UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE ...COVENIN 338-79, Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de probetas cilíndricas de concreto..... 11 6. COVENIN 340-79, Método

UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS

ESTUDIO DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

PERMEABLE PARA PAVIMENTOS

BARBULA, NOVIEMBRE DE 2016.

AUTORES:

MÉNDEZ Z. NATHASHA G.

MOSQUEDA V. MARÍA C.

ii








AUTORES:



TUTOR:

ING. AQUILINO RODRIGUEZ

iii







Trabajo presentado a la Universidad de Carabobo para optar al título de

Ingeniero Civil.


AUTORES:



iv

v

DEDICATORIA

A mis padres Carmen Zerpa y Ramón Méndez por ser los mejores padres

del mundo y las personas que más amo, admiro y respeto. A ellos por apoyarme

siempre en todo lo que me propongo, por haberme educado como lo hicieron, por

ser mi mayor motivo para salir adelante y ser mejor cada día, por haberme

enseñado que no hay metas imposibles y que con amor, constancia y humildad

todo se puede lograr.

A mi hermana menor Rosi Méndez por ser mi compañera de vida, de

lágrimas y experiencias, por darme su cariño y buenos consejos. Y a mi hermana

mayor Érica Méndez, por todo su amor brindado y por ser un excelente ejemplo

para mí a seguir.

Nathasha Gabriela Méndez Zerpa

vi

AGRADECIMIENTOS

A mis padres nuevamente Carmen Zerpa y Ramón Méndez, por hacer lo

posible y lo imposible para mi bienestar, por todo el sacrificio que han hecho para

que tenga éxito en todas mis metas, por impulsarme cada día a superarme y ser

mejor persona. Este logro es gracias a ellos.

A dios por cuidarme y guiarme siempre por el buen camino y por haber

puesto en mi vida a personas tan especiales que han sido un gran sustento para mí.

A mis hermanas Rosi Méndez y Érica Méndez, por ser las mejores

hermanas del mundo y por brindarme todo su apoyo y cariño.

A mi novio Daniel Vegas, por brindarme su amor incondicional y

enseñarme que el amor verdadero si existe, por estar siempre pendiente de mí,

acompañándome y apoyándome en todo lo que me propongo.

A mi compañero y gran amigo Jesús Conejeros, por las infinitas ayudas

académicas, por preocuparse por mis calificaciones y por brindarme su apoyo

incondicional.

A mi compañera de tesis María Carlota Mosqueda por sumarse conmigo a

emprender este gran proyecto, y a mis compañeros Perla Montoya, Abril

Rodríguez, Francisco Rodríguez, Maryangel Palma, Carlos Hernández, Ricardo

Cabrera, Carlos Landaeta, Héctor Rivas, Rafael Mendoza, Viviana Rodríguez,

por ser más que amigos unos hermanos que recordare con mucho cariño, por

todos los buenos momentos que juntos compartimos.

A nuestro tutor el Ing. Aquilino Rodríguez, por impulsarnos a indagar en

este maravilloso tema y por ser tan atento con nuestras necesidades.

Nathasha Gabriela Méndez Zerpa

vii

DEDICATORIA

A Dios y a la santísima virgen de Coromoto, porque cada día de mi vida

siento su presencia dándome su amor, esperanza, sabiduría e inteligencia para

poder desarrollarme como persona y alcanzar los objetivos y metas que me he

trazado. Mi fe y amor cada día aumenta. Lo logramos diosito y mi virgencita.

A Pedro Mosqueda, mi padre, mi ejemplo y mi fuente de inspiración por

esta bella profesión, por la confianza que desde el principio puso en mí, eres mi

gran ejemplo de trabajo, honestidad y lucha constante. A Migdalia Viso, por su

amor, comprensión, por darme aliento ante las adversidades, porque cuando creía

que no podía más estabas ahí para darme tu apoyo y palabras que me

reconfortaban. Papi y Mami son mi gran amor, mi todo, mi mayor fuente de

inspiración y ganas de seguir adelante, juntos para toda la vida, los amo.

A mis hermanas, Dariana Mosqueda y Nazareth Mosqueda por confiar en

mí siempre, por darme su apoyo incondicional y ser un gran ejemplo para mí. A

mis sobrinos, Dayeni Fernández Mosqueda y Andrés Fernández Mosqueda, por

ser ese amor y dulzura que me llenan de ánimo porque al solo escuchar su voz me

daban fuerzas para seguir.

María Carlota Mosqueda Viso

viii

AGRADECIMIENTOS

Agradezco nuevamente a Dios y a la virgen de Coromoto porque a lo largo

de mi vida he librado grandes batallas y siempre han estado a mi lado dándome

esa fuerza y amor que al solo orar me conforta, gracias Padre Dios y Mami María.

A mis padres, Pedro Mosqueda y Migdalia Viso mis grandes amores, mi

mayor tesoro y mi mayor bendición, gracias a la confianza y a esa motivación

constante aquí estoy cumpliendo una de mis metas, este triunfo es para ustedes.

A mis hermanas, Dariana Mosqueda y Nazareth Mosqueda por ser parte de

la gran bendición que tengo como Familia y por darme apoyo constante. A mis

sobrinos, Dayeni Fernández Mosqueda y Andrés Fernández Mosqueda, gracias

por su amor mis nenes amados, son la gran alegría de nuestro hogar.

A mis tíos, Wencesla Mosqueda y Nahúm Mosqueda por ser un gran

apoyo a lo largo de mi carrera, por su amor y confianza, soy muy afortunada de

tenerlos.

A Steffany De Abreu, mi mejor amiga, mi confidente, mi compañera de

alegrías y tristezas, desde que llegaste a mi vida has sido una gran bendición, eres

mi hermana y gracias a esa amistad encontré una familia que me llena de mucho

amor y cariño, gracias Rosa De Abreu y Gabriel De Abreu por abrirme las puertas

de su hogar, a Dios le doy gracias por haberlos puesto en mi camino.

A mi amiga y compañera de tesis Nathasha Méndez por ser un gran apoyo

a lo largo de todo este recorrido universitario y juntas emprender este camino

además de ser parte de mi grupo de amigos que se han convertido en hermanos,

Gracias Maryangel Palma, Abril Rodríguez, Francisco Rodríguez, Carlos

Landaeta, Jesús Conejeros, Carlos Hernández, Héctor Rivas, Ricardo Cabrera,

Daniel Vegas, Rafael Mendoza y Viviana Rodríguez, sin ustedes a mi lado no lo

hubiera logrado, tantas desveladas han dado fruto, les agradezco a todos ustedes

con toda mi alma el haber llegado a mi vida para compartir alegrias y tristezas,

son todos esos momentos los que hacen crecer y valorar a las personas que nos

rodean, a donde me lleve Dios siempre tendran un lugar en mi corazon, los quiero.

A la Universidad de Carabobo y profesores de la facultad de ingeniería por

ser parte de mi formación y seguir impartiendo las mejores enseñanzas. Gracias.

Por ultimo, y de la forma mas especial quiero agradecer a nuestro tutor el

Ing Aquilino Rodriguez, por ese espiritu de enseñaza que posee, por toda su

dedicacion, paciencia y apoyo para llevar a buen termino este trabajo de

investigacion. Gracias.

Maria Carlota Mosqueda Viso

ix

INDICE

LISTA DE FIGURAS ....................................................................................... XII

LISTA DE TABLAS ........................................................................................ XIII

RESUMEN ........................................................................................................ XIV

INTRODUCCION ................................................................................................ 1

CAPITULO I ......................................................................................................... 3

1.1 EL PROBLEMA ............................................................................................. 3

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................................................... 5

1.3 OBJETIVOS .................................................................................................... 5

1.3.1 OBJETIVO GENERAL: ............................................................................ 5

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: .................................................................... 5

1.4 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 6

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES ................................................................. 7

CAPITULO II ....................................................................................................... 8

MARCO LEGAL .................................................................................................. 8

2.1 ANTECEDENTES .......................................................................................... 8

2.2 NORMATIVA ............................................................................................... 10

1. ASTM C 33, Especificación normalizada de agregados para el concreto. 10

2. ASTM C 150, Especificación normalizada para cemento portland. ........ 10

3. ACI 301, Calidad del agua para el concreto. ............................................ 11

4. COVENIN 269 o ASTM C127, Método de ensayo para determinar el peso

específico y la absorción del agregado grueso. ................................................. 11

5. COVENIN 338-79, Método para la elaboración, curado y ensayo a

compresión de probetas cilíndricas de concreto............................................... 11

6. COVENIN 340-79, Método para la elaboración y curado en el laboratorio

de probetas de concreto para ensayos de flexión. ............................................. 11

7. COVENIN 343-79, Método de ensayo para determinar la resistencia a la

tracción por flexión del concreto, en vigas simplemente apoyadas, con carga en

el centro del tramo. ............................................................................................ 11

x

8. ACI 522R-06, Propiedades mecánicas del hormigón permeable.............. 12

9. ACI 211.3R-02, Guía para la selección de proporciones para el concreto

permeable. ......................................................................................................... 12

2.3 DEFINICION DE TERMINOS ................................................................... 12

2.3.1 Concreto permeable ................................................................................. 12

2.3.2 Asentamiento............................................................................................ 13

2.3.3 Peso unitario ............................................................................................. 13

2.3.5 Porosidad .................................................................................................. 13

2.3.6 Permeabilidad ........................................................................................... 13

2.3.7 Escorrentía superficial .............................................................................. 14

2.3.8 Aguas subterráneas................................................................................... 14

2.3.9 Acuíferos .................................................................................................. 14

CAPITULO III .................................................................................................... 15

MARCO METODOLOGICO ........................................................................... 15

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ...................................................................... 15

3.2DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 15

3.3FASES DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................. 17

3.3.1 Recolección de datos ................................................................................ 17

3.3.2 Procesamiento de datos ............................................................................ 17

3.3.2.1 Materiales para el diseño de mezcla.................................................. 18

Cemento ............................................................................................ 18

Agua .................................................................................................. 18

Agregados ......................................................................................... 18

Aditivos ............................................................................................. 18

