183
Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana
Strength of Concrete with River Sand and Peruvian Andean Straw
La zona andina del Perú posee muchas plantas que poseen forraje (paja) que es empleado
para alimentar a los animales y la elaboración de adobes en las viviendas. Su objetivo fue
determinar la resistencia a compresión y flexión de un concreto con arena del rio y paja
andina peruana. La investigación se fundamentó bajo en el método hipotético – deductivo,
paradigma positivista con enfoque cuantitativo, de diseño experimental y tipo descriptivo.
La población y la muestra fue 42 probetas de concreto. Sus resultados muestran su
resistencia a la compresión la muestra patrón fue de 155.9 kg/cm2 a los 7 días, 218.3 kg/cm2
a los 14 días, 222.7 kg/cm2 a los 28 días, y de la muestra con 0.5% de fibra vegetal es de
179.8 kg/cm2 a los 7 días, 171.3 kg/cm2 a los 14 días, 206.7 kg/cm2 a los 28 días, en la
resistencia a la flexión de la muestra patrón es de 27.8 kg/cm2 a los 7 días, 27.6 kg/cm2 a
los 14 días y 30.2 kg/cm2 a los 28 días, la muestra con 0.5% de fibra vegetal es de 29.7
kg/cm2 a los 7 días, 26.6 kg/cm2 a los 14 días y 28.1 kg/cm2 a los 28 día. Se concluye que
la mezcla de diseño en la resistencia de concreto f’c 210 kg/cm2 de arena del rio y paja
peruana a los 7 días supera la resistencia de concreto de la muestra con 0.5% de fibra vegetal
en la resistencia a la tracción y en la resistencia a la compresión.
Palabras clave: Resistencia, chilligua, agregado, compresión, flexión
¹Universidad César Vallejo
²Universidad César Vallejo
¹https://orcid.org/0000-0001-6890-0206
²https://orcid.org/0000-0003-0254-301X
¹Perú
²Perú
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S.
(2024). Resistencia de un Concreto con
Arena del Rio y Paja Andina Peruana.
Revista Tecnológica-Educativa Docentes
2.0, 17(1), 183-192.
https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
E. Ticona-Aro y S. De la Cruz-Vega,
"Resistencia de un Concreto con Arena del
Rio y Paja Andina Peruana", RTED, vol. 17,
n.° 1, pp. 183-192, may. 2024.
https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
Esau Ticona-Aro¹ y Sleyther Arturo De la Cruz-Vega²
29/mayo/2024
The Andean zone of Peru has many plants that have forage (straw) that is used to feed
animals and to make adobes in homes. Its objective was to determine the compressive and
flexural resistance of concrete with river sand and Peruvian Andean straw. The research
was based on the hypothetical-deductive method, positivist paradigm with a quantitative
approach, experimental design and descriptive type. The population and sample were 42
concrete specimens. Its results in the mix design is 1: 1.8: 2 and 19.1 liters of water. Its
compressive strength of the standard sample was 155.9 kg/cm2 at 7 days, 218.3 kg/cm2 at
14 days, 222.7 kg/cm2 at 28 days, and the sample with 0.5% plant fiber is 179.8. kg/cm2 at
7 days, 171.3 kg/cm2 at 14 days, 206.7 kg/cm2 at 28 days, in the flexural strength of the
standard sample is 27.8 kg/cm2 at 7 days, 27.6 kg/ cm2 at 14 days and 30.2 kg/cm2 at 28
days, the sample with 0.5% plant fiber is 29.7 kg/cm2 at 7 days, 26.6 kg/cm2 at 14 days
and 28.1 kg/cm2 at 28 days day.
Keywords: Resistance, ch'illigua, aggregate, compression, flexion.
15/septiembre/2023
16/enero/2024
desde 183-192
Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja
Andina Peruana.
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
184
184
Introducción
En la zona andina del Perú existen muchas
plantas que poseen forraje (paja), el cual es
empleado para alimentar a los animales y para la
elaboración de adobes de viviendas. El concreto es
un material empleado en obras civiles como
edificaciones, puentes, túneles, vías, viaductos y
otros (Forero & Rodríguez, 2017), su elaboración
presenta grandes variabilidades por la
característica del agregado pétreo (Chan et al.,
2003) y sus otros componentes.
