Propuesta de uso de concreto autorreparable con adición de bacteria bacillus subtilis y viruta de acero para mejorar la resistencia a la flexión de las estructuras de concreto en la construcción de centros educativos públicos en la ciudad de Ica

Abstract

La investigación aborda el desarrollo del bioconcreto, un material innovador con capacidad de autorreparación ante fisuras, problema común en estructuras como vigas y columnas debido a esfuerzos de servicio o deficiencias en procesos constructivos. Este material promete reducir costos de reparación y prolongar la vida útil de las estructuras. Además, se explora la viabilidad de usar viruta de acero reciclada para aumentar la resistencia a la flexión de las vigas. El interés surge al reconocer problemas en las infraestructuras de colegios públicos, ubicados en ambientes vulnerables a humedad, variaciones climáticas, agentes externos agresivos y sismos moderados, que provocan grietas en el concreto, comprometiendo la integridad estructural y seguridad de los edificios. La metodología incluye ensayos de concreto y diseño de mezclas, evaluando resistencia a la flexión y compresión, granulometría, peso específico y humedad. Estos experimentos se realizaron en los laboratorios de Ingeniería Civil de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas. El objetivo principal fue verificar si la inclusión de virutas de acero y la bacteria Bacillus subtilis mejora la resistencia y capacidad de autorreparación del concreto. El diseño del estudio se centró en una mezcla de concreto con resistencia a la compresión de 210 kg/cm², con slump entre 6” a 8”, cumpliendo con la Norma ACI 211. Los resultados obtenidos prometen marcar un precedente importante en el campo de la ingeniería civil, al ofrecer soluciones concretas y sostenibles ante desafíos estructurales críticos, contribuyendo así a la mejora continua de la infraestructura educativa y más allá.

The research focuses on the development of bioconcrete, an innovative material with the capacity to self-repair cracks, a common problem in structures such as beams and columns due to service stresses or deficiencies in construction processes. This material promises to reduce repair costs and extend the useful life of structures. In addition, the viability of using recycled steel shavings to increase the flexural strength of beams is being explored. The interest arises from the recognition of problems in the infrastructure of public schools, located in environments vulnerable to humidity, climatic variations, aggressive external agents and moderate earthquakes, which cause cracks in the concrete, compromising the structural integrity and safety of the buildings. The methodology includes concrete tests and mix design, evaluating flexural and compressive strength, granulometry, specific weight and humidity. These experiments were carried out in the Civil Engineering laboratories of the Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas. The main objective was to verify if the inclusion of steel shavings and the bacterium Bacillus subtilis improves the strength and self-repairing capacity of concrete. The design of the study focused on a concrete mix with a compressive strength of 210 kg/cm², with slump between 6“ to 8”, complying with ACI 211 Standard. The results obtained promise to set an important precedent in the area of civil engineering by offering concrete and sustainable solutions to critical structural challenges, therefore contributing to the continuous improvement of educational infrastructure and beyond.