3.3.2.2 Criterios de diseño de mezclas .......................................................... 19

Relación agua/cemento (a/c) ............................................................. 19

Volumen de pasta .............................................................................. 19

Relación agregado/cemento .............................................................. 20

Contenido de agregado grueso .......................................................... 20

Peso específico del agregado grueso ................................................. 21

Absorción del agregado grueso ......................................................... 21

3.3.2.3 Diseño de mezcla .............................................................................. 21

3.3.2.4 Propiedades físico-mecánicas del concreto permeable ..................... 24

Permeabilidad .................................................................................... 24

Resistencia a la flexión...................................................................... 24

Peso especifico .................................................................................. 25

Revenimiento .................................................................................... 25

xi

Porcentaje de vacíos .......................................................................... 25

Propiedades típicas del concreto permeable. ............................................ 26

CAPITULO IV .................................................................................................... 27

PRESENTACION DE LOS RESULTADOS ................................................... 27

4.1 MATERIALES .............................................................................................. 27

4.1.1 Agregados ................................................................................................ 27

4.1.2 Cemento ................................................................................................... 28

4.1.3 Agua ......................................................................................................... 29

4.2 CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS ........................................ 29

4.2.1 Peso específico y porcentaje de absorción del agregado grueso .............. 29

4.2.1.1 Porcentaje de Absorción ................................................................... 30

4.2.1.2 Peso específico ................................................................................. 31

4.2.1.3 Gravedad específica ......................................................................... 31

4.3 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA SIN FINOS ...................................... 31

4.4 DOSIFICACION DE LA MEZCLA CON FINOS .................................... 42

4.5 PORCENTAJE DE VACIOS EN EL CONCRETO PERMEABLE ....... 50

4.6 RESISTENCIA A LA FLEXION DEL CONCRETO PERMEABLE .... 53

4.6.1 Datos del ensayo a flexión ....................................................................... 55

4.6.2 Resultados del ensayo a flexión ............................................................... 57

4.7 PERMEABILIDAD DEL CONCRETO PERMEABLE ........................... 59

4.7.1 Datos del ensayo de permeabilidad .......................................................... 61

4.7.2 Resultados del ensayo de permeabilidad.................................................. 62

4.7.3 Intensidad de lluvia .................................................................................. 63

CAPITULO V ...................................................................................................... 65

CONCLUSIONES ............................................................................................... 65

RECOMENDACIONES ..................................................................................... 67

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................. 68

ANEXO ................................................................................................................ 70

xii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Relación entre el contenido de vacíos y el contenido de pasta para

agregado No. 8 (3/8”) .................................................................................... 19

Figura 2. Valores efectivos de b/bo .................................................................... 20

Figura 3. Permeámetro de carga constante. ........................................................ 24

Figura 4. Propiedades típicas del concreto permeable. ...................................... 26

Figura 5. Agregado Grueso 3/8 a #4”. ................................................................ 28

Figura 6. Agregado fino. ..................................................................................... 28

Figura 7. Encofrado para Cilindro. .................................................................... 35

Figura 8. Encofrado para Vigueta. ...................................................................... 36

Figura 9. Mezcla del concreto permeable, diseño de mezcla sin finos. .............. 38

Figura 10. Cilindro 1, primer diseño de mezcla sin finos. .................................. 38

Figura 11. Viguetas 1, 2, y 3, primer diseño de mezcla sin finos. ..................... 39

Figura 12. Cilindro 3, segundo diseño de mezcla sin finos. ............................... 41

Figura 13. Vigueta 4, segundo diseño de mezcla sin finos. ................................ 42

Figura 14. Mezcla del concreto permeable con finos. ........................................ 48

Figura 15. Viguetas 5, 6, 7 y 8, diseño de mezcla con finos. ............................. 49

Figura 16. Cilindros 4,5, y 6, diseño de mezcla con finos. ................................. 49

Figura 17. Equipos para la realización del ensayo de peso específico y absorción.

....................................................................................................................... 50

Figura 18. Balanza hidrostática para la realización del ensayo de peso específico

y absorción. ................................................................................................... 51

Figura 19. Maquina Universal de Tracción y Compresión para ensayo a flexión

del concreto. .................................................................................................. 54

Figura 20. Viguetas del diseño de mezcla sin finos, a ensayar para la obtención

del módulo de rotura. .................................................................................... 56

Figura 21. Viguetas del diseño de mezcla con finos, a ensayar para la obtención

del módulo de rotura. .................................................................................... 56

Figura 22. Modo de falla en viguetas del diseño de mezcla con finos. .............. 58

Figura 23. Modo de falla en viguetas del diseño de mezcla sin finos. ................ 58

Figura 24. Equipo completo, Permeámetro de carga constante, tanque para

depósito de agua y piezómetro, para la medición de alturas piezometricas y

caudal. ........................................................................................................... 60

Figura 25. Piezómetro para determinar la diferencia de presión en el

permeámetro. ................................................................................................. 60

Figura 26. Permeámetro de carga constante. ...................................................... 61

xiii

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Datos obtenidos del ensayo para la determinación del peso específico y

la absorción del agregado grueso. ................................................................. 30

Tabla 2. Volúmenes y pesos totales por metro cubico de materiales, diseño de

mezcla sin finos. ............................................................................................ 34

Tabla 3. Cantidades reales para el diseño de mezcla 1 sin finos. ......................... 37

Tabla 4. Cantidades reales para el diseño de mezcla 2 sin finos. ......................... 41


mezcla con finos. ........................................................................................... 45

Tabla 6. Cantidades reales para el diseño de mezcla con finos............................ 48

Tabla 7. Datos para el calculo del peso especifico de la muestra con agregado

fino. ............................................................................................................... 51

Tabla 8. Datos para el calculo del peso especifico de la muestra sin agregado

fino. ............................................................................................................... 52

Tabla 9. Resultados del peso específico, peso unitario y el % de vacíos. ............ 52

Tabla 10. Características de las viguetas del diseño de mezcla sin finos, para

ensayo a flexión............................................................................................. 55

Tabla 11 . Características de las viguetas del diseño de mezcla con finos, para

ensayo a flexión............................................................................................. 55

Tabla 12. Resultados del ensayo a flexión, módulo de rotura.............................. 57

Tabla 13. Datos del ensayo de permeabilidad. ..................................................... 61

Tabla 14. Resultados del ensayo de permeabilidad para las muestras sin agregado

fino. ............................................................................................................... 62

Tabla 15. Resultados del ensayo de permeabilidad para las muestras con agregado

fino. ............................................................................................................... 62

Tabla 16. Intensidades de lluvia esperadas. ......................................................... 63

xiv





ESTUDIO DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO PERMEABLE PARA

PAVIMENTOS.

RESUMEN

La presente investigación se basa fundamentalmente en medir la resistencia del

concreto permeable para pavimentos, sabiendo que el mismo permite el paso del

agua proveniente de precipitación u otras fuentes a través de él, reduciendo la

escorrentía superficial de un sitio y recargando los niveles de agua subterránea o

acuíferos. El concreto permeable permite mejorar las condiciones de circulación

de vehículos y peatones. Para llevar a cabo los objetivos propuestos se empleó una

metodología de tipo descriptiva, la cual consistió en elaborar dos mezclas de

concreto permeable, con y sin agregados finos, para medir su resistencia a flexión

y permeabilidad, con el fin de comprobar su capacidad permeable y verificar su

resistencia para que así se pueda utilizar en obras de construcción para

infraestructura vial. La resistencia a la flexión se determinó a través de la norma

COVENIN 343-79, mientras que la permeabilidad se calculó mediante la ley de

Darcy construyendo un permeámetro de carga constante. Se utilizaron rangos

establecidos por normas y además por investigaciones realizadas. Finalmente se

discuten los resultados de las muestras de concreto permeable ensayadas tanto con

finos como sin finos, dando como resultado que el módulo de rotura se encuentra

entre los valores normativos para el concreto permeable, en cuanto a

permeabilidad se obtienen valores elevados que satisfacen los objetivos

propuestos.

Descriptores: concreto permeable, mezclas de concreto permeable, resistencia a

la flexión, permeabilidad.

Nombres: Méndez Z, Nathasha G.

Mosqueda V, María C.

Tutor: Ing. Aquilino Rodríguez.

1

INTRODUCCION

Desde tiempos antiguos, el concreto ha sido el principal material al

momento de ejecutar una construcción de obra civil a esto se le suma que una de

las principales directrices de los seres humanos es la de radicar en lugares

densamente poblados y así las ciudades crecen territorialmente cada año donde

requieren de nueva infraestructura que pueda satisfacer las necesidades de la

población nueva, esto deriva a que en la actualidad los conceptos de ecología y

medio ambiente hayan tomado gran relevancia a nivel mundial debido a los

cambios que produce la industria de la construcción por los materiales que se

requieran utilizar en las obras civiles y de esa forma haya consecuencias

perjudiciales e irreversibles para el medio ambiente y todo esto se intensifica si la

ciudad sigue creciendo sin preocuparse del impacto que ella misma genere.

En la actualidad cuando se habla de pavimentar lo primero que puede venir

a la mente es el asfalto o el concreto hidráulico y esta situación acarrean que

existan menos áreas permeables, impidiendo el paso libre del agua que permita la

alimentación de los acuíferos. Este escenario desde el punto de vista de la

Ingeniería Civil no representa un mejoramiento sustancial de esas áreas debido a

que no se puede prestar un mejor servicio y prevenir que precipitaciones futuras

formen una acumulación de agua y detengan la movilidad de esos espacios.

En vista del impacto ambiental que el planeta está atravesando se lleva a

cabo esta investigación, con el objeto de estudiar la resistencia del concreto

permeable para pavimentos. Gracias a una búsqueda preliminar, se ha podido

inferir que existen muy pocos proyectos de infraestructura vial realizados del

mismo y las investigaciones acerca de este tipo de concreto son relativamente

nuevas, ya que no lleva muchos años el estudio del concreto permeable a nivel

mundial, pero en los últimos años el concepto del concreto permeable ha

despertado gran atención debido a su capacidad de ahorrar el recurso hídrico y

proporcionar una superficie apta para el tránsito vehicular y circulación peatonal;

sin embargo en Venezuela es un tema poco conocido y por tanto no ha sido

aplicado.

