Influencia de la arcilla expandida como agregado grueso en las propiedades físicas y mecánicas para obtener un concreto ligero estructural

Abstract

En zonas urbanas del Perú con suelos de baja capacidad portante, se propone usar concretos ligeros estructurales con arcilla expandida (AE) como agregado grueso para reducir el peso de las edificaciones sin afectar su desempeño. Los antecedentes evidencian variaciones en resistencia y densidad del concreto con AE, sin verificar su cumplimiento con la Norma E.060 (densidad <1850 kg/m³ y resistencia a la compresión f’c >17 MPa). La mayoría de los estudios se limitan a bajos porcentajes de reemplazo y presentan limitaciones en diseño y mezclado, lo que explica la disminución no uniforme del f’c. No obstante, se reconoce que un tratamiento adecuado del agregado ligero, el probable aumento de la trabajabilidad asociada a la morfología de la AE y el uso de aditivos podrían contribuir a reducir la diferencia en resistencia frente a concretos convencionales. En este estudio se plantea alcanzar reemplazos de hasta un 70 %. Se siguió una metodología aplicada, con enfoque cuantitativo y nivel experimental, mediante la elaboración de probetas cilíndricas. Se manipuló la variable independiente, el % de reemplazo y se evaluaron como variables dependientes la densidad y el f’c. Con el objetivo de evaluar la influencia de la AE y determinar la posibilidad de obtener concretos ligeros estructurales. El mejor resultado se alcanzó con un 70 % de AE. Mediante el prehumedecimiento de la AE, el ajuste de la relación agua/cemento, y uso de un superplastificante, se logró una densidad de 1842 kg/m³ y un f’c de 228 kg/cm² (22,4 MPa), clasificándose como concreto ligero estructural.

In urban areas of Peru with low–bearing capacity soils, the use of structural lightweight concrete with expanded clay (EC) as coarse aggregate is proposed to reduce the weight of buildings without affecting their performance. The background evidence shows variations in the strength and density of concrete with EC, without verifying its compliance with Standard E.060 (density <1850 kg/m³ and compressive strength f'c >17 MPa). Most studies are limited to low replacement percentages and present design and mixing limitations, which explain the uneven decrease in f'c. However, it is recognized that proper treatment of the lightweight aggregate, the probable increase in workability associated with the morphology of EC, and the use of admixtures could contribute to reducing the difference in strength compared to conventional concrete. This study proposes replacement rates of up to 70%. A quantitative, experimental methodology was followed, using cylindrical specimens. The independent variable, % replacement, was manipulated, and density and f'c were evaluated as dependent variables. The objective was to assess the influence of EA and determine the possibility of obtaining structural lightweight concretes. The best result was achieved with 70 % EC. By pre-wetting the EC, adjusting the water/cement ratio, and using a superplasticizer, a density of 1842 kg/m³ and a f'c of 228 kg/cm² (22,4 MPa) were achieved, classifying it as structural lightweight concrete.