Aún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que
continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto.
Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno
de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que
permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le
añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un
incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases
de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la
industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los
materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder
generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad
que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para
estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la
enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de
durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con
CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una
pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en
el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó
que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del
material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las
muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de
reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron
rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad
de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo
cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de
erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso
de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de
suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática
directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades
mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la
compresión con respecto al de las muestras intervenidas. / Even with the constant advances in the construction industry, there are crucial points that
continue to be relevant in the decision-making process for the design and execution of a project.
Points such as the selection of an appropriate soil for each type of project. However, one of the
main impediments is related to not being able to obtain adequate soil to guarantee the required
stability and durability. If we add to this problem that the constant demand for infrastructure
worldwide requires an increase in the demand for concrete, whose production contributes to
the emission of greenhouse gases, and alternatives such as the implementation of 3D printing
applied to the construction industry introduce several engineering challenges from the point of
view of materials. The search for an appropriate way to stabilize the soil, as well as to be able
to generate the capacity of self-healing in the printed elements, translates into a need that
requires early attention. This thesis proposes the development of a methodology to stabilize
soil and to self-repair matrices used in 3D printing catalyzed by the enzyme urease. From the
results acquired for soil stabilization, the evaluation of durability against water erosion
indicated that the soil mixture modified with CaCl2-urea with equimolar concentration of 1 M
and 5 U enzyme solution, presents a mass loss of only 18.35 %. In comparison with the
complete erosion of the sample in water in the case of the soil-water mixture. The compression
test indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties
of the material with a level of compressive strength 35.5 % lower than that of the non-stabilized
samples. On the other hand, the results obtained after the repair process for the case of soil
matrices show that the intervened defects could be almost filled, although the presence of
erosion is evidenced due to the instability of the soil matrix itself against the liquid content of
the enzymatic solution. This is not evident in cementitious matrices, where the defects were
repaired without evidence of erosion. Finally, the compression test on the self-repaired samples
indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of
soil matrices. This was due to the previously mentioned erosion when the enzyme solution was
applied directly. However, the use of an enzymatic solution did not show a significant increase
in the mechanical properties of cementitious matrices, where an identical value in compressive
strength was achieved with respect to that of the treated samples.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/27139 |
| Date | 20 February 2024 |
| Creators | Rojas Morales, Omar Antonio Giovanni |
| Contributors | Kim De Aguilar, Suyeon |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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