia: para el diseño de concreto se tiene que elegir la consistencia del concreto, con la se pretende trabajar, la cual se toma de la tabla 5. 41 Tabla 5 Slump del concreto según consistencia consistencia in mm Seco 0 - 2 0 - 50 Plástico 3 - 4 75 - 100 Fluido > 5 > 125 Nota. Adaptado de Diseño de Mezclas. Enrique Riva López, 2012, p. 41 Contenido de Aire Atrapado, según TMN del Agregado Grueso: El aire queda atrapado en el concreto fresco durante su diseño. Para determinar su contenido, se utiliza la tabla 6. Tabla 6 Contenido de aire atrapado, según TMN del agregado grueso T.M.N. agregado grueso Aire atrapado (%) 3/8" 3 1/2" 2.5 3/4” 2 1” 1.5 1 1/2” 1 2” 0.5 3" 0.3 4" 0.2 Nota. Adaptado del ACI 211.1 Volumen Unitario de Agua: El volumen unitario de agua se determina en función de tamaño máximo nominal (TMN) del material pétreo grueso y la consistencia del concreto, descrita en la tabla 7. Tabla 7 Volumen unitario de agua, según TMN del AG y consistencia del concreto Slump Agua, lt/m3 para T.M.N. De agregados grueso y consistencia indicados 3/8” 1/2" 3/4" 1” 1 1/2" 2” 3" Para concreto sin aire incorporado 1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 Nota. Tecnología del concreto. Flavio Abanto Castillo, 2009, p. 67 42 Relación Agua Cemento A/C: Es la proporción entre el peso del agua y el peso del cemento en el hormigón (concreto) fresco. La tabla 8 proporciona valores de esta relación en función de la resistencia característica requerida. Tabla 8 Relación A/C según resistencia característica requerida f'cr (kg/cm2) Relación A/C en peso Concreto sin aire incorporado Concreto con aire incorporado 150 0.8 0.71 200 0.7 0.6 250 0.62 0.53 300 0.55 0.46 350 0.48 0.4 400 0.43 - 450 0.38 - Nota. Adaptado del ACI 211.1 Contenido de Cemento: Es el peso de cemento utilizada en el concreto fresco. Generalmente se expresa en kg/m³ y se calcula mediante la ecuación 1. Ecuación 1: Contenido de cemento Cemento = contenido de agua A/C (1) Contenido de Agregado Grueso: Es la cantidad de material pétreo grueso en el concreto fresco u hormigón fresco. El Volumen de árido grueso seco y compactado está condicionado por el tamaño máximo nominal (TMN) del material grueso y el módulo de fineza (MF) del material fino según lo expresado en tabla 9, Posteriormente se halla la cantidad del material pétreo grueso utilizando la ecuación 2. 43 Tabla 9 Volumen de agregado grueso seco y compactado, según el TMN del agregado grueso y el MF del agregado fino T.M.N. agregado grueso volumen de agregado grueso seco y compactado M.F. agregado fino 2.4 2.6 2.8 3 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 3/4” 0.66 0.64 0.62 0.6 1” 0.71 0.69 0.67 0.65 1 1/2” 0.76 0.74 0.72 0.7 2” 0.78 0.76 0.74 0.72 3" 0.81 0.79 0.77 0.75 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 Nota. Tomado del comité 211 del ACI Ecuación 2: Peso del agregado grueso P. agregado grueso = V.AG seco y compactado x P.U. compactado (2) Donde: P. agregado grueso = Peso del agregado grueso V.AG seco y compactado = Volumen del agregado grueso seco y compactado P.U. compactado = Peso unitario compactado Contenido de Agregado Fino: Es la cantidad de agregado fino en el concreto fresco. La ecuación 3 permite determinar los volúmenes de cada componente de la mezcla cementicia fresco (método de volumen absoluto), la ecuación 4 ayuda calcular el volumen del árido fino, la ecuación 5 es usada para determinar el peso seco del árido fino. Ecuación 3: Volumen de los componentes del concreto Volumen = peso seco peso específico (3) Ecuación 4: Volumen del agregado fino V.agregado fino = 1 − (V. cemento + V.agua + V.aire + V. agregado grueso) (4) Donde: V. agregado fino = Volumen del árido fino V. cemento = Volumen del cemento 44 V. agua = Volumen del agua V. aire = Volumen del aire V. agregado grueso = Volumen del árido