La arquitectura de las zonas altoandinas de
Perú tiene en el diseño, la armonía con el ambiente
y las soluciones climáticas y ambientales
(Nehemías et al, 2022). Pero el poco acceso a los
recursos para elaborar el concreto, dificulta las
posibilidades de construcción de muchas personas,
es así que, en la actualidad, el adobe es el que
predomina en la elaboración de viviendas en la
Sierra del Perú, pero posee muchos problemas
frente a sismo (Nieto & Tello, 2019)
Las áreas de ingeniería civil, ha podido dar
solución al concreto reciclado desde un punto de
vista (Martínez et al., 2015) de la tecnología;
(Kosmatka et al., 1992)
en los antecedentes tenemos el análisis de los
estados de conservación de las especies de la
chilligua “Festuca dolichophylla” logrando
mejoras (Tirado et al., 2022), el uso de las mallas
de ch’illigua de la cabuya que son efectivas
incrementando la resistencia a la compresión, a la
tracción y a la flexión (Paúcar, 2023) y la
investigación de (Chávez & Coasaca, 2018) donde
obtuvo reducción de fisuras utilizando la fibra de
Chillihua con 0.1%, 0.5% y 1% de volumen,
2.5cm y 5cm de longitud.
El objetivo de esta investigación que estudió
la rama del material conglomerante fue determinar
la resistencia a compresión y flexión de un
concreto con arena del rio y paja andina peruana y
en la formulación de su problema de este artículo
es ¿cuál es la resistencia de un concreto con arena
del rio y paja andina peruana?, siendo muy
importante para obtener conocimientos que
permitan ser aplicados en la vida cotidiana de las
personas altoandinas.
Metodología
Esta una investigación utilizó la
metodología del paradigma positivista (Herrera,
2018) que plantea explicar y predecir los
fenómenos del entorno, verificar las teorías
existentes e identificar causas reales y
temporalmente precedentes, además utilizó el
método hipotético – deductivo (Farji, 2007)
definiendo el problema real, proponiendo una
hipótesis y deduciendo los resultados y al final
contrastando con lo encontrado para obtener
adecuados resultados.
El enfoque utilizado fue cuantitativo
(Hernández-Sampieri et al., 2014) porque
recolecto datos, utilizó las mediciones numéricas y
los análisis estadísticos. La investigación aplicó un
diseño experimental (Zurita et al., 2018) debido
realizó la evaluación de la realidad actual para
proponer sus intervenciones modificando la
variable. El tipo de investigación fue descriptivo
(Pachas & Romero, 2019) utilizando una sola
variable de estudio denominada variable de
interés. Y de corte transversal (Rodríguez &
Mendivelso, 2018) para recoger y analizar datos en
un momento determinado.
La población (Luis, 2004) es el conjunto de
personas, animales, plantas u objetos de los que se
desea conocer algo en una investigación. La
población utilizada en esta investigación fue de 42
probetas de concreto, que estaba distribuidas con
adición y sin adición de fibra vegetal. La muestra
que se determinó por el investigador fue igual a la
población en donde N=n. la muestra siendo
también de 42 probetas que están con adición y sin
adición de fibra vegetal.
La técnica (Rojas, 2011) prevé el uso de un
instrumento de aplicación. Se empleó la técnica de
observación científica directa e indirecta, que
permitió conocer las variaciones de la resistencia
en los equipos del laboratorio tales como la
compresión, flexión y compresión. Esta técnica
que mediante la vista se recoge información y se
plasma en la guía de observación, para tener un
orden y evitar errores que puedan alterar los
resultados obtenidos y tener las conclusiones
reales. La herramienta (De La Lama et al, 2022)
está destinado a una sola función, aunque suelen
tener variados usos. El instrumento utilizado la
ficha de observación para recoger datos del
laboratorio y su procesamiento mediante técnicas
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
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Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja
Andina Peruana.
