CARACTERIZACIÓN DEL HORMIGÓN POROSO PARA …

CARACTERIZACIÓN DEL HORMIGÓN POROSO PARA PAVIMENTOS DRENANTES

PROYECTO DE GRADO PREGRADO INGENIERÍA CIVIL

NELSON ANDRES MORENO REYES

ASESOR: ING. SILVIA CARO SPINEL

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

Bogota D.C, Mayo de 2004

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES DEL HORMIGÓN POROSO

1.1 CONCEPTO DE CONCRETO POROSO

1.2 APLICACIONES DEL HORMIGÓN POROSO

1.2.1 EL HORMIGÓN POROSO EN PAVIMENTOS

a. Bermas

b. Bases y Sub-Bases

c. Capas de Rodadura

1.3 RESEÑA HISTÓRICA

1.4 VENTAJAS DEL CONCRETO POROSO EN PAVIMENTOS

1.5 DESVENTAJAS DEL CONCRETO POROSO

1.6 CONCLUSIONES

2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO 2.1 REQUISITOS MECÁNICOS

2.1.1 Propiedades

2.1.2 Parámetros

2.2 REQUISITOS FUNCIONALES

2.2.1 Propiedades

2.2.2 Parámetros

2.3 REQUISITOS DE DURABILIDAD

2.3.1 Propiedades

2.3.2 Parámetros

2.4 REQUISITOS ESTÉTICOS

2.4.1 Propiedades

2.4.2 Parámetros

2.5 REQUISITOS DE ADECUACIÓN AMBIENTAL

2.6 ASPECTOS ECONÓMICOS

2.7 CONCLUSIONES

3. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN POROSO

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3.1 PARÁMETROS QUE DETERMINAN LAS

PROPIEDADES DE LA MEZCLA

3.1.1 RELACIÓN AGUA/CEMENTO

3.1.2 CARACTERÍSTICAS DEL AGREGADO GRUESO

3.1.3 RELACIÓN FINOS GRUESOS

3.2 MATERIALES

3.2.1 CEMENTO

3.2.2 AGREGADO GRUESO

3.2.3 AGREGADO FINO

3.2.4 OTROS COMPONENTES

3.3 MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DEL INSTITUTO DE

CEMENTO PÓRTLAND ARGENTINO

3.3.1 PROCEDIMIENTO

a. La correlación K

3.4 CONCLUSIONES

4. DISEÑO DE LA MEZCLA DE HORMIGÓN POROSO 4.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

4.1.1 CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO

a. Características químicas del cemento

b. Características físicas del cemento

4.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS

a. Características del agregado fino

b. Características del agregado grueso

4.2 DISEÑO DE MEZCLA DE HORMIGÓN POROSO PARA

LOS ENSAYOS

4.3 CONCLUSIONES

5. ESCOGENCIA DE LOS MÉTODOS DE COMPACTACIÓN 5.1 MÉTODOS DE COMPACTACIÓN

5.2 INFLUENCIA DE LA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN SOBRE LA

CORRELACIÓN K

5.3 CONCLUSIONES

6. PROGRAMA DE ENSAYOS 6.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

6.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

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6.3 PERMEABILIDAD

6.4 CONCLUSIONES

7. RESULTADOS OBTENIDOS 7.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

7.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

7.3 PERMEABILIDAD

7.4 CONCLUSIONES

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 8.1 DENSIDAD

8.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

8.3 RESISTENCIA LA FLEXIÓN

8.4 PERMEABILIDAD

8.5 CONCLUSIONES

9. RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN POROSO 9.1 CARACTERÍSTICAS Y PREPARACIÓN DEL SUBSUELO

9.2 TRANSPORTE Y MEZCLADO

9.3 PUESTA EN OBRA

9.4 COMPACTACIÓN

9.5 CURADO

9.6 JUNTAS DE CONTRACCIÓN

9.7 CONCLUSIONES

10. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

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LISTA DE TABLAS

TABLA 1. Propiedades químicas del cemento.

TABLA 2. Propiedades físicas del cemento.

TABLA 3. Propiedades valoradas del agregado Fino.

TABLA 4.Propiedades Valoradas del agregado grueso.

TABLA 5. Variables y valores adoptados para el diseño de mezcla.

TABLA 6. Primera aproximación. Dosificación para un metro cuadrado

de hormigón poroso.

TABLA 7. Dosificación final para un metro cuadrado de concreto poroso.

TABLA 8. Valores obtenidos para la correlación K.

TABLA 9. Resultados de densidad para métodos de compactación

probados.

TABLA 10. Correlación K para la menor energía de compactación.

TABLA 11. Métodos de compactación para la elaboración de vigas

y cilindros.

TABLA 12. Resultados de ensayo de compresión para CP1 - 7 días.



TABLA 15. Resumen de valores medios de compresión - 7 días.



TABLA 18. Resultados de ensayo de compresión para CP3 - 28días.

TABLA 19. Resumen de valores medios de compresión - 28 días.

TABLA 20. Resultados de ensayo de flexión para CP1 - 28 días.

TABLA 21. Resultados de ensayo de flexión para CP2 - 28 días.

TABLA 22. Resultados de ensayo de flexión para CP3 - 28días.

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TABLA 23. Resumen de medios de flexión a los 28 días.

TABLA 24. Resultados de ensayos de permeabilidad para CP1.



TABLA 27. Resumen de medios de permeabilidad a los 28 días.

TABLA 28. Recopilación de densidad para los diseños CP1, CP2, CP3.

TABLA 29. Resistencia la compresión en el tiempo – CP1.



TABLA 32. Resumen de resistencia a la compresión en el tiempo.

TABLA 33. Modulo de rotura a los 28 días.

TABLA 34. Comparación de resultados con otras investigaciones.

TABLA 35. Comparación de incremento en resistencia y densidad para

los diseños CP1, CP2, CP3.

TABLA 36. Decremento porcentual de la permeabilidad.

TABLA 37. Incremento porcentual de la permeabilidad.

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. Formación de meniscos en el mortero.

FIGURA 2. Curva granulométrica de los agregados finos.

FIGURA 3. Curva granulométrica de los agregados gruesos.

FIGURA 4. Densidad para distintas compactaciones.

FIGURA 5. Ensayo de resistencia a la compresión, NTC 673.

FIGURA 6. Refrentado de caras.

FIGURA 7. Montaje ensayo de resistencia a la flexión, NTC 2871.

FIGURA 8. Montaje ensayo de permeabilidad.

FIGURA 9. Cilindros para ensayos de compresión.

FIGURA 10. Vigas para ensayos de resistencia a flexión.

FIGURA 11. Incremento en la densidad de acuerdo al método de

compactación utilizado.

FIGURA 12. Resistencia a la compresión en el tiempo.

FIGURA 13. Aumento porcentual de la resistencia a la compresión de

concretos porosos en comparación con concretos normales.

FIGURA 14. Resistencia a la compresión para los diseños CP1, CP2,

CP3 y Mojica.

FIGURA 15. Módulo de rotura para los diseño CP1, CP2, CP3.

FIGURA 16. Vigas de concreto poroso falladas a los 28 días.

FIGURA 17. Permeabilidad Vs. Densidad.

FIGURA 18. Permeabilidad Vs. Resistencia a la compresión.

FIGURA 19. Permeabilidad Vs. Resistencia a la flexión.

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LISTA DE ANEXOS

A. CÁLCULOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL

CEMENTO.

B. REGISTRO DE LOS ENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS

FINOS.

C. REGISTRO DE LOS ENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS

GRUESOS.

D. CALCULO DE LA DOSIFICACIÓN FINAL PARA UN METRO

CÚBICO DE CONCRETO POROSO.

E. CÁLCULOS PARA LA OBTENCIÓN DE LA CORRELACIÓN K.

F. DESARROLLO DE LA CORRELACIÓN K PARA UNA ENERGÍA DE

COMPACTACIÓN MENOR.

G. RESUMEN DE PROPIEDADES VALORADAS PARA LOS DISEÑOS

CP1, CP2, CP3.

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CARACTERIZACIÓN DEL HORMIGÓN POROSO PARA PAVIMENTOS DRENANTES ICIV 2004-1 29

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INTRODUCCIÓN Los factores que afectan el desempeño de los pavimentos son complejos y de alguna forma difíciles de controlar. El entorno en que se construya una estructura de pavimento define muchas de las características del mismo, pero en particular el régimen de lluvias ha mostrado ser uno de los factores que más influye en el deterioro progresivo de la estructura de pavimento. De esta forma, la evacuación final del agua se ha convertido en un problema que resulta en la implementación de costosos sistemas de drenaje, los cuales no constituyen una solución definitiva al efecto del agua, ya que ante una eventual falla de los mismos las consecuencias sobre el deterioro de la vía pueden llegar a ser bastante severos. El hormigón poroso se plantea como una solución en la que se impide la acumulación de agua en cualquiera de las capas del pavimento en que sea utilizado el material, llevándola a través de una o más capas de pavimento rígido diseñadas en concreto poroso, por lo tanto permeable, a un destino específico que dependiendo de las condiciones del entorno pude ser el mismo subsuelo. Esta rápida evacuación del agua trae una serie de beneficios dentro de los cuales se destaca la reducción del riesgo de accidentalidad por deslizamiento y por proyección de agua de vehículos precedentes Los resultados de investigaciones europeas y estadounidenses han despertado el interés de países latinoamericanos como Argentina y ahora Colombia, por el estudio de las propiedades y desempeño de pavimentos de hormigón poroso. Este interés ha dado como resultado una serie de investigaciones encaminadas a la caracterización del material. Uno de los objetivos centrales de la presenta investigación es aportar a este campo, mediante el estudio de la influencia de la energía de compactación sobre propiedades del concreto como la resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y permeabilidad. Los estudios realizados en países como España, Estados Unidos y Argentina, entre otros han mostrado interesantes resultados sobre los beneficios que brinda el hormigón poroso en su aplicación sobre pavimentos peatonales y de bajo tráfico. Aunque este ha sido el campo de aplicación en el que se cuenta con mayor numero de experiencias, investigadores españoles vienen implementado nuevos


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diseños de concreto poroso, en los que se adicionan polímeros a la mezcla para mejorar sus propiedades mecánicas y permitir el uso de este tipo de concreto en vías de alto tráfico. En Colombia aun no se han realizado los primeros tramos de prueba, sin embargo existe un gran interés de las principales compañías productores de concreto por conocer más acerca del producto para poder lanzarlo al mercado. Las pocas experiencias que se han tenido con la tecnología del hormigón poroso, se han limitado a proyectos universitarios que en su mayoría buscan aportar a la caracterización del material desde diferentes perspectivas. Otro de los objetivos de éste proyecto es brindar a los futuros investigadores en el tema, una fuente bibliográfica que recopile los principales avances alcanzados en el tema de hormigón poroso, para así incentivar y facilitar el avance en la investigación que aun tiene mucho camino por recorrer, pero que de igual forma podría convertirse en una solución muy eficaz para los problemas de drenaje que se presentan en muchas de las vías del país.


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1. GENERALIDADES DEL HORMIGÓN POROSO

La aplicación del hormigón poroso en el área de pavimentos es el resultado de un proceso de entendimiento de las propiedades y beneficios del material a lo largo de su historia. De este modo es necesario conocer el concepto general del concreto poroso al igual que las principales características, ventajas y desventajas del mismo. Este es entonces el principal objetivo de este capítulo. 1.1 CONCEPTO DE CONCRETO POROSO El hormigón poroso es un material con los mismos componentes básicos que un hormigón convencional, pero que se dosifica intencionalmente con un índice de poros muy superior al de un hormigón normal. Porosidades de hasta 25% proporcionan al hormigón una serie de características como lo son la capacidad de drenaje, absorción de ruido y otras que puede ser de gran interés en determinadas aplicaciones. La porosidad se consigue mediante una curva granulométrica discontinua en la que se disminuyen los áridos finos en relación a las curvas granulométricas usuales en hormigones convencionales. Así, el concreto poroso está constituido por un esqueleto granular, en el que se cuenta con la cantidad de finos apenas suficiente para controlar la microfisuración de la pasta y lograr que cada grano de agregado grueso esté apenas rodeado de mortero para obtener una buena ligazón de partículas. 1.2 APLICACIONES DEL HORMIGÓN POROSO Las aplicaciones del hormigón poroso se sitúan en todos aquellos campos en que por distintas causas, se requiera la existencia de elementos drenantes capaces de evacuar volúmenes importantes de agua en un plazo relativamente corto, manteniendo al mismo tiempo unas determinadas condiciones de resistencia. Son bastantes las experiencias diferentes a los pavimentos en las que el hormigón


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poroso ha tenido cabida, algunas de esta son: tubos de drenaje, muros de drenaje a fin de reducir las sobrepresiones, prefabricados, protección de taludes y gaviones, andenes, etc. Por otra parte, el concreto poroso, debido a su textura abierta, resulta excelente para absorber ruido por lo que ha tenido un auge en su uso como capas de rodadura. 1.2.1 EL HORMIGÓN POROSO EN PAVIMENTOS La utilización de concretos poroso en pavimentos ha venido siendo experimentada en distintas partes de la estructura. Así pues el hormigón poroso tiene cabida tanto como capa de rodadura como en bases, sub-bases y/o bermas dependiendo del diseño y las características de la vía. a. Bermas El concreto poroso utilizado en bermas es en realidad un concreto pobre con cantidades de cemento del orden de 150 a 160 Kg/m y con una resistencia a la compresión de aproximadamente 10 MP a 28 días (Witoszek, 1996), valor con el que se tiene un coeficiente de seguridad frente a la disminución de resistencia que puede ser ocasionado por la eventual presencia de elementos contaminantes en las aguas evacuadas. b. Bases y Sub-Bases: Una de las razones para la utilización de concreto poroso como base y sub-base de un pavimento nace del problema que se presenta en los pavimentos convencionales. Los pavimentos rígidos o flexibles comunes están diseñados y construidos con bases y capas de rodadura impermeables, por lo cual en una eventual falla del sistema drenante, el agua que penetra la estructura no tiene forma de ser evacuada, generando así daños severos a la misma. En los pavimentos rígidos, a lo largo de la vida útil de la estructura, las juntas terminan convirtiéndose en un canal abierto a la entrada de agua. Este hecho, junto con la imposibilidad de evacuar el agua, trae como resultado unas de las principales causas de deterioro de pavimentos rígidos sometidos a alto tráfico: el bombeo, que se produce cuando el material de la base es expulsado, o el asentamiento diferencial entre placas, provocado por el desplazamiento y acumulación de finos provenientes de la abrasión de la capa base. Como consecuencia de ello se planteó la necesidad de disponer elementos drenantes que facilitasen la evacuación del agua infiltrada. En las capas de base los contenidos de cemento son algo superiores a los de las bermas, esto se debe que se requieren unas características mecánicas mínimas para que la capa sea capaz de absorber los esfuerzos de tensión originadas por el


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tráfico. Las experiencias españolas y francesas muestran que se debe adoptar un valor mínimo de 170 Kg/m3 (Witoszek, 1996). c. Capas de Rodadura En esta aplicación el hormigón poroso se utiliza como placa principal del pavimento por lo cual está sometido a la acción directa de las cargas de tráfico y las condiciones ambientales. En consecuencia, es fácil ver que en esta aplicación, los requisitos de proyecto serán más numerosos y exigentes que en las anteriores, añadiéndose a los requisitos mecánicos e hidráulicos ya señalados, otros requisitos tales como: resistencia al arrancamiento, absorción acústica, regularidad superficial, etc. Para dar respuesta a estos requisitos es necesario la utilización de contenidos de cemento entre 250 y 350 Kg/cm3 (Witoszek, 1996) aunque se conocen experiencias francesas en las que se ha utilizado hasta 400 Kg/m3 (Avenida de Vitry-Paris) para capas de rodadura sometidas a condiciones extremas de tráfico y clima. Durante la última década se ha venido realizando un importante esfuerzo por optimizar las características de los concretos porosos a utilizar en capas de rodadura. Francia, Holanda, Alemania y España son los países más representativos en la elaboración de estudios encaminados al mejoramiento de las propiedades mecánicas del hormigón poroso mediante la adicción de diferentes materiales que modifican su composición usual. Entre estos materiales se pueden citar el humo de sílice (microsílice) y los polímeros. En este campo de investigación cabe resaltar el aporte Colombiano con el proyecto realizado por el grupo CECATA de la Pontificia Universidad Javeriana en el que se expone los resultados de un procedimiento en el que se utilizó polietileno proveniente de tiras plásticas de desechos domésticos para mejorar las características mecánicas del concreto poroso (Mojica, 2003). 1.3 RESEÑA HISTÓRICA (Calderón, 1995; Mojica, 2003). Las primeras aplicaciones registradas sobre la utilización de hormigo poroso, datan de 1852 en la editorial de la publicación Civil Engineering and Architect’s Journal, donde se registró la utilización de una mezcla de grava gruesa y cemento para la construcción de dos casas. Extrañamente después del anterior registro no se volvió a mencionar el hormigón poroso en 70 años, aunque no se descarta que se haya seguido utilizando. Durante las décadas de los 50’s y 60’s el hormigón poroso fue utilizado principalmente en la construcción de vivienda y como material portante para algunas edificación de altura en las que las condiciones exigían un material altamente drenante.


