Diseño de concreto con sustitución parcial del cemento por escoria de acero en elementos estructurales horizontales de viviendas unifamiliares para reducir la huella de carbono ocasionada por la industria cementera en la ciudad de Lima

Abstract

La producción de cemento en el Perú ha ido en aumento en los últimos años, al igual que las emisiones de CO2 que esta actividad conlleva. Por tal motivo, en este proyecto se realizaron ensayos de propiedades mecánicas y trabajabilidad de mezclas de concreto f’c = 280 kg/cm2 empleando escoria de acero como material cementante alternativo en distintas proporciones. Asimismo, se llevaron a cabo análisis de precios unitarios y de la huella de carbono de las mezclas de concreto diseñadas. Todo esto con el fin de comprobar la viabilidad técnica, económica y ecológica de la escoria de acero como material cementante y así reducir la huella de carbono del concreto. Los resultados obtenidos indican que la proporción de reemplazo ideal es 20% del cemento por escoria de acero, puesto que la mezcla con este porcentaje ofrece una reducción significativa de su huella de carbono y sus propiedades mecánicas se mantienen similares a las del concreto convencional. Dicha mezcla presenta una reducción de resistencia a la compresión y flexión del 7% y 7.1%, respectivamente. Además, mantiene una consistencia plástica y su huella de carbono y precio se ven reducidos en un 10.6% y 12%, respectivamente. Aumentar el porcentaje de reemplazo más allá del 20% resulta en reducciones de resistencia mucho más significativas.

Cement production in Peru has been increasing in recent years, as well as the CO2 emissions that this activity entails. For this reason, in this project, tests were carried out on the mechanical properties and workability of concrete mixtures f’c = 280 kg/cm2 using steel slag as an alternative cementitious material in different proportions. Likewise, unit price analysis and carbon footprint analysis of the designed concrete mixtures were carried out. All of this in order to verify the technical, economic and ecological viability of steel slag as a cementitious material and thus reduce the carbon footprint of concrete. The results obtained indicate that the ideal cement replacement ratio is 20% for steel slag, since the concrete mixture with this proportion offers a significant reduction in its carbon footprint and its mechanical properties remain similar to those of conventional concrete. Said mixture presents a reduction in its compressive and flexural strength of 7% and 7.1%, respectively. Likewise, it maintains a plastic consistency and its carbon footprint and price are reduced by 10.6% and 12%, respectively. Increasing the replacement percentage beyond 20% results in much more significant strength reductions.