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para el procesamiento de la información. La
unidad de análisis es el ensayo de las roturas de las
probetas tanto de resistencia a la flexión, a la
tracción, a la compresión y el diseño de mezcla del
material para la utilización de dicho concreto.
El análisis estadístico (Soler, 2016) es una
disciplina metodológica insustituible en la
investigación cuantitativa el análisis cuantitativo,
y se visualiza en forma de: Figuras (ver Figura 1,
Figura 2, Figura 3, Figura 4 y Figura 5) y Tablas
(ver Tabla 1, Tabla 2, Tabla 3, Tabla 4 y Tabla 5)
que se han desarrollado en el software Excel
considerando en cuenta lo que indica la norma. El
procedimiento de elaboración del análisis de
concreto se realizó el contenido de humedad,
análisis granulométrico, peso unitario, gravedad
específica, rotura de la resistencia a la compresión,
a la tracción, y a la flexión.
Resultados
Los Resultados de la Mezcla de Diseño en la
Resistencia de Concreto f’c 210 kg/cm2 de Arena
del Rio y Ch’illigua (Festuca Dolichophylla).
Tabla 2
El Análisis Granulométrico del Agregado Fino.
Tamiz
ASTM
Peso
Retenido (gr)
% Retenido
Parcial
% Retenido
Acumulado
% Que
Pasa
Especificaciones
HUSO-67
3/8"
100 %
-
100 %
N° 4
0.0
0.0
0.0
100.0
95 %
-
100 %
N° 8
82.0
15.5
15.5
84.5
80 %
-
100 %
N° 16
94.0
17.8
33.3
66.7
50 %
-
85 %
N° 30
107.0
20.3
53.6
46.4
25 %
-
60 %
N° 50
215.0
40.7
94.3
5.7
10 %
-
30 %
N° 100
20.0
3.8
98.1
1.9
2 %
-
10 %
N° 200
3.0
0.6
98.7
1.3
FONDO
7.0
1.3
100.0
TOTAL
528.0
100.0
MÓDULO DE FINEZA:
2.949 %
Nota. En el análisis granulométrico del agregado fino es de 2.949% de módulo de fineza, 100% que pasa
del tamiz N°4, 84.5% que pasa en el tamiz N°8, 66.7% que pasa en el tamiz N°16, 46.4% que pasa en el
tamiz N°30, 5.7% que pasa en el tamiz N°50, 1.9% que pasa en el tamiz N°100, 1.3% que pasa en el
tamiz N°200, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
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Andina Peruana.
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Figura 1
La Curva Granulométrica del Agregado Fino.
Nota. La curva granulométrica del agregado fino es de 100% que pasa del tamiz N°4, 84.5% que pasa en el tamiz N°8, 66.7%
que pasa en el tamiz N°16, 46.4% que pasa en el tamiz N°30, 5.7% que pasa en el tamiz N°50, 1.9% que pasa en el tamiz
N°100, 1.3% que pasa en el tamiz N°200, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Tabla 3
El Análisis Granulométrico del Agregado Grueso.
Tamiz
ASTM
Peso
Retenido (gr)
% Retenido
Parcial
% Retenido
Acumulado
% Que
Pasa
Especificaciones
HUSO-67
2"
1 1/2"
1"
0.0
0.0
0.0
100.0
100 %
-
100 %
3/4"
33.0
9.7
9.7
90.3
90 %
-
100 %
1/2"
61.0
18.0
27.7
72.3
-
3/8"
77.0
22.7
50.4
49.6
20 %
-
55 %
N°4
158.0
46.6
97.1
2.9
0 %
-
10 %
N°8
0.0
0.0
97.1
2.9
0 %
-
5 %
FONDO
10.0
2.9
100.0
TOTAL
339.0
100.0
Nota. En el análisis granulométrico del agregado grueso es de 100% que pasa en el tamiz 1”, 90.3% que pasa en el tamiz ¾”,
72.3% que pasa en el tamiz ½”, 49.6% que pasa en el tamiz 3/8”, 2.9% que pasa en el tamiz N°4, 2.9% que pasa en el tamiz
N°8, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
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Andina Peruana.
