Evaluación de la resistencia a la compresión del concreto f’c = 210 kg/cm² mediante sustitución parcial de cemento por filler calizo, Chota

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivo evaluar la resistencia a la compresión del concreto diseñado para f’c = 210 kg/cm² mediante la sustitución parcial del cemento por filler calizo, considerando cuatro porcentajes de sustitución y dos tamaños de partícula bajo las condiciones experimentales de la provincia de Chota. El estudio fue de enfoque cuantitativo, de tipo aplicado y diseño experimental. Se evaluó un concreto patrón con 0 % de sustitución y mezclas con sustitución de cemento de 4 %, 8 % y 12 %, utilizando dos fracciones de filler calizo: material pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200, correspondiente al intervalo nominal de 75–106 μm, y material pasante por el tamiz N.° 200, correspondiente a la fracción menor de 75 μm. Se elaboraron 96 especímenes cilíndricos de concreto, ensayados a resistencia a la compresión a las edades de 7, 14 y 28 días, tomando como referencia las Normas Técnicas Peruanas, normas ASTM y el método de diseño de mezclas ACI 211.1. La caracterización mineralógica del filler calizo mediante difracción de rayos X determinó una composición constituida predominantemente por calcita (CaCO₃), con 98.654 %, y cuarzo (SiO₂), con 1.346 %. A los 28 días, para la serie asociada al filler pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200, las resistencias medias correspondientes a 0 %, 4 %, 8 % y 12 % de sustitución fueron 278.50, 274.25, 285.00 y 244.00 kg/cm², respectivamente. El 8 % presentó la mayor resistencia media observada entre los niveles evaluados, con un valor 2.33 % superior al concreto patrón; sin embargo, esta diferencia no fue estadísticamente significativa según la prueba de Tukey HSD (p = 0.660). Para el material pasante por el tamiz N.° 200, las resistencias medias fueron 276.75, 261.50, 264.50 y 252.75 kg/cm², respectivamente, observándose una tendencia general descendente dentro de los porcentajes evaluados. El ANOVA de dos factores realizado a los 28 días evidenció diferencias estadísticamente significativas asociadas con el porcentaje de sustitución (p < 0.001), la fracción granulométrica evaluada (p = 0.026) y la interacción entre ambos factores (p = 0.006). Adicionalmente, el análisis factorial Grupo de evaluación × Edad de curado evidenció un efecto estadísticamente significativo de la edad sobre la resistencia a la compresión, F(2, 72) = 299.496, p < 0.001, η²p = 0.893. Las medias marginales estimadas aumentaron de 210.281 kg/cm² a los 7 días a 235.656 kg/cm² a los 14 días y 267.156 kg/cm² a los 28 días, y las comparaciones por pares con ajuste de Bonferroni mostraron diferencias significativas entre todas las edades evaluadas (p < 0.001). Asimismo, la interacción Grupo de evaluación × Edad de curado fue significativa, F(14, 72) = 3.208, p < 0.001, η²p = 0.384. En conclusión, bajo las condiciones experimentales de la investigación, la resistencia a la compresión presentó un comportamiento diferenciado en función del porcentaje de sustitución y de la fracción granulométrica del filler calizo. El 8 % de sustitución del cemento con filler pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200 correspondió a la mayor resistencia media observada entre los niveles efectivamente ensayados, sin que ello implique superioridad estadística respecto al concreto patrón.