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Solo hasta 1974 se tiene noticia del empleo de concretos porosos como capa de rodadura. Este primer uso tuvo lugar en Japón como resultado de la creciente urbanización y el alto nivel de precipitación media anual que llegaba a 1500 mm. Para ese entonces, no se vislumbraban las ventajas acústicas de los pavimentos porosos, hecho que se descubrió de manera fortuita. El contexto socio político español de la década de los 80, muy atento al cuidado del medio ambiente y al mejoramiento de la calidad de vida en el hábitat urbano fue muy receptivo hacia las ventajas acústicas del material, por lo que la construcción de este de pavimentos fue exigida por distintas entidades comunales en Francia. Mientras que en Japón la utilización de concretos porosos obedecía fundamentalmente a consideraciones de drenaje, en Europa se planteaba como una optimización del conjunto de características superficiales de los pavimentos. Así pues se buscaban superficies drenantes que a su vez se tradujesen en condiciones de manejo más seguras (ausencia de superficies deslizantes, de reflejos, etc) En Francia, hacia finales de 1991 ya se habían ejecutado más de 11 millones de metros cuadrados y se continuaba con la investigación por iniciativa del Laboratoire Central des Ponts et Chausseés y en el Centro de Estudios de Transporte Urbano (CETUR), donde se desarrolló un proyecto con los objetivos de continuar con las investigaciones orientadas a la puesta en obra de estructuras porosas y de difundir el conocimiento entre distintos sectores vinculados a los pavimentos. En España se han ejecutado distintos tramos experimentales, desarrollando los hormigones porosos de altas prestaciones como superficie de rodadura. El Instituto Eduardo Torroja, a través de su equipo de investigación “Carreteras” ha contribuido al desarrollo y perfeccionamiento de la tecnología disponible. Al respecto, puede citarse un tramo ejecutado en Noviembre de 1994 y por el que ha pasado un tráfico equivalente superior a un millón y medio de vehículos pesados de 13 toneladas por eje y el que se expusiera en el Primer Congreso Intera-mericano de Pavimentos Rígidos. En Colombia aun no se han realizado los primeros tramos de prueba, sin embargo existe un gran interés de las principales compañías productores de concreto por conocer más acerca del producto para poder lanzarlo al mercado. Las pocas experiencias que se han tenido en este campo, se han llevado a cabo como proyectos universitarios que en su mayoría buscan aportar a la caracterización del material desde diferentes perspectivas. En Argentina, y especialmente en Estados Unidos, el hormigón poroso ya es un material comercial para pavimentos peatonales, lotes de parqueo y en general pavimentos de bajo tráfico. Se cuenta con mucha experiencia en este tipo de


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estructuras, y la buena acogida del material para este tipo de usos ha permitido el desarrollo de manuales de diseño. En este campo cabe destacar el trabajo de la Asociación de Productos de Concreto de Florida con la publicación de su manual de pavimentos de hormigón poroso (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). A pesar de esto solo hasta hace unos años se comenzó con el estudio de tramos de prueba en el sur de la Florida para vías de alto tráfico (Power Line Road Intersection, 2001). Cabe resaltar que las pocas recomendaciones, especificaciones constructivas y manuales de diseño existentes, solo reglamentan el uso de hormigón poroso en pavimentos peatonales, parqueaderos y algunas soluciones aplicables a la vivienda en las que el concreto poroso funciona como mecanismo de drenaje para los patios de las casas. De modo púes que en la actualidad no se ha hecho la primera reglamentación oficial para el uso de este material en vías de alto tráfico. Finalmente, se debe mencionar que el desarrollo de la tecnología del hormigón poroso se viene orientando hacia la implementación de métodos de dosificación y al estudio de temas en los que aun se tiene mucha incertidumbre como lo son el desempeño del concreto sobre diferentes tipos de subsuelo, el desarrollo de especificaciones para la puesta en obra, la implementación de métodos para evitar la colmatación de los poros de la estructura, la creación de mecanismos adecuados para la reparación y el mantenimiento de las vías en concreto poroso, el mejoramiento de la resistencia a flexión mediante la adición de polímetros, entre otros. 1.4 VENTAJAS DEL CONCRETO POROSO EN PAVIMENTOS: Son muchas las ventajas que los pavimentos de concreto poroso tienen sobre los pavimentos convencionales. Es de resaltar que las ventajas que se generen dependen de la capa en la que se esté utilizando el hormigón poroso. De tal modo, las experiencias que se han llevado a cabo en Europa y Estados Unidos han permitido constatar los siguientes ventajas cuando se emplea concreto poroso en bases o capas de rodadura:

• El alto contenido de vacíos permite reducir la temperatura de la masa de concreto gracias a la circulación de aire en su interior (Aguado, 1997).

• Los colores claros y reflexivos del pavimento poroso reducen la capacidad

de absorber calor (Aguado, 1997). • La estructura abierta de una capa de rodadura drenante permite disipar la

temperatura de las diferentes capas de forma rápida. Esto, junto con las anteriores dos ventajas, dan al material una baja susceptibilidad a la


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fisuración, debido a las similares temperaturas en las secciones longitudinal y transversal (Aguado, 1997).

• La estructura abierta favorece la absorción de las ondas sonoras, dando

lugar a una rodadura menos ruidosa (Calderón, 1995).

• Al evacuarse el agua de la superficie de forma rápida y eficaz, se

disminuyen las proyecciones de agua de los vehículos precedentes y se aumenta la resistencia al deslizamiento con la consiguiente disminución del riesgo en la circulación en presencia de lluvia (Bollati, 1998).

• Se reduce la probabilidad de deslumbramiento por la reflexión de luz sobre

películas de agua superficial (Bollati, 1998).

• La filtración del agua a través de las capas drenantes de concreto poroso permiten que cuando el agua sea evacuada hacia el subsuelo, esta se encuentre libre de agentes contaminantes (Kara Construction, s. f.)

Todas estas ventajas se traducen en un aumento en el confort y la seguridad de los usuarios de las vías, así como en una mejora en las condiciones de vida de los habitantes de las zonas próximas a las carreteras gracias a los beneficios acústicos y ambientales del material. 1.5 DESVENTAJAS DEL CONCRETO POROSO

• La resistencia del concreto se ve afectada por el nivel de macroporosidad que presenta este tipo de mezcla.

• A lo largo de la vida útil la estructura porosa se va colmatando impidiendo

que la capa funcione como una canal drenante (Aguado, 1997).

• La evolución de resistencia a la compresión entre 7 y 28 días es baja, menor a la que experimentan los concretos convencionales.

Estas desventajas son en la actualidad motivo de investigación. Los problemas en las características mecánicas del material, vienen siendo tratados, como se dijo anteriormente, con la adición de polímetros para mejorar la resistencia. Sobre el tema de colmatación quedan aún muchos aspectos en los que profundizar. Aunque existen experiencias sobre limpieza con aire o agua a presión con el fin de regenerar la porosidad, su eficacia no es total, por lo que a largo plazo podría acabar produciéndose la colmatación de estos hormigones (Aguado, 1997). Así pues, aunque no se conocen datos específicos sobre la vida útil de un


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pavimento de hormigón poroso el diseño del mismo debe necesariamente tener en cuenta la pérdida de permeabilidad, inclusive aun después de un eventual mantenimiento de la estructura (Fernandez, 1998). 1.6 CONCLUSIONES Las ventajas que plantea el material generan una gran cantidad de expectativas y retos en el desarrollo de pavimentos drenantes de alto tráfico. El éxito del material depende del balance entre sus características mecánicas y su permeabilidad. Países como España, Francia y Argentina han venido desarrollando investigaciones que permiten conocer mas a fondo el hormigón poroso, para así llegar a obtener éste balance. En estos países el material ya es comercialmente utilizado en vías de bajo tráfico, y de manera experimental en pavimentos de alto tráfico. En Colombia a penas se comienza a notar un interés de las compañías concretaras por iniciar la investigación en el campo para lanzar el producto al mercado.


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2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Este capítulo se basa en las publicaciones: Hormigones Poroso (A. Aguado, J.J Rosell, et al ,1992) y Estado del Arte en el Uso de Hormigones Porosos (L. Fernandez, L. Vitola, et al, 1998). Sea cual sea la ubicación de la capa de concreto poroso dentro de una estructura de pavimentos, existen unos requisitos propios del material al igual que otros relacionados con la interacción de la capa de concreto poroso con los demás componentes del pavimento. Al cuantificar estos requisitos, los valores serán diferentes en función de: las solicitaciones exteriores, ubicación de la obra y los condicionantes generales de la puesta en obra. Según A. Aguado (1992), los siguientes son los requisitos que se deben considerar a la hora de diseñar un hormigón poroso:

• Resistencia y comportamiento mecánico • Funcionalidad • Durabilidad • Estética • Adecuación ambiental • Aspectos económicos

A continuación se presenta un análisis en el que se hace una revisión cualitativa sobre cada tema, y se indican los valores más usuales para cada una de las propiedades vistas. 2.1 REQUISITOS MECÁNICOS 2.1.1 PROPIEDADES Dentro de las propiedades mecánicas de los hormigones porosos es importante considerar aquellas que garantizan un funcionamiento adecuado de la estructura


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durante su vida útil. Es importante resaltar que las correlaciones que existen entre propiedades como la compresión, la tracción y flexocompresión, se siguen manteniendo en concretos poroso pero con valores menores a los de hormigones densos. El orden de magnitud de la resistencia a compresión de hormigones normales está entre 18 y 35 MPa mientras que en los hormigones porosos se sitúa entre 15 y 20 MPa (Rosell, 1987). En cuanto la porosidad, las experiencias en los distintos tramos de prueba han mostrado que la permeabilidad de un concreto poroso esta directamente relacionada con su resistencia a la compresión (Witoszek, 1996). Estas propiedades están contrapuestas entre si, por lo cual a la hora de diseñar es necesario encontrar un equilibro entre ambas. El orden de magnitud de una porosidad está entre el 16 y 24% y una permeabilidad entre 0,5 y 5 cm/s (Fernández, 1998). Cuando se utiliza el concreto poroso como capa de rodadura, requisitos adicionales son añadidos al diseño de la mezcla. Cuando los vehículos se encuentran acelerando o frenando, se generan tensiones tangenciales sobre la superficie que exigen unas características particulares sobre la resistencia al arrancamiento de los agregados, debido a la alta rugosidad de la superficie. Para contralor este problema es necesario limitar el tamaño máximo de los agregados para disminuir así la rugosidad superficial (Aguado, 1997). Finalmente, debido a la naturaleza cíclica de las cargas que actúan sobre un pavimento es necesario conocer el comportamiento a fatiga de estos hormigones. Hasta la fecha existen muy pocas experiencias concretas en laboratorio que traten el tema, y las pocas existentes no han profundizado lo suficiente como para llegar a obtener leyes de comportamiento utilizables en un proyecto. 2.1.2 PARÁMETROS Las propiedades enunciadas anteriormente están directamente afectadas por la estructura porosa del hormigón, y más aun por la calidad de los puentes de mortero que se forman entre los agregados (ver Figura 1). La permeabilidad está determinada por la macroporosidad originada en la cantidad justa de mortero y en la geometría de los poros y conductos que se forman. De un modo general podrá decirse que a mayor porosidad, la permeabilidad del hormigón poroso será más alta. Como se mencionó anteriormente la porosidad y la resistencia del hormigón poroso son propiedades antagónicas. Si se desea mejorar la resistencia sin alterar la porosidad se debe trabajar sobre el mejoramiento de la calidad de los puntes de mortero mediante el uso de aditivos. Finalmente la transmisión de esfuerzo al interior de la estructura porosa pone una exigencia adicional a la resistencia del agregado grueso.


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Otros parámetros tales como: relación agua/cemento, tamaño máximo del árido, tipo de árido y otros, inciden asimismo sobre las propiedades enunciadas de forma análoga a un hormigón convencional.

