Efecto del pet reciclado y del mucílago de nopal en las propiedades electroquímicas y mecánicas del concreto

Resumen. Esta investigación se enfoca al uso de materiales de desecho y naturales tales como: PET (polietilentereftalato) y mucílago de nopal, como agregados que pueden modificar favorablemente las propiedades electroquímicas y mecánicas del concreto. Se elaboraron muestras con diferentes geometrías de PET: fibras largas (FL), rectángulos (R), mezcla de fibra largas + rectángulos (F-R) y fibras cortas (FC). El PET se agregó al concreto como sustituto parcial de la arena con una relación PET/arena en volumen de: 3%/97%, 5%/95% y 8%/92%. En el caso del mucílago de nopal, se diseñaron tres concentraciones cuya relación en peso nopal-agua fue de 1:1, 1:2 y 1:3, obtenidas por dos métodos de extracción diferentes. A partir de los resultados de ambos agregados por separado se determinó el porcentaje y geometrías óptimas de PET, así como la mejor concentración de mucílago de nopal para evaluar su efecto combinado en el concreto. Para realizar el ensayo de resistencia a la compresión (F´c) las muestras se curaron durante 28, 42 y 56 días. Para las pruebas electroquímicas las muestras se colocaron en una solución de cloruro de sodio al 3%, simulando un entorno marino. Durante 240 a 300 días todas las muestras fueron evaluadas a través de diversas técnicas electroquímicas como: potencial de media celda (H.C.P.), ruido electroquímico (E.N.), espectroscopía de impedancia electroquímica (E.I.S.) y resistencia a la polarización lineal (L.P.R.). Se observó una disminución en los valores de F´c con el incremento en porcentaje de PET. Para el mucílago de nopal se observó el efecto retardante de este aditivo en el fraguado del concreto, sin embargo a las 42 y 56 días de curado la concentración 1:3 superó el valor de F´c de la muestra control. Todas las muestras con agregados de PET y mucílago de nopal, tanto juntos como por separados, alcanzaron valores de potencial más nobles en comparación con la muestra control, así como los valores más altos de resistencia de ruido (Rn), resistencia a la polarización (Rp) y del módulo de la impedancia IZI. Se obtuvo un circuito equivalente formado por una resistencia, asociada a la solución en los poros del concreto y dos constantes de tiempo, relacionadas con la película pasiva y la doble capa. Se apreció el efecto favorable de los (R), la mezcla de (FL-R) y las (FC) y el mucílago de nopal en los valores de rapidez de corrosión (Icorr), pues mantienen el acero en el rango de corrosión de despreciable a baja por un mayor período de exposición al medio agresivo.

Abstract. This research was focused on the use of waste and natural materials such as: PET (polyethylene terephthalate) and nopal mucilage, as aggregates that can favorably modify the electrochemical and compressive strength properties of concrete. Samples with different PET geometries were made: long fibers (FL), rectangles (R), long fiber mix + rectangles (FL-R) and short fibers (FC). PET was added to concrete as a partial substitute for sand with a PET/sand ratio in volume of: 3%/97%, 5%/95% and 8%/92%. In the case of nopal mucilage, three concentrations were designed whose nopal-water weight ratio was 1:1, 1:2 and 1:3, obtained by two different extraction methods. From the results of both aggregates separately, the percentage and optimal geometries of PET were determined, as well as the best concentration of nopal mucilage to assess its combined effect on concrete. To perform the compression resistance (F 'c) test, the samples were cured for 28, 42 and 56 days. In the case of electrochemical tests, the samples were exposed to solution of 3% sodium chloride, simulating a marine environment. During 240 to 300 days all samples were evaluated through various electrochemical techniques such as: half-cell potential (H.C.P.), electrochemical noise (E.N.), electrochemical impedance spectroscopy (E.I.S.) and linear polarization resistance (L.P.R.). A decrease in F´c values was observed with the increase in percentage of PET. For the nopal mucilage the retarding effect of this additive was observed in the setting of the concrete, however, at 42 and 56 days after curing, the 1:3 concentration exceeded the value of F´c of the control sample. All samples with aggregates of PET and nopal mucilage, both together and separately, reached more noble potential values compared to the control sample, as well as higher values of noise resistance (Rn), polarization resistance (Rp) and the impedance module IZI. An equivalent circuit formed by a resistance, associated with the solution in the pores of the concrete and two time constants, related to the passive film and the double layer was obtained. The favorable effect of the (R), the mixture of (FL-R) and the (FC) and the nopal mucilage in the values of corrosion rate (Icorr) was appreciated, since they keep the steel in the negligible to low corrosion range for a longer exposure period to the aggressive environment.