El concreto permeable contiene una alta porosidad, permitiendo que el

agua pase directamente a través de este, reduciendo así la escorrentía superficial

que generalmente evita la recarga de acuíferos. Está constituido por cemento,

agregado grueso, poco o nada de agregado fino y agua, en algunos casos se utiliza

aditivos. Para este tipo de concreto se debe usar una baja relación agua/cemento

con el fin de no bajar su resistencia y que no sea fluido. Con la utilización de

pavimentos de concreto permeable se consigue recargar el acuífero, preservar los

2

recursos hídricos, reducir el escurrimiento del agua pluvial o eliminarlo y remover

algunos contaminantes, mejorando la calidad del agua.

La presente investigación presenta dos propuesta para desarrollar el diseño

de mezcla y así evaluar la tecnología y aplicación del concreto poroso para

pavimentos, un diseño de mezcla donde no se considera la inclusión del agregado

fino y otra en el cual si está presente, en ambos casos teniendo como objetivos

alcanzar la permeabilidad adecuada sin que esta comprometa su resistencia y de

esa forma proporcionar mayor seguridad y serviciabilidad al usuario, además de

establecer opciones en el diseño de pavimentos donde el concreto permeable sea

tomado como alternativa oportuna, eficaz y eficiente.

La presente investigación se ha estructurado en cuatro capítulos, en el

primero de ellos se plantea la problemática que ha motivado la realización de la

misma, así como también la justificación, delimitación y objetivos que se desean

alcanzar, el segundo capítulo engloba el marco teórico en el cual se presentan los

antecedentes que contribuyeron en la orientación de la investigación, además las

bases teóricas que la fundamentan y el marco normativo legal; en el tercer

capítulo se incorporan las orientaciones metodológicas así como la descripción de

las actividades que se desarrollaron para alcanzar los objetivos planteados que

incluyen los ensayos normativos aplicados al concreto permeable, por último en el

capítulo cuatro se exponen los resultados obtenidos una vez culminada la

investigación, sobre los cuales se caracterizan los materiales utilizados así como el

concreto permeable elaborado con los mismos.

Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones en atención a

los resultados de la investigación y de acuerdo como se enuncia en los objetivos

de la investigación.

3

CAPITULO I

1.1 EL PROBLEMA

Las superficies de pavimentos reciben grandes volúmenes de aguas de lluvias

que interrumpen el ciclo del agua debido al aumento de las áreas duras, el agua en

los pavimentos influye en el deterioro progresivo sobre la estructura de los

mismos, debilitando las capas del pavimento, causando degradación de los

materiales como desprendimiento y erosión de mezclas asfálticas, erosión de otros

materiales del pavimento, escalonamiento y agrietamiento en pavimentos rígidos,

y perdida de adherencia entre capas. De la misma forma al caer ese volumen de

agua en el pavimento trae consigo problemas de inundación y contaminación de

las aguas superficiales y subterráneas, además de una serie de factores que afectan

el manejo en pavimento de autos y que trae consigo accidentes viales de gran

importancia ocasionando graves consecuencias. En resumen, una vez que el agua

logra penetrar la capa de rodamiento y no hay un buen uso de la misma genera

severos daños, como son: agrietamientos, baches y otros factores de riesgo vial.

La lluvia provoca que el pavimento se torne resbaladizo y en el caso de los

autos que necesitan tracción para acelerar, girar o detenerse, las ruedas desarrollan

dicha tracción cuando el pavimento está limpio y seco, pero en el caso que se

encuentre mojado el agarre del auto disminuye, entonces, el agua de lluvia

sumada a la impermeabilización de superficies provoca un incremento del caudal

de agua que debe irse por el alcantarillado y una disminución importante del agua

que alimenta las capas freáticas.

Los accidentes viales a nivel mundial tienen una relevancia importante, se

estima que 1,3 millones de personas en el mundo fallecen cada año a

consecuencia de accidentes de tránsito y en Venezuela desde hace medio siglo,

los accidentes viales son un problema de salud pública. Se estima que anualmente

mueren entre 8500 y 9000 personas en las vías, según datos suministrados por

la Fundación Seguros Caracas, con base en estadísticas del Instituto Nacional de

Tránsito (INTT), ocupando la quinta posición en América Latina debido a este

problema. Factores como el mal estado de la vía están muy presentes, ya que el

descuido de las vías por falta de mantenimiento es impresionante en el ámbito

nacional y un 30% de los accidentes de tránsito ocurre por malas condiciones de

las vías.

La duración y el desempeño de los pavimentos, están relacionados en parte

con el mantenimiento general que se haga a las carreteras, por lo mismo surge la

necesidad de tener procesos y procedimientos que garanticen la operatividad vial

debido a que los mantenimientos requeridos para garantizar las mejores

4

condiciones de las vías, se deben hacer de manera sistemática y organizada, esta

situación repercute en altos costos de inversión en las vías a cargo de la nación,

además, de los problemas que se derivan para el usuario, por mayores tiempos de

desplazamiento y mayores costos de operación por el mal estado de las vías.

Estimar los costos de mantenimiento de una vía no es fácil, debido a que existen

diferentes tipos de mantenimiento además de la diversidad de daños que pueden

existir y que elevan el costo total. El problema del alcantarillado debido a la

contaminación de las aguas por no hacer un buen uso de la que se dispone en la

carretera llega a traer consigo enfermedades de la piel, daño a la vegetación y un

desgaste del concreto.

Problemas de inundaciones y contaminación de las aguas superficiales y

subterráneas han obligado a muchos países a nivel mundial a tomar medidas de

conservación del agua e implementar sistemas sostenibles en las ciudades.

Se tiene registro que los primeros estudios en concreto permeable como

alternativa para mitigar el impacto ambiental y aliviar la contaminación del

sistema sanitario por las aguas de lluvia se llevaron a cabo en la época de los años

70 en Estados Unidos. En Europa países como Francia, Reino Unido, y Alemania

también hicieron estudios para la mejora de la calidad del almacenamiento de

agua y la reducción de la escorrentía superficial en la misma fecha.

La tendencia hacia un desarrollo sustentable se justifica en el hecho de que los

recursos naturales no renovables son limitados al mismo tiempo que la población

mantiene un acelerado ritmo de crecimiento. Estos hechos, unidos a una creciente

actividad económica sin más criterio que lo económico, tanto a escala local como

global, producen graves problemas ambientales que pueden llegar a ser

irreversibles. Además en vista del impacto ambiental que atraviesa el planeta y

sumado a la escasez porcentual de agua que se tiene resulta provechoso la

utilización de concretos permeables para pavimentos garantizando así la

alimentación de acuíferos y disminuyendo la construcción de costosos sistemas de

drenajes así como también la reducción de accidentes en pavimentos mojados

disminuiría.

Los pavimentos permeables son una alternativa muy buena que las ciudades

están implementando. China es uno de los principales exponentes del uso de este

tipo de concreto, pero otros países en América como Estados Unidos, México y

Panamá han presentado grandes avances y se destacan por ser líderes en la

implementación del concreto permeable.

Los pavimentos de concreto permeable tienen un costo de ciclo de vida más

bajo que las alternativas como el asfalto, es decir, que generalmente el asfalto

corriente requiere de numerosas reparaciones a lo largo de su vida útil.

5

Este concreto se usa principalmente como pavimento en aplicaciones de

vialidades de bajo tráfico, áreas de estacionamientos, senderos y caminos para

peatones o ciclistas. Se quiere estudiar la resistencia del concreto permeable para

ser aplicado en todo tipo de vialidades tanto de tráfico pesado como de tráfico

liviano por su gran aporte económico y ecológico.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1) ¿Qué características debe poseer el diseño de mezcla para la preparación del

concreto permeable?

2) ¿Será posible la fabricación de un concreto con propiedades de resistencia y

permeabilidad adecuadas para la construcción de pavimentos, que garanticen

mejores niveles de seguridad y más bajos niveles de contaminación

ambiental?

3) ¿Cumple el concreto permeable con las características adecuadas de

resistencia para ser aplicado en pavimentos de tráfico liviano y pesado?

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL:

Evaluar la resistencia del concreto permeable en el laboratorio de materiales,

escuela de ingeniería civil, Universidad de Carabobo.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Describir las características y elaborar el diseño de la mezcla de un

concreto permeable.

Determinar la resistencia a la flexión del concreto permeable y su peso

específico.

Determinar la permeabilidad y porcentaje de vacíos del concreto

permeable.

Evaluar la resistencia a la flexión del concreto permeable y comparar con

los concretos ordinarios.

Evaluar la permeabilidad del concreto permeable y comparar con las tablas

de intensidad-duración-frecuencia de las lluvias en Venezuela.

6

1.4 JUSTIFICACIÓN

Actualmente nuestro planeta atraviesa por una crisis a nivel ambiental y

cada día se buscan soluciones en este ámbito para aminorar los efectos que el ser

humano causa en el ambiente, ya sea utilizando fuentes de energía renovable o

innovando en otros campos que proporcionen cierta importancia ecológica.

El concreto permeable es un material de construcción novedoso que ofrece

múltiples ventajas medio ambientales y económicas. La principal virtud del

concreto permeable es el adecuado manejo del agua de lluvia, ya que al ser

permeable como su nombre lo indica permite la absorción de toda el agua que

recae sobre la superficie, la misma cualidad reconocida positivamente por

organismos internacionales como la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por

sus siglas en inglés); gracias a esta positiva virtud el concreto permeable permite

el abastecimiento de las aguas subterráneas y disminuye las escorrentías

superficiales, además funciona como un filtro para el agua disminuyendo la

contaminación al ser transportada a los acuíferos.

