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Concretos Permeable en Pavimentos

1.0 INTRODUCCION Los pavimentos permeables son un tipo de especial de pavimentos debido a que tienen es su estructura un alto porcentaje de vacios .Este tipo de pavimentos empezó a ser estudiado en la década de los setenta en Estados Unidos para aliviar la contaminación del sistema sanitario por las aguas de lluvia .Así también en Europa a fines de la década de los sesenta ,se inician estudios de los pavimentos permeables en Francia ,Reino Unido y Alemania ;para la mejora de la calidad del agua ,almacenamiento y la reducción de la escorrentía superficial urbana .Este tipo de pavimento ha adquirido una gran atención en la última década debido a que el calentamiento global está provocando sequías en muchos países a nivel mundial ,obligando a impulsar en los países ,medidas de conservación del agua de esta manera implementando sistemas sostenibles en las ciudades ,donde los pavimentos permeables se ajustan muy bien a estas iniciativas por ser muy beneficiosas ;ya que ayudan a construir ciudades sostenibles porque permiten el tratamiento de las aguas superficiales de lluvia ,infiltrando esta agua al subsuelo recargando el acuífero o almacenando estas aguas en depósitos para luego utilizarlas en parques ,inodoros de las viviendas ,como agua industrial . En este trabajo de investigación se aborda el estudio de los pavimentos permeables de concreto , donde se estudia la influencia de los siguientes parámetros:    

Forma textura de los agregados. Relación agua cemento. Porcentaje de vacios. Desempeño de la mezclas frente a la colmatación con finos.

2.0 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETO DE LA INVESTIGACION. La baja permeabilidad del concreto en los pavimentos no permite la infiltración del agua de lluvia. 3.0 OBJETIVOS Obtener con los materiales de la zona un concreto de mayor permeabilidad. Obtener resistencias admisibles en función al diseño del concreto. 4.0 JUSTIFICACION. En la actualidad en la construcción de pavimentos en vías urbanas, por su impermeabilidad, evitan la infiltración del agua de escorrentía en el subsuelo, ocasionando con ello modificaciones sustanciales en la recarga de acuíferos, originando como consecuencias alteraciones en el medio ambiente.

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5.0 HIPOTESIS El concreto usualmente empleado es un producto relativamente impermeable ¿Se podrá fabricar con los materiales de la zona un concreto permeable? 6.0 MARCO TEORICO, CONCEPTUAL Y ESTADO DE ARTE. DEFINICIONES. 6.1 Desarrollo Sostenible El enfoque más amplio tiene carácter socio económico .La meta no es el nivel sostenido de producción física de un ecosistema ,sino el aumento sostenido del nivel de bienestar individual o sostenibilidad, se refiere al mantenimiento del equilibrio intergeneracional, es decir ,asegurar que las generaciones futuras cuenten por lo menos con las mismas oportunidades que las generaciones presentes. 6.2 Concreto poroso El concreto poroso permeable es una mezcla de agregado grueso cemento, agua,y un poco de arena .También conocido como hormigón sin finos o poroso ,esta mezcla crea una estructura de célula abierta permitiendo al agua de lluvia filtrar al suelo adyacente .Simulando la superficie de tierra natural ,el hormigón permeable es excelente para la evacuación de agua de lluvia. 6.3 Superficies permeables Una superficie permeable permite la infiltración del agua y puede ser resistente al tráfico, en cuyo caso se denomina pavimento permeable, cuando todas las capas de la sección resistente permiten el paso del agua. Por su parte, las superficies permeables que no tienen misión resistente, forman parte de paseos, parques, jardines glorietas, etc. 6.4 Pavimentos Permeables Los pavimentos permeables se pueden definir como secciones compuestas de varias capas de materiales de construcción que permiten el paso del agua através suyo, desde la superficie hasta la explanada ,en conjunto ofrecen la capacidad portante necesaria para resistir un tráfico determinado. 6.5 Tipos de Pavimentos Permeables. El doctor Jorge Rodriguez (2008),propone un clasificación que divide a los pavimentos permeables en dos grupos: Según el pavimento permeable. -Pavimentos permeables discontinuos. Césped o grava con refuerzo. Adoquines con ranuras.

