Diseño de concreto sostenible para losas utilizando ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA) como sustituto parcial del cemento frente al uso limitado de residuos agroindustriales destinado a las zonas costeras del Perú

Abstract

La presente investigación aborda la necesidad de reducir el impacto ambiental generado por la industria de la construcción, especialmente por la producción de cemento Portland, uno de los mayores emisores de CO₂ a nivel mundial. En este contexto, se plantea el aprovechamiento de la ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA), un residuo agroindustrial abundante en regiones del norte del Perú, como material cementante suplementario en la elaboración de concreto para losas, promoviendo así prácticas sostenibles en zonas costeras del país. Para ello, se diseñaron y evaluaron mezclas de concreto con reemplazo parcial de cemento por CBCA en proporciones del 3%, 7% y 10%, de acuerdo con la norma ACI 211.1-22. Se llevaron a cabo ensayos físicos y mecánicos, incluyendo la caracterización de materiales, pruebas de trabajabilidad, densidad y contenido de aire, así como resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días. Todas las pruebas fueron desarrolladas bajo estándares técnicos nacionales e internacionales. Los resultados evidenciaron que la mezcla con 3% de CBCA mantuvo el 95.7% de la resistencia del concreto patrón, mientras que la mezcla con 10% superó dicha resistencia a los 28 días, lo que confirma el potencial de la CBCA como adición puzolánica. Además, la reducción en la fluidez fue mínima y no afectó la colocación del concreto. En conclusión, el uso de CBCA representa una alternativa técnica y ambientalmente viable que permite valorizar residuos agrícolas y disminuir la huella de carbono en la construcción civil.

This research addresses the need to reduce the environmental impact generated by the construction industry, especially due to the production of Portland cement, one of the largest global emitters of CO₂. In this context, the use of sugarcane bagasse ash (SCBA), an abundant agro-industrial residue in northern regions of Peru, is proposed as a supplementary cementitious material in the production of concrete for slabs, thus promoting sustainable practices in the country’s coastal areas. For this purpose, concrete mixtures were designed and evaluated with partial cement replacement by SCBA in proportions of 3%, 7%, and 10%, following the ACI 211.1-22 standard. Physical and mechanical tests were carried out, including material characterization, workability, density, air content, and compressive strength at 7, 14, and 28 days. All tests were conducted under national and international technical standards. The results showed that the mixture with 3% SCBA retained 95.7% of the strength of the control concrete, while the 10% SCBA mixture exceeded the reference strength at 28 days, confirming the pozzolanic potential of SCBA. In addition, the reduction in workability was minimal and did not affect concrete placement. In conclusion, the use of SCBA is a technically and environmentally viable alternative that allows for the valorization of agricultural waste and a reduction in the carbon footprint of civil construction.