grueso Ecuación 5: Peso seco del agregado fino P. agregado fino = Peso específico x Volumen (5) Donde: P. agregado fino = Peso del agregado fino Peso específico = Peso específico del agregado fino Volumen = Volumen del agregado fino Ajuste por Humedad de los Agregados: Es la corrección de las cantidades de agua y áridos (arena y grava) en el concreto fresco, tomando en cuenta la humedad presente en los agregados. La ecuación 6 ayuda a determinar el peso húmedo del árido fino y grueso, la ecuación 7 permite calcular el agua que aportan los agregados a la mezcla y la ecuación 8 es usada para calcular el agua efectiva en la mezcla. Ecuación 6: Peso húmedo del agregado P.húmedo de agregado = peso seco x ( cont.humedad 100 + 1) (6) Donde: P. húmedo de agregado = Peso húmedo de agregado Peso seco = Peso seco del agregado Cont. Humedad = Contenido de humedad del agregado Ecuación 7: Agua aportada por los agregados 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝐶𝑜𝑛𝑡. ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 − % 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛) 𝑥 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 100 (7) Donde: Cont. humedad = Contenido de humedad del agregado % absorción = Porcentaje de absorción del agregado 45 Ecuación 8: Agua efectiva en el concreto fresco Agua efectiva = P. del agua − (agua en A.grueso + agua en A. fino) (8) Donde: Agua efectiva = Agua efectiva en el concreto P. del agua = Peso del agua Agua en A. grueso = Agua en el agregado grueso Agua en A. fino = Agua en el agregado fino Cantidad de Material en Peso para Especímenes de Concreto: Es la cantidad de agregados sumidos en el concreto fresco. En el caso de la cantidad de material en peso para cilindros de concreto, la ecuación 9 se utiliza para determinar el volumen del molde cilíndrico, la ecuación 10 permite calcular la cantidad de cada insumo necesario para un grupo específico de cilindros, y la ecuación 11 es usada para calcular los pesos de los áridos gruesos de concreto reciclado (AGCR) respecto del árido grueso natural (AGN). Ecuación 9: Volumen del molde cilíndrico 𝑉. 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 = 𝜋 𝑥 ( diámetro 2 )2 𝑥 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 (9) Donde: V. molde = Volumen del molde cilíndrico Diámetro = Diámetro del molde cilíndrico Altura = Altura del molde cilíndrico Ecuación 10: Cantidad de cada insumo para un grupo de concreto Cant. insumo = cant. insumo en 1m3 x V. total molde incluido desperdicio (10) Donde: Cant. insumo = Cantidad de un insumo en el concreto Cant. insumo en 1m3 = Cantidad de insumo en un metro cúbico V. total molde incluido desperdicio = Volumen total del molde incluido el desperdicio 46 Ecuación 11: Pesos de los AGCR respecto del AGN 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝐴𝐺𝐶𝑅 = ( % 𝐴𝐺𝐶𝑅 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑖𝑑𝑜 100 ) 𝑥 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝐴𝐺𝑁 (11) Donde: Peso AGCR = Peso del agregado grueso de concreto reciclado % AGCR sustituido = Porcentaje de agregado grueso de concreto reciclado sustituido Peso AGN = Peso del agregado grueso natural En el caso de la cantidad de material en peso para prismas de concreto, la ecuación 12 se utiliza para hallar el volumen del molde prismático, la ecuación 10 ayuda a calcular la cantidad de cada insumo necesario para un grupo específico de prismas, y la ecuación 11 se utiliza para calcular los pesos de los AGCR respecto del AGN (árido grueso virgen). Ecuación 12: Volumen del molde prismático 𝑉. 