“Debido a las regulaciones que limitan la escorrentía superficial del agua

de lluvia cada vez resulta más costoso para los propietarios desarrollar

proyectos de bienes raíces debido al tamaño y el gasto que implican los

sistemas de drenaje, el concreto permeable reduce la escorrentía

superficial en áreas pavimentadas disminuyendo así la necesidad de

lagunas separadas de retención de aguas de lluvia y permite el uso de

alcantarillados de menor capacidad. El concreto permeable puede de

igual manera reducir el impacto del desarrollo en los árboles, ya que

permite la transferencia de agua y aire a los sistemas de raíces dejando

que los árboles se fortalezcan incluso en las áreas altamente

desarrolladas”. (“CIP-38 Concreto permeable”, 2011, p.1).

El concreto permeable representa una alternativa novedosa y ecológica

para la sociedad actual que propone una disminución de accidentes viales y

contaminación ambiental; así como una diminución de inundaciones,

conservación del ciclo del agua y la vegetación mediante el abastecimiento de

acuíferos naturales.

En el mercado venezolano el concreto permeable no se encuentra

disponible por ser un producto nuevo a nivel nacional. En el país no existen

investigaciones relacionadas con el concreto permeable, por lo tanto es importante

innovar en la utilización de nuevos productos que sean beneficiosos y aporten

características favorables en un determinado contexto, como lo es dar a conocer

el concreto permeable para que pueda ser investigado en diversas casas de estudio

a nivel nacional y que forme parte de una línea de investigación que beneficie en

7

la asignatura de materiales y ensayos de la Universidad de Carabobo, así como

también que pueda ser aplicado en futuras vialidades del país por sus grandes

beneficios económicos y ambientales.

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES

El estudio se limita a la determinación de la resistencia del concreto

permeable para poder verificar si puede llegar a desarrollar una resistencia igual o

incluso mejor que la del concreto ordinario y así evaluar si puede ser aplicado

para todo tipo de vías incluyendo tanto vías de tráfico liviano como pesado, y no

solo para estacionamientos, plazas, camineras etc., como se está acostumbrado a

implementar; aumentando así el aporte ecológico, económico y disminuyendo la

implementación de numerosos sistemas de alcantarillado que poseen un alto

costo.

Además se establece un diseño de mezcla adecuado para el concreto

permeable donde se garantiza su permeabilidad y buena resistencia a la flexión,

establecido por la ACI 211-3R donde se proporciona la dosificación adecuada de

agregado fino, agregado grueso y relación agua/cemento.

En cuanto a la dosificación, una baja cantidad de finos puede reducir o

repercutir en la resistencia del concreto ordinario pero en el caso del concreto

permeable es necesario una baja cantidad de finos para de esta manera asegurar

que se mantenga su principal cualidad que es la permeabilidad, predominando el

agregado grueso, esto puede presentar una limitación en cuanto al desarrollo de la

resistencia que pueda tener o desarrollar el concreto permeable por su baja

cantidad de finos.

La posibilidad de conseguir ciertos materiales con las características

demandadas, como los aditivos adecuados y agregados para un buen diseño de

mezcla del concreto permeable podría resultar un poco difícil en el mercado

venezolano. Además por ser un tema bastante nuevo a nivel nacional, la falta de

normativas o información relacionada con este tipo de concreto es limitada.

En cuanto al ensayo de permeabilidad el laboratorio de materiales y

ensayos de la Universidad de Carabobo cuenta con un equipo para medir la

permeabilidad en concreto convencionales mas no para concretos permeables.

8

CAPITULO II

MARCO LEGAL

2.1 ANTECEDENTES

Moujir S, Y. Castañeda U, L. (2014). “Diseño y aplicación de concreto

poroso para pavimentos”.

Se revisa la adecuada aplicación del concreto poroso para pavimentos.

Donde se realizan una serie de pruebas para dos tipos de mezcla de concreto

permeable con y sin agregado fino, para medir su resistencia a compresión y a

flexión, permeabilidad, módulo de elasticidad, módulo de rotura, porcentaje de

vacíos, entre otros, con el fin de verificar las características del concreto

permeable que se debe utilizar en obras de construcción para infraestructura vial.

Según los resultados obtenidos se tiene un porcentaje de vacíos sin finos de

18.27% y con finos 15.42%, módulo de rotura sin finos de 35.9 Kg/cm2 y con

finos de 37,09 Kg/cm2, Permeabilidad con finos 14.46 mm/s y sin finos de 25,72

mm/s. La principal contribución de esta investigación al trabajo se basa en la

metodología de ensayos utilizada para la caracterización del concreto permeable.

Vigil Sánchez, Marlon Ebiezer (2012). Diseño, proceso constructivo y

evaluación post construcción de un pavimento rígido de concreto

permeable.

Elaboración del diseño de mezcla, proceso constructivo y la evaluación

post construcción de un pavimento rígido de concreto permeable. El diseño de

mezcla se basó en la experiencia de la NRMCA. Dentro del proceso constructivo

entra lo que es la subrasante, formaletas, transporte, colocación, juntas y curado.

En la evaluación post construcción, se tiene una evaluación cualitativa que

implica observaciones del pavimento en su aspecto físico, y cuantitativa

realización de ensayos para comprobación de valores de diseño. Según los

resultados las propiedades mecánicas e hidráulicas son: permeabilidad: 15.92

mm/s, porcentaje de vacíos: 21.97%, resistencia a la flexión: 24 kg/cm2, módulo

de elasticidad estático: 2.2 x105 kg/cm2, desgaste por abrasión e impacto (sin

esferas) en la máquina de los ángeles: 30%. El aporte de este trabajo a la

investigación fue el procedimiento de análisis de resultados.

9

Aguiluz, B, Etal. (2013). Comportamiento del concreto permeable

utilizando agregado grueso de las canteras, el Carmen, Aramuaca y la

Pedrera, de la zona oriental de el salvador.

Para la presente investigación se estudia el comportamiento del concreto

permeable utilizando agregado grueso de las canteras, El Carmen, Aramuaca y la

Pedrera, de la zona oriental de el Salvador. El objetivo de la investigación fue

conocer el comportamiento del concreto permeable con cada uno de los agregados

extraídos de las canteras siguientes: Aramuaca, La Pedrera, El Carmen. Los

resultados obtenidos indican que el uso del concreto permeable con el agregado

grueso de tamaño nominal de 3/8” de las canteras el Carmen, Aramuaca y la

Pedrera y según las pruebas de ASTM C-132 Y ASTM C-72 su resistencia es

ideal para superficies de baja intensidad de carga. Según la Norma ACI 522R el

rango resistencia a compresión del concreto permeable es de 28.55 kg/cm2 a

285.51 kg/cm2, donde la resistencia promedio obtenida de los tres lugares fue de

97,811 kg/ . El aporte de esta investigación a la tesis fue la de guía para la

realización del diseño de mezcla.

Cabello, S., Etal. (2015). Concreto poroso: Constitución, Variables

influyentes y Protocolos para su caracterización.

El propósito es la evaluación del uso potencial del concreto poroso en

construcciones del Cantón Machala, donde el nivel de escorrentía superficial lo

justifique. La revisión comprende la definición del concreto poroso en términos de

sus componentes principales: cemento, agregado grueso, agua, aditivos y arena,

en poca o ninguna cantidad, para provocar la generación de un importante

contenido de vacíos interconectados que posibiliten el rápido drenaje pluvial.

Dados los reportes de variables de alta incidencia en el comportamiento mecánico

del concreto poroso (relación resistencia/permeabilidad) se justifica una

indagación, para sintetizar los efectos de las variables en la preparación de la

mezcla: proporción agua/cemento, granulometría y morfología de los agregados,

presión de compactación, técnicas de curado, entre otros. Recomiendan las

siguientes dosis para el diseño de mezcla: granulometría Tmax=10mm,

cemento=350-400 kg/m3, Relación agua/cemento=0,3 a 0,6, Contenido de

vacíos=15%. La contribución a este trabajo fue la de comparar cantidades de

dosificación para el diseño de mezcla.

10

2.2 NORMATIVA

Normas utilizadas para el diseño del concreto permeable:

1. ASTM C 33, Especificación normalizada de agregados para el concreto.

Esta especificación define los requisitos para granulometría y calidad de

agregado fino y grueso (distinto de agregado liviano o pesado) para utilizar en

concreto.

La granulometría del agregado utilizado en el concreto permeable debe de ser

de tamaño uniforme, se específica que sólo pueden ser utilizados agregados de ¾”

a ⅜”.

2. ASTM C 150, Especificación normalizada para cemento portland.

El cemento portland como material cementante se usa como aglomerante

principal. Esta especificación trata sobre los siguientes tipos de cemento portland:

Tipo I: Para usar cuando no se requieran las propiedades especiales

especificadas para cualquier otro tipo.

Tipo IA: Cemento incorporador de aire para los mismos usos que el Tipo

I, donde se desea incorporación de aire.

Tipo II: Para uso general, más específicamente cuando se desea

resistencia moderada a los sulfatos o calor de hidratación moderado.

Tipo IIA: Cemento incorporador de aire para los mismos usos que el Tipo

II, donde se desea incorporación de aire.

Tipo III: Para usar cuando se desea alta resistencia inicial o temprana.

Tipo IIIA: Cemento incorporador de aire para los mismos usos que el

Tipo III, donde se desea incorporación de aire.

Tipo IV: Para usar cuando se desea bajo calor de hidratación.

Tipo V: Para usar cuando se desea alta resistencia a los sulfatos.

11

3. ACI 301, Calidad del agua para el concreto.

La calidad de agua para el concreto permeable está normada por los mismos

requisitos que para el concreto convencional.

4. COVENIN 269 o ASTM C127, Método de ensayo para determinar el

peso específico y la absorción del agregado grueso.

Esta norma contempla el método de ensayo para determinar la densidad

aparente, la densidad aparente con muestra saturada y de superficie seca, densidad

nominal y la determinación de absorción.

5. COVENIN 338-79, Método para la elaboración, curado y ensayo a

compresión de probetas cilíndricas de concreto.

La norma contempla las especificaciones de los instrumentos y moldes a

utilizar así como las medidas correspondientes para la elaboración y curado de

probetas cilíndricas de concreto.

6. COVENIN 340-79, Método para la elaboración y curado en el

laboratorio de probetas de concreto para ensayos de flexión.

