Concreo Permeable

Diseño de mezclas para evaluar su resistencia a la compresión uniaxial y su permeabilidad

Escrito por Alejandro Navas Carro y Roberto J. Fernández

Infraestructura Vial, Vol 13 (#24), 40-49. 2011

Ing. Roberto J. Fernández Arrieta. Laboratorio Hidrosistemas Ven Te Chow. Universidad de Illinois, USA

Ing. Alejandro Navas Carro, MSc. Director, Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales, UCR, Costa Rica

Fecha de recepción: 22 de noviembre del 2010 / Fecha de aprobación: 04 de mayo del 2011.

Resumen

El concreto permeable es un material que puede ser usado en pavimentos de bajo volumen, calles de urbanizaciones o parqueos, entre otros. Es una mezcla de cemento, agua y agregado grueso. La resistencia y la permeabilidad del concreto poroso son sus características más importantes y deben balancearse para lograr un desempeño adecuado del material.

Esta investigación analizó el efecto que tienen, sobre 19 mezclas de concreto permeable, la relación agua/cemento, la relación agregado grueso/cemento y el tipo de agregado grueso utilizado (procedencia y tamaño máximo). Los resultados obtenidos permitieron observar tendencias de comportamiento entre las distintas propiedades y la resistencia y permeabilidad del material.

Palabras clave: concreto permeable; diseño de mezclas; resistencia a la compresión uniaxial; pavimentos.

Abstract

Pervious concrete maybe used in low transit pavements, condominium and residential streets, or parking lots, among others. It is a mixture of cement, water and coarse aggregates. Strength and permeability are pervious concrete’s most important characteristics and must be correctly balanced to attain adequate performance.

This study analyzed the effect of water/cement ratio, coarse aggregate/cement ratio, and the type of coarse aggregate used (maximum size and source) over 19 pervious concrete mixes. Behavior trends showing the relation between the stated properties and the uniaxial compressive strength and permeability of the material were observed from the results obtained.

Keywords: pervious concrete; mixture design; uniaxial compressive strength; pavements.

APORTE

El crecimiento acelerado de las urbes, asociado con su proceso de impermeabilización de grandes áreas de terreno, genera disminución de los tiempos de concentración y aumento en los volúmenes de escorrentía superficial lo que provoca inundaciones urbanas.

Costa Rica vive actualmente problemas de este tipo. Por esta razón, se quiso investigar el concreto permeable con el fin de generar mezclas adecuadas para su uso como sistema integrado de pavimento y laguna de retención para el manejo de la escorrentía superficial.

INTRODUCCIÓN

Los primeros usos reconocidos del concreto permeable se dieron en Europa en el siglo XIX. Sin embargo, sus aplicaciones crecieron especialmente al concluir la Segunda Guerra Mundial, como una respuesta ante la necesidad de reconstruir edificaciones y carreteras con medios limitados. La escasez de materiales, así como el alto costo de estos y su transporte, dieron paso a la utilización de un concreto sin finos que disminuía los contenidos de cemento (pasta) en las mezclas y permitía reciclar escombro.

En Estados Unidos, el concreto permeable surgió en la década de 1970 como una respuesta ante el aumento en los niveles de escorrentía superficial producto de un aumento en áreas urbanizadas con coeficientes de escorrentía altos. Con el tiempo, se dió paso al uso de un material poroso que permitiera transformar la escorrentía superficial en infiltración y además cumpliera una función práctica dentro del desarrollo urbano (i.e. aceras, estacionamientos, canchas de tenis, ciclo vías entre otros).

Costa Rica ha experimentado un crecimiento urbano acelerado en el último par de décadas y año tras año, durante la estación lluviosa, se dan importantes inundaciones en zonas urbanas. El uso de concreto permeable en estas áreas vendría a funcionar como sistema temporal de retención de la escorrentía superficial sin afectar el desarrollo urbano.

La posibilidad de utilizar este material en Costa Rica motivó esta investigación, cuyo objetivo principal consiste en determinar la influencia que tienen sobre la resistencia a la compresión uniaxial y la permeabilidad del concreto permeable los siguientes factores: relación agua/cemento, tipo de agregado grueso (procedencia y tamaño máximo), contenido de vacíos de la mezcla, relación agregado grueso/cemento y peso unitario de la mezcla.

Antecedentes

Previo a esta investigación, Fernández, 2008, no se habían realizado estudios en cuanto al uso de concretos permeables en Costa Rica. La situación hasta el año 2006 en otros países mostraba estudios independientes de universidades e instituciones privadas pero no existía normativa que permitiera unificar los criterios con el fin de diseñar las mezclas de concreto permeable.

En Costa Rica existen actualmente aplicaciones con el uso de concreto permeable, sin embargo, la mayoría incluyen el uso de aditivos proporcionados por compañías privadas que encarecen las mezclas. La realidad económica de muchos municipios y la necesidad de resolver los problemas de inundaciones urbanas promovieron el desarrollo de esta investigación, con el fin de conocer el comportamiento del concreto permeable con materiales costarricenses y determinar la posibilidad de alcanzar una resistencia y permeabilidad adecuada para aplicaciones de menor costo pero funcionalidad adecuada.

PRINCIPALES VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO PERMEABLE, SEGÚN ACI 522-06 (2006)

Porcentaje de vacíos

El porcentaje de vacíos que presentan las mezclas de concreto permeable varía según la energía de compactación, la granulometría del agregado utilizado, la relación agua/cemento y el contenido de material cementante utilizado (ACI 522-06, 2006). Los rangos de porcentajes de vacíos que se han obtenido en laboratorio y en muestras extraídas de aplicaciones de campo oscilan entre 15% y 40% (Mulligan, 2005). Según el National Concrete Pavement Technology Center (2006) tanto la resistencia a la compresión

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