Leticia Galván Galván
Marco Antonio de la Cruz
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Cienciacierta #40, Octubre-Diciembre 2014
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En este estudio revisaremos la necesidad de uso y las ventajas de pavimentar utilizando los concretos permeables, asociando las pautas para su instalación, su diseño, tanto hidráulico como estructural, su curado, su mantenimiento y demás aspectos importantes.
Introducción
En nuestro análisis experimental evaluamos el comportamiento de las mezclas de concreto permeable, seguimos las recomendaciones del ACI211.3R para su diseño y aplicamos los métodos de prueba recientemente desarrollados por la EASTM,relativos a la resistencia y permeabilidad. Las propiedades de resistencia del concreto permeable dependen del contenido del material cementante, la relación agua-material cementante (A/C), el nivel de compactación, la granulometría y calidad del agregado.El análisis de resistencia a la compresión se mide a través del ensaye de probetas cilíndricas de concreto con una relación h/b= 2 en una máquina de ensaye a la compresión, por lo tanto, la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga, y se reporta en megapascales (MPa) en unidades del SI(sistema internacional). La resistencia a la compresión del concreto permeable se ve afectada fuertemente por la proporción de la mezcla inicial y el esfuerzo de compactación durante la colocación. El contenido total de material cementante de una mezcla de concreto permeable es importante para el desarrollo de la resistencia a compresión y la estructura de huecos, un alto contenido de pasta dará como resultado una estructura de huecos llena y, consecuentemente, porosidad reducida. Un contenido insuficiente de materialcementante puede darcomoresultadounacapareducidade pasta envolviendo al agregado y resistencia a compresión reducida. El contenido óptimo de material cementante depende en gran medida del tamaño y granulometría del agregado (IMCYC 2008).El contenido de huecos de aire/peso volumétrico se calcula como un porcentaje de aire por el método gravimétrico (ASTM C138) y está relacionado directamente con el peso volumétrico de una mezcla dada de concreto permeable. El contenido de huecos de aire depende de varios factores: granulo-metría del agregado, contenido de material cemen-tante, A/C,y la energía de compactación.La energía de compactación tiene una influencia en el contenido de huecos de aire (y el peso volu-métrico correspondiente) de una mezcla dada de concreto permeable. Una de las características más importantes del concreto permeable es su capacidad para filtrar el agua a través de la mezcla. La capacidad de filtración de concreto permeable está directamente relacionadaconel contenidode huecos de aire (Instituto del Concreto ASOCRETO, 1997)
El equipamiento urbano hecho con concreto permeable puede influir en:
- Absorción de las aguas pluviales, las cuales son depositadas en las capas inferiores.
- Disminución de infraestructura pluvial de las grandes superficies de servicio. Eliminando la necesidad de áreas de contención de agua.
- Conducción de los escurrimientos de aguas pluviales.
- Diseñodelainfraestructuradeldrenaje pluvial.
Objetivo
En esta investigación habremos de realizar diferentes pruebas y mediciones para obtener datos sobre los siguientesaspectosypropiedadesdelconcreto permeable:a. Medirsuresistenciaalacompresión, considerando el proporcionamiento de las mezclas iniciales a través de la relación agua cemento A/C. b. Medir la permeabilidad del concreto per-meable en su relación de contenido de huecos y capacidad de filtración. c. Conocer la factibilidad para utilizar el concreto permeable en la infraestructura urbana. d. Contribuir a un manejo eficiente del recurso agua y a un mejoramiento del entorno ambiental. e. Crear un sistema de concreto sustentable.
Metodología
El concreto permeable consiste en cemento portland, agregado grueso, de tamaño uniforme, aditivo y agua.Las granulometrías del agregado usado en el concreto permeable típicamente son, ya sea de agregado grueso o de un solo tamaño o granulometría de entre 3/4y 3/8de pulgada (1 y 9.5 mm). Los agregados redondeados y triturados, tanto los normales como los de peso ligero, son usados para hacer concreto permeable y así satisfacerlos requisitos de ASTM D 448 y C33. Técnicamente, los agregados finos no deben ser utilizados en mezclas de concreto permeable, ya que tienden a comprometer la capacidad de conexión del sistema de poros.
La calidad de agua para el concreto permeable está normada por los mismos requisitos que para el concreto convencional. El concreto permeable es proporcionado con una relación de aguacemento relativamente baja (0.30 a 0.45), ya que una cantidad excesiva de agua conducirá a drenar la pasta y al atascamiento del sistema de poros.