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑥 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑥 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 (12) Donde: V. molde = Volumen del molde prismático Altura = Altura del molde prismático Base = Base del molde prismático Longitud = Longitud del molde prismático En el caso de la cantidad de material en peso para la consistencia del concreto, la ecuación 13 ayuda a determinar el volumen del molde cónico truncado, la ecuación 10 sirve para calcular la cantidad de cada insumo indispensable para un grupo específico de conos truncados, y la ecuación 11 permite calcular los pesos de los AGCR respecto del AGN. Ecuación 13: Volumen del molde cónico truncado 𝑉. 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 = ( 𝜋 𝑥 𝐻 12 ) 𝑥 [𝐷2 + 𝐷 𝑥 𝑑 + 𝑑2] (13) Donde: V. molde = Volumen del molde cónico truncado 47 H = Altura del molde cónico truncado D = Diámetro mayor del molde cónico truncado d = Diámetro menor del molde cónico truncado 3.2.2.2. Propiedades del Concreto “Son características que dependen de una variedad de factores como el tamaño del agregado, el contenido de humedad del agregado, la absorción de agua, la forma y la textura del agregado” (Kisku et al., 2016, p. 3). Para Anampa y Bernaola (2019), las propiedades del concreto, “son aquellas que se determinan con la finalidad de cumplir con todas las condiciones establecidas según el fin al que están destinados” (p.35). De la misma manera, “las propiedades del concreto están determinadas fundamentalmente por las características físicas y químicas del cemento, agua y agregados” (SENCICO, 2014 p.12). vale decir, las propiedades del concreto son atributos que dependen de sus componentes (cemento, granulometría del agregado, relación agua-cemento, aditivos, etc.), y del entorno donde se produce (ambiente, operador). Resistencia a Compresión La capacidad del hormigón para soportar cargas sin fallar se conoce como resistencia a la compresión. (Ramírez, 2022). Es decir, la capacidad del concreto para resitir cargas de compresión se conoce como resistencia a compresión, esta cualidad se origina por la singularidad adherente del cemento, esta resitencia a compresión está influenciadas principalmente por la densidad de la pasta de cemento (Pasquel, 1998). A difrencia de otros tipos de resistencias, el concreto es muy resistente a los esfuerzos de compresión, haciendo que sea esta su propiedad más importante y con la que, por lo general, sea determinada su calidad (Matallana, 2019). Ensayo de Resistencia a la Compresión: La NTP 339.034 especifica el procedimiento estándar para medir la resistencia a la compresión mecánica del hormigón (concreto) en 48 probetas en forma de cilindro. Este ensayo consiste en ejercer una carga axial sobre los cilindros moldeadas con concreto, también consiste en emplear una carga sobre los cilindros extraídos mediante brocas diamantadas; la prueba se efectúa siguiendo una velocidad de carga constante, y el cálculo de la resistencia a la compresión (f´c) se obtiene al dividir la carga aplicada a la cual falla el cilindro entre el área transversal de dicho cilindro (Paucar y Gilmar, 2023). Módulo de Rotura Sinónimo de resistencia a esfuerzos de flexión, es de importancia en estructuras de concreto sometidas a esfuerzos horizontales y/o condiciones de desgaste, como pavimentos, losas, veredas, canales, puentes, entre otros (Hurtado, 2024). Es decir, el módulo de rotura es la capacidad del concreto para resistir cargas aplicadas en flexión; representa la resistencia del concreto antes de fracturarse cuando se intenta doblarlo, como sucede en vigas o losas. El módulo de rotura, es necesario “cuando se diseñan pavimentos rígidos y otras losas que se construyen sobre el terreno, el concreto se diseña para que resista esfuerzos de flexión” (Gutiérrez, 2003 p.53). Ensayo de Módulo de Rotura: La Norma Técnica Peruana NTP 339.078, establece el procedimiento de prueba, que se basa en ejercer una carga en los tercios del tramo de la viga hasta que se produzca la fractura. El módulo de