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Figura 2
La Curva Granulométrica del Agregado Grueso.
Nota. En la curva granulométrica del agregado grueso es de 100% que pasa en el tamiz 1”, 90.3% que pasa en el tamiz ¾”,
72.3% que pasa en el tamiz ½”, 49.6% que pasa en el tamiz 3/8”, 2.9% que pasa en el tamiz N°4, 2.9% que pasa en el tamiz
N°8, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Los Resultados a la Compresión en la Resistencia del Concreto f’c 210 kg/cm2 de Arena del Rio y
Ch’illigua (Festuca Dolichophylla).
Tabla 4
El Análisis de Resistencia a la Compresión Promedio.
N°
RESISTENCIA DE CONCRETO 210 KG/CM2
EDAD
KG/CM2
Resistencia
promedio %
1
Muestra patrón
7
153.0
72.8
2
Muestra patrón
14
208.3
99.2
3
Muestra patrón
28
210.6
100.3
4
Muestra con 0.5% de fibra vegetal
7
162.5
77.4
5
Muestra con 0.5% de fibra vegetal
14
166.5
79.3
6
Muestra con 0.5% de fibra vegetal
28
201.0
95.7
Nota. En el análisis de resistencia a la compresión promedio del concreto de la muestra patrón es de 72.8% de resistencia
promedio a los 7 días, 99.2% de resistencia de concreto a los 14 días, 100.3% de resistencia promedio a los 28 días, en la
muestra con 0.5% de fibra vegetal es de 77.4% de resistencia de concreto a los 7 días, 79.3% de resistencia de concreto a los
14 días, 95.7% de resistencia de concreto a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
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Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja
Andina Peruana.
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Figura 3
La Gráfica del Análisis de Resistencia a la Compresión Promedio.
Nota. En el análisis de resistencia a la compresión promedio de la muestra patrón es de 153 kg/cm2 a los 7 días, 208.3 kg/cm2
a los 14 días, 210.6 kg/cm2 a los 28 días, en la muestra de 0.5% de fibra vegetal es de 162.5 kg/cm2 a los 7 días, 166.5
kg/cm2 a los 14 días, 201.0 kg/cm2 a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Los Resultados de Resistencia a la Tracción en la Resistencia de Concreto f’c 210 kg/cm2 de Arena
del Rio y Ch’illigua (Festuca Dolichophylla).
Tabla 5
El Análisis de Resistencia a la Tracción Promedio.
N°
RESISTENCIA DE CONCRETO 210 KG/CM2
EDAD
KG/CM2
1
Muestra padrón
7
10.74
2
Muestra padrón
14
10.48
3
Muestra padrón
28
13.91
4
Muestra con0.5% de fibra vegetal
7
10.85
5
Muestra con0.5% de fibra vegetal
14
9.71
6
Muestra con0.5% de fibra vegetal
28
12.53
Nota. En el análisis de resistencia a la tracción promedio de la muestra patrón es de 10.74 kg/cm2 a los 7 días, 10.48 kg/cm2
a los 14 días, 13.91 kg/cm2 a los 28 días, y en la muestra patrón de 0.5% de fibra vegetal es de 10.85 kg/cm2 a los 7 días,
9.71 kg/cm2 a los 14 días, 12.53 kg/cm2 a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
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Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja
Andina Peruana.
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Figura 4
La Gráfica del Análisis de Resistencia a la Tracción Promedio.
Nota. En la gráfica del análisis de resistencia a la tracción promedio de la muestra patrón es de 10.74 kg/cm2 a los 7 días,
10.48 kg/cm2 a los 14 días, 13.91 kg/cm2 a los 28 días, en la muestra con 0.5% de fibra vegetal es de 10.85 kg/cm2 a los 7
días, 9.71 a los 14 días, 12.53 kg/cm2 a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Los Resultados de Resistencia a la Flexión en la Resistencia de Concreto f’c 210 kg/cm2 de Arena
del Rio y Ch’illigua (Festuca Dolichophylla)
Tabla 6
El Análisis de Resistencia a la Flexión Promedio.