Figura 1. Formación de meniscos en el mortero (Fernandez, 1998)

2.2 REQUISITOS FUNCIONALES 2.2.1 PROPIEDADES Estos requisitos son aquellos que aseguran el correcto funcionamiento de la estructura de acuerdo a lo proyectado. En el caso de capas de rodadura se pueden encontrar:

• Disminución de riesgo de deslizamiento por formación de películas de agua. • Mejora de la reflexión de la luz, ya se de los propios vehículos o luces

exteriores. • Disminución del riesgo de circulación, debido a la falta de visibilidad en la

lluvia provocada por la salpicadura de vehículos precedentes. En la utilización de concretos porosos como base los requisitos funcionales están limitados a responder tanto en la absorción de esfuerzos como en la capacidad drenante de la capa. 2.2.2 PARÁMETROS El parámetro que incide en estas propiedades es de nuevo la estructura porosa del hormigón y la geometría de la capa de rodadura, dada por su espesor. Un

Puente entre agregados

Agregado

Mortero


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espesor demasiado reducido de la capa, puede traducirse en un pobre comportamiento desde el punto de vista acústico y de almacenamiento de agua, con incidencia directa en la seguridad. Este hecho hace que de acuerdo con las características generales del proyecto, exista un espesor mínimo de la placa a partir del cual las propiedades anteriores tienden a mejorar. Este comportamiento no es lineal, sino en algunos casos se observan tendencias a un comportamiento asintótico (Aguado. 1992). Ello debe hacer pensar sobre el valor del espesor a elegir, ya que el aumento de espesores tiene una evidente repercusión sobre el costo. Como orden de magnitud se estima que en aplicaciones viales, estos espesores deben ser superiores a 7 cm (Aguado. 1992). 2.3 REQUISITOS DE DURABILIDAD 2.3.1 PROPIEDADES Como es de esperar, al igual que en cualquier diseño de pavimentos, se debe exigir a la estructura un comportamiento adecuado a lo largo de la vida útil, frente a los distintos agentes que puedan incidir en la durabilidad. Estos agentes pueden agruparse en: condiciones climáticas, acción mecánica del tráfico y agentes externos de aportación (Aguado 1997). En cuento a las condiciones climáticas, estas son inherentes a la ubicación de la estructura y no se tiene control sobre ellas. Sin embargo, al igual que en cualquier otro diseño éstas se deben considerar al momento de escoger la solución de hormigón poroso a utilizar. La acción mecánica del tráfico tiene una repercusión sobre el comportamiento a la fatiga del pavimento poroso, al igual que sucede en los pavimentos convencionales. Por esta razón se necesita tener un conocimiento sobre el volumen y el tipo de tráfico que circulará por la vía. Finalmente dentro de los agentes externos se pueden considerar: polvo y arrastres sólidos, aceites y derivados, sales de deshielo; teniendo un efecto diferente en cada caso. El polvo y los arrastres sólidos pueden provocar con el tiempo problemas de colmatación. Aunque debe considerarse que la succión que provoca el propio tráfico puede reducir este efecto. Los aceites, las grasas y otros productos similares afectan el hormigón poroso de forma análoga a un hormigón convencional. Las sales de deshielo, actúan químicamente degradando el hormigón poroso usual. Para evitar este problema, el empleo de polímeros se manifiesta como una solución muy satisfactoria, ya que los polímeros, en general, tienen un buen comportamiento frente a agentes químicos agresivos (Aguado 1997).


21

2.3.2 PARÁMETROS El tipo de conglomerante en el hormigón define cuales son los agentes externos que más influyen sobre el mismo. Así pues dependido de las condiciones de exposición a agentes químicos, el diseñador debe realizar una elección adecuada del tipo de conglomerante para evitar las posibles afecciones que agentes agresivos puedan tener sobre la durabilidad del pavimento poroso. Como es de esperarse el desarrollo de colmatación en el pavimento y su comportamiento frente a las cargas de tráfico son aspectos relacionados con las características de la estructura porosa y el espesor de la placa. 2. 4 REQUISITOS ESTÉTICOS 2.4.1 PROPIEDADES En el campo estético se puede considerar la textura superficial y el color de la capa, cuando ésta es utilizada como rodadura. En el caso de utilizar capas de hormigón poroso como base, es deseable contar con una textura rugosa que permita una mejor adherencia con la capa superior, mientras que en su uso como rodadura la rugosidad debe llegar a un punto en el que se garantice seguridad contra el deslizamiento, pero al mismo tiempo, sin sobrepasar el límite que garantiza la resistencia contra el arrancamiento de agregado grueso. El color, que por razones arquitectónicas puede venir prefijado en proyecto, puede conseguirse o modificarse combinando distintos factores como son el uso de pigmentos, la utilización de áridos coloreados o el empleo de cemento gris o blanco (Josa, 1987). Se debe tener en cuenta que el uso de pigmentos implica un incremento en los costos. 2.4.2 PARÁMETROS Sobre la rugosidad superficial se puede considerar el tamaño máximo del agregado y la estructura porosa resultante. Por otro lado, la energía de compactación permite que el mortero fluya hacia las partes bajas de la capa, dando como resultado una mayor rugosidad. Este fenómeno no es aconsejable como método para obtener una mayor rugosidad superficial. El color depende del cemento (blanco o gris) que se utilice y/o de la cantidad de pigmento que se adicione. A lo largo de la vida útil del pavimento el color de la superficie puede cambiar debido a que el rozamiento de los neumáticos deja expuesto el color real de los agregados gruesos. Este fenómeno ya se ha


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observado en varios de los tramos de prueba con periodos de servicio mayores a 2 años. 2.5 REQUISITOS DE ADECUACIÓN AMBIENTAL Estos requisitos son aquellos que en definitiva permiten un desarrollo sostenible del pavimento. Así, se busca contribuir a la mejora de la calidad de vida, no solo de los usuarios de las vías sino de las comunidades aledañas; todo lo anterior dentro de un contexto en el que se evite la degradación del medio ambiente involucrado. Son cualidades del hormigón poroso (Aguado, 1997):

• La absorción de las ondas sonoras, dando lugar a una rodadura menos ruidosa.

• La versatilidad que da el color para una adecuada inclusión paisajística, en

consecuencia, se genera un descanso visual que mejora la calidad de vida del usuario directo e indirecto. Cabe recordar que, asimismo, una capa de rodadura de hormigón poroso reduce la reflexión de luces y salpicaduras.

• Su naturaleza de filtro que permite la eliminación de agentes contaminantes

antes de que el agua sea evacuada de la estructura hacia el subsuelo (Kara Construction, s. f.).

En la absorción de ruido influye directamente el espesor de la capa de rodadura. De igual forma, este parámetro incide en la capacidad de drenaje de la estructura. El color de la misma vendrá dado por el color de los finos: cemento, arena y pigmentos en el caso de emplearse. 2.6 ASPECTOS ECONÓMICOS El tratamiento de los aspectos económicos es similar al de cualquier obra civil. Se debe buscar economía en todas las etapas del proceso constructivo. Los materiales son una importante fuente de costos, y en especial el conglomerante utilizado marca importantes diferencias económicas entre las posible soluciones de hormigón poroso que se planteen. Por esta razón se debe prestar mucha atención a la optimización de la dosificación y tipo de cemento a utilizar, sin quitarle importancia a la calidad global del pavimento. Otro factor importante es el mantenimiento de la estructura. En este sentido se debe contemplar la posibilidad de colmatación y por ende los costos que implicarían los procedimientos necesarios para evitarla. Este es el parámetro que


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más incide en los costos de mantenimiento y es particular a los hormigones porosos. En cuanto al resto de factores necesarios para planificar mecanismos de mantenimiento, los pavimentos de hormigón poroso pueden ser tratados como un pavimento rígido convencional. 2.7 CONCLUSIONES Como toda obra civil, los pavimentos de hormigón poroso también deben cumplir una serie de requerimientos que no se limitan a sus propiedades mecánicas, sino que por el contrario integran otra serie de factores como los son los requerimientos ambientales, estéticos y de durabilidad. En este aspecto el hormigón poroso cuenta varias ventajas sobre los concretos convencionales gracias a sus excelentes capacidades de absorción de ondas sonoras y su capacidad drenante, que indirectamente llega a funcionar como un filtro natural de agua que actúa antes de evacuar el agua hacia el subsuelo.


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3. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN POROSO

En la actualidad se cuenta con gran número de experiencias de laboratorio en las que se plantean distintos diseños de mezcla, variando las cantidades de los componentes de la misma. Así pues, se han encontrado correlaciones aun no cuantificables entre parámetros como la porosidad, la relación agua/cemento, la resistencia a la compresión, entre otras. Sin embargo, a pesar de la cantidad de experiencias no se ha podido llegar a generar un método de diseño unificado, que permita obtener resultados de permeabilidad y características mecánicas, a partir del conocimiento de las propiedades de los materiales a utilizar. Por esta razón los mecanismos de diseño de mezcla que se han venido utilizando están basados en recomendaciones que se hacen a partir de experiencias pasadas. En el caso de diseño de pavimentos peatonales y de bajo tráfico se cuenta con manuales como el Pórtland Cement Pervious Pavemnt Manual en Florida y el capítulo de concretos poroso del Georgia Stormwater Management Manual, sin embargo estos también se basan en recomendaciones básicas a partir de experiencias pasadas y no en métodos analíticos de diseño. Así, es común encontrar sugerencias sobre las cantidades mínimas de cemento o tamaños máximos de agregado, de acuerdo con las exigencias del proyecto; y no correlaciones como la ley de Abrams en concretos densos que permite saber con certeza que a menor relación agua/cemento aumenta la resistencia del concreto. Como es de esperarse, al carecer de un método unificado de diseño de mezcla para concretos poroso, tampoco se cuenta con métodos de diseño para la estructura de pavimento en general. Los diseños de pavimentos de hormigón poroso actuales son el resultado de la modificación de diseños pasados, de acuerdo con las características específicas de cada proyecto. Aunque la situación actual en el diseño de pavimentos de hormigón poroso sea la explicada, la utilización del material ha teniendo gran aceptación y son muchos los esfuerzos que se vienen haciendo para llegar a la unificación de los conocimientos que se tiene sobre el mismo. El futuro del hormigón poroso es prominente en el área de pavimentos gracias a sus beneficios económicos, ambientales y funcionales.


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Uno de los objetivos de esta investigación es el estudio de la influencia de la energía de compactación sobre las propiedades mecánicas del pavimento. Al ser éste el principal interés de éste proyecto, el método de dosificación del Instituto de Cemento Pórtland Argentino, desarrollado por Luís Fernández y su grupo de investigadores, era la mejor opción para el diseño de las mezclas que se utilizarán en el presente estudio. Este método no tiene en cuenta las características ambientales ni del subsuelo, sino que se centra en las propiedades de los materiales que conforman la mezcla. A diferencia del método argentino, las especificaciones y manuales norteamericanos consultados están más encaminadas a diseñar la estructura de pavimento en su totalidad, lo cual no es el objetivo de la presente investigación. A continuación se hará una explicación sobre los parámetros que determinan las proporciones de la mezcla del método de dosificación argentino mencionado anteriormente. Este método, bastante simple, no permite cuantificar ninguna de las propiedades mecánicas de la mezcla que se obtienen, sino que busca llegar a una porosidad deseada para que posteriormente, mediante prueba-ensayo se puedan llegar a determinar los parámetros de resistencia del hormigón. 3.1 PARÁMETROS QUE DETERMINAN LAS PROPORCIONES DE LA MEZCLA Como se pudo ver en el capítulo 2, el principal parámetro de diseño de mezclas es la macroporosidad del hormigón. A partir de este factor, aparece una nueva condición que es la permanencia de la permeabilidad a lo largo de la vida útil del pavimento. Aun cuando las pruebas de laboratorio indiquen que es posible obtener adecuadas permeabilidades para porosidades del orden del 12 al 15% (W. Bernabé, 1996), la experiencia internacional demuestra que es necesaria una porosidad del orden del 20% para reducir los problemas de colmatación (J. Christory 1996). 3.1.1 RELACIÓN AGUA/CEMENTO La relación agua/cemento, como concepto global, no es el factor determinante de la resistencia, adquiriendo mayor importancia su influencia sobre las propiedades reológicas del mortero en estado fresco. Este parámetro deja entonces de ser un factor determinante. La variación de la resistencia para distintas relaciones tiene una forma completamente distinta a la establecida por la ley de Abrams y se caracteriza por presentar un óptimo regulado por las propiedades en estado fresco. Al mantener una relación con las propiedades en estado fresco, la relación agua/cemento determina las características de fluidez del mortero, que influyen en la geometría de los poros y capilares, y en la escogencia del método de compactación adecuado, para evitar que el mortero percole en forma excesiva a las secciones inferiores del hormigón, provocando colmatación.


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3.1.2 CARACTERÍSTICAS DEL AGREGADO GRUESO Una buena gradación de tamaños mejora el comportamiento mecánico pero reduce la permeabilidad, por lo que, en general, se preferirán los agregados discontinuos o directamente los monogranulares. Tratándose de agregados monogranulares, es sencillo comprobar que su contenido de vacíos depende solamente de la forma de los mismos y del grado de compactación, cualquiera que sea su tamaño máximo. Sin embargo, se tiende al empleo de tamaños máximos de 9,5 hasta 12,5 mm por razones de rugosidad su-perficial del hormigón y resistencia mecánica. En un comienzo se emplearon agregados de 19 mm, pero los resultados mostraron la conveniencia de reducir esos tamaños y emplear agregados con distribuciones de tamaño marcadamente monogranular (Witoszek, 1996). 3.1.3 RELACIÓN FINOS/GRUESOS (F/G) Este es un parámetro empírico que limita la cantidad de arena que tiene la mezcla. Se recomienda mantener este valor en el rango: 0.05 < F/G < 0.3. (Fernandez, 1998). Esto se debe a las siguientes razones:

• Si el valor se encuentra por debajo de 0.05 los puentes de mortero (ver Figura 1) son muy débiles y el hormigón puede resultar muy vulnerable a ataques químicos por sustancias agresivas.

• Si F/G esta por encima de 0.3, indica mayores contenidos de arena por lo

cual, dependido de la relación a/c adoptada, se puede llegar a obtener mejores resistencia pero se estaría sacrificando la principal cualidad del hormigón que es su porosidad.

Cabe resaltar que existe una relación agua/cemento óptima que varía en forma moderada con F/G. Así, al aumentar la relación a/c óptima también se incrementa la relación F/G y viceversa (Fernandez, 1998). 3.2 MATERIALES 3.2.1 CEMENTO En general se utiliza cemento Pórtland normal, sin embargo se puede contemplar la posibilidad de usar cementos especiales si las condiciones ambientales de la obra así lo exigen (Fernandez, 1998). El hormigón poroso presenta un fraguado rápido debido a su estructura abierta que permite el flujo de aire. Este fenómeno puede afectar la resistencia del concreto por lo cual puede llegar a ser necesario utilizar retardantes,


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especialmente cuando se este vaciando en épocas de verano con temperaturas superiores a 30º C (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.) 3.2.2 AGREGADO GRUESO Las consideraciones generales que se tienen sobre los agregados son las mismas que en concretos normales. Sin embargo en lo que respecta a las características granulométricas, como se ha mencionado, se introduce el requerimiento de agregados monogranulares para optimizar el contenido de vacíos. Puede emplearse tanto canto rodado como piedra partida, aunque debe evitarse los agregados blandos o con planos de debilidad (Fernández, 1998). El bajo contenido de arena hace que en muchos casos exista contacto entre partículas de agregado grueso, por lo cual se debe ser un poco más restrictivo con lo que respecta al desgaste de los agregados. Según el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, se deben adoptar como valores de referencia un desgaste en la máquina de los angeles menor al 22% y una absorción menor al 1% (Fernandez, 1998). 3.2.3 AGREGADOS FINO Las especificaciones del agregado fino son algo más permisivas, admitiendo una absorción de hasta el 2%. En cuanto a granulometría y tamaño es común el empleo de fracciones de 0 a 5 milímetros o 3 a 5 milímetros (Fernández, 1998). La baja cantidad de agregado fino en una matriz de concreto poroso hace que su influencia sobre las propiedades mecánicas sea mínima (Aguado, 1992). 3.2.4 OTROS COMPONENTES La adición de sílica fume permite mejorar la resistencia a compresión, flexión y tracción, dado que incrementa la resistencia de los puentes de mortero. Su empleo se recomienda cuando se diseñan mezclas de hormigón poroso de altas prestaciones (Witoszek, 1996). Por otro lado los polímetros incrementan la resistencia a flexotracción del hormigón, pero no afectan sensiblemente la resistencia a compresión y tracción indirecta. Entre los distintos productos utilizados, se pueden citar acrílicos puros, etireno-acrílicos, epoxis emulsificantes o estireno-butadieno (Christory, et al, 1996). 3.3 MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DEL INSTITUTO DE CEMENTO PÓRTLAND ARGENTINO Los resultados obtenidos con este método deben ajustarse posteriormente mediante correcciones sobre probetas de prueba.