rotura conocido también como resistencia a la flexión, se determina en función de la posición de la ruptura: dentro del tercio central o a una distancia no mayor al 5 % de la luz libre desde dicho tercio. Trabajabilidad Rivva (2012), define a la trabajabilidad del concreto como la “capacidad para ser manipulado, transportado colocado y consolidado adecuadamente, con un mínimo de trabajo y un máximo de homogeneidad; así como para ser acabado sin que se presente segregación” (p.37). De la misma manera Espinoza (2018), afirma que la trabajabilidad “es aquella 49 facilidad de colocación, consolidación y acabado fresco, que influyen en la trabajabilidad del concreto, estas están fuertemente vinculadas con la calidad de los materiales que se utiliza, seguido está la temperatura y la cantidad de agua” (Medina y Ramos, 2021 p. 41). Ensayo de Asentamiento: Este ensayo evalúa la consistencia del concreto, así como su capacidad para fluir y colocarse adecuadamente en formas sin segregación (Ramos Pompa, 2021). La NTP 339.035 es la Norma Técnica Peruana que fija el procedimiento para la determinación del asentamiento del concreto. 3.3. Definición de Términos Concreto: Está formado por una combinación de componentes específicos de cemento, agua, áridos y aditivos opcionales. Luego del fraguado, adquiere una determinada dureza según diseño del concreto. (Aceros Arequipa, 2020). Concreto en estado fresco: Recibe su nombre del hecho de que se describe como una combinación que aún puede moldearse. Para Pasquel (1998), el concreto fresco “es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable” (p.11). Concreto endurecido: “El concreto en estado endurecido es un proceso por el cual el material aglutinado pasa de un estado plástico a un estado sólido rigidizándose con el pasar de los días” (Medina y Ramos, 2021 p. 43). Concreto con árido reciclado: Es el concreto que además de sus componentes ya conocidos, también tiene áridos de concreto reciclado. El uso de áridos reciclados de alta calidad permite obtener resistencias similares al hormigón convencional (Aguilar et al., 2021). Además, ya que los áridos representan entre el 70% - 80% de los componentes del hormigón, su reciclaje es una estrategia clave para reducir el impacto ambiental de las mezclas de hormigón (Bazalar y Cadenillas, 2019). 50 Cemento hidráulico: Es el cemento que fragua, endurece y desarrolla resistencia por reacción química tanto al aire como bajo el agua, NTP 334.001. Cementos Portland. NTP 334.009 Compuesto esencialmente por la molienda de clínker y yeso (se puede adicionar caliza hasta un 5%) ( D. SUPREMO, 2022, p.30). Dentro de estos cementos se encuentran los tipos denominados en orden, desde el tipo uno hasta el tipo cinco, como lo muestra la tabla 10. Tabla 10 Cementos Portland Cementos Hidráulicos Tipo Denominación Cementos Portland Tipo I De uso general. Tipo II De uso general o, moderada resistencia a sulfatos. Tipo III De alta resistencia inicial. Tipo IV De bajo calor de hidratación. Tipo V De alta resistencia a los sulfatos. Nota. Adaptado del DS N° 001-2022-PRODUCE. Agregados: Son los materiales pétreos que se mezclan con el cemento y el agua para formar hormigón (concreto). Se dividen en agregados finos (arena) y agregados gruesos (grava o piedra). Agregado grueso: El árido grueso es un material granular, como grava o fragmentos de roca, que se utiliza en la construcción, principalmente en la elaboración de concreto. Su función principal es proporcionar volumen, resistencia y estabilidad a la mezcla de concreto, ayudando a reducir la cantidad de cemento necesario y mejorando las propiedades mecánicas del material final. Humedad del agregado: Es la cantidad de agua existente en un material árido en el momento presente bajo condiciones específicas de ese momento; es decir, dentro de un diseño de mezcla, el contenido de humedad de los agregados afecta la cantidad de agua necesaria para que el cemento se hidrate. 