Uso del hueso de res triturado como aditivo de reemplazo del agregado grueso en porcentajes de cambio de 0%, 10% y 13%. para ensayos a compresión en concreto de 14 Mpa

Abstract

Antecedentes: Se identificaron diferentes estudios de referencia en la Universidad Piloto de Colombia, específicamente dentro del programa de Ingeniería Civil, donde se postula al tejido óseo como alternativa en agregados para el concreto, se tienen avances importantes en la viabilidad del uso del material. Sin embargo, se requiere mayor profundidad y ejecución de ensayos para determinar todos los beneficios que puede aportar en cuanto a las propiedades del concreto y las posibles deficiencias que de su utilización se puedan derivar.

Metodología: Se formuló un diseño de mezcla de 14MPa, edades del concreto de 28,42 y 56 días, con el fin de reemplazar en proporciones de 0%, 10% y 13% el agregado grueso por hueso de res triturado y purificado (específicamente la parte cortical de la tibia). Teniendo 3 edades y 3 porcentajes de reemplazo se obtuvo 9 escenarios de análisis (28 días con 0%, 10% y 13% de aditivo de reemplazo, 42 días con 0%, 10% y 13% de aditivo de reemplazo y 56 días con 0%, 10% y 13% de aditivo de reemplazo) para cada escenario se fundieron y fallaron 9 probetas para eliminar posibles errores por desviación estándar de la muestra.

Resultados: Se obtuvo resultados positivos en cuanto al posible uso de la tibia de res triturada como reemplazo de algunos porcentajes de agregado grueso desde el punto de vista mecánico, ya que en los especímenes y escenarios donde se tuvo una adecuada cohesión de los agregados se presentaron resistencias por encima de la resistencia de diseño entre 1.11 MPa y 7.33Mpa, en porcentajes de aditivo de reemplazo de 10% y 1% y en edades entre 28,42 y 56 días. Sin embargo, desde la perspectiva física la morfología del triturado presenta generalmente caras alargadas, aplanadas y lisas lo que no favorece la adherencia y aglutinamiento de los agregados y genera fallas en las probetas antes de llegar a la resistencia de diseño. Para los escenarios y probetas donde se identificó esta falencia se presentan resistencias entre -3.06 y 4.41MPa en promedio, por debajo de la resistencia de diseño.

Discusión: Se sugiere utilizar en futuras investigaciones el triturado de hueso de res reemplazando algunos porcentajes del agregado fino, a fin de identificar sus características mecánicas, físicas y disminuir desperdicio de material. Se sugiere realizar ensayos tanto de tracción como de compresión a fin de identificar si la resistencia a la tracción en relación a la de la compresión que presenta el concreto mejoras a partir de la inclusión de hueso de res triturado como aditivo al diseño de mezcla convencional. Se sugiere utilizar en próximos ensayos la parte porosa de la tibia, compuesta en más de un 99% de minerales.

Conclusiones: Se concluye que el uso de hueso de res triturado como reemplazo de porcentajes entre el 10% y el 13% del agregado grueso en los diseños de mezcla de concreto es viable siempre y cuando se cumplan adecuadas condiciones de purificación del material, caracterización de los agregados y se cuente con gran disponibilidad del mismo. Respecto a las edades, se concluye que a 42 días se presentan los mejores resultados, superiores a los presentados en el diseño de mezcla y en las muestras fundidas con la mezcla convencional.

Background: Different reference studies were identified at the Universidad Piloto de Colombia, specifically within the Civil Engineering program, where bone tissue is postulated as an alternative in aggregates for concrete, there are important advances in the feasibility of using the material. However, more depth and execution of tests are required to determine all the benefits that can provide in terms of concrete properties and the possible deficiencies that may arise from its use. Methodology: A mix of 14MPa was designed, with concrete ages of 28, 42 and 56 days, in order to replace in proportions of 0%, 10% and 13% the coarse aggregate with crushed and purified beef bone (specifically the cortical part of the tibia). Having 3 ages and 3 replacement percentages, 9 analysis scenarios were obtained (28 days with 0%, 10% and 13% replacement admixture, 42 days with 0%, 10% and 13% replacement admixture and 56 days with 0%, 10% and 13% replacement admixture). For each stage, 9 specimens were cast and failed to eliminate possible errors due to standard deviation of the sample. Results: Positive results were obtained regarding the possible use of crushed beef tibia as a replacement for some percentages of coarse aggregate from the mechanical point of view, since in the specimens and scenarios where there was an adequate cohesion of the aggregates, resistances above were presented above the design resistance between 1.11 MPa and 7.33 MPa, in replacement additive percentages of 10% and 1% and at ages between 28, 42 and 56 days. However, from the physical perspective, the morphology of the crushed material generally presents elongated, flattened and smooth faces, which does not favor the adherence and agglutination of the aggregates 14 and generates failures in the specimens before reaching the design strength. For the scenarios and specimens where this failure was identified, resistances between -3.06 and 4.41MPa on average, below the design strength, were found. Discussion: It is suggested to use crushed beef bone replacing some percentages of the thin aggregate, to identify its mechanical and physical characteristics and to reduce material waste. It is suggested to carry out both tensile and compression tests in order to identify if the tensile strength in relation to the compressive strength of the concrete improves with the inclusion of crushed beef bone as an additive to the conventional mix design. It is suggested that the porous part of the tibia, composed of more than 99% minerals, be used in future tests. Conclusions: It is concluded that the use of crushed beef bone as a replacement for percentages between 10% and 13% of the coarse aggregate in concrete mix designs is viable as long as adequate conditions of material purification, aggregate characterization and high availability of the aggregate are met.