Análisis del comportamiento a flexión de vigas de hormigón armado con agregado reciclado y catalizador agotado de craqueo catalítico fluidizado sometidas a fuego
Date
2025
Authors
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Publisher
Ingeniería Civil y Mecánica. Carrera Ingeniería Civil
Abstract
This research focuses on analyzing the flexural behavior of reinforced concrete beams that incorporate recycled aggregate from construction and demolition waste along with spent fluid catalytic cracking catalyst (FCC) as a partial substitute for fine aggregate, when these elements are subjected to extreme thermal conditions of 600°C. This research line emerges as a response to the environmental problem derived from the progressive depletion of natural aggregate sources, whose intensive exploitation has generated significant alterations in ecosystems and threatens the future availability of these strategic resources. Consequently, the use of alternat ive materials is proposed that not only reduce dependence on virgin raw materials but also contribute to optimizing the management of solid waste generated by the construction industry. The experimental methodology adopted comprises three fundamental phases: initially, the physical-mechanical characterization of materials through standardized tests to determine properties such as granulometry, real density, absorption capacity, and moisture content of natural and recycled aggregates. Subsequently, nine reinforced concrete beams with dimensions of 15×15×75 cm are manufactured, using the optimal density method for dosification, where six beams incorporate recycled coarse aggregate and 5% FCC, while three beams constitute the xix control group with conventional aggregates. Three of the beams with alternative materials are subjected to controlled thermal exposure of 600°C to simulate critical fire conditions. Finally, a comparative analysis of structural behavior is performed through flexural tests according to ASTM C78 standard, evaluating flexural strength between beams with natural aggregates, beams with alternative materials without fire exposure, and those subjected to extreme thermal conditions. The obtained results will allow establishing the technical feasibilit y of these alternative materials in structural elements, simultaneously contributing to the environmental sustainability of the construction sector and the development of environmentally responsible technologies, in addition to providing more precise design parameters for future applications in civil works under extreme temperature conditions.
Description
La presente investigación se centra en el análisis del comportamiento a flexión de vigas de hormigón armado que incorporan agregado reciclado de residuos de construcción y demolición junto con catalizador agotado de craqueo catalítico fluidizado (FCC) como sustituto parcial del agregado fino, cuando estos elementos son sometidos a condiciones térmicas extremas de 600°C. Esta línea de investigación surge como respuesta a la problemática ambiental derivada del agotamiento progresivo de fuentes naturales de agregados pétreos, cuya explotación intensiva ha generado alteraciones significativas en los ecosistemas y amenaza la disponibilidad futura de estos recursos estratégicos. En consecuencia, se plantea la utilización de materiales alternativos que no solo reduzcan la dependencia de materias primas vírgenes, sino que también contribuyan a la optimización de la gestión de residuos sólidos generados por la industria constructiva. La metodología experimental adoptada comprende tres fases fundamentales: inicialmente, la caracterización físico-mecánica de los materiales mediante ensayos normalizados para determinar propiedades como granulometría, densidad real, capacidad de absorción y contenido de humedad de los agregados naturales y reciclados. Posteriormente, se procede a la fabricación de nueve vigas de concreto armado con dimensiones de 15×15×75 cm, utilizando el método de densidad óptima para la dosificación, donde seis vigas incorporan agregado grueso reciclado y xviii 5% de FCC, mientras que tres vigas constituyen el grupo de control con agregados convencionales. Tres de las vigas con materiales alternativos son sometidas a exposición térmica controlada de 600°C para simular condiciones críticas de incendio. Finalmente, se realiza un análisis comparativo del comportamiento estructural mediante ensayos de flexión según la norma ASTM C78, evaluando la resistencia a flexión entre las vigas con agregados naturales, las vigas con materiales alternativos sin exposición al fuego y aquellas sometidas a condiciones térmicas extremas. Los resultados obtenidos permitirán establecer la viabilidad técnica de estos materiales alternativos en elementos estructurales, contribuyendo simultáneamente a la sostenibilidad ambiental del sector constructivo y al desarrollo de tecnologías más responsables con el entorno, además de proporcionar parámetros de diseño más precisos para futuras aplicaciones en obras civiles bajo condiciones extremas de temperatura.
Keywords
AGREGADO RECICLADO, CATALIZADOR FCC, COMPORTAMIENTO FLEXIÓN, EXPOSICIÓN TÉRMICA, SOSTENIBILIDAD CONSTRUCTIVA