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Los datos necesarios para el método propuesto son los siguientes:

• Peso específico del agregado grueso • Peso específico del agregado fino • Peso específico del cemento

3.3.1 PROCEDIMIENTO (Instituto de Cemento Pórtland Argentino, 1998) Después de definir la porosidad de diseño de acuerdo a las exigencias de la ubicación del proyecto se debe proceder a evaluar la porosidad del esqueleto granular del agregado grueso. Para ello solo basta conocer la masa unitaria compactada (M.U.C) del mismo, la cual se obtiene mediante el procedimiento de la norma NTC 92. Cabe resaltar que esta porosidad de diseño, se define a criterio y de acuerdo a experiencias pasadas teniendo en cuenta el régimen hidrológico de la zona. Es de esperarse que la porosidad del esqueleto granular sea bastante superior a la porosidad de diseño de la mezcla, debido al espacio que ocupa el mortero. Así pues, la cantidad de piedra que contiene un metro cúbico de hormigón poroso es menor que la cantidad de piedra compactada en igual volumen. La relación entre estas dos cantidades es la correlación K. a. La Correlación K El promedio de valores obtenidos para K es de 0.89 y su rango de variación es bastante bajo (0.85 a 0.92). Para determinar este valor, se debe seguir el siguiente procedimiento:

1. Adoptar la dosificación de mezcla que más se asemeje a los requerimientos del hormigón y a las características de los materiales, según experiencias pasadas.

2. Elaborar un cilindro de prueba, utilizando el mismo método de

compactación utilizado para el cálculo de la masa unitaria compactada del agregado grueso (Ver Anexo B.2).

3. Inmediatamente después de compactado el cilindro de prueba, su

contenido deber ser lavado sobre un tamiz #4.

4. Secar al horno por 24 horas y calcular la cantidad efectiva de piedra en un metro cúbico de hormigón poroso.

5. Calcular el parámetro K de acuerdo a los resultados del punto anterior

como la relación entre el resultado anterior y la masa unitaria compactada


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del agregado grueso.

6. Este procedimiento debe repetirse si la dosificación final varía de forma significativa con respecto a la dosificación adoptada para la determinación de la correlación K.

7. La correlación K debe calcularse para cada tipo de agregado que se va a

utilizar. Con la correlación K y los demás datos enunciados para el método propuesto, se puede proceder al cálculo de la porosidad del esqueleto granular a partir de la siguiente expresión:

)*..(1 KCUM

geg γ

η −= (1)

Siendo ηeg la porosidad del esqueleto granular, M.U.C. la masa unitaria compactada seca del agregado grueso, γg el peso especifico de la grava y K la correlación explicada anteriormente. Seguidamente se calcula el volumen de mortero (Vm) a partir de la siguiente expresión:

xegmorV ηη −= (2) Donde ηx es la porosidad de diseño. Con los datos obtenidos hasta el momento y adoptando las relaciones agua/cemento y cemento/arena adecuadas, se procede a despejar el contenido de cemento de la siguiente expresión:

)1(*..96.0*caagua

morACCUCV

γγγ++= (3)

Donde: C.U.C = Contenido unitario de cemento C = Relación agua/cemento A = Relación arena/cemento γa = Peso específico de la arena γc= Peso específico del cemento γagua= Peso específico del agua


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Es importante guardar consistencia en las unidades. La multiplicación del volumen de mortero por el factor 0.96, corresponde al contenido de aire natural incorporado en el mortero, que se supone del 4%. Conociendo el C.U.C es sencillo calcular las demás cantidades necesarias para la preparación de un metro cúbico de mezcla. El volumen de agua en litros se obtiene al multiplicar el C.U.C por la relación agua cemento. De igual forma se obtiene el peso de la arena al multiplicar la relación arena cemento por el C.U.C. Finalmente el peso del agregado grueso necesario para el metro cúbico de mezcla, se calcula multiplicando su masa unitaria compactada (M.U.C) por la correlación K. Por otro lado, el cilindro de prueba que se elabore debe servir para ajustar la relación agua/cemento a un valor adecuado de acuerdo a la consistencia del mortero. Se debe tener presente que la relación arena/cemento y la consistencia del mortero pueden hacer variar el factor K, para un método fijo de compactación. Finalmente se debe resaltar que no se puede obviar nunca la corrección mediante la elaboración de cilindros de prueba. 3.4 CONCLUSIONES Aunque el método del Instituto de Cemento Pórtland Argentino parte de la adopción de valores de otras dosificaciones para ser corregidas mediante un mecanismo de prueba-ensayo, éste es una buena herramienta de diseño que junto con el conocimiento de las propiedades de los materiales y su correcta aplicación permite llegar a diseños de mezcla de una forma relativamente rápida. Finalmente es importante resaltar que el anterior es un método de diseño de mezcla de hormigón poroso y no de la estructura del pavimento en su totalidad. En la actualidad no se cuenta con un método de diseño de pavimentos que tenga en cuenta la influencia de la utilización del hormigón poroso sobre la estructura, ya sea como base o capa de rodadura.


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4. DISEÑO DE LA MEZCLA DE HORMIGÓN POROSO

A continuación se presenta el procedimiento completo para la obtención del diseño de mezcla utilizado en la presente investigación. Este procedimiento incluye la obtención de las propiedades de los materiales necesarias para el uso del método de dosificación del Instituto de Cemento Pórtland Argentino. 4.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Para la presente investigación se contó con la colaboración de CEMEX COLOMBIA. Todos los materiales fueron donados por esta organización y se extrajeron de la Planta de Premezclados Morato, ubicada en Bogotá. Todas las pruebas de laboratorio realizadas a los materiales se llevaron a cabo en las instalaciones del CITEC (Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico) de la Universidad de los Andes. 4.1.1 CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO Aunque ha sido común la utilización de cemento Pórtland normal para la elaboración de concreto poroso, para los ensayos realizados en este proyecto se utilizo cemento portland tipo III de marca Samper, de especificaciones especiales para la planta de premezclados. Esto debido a la mayor facilidad de obtención de éste material gracias a la colaboración de CEMEX.

El cemento portland tipo III se usa cuando se requiere de una alta resistencia inicial. Su composición es similar a la del tipo I, pero con mayor finura. Algunas veces presenta una baja resistencia a los sulfatos (Sánchez, 1986).

a. Características químicas del cemento: En la tabla 1 se presentan las propiedades químicas del cemento Samper tipo III.


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Tabla 1. Propiedades químicas del cemento.

Compuesto Máximo valor admisible % Valor %

SiO2 .... 20.18 AlO3 .... 4.43

Fe2O3 .... 3.36 CaO .... 63.03 MgO NT 321 Máx 7 1.85 SiO3 4.5 2.69

NaO2 + K2O 0.6 0.37 Pérdida fuego 4.0 1.96

Residuo insoluble 3.0 1.62 C3A 8.0 6

b Características físicas del cemento: En la tabla 2 se presentan las características físicas del cemento Samper tipo III.

Tabla 2. Propiedades físicas del cemento.

Propiedad Valor Método Utilizado Peso Especifico Gs (gr/cm3) 3.1 Le chatelier NTC 221 Finura 3.1 Blaine NTC 33 Expansión autoclave (%) 0.14 NTC 107 Fraguado Inicial (min) 129 Vicat NTC 118 Fraguado Final (min) 200 Vicat NTC 118

(Ver anexo A) El único ensayo que se realizó al cemento en esta investigación fue el de peso específico. Los demás valores consignados en las tablas anteriores fueron consultados en los laboratorios de la planta Morato de CEMEX, y corresponden a valores típicos para el tipo de cemento utilizado. 4.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS: Sin lugar a duda las características de los agregados, y en particular los gruesos, son determinantes en el diseño de concretos porosos. Su dureza, forma y tamaño, entre otras características, determinan la geometría de los poros y las principales propiedades mecánicas del concreto en estado endurecido.


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a. Características del agregado fino: En la tabla 3 se presenta un resumen de las propiedades del agregado fino empleado:

Tabla 3. Propiedades valoradas del agregado fino.

Características Unidades Valor Método Utilizado Absorción % 0.81 NTC 237 Peso Específico (γs) gr/cm3 2.59 NTC 237 Masa Unitaria Suelta (M.U.S) gr/cm3 1.66 NTC 92 Masa Unitaria Compacta (M.U.C) gr/cm3 1.74 NTC 92 Coeficiente de uniformidad (Cu) - 6.25 NTC 77 Coeficiente de concavidad (Cc) - 0.42 NTC 77

(Ver anexo B) La figura 2 muestra curva granulométrica de los agregados finos:

Figura 2. Curva Granulométrica de los agregados finos.

0

20

40

60

80

100

120

0,010,101,0010,00

DIAMETRO DE LA PARTÍCULA (mm)

PO

RCE

NTAJ

E Q

UE P

ASA

b. Características del agregado grueso: En la tabla 4 se presenta un resumen de las propiedades valoradas del agregado grueso:


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Tabla 4. Propiedades valoradas del agregado grueso.

Características Unidades Valor Método Utilizado Tamaño máximo - 1/2” NTC 77 Peso Específico (γs) gr/cm3 2.560 NTC 176 Masa Unitaria Suelta (M.U.S) gr/cm3 1.346 NTC 92 Masa Unitaria Compacta (M.U.C) gr/cm3 1.475 NTC 92 Coeficiente de uniformidad (Cu) - 6.25 NTC 77 Coeficiente de concavidad (Cc) - 0.42 NTC 77

(Ver anexo C) La escogencia del tamaño máximo de ½” se hizo a partir de varias conclusiones obtenidas en otras investigaciones:

• La rugosidad superficial de concretos porosos en el que se emplean tamaños de agregado grueso superior a ½” es excesiva lo cual pone en desventaja la estética de la obra (Fernández, Vitola, et al, 1999).

• Altas rugosidades incrementan la vulnerabilidad del arranque de partículas por contactos superficiales. (Aguado, 1997).

• El empleo de tamaños de agregado entre 9,5 y 12,5 mm. permite que se obtengan concretos con porosidades de hasta 25%. Tamaños menores aumentan la resistencia del concreto pero disminuyen su permeabilidad (Bollati, 1998).

La figura 3 muestra la curva granulométrica de los agregados gruesos: Figura 3. Curva Granulométrica de los agregados gruesos.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,101,0010,00100,00

DIAMETRO DE LA PARTÍCULA (mm)

PO

RCE

NTAJ

E Q

UE P

ASA


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4.2 DISEÑO DE LA MEZCLA DE HORMIGÓN POROSO PARA LOS ENSAYOS: El procedimiento que se utilizó para el diseño del concreto poroso es el mismo que se describe en el capítulo anterior bajo el numeral 3.3.1. Este corresponde método de dosificación del Instituto de Cemento Pórtland Argentino. La porosidad adoptada es de 20% de acuerdo con lo discutido en el capítulo 3 numeral 3.1. Esta porosidad tiene en cuenta la posible colmatación de los poros durante la vida útil de un pavimento. En cuento a la relación arena/cemento y agua/cemento, los valores adoptados fueron tomados de otros diseños de mezcla realizados en los laboratorios de CEMEX, durante otras investigaciones. Según John E. Paine, 1999, estos valores tienen su mayor influencia en las propiedades en estado fresco del concreto. A pesar de esto se adoptaron los valores de los diseños que mostraron el mejor desempeño mecánico. El primer valor adoptado para la correlación K es un valor teórico que corresponde al valor medio de otros diseños. Esta constante tiene un bajo rango de variación (0.85 a 0.92) (Fernández, Vitola, et al, 1999). Como se explicó en el capitulo 3 esta correlación debe ser corregida mediante la elaboración de cilindros de prueba. Este proceso se lleva a cabo más adelante.

Tabla 5. Variables y valores adoptados para el diseño de mezcla.

El primer paso a seguir es el cálculo de la porosidad del esqueleto granular (ηeg).

)*..(1 KCUM

geg γ

η −= (1)

VARIABLE SÍMBOLO UNIDADES VALORES ADOPTADOS

Relación arena/cemento A - 0.71 Relación agua /cemento C - 0,3 Porosidad de Diseño ηx % 20 Masa Unitaria Compactada agregado grueso M.U.C Kg/m3 1529,33

Peso específico arena γa Kg/m3 2594,99 Peso específico grava γg Kg/m3 2505,42 Peso específico cemento γc Kg/m3 3111,65 Correlación K K - 0.88


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0463.)88.0*42.250533.1529(1 =−=egη

A continuación se procede al cálculo de volumen de mortero (Vmor) xegmorV ηη −= (2)

263.0020.0463.0 =−=morV

El contenido unitario de cemento (C.U.C) se despeja de la siguiente formula:

)11000

(*..96.0*ca

morACCUCV

γγ++= (3)

)3112

12595

71.01000

3.0(*..96.0*263.0 ++= CUC

42.281.. =CUC Kg. Conociendo el contenido unitario de cemento es sencillo calcular las demás cantidades para completar el diseño de mezcla.

Tabla 6. Primera aproximación. Dosificación para un metro cúbico de concreto poroso.

COMPONENTES UNIDADES CANTIDADES

C.U.C Kg 281,42 Agua Lt 84,42 Arena Kg 201,01 Grava Kg 1345,81


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Con esta primera aproximación de cantidades se procedió a la elaboración del primer cilindro de prueba para la corrección de la relación agua/cemento y el cálculo de la correlación K real. Según el manual de concretos porosos de la Asociación de Productos de Concreto de Florida (2000), inmediatamente después del mezclado la pasta debe tener una apariencia de brillo metálico. Esta apariencia no se obtuvo en el primer proceso de mezclado, por lo cual fue necesario agregar agua hasta obtenerlo. Esta adición de agua produce una variación en la relación agua/cemento que cambió a 0.35. Con esta nueva relación agua/cemento se deben recalcular las demás cantidades siguiendo el mismo procedimiento que se describió anteriormente. Los cálculos para la obtención de estas cantidades se encuentran en el anexo D. La dosificación final de la mezcla se encuentra se presenta en la tabla 7.

Tabla 7. Dosificación final para un metro cúbico de concreto poroso.

COMPONENTES UNIDADES CANTIDADES C.U.C Kg 266,55 Agua L 93.29 Arena Kg 190.39 Grava Kg 1345,81

Con esta dosificación se procedió al cálculo de la correlación K. El procedimiento seguido se describe en el capitulo 3 numeral 3.3.1.

Volumen del molde: 1647,4 cm3 Masa Unitaria Compactada (M.U.C) del agregado grueso: 1,529 gr/cm3

A partir de estos dos valores se puede calcular el volumen de grava sin inclusión de mortero.

Peso grava sin inclusión de mortero: 2518.9 gr (1) Después de elaborar la probeta de prueba, compactando a tres capas 25 golpes, se lavó el hormigón sobre tamiz # 4 y se secó al horno durante 24 horas. Peso grava después de lavada y seca: 2224.4 gr. (2) La relación entre estos dos valores es el valor de K.

88.09.25184.2224

==K (3)


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Se realizaron 3 probetas de prueba para calcular esta correlación. Paradójicamente, el valor promedio de los resultados coincidió con el valor teórico adoptado al principio del diseño.

Tabla 8. Valores obtenidos para la correlaciona K.