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-Pavimentos permeables continuos Mezcla bituminosa Hormigón poroso. Según el destino final del agua. Infiltración Almacenamiento. Drenaje diferido. 7.0 METODOLOGIA En el presente trabajo se evaluaron tres tipos de agregados que han sido elegidos según Su forma y su disponibilidad en nuestro medio, siendo dos de ellos de piedra chancada De forma angulosa proveniente de las canteras de Bicho y Zurite. El tercer agregado es natural, de origen aluvial y de forma redondeada. Se realizaron los ensayos de habituales sobre agregados para obtener las propiedades físicas que posteriormente fueron utilizadas en el diseño de mezclas.  Peso unitario  Gravedad específica y absorción de los agregados.  Durabilidad.  Análisis granulométrico.

7.1 Método de ensayo para determinar el peso unitario y porcentaje de vacio del Agregado. PUS: Peso unitario suelto (gr/cm3) PUC: Peso unitario compactado (gr/cm3) %Vs: Porcentaje de vacío del agregado suelto (%) %Vc:Porcentaje de vacío del agregado compactado(%) PESO UNITARIO SUELTO Y VARILLADO DE AGREGADOS Bicho Zurite Pisac PUS PUV %Vs

1548 1499 51.6

1647 1650 55.7

1760 1707 46.3

gr/cm3 Gr/cm3 %

%Vv

44.4

47.4

41.3

%

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7.2 DESGASTE DE LOS AGREGADOS.-MÉTODO DE LOS ANGELES Desgaste

Bicho 26 25

A B

Zurite 18.5 17

Pisac 23 20

% %

7.3 GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DEL AGREGADO GRUESO Pem: Peso especifico de masa (gr/cm3) Pe SSS: Peso específico de la masa SSS (Superficie Superficialmente Seco). Pea: Peso específico aparente. ABS. Absorción.

Pem PeSSS Pea Abs

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Pisac 2.72 2.74 2.79 0.19

Zurite 2.18 2.32 2.69 0.18

Bicho 2.35 2.44 2.60 0.56

(gr/cm3) (gr/cm3 (gr/cm3) %

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A.-OBJETIVO. Obtener un “concreto permeable” con agregados de la región de Cusco. -Para ser utilizado como concreto Permeable. - Que alcance una resistencia 210 kg/cm2 . - Así mismo establecer parámetros de diseño para este tipo de concreto.

B.-HERRAMIENTAS EMPLEADAS: 

Mezcladora: de capacidad 0.54 m3



Balanza electrónica: con precisión ± 1 gramo.



Recipientes: para el peso del cemento y el agua.



Balde: 2 unidades para el peso de los agregados.



Briqueteras: 6 unidades para utilizarlos como moldes para las probetas que se someterán a compresión

C.- MATERIALES EMPLEADOS 

CEMENTO: “CEMENTO YURA TIPO I”.



AGREGADO Muestra 1:



Zurite, material que pasa la 3/8” y se retiene en la malla Nº4.



AGREGADO Muestra 2:



Zurite,material fino que pasa la malla Nº4.



AGUA: Potable.



No se emplearon aditivos.

D.-DISEÑO Y ESPECIFICACIONES A OBTENER. 1.1.

Especificaciones: 

Resistencia = 210 kg/𝑐𝑚2 .



Slump= de 0 a 1”

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

Consistencia seca

agregado "1" peso especifico= peso unitario compactado= peso unitario suelto= ABSORCION HUMEDAD agregado "2" peso especifico= peso unitario compactado= peso unitario suelto=

ABSORCION HUMEDAD

2.61 1464.51 1316.65 1.02 0.40

2.61 1820.08 1658.13

1.02 0.40

E.- DISEÑO. 1.1.1. PARAMETROS EMPLEADOS PARA EL DISENO DE MEZCLAS.