51 Absorción del agregado: Es la capacidad de los agregados para retener agua dentro de sus poros. Si los agregados ya contienen una menor o mayor cantidad de humedad en sus poros, absorberán más o menos agua cuando formen parte del diseño de mezcla del concreto. Porosidad del agregado grueso: “La porosidad es el volumen de todos los espacios internos de las partículas sin materia sólida, así mismo esta influye en las propiedades de los agregados como: la resistencia mecánica, propiedades elásticas y propiedades físicas” (Deledesma, 2020 citado por Medina y Ramos, 2021 p. 37). Dureza del agregado grueso: “Es la resistencia al desgaste por la acción de unas partículas sobre otras o por agentes externos. En los agregados para concreto se cuantifica por medio de la resistencia a la abrasión en la máquina de los ángeles” (Pasquel, 1998 p. 78). Agregado fino: Es el árido “proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el Tamiz de 3/8" y queda retenido en el tamiz Nº 200. El más usual de los agregados finos es la arena” (Rivva, 2000 p. 17). Microsoft Excel: Microsoft Excel es una herramienta de software ampliamente utilizada para la organización, gestión y análisis de datos, especialmente útil para crear tablas, gráficos y realizar cálculos matemáticos y estadísticas básicas. IBM SPSS Statistics: IBM SPSS Statistics es un software estadístico utilizado para el análisis de datos en investigaciones científicas y sociales. Permite realizar análisis estadísticos descriptivos e inferenciales avanzados, como regresiones, análisis de varianza (ANOVA) y pruebas de normalidad, entre otros. Prueba de Normalidad Shapiro-Wilk: Es una prueba estadística utilizada para verificar si un grupo de datos sigue una distribución normal. Esta prueba se utiliza en investigaciones o estudios que requieren la comprobación de supuestos de normalidad antes de aplicar pruebas paramétricas. 52 ANOVA: Son las siglas del Análisis de Varianza, una prueba estadística empleada para contrastar las medias de tres o más grupos (conjuntos). Su propósito principal es evaluar si hay diferencias significativas entre las medias de los grupos. Prueba Post Hoc de Tukey: La evaluación post hoc de Tukey es un análisis estadístico utilizada después de un ANOVA para conocer diferencias significativas entre grupos. Esta prueba permite identificar específicamente qué pares de grupos (conjuntos) presentan diferencias significativas entre sí. La Distribución Normal: En estadística, es una distribución de probabilidad continua que describe cómo los datos se distribuyen alrededor de un valor central. Se define por dos parámetros principales: la media (μ), que representa el valor central, y la desviación estándar (σ), que mide la dispersión o variabilidad de los datos. La distribución normal es utilizada para modelar fenómenos naturales y sociales. Hipótesis Nula (H₀): Es una afirmación inicial que se plantea en un análisis estadístico y que se asume como verdadera hasta que exista suficiente evidencia para rechazarla. Generalmente representa una situación de "no efecto" o "no diferencia". Hipótesis Alterna (H₁): Es la afirmación generalmente opuesta a la hipótesis nula. Representa la existencia de un efecto, una diferencia o una relación significativa en los datos que se desea probar. Valor de Probabilidad, p-valor: En estadística, es la probabilidad de observar resultados iguales o más extremos que los observados, bajo el supuesto de que la hipótesis nula (H₀) es verdadera. Se utiliza para determinar si hay suficiente evidencia para rechazar H₀; un p-valor inferior que el umbral de significancia (α) indica que H₀ debe ser rechazada. 