N°
RESISTENCIA DE CONCRETO 210 KG/CM2
Edad
(dias)
Largo
(cm)
Ancho
(cm)
Altura
(cm)
Carga
(kg)
Carga
(kg/cm2)
1
Muestra patrón
28
55
15.0
15.1
1298
28.5
2
Muestra con 0.5% de fibra vegetal
28
55
15.0
15.1
1279
28.1
Nota. En el análisis de resistencia a la flexión promedio de la muestra patrón es de 28.5 kg/cm2 a los 28 días, y la muestra
con 0.5% de fibra vegetal es de 28.1 kg/cm2 a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
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Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja
Andina Peruana.
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Figura 5
La Gráfica del Análisis de Resistencia a la Flexión.
Nota. En la gráfica del análisis de resistencia a la flexión de la muestra patrón es de 28.5 kg/cm2 a los 28 días, y en la muestra
con 0.5% de fibra vegetal es de 28.1 kg/cm2 a los 28 días, elaborado por el laboratorio GEOPOL EIRL (2023).
Discusiones
El resultado que se obtuvo con la adición de
0.5% de fibra vegetal en la mezcla difiere con los
resultados de Hernández & León (2017) que
analizó la mezcla de concreto adicionado un 2% de
fibra de polipropileno, encontrando que sus
diseños aplicados no proveen una trabajabilidad,
asimismo encontrando que el concreto lo rechaza
la fibra, ya que no se compacta de forma uniforme
con la pasta y los materiales. El autor Chávez &
Coasaca (2018) encontró que con las fibras de
Ch’illihua (Festuca dolichophylla) se tuvo el
control de las fisuras y un aumento
considerablemente a los siete días en la prueba de
la resistencia a la compresión y a la flexión.
Nuestra investigación obtuvo la mayor
resistencia de concreto y difiere con los resultados
del autor Guevara et al., (2012) en los efectos de
las variaciones del cemento y el agua del concreto.
Asimismo, Chávez & Chong (2019) en el diseño
de concreto de 210 Kg/cm2 obtuvo resultados de
las resistencias a las compresiones y a las flexiones
de sus concretos, con variación alta a los 7 días.
Sin embargo, Solís et al. (2012) precisan que el
concreto siempre dependerá de la mezcla y las
características del agregado, con la influencia de la
relación de agua y cemento.
La propuesta de esta investigación es que se
aplique la adición de la paja peruana en el proceso
de la elaboración de concreto, para sus actividades
constructivas de vaciado de columnas, vigas, losas
aligeradas, plataformas y elementos estructurales
de las viviendas de la zona andina, etc.
Adicionalmente, también se propone como una
alternativa viable, utilizar el agua del rio más
cercano, debido a que sus características pueden
permitir que el concreto llegue a la resistencia de
diseño.
Conclusiones
La adición de 0.5% de fibra vegetal
muestra una resistencia a la compresión inicial alta
Ticona-Aro, E. & De la Cruz-Vega, S. (2024). Resistencia de un Concreto con Arena del Rio y Paja Andina Peruana. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 17(1),
183-192. https://doi.org/10.37843/rted.v17i1.456
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Andina Peruana.
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a los 7 días de curado, obteniendo un valor
promedio de 153.0 kg/cm2 sin adición y cuando se
realizó la adición se obtuvo una resistencia de
superior de 162.5 kg/cm2.
La resistencia a la flexión para los 7 días en
el concreto con 0.5% de fibra vegetal obtuvo un
valor de 10.85 kg/cm2 y sin adición el concreto
patrón obtuvo un valor de 10.74%, mostrando una
resistencia inicial alta.
Con respecto a la trabajabilidad, la adición
de la arena de rio y fibra vegetal, obtiene valores
altos, por lo que es recomendable utilizar vibración
constante en los vaciados para elementos
estructurales y no estructurales.
Referencias
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características del concreto. Ingeniería, 7(2), 39-46.
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Chávez, Y., & Coasaca, B. (2018). Control de fisuras con
fibras de Chillihua (Festuca dolichophylla), en losas
de concreto simple y su influencia en sus propiedades
mecánicas. https://n9.cl/85xc7
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