La norma contempla el procedimiento para la elaboración y curado en el

laboratorio de probetas de concreto para ensayos a flexión. Además se especifica

el tipo de molde a utilizar con las correspondientes medidas, así como las técnicas

de vibrado que dependen del asentamiento del concreto.

7. COVENIN 343-79, Método de ensayo para determinar la resistencia a la

tracción por flexión del concreto, en vigas simplemente apoyadas, con

carga en el centro del tramo.

Contempla el método de ensayo para determinar la resistencia a la tracción

por flexión del concreto, en vigas simplemente apoyadas con carga en el centro

del tramo. La norma se refiere con detalle a la geometría del espécimen a ser

12

probado para determinar su resistencia a flexión, además de información acerca de

la velocidad de prueba e interpretación de datos.

8. ACI 522R-06, Propiedades mecánicas del hormigón permeable.

El reporte del comité ACI 522R-06 provee de información técnica sobre la

aplicación, métodos de diseño, materiales, propiedades, dosificación, métodos

constructivos, pruebas, e inspecciones del concreto permeable (ACI-522/06,

2006). Los requisitos presentados en ASTM C1157, se refieren a los componentes

y los parámetros permitidos para ser considerados como cemento hidráulico.

9. ACI 211.3R-02, Guía para la selección de proporciones para el concreto

permeable.

Contiene la información necesaria referente a las proporciones o

dosificación para la realización del diseño de mezcla del concreto permeable.

Presenta gráficos y tablas de los parámetros claves para el diseño como el

volumen de pasta, proporción del agregado fino con respecto al agregado grueso y

tamaño del agregado grueso requerido.

2.3 DEFINICION DE TERMINOS

2.3.1 Concreto permeable

El concreto permeable es un material de construcción novedoso que ofrece

múltiples ventajas medioambientales y económicas.

“De acuerdo con el ACI-522R, el concreto permeable es un material

de estructura abierta con revenimiento cero, compuesto por cemento

Portland, agregado grueso, poco o nada de finos, aditivos de ser

necesario y agua. La combinación de estos ingredientes produce un

material endurecido con poros interconectados, cuyo tamaño varía de

2 a 8 mm lo que permite el paso de agua. El contenido de vacíos

puede variar de un 18 a un 35 por ciento, con resistencias a

compresión típicas de 2.8 a 28 MPa. Su velocidad de drenaje depende

del tamaño del agregado y de la densidad de la mezcla, pero

13

generalmente varía en el rango de 81 a 730 L/min/m2”.

(YMCYC.2008).

2.3.2 Asentamiento

El asentamiento es una propiedad que no define la calidad del concreto

permeable a diferencia del concreto convencional, sin embargo sirve para adquirir

conocimiento acerca de la manejabilidad de la mezcla.

2.3.3 Peso unitario

El peso unitario depende de la gravedad específica del agregado, de la

cantidad de aire de la mezcla, de las proporciones de esta, y de las propiedades del

agregado que determinan los requerimientos de agua.

El peso unitario del concreto permeable es del orden del 70% del concreto

convencional.

2.3.5 Porosidad

“La porosidad es una medida de los espacios vacíos entre los agregados.

La condición para que un concreto sea permeable es que el contenido de vacíos

sea mayor al 15%”. (YMCYC.2008)

Es equivalente al porcentaje de vacío o fracción de huecos dentro de la

estructura del concreto, según investigaciones anteriores se establece que dicho

porcentaje debe estar en el rango del 15% al 25% para denominar la estructura

porosa.

2.3.6 Permeabilidad

Es la capacidad que tiene el concreto permeable de permitir el flujo de

agua atravesar su interior con la característica de no alterar su estructura.

“La permeabilidad al igual que la porosidad depende de las propiedades de

los materiales, la proporción de la mezcla y de los métodos de colocación y

14

compactación. Una excesiva compactación reducirá la permeabilidad al sellar los

poros necesarios para la filtración del agua”. (YMCYC.2008).

2.3.7 Escorrentía superficial

Es el agua procedente de la lluvia que circula por la superficie y se

concentra en los cauces. La escorrentía superficial es función de las características

topográficas, geológicas, climáticas y de vegetación de la cuenca y está

íntimamente ligada a la relación entre aguas superficiales y subterráneas de la

cuenca.

2.3.8 Aguas subterráneas

Son las aguas procedentes de las precipitaciones (lluvia, nieve, granizo,

etc.) y del deshielo de las nieve que se infiltra en el terreno a través de las rocas

permeables (rocas que dejan pasar líquidos) y que forman la superficie terrestre.

Esta agua infiltrada se desplaza por el interior de la tierra lentamente por gravedad

(atracción de la tierra) hasta que se encuentra una roca impermeable (que no deja

pasar el líquido) y no puede seguir su descenso acumulándose y formando lo que

se conoce con el nombre de acuífero.

2.3.9 Acuíferos

Un acuífero es un volumen subterráneo de roca y arena que contiene agua.

El agua subterránea que se halla almacenada en los acuíferos es una parte

importante del ciclo hidrológico. Se han realizado estudios que permiten calcular

que aproximadamente el 30 por ciento del caudal de superficie proviene de

fuentes de agua subterránea.

15

CAPITULO III

MARCO METODOLOGICO

La metodología incluye un conjunto de actividades y procedimientos que

configuren su intención metodológica, se van a desarrollar distintas técnicas,

métodos y procedimientos muy importantes para alcanzar los objetivos de la

investigación y se enmarca en la siguiente estructura sistematizando: tipo de

investigación, diseño de investigación, enfoque de la investigación, técnica e

instrumentación para la recolección de la información y la validez y confiabilidad

de la recolección de datos.

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

La presente investigación está enmarcada en un tipo de estudio

descriptivo, al permitir realizar un diagnóstico del concreto permeable, basado en

determinar, observar y analizar ampliamente las diferentes propiedades del

mismo, fundamentado en mejoras de las condiciones del concreto permeable para

pavimentos, cabe destacar que con este tipo de investigación, se trabaja sobre la

realidad y caracteriza una interpretación correcta de los parámetros a analizar.

“Los estudios descriptivos se refieren a aquellas investigaciones

cuyo propósito es describir un evento que ocurre o se observa en

un momento único del presente, utilizando para la recolección

de los datos fuentes vivas y observando el evento en su contexto

natural, sin introducir ningún tipo de modificaciones.” (Hurtado

J. 2000).

“La investigación descriptiva busca especificar propiedades,

características y rasgos importantes de cualquier fenómeno que

se analice.” (Hernández Sampieri. 2010).

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

El diseño de una investigación según Balestrini (2002) se define como el

“plan global de la investigación que integra de un modo coherente y

adecuadamente correcta técnicas de recolección de datos a utilizar, análisis

previsto y objetivos”. El diseño de una investigación intenta dar de una manera

clara y no ambigua respuestas a las preguntas planteadas a las mismas.

16

En el presente caso, la investigación planteada, se adecuo a los propósitos

de la investigación no experimental debido a que las variables independientes

presentes en el diseño de mezclas y ensayos correspondientes no fueron

manipuladas. En función de los objetivos definidos en el presente estudio, donde

se planteó la realización de dos tipos de diseño de mezcla de un concreto poroso

obteniendo diversos resultados para ser evaluados, mejorados y comparados con

el concreto convencional.

“Los diseños experimentales se utilizan cuando el investigador

pretende establecer el posible efecto de una causa que se

manipula” (Hernández Sampieri 2010).

“Experimento, situación de control en la cual se manipulan, de

manera intencional, una o más variables independientes (causas)

para analizar las consecuencias de tal manipulación sobre una o

más variables dependientes (efectos)” (Hernández Sampieri

2010).

En este orden de ideas, un diseño bien pensado dependerá de las

características propias de la investigación, en donde la información jugara un

papel importante al momento de escoger la estrategia o diseño elegido para el

concreto final.

3.3 POBLACION Y MUESTRA

Según (Hurtado y Toro, 2001) “La población se compone de todos los

elementos que van a ser estudiados y a quienes podrán ser generalizados los

resultados de la investigación, una vez concluida ésta, para lo que es necesario que

la muestra con la cual se trabaje sea representativa de la población”.

Según Bavaresco (2006) encontró que: “La muestra no es más que un

subconjunto de la población en la que se va a trabajar”.

En este caso la población será igual a la muestra y es considerada de tipo

no probabilística de carácter intencional, ya que el estudio se llevara a cabo sobre

6 probetas cilíndricas de concreto permeable donde 3 son sin agregado fino y 3

con la inclusión de agregado fino, además de 8 viguetas donde 4 son sin agregado

fino y 4 con la inclusión de agregado fino. Las muestras serán ensayadas para

determinar su resistencia a flexión y permeabilidad.

17

3.4 FASES DE LA INVESTIGACIÓN

3.4.1 Recolección de datos

Un proceso investigativo no tiene validez sin la aplicación de sistemáticas

técnicas de recolección de datos, ya que ellas conducen a la constatación del

problema planteado.

“El método de recolección de datos da información pertinente

sobre las variables involucradas en la investigación” (Hernández

Sampieri 2010).

Lo que el autor trata de explicar es que la técnica no es más que la manera

como se van a recaudar y a recoger los datos directamente que en nuestro caso se

producirán de observaciones directas.

“Este método de recolección de datos consiste en el registro

sistemático, valido y confiable de comportamientos y

situaciones observables” (Hernández Sampieri 2010).

Es así como además por la naturaleza del estudio también se requiere la

recopilación documental, que se trata del acopio de los antecedentes relacionados

con la investigación para así complementar la recolección de datos, así como de la

medición mediante una máquina de la resistencia a flexión y permeabilidad del

concreto permeable para ser comparada con la del concreto convencional.

3.4.2 Procesamiento de datos

Ante la inexistencia a nivel nacional de un método normalizado para el diseño

de mezclas de concretos permeables, se tomó como texto de referencia el

documento titulado “control de calidad y colocación de concretos permeables”,

división de ingeniería civil y geomántica, Facultad de ingeniería Universidad

Nacional Autónoma de México (UNAM), para definición de términos. Y para

realizar el diseño de mezcla, se tomó el procedimiento propuesto por la norma de

concreto permeable ACI 211.3R-02, Apéndice 6. Y la tesis titulada “Estudio

experimental de concretos permeables con agregados andesiticos” del programa

de maestría y doctorado en ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de

México (UNAM).