53 IV. Metodología 4.1. Tipo y Nivel de Investigación Tipo de Investigación, Esta investigación es de tipo Aplicada, debido a que se utiliza el árido de concreto reciclado para mejorar las características de un nuevo concreto, con el propósito de resolver el problema del desaprovechamiento del concreto en desuso (residuos de concreto y demolición). Y con ello además se busca generar conocimiento que pueda ser directamente utilizado para mejorar el problema mencionado. (Borja, 2016 p. 10) Nivel o Alcance de la Investigación, Es explicativo porque el estudio (investigación) se centra en medir la resistencia a compresión, el módulo de rotura (resistencia a flexión) y la trabajabilidad del concreto de acuerdo al porcentaje de árido grueso de concreto ya usado (o que es lo mismo utilizando el AGCR). Es decir, busca analizar el efecto que tiene el árido de hormigón (concreto) ya usado sobre las propiedades del concreto con resistencia característica de 210 kg/cm² (se está trabajando bajo condiciones definidas). Esto está basado en que la investigación explicativa, busca entender las causas de los eventos, las condiciones en que ocurren y las relaciones entre sus componentes (Hernández et al., 2014 p. 83). Diseño de Investigación, la presente, adopta un diseño experimental, ya que se manipula deliberadamente el porcentaje del árido de concreto reciclado (variable independiente) para evaluar su efecto en la resistencia a compresión, el módulo de rotura y la trabajabilidad de un concreto f’c = 210 kg/cm² (variable dependiente). Además, se asegura el control riguroso de variables externas, conforme a la Normativas Técnica Peruana, para minimizar su impacto en los resultados y garantizar la validez de las conclusiones. Este diseño responde a que la variable independiente es manipulada de forma intencional para examinar las variaciones en una o más variables dependientes, ya que se caracteriza por buscar relaciones de causalidad - efecto (Hernández et al., 2014 p. 129). 54 4.2. Ámbito Temporal y Espacial El contexto temporal y espacial de un estudio se refiere a los límites o alcances en cuanto al tiempo y lugar en los que se desarrolla el estudio. Es decir, para delimitar adecuadamente la investigación, es necesario definir con precisión el ámbito espacial y temporal en el que se realiza las actividades del estudio. Ámbito Temporal, La investigación se realiza en el año 2023-2024 lo cual contempla las etapas de verificación, observación, procesamiento de datos y resultados. Ámbito Espacial, El estudio se llevó a cabo en la provincia de Andahuaylas, departamento de Apurímac. 4.3. Población y Muestra 4.3.1. Población La “población es el conjunto de todos los casos que concuerdan con una serie de especificaciones” (Hernández et al., 2014 p.174). En esa línea, en el Perú y el mundo existe una gran variedad de concretos con diferentes diseños, las mismas son diseñados con diferentes aditivos y/o materiales, por ello la población se define no por la cantidad de concretos, sino por ciertas características. Para definir la población se toman en cuenta los criterios de exclusión e inclusión tal y como se detalla a continuación: Criterio de Inclusión: Se considera concretos convencionales (estructurales, no estructurales y pavimentos rígidos), concretos con agregados reciclados, concretos nuevos, concretos de demoliciones y concretos de laboratorios de pruebas. Criterio de Exclusión: La investigación excluirá los concretos gravemente degradados por factores como ataques químicos severos (sulfatos, cloruros), concretos con aditivos no convencionales (como polímeros o fibras exóticas), concretos con materiales que no puedan ser eliminados (residuos orgánicos, plásticos, metales). 