K Ensayo 1 0,88 Ensayo 2 0,87 Ensayo 3 0,89 Promedio 0,88

(Ver anexo E) Como se puede observar, el procedimiento planteado está basado en un mecanismo de pruebas y ensayos debido a la necesidad de adoptar parámetros como las relaciones arena/cemento, agua/cemento y la correlación K, y a la necesidad de ajustar valores de acuerdo con patrones de prueba. Este hecho hace necesario que se conozcan otros diseños de mezcla antes de poder utilizar este procedimiento. 4.3 CONCLUSIONES El método descrito anteriormente no garantiza ningún resultado sobre las propiedades del concreto en estado endurecido. Solamente se parte de una porosidad de diseño y no se puede decir nada sobre cual será la resistencia a comprensión o flexión del concreto. Este hecho hace que el procedimiento vuelva y caiga en un proceso cíclico en el que el único mecanismo para obtener unas propiedades mecánicas determinadas es el de elaborar patrones de prueba para ir corrigiéndolos hasta llegar a obtener los resultados deseados.


39

5. ESCOGENCIA DE LOS MÉTODOS DE COMPACTACIÓN Las diferentes investigaciones sobre hormigón poroso buscan relaciones entre los distintos componentes de la mezcla que permitan generar una mayor certeza sobre las propiedades finales del concreto. A lo largo de todas estas experiencias en las que básicamente se varían las cantidades o propiedades de los componentes de la mezcla (relacion agua/cemento, arena/cemento, tamaño de agregado, etc.), se ha observado que la energía de compactación tiene una influencia directa sobre propiedades tan importantes como la resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y permeabilidad. 5.1 MÉTODOS DE COMPACTACIÓN: De acuerdo a las experiencias internacionales se debe descartar el uso de vibradores como método de compactación. Se ha demostrado que la vibración interna hace que el mortero percole de forma excesiva hacia las partes inferiores provocado colmatación (Aguado, 1997). En la presente investigación se elaboraron cilindros en los que se utilizó desde el varillado convencional, hasta la compactación con martillo de proctor. Los resultados mostraron que las mayores densidades se obtienen mediante la compactación con varilla a tres capas 25 golpes, al igual que con martillo proctor al mismo numero de capas y golpes. Aunque algunas experiencias internacionales descartan el uso de martillo proctor debido a que produce rotura de los agregados, las experiencias llevadas a cabo en este proyecto mostraron que estas roturas no fueron significativas sobre el tipo de agregados utilizado. Las propiedades del agregado grueso y en especial su dureza, son entonces parámetros a tener en cuenta para la selección de un método de compactación adecuado. Para la escogencia del método de compactación se realizaron 8 pruebas con cilindros de 6 in de diámetro por 12 in de altura [150 por 300 mm]. Lo dosificación utilizada corresponde a la obtenida en el capítulo anterior (Ver Tabla 9).


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La siguientes figura y tabla, muestran un análisis comparativo de los métodos probados. Tabla 9. Resultados de densidad para métodos de compactación probados.

No. DESCRIPCIÓN DENSIDAD (Kg/m3)

1 3 capas/25 golpes (Proctor) 1914,36 2 3 capas/25 golpes (Varilla) 1904,67 3 3 capas/17 golpes (Varilla) 1832,15 4 3 capas/10 golpes (Varilla) 1814,54 5 2 capas/7 golpes (Varilla) 1746,03 6 2 capas/5 golpes (Varilla) 1725,16 7 2 capas golpeando molde 1608,10

Figura 4. Densidad para distintas compactaciones

Método de Compactación Vs Densidad

1550

1600

1650

1700

1750

1800

1850

1900

1950

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Método de Compactación

Den

sida

d (K

g/m

3 )

La densidad máxima se obtuvo con la utilización de martillo proctor. Como se dijo anteriormente se observaron algunas roturas en los agregados gruesos, pero no fueron significativas. No se descarta el uso de este método de compactación en el laboratorio, sin embargo se debe hacer un análisis de la dureza de los agregados antes de proceder con este método. Si los agregados son muy blandos es de


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esperarse la rotura de los mismos, por lo cual se debería evitar el uso de compactación con martillo proctor y usar el varilleo de 3 capas 25 golpes por capa, que de acuerdo a los datos de densidad obtenidos, proporciona una energía de compactación muy similar. El método que arrojó el menor resultado de densidad, fue el de golpear el molde en dos capas. Este método consistió en golpear el molde a su alrededor con un martillo de caucho para permitir un acomodamiento del concreto. El método provocó una ligera segregación de los materiales; la mayor parte del mortero percoló hacia las capas inferiores y no se logró un acomodamiento adecuado del agregado grueso. Esto a su vez hizo que los puentes de mortero quedaran muy débiles y que los agregados gruesos fueran susceptibles al arrancamiento. Finalmente, y de acuerdo a la variación que provoca el método de compactación sobre la densidad del concreto, se escogieron los siguientes métodos para estudiar otras propiedades como resistencia a la flexión, compresión y permeabilidad:

1. 3 Capas 25 golpes por capa. 2. 3 Capas 10 golpes por capa. 3. 2 Capas 7 golpes por capa.

5.2 INFLUENCIA DE LA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN SOBRE LA CORRELACIÓN K Para verificar la influencia de la energía de compactación sobre la correlación K (Ver Capitulo 3 numeral 3.3.1) se procedió a la elaboración de dos cilindros de prueba utilizando la menor energía de compactación escogida (2 capas 7 golpes). Por otro lado fue necesario recalcular la masa unitaria compactada del agregado grueso (M.U.C) utilizando la misma energía de compactación que se utilizó en los 2 cilindros de prueba (Ver Anexo F). Masa Unitaria Compactada Modificada: 1.40 gr/cm3

Los resultados del cálculo de la correlación K para la menor energía de compactación (2 capas 7 golpes) se presentan en la tabla 10.

Tabla 10. Correlación K para la menor energía de compactación

(Ver anexo F)

Peso grava lavada y seca (gr) K Ensayo 2 2020,6 0,87 Ensayo 3 2076,5 0,90 Promedio 2047,4 0,89


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Podría llegar a creerse que la correlación K varía sustancialmente entre la mayor y la menor energía de compactación, sin embargo no es así. La correlación K es una relación entre la cantidad de piedra contenida en un metro cúbico de concreto, y la cantidad piedra sin inclusión de mortero en el mismo volumen y bajo el mismo método de compactación. Expandiendo las cifras significativas de las 2 correlaciones calculadas hasta el momento (Tablas 8 y 10) se tieneN los siguientes valores: 3 capas 25 golpes: k=0.882 2 capas 7 golpes: k=.0886 La variación es mínima (0.3%) por lo cual no fue necesario recalcular los diseños de mezcla al variar la energía de compactación. Este comportamiento de la correlación K se debe a que al ser calculada es necesario tener en cuenta con qué energía de compactación se obtuvo la masa unitaria compactada (M.U.C) del agregado grueso. De esta manera el método de compactación con el que se calcula la M.U.C del agregado grueso debe ser el mismo que se utiliza en los cilindros de concreto para el cálculo de la correlación K. Al haberse seleccionado las tres energías de compactación de acuerdo a los resultados de los ensayos de densidad, solo basta proceder a elaborar los cilindros y vigas necesarios para estudiar la influencia de los métodos de compactación sobre las propiedades mecánicas del concreto poroso. 5.3 CONCLUSIONES La escogencia de métodos de compactación representativos en ésta investigación es uno de los pasos mas importante para llegar a obtener resultados y conclusiones útiles en el proceso investigativo de los concretos poroso. Al ser la compactación uno de los proceso que influye de manera significativa en la propiedades finales del concreto, se escogieron 3 métodos de compactación. Una compactación alta una media y una baja. Estos tres métodos de compactación permitirán observar las variaciones que se presentan en resistencia mecánica y permeabilidad de los ciclindros de prueba. Para finalizar este capitulo es importante resaltar la importancia de utilizar el mismo método de compactación en el cálculo de la M.U.C de los agregados y la correlación K. De no hacerse así se obtendrán valores erróneos que no reflejaran el verdadero significado de la correlación.


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6. PROGRAMA DE ENSAYOS

Después de seleccionar los tres tipos de energía de compactación se procedió a la elaboración de vigas y cilindros de prueba para los ensayos de resistencia a compresión, resistencia a flexión y permeabilidad. Los materiales utilizados provienen de la Planta Morato de CEMEX Bogotá. Todos los ensayos fueron realizados en los laboratorios del CITEC (Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico) de la Universidad de Los Andes. Para facilitar la referencia que se hace a cada tipo de diseño, de aquí en adelante se adoptara la siguiente nomenclatura al referirse a los tres tipos de concreto poroso. Se debe recordar que el único parámetro que se está variando en los tres diseños es la energía de compactación: Concreto Poroso Diseño No 1 CP1 Concreto Poroso Diseño No 2 CP2 Concreto Poroso Diseño No 3 CP3 El diseño uno corresponde a la menor energía de compactación (2 capas 7 golpes por capa), el diseño 2 corresponde a la energía de compactación media (3 capas 10 golpes por capa) y finalmente el diseño tres es la mayor energía de compactación (3 capas 25 golpes por capa). 6.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Para los ensayos de resistencia a la compresión se prepararon 6 cilindros (15 centímetros de diámetro, por 30cm de alto) por diseño, para un total de 18 cilindros. Los primeros 9 cilindros fueron ensayados a los 7 días y los otros 9 a los 28 días. Para la elaboración de los especimenes se consultó la norma NTC 550 modificando la energía de compactación aplicada de acuerdo a los diseños planteados. La figura 5 muestra el montaje del ensayo.


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Figura 5. Ensayo de resistencia a la compresión, NTC 673

La alta rugosidad de los cilindros hizo necesario el refrentado de los mismos. Para este procedimiento se utilizó azufre y se siguió la norma NTC 504. El procedimiento es sencillo y consiste en el calentamiento del azufre hasta su estado líquido, seguidamente y con la utilización de un molde se procede a verter el azufre líquido sobre las caras superior e inferior de los cilindros. Al retirar el molde se obtienen superficies lisas aptas para fallar lo cilindros a compresión.

Figura 6. Refrentado de caras (Niño, s f)


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Para la medida de la resistencia a la compresión, de igual forma, se siguió el procedimiento normalizado en Colombia en la norma NTC 673, y se consultó la norma estadounidense ASTM C39-86.

6.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN Se fundieron 9 vigas con una sección cuadrada de 15 cm X 15 cm y largo de 90 cm. Todas las vigas fueron sometidas a curado hasta los 28 días, fecha a la cual fueron realizados los ensayos. Para la elaboración de las vigas fue necesario recalcular el número de golpes que se aplican por capa para obtener las mismas densidades de los cilindros. De acuerdo a la norma ASTM C-31, la energía de compactación equivalente a 3 capas 25 golpes por capa en cilindros de 15cm X 30 cm, corresponde a 2 capas en vigas de 15cm X 15cm y un golpe por cada 14 cm2. De acuerdo a esto el CP3 en las vigas se compactó en 2 capas 96 golpes por capa. En cuento al CP2 y el CP1 no se contaba con las equivalencias entre energías de compactación para vigas y cilindros por lo cual fue necesario elaborar 2 vigas de prueba para verificar que su densidad correspondía a la misma obtenida en los cilindros. La reducción en el número de golpes por capa entre los cilindros CP3 y CP2 es del 60%. De este modo se elaboró una viga reduciendo el número de golpes por capa en un 60%. La viga se compactó a dos capas 38 golpes por capa y el valor de densidad obtenido fue de 1824,20 Kg/m3. Este valor esta muy cerca del valor de densidad de los cilindros CP2 por lo cual se adoptó este método de compactación para las vigas del diseño CP2. Los resultados de densidad de todos los cilindros y vigas se muestran en el capítulo 7. La equivalencia de energía de compactación entre los cilindros y las vigas del diseño CP1 fue un poco más complicada de obtener. Para llegar a la densidad deseada fue necesario elaborar dos vigas de prueba antes de alcanzar este valor. La primera viga se compactó en una sola capa a 70 golpes. La densidad de esta viga fue demasiado alta (1763,64 Kg/m3) por lo cual se elaboró una segunda viga de prueba compactada en una sola capa a 40 golpes. En este caso la densidad fue de 1712,34 Kg/m3, lo cual era un valor demasiado bajo comparado con la densidad media de los cilindros CP2 (1744,50 Kg/m3). Finalmente se fundió una viga compactada a una capa 50 golpes y la densidad fué 1738,60 Kg/m3, la cual era la densidad más cercana al valor medio de la densidad de los cilindros. La tabla 11 muestra un resumen de las energías de compactación utilizadas para la elaboración de las vigas y cilindros.


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Tabla 11. Métodos de compactación para elaboración de vigas y cilindros.

DISEÑO COMPACTACIÓN CILINDRO COMPACTACIÓN VIGA

NÚMERO DE

CAPAS GOLPES POR

CAPA NÚMERO DE

CAPAS GOLPES POR

CAPA CP1 2 7 1 50 CP2 3 10 2 38 CP3 3 25 2 96

Para la obtención de la resistencia a la flexión, comúnmente llamada módulo de rotura, se siguieron los procedimientos utilizados para concretos convencionales consignados en la norma NTC 2871. De igual forma se consultó la norma ASTM-c78. La figura 6 muestra una viga del diseño CP3 siendo fallada.

Figura 7. Montaje ensayo de resistencia a la flexión, NTC 2871

Es importante resaltar que las características de la mezcla en estado fresco influyen de manera significativa sobre los resultados de densidad de cilindros y vigas. Por esta razón es indispensable llevar un control estricto sobre la humedad de los agregados gruesos y finos para garantizar que la cantidad de agua en cada proceso de mezcla sea la misma. De no llevarse éste control se podría estar cambiando la relación agua/cemento en el diseño de la mezcla lo cual se reflejara en densidades mayores o menores.


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6.3 PERMEABILIDAD La norma para determinar la permeabilidad de concretos es la NTC 4483. Sin embargo, esta norma está diseñada para concretos normales que poseen permeabilidades muy bajas lo cual hace necesario la utilización de elevadas presiones para permitir el paso del agua a través de la matriz. Ante la imposibilidad de medir la permeabilidad de los concretos porosos siguiendo la norma NTC 4483 fue necesario desarrollar una nueva metodología. Después de fallar las vigas a flexión, se extrajeron núcleos de 3 in de diámetro por 6 in de altura de los restos sanos de las vigas falladas. Estos núcleos fueron colocados en una cámara triaxial donde se saturaron bajo una presión mínima de confinamiento. Posteriormente se hizo circular agua a través de la matriz, bajo una presión constante y se midieron los valores de permeabilidad correspondientes, siguiendo el mismo procedimiento que se hace para suelos. Antes de introducir los núcleos en la cámara triaxial, sus costados fueron recubiertos por una delgada capa de mortero para evitar que la presión de confinamiento aplicada rompiese la goma que recubre la muestra al hacer contacto con la superficie rugosa del concreto poroso.

Evidentemente no existe ninguna norma estandarizada para determinar la permeabilidad del concreto poroso por lo cual ha sido común la utilización de permeómetros de carga variable en los qué se recubren las paredes de todas las muestra con vaselina a medida de sellante para evitar el paso del agua (Mojica, 2003).