Principalmente se realiza un diseño de mezcla cumpliendo con la normativa

planteada. Para esto se debe especificar el tipo de los materiales a utilizar.

18

3.4.2.1 Materiales para el diseño de mezcla

Cemento

El material cementante utilizado para la elaboración del concreto permeable,

es el cemento Portland el cual debe satisfacer las normas ASTM C 150, ASTM C

595, o ASTM C 1157, y tiene como función principal aglomerar las partículas

gruesas.

Agua

Debe ser un insumo limpio, libre de aceite, ácidos, álcalis, sales y en general

de cualquier material que pueda ser perjudicial, según su utilidad. Por lo que la

calidad del agua debe cumplir con la norma ACI 301.

Agregados

Los agregados son elementos minerales que provienen de la naturaleza,

procesados o artificiales, que se mezclan con un cementante o aglutinante

hidráulico para fabricar morteros o concretos. Se clasifican en agregados gruesos

y agregados finos, cabe mencionar que para la elaboración del concreto permeable

el agregado fino no es un requisito fundamental, pueden existir mezclas de

concretos permeables con un bajo porcentaje de agregado fino o simplemente

ninguna proporción del mismo. Se utiliza agregado grueso conocido comúnmente

como grava, el cual puede ser natural o el obtenido de la trituración de roca o una

combinación de ambas.

Aditivos

Los aditivos se utilizan en el concreto permeable para los siguientes fines:

- Reductores de agua: reducir la cantidad de agua en el concreto

modificando la velocidad de fraguado, así como su consistencia. Al utilizar estos

aditivos se podrá reducir el contenido de cemento en proporción a la reducción del

obtenido de agua, conservando así la misma relación agua/cemento, además de

19

incrementar la resistencia debido a la eficiencia de hidratación de la reacción entre

cemento y agua.

- Aditivos retardantes: como su nombre lo indica retardan el fraguado del

concreto, evitando agrietamiento por contracciones térmicas o por planeación en

ciudades cuando se prevé tránsito pesado. Los aditivos retardadores se usan para

estabilizar y controlar la hidratación del cemento, sobre todo en mezclas rígidas,

como son las del concreto permeable especialmente, en clima cálido. Además

actúan como lubricantes durante la descarga del concreto de la mezcladora,

mejoran el manejo y desempeño en el lugar.

3.4.2.2 Criterios de diseño de mezclas

Relación agua/cemento (a/c)

En el concreto permeable, la relación a/c para obtener la trabajabilidad

necesaria usualmente varía en el rango de 0.35 a 0.45. Para efectos del diseño de

mezcla de la presente investigación se tomara un valor de 0.38, el cual está

comprendido en el rango antes mencionado.

Volumen de pasta

El volumen de pasta necesario para mantener unidas las partículas de

agregado, mientras se mantiene la estructura de vacíos necesaria, se obtiene

mediante la figura 1 de la Relación entre el contenido de vacíos y el contenido de

pasta para agregado No. 8 (3/8”) según la norma ACI 211.3R, 1998.

Figura 1. Relación entre el contenido de vacíos y el contenido de pasta para

agregado No. 8 (3/8”)

Fuente: ACI 211.3R. (1998).

20

Relación agregado/cemento

La relación agregado-cemento típica varía entre 4:1 a 4.5:1, pero ésta depende

fundamentalmente del tipo de agregado.

Contenido de agregado grueso

Las pruebas de peso unitario seco-compactado de agregado grueso (b/bo)

hecho por la National Agregates Association – National Ready Mixed Concrete

Association (NAA – NRMCA) muestra que el peso unitario seco-compactado del

agregado grueso determinado de acuerdo con la norma ASTM C29 puede usarse

en el proporcionamiento del concreto permeable.

Dónde: b/bo = volumen seco compactado de agregado grueso por unidad de

volumen de concreto.

b = volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto.

bo = volumen de agregado grueso por unidad de volumen de agregado grueso.

El rango de valores de tamaño máximo nominal de agregados normalmente

usados para el concreto permeable varía entre 3/8” a 3/4".

La norma ACI 211.3R, 1998 muestra una tabla de valores efectivos de b/bo

para diferentes porcentajes de agregado fino.

Porcentaje de

Agregado fino (%)

b/bo

No. 8 (3/8”) No. 67 (3/4”)

0

20

0,99

0,93

0,85

0,99

0,93

0,86

10

Figura 2. Valores efectivos de b/bo

Fuente: ACI 211.3R. (1998).

21

Peso específico del agregado grueso

El peso específico es el peso que tendría el material si se pudiese llenar un

recipiente completamente, sin dejar espacios de vacío. Se expresa analíticamente

como peso por unidad de volumen.

Para la determinación del peso específico se tomara en cuenta el

procedimiento expuesto en el “Manual para la realización de prácticas de

laboratorio en la asignatura materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil

en la Universidad de Carabobo”.

Absorción del agregado grueso

La absorción se define como la cantidad de agua que entra por capilaridad

al agregado seco, incrementando su masa. Se expresa como un porcentaje de la

masa seca.

Para la determinación de la absorción del agregado grueso, se tomara en

cuenta el procedimiento expuesto en el “Manual para la realización de prácticas

de laboratorio en la asignatura materiales y ensayos de la carrera de ingeniería

civil en la Universidad de Carabobo”.

3.4.2.3 Diseño de mezcla

El diseño de mezcla del concreto permeable es similar a la del concreto

convencional, con la diferencia de que debe tener una relación agua-cemento que

cumpla con los rangos óptimos y que se elimina parcialmente o completamente el

agregado fino.

En la presente investigación, nos basaremos en el método de

proporcionamiento según la norma ACI 211.3R, 1998 para la obtención de las

dosificaciones. Se realizaran dos diseños de mezcla, uno con la exclusión del

agregado fino y el otro con un porcentaje de agregado fino. Tomando en cuenta

que el concreto permeable es proporcionado con una relación de agua-cemento

relativamente baja de 0.35 a 0.45, ya que una cantidad excesiva de agua conducirá

a drenar la pasta y al atascamiento del sistema de poros, teniendo en cuenta que

La relación agua –cemento (a/c) es una consideración muy importante para el

desarrollo de la resistencia y la estructura de vacíos del concreto.

22

La dosificación para el diseño de mezcla del concreto permeable se basa

en la determinación del volumen de pasta, la cual se obtiene mediante la Figura 1,

teniendo el porcentaje de vacíos, que para el concreto permeable oscila entre un

15% y 20%.

La cantidad de agregado grueso depende del peso específico y de los

valores de b/bo seleccionados de la figura 2.

Para el cálculo del volumen de agregado grueso es necesaria la gravedad

específica.

Una vez que se determina el volumen de pasta de la figura 1, se selecciona

la relación agua-cemento (a/c), y se determinan los pesos del agua y el cemento

por metro cúbico de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

Donde:

Ma: Masa del agregado.

b/bo: Volumen seco compactado de agregado grueso por unidad de volumen de

concreto.

Ra/c: Relación agua/cemento.

a: Cantidad de agua.

c: Cantidad de cemento

Vp: Volumen de pasta.

Vg: Volumen de agregado grueso.

Gs: Gravedad especifica.

23

Con (V) se obtiene la cantidad de agua necesaria.

Sustituyendo (V) en (III), se tiene:

Para el cálculo del Volumen de cemento (Vc):

Con (V) se obtiene la cantidad de agua necesaria.

Para el cálculo del volumen de agua (Va):

Cuando se utiliza agregado fino, el volumen de la pasta debe ser reducido

en las siguientes proporciones:

- 2% por cada 10% de agregado fino del total de agregado, para concretos

bien compactados.


poco compactados.

Estas reducciones son necesarias para mantener la misma relación de vacíos por

volumen.

24

3.4.2.4 Propiedades físico-mecánicas del concreto permeable

Permeabilidad

La capacidad de filtración del concreto permeable está relacionada

directamente con el contenido de huecos de aire. Estudios y pruebas han

demostrado que se requiere un contenido mínimo de huecos de aire de

aproximadamente 15% para lograr una filtración significativa.

La permeabilidad del concreto poroso, se puede medir a través de

permeámetros de caudal constante, el procedimiento más común consiste en

obtener la permeabilidad por medio de permeámetros, donde las características del

movimiento del agua se expresan con la ley de Darcy.

Figura 3. Permeámetro de carga constante.

Fuente: Yáñez Otero, Lucero (2012). “Ley de Darcy”.

Resistencia a la flexión

La medida de resistencia a la tracción del concreto, se define como

resistencia a la flexión del concreto en donde su función principal radica en medir

la resistencia de la falla en una viga o losa de concreto no reforzada y se expresa

como el módulo de rotura en kg/cm2.

La resistencia a la flexión es una de las características técnicas más

importantes que presenta el concreto permeable, debido a que su resistencia a la

25

flexión es mejor que la del concreto hidráulico ordinario, comúnmente es 30% de

la resistencia a la compresión, relativamente más alta que en el concreto ordinario.

El ensayo de módulo de rotura se realizara siguiendo el procedimiento

propuesto en el “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la

asignatura de materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil en la

Universidad de Carabobo”.

Peso especifico

El peso específico, es el peso que tendría el material, si se pudiese llenar un

recipiente completamente, sin dejar espacios de vacíos. Se expresa analíticamente

como peso por unidad de volumen. Se utiliza para establecer la condición de

volumen en algunos métodos de diseño de mezcla.

El peso específico se determinara siguiendo el procedimiento propuesto en

el “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la asignatura

materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil en la Universidad de

Carabobo”.

Revenimiento

Se usa para medir la consistencia del concreto. Para el concreto permeable se

encuentra en un valor entre 0 y 1 cm.

Porcentaje de vacíos

Depende de la granulometría del agregado, contenido de material cementante,

relación agua/cemento y energía de compactación. Mientras mayor sea la

porosidad menor será la resistencia del concreto. Para concretos permeables el

porcentaje de vacíos debe estar en el rango de 15% a 25%.