55 4.3.2. Muestra De los criterios de exclusión e inclusión la muestra del presente estudio es de tipo no probabilística, y está conformada por el concreto con agregado natural (AN), y el concreto con agregado grueso de concreto reciclado (AGCR); se preparó 21 muestras cilíndricas (6”x12”) de concreto con agregado natural, 21 muestras cilíndricas (6”x12”) de concreto con AGCR en 12% de remplazo, 21 muestras cilíndricas (6”x12”) de concreto con AGCR en 19% de remplazo, 21 muestras cilíndricas (6”x12”) de concreto con AGCR en 26% de remplazo; 21 especímenes prismáticas (15x15x50 cm) de concreto con agregado natural, 21 especímenes prismáticas (15x15x50 cm) de concreto con AGCR en 12% de remplazo, 21 especímenes prismáticas (15x15x50 cm) de concreto con AGCR en 19% de remplazo, 21 especímenes prismáticas (15x15x50 cm) de concreto con AGCR en 26% de remplazo; 01 muestra cónica truncada de concreto con agregado natural, 01 muestra cónica truncada de concreto con AGCR en 12% de remplazo, 01 muestra cónica truncada de concreto con AGCR en 19% de remplazo, 01 muestra cónica truncada de concreto con AGCR en 26% de remplazo. Estos se muestran en la tabla 11, siendo el hormigón (concreto) de resistencia f'c = 210 kg/cm² y la NTP 339.183 la que regula la preparación y curado de los especímenes. Tabla 11 Muestras de concreto Concreto f'c = 210 kg/cm² Edad de testigos Sub total Total 7 días 14 días 28 días Muestras Cilíndricas Con AN 7 7 7 21 84 Con AGCR al 12% 7 7 7 21 Con AGCR al 19% 7 7 7 21 Con AGCR al 26% 7 7 7 21 Muestras Prismáticas Con AN 7 7 7 21 84 Con AGCR al 12% 7 7 7 21 Con AGCR al 19% 7 7 7 21 Con AGCR al 26% 7 7 7 21 Muestras para la trabajabilidad Con AN 1 4 Con AGCR al 12% 1 Con AGCR al 19% 1 Con AGCR al 26% 1 56 4.4. Instrumentos Las técnicas que se utilizaron en la presente tesis fueron la observación directa, en campo y ensayos experimentales en laboratorio. Los instrumentos para la recopilación de datos que se utilizaron en la investigación, están en base a los indicadores de la presente e incluyen fichas de recolección de datos, artículos científicos, tesis, equipos e instrumentos de laboratorio. Para la obtención de datos en laboratorio se usó las directrices normativas, tales como el formato para el análisis granulométrico de áridos (NTP 400.012), el formato para el ensayo de contenido de humedad de áridos (NTP 339.185), el formato para determinar el peso específico del árido fino (NTP 400.022), el formato para ensayo de peso específico del árido grueso (NΤΡ 400.021), formato para el ensayo de peso unitario suelto y varillado (NTP 400.017), el formato para ensayo de pérdida por abrasión (NTP 400.019), el formato para el diseño de mezcla (ACI 211.1), el formato para ensayo de resistencia a la compresión f´c (NTP 339.034), el formato para ensayo de resistencia de módulo de rotura MR (NTP 339.078) y el formato para la prueba de revenimiento (NTP 339.035). 4.5. Procedimientos En el presente estudio, se elabora un concreto de resistencia característica f'c=210 kg/cm2, que actúa como muestra de control experimental (patrón). A ello se hace sustituciones del AGN con AGCR en porcentajes del 12%, del 19% y del 26%. Seguidamente, se describen los pasos que se siguieron en la investigación. 4.5.1. Adquisición de los Materiales Se inicia con la obtención de cemento Portland Tipo I de marca Sol, obtenido de un establecimiento comercial especializado en ferretería localizado en la zona, se adquiere los áridos grueso y fino naturales obtenidos de la cantera Sullhuacca - Zúñiga, localizado en la Av. Los Libertadores, Cruce con el Jr. Astuhuaraca - distrito de San Jerónimo - provincia de Andahuaylas. Entendiéndose, en esta investigación, que los agregados de cantera se 57 consideran como agregados naturales respecto del árido de concreto ya usado; los mismos que se trasladó al laboratorio INGEOLAB, ubicado en el Jr. Guillermo Cáceres Tresierra - Andahuaylas. El árido grueso de concreto reciclado, mostrada en