Los aditivos deben satisfacer los requisitos de ASTM C494. Los aditivos reductores de agua se usan dependiendo de la relaciónA/C. Losaditivos retardadores se usan para estabilizar y controlar la hidratación del cemento. Con frecuencia se prefieren los retardadores cuando se está tratando con mezclas rígidas,tales como concreto permeable,especialmente en aplicaciones en clima cálido. Los aditivos retardadores pueden actuar como lubricantes para ayudar a descargar el concreto desde una mezcladora, y pueden mejorar el manejo y las características de desempeño en el lugar. Los aceleradores pueden ser usados cuando se están colocando concreto permeable en clima frío.
Para lograr la resistencia del concreto permeable es necesario el uso del aditivo Verdecreto ya que éste proporcionará las resistencias necesarias para poder ser utilizado en la construcción.
La colocación del concreto permeable necesita ser completada tan rápidamente como sea posible. El tiempo en que se permita que el material fresco esté expuesto a los elementos es un tiempo en el que se está perdiendo el agua necesaria para el curado.
La resistencia a la compresión se mide ensayando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión. La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida por el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en unidades de libra-fuerza por pulgada cuadrada (psi) en unidades corrientes utilizadas en Estados Unidos o en megapascales (MPa) en unidades del sistema inglés.
Los resultados de las pruebas de resistencia de compresión son utilizadas para determinar que la mezcla de concreto cumpla con los requerimientos f ́c.Un resultado de prueba es el promedio de por lo menos dos pruebas de resistencia curadas de manera estándar o convencional, elaboradas con la misma muestra de concreto y sometidas a ensayo bajo la misma humedad. La resistencia para el concreto se realiza a los 28 días.
Las probetas cilíndricas para pruebas de aceptación deben de tener un tamaño de 6 x 12 ó 4 x 8 pulgadas. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se utilice.
En la siguiente figura se muestra un corte de cómo debe hacerse una banqueta utilizando concreto permeable. Se trata de un modelo construido en la Facultad de Ingeniería Civil, explanada norte.
Tabla 4. Tabla de resultados de resistencia a la compresión del concreto permeable
Tabla 5. Tavla de resultados de permeabilidad del concreto permeable.
Conclusiones
Los resultados obtenidos en este resumen indican que el concreto permeable es un material cuya resistencia y permeabilidad dependen de la influencia de ciertas variables. Las mezclas en estado fresco presentaron adecuada manejabilidad y consistencia. La resistencia a compresión varió de 45 a 200 kg/cm2. Este rango de resistencias puede emplearse en distintas aplicaciones, una de ellas para el tránsito vehicular ligero (estacionamientos, patios de maniobras, etc.). La relación entre la resistencia a compresión, a 7 y 28 días fue de 0.82, en comparación al tradicional 0.65 que generalmente se espera en los concretos convencionales. Este estudio se presentó en el “Decimoséptimo Congreso Internacional de Proyectos de Ingeniería” en la ciudad de Logroño, España, del 17 al 19 de Julio de 2013. Se recomienda a futuros investigadores continuar con mayor investigación experimental y de campo en esta área de los concretos permeables, con el fin de impulsar el uso de este tipo de concreto y de que su aplicación no sea limitada únicamente a senderos, accesos, cunetas, áreas de aparcamiento y de tránsito ligero, sino que pueda extenderse a aplicaciones de tipo estructural. Asimismo,con el desarrollo de los nuevos métodos de prueba relacionados con las pruebas de porosidad, durabilidad de la superficie, resistencia a compresión, flexión, módulo de elasticidad que viene desarrollando el Subcomité de Concreto y Áridos para Concreto del ASTM,permitirá caracterizar adecuadamente este tipo de concreto, que es considerado como un material de construcción sostenible e impulsará su desarrollo, crecimiento y aceptación en el sector de la construcción.
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Referencias bibliográficas
Instituto del Concreto ASOCRETO, (1ra. edición 1997). “Tecnología y propiedades”. Ing. Jaime Gómez Lurado Sarria.
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. (primera edición 1992) “Diseño y control de mezclas de concreto” Steven H. Kosmatka y William C. Panarese.
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. (1999). “Tecnología del Concreto”,Adam M. Neville, Ed. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. (2006). ACI 522 R-06. “Concreto Permeable”. American Concrete Institute.
Manual de Tecnología del Concreto (1997). “Características del concreto permeable”.
Comisión Federal de Electricidad, Editorial Limusa.
Germán Guevara, entrevistado por Leticia Galván Galván, Verdecreto S.A. de C.V. San Luis Potosí, México. (11:00 am, Octubre 2013).
