Análisis de la resistencia a la compresión axial y flexión del concreto fc=210 kg/cm2 para sistemas estructurales al adicionar escoria de acero negro – Los Olivos, Lima, 2024

Abstract

El estudio aborda la problemática de mejorar la resistencia mecánica del concreto. Propone el uso de escoria de acero negro como sustituto parcial del agregado fino, buscando optimizar las propiedades mecánicas del concreto. Se empleó un diseño cuasi-experimental para evaluar el concreto f'c=210 kg/cm² con sustituciones del 10%, 15% y 25% de escoria de acero negro. Se prepararon 108 probetas cilíndricas y 36 vigas rectangulares. Las variables estudiadas fueron la resistencia a la compresión axial y flexión. Los datos fueron analizados mediante pruebas de normalidad, homogeneidad y ANOVA, garantizando validez estadística en los resultados. Los resultados demostraron que la adición del 10% de escoria de acero negro mejoró la resistencia a la compresión axial en un 17.2% y la resistencia a la flexión en un 16.5%, siendo esta proporción la más efectiva. Además de la resistencia mecánica, se evaluaron ensayos de durabilidad como la resistencia a los sulfatos y a los ciclos de hielo y deshielo. El concreto con 10% de escoria mostró una mayor resistencia a los sulfatos, con un desempeño superior al diseño estándar. Asimismo, los ensayos de ciclos de congelamiento y descongelamiento indicaron que esta proporción optimiza la durabilidad, minimizando el deterioro causado por condiciones extremas. Proporciones mayores (15% y 25%) redujeron el rendimiento tanto mecánico como en durabilidad, reafirmando la idoneidad del 10% de sustitución. Finalmente, se concluye que este material puede ser una solución viable para la industria de la construcción, combinando eficiencia estructural y sostenibilidad.

The study addresses the problem of improving the mechanical resistance of concrete. It proposes the use of black steel slag as a partial substitute for fine aggregate, seeking to optimize the mechanical properties of concrete. A quasi-experimental design was used to evaluate concrete f'c=210 kg/cm² with 10%, 15% and 25% black steel slag substitutions. 36 cylindrical specimens and 36 rectangular beams were prepared. The variables studied were resistance to axial compression and bending. The data were analyzed using normality, homogeneity and ANOVA tests, guaranteeing statistical validity in the results. The results showed that the addition of 10% black steel slag improved the axial compressive strength by 17.2% and the flexural strength by 16.5%, this proportion being the most effective. In addition to mechanical resistance, durability tests such as resistance to sulfates and freeze-thaw cycles were evaluated. Concrete with 10% slag showed greater resistance to sulfates, with superior performance than the standard design. Likewise, freeze-thaw cycle tests indicated that this ratio optimizes durability, minimizing deterioration caused by extreme conditions. Higher proportions (15% and 25%) reduced both mechanical performance and durability, reaffirming the suitability of the 10% substitution. Finally, it is concluded that this material can be a viable solution for the construction industry, combining structural efficiency and sustainability.