Figura 8. Montaje ensayo de permeabilidad. (Mojica, 2003)


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6.4 CONCLUSIONES Al no existir ningún tipo de estandarización en los procedimientos necesarios para la determinación de las propiedades del concreto poroso, se han creado distintas modificaciones sobre los ensayos utilizados en concretos convencionales. Este hecho hace que las comparaciones realizadas entre las distintas investigaciones existentes en el campo del concreto poroso queden sujetas a variaciones en los resultados, generadas por los procedimientos personalizados que se han utilizado. Es así como éste puede ser uno de los campos en los que se deben concentrar los estudios actuales para permitir la comparación de resultados entre investigaciones bajo la luz de procedimientos estandarizados.


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1. RESULTADOS OBTENIDOS

El presente capítulo muestra los resultados obtenidos en la serie de ensayos realizados a los tres diseños de concreto porosos planteados (CP1, CP2, CP3). 7.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia a la compresión de las muestras cilíndricas se calculó dividiendo la máxima carga alcanzada durante el ensayo entre el área de la sección trasversal de la muestra cilíndrica.

APcF =' (1)

La figura 9 muestra los cilindros utilizados para los ensayos de compresión a los 7 días. Las tablas 12, 13 y 14 muestran los resultados de estos ensayos para cada uno de los diseños.

Figura 9. Cilindros para ensayos de compresión.


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Tabla 12. Resultados de ensayo de compresión para CP1 a los 7 días

DISEÑO CARGA (Kg)

ÁREA TRANS. EDAD F'c F'c

Kg cm2 Días Kg/cm2 Mpa CP1 5632 182,41 7 30,87 3,09 CP1 5522 182,41 7 30,27 3,03 CP1 5828 182,41 7 31,95 3,19

Promedio 5661 182,41 7 31,03 3,10


DISEÑO CARGA (Kg)



Promedio 10428 182,41 7 57,17 5,72


DISEÑO CARGA (Kg)



Promedio 16185 182,41 7 88,72 8,87

La tabla 15 es un resumen de los valores promedio de los ensayos de compresión a los 7 días.

Tabla 15 Resumen de valores medios de compresión a los 7 días

DISEÑO CARGA (Kg)




51

Los resultados de los ensayos de resistencia a la compresión a los 28 días se presentan en las tablas 16,17 y 18.


DISEÑO CARGA

(Kg) ÁREA

TRANS. EDAD DENSIDAD F'c F'c Kg cm2 Días Kg/m3 Kg/cm2 Mpa

CP1 14939 182,41 28 1712,12 81,90 8,19 CP1 17310 182,41 28 1756,32 94,89 9,49 CP1 16615 182,41 28 1746,66 91,08 9,11

Promedio 16288 182,41 28 1738,37 89,29 8,93


DISEÑO CARGA

(Kg) ÁREA


CP2 20900 182,41 28 1796,09 114,57 11,46 CP2 20514 182,41 28 1815,37 112,46 11,25 CP2 21280 182,41 28 1803,28 116,66 11,67

Promedio 20898 182,41 28 1804,91 114,56 11,46


La tabla 19 es un resumen de los valores medios de compresión a los 28 días.

Tabla 19 Resumen de valores medios de compresión a los 28 días

DISEÑO CARGA

(Kg) ÁREA


CP1 16288 182,41 28 1738,37 89,29 8,93 CP2 20898 182,41 28 1804,91 114,56 11,46 CP3 28173 182,41 28 1911,70 154,45 15,44

DISEÑO CARGA

(Kg) ÁREA


CP3 28170 182,41 28 1926,35 154,43 15,44CP3 26830 182,41 28 1903,12 147,08 14,71CP3 29520 182,41 28 1905,63 161,83 16,18

Promedio 28173 182,41 28 1911,70 154,45 15,44


52

7.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN La viga fue cargada en dos puntos y todas las fracturas ocurrieron dentro del tercio medio de la luz libre. La resistencia a la flexión se determina a partir de la formula:

2dbLPMR

××

= (2)

Donde: MR: Modulo de Rotura en Kg/cm2 P: Carga máxima aplicada en Kg. L: Luz libre entre apoyos de la viga en cm. b: Ancho promedio de la viga en cm. d: Altura promedio de la viga en cm.

Las dimensiones correspondientes al montaje utilizado son las siguientes:

L = 76.5 cm. b = 15,2 cm. d = 15,2 cm.

La figura 10 muestra las vigas del diseño CP3 para el ensayo a flexión

Figura 10. Vigas para ensayo de resistencia a flexión


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Los resultados de los ensayos de resistencia a la flexión a los 28 días se presentan en las tablas 20, 21 y 22.

Tabla 20. Resultados de ensayo de flexión para CP1 a los 28 días

DISEÑO CARGA (Kg) EDAD DENSIDAD MR MR

Kg Días Kg/m3 Kg/cm2 Mpa CP1 808 28 1712,66 17,46 1,75 CP1 766 28 1731,79 16,56 1,66 CP1 791 28 1750,93 17,10 1,71

Promedio 788 28 1731,79 17,04 1,70

Tabla 21 Resultados de ensayo de flexión para CP2 a los 28 días

DISEÑO CARGA

(Kg) EDAD DENSIDAD MR MR


Promedio 852 28 1807,89 18,41 1,84

Tabla 22. Resultados de ensayo de flexión para CP3 a los 28 días

DISEÑO CARGA

(Kg) EDAD DENSIDAD MR MR


Promedio 938 28 1909,92 20,27 2,03

La tabla 23 es un resumen de los valores medios de flexión a los 28 días.

Tabla 23 Resumen de valores medios de flexión a los 28 días

DISEÑO CARGA

(Kg) EDAD DENSIDAD MR MR Kg Días Kg/m3 Kg/cm2 Mpa

CP1 788 28 1731,79 17,04 1,70 CP2 852 28 1807,89 18,41 1,84 CP3 938 28 1909,92 20,27 2,03


54

7.3 PERMEABILIDAD Para la medida de la constante k de permeabilidad se utilizó la siguiente expresión, que se deduce de la Ley de Darcy:

thAQLk = (3)

Donde: Q: Caudal de agua que se filtra a través de la muestra en un tiempo t. h: Carga total aplicada a la muestra. A: Sección transversal de la muestra. La tabla 24, 25, 26 muestran los resultados obtenidos en el ensayo de permeabilidad. La descripción del montaje se puede consultar en el capítulo anterior

Tabla 24. Resultados de ensayo de permeabilidad para CP1

DISEÑO k (m/seg) CP1 5,012E-04 CP1 4,313E-04

Promedio 4,663E-04



Promedio 3,155E-04



Promedio 2,386E-04


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Tabla 27 Resumen de valores medios de permeabilidad a los 28 días

DISEÑO k (m/seg) CP1 4,663E-04 CP2 3,155E-04 CP3 2,386E-04

7.4 CONCLUSIONES Sin haber analizado los resultados detenidamente (se hará en el siguiente capítulo) se puede observar que el comportamiento que se esperaba. A mayor densidad, el concreto poroso presenta mejores propiedades mecánicas y más baja permeabilidad. De modo púes que el problema que queda planteado es cómo encontrar un punto de equilibro de forma rápida y precisa, entre las propiedades mecánicas del materiales y la permeabilidad que pueda llegar a exigir determinado proyecto.


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8. ANÁLISIS DE RESULTADOS A continuación se hace un análisis de los resultados mostrados en el capítulo anterior. Este análisis busca relacionar los datos obtenidos para poder visualizar de una forma más clara la influencia de los distintos métodos de compactación utilizados, sobre las propiededas en estado endurecido del hormigón poroso. Así se determinara la tendencia del comportamiento de los parámetros objeto de la investigación (compresión, flexión y permeabilidad), y el rango de valores en los que se encuentra el desempeño del concreto poroso. 8.1 DENSIDAD Como se comentó en el capítulo 5, fue necesario recalcular el número de capas y golpes para encontrar la equivalencia entre la compactación de los cilindros y las vigas. La tabla 28 es una comparación de los resultados de densidad obtenidos en los cilindros y en las vigas para cada uno de los diseños.

Tabla 28 Recopilación de densidades para los diseños CP1, CP2 y CP3

DENSIDAD

CP1 CP2 CP3 ORIGEN Kg/m3 Kg/m3 Kg/m3

1712,66 1813,12 1936,07 1731,79 1786,35 1904,02 VIGAS 1750,93 1824,20 1889,66 1712,12 1796,09 1926,35 1756,32 1815,37 1903,12 CILINDROS 1746,66 1803,28 1905,63

Promedio 1735,08 1806,40 1910,81 Desviación σ 17,69 12,65 15,59

La figura 11 muestra el incremento del la densidad, de acuerdo al método de compactación empleado. Los datos utilizados en esta figura corresponden a los


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valores medios de las densidades calculadas para cada diseño a los largo de toda la investigación.

Figura 11. Incremento de la densidad de acuerdo al método de

compactación utilizado.

CP1

CP2

CP3

1600

1650

1700

1750

1800

1850

1900

1950

CP1 CP2 CP3

DISEÑO

DEN

SID

AD (K

g/m

3)

8.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La figura 12 y las tablas 29, 30 y 31 muestran un análisis de los resultados de resistencia a compresión en el tiempo para cada uno de los diseños.

Figura 12. Resistencia a la compresión en el tiempo

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 5 10 15 20 25 30

Edad (días)

Res

iste

ncia

a la

com

pres

íón

(Kg/

cm2 )

CP1 CP2 CP3


58

Tabla 29. Resistencia a la compresión en el tiempo CP1.

EDAD DISEÑO

7 28 INCREMENTO

Kg/cm2 Kg/cm2 % CP1 30,87 81,90 165% CP1 30,27 94,89 213% CP1 31,95 91,08 185%

Promedio 31,03 89,29 188% Desviación σ 0,85 6,68

Tabla 30. Resistencia a la compresión en el tiempo CP2.

EDAD DISEÑO 7 28

INCREMENTO

Kg/cm2 Kg/cm2 % CP2 57,25 114,57 100% CP2 55,30 112,46 103% CP2 58,96 116,66 98%


Tabla 31. Resistencia a la compresión en ele tiempo CP3.

EDAD DISEÑO 7 28

INCREMENTO

Kg/cm2 Kg/cm2 % CP3 88,55 154,43 74% CP3 88,55 147,08 66% CP3 89,08 161,83 82%


Como se puede observar la evolución de la resistencia a la compresión en el tiempo es muy similar a la de concretos convencionales. Por otro lado los resultados muestran que las mayores resistencias se obtienen con el diseño CP3, el cual utiliza la mayor energía de compactación. La tabla 32 muestra un resumen de los resultados de compresión.


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Tabla 32. Resumen de resistencia a la compresión en el tiempo.

EDAD 7 28

INCREMENTO DISEÑO

Kg/cm2 Kg/cm2 % CP1 31,03 89,29 188% CP2 57,17 114,56 100% CP3 88,72 154,45 74%

Es difícil comparar el desempeño de los concretos convencionales con el de los porosos debido a la ventaja de permeabilidad que ofrecen los últimos. Sin embargo, se pueden hacer varios análisis cuando se compara la resistencia a la compresión de de los dos tipos de material. Como se sabe, el mercado actual ofrece concretos en un amplio rango de variación en su resistencia a la compresión, de acuerdo a las características de sus materiales y la dosificación de los mismos. Este rango puede ir desde concretos con resistencias de 75 u 80 Kg/cm2, hasta resistencias del orden de 420 Kg/cm2 (Sánchez, 2000). Así pues, al comparar las resistencias obtenidas en el concreto poroso con los valores de los concretos convencionales, se observa que el concreto poroso se ubica dentro de los valores más bajos de los concretos normales. Al tener en cuenta la aplicabilidad del concreto poroso en el área de pavimentos de mediano y alto tráfico, sería necesario conseguir valores de compresión por lo menos encima de los 200 Kg/cm2. Es por esta razón que el concreto poroso sin uso de aditivos (polímeros) solo se ha utilizado en el sector de los pavimentos de bajo tráfico y otras aplicaciones que no exijan altas resistencia mecánica, sino que por el contrario saquen el mayor provecho de las características de permeabilidad del material. Si se hace un análisis porcentual respecto a lo resistencia a los 28 días de los concretos convencionales que utilizan cemento Samper, se observa que a los 7 días estos han alcanzado un 66% de la resistencia de los 28 días (Sánchez,2000). En el concreto poroso, a los 7 días, se alcanzan 35, 50 y 57% de resistencia para los diseños CP1, CP2 y CP3 respectivamente. Este hecho hace pensar que los concretos porosos pueden tener un incremento en su resistencia a la compresión más significativo que el de los concretos convencionales, después de los 28 días. La figura 13 muestra el anterior análisis porcentual de la resistencia del concreto poroso en el tiempo. Se incluyen los tres diseños de la presente investigación, un diseño de concreto poroso realizado por el Ing. Oscar Mojica en la Universidad Pontificia Bolivariana diseñado y compactado de igual forma que el diseño CP3 y finalmente un concreto convencional.


60

Figura 13. Aumento porcentual de la resistencia a la compresión de concretos porosos en comparación con concretos normales

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Días

% P

orce

ntaj

e de

Res

iste

ncia

Res

pect

o a

los

28

dias

CP1 CP2 CP3 Normal Mojica

Como es de esperarse el diseño CP3 y el diseño de Mojica tuvieron un comportamiento muy similar, sin embargo los diseños CP2 y CP1 con menos energía de compactación alcanzaron porcentajes de resistencia a los 7 días menor que los demás diseños (CP1=35%, CP2=50%). Es importante resaltar que la resistencia a la compresión de Mojica (173 Kg/cm2) es algo superior que la obtenida en ésta investigación (154 Kg/cm2). Esto se aprecia mejor en la figura 14.

Figura 14. Resistencia a la compresión para los diseño CP1, CP2, CP3 y Mojica

CP1

CP2

CP3Mojica

CP1

CP2

CP3

Mojica

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

DISEÑO

RESI

STEN

CIA

A L

A C

OM

PRES

IÓN

(Kg/

cm2 )

7 Días 28 Días


61

La variación en los resultados obtenidos por Mojica y el diseño CP3, puede deberse a varios factores dentro de los que se pueden encontrar: la relación agua cemento que como se dijo anteriormente (ver Capítulo 3) se define con criterio de acuerdo a la inspección visual que se hace en el momento de mezclado, las características del agregado grueso y el tiempo de mezclado, entre otros. 8.3 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

En cuento a la resistencia a la flexión el comportamiento del modulo de rotura fue similar al de la resistencia a la compresión. Los mayores resultados se obtuvieron en el diseño CP3. La tabla 33 y la figura 15 muestran los resultados obtenidos.

Tabla 33. Modulo de rotura a los 28 días

DISEÑO EDAD MR MR Días Kg/cm2 Mpa

CP1 28 17,04 1,70 CP2 28 18,41 1,84 CP3 28 20,27 2,03

Figura 15. Módulo de rotura para los diseño CP1, CP2, CP3

CP1

CP2

CP3

15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

DISEÑO

MO

DU

LO D

E R

OTU

RA (K

g/cm

2 )

28 Días

Si se pensase en el concreto poroso como un material formado de fibras que en este caso serían los puentes de mortero descritos en el capítulo 2.1., sería fácil entender por qué a menor densidad los concretos porosos tienen tan baja resistencia.


