Optimización del diseño y desarrollo del concreto f’c=210 kg/cm² para la sostenibilidad y durabilidad de las estructuras en la ciudad de Cerro de Pasco

Abstract

A nivel internacional, la industria de la construcción busca mejorar la eficiencia y sostenibilidad del concreto ante el impacto ambiental y la necesidad de infraestructuras más resistentes. En el Perú, la calidad del concreto sigue siendo un desafío, especialmente en regiones con condiciones climáticas adversas, lo que genera estructuras con menor vida útil y mayores costos de mantenimiento. En Cerro de Pasco, la altitud, los cambios térmicos y la contaminación afectan la durabilidad del concreto, evidenciando la necesidad de optimizar su diseño para mejorar su desempeño. En este contexto, la presente investigación tuvo como objetivo determinar si la optimización del diseño y desarrollo del concreto con una resistencia f’c=210 kg/cm² mejora la sostenibilidad y durabilidad de las estructuras en la ciudad de Cerro de Pasco. Para ello, se llevó a cabo un estudio experimental con un enfoque cuantitativo, evaluando el efecto del uso de aditivos incorporadores de aire y plastificantes en la resistencia a la compresión del concreto. El diseño metodológico comprendió la preparación y ensayo de diferentes mezclas de concreto, incluyendo un grupo de control sin aditivos y grupos experimentales con distintos porcentajes de aditivos. Se realizaron pruebas de resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días para determinar diferencias significativas entre los grupos, así como para evaluar la relación entre el uso de aditivos y el desempeño del concreto. Los resultados demostraron que la inclusión de aditivos plastificantes mejora significativamente la resistencia del concreto, logrando incrementos de hasta un 20% en comparación con el concreto patrón. En particular, se observó que las muestras M-02 y M-03 presentaron valores de resistencia similares a los 28 días, ambos superiores al concreto sin aditivos. Adicionalmente, el análisis estadístico confirmó que las diferencias en resistencia son significativas y que el uso de plastificantes contribuye a una mejor trabajabilidad sin comprometer la durabilidad del material. Asimismo, al comparar las dosificaciones de mezcla obtenidas para 1 m^3 en los diseños patrón, M-1, M-2 y M-3 con los diseños de mezcla A, B, C, D, E y F, que corresponden a diseños de mezcla de obras realizadas en la ciudad de Cerro Pasco y adicionalmente comparado con el diseño de mezcla de Capeco, se logró una optimización de cemento de aproximadamente 2 bolsas. Como conclusión, se determinó que la optimización del diseño del concreto mediante la adición de aditivos plastificantes y aire, genera mejoras en la resistencia mecánica, permitiendo desarrollar estructuras más sostenibles y duraderas en condiciones ambientales exigentes como las de Cerro de Pasco. La incorporación de estos aditivos no solo mejora el desempeño estructural, sino que también favorece la eficiencia en el uso de materiales y la reducción del impacto ambiental al prolongar la vida útil de las construcciones.