El contenido de vacíos se determinara siguiendo el procedimiento

propuesto en el “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la

asignatura materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil en la Universidad

de Carabobo”, haciendo ajustes debido a que se le va aplicar al concreto

endurecido pero siguiendo el procedimiento expuesto para agregados.

26

15-25

0,20-0,54

3,5-28

1-3,8

Porosidad, %(en volumen)

Permeabilidad, cm/seg

Resistencia a comprension, Mpa

Resistencia a flexion, Mpa

PROPIEDAD RANGO

Asentamiento, mm

Peso unitario, kg/m3

Tiempo de fraguado, hora

20

1600-2000

1

Propiedades típicas del concreto permeable.

Figura 4. Propiedades típicas del concreto permeable

Fuente: YMCYC. (2008). “Concreto permeable: alternativas

sustentables”.

27

CAPITULO IV

PRESENTACION DE LOS RESULTADOS

Para llevar a cabo de manera exitosa y cumplir con todos los objetivos de

dicha línea de investigación, debieron hacerse algunos ensayos correspondientes

al agregado grueso y los resultados obtenidos se van a presentar en el capítulo

actual y de esa misma forma lo obtenido del diseño de mezcla la cual fue

sometida a pruebas de resistencia a flexión para las viguetas y permeabilidad para

las probetas cilíndricas.

Los procedimientos para el diseño de mezcla y los ensayos

correspondientes se llevaron a cabo en el laboratorio de materiales de la escuela

de Ingeniería Civil de la Universidad de Carabobo; es importante destacar que

dichos procedimientos siguieron los parámetros expuesto en el “Manual para la

realización de prácticas de laboratorio en la asignatura materiales y ensayos de la

carrera de ingeniería civil en la Universidad de Carabobo”.

4.1 MATERIALES

Para la elaboración de los dos tipos de mezclas se utilizaron los materiales

correspondientes, tales como:

4.1.1 Agregados

Los agregados utilizados para llevar a cabo la preparación del diseño de mezcla

son piedra y arena lavada. En el caso de la piedra picada debido a que el concreto

permeable tiene una granulometría no uniforme se cumplió con lo establecido en

la norma ACI 211.3R, 1998 con una cantidad alta de agregado grueso con tamaño

del tamiz de 9.5 a 2.36 mm (agregado 3/8” a agregado #4).

El agregado grueso en particular que se utilizó en las dos mezclas

propuestas proviene de Tinaquillo, estos son agregados provenientes de zonas

aledañas y que en donde el material es extraído, triturado y tamizado.

El agregado fino utilizado en el diseño de mezcla con finos fue arena

lavada que se obtuvo mediante la compra en una distribuidora ubicada en

28

Valencia estado Carabobo que tiene como nombre: Distribuidora de Michelle,

C.A; lo que quiere decir que es un agregado industrializado y controlado.

Figura 5. Agregado Grueso 3/8 a #4”.

Fuente: Mosqueda, M, Méndez, N. (2016).

Figura 6. Agregado fino


4.1.2 Cemento

El cemento utilizado para la preparación de los dos diseños de mezcla fue

Portland tipo I el cual fue adquirido en Distribuidora de Michelle, C.A, ubicada en

Valencia estado Carabobo; el mismo tiene propiedades de adhesión y cohesión, el

29

cemento a utilizar tiene como función principal aglomerar las partículas gruesas y

finas según sea el caso del diseño de mezcla.

4.1.3 Agua

El agua utilizada para llevar a cabo los dos diseños de mezclas

correspondientes en esta investigación, fue agua natural tomada del Laboratorio

de materiales de ingeniería civil de la Universidad de Carabobo.

4.2 CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS

4.2.1 Peso específico y porcentaje de absorción del agregado grueso

Para conseguir realizar los objetivos de la presente investigación, se

realizaron varios ensayos para caracterizar el agregado grueso, los cuales se

definen a continuación:

El peso específico del agregado grueso forma parte de uno de los

parámetros fundamentales que dominan el diseño de mezcla de un concreto

permeable, aparte del volumen de pasta que es el principal.

El peso específico junto con la absorción son primordiales para la

determinación de la cantidad de agregado grueso por metro cubico que se

proporcionara a la mezcla.

Para la determinación de la absorción y peso específico se utilizó el

procedimiento expuesto en el “Manual para la realización de prácticas de

laboratorio en la asignatura materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil

en la Universidad de Carabobo”. De donde se obtuvieron los siguientes datos:

30

PESO DEL AGREGADO EN AGUA 4,02 Kg – 0.95Kg = 3.09 Kg

VOLUMEN DE AGUA

DESALOJADO POR EL

AGREGADO

1940 ml

PESO DE LA MUESTRA SECA 4,956 Kg

PESO INICIAL DE LA MUESTRA

(SATURADA CON SUPERFICIE

SECA)

4,995 Kg

PESO DE LA BALANZA

HIDROSTATICA CALIBRADA0.95 Kg

PESO DE LA MUESTRA EN LA

BALANZA HIDROSTATICA 4,02 Kg

Tabla 1. Datos obtenidos del ensayo para la determinación del peso específico

y la absorción del agregado grueso.


4.2.1.1 Porcentaje de Absorción

Donde:

%A Porcentaje de absorción del agregado grueso.

W1 Peso de la muestra seca.

W2 Peso del agregado saturado con superficie seca.

31

4.2.1.2 Peso específico

Donde:

G Peso específico del agregado.

W1 Peso de la muestra seca.

W2 Peso del agregado saturado con superficie seca.

W3 Peso en agua.

4.2.1.3 Gravedad específica

4.3 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA SIN FINOS

Agregado grueso: Grava de 3/8” a #4.

Absorción de agregado grueso: 0,79%.

Agregado Fino: La mezcla no contendrá agregado fino.

Relación agua/cemento (a/c): Para la relación agua/cemento se tomara un

valor de 0,38, tomando como criterio que la misma debe estar en los

rangos comprendidos entre (0.35-0,45), los cuales son los valores

aceptados por el concreto permeable.

32

Relación de vacíos: La mezcla debe tener una relación de vacíos que se

encuentre entre un 15% a 25%. Para este caso se tomara en cuenta una

relación de vacíos de 20%.

Peso específico del cemento: 3,15 kg/cm3.

Gravedad Específica del agregado grueso (peso específico saturado

con superficie seca): 2,62.

Peso específico de la grava: 1340 Kg/m3.

Inicialmente se procede a determinar la masa del agregado por metro cubico

de mezcla, para lo cual es necesario el valor de b/bo que es el Volumen seco de

agregado grueso por unidad de volumen de concreto, el cual se obtiene de la

Figura 2. Valores efectivos de b/bo (ACI 211.3R, 1998), que para un tamaño de

agregado de 3/8” y un 0% de agregado fino b/bo vale 0.99.

Para el cálculo de la cantidad de cemento, se necesita conocer el volumen de

pasta el cual se obtiene de la Figura1. Relación entre el contenido de vacíos y el

contenido de pasta para agregado No. 8 (3/8”). Entrando con un valor de 20%

de vacíos se obtiene un volumen de pasta (Vp) de 16,5%.

Haciendo uso de la ecuación (III) para la determinación del volumen de pasta,

expuesta en la sección de diseño de mezcla del capítulo III:

33

Se sabe que la relación agua/cemento (Ra/c) es igual a:


De (VI) se despeja el valor de C para obtener el peso del cemento en kilogramos:

Volumen de cemento:

34

Determinación del contenido de agua con (V):

Volumen de agua (Va):


mezcla sin finos.


Determinando cantidades reales necesarias:

El diseño de mezcla realizado se utilizara para el ensayo del concreto

permeable a flexión y para el ensayo de permeabilidad.

CementoAgregado

GruesoAgua Cemento

Agregado

GruesoAgua

V4, C3 0,075 0,510 0,090 237 1337 90

V1, V2, V3,

C1, 1/2 C20,075 0,510 0,090 237 1337 90

1er Diseño

DISEÑO DE MEZCLA (SIN FINOS)

2do Diseño

VOLUMENES TOTALES POR M3

(m3)

PESOS TOTALES POR M3

(Kg/m3)Probeta

35

Primer diseño: Se calculó para una cantidad de 2 cilindros de 15cm de

diámetro y 30cm de alto, para el ensayo de permeabilidad, y para el

ensayo a flexión 4 viguetas de 30,5cm de largo, 10cm de ancho y 8cm de

alto.

Calculo del volumen del cilindro:

Donde:

Vcl: Volumen del cilindro.

VTc: Volumen total de cilindros.

Figura 7. Encofrado para Cilindro.


Calculo del volumen de la vigueta (Vv):

36

Donde:

Vv: Volumen de la vigueta.

VTv: Volumen total de viguetas.

Figura 8. Encofrado para Vigueta


Calculo del volumen total de viguetas y cilindros (VT):

Las cantidades totales para la dosificación de la mezcla se encuentran por

m3. Calculando cantidades reales necesarias con el volumen total obtenido, se

tiene:

37

Cemento (Kg)Agregado Grueso

(Kg)Agua (L)


V1, V2, V3,

C1, 1/2 C24,74 26,74 1,8

CANTIDADES REALES

Probeta

1er Diseño

Las cantidades utilizadas en el primer diseño de mezcla fueron:

Tabla 3. Cantidades reales para el diseño de mezcla 1 sin finos.


38

Figura 9. Mezcla del concreto permeable, diseño de mezcla sin finos.


En el primer diseño de mezcla se obtuvieron 3 viguetas y 1 cilindro.

Figura 10. Cilindro 1, primer diseño de mezcla sin finos.


39

Figura 11. Viguetas 1, 2, y 3, primer diseño de mezcla sin finos.


Segundo diseño: En vista de que la dosificación utilizada en el primer

diseño no alcanzo la cantidad de muestras necesarias (2 cilindros y 4

viguetas), se decidió elaborar otro diseño basado en las mismas premisas

para completar la cantidad de muestras restantes. Dicho diseño se calculó

para una cantidad de 2 cilindros de 15cm de diámetro y 30cm de alto, para

el ensayo de permeabilidad, y para el ensayo a flexión 2 viguetas de

30,5cm de largo, 10cm de ancho y 8cm de alto.