Parámetro

Límites recomendados en base a experiencias

Relación Agua/Cemento

0.27 a 0.30

Relación Agregado Grueso/Cemento

4/1 a 5/1

Relación Agregado Fino/Agregado Grueso (%)

5% a 25 %

Porcentaje de vacíos

15% a 40%

Tamaño Máximo Nominal

3/8”

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F.- DISEÑO DE MEZCLAS NUMERO 1.

PROYECTO"CONCRETO POROSO" VARIABLES

A 0.27

prueba 1

0.27

B X

0.3

prueba 2 prueba 3 prueba 4

0.27 0.30 0.30

Y X Y

a/c

A:

granulometria

B:

85%

agregado 2:

15%

agregado 1: agregado 2:

90% =Y 10%

=X

CORRECCION VOLUMEN PESOS POR PARA DE HUMEDAD PRUEBA PRUEBA 400 400 0.02 8 kg 112 124.31 0.02 2.486 kg

VOLUMENES PESO PESO EN KG ABSOLUTOS ESPECIFICO

MATERIALES cemento agua aire atrapado subtotal agregado 1 agregado2

agregado 1:

400 112

0.127 0.112 0. 03 0.239 0.6465 0.114

3140 1000

2610 2610

1687.42 297.78

1694.17 298.97

0.02 0.02

G.- DISEÑO DE MEZCLAS NUMERO 2.



Cantidad de cemento utilizado 450 kg/m3.



Aditivos: dosificados al 0.2% cada uno con respecto al peso del cemento y estos son:

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

EUCO CELL 1000 : aditivo espumante



PLASTOL 5000: superplastificante.

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33.9 kg 5.98 kg

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CORRECCION VOLUMEN PESOS POR PARA DE HUMEDAD PRUEBA PRUEBA 450 450 0.02 9 kg 112 124.05 0.02 2.481 kg

VOLUMENES PESO PESO EN KG ABSOLUTOS ESPECIFICO

MATERIALES cemento agua aire atrapado subtotal agregado 1 agregado2

450 112

0.143 0.112 0. 03 0.255 0.6330 0.112

3140 1000

2610 2610

1652.09 291.55

1658.70 292.71

0.02 0.02

H.- PROCESO. 1.2.

PROCESO DE VACIADO DE LAS MUESTRAS – DISEÑO N° 01

Recolección de Información Elección del Agregado a utilizar Tamizado del Agregado 1 y Agregado 2 Ensayos correspondientes a los Agregados

Eleccion de las variables para el Diseño Elaboracion del Diseño de Mezcla Vaciado de 3 muestras Rotura de muestras a los 7-14-28 dias

1.3.

PROCESO DE VACIADO DE LAS MUESTRAS – DISEÑO N° 02

1.4. Para el proceso del segundo vaciado, se consideró la gran parte de los pasos que el anterior (proceso de vaciado de las muestras – diseño n° 01), por lo

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33.2 kg 5.85 kg

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cual solo se especificara su proceso directamente desde el punto de vista de la variación en el mezclado, que es el de agregar aditivo.

Dosificacion por peso de materiales

Mezclado tradicional con empleo de aditivo Super-plastificante (marca SIKA) y espumante (EUCO CELL 1000). Agregados a la mezcla por serparado, y disueltos en agua

Vaciado de concreto alcanzando un Slump de 1/2 "

2. PANEL FOTOGRAFICO

Foto N° 01: Midiendo con precisión la cantidad de agua y cemento en la balanza electrónica

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Foto N° 02: Mezclado de los agregados

Foto N° 03: Mezclado de los materiales (se observa un comportamiento diferente al concreto ordinario)

Foto N° 04: Vaciado en las briquetas

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Foto N° 05: Briquetas de diseño permeable.

Foto N° 06, 07, 08 y 09: Se observa la permeabilidad del testigo ante la aplicación por gravedad del agua.