62

Cuando la densidad del concreto poroso es baja, es menor la cantidad de puentes de mortero que existen entre las partículas de agregado grueso y por ende no hay “fibras” suficientes que absorban los esfuerzos generados por las fuerzas aplicadas. Por otro lado cuando la densidad es alta, las partículas de agregado están muy juntas permitiendo así la formación de mayor número de puentes de mortero que absorben los esfuerzos de flexión generados. La figura 16 muestra las vigas de concreto poroso después de ser falladas

Figura 16.Vigas de concreto poroso falladas a los 28 días

Al comparar los resultados obtenidos en la presenta investigación con los resultados de una investigación previa, realizada por el Ing. Ismael Niño en los laboratorios de CEMEX, los resultados difieren en un rango bastante alto. El mayor módulo de rotura obtenido en dicha investigación fue 10 Kg/cm2, mientras que en la presente investigación el mínimo valor fue de 17 Kg/cm2 para el diseño de menos compactación, y el mayor valor fue de 20 Kg/cm2 en el diseño de más compactación. Aun así los resultados obtenidos están por debajo de los resultados en la investigación de Mojica y de los resultados esperados según el método de dosificación del Instituto de Cemento Pórtland Argentino. La tabla 34 es una comparación de los resultados que se han venido analizando. De igual forma la tabla incluye información adicional sobre cada diseño para ver más claramente los factores que pueden llegar a hacer variar los resultados finales en los ensayos.


63

Tabla 34. Comparación de resultados con otras investigaciones

INVESTIGACIÓN Relación agua/cemento

Tamaño máximo

Agregado f'c

(Kg/cm2) Modulo de

Rotura (Kg/cm2)

Ismael Niño-CEMEX 0,3 1" 72 10 Oscar Mojica- Universidad Bolivariana 0,4 3/4" 173 39

Instituto de Cemento Pórtland Argentino 0,3 - 210 25

Presente Investigación CP3 0,3 1/2" 154 20 Presente Investigación CP2 0,3 1/2" 114 18 Presente Investigación CP1 0,3 1/2" 89 17 Según el Ing. Ismael Niño los resultados de su investigación arrojaron resultados bajos debido al tamaño del agregado, el cual fue demasiado alto. Auque con agregados de 1” se obtienen permeabilidades muy altas, se sacrifica mucho en resistencia a compresión y flexión. La tabla 35 muestra una comparación entre los incrementos de densidad y resistencia entre los tres diseños estudiados en la presente investigación.

Tabla 35. Comparación de incremento en resistencia y densidad para los diseños CP1, CP2 y CP3.

DISEÑO DENSIDAD INCREMENTO % MR INCREMENTO

% f'c INCREMENTO %

Kg/m3 Kg/cm2 Kg/cm2 CP1 1731,79 17,04 89,29

4,4% 8,0% 28,3% CP2 1807,89 18,41 114,56

5,6% 10,1% 34,8% CP3 1909,92 20,27 154,45

La anterior tabla muestra de forma clara la importancia de escoger un método de compactación adecuado para conseguir las resistencias deseadas. Como se puede observar, incrementos mínimos en la densidad del material (4 a 6%) provocados por cambios en la energía de compactación se traducen cambios significativos (hasta el 34%) en la resistencia a la compresión y flexión. De igual forma se puede observar que los cambios en la energía de compactación tienen mayor incidencia en la resistencia a compresión que en la resistencia a flexión.


64

8.4 PERMEABILIDAD Al comparar los resultados de permeabilidad del concreto poroso con constates k de suelos permeables, éste se ubica dentro de la clasificación de arena media a gruesa. Este hecho ratifica la ventaja que posee éste tipo de material, ya que permeabilidades de éste orden son ideales para la utilización del concreto poroso como una capa permeable dentro de la estructura de pavimento.

Tabla 36. Decremento porcentual de la permeabilidad

DISEÑO DENSIDAD INCREMENTO % k DECREMENTO

% Kg/m3 (m/seg)

CP1 1731,79 4,663E-04 4,40% -32,3%

CP2 1807,89 3,155E-04 5,60% -24,4%

CP3 1909,92 2,386E-04

Como se observa en la tabla 36 al igual que con la resistencia a la flexión y la compresión, bajos incrementos en la densidad repercuten de forma significativa en la permeabilidad del material. Al observar la figura 17 se evidencia el comportamiento decreciente de la permeabilidad respecto al aumento de densidad

Figura 17. Permeabilidad Vs. Densidad

17201740176017801800182018401860188019001920

0,00E+00 1,00E-04 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-04

Permeabilidad (m/seg)

Den

sida

d (K

g/m

3 )


65

Figura 18. Permeabilidad Vs. Resistencia a la compresión

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,00E+00 1,00E-04 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-04

Resitencia la compresión (Kg/cm2)

Den

sida

d (K

g/m

3 )

Las figuras 17, 18 y 19 muestran claramente como permeabilidades más altas hacen que las propiedades mecánicas del material se disminuyan. Este hecho se debe a que al haber mas espació entre partículas, se abre espació para el paso de agua a través del material, pero por otro lado se pierde contacto entre partículas de agregado y por ende resistencia a la compresión y la flexión.

Figura. 19 Permeabilidad Vs. Resistencia a la flexión

16,5

17

17,5

18

18,5

19

19,5

20

20,5

0,00E+00 1,00E-04 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-04

Resitencia la flexión (Kg/cm2)

Den

sida

d (K

g/m

3 )


66

Finalmente cabe mencionar que al comparar los resultados de permeabilidad del CP3 con los resultados de la investigación de Mojica se obtuvieron valores cercanos (2.23 x 10-04 y 2.39 x 10-04). El anexo G es un resumen de todas las propiedades valoradas del concreto poroso para los diseños CP1, CP2, CP3. 8.5 CONCLUSIONES Como se esperaba desde un principio las relaciones entre las propiedades mecánicas y la permeabilidad fueron inversas. Mayores permeabilidades se traducen propiedades mecánicas menos favorables. La comparación de resultados con otras investigaciones esta sujeta a muchas variaciones debido a la falta de estandarización en los procedimientos para los ensayos de laboratorio. Se aconseja utilizar un ensayo de carga variable para la determinación de la constante k de permeabilidad. La alta permeabilidad del material, permite obtener valores más precisos con éste método.


67

9. RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO DE HORMIGÓN POROSO

El éxito de un pavimento poroso no solo depende de un diseño adecuado sino de otras variables como los son: calidad del subsuelo, proceso de mezclado, puesta en obra y curado, entre otras. A continuación se presentan una recopilación de recomendaciones, extraídas de los resultados de la presente investigación y las diferentes investigaciones consultadas en la bibliografía. Cabe resaltar que estas técnicas y recomendaciones son actualizadas y modificadas regularmente, debido a la constante investigación que existe sobre el tema. 9.1 CARACTERÍSTICAS Y PREPARACIÓN DEL SUBSUELO (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.): Cuando la evacuación del agua se va a realizar directamente sobre el subsuelo, este debe contar con unas propiedades mínimas para garantizar el éxito de la estructura de pavimento. El suelo natural en cualquier proyecto debe ser muestreado y estudiado para conocer sus características de permeabilidad y capacidad portante. La uniformidad de la base, más que la resistencia, es el mayor criterio para determinar si el subsuelo es adecuado o no. Los suelos arcillosos y cualquier otro tipo de capa impermeable deben ser modificados para permitir la adecuada percolación y retención de agua. Si se presentan situaciones de este tipo, es posible agregar capas de material permeable de al menos 6 pulgadas. Por el contrario, las capas de arena o grava ofrecen las características óptimas para la estructura, debido a su alta capacidad de drenaje y capacidad de almacenamiento. Adicionalmente a la uniformidad del subsuelo, la densidad y compactación del mismo son importantes. Dependiendo del tipo de suelo, la sub-base debe ser compactada a un rango mínimo entre el 92 y el 96% de su densidad máxima. El concreto poroso tiene muy poca agua libre por los que es necesario contar con una sub-base en condiciones de humedad adecuada al momento de fundir. Al


68

igual que con concretos convencionales, se busca una su-base sin presencia de agua aislada, pero con un contenido de humedad que permita que el agua del concreto que esta siendo fundido no sea absorbida por el subsuelo.

9.2 TRANSPORTE Y MEZCLADO El concreto poroso para pavimentos tiene unas propiedades únicas que requieren de atención especial durante su transporte y mezclado. Se debe realizar un control adecuado sobre la cantidad de agua de la mezcla. De este factor dependen las características mecánicas del concreto al igual que su permeabilidad. Si se agrega agua en exceso, el mortero resultará muy fluido, provocando la migración del mismo hacia las partes más bajas de la estructura y generando colmatación. Si por el contrario el agua es escasa las consecuencias serán las mismas que se presentan en un concreto convencional. La hidratación no procederá adecuadamente y se presentará aglomeración y segregación de partículas que finalmente afectarán las propiedades mecánicas del concreto. Es de suma importancia que el ambiente en el que se realice la mezcla no sea demasiado seco y absorba el agua de la mezcla. Si el proceso de mezclado se lleva a cabo en ambientes de humedad no controlada, como puede suceder al elaborar probetas en el laboratorio, se debe garantizar que las paredes de los recipientes de mezclado estén mojadas para evitar la pérdida de agua de hidratación de la mezcla. La característica clave dentro del proceso de mezclado es que se debe prolongar hasta verificar una cobertura homogénea del agregado, evitando además que se formen porciones de sola pasta, ya que esta puede crear sectores sólidos en la estructura del concreto poroso impidiendo que el agua filtre libremente. Un contenido correcto de agua da como resultado una apariencia de brillo metálico a la mezcla. La inspección visual es la única guía fuera de los cálculos de diseño que permite verificar la consistencia de la mezcla, el ensayo de asentamiento convencional no aplica a concretos porosos (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). La humedad de los agregados debe ser controlada minuciosamente para evitar que la misma produzca cambios en la relación agua/cemento que puedan traducirse en cualquiera de las alteraciones que ya se han mencionado. 9.3 PUESTA EN OBRA La descarga de la mezcla debe realizarse dentro de la hora siguiente a la adición del agua. Si las condiciones ambientales son óptimas, este tiempo puede ser


69

extendido hasta una hora y media, pero si por el contrario, las condiciones son adversas (altas temperaturas y vientos) se deben tomar consideraciones al respecto, como la utilización de estabilizadores de hidratación, plastificantes o retardantes (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). La compactación debe ser realizada inmediatamente después del vaciado. De no realizarse a tiempo, el proceso de compactación puede provocar daños en la superficie del pavimento debido a la rápida pérdida de humedad en la mezcla. Después del vaciado, compactado y elaboración de juntas, ningún procedimiento de acabado para buscar rugosidad superficial debe realizarse, no es necesario. Si las pendientes en las que se está colocando la capa de concreto poroso son superiores al 1%, es recomendable construir barreras impermeables. Esto debido a que en pendientes pronunciadas el agua absorbida por la estructura comenzará a escurrir a las capas interiores, generando posibles sobrepresiones que pueden dañar las losas (Aguado, 1997). Por otro lado es de vital importancia que cualquiera sea la ubicación de la capa de concreto poroso dentro de la estructura de pavimento, la adherencia entre capas este garantizada. Para ellos se conocen dos sistemas:

• Extensión del concreto poroso sobre la capa inmediatamente inferior, cuando el conglomerante de ésta todavía no ha iniciado su fraguado (método que en algunas obras se denomino wet on wet) (Aguado, 1997).

• Realizar previamente a la extensión del concreto poroso una lechada de

adherencia, ya sea con cemento o humo de sílice y preparando la superficie existente mediante chorro de arena, a fin de aumentar la rugosidad y por ende la adherencia entre las dos capas (Aguado, 1997).

9.4 COMPACTACIÓN En lo que se refiere a la compactación del material, existe una gran dependencia entre la densidad obtenida en obra y la resistencia mecánica, por lo tanto es muy importante que la primera sea suministrada adecuadamente. La compactación no puede ser demasiado intensa, por que el volumen de vacíos disminuiría excesivamente, ni tampoco puede ser muy ligera, porque esto estaría reflejando en unas resistencias mecánicas mucho menores que las esperadas. Por otra parte, se ha comprobado que los concreto porosos no admiten ser consolidados mediante vibración interna (vibrador de aguja), debido a que ésta produce una migración del mortero hacia el fondo de la capa, lo que origina que esta parte de la capa pierda su porosidad y produce una segregación del


70

agregado grueso en la parte superior de la capa, donde la resistencia es mínima. (Fernández, 1998). Por lo anterior, en la colocación de concreto poroso como placa principal en vías, se emplean máquinas pavimentadotas de formaleta deslizante, las cuales se ponen a funcionar sin los vibradores internos. Para vibrar este tipo de concretos se recomienda en la mayoría de los casos el uso de un vibrador mecánico en el modo más lento posible (Aguado, 1998). 9.5 CURADO Debido a la susceptibilidad a la rápida evaporación del agua de hidratación, un proceso de curado adecuado es de vital importancia para el éxito de un proyecto de pavimento de hormigón poroso. Después de terminado el proceso de compactación (no mas de 20 minutos), la superficie entera del pavimento debe ser inmediatamente cubierta con membranas de polietileno (Fernández, 1998). El curado de pavimentos porosos es de aproximadamente 7 días. Las capas de polietileno deben mantenerse durante este periodo y no se debe permitir tráfico sobre la superficie (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). Vale la pena recalcar que el hormigón poroso presenta un fraguado rápido debido a su estructura abierta que permite el flujo de aire. Este fenómeno puede afectar la resistencia del concreto por lo cual puede llegar a ser necesario utilizar retardantes (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). 9.6 JUNTAS DE CONTRACCIÓN (Portland Cement Pervious Pavement Manual, s. f.). La retracción de un concreto poroso es aproximadamente un tercio de la retracción de un concreto convencional. Esto explica porqué proyectos con placas de más de 50 metros de largo, con profundidades de hasta 20 centímetros sin ningún tipo de justa de control, no muestran ninguna clase de deterioro o agrietamiento por contracción después de 2 o 3 años de servicio. A pesar de lo anterior, un diseño conservador debe considerar la construcción de juntas de contracción a intervalos de 6 metros de longitud. Ellas deben ser construidas hasta ¼ del espesor de la capa de concreto poroso. Las experiencias norteamericanas acuerdan que el espaciamiento entre juntas debe ser de mínimo 60 pies. El agrietamiento por contracción ha sido evidente en pavimentos fundidos con mezclas muy fluidas o a las que se les ha aplicado un vibrado excesivo. Estos


71

pavimentos han mostrado un agrietamiento significativo y muy bajas características de permeabilidad. Aunque la contracción en pavimentos porosos es mucho menor que en pavimentos rígidos convencionales, ésta se desarrolla de una forma más rápida debido a la gran área expuesta al aire y la baja cantidad de agua incluida en la mezcla. Alrededor del 50 al 80% del agrietamiento por contracción total puede, ser esperado dentro de los siguientes 10 días al fundido. 9.7 CONCLUSIONES Como se ha venido mencionando no existe una guía técnica y especializada para la construcción de pavimentos drenantes en hormigón poroso, sin embargo, las anteriores recomendaciones son una guía empírica muy útil que debe tenerse en cuenta antes y durante la ejecución de obras que utilicen concreto poroso para la construcción de pavimentos de bajo tráfico.


72

10. CONCLUSIONES

− Los valores de modulo de rotura, resistencia a la compresión y

permeabilidad obtenidos en la presenta investigación están dentro de los rangos típicos esperados. Cabe destacar que al comparar la investigación del Ing. Ismael Niño en la que se utilizaron materiales extraídos de la misma planta de CEMEX, los valores de resistencia a la compresión y a la flexión obtenidos en esta investigación son significativamente superiores. Este hecho puede deberse a que en dicha investigación se utilizaron agregados de 1” y ¾”, mientras que en la presente se utilizaron agregados de ½”.