la figura 1, proviene de la ribera del río Chumbao, ubicado en la Av. Mil Amores, cruce con el Jr. Señor de los Milagros - provincia de Andahuaylas, previo proceso de trituración en la misma chancadora antes mencionada mostrada en la figura 2. Figura 1 Selección y obtención del concreto reciclado Figura 2 Trituración del concreto reciclado 4.5.2. Granulometría de AN y AGCR Se hace para conocer la distribución del tamaño de los agregados. Tanto para el árido grueso como para el árido fino se determina de acuerdo con la NTP 400.012. La muestra de agregado una vez lavada, secada y pesada, se tamiza a través de una serie de tamices que están; para el árido fino entre 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100, N°200; y para el 58 árido grueso entre 2”, 1 1/2”, 1”, 3/4”, 1/2", 3/8”, N°4, N°8, N°16, luego pesamos cada tamiz con sus respectivos retenidos. 4.5.2.1. Granulometría del Agregado Grueso Natural El ensayo presenta: - Tamaño máximo (TM) = 1 1/2" - Tamaño máximo nominal (TMN) = 3/4" - Módulo de fineza = 6.01 La tabla 12, la figura 3 y figura 4 muestran el ensayo de distribución granulométrica del árido grueso natural (AGN). Tabla 12 Granulometría del AGN Tamiz Abertura. (mm) Peso retenido (gr.) % Retenido % Retenido acumulado % Que pasa 2" 50 0 0.00 0.00 100.00 1 1/2" 37.5 0 0.00 0.00 100.00 1" 25 207 4.06 4.06 95.94 3/4" 19 2222 43.61 47.67 52.33 1/2" 12.5 2278 44.71 92.38 7.62 3/8" 9.5 271 5.32 97.70 2.30 N° 4 4.75 45 0.88 98.59 1.41 N° 8 2.36 61 1.20 99.78 0.22 N° 16 1.18 11 0.22 100.00 0.00 Total 5095 100.00 59 Figura 3 Curva granulométrica del AGN Figura 4 Cribado del AGN 4.5.2.2. Granulometría del Agregado Grueso de Concreto Reciclado Al hacer el ensayo de granulometría del agregado grueso de concreto reciclado, se observó que este no estaba dentro del huso que demarcaba el agregado grueso natural, ya que presentaba una mayor cantidad de partículas gruesas. Para corregir esta discrepancia, se procedió a triturar manualmente el material reciclado, logrando así que el mismo se ajuste al huso granulométrico del agregado grueso natural. El ensayo presenta: - Tamaño máximo (TM) = 1 1/2" - Tamaño máximo nominal (TMN) = 3/4" 100% 100% 55% 10% 5% 100% 90% 20% 0% 0% 100.00% 95.94% 52.33% 7.62% 2.30% 1 1 /2 " 1 " 3 /4 " 1 /2 " 3 /8 " 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% P O R C E N T A J E Q U E P A S A % # TAMIZ CURVA GRANULOMETRICA DEL AGN 60 - Módulo de fineza = 6.00 La tabla 13, la figura 5 y figura 6 muestran el ensayo de distribución granulométrica del árido grueso de concreto reciclado (AGCR). Tabla 13 Granulometría del AGCR Tamiz Abertura. (mm) Peso retenido (gr.) % Retenido % Retenido acumulado % Que pasa 2" 50 0 0.00 0.00 100.00 1 1/2" 37.5 0 0.00 0.00 100.00 1" 25 134 2.67 2.67 97.33 3/4" 19 2471 49.26 51.93 48.07 1/2" 12.5 2193 43.72 95.65 4.35 3/8" 9.5 163 3.25 98.90 1.10 N° 4 4.75 20 0.40 99.30 0.70 N° 8 2.36 18 0.36 99.66 0.34 N° 16 1.18 17 0.34 100.00 0.00 Total 5016 100.00 Figura 5 Curva granulométrica del AGCR 100% 100% 55% 10% 5% 100% 90% 20% 0% 0% 100.00% 97.33% 48.07% 4.35% 1.10% 1 1 /2 " 1 " 3 /4 " 1 /2 " 3 /8 " 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% P O R C E N T A J E Q U E P A S A % # TAMIZ CURVA GRANULOMETRICA DEL AGCR 61 Figura 6 Cribado del AGCR 4.5.2.3. Granulometría del Agregado Fino Natural El ensayo muestra: - Módulo de fineza = 2.97 La tabla 14, la figura 7 y figura 8 muestran el ensayo de granulometría del agregado fino virgen. Tabla 14 Granulometría del agregado fino Tamiz Abertura. (mm) Peso retenido (gr.) % Retenido % Retenido acumulado % Que pasa 3/8" 9.5 0 0.00 0.00 100.00 N° 4 4.75 57 4.05 4.05 95.95 8 2.36 184 13.07 17.12 82.88 16 1.18 333 23.65 40.77 59.23 30 0.6 311 22.09 62.86 37.14 50 0.3 240 17.05 79.90 20.10 100 0.15 175 12.43 92.33 7.67 200 0.075 86 6.11 98.44 1.56