8.0 OBSERVACIONES. 

En el Cusco es mayor la venta de piedra triturada que canto rodado, debiéndose manejar diseños en base a esta información.



Según bibliografía empleada, el uso de canto rodado o piedra chancada no influye en la permeabilidad, si se emplean en las mismas condiciones, sin embargo el canto rodado genera mejores resultados sobre el triturado en cuanto a la resistencia a compresión.



La resistencia y el peso unitario del concreto permeable varían linealmente con respecto al porcentaje de vacíos.



El comportamiento del concreto es diferente en comparación al normal (sin poros) ya que tiene más agregados gruesos.



La mayor desventaja de este concreto es de que, al crearse espacios vacios intencionalmente la resistencia de la pasta, sea difícil que llegue a su

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resistencia requerida. Por lo que se suguiere se tenga en cuenta estos criterios. 

Los esfuerzos que van a soportar los pavimentos, son esfuerzos de compresión.



Hemos empleado piedra triturada de 3/8”,por ser la más pequeña ,para poder conservar la apariencia del concreto, alp usar piedra triturada de ½”su apariencia superficial deja mucho espacio vacío, que pueda colmatarse Muy rápidamente. Mucho cuidado al usar Cemento Yura IP ,por ser un cemento que no es de uso estructural.

9.0 CONCLUSIONES. 

En lo económico resulta más ventajoso empleo de piedra triturada, por su facilidad de encontrarla en el mercado.



A mayor tamaño máximo nominal de agregado grueso empleado, mayor permeabilidad, y menor resistencia.



Los cantos rodados, por su forma esférica y lisa, mejoran la acomodación entre partículas lo cual disminuye la cantidad de vacíos en comparación con las mezclas que utilizan agregados angulosos y rugosos. Las resistencias aumentan, ya que existe un menor contenido de vacíos en el material y esto genera trabazón entre las partículas, sin embargo la poca comercialización del mismo en la región del Cusco, genera que la investigación que se realiza este abocado al empleo de piedra chancada.



Es más ventajoso el empleo de canto rodado si se requiere obtener mayores resistencias.



El tamaño máximo del agregado grueso hace variar directamente proporcional a la permeabilidad, en cambio variará en forma indirecta con la resistencia del concreto poroso.



El exceso de agua ocasionaría una pasta más fluida y por gravedad se dirige hacia el fondo.



La falta de agua con

llevaría a una pasta muy seca y no habría un

recubrimiento total del agregado.

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

La relación agregado grueso/cemento, idónea son relación próximas a 4/1 y mayores a esta.

10.0

SUGERENCIAS 

Se sugiere que se integre a un grupo de alumnos obligatoriamente ,interesados en el tema investigado,para poder entrenarlos en temas de investigación y puedan obtener su temario de tesis ,a través del Canon ,darles una propina por su colaboración.



De este tema se puede seguir investigando, por ejemplo, el comportamiento de una loza de concreto permeable sometido a compresión y flexión.

11.0



Medición de la colmatación de pavimento permeable, su vida útil.



Medición de la permeabilidad del concreto poroso.

BIBLIOGRAFIA. - Tópicos de Tecnología del Concreto, Segunda edición Ing.Enrique Pasquel Carbajal. CIP.1999. - Tecnología del Concreto .-Instituto Mexicano del Cemento y del concreto-México 1977.- Neville Adam. --EPA, (1999), Storm Water Technology Fact Sheet, PorousPavement, EPA 832-F99-023Washington, D.C., Estados Unidos. - FCPA, Florida Concrete and Products Association (1990), Construction of Portland Cement Pervious Pavement, Florida, Estados Unidos. -GCPA, Georgia Concrete and Products Association (1999),Recommended Specifications for Portland Cement Pervious Pavement, Georgia, Estados Unidos. - MINVU (1996), Técnicas alternativas para soluciones de aguas lluvias en sectores urbanos, guía de diseño ,Chile. - Paine J, (1992). Portland cement pervious pavement construction.Concrete Construction Journal.Estados Unidos.

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ANEXOS

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