− La mayor densidad (1910.81 Kg/m3) se obtuvo al compactar cilindros a 3

capas 25 golpes, y la menor (1735.08 Kg/m3) con una compactación de 2 capas 7 golpes por capa.

− La mejor resistencia a compresión y flexión a los 28 días (154.45 Kg/cm2 y

20.27 Kg/cm2 respectivamente) corresponde al diseño de mayor densidad, mientras que la mayor permeabilidad (4.66 x 10-04 m/seg) se obtuvo en el diseño de menor energía de compactación.

− Las siguientes son relaciones observadas al analizar los resultados de las

pruebas de laboratorio realizadas a lo largo de la investigación:

o A mayor energía de compactación, mayor resistencia a la compresión y la flexión.

o A menor energía de compactación, mayor permeabilidad o A mayor densidad, menor permeabilidad o A menor densidad, menor resistencia a la compresión y flexión.

− Mínimas variaciones en la densidad del concreto poroso, provocan cambios significativos en la resistencia a la flexión, compresión y permeabilidad (Ver capítulo 8.3 y 8.4). Es por esto que la escogencia de un método de


73

compactación adecuado es esencial en el proceso de diseño de concretos porosos.

− La mayor influencia que se observa al hacer cambios en la energía de

compactación, se manifiesta en lo resistencia a la compresión simple. Se alcanzó un incremento de 34% con el cambio de energía de compactación entre los diseño CP2 y CP3.

− La evolución de la resistencia a la compresión en el tiempo de los concretos

poroso es distinta a la de los concretos normales. Con el análisis porcentual realizado sobre la resistencia alcanzada a los 7 y 28 días (ver capitulo 8) quedo planteada una incertidumbre sobre como evoluciona la resistencia a la compresión después de los 28 días. Aunque no se puede asegurar lo siguiente, de acuerdo al análisis hecho se puede llegar a creer que los concretos poroso alcanzan su f’c un poco después de los 28 días.

− La seguridad y confort de los usuarios de las vías, ha sido un tema de

investigación con gran trascendencia en los últimos años. El hormigón poroso como material empleable en la construcción de pavimentos, se ha planteado como una solución que flexibiliza conceptos, mejorando de forma significativa las características superficiales y de drenaje frente a soluciones en concreto normal.

− En Colombia aun no se cuenta con las primeras experiencias con concretos

poroso en pavimentos, tal vez porque hasta hace unos años no se tenía conocimiento del mismo. La tendencia de invesitagaciones estadounidenses se vienen orientando hacia el estudio de temas en los que aun se tiene mucha incertidumbre como lo son el desempeño del concreto sobre diferentes tipos de subsuelo, el desarrollo de especificaciones para la puesta en obra, la implementación de métodos para evitar la colmatación de los poros de la estructura, la creación de mecanismos adecuados para la reparación y el mantenimiento de las vías en concreto poroso. En España el mejoramiento de la resistencia a flexión mediante la adición de polímetros, ha sido el campo en el que se han logrado los mejores resultados.

− Aunque el concreto poroso no presenta un buen desempeño mecánico al

ser comparados con concretos convencionales, la capacidad drenante del mismo trae una serie de beneficios como la disminución del riesgo de accidentalidad por deslizamiento o proyección de agua de vehículos precedentes, la disminución de los gradientes térmicos, la disminución del ruido, entre otros. Por estas razones el hormigón poroso se ha convertido en una solución viable en países como España, Argentina y Estados Unidos para ser aplicada en pavimentos de bajo tráfico.


74

− El método de dosificación argentino utilizado en la presente investigación resulta sencillo de aplicar y aunque está basado en un mecanismo de prueba-ensayo este converge de forma rápida a las proporciones de mezcla definitivas.

− La influencia de la energía de compactación sobre las propiedades

mecánicas del concreto poroso es mucho mayor que en concretos normales. Este hecho se debe tener en cuenta al momento de escoger el método de compactación a utilizar.

− Se debe realizar un balance de los requerimientos mecánicos y ambientales

(régimen de lluvias) que tendrá el material durante su vida útil. Un pavimento en el que se utilicen elevadas energías de compactación puede presentar buen desempeño mecánico pero bajos valores de permeabilidad. Los concretos porosos con altos valores de resistencia a la compresión y módulo de rotura no son necesariamente los mejores al ser evaluados desde el punto de vista funcional del pavimento. Aunque no se deben dejar de lado los requerimientos mecánicos, la permeabilidad juega un papel determinante en este tipo de material.

− Uno de los temas en los que menos se tiene conocimiento es el de la ley de

fatiga del material. Al ser este tema tan importante en el estudió de la aplicabilidad del concreto poroso en el área de pavimentos, el estudio del comportamiento del concreto poroso bajo cargas repetitivas se plantea como una posible continuación del presente proyecto investigativo.


75

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ANEXOS

ANEXO A. CÁLCULOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL CEMENTO

Normas Consultadas: NTC 221, ASTM 188-95 Para la determinación de la densidad del cemento se realizaron 3 pruebas de acuerdo a las normas consultadas. La siguiente fue la expresión utilizada para calcular la gravedad específica (Gs) del cemento:

IFWGs −

=

Donde: W: Peso de la muestra de cemento en gramos F: Lectura Inicial en el frasco de Le Chatelier. I: Lectura final en el frasco de Le Chatelier.

Los siguientes fueron los resultados obtenidos:

ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3 Peso Muestra (gr) 64,10 64,00 64,03 Lectura Inicial (cm3) 0,9 0,6 0,7 Lectura Final (cm3) 21,4 21,1 21,4 Gs (gr/cm3) 3,13 3,12 3,09

Gs Promedio (gr/cm3) 3,11


79

ANEXO B. REGISTRO DE LOS ENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS FINOS

B.1 GRANULOMETRÍA

Normas Consultadas: NTC 77, ASTM C-136-92 Peso Muestra: 657.66 gr. Peso después de lavado (tamiz 200): 637.75 gr. Peso material pasa tamiz 200: 19.91 gr. La siguiente tabla y figura muestra los resultados del tamizado:

TAMIZ No. DIÁMETRO (mm)

PESO RETENIDO (gr) % RETENIDO % QUE PASA

3/8” 9,50 0 0 100 4 4,750 27,11 4,12 95,88 8 2,360 126,28 19,20 76,68 16 1,180 87,43 13,29 63,38 30 0,600 76,66 11,66 51,73 50 0,300 102,93 15,65 36,07 100 0,150 180,53 27,45 8,62 200 0,075 28,97 4,41 4,22

Bandeja 6,50 0,99 3,23 TOTAL 636,41


80

CURVA GRANULOMÉTRICA

0

20

40

60

80

100

120

0,010,101,0010,00

DIAMETRO (mm)

POR

CEN

TAJE

QU

E PA

SA

Coeficiente de uniformidad: 25.616.01

10

60 ===DD

Cu

Coeficiente de concavidad: 42.01*16.0

26.0*

2

6010

230 ===

DDD

Cc

B.2 MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA

Normas Consultadas: NTC 92, ASTM C-29M-91ª Volumen Molde (VM): 2834 cm3.

MASA SUELTA (gr) MASA COMPACTADA (gr)

4705,38 4928,73 4710,68 4902,09 4712,12 4924,25 4715,32 4949,99

Promedios: Masa Suelta (MS): 4710.88 gr. Masa Compactada (MC): 4926.27 gr.

3.66.12834

88.4710..cmgr

VMMSSUM ===


81

3.74.12834

99.4926..cmgr

VMMCCUM ===

B.3 PESO ESPECÍFICO

Las siguientes fueron las formulas utilizadas para los cálculos:

)(*9975.0CSBA

s −+=γ

sγ Aparente )(

*9975.0CSBS

−+=

sγ Nominal )(

*9975.0CABA

−+=

% Absorción 100*])([A

AS −=

La siguiente tabla muestra los resultados:

PROPIEDAD (gr/cm3) (Kg/m3) γs 2,59 2594,99 γs Aparente 2,62 2615,91 γs Nominal 2,65 2650,59 % Absorción 0,81 -

VARIABLE DESCRIPCIÓN VALOR S Peso muestra (gr) 500,0 P Peso picnómetro (gr) 148,9 B Peso picnómetro lleno de agua (gr) 647,4 C Peso picnómetro+muestra (gr) 956,8 A Peso muestra salida del horno (gr) 496,0


82

ANEXO C. REGISTRO DE LOS ENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS

GRUESO

C.1 GRANULOMETRÍA

Normas Consultadas: NTC 77, ASTM C-136-92 Peso Muestra: 3119.1 gr. Peso después de lavado (tamiz 200): 3088.9 gr. Peso material pasa tamiz 200: 30.2 gr. La siguiente tabla y figura muestra los resultados del tamizado:

TAMIZ No.

DIÁMETRO (mm)

PESO RETENIDO (gr)

% RETENIDO

% QUE PASA

3/4" 19,00 0,00 0,00 100,00 1/2" 12,50 112,92 3,62 96,38 3/8" 9,50 957,05 30,68 65,70

4 4,75 1843,35 59,10 6,60 8 2,36 119,82 3,84 2,76

16 1,18 12,31 0,39 2,36 30 0,60 4,84 0,16 2,21 50 0,30 6,41 0,21 2,00

100 0,15 21,38 0,69 1,32 200 0,08 6,32 0,20 1,11

Bandeja 5,37 0,17 TOTAL 3089,77


83

CURVA GRANULOMÉTRICA

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0,010,101,0010,00100,00DIAMETRO (mm)

PO

RC

ENTA

JE Q

UE

PA

SA

Coeficiente de uniformidad: 76.11.5

9

10

60 ===DD

Cu

Coeficiente de concavidad: 01.19*1.5

8.6*

2

6010

230 ===

DDD

Cu

C.2 MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA

Normas Consultadas: NTC 92, ASTM C-29M-91ª Volumen Molde (VM): 2834 cm3.

MASA SUELTA (gr) MASA COMPACTADA (gr) 4058.81 4342.69 4085.53 4318.77 4030.11 4327.65 4068.14 4362.55

Promedios: Masa Suelta (MS): 4058.15 gr. Masa Compactada (MC): 4337.92 gr.

3.43.12834

15.4058..cmgr

VMMSSUM ===


84

3.53.12834

92.4337..cmgr

VMMCCUM ===

C.3 PESO ESPECÍFICO

VARIABLE DESCRIPCIÓN VALOR ENSAYO 1 VALOR ENSAYO 2B Peso muestra (gr) 3291,3 2224,5 C Peso muestra sumergida (gr) 2000,0 1363,0 A Peso muestra salida del horno (gr) 3202,7 2180,1

Las siguientes fueron las formulas utilizadas para los cálculos:

)( CBA

s −=γ

sγ Aparente )( CB

BGs −=

sγ Nominal )( CA

A−

=

La siguiente tabla muestra los resultados:

ENSAYO 1 ENSAYO 2 γs (gr/cm3) 2,48 2,53 γs Saturado (gr/cm3) 2,55 2,58 γs Nominal (gr/cm3) 2,66 2,67

Promediando se obtiene:

(gr/cm3) (Kg/m3) γs 2,51 2505,42 γs Saturado 2,57 2565,48 γs Nominal 2,67 2665,51


85

ANEXO D. CÁLCULO DE LA DOSIFICACIÓN FINAL PARA UN METRO CÚBICO DE CONCRETO POROSO

Los siguientes fueron los valores adoptados:

Cálculo de la porosidad del esqueleto granular (ηeg).

0463.)88.0*42.250533.1529(1 =−=egη

Calculo Volumen de mortero (Vmor)

263.0020.0463.0 =−=morV Calculo del contenido unitario de cemento (C.U.C)

)3112

12595

71.01000

35.0(*..96.0*263.0 ++= CUC

55.266.. =CUC Kg.

VARIABLE SÍMBOLO UNIDADES VALORES ADOPTADOS

Relación arena/cemento A - 0.71 Relación agua /cemento C - 0,35 Porosidad de Diseño ηx % 20 Masa Unitaria Compactada agregado grueso M.U.C Kg/m3 1529,33

Peso específico arena γa Kg/m3 2594,99 Peso específico grava γg Kg/m3 2505,42 Peso específico cemento γc Kg/m3 3111,65 Correlación K K - 0.88


86

Dosificación para un metro cúbico de concreto poroso:

COMPONENTES UNIDADES CANTIDADES

C.U.C Kg 266.55 Agua L 93.29 Arena Kg 190.39 Grava Kg 1345,81


87

ANEXO E. CÁLCULOS PARA LA OBTENCIÓN DE LA CORRELACIÓN K

Volumen del molde Vm: 1647,4 cm3 Masa Unitaria Compactada (M.U.C) del agregado grueso: 1,529 gr/cm3

Peso de grava sin inclusión de mortero (W):

CUMVW m ..*=

89.2518529,1*4.1647 ==W gr

Los pesos de la grava despues del lavado y secado (Wsl)se muestran en la siguiente tabla.

ENSAYO Peso grava lavada y seca (gr.) K

Ensayo 1 2224,4 0,88 Ensayo 2 2193,5 0,87 Ensayo 3 2253,8 0,89 Promedio 2223,9 0,88

El calculo de la correlación K se hizo a partir de la siguiente expresión:

WW

K sl=


88

ANEXO F. DESARROLLO DE LA CORRELACIÓN K PARA UNA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN MENOR

F.1 CÁLCULO DE LA MASA UNITARIA COMPACTADA MODIFICADA Primero se calculo la masa unitaria compactada (M.U.C) del agregado grueso compactando a 2 capas 7 golpes por capa. Normas Consultadas: NTC 92, modificando la energía de compactación. Volumen Molde (VM): 2834 cm3.

MASA COMPACTADA (MC) (gr)

3977,90 3955,99 3964,13 3996,19

Promedio Masa Compactada (MC):3973,53 gr. La masa unitaria compactada modificada se calcula a partir de la siguiente expresión:

3.40.12834

53.3973..cmgr

VMMCCUM ===

F.2 CALCULO DE LA CORRELACIÓN K PARA UNA MENOR ENERGÍA DE COMPACTACIÓN Los cilindros también se compactaron a 2 capas 7 golpes por capa. Volumen del molde Vm: 1647,4 cm3


89

Peso de grava sin inclusión de mortero (W):

CUMVW m ..*=

81.230940.1*4.1647 ==W gr

Los pesos de la grava despues del lavado y secado (Wsl) se muestran en la siguiente tabla:

El calculo de la correlación K se hizo a partir de la siguiente expresión:

WW

K sl=

Peso grava lavada y

seca (gr) K

Ensayo 1 2045,01 0,89 Ensayo 2 2020,65 0,87 Ensayo 3 2076,54 0,90 Promedio 2047,4 0,89


90

ANEXO G. RESUMEN DE PROPIEDADES VALORADAS PARA LOS DISEÑOS

CP1, CP2, CP3

Diseño Propiedades

Compresión (28 d) Flexión (28 d) Permeabilidad Densidad

[Kg/cm2] [Kg/cm2] [m/sg] [Kg/m3]

CP1 89,29 17,04 4,663E-04 1735,08

CP2 114,56 18,41 3,155E-04 1806,40

CP3 154,45 20,27 2,386E-04 1910,81

CARACTERIZACIÓN DEL HORMIGÓN POROSO PARA …

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