40

Calculo del volumen total (VT):



tiene:

41

Cemento (Kg)Agregado Grueso

(Kg)Agua (L)

Probeta

CANTIDADES REALES


1,35

2do Diseño

V4, C3 3,55 20,055

Las cantidades utilizadas en el segundo diseño de mezcla fueron:

Tabla 4. Cantidades reales para el diseño de mezcla 2 sin finos.


De donde se obtuvo 1 vigueta y 1 cilindro, completando así la cantidad de

muestras esperadas.

Figura 12. Cilindro 3, segundo diseño de mezcla sin finos.


42

Figura 13. Vigueta 4, segundo diseño de mezcla sin finos.


4.4 DOSIFICACION DE LA MEZCLA CON FINOS

Agregado grueso: Grava de 3/8” a #4.

Agregado Fino: Se utilizara un 20% de agregado fino con respecto al

agregado grueso. Y haciéndose una reducción del volumen de pasta en un

4%.

Absorción de agregado grueso: 0,79%.

Relación agua/cemento (a/c): Para la relación agua/cemento se tomara un

valor de 0,38, tomando como criterio que la misma debe estar en los

rangos comprendidos entre (0,35-0,45), los cuales son los valores

aceptados por el concreto permeable.

Relación de vacíos: La mezcla debe tener una relación de vacíos que se

encuentre entre un 15% a 25%. Para este caso se tomara en cuenta una

relación de vacíos de 20%.

Peso específico del cemento: 3,15 kg/cm3.

Gravedad Específica del agregado grueso (peso específico saturado

con superficie seca): 2,62.

Peso específico de la grava: 1340 Kg/m3.

43

Inicialmente se procede a determinar la masa del agregado por metro cubico

de mezcla, para lo cual es necesario el valor de b/bo que es el Volumen seco de

agregado grueso por unidad de volumen de concreto, el cual se obtiene de la

Figura 2. Valores efectivos de b/bo (ACI 211.3R, 1998), que para un tamaño de

agregado de 3/8” y un 20% de agregado fino b/bo vale 0.85.

Para el cálculo de la cantidad de agregado fino (A) se tomara en cuenta un

20% con respecto a la cantidad de agregado grueso.

Para el cálculo de la cantidad de cemento, se necesita conocer el volumen de

pasta el cual se obtiene de la Figura1. “Relación entre el contenido de vacíos y

el contenido de pasta para agregado No. 8 (3/8”)” (ACI 211.3R, 1998).

Entrando con un valor de 20% de vacíos se obtiene un volumen de pasta (Vp) de

16,5% o 0.165. Pero esta debe ser reducida en un 4% debido a que la mezcla

contendrá un 20% de agregado fino con respecto al agregado grueso, teniendo

como resultado un volumen de pasta de 0,158.

44

Haciendo uso de la ecuación (III) para la determinación del volumen de pasta,

expuesta en la sección de diseño de mezcla:

Se sabe que la relación agua/cemento (Ra/c) es igual a:


De (VI) se despeja el valor de C para obtener el peso del cemento en kilogramos:

Volumen de cemento:

45

Determinación del contenido de agua con (V):

Volumen de agua (Va):

Tabla 5.Volúmenes y pesos totales por metro cubico de materiales, diseño de

mezcla con finos.

Fuente: Mosqueda, M, Mendez, N. (2016).

CementoAgregado

Grueso

Agregado

fino Agua Cemento

Agregado

Grueso

Agregado

fino Agua

229,6 860,087

DISEÑO DE MEZCLA (CON FINOS)

Probeta

VOLUMENES TOTALES POR M3 (m3) PESOS TOTALES POR M3 (Kg/m3)

V5, V6, V7,

V8, C4, C5,

C6

0,072 0,438 0,086 227 1148

46

Determinando cantidades reales necesarias:

El diseño de mezcla realizado se utilizara para el ensayo del concreto

permeable a flexión y para el ensayo de permeabilidad.

Se calculó para una cantidad de 4 cilindros de 15cm de diámetro y 30cm

de alto, para el ensayo de permeabilidad, y para el ensayo a flexión 6 viguetas de

30,5cm de largo, 10cm de ancho y 8cm de alto.



Calculo del volumen total (VT):

47



tiene:

48

Cemento

(Kg)

Agregado

Grueso

(Kg)

Agregado

fino (Kg)

Agua

(L)

DISEÑO DE MEZCLA (CON FINOS)

Probeta

CANTIDADES REALES

V5, V6, V7,

V8, C4, C5,

C6

8,172 41,33 3,0968,26

Las cantidades utilizadas en el diseño de mezcla fueron:

Tabla 6. Cantidades reales para el diseño de mezcla con finos.


Figura 14. Mezcla del concreto permeable con finos.


49

De donde se obtuvieron 4 viguetas y 3 cilindros.

Figura 15. Viguetas 5, 6, 7 y 8, diseño de mezcla con finos.


Figura 16.Cilindros 4,5, y 6, diseño de mezcla con finos.


50

4.5 PORCENTAJE DE VACIOS EN EL CONCRETO

PERMEABLE

El porcentaje de vacíos en el concreto permeable es aquella medida

expresada que indica los espacios entre las partículas de agregados y es una

característica importante del concreto permeable por su influencia en las otras

propiedades, como la permeabilidad, una de las propiedades significativa del

concreto permeable.

Para la determinación del porcentaje de vacíos se utilizó el procedimiento

expuesto en el “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la


de Carabobo”. En este caso los datos obtenidos fueron mediante el ensayo para

determinar los vacíos en agregados para concreto pero esta vez propuesto al

concreto permeable endurecido tanto para las muestras que contiene agregado fino

como para las que no lo incluyen. La siguiente ecuación expresa el porcentaje de

vacíos:

Donde:

P: porcentaje de vacíos. : Peso unitario del agua.

G: peso específico de la muestra.

W4: peso unitario de la muestra suelto o compacta

Figura 17. Equipos para la realización del ensayo de peso específico y

absorción.


51

Peso balanza

equilibrada

(gr)

Peso saturado con

superficie seca (gr)

Peso balanza con

muestra (gr)

Peso de la

muestra en agua

(gr)

Vol. De agua

desalojada

(ml)

Peso de la

muestra en

aire (gr)

950 4680 3700 2750 1920 4515

MUESTRA CON AGREGADO FINO (C1)

Figura 18. Balanza hidrostática para la realización del ensayo de peso

específico y absorción.


Antes de obtener el resultado es necesario conocer parámetros tal como el

peso específico de la muestra que se obtuvo mediante el ensayo de peso específico

para agregados del “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la


de Carabobo”. Los datos obtenidos fueron los siguientes:

Tabla 7. Datos para el calculo del peso especifico de la muestra con agregado

fino.


52

Peso balanza

equilibrada

(gr)

Peso saturado con

superficie seca (gr)

Peso balanza con

muestra (gr)

Peso de la

muestra en agua

(gr)

Vol. De agua

desalojada

(ml)

Peso de la

muestra en

aire (gr)

950 5355 3850 2900 2240 5160

MUESTRA SIN AGREGADO FINO (C5)

Muestra Peso especifico (G)Peso unitario de la

muestra (gr/cm3)

Porcentaje de

vacios (%)

C1 2.34 1.703 27.20

C5 2.10 1.946 7.39

Volumen del cilindro (cm3) 2651

Tabla 8. Datos para el calculo del peso especifico de la muestra sin agregado

fino.


PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA

Donde:

G: Peso específico de la muestra

W1: Peso de la muestra en aire

W2: Peso de la muestra saturada con superficie seca.

W3: Peso de la muestra en agua.

PORCENTAJE DE VACIOS

Peso unitario de la muestra

Tabla 9. Resultados del peso específico, peso unitario y el % de vacíos.


53

El porcentaje de vacíos de la muestra C1 sin finos es aproximadamente un

73% mayor en relación a la muestra con finos C5, esto se debe a la proporción de

agregado fino utilizado en cada muestra. Según la norma ACI-522R el rango de

contenido de vacíos oscila alrededor de 18% a 35%, Por lo tanto la muestra C1

cumple con los valores normativos expuestos en la ACI-522R, mientras que la

muestra C5 no cumple con dichos valores, sin embargo no se descarta debido a

que la ACI-522R se enfoca mayormente a concretos permeables con solo

agregado grueso.

Según la figura 4 expuesta en el capítulo III que expone los valores del

porcentaje de vacíos típicos en concreto permeable, la muestra C1 se encuentra en

los rangos establecidos.

4.6 RESISTENCIA A LA FLEXION DEL CONCRETO

PERMEABLE

La resistencia a la flexión es una de las características técnicas más

importantes que presenta el concreto permeable, debido a que su resistencia a la

flexión es mayor que la del concreto hidráulico ordinario. Es una medida de la

resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada.

Este parámetro es aplicado en estructuras tales como pavimentos rígidos,

debido a que los esfuerzos de compresión que resultan en la superficie de contacto

entre las llantas de un vehículo y el pavimento son aproximadamente iguales a la

presión de inflado de las mismas. Esto indica que la resistencia a la compresión no

es el factor determinante de la calidad del concreto para pavimentos sino la

resistencia a la flexión.

Para la determinación de la resistencia a la flexión del concreto permeable

se tomara en consideración el procedimiento descrito en la sección practica nº 5,

Método para la elaboración y curado en el laboratorio de probetas de concreto

para ensayos de flexión (Norma COVENIN 340-79), y el Método de ensayo para

determinar la resistencia a la tracción por flexión del concreto, en vigas

simplemente apoyadas, con carga en el centro del tramo (COVENIN 343-79),del

“Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la asignatura Materiales

y Ensayos de la carrera ingeniería civil en la Universidad de Carabobo”. (Abril

2013), Ing. Sandra Lugo.

Se calcula el módulo de rotura con la siguiente fórmula:

54

Donde:

Mr: Modulo de rotura.

P: Carga máxima aplicada, indicada en la máquina del ensayo (kg).

L: Luz (cm).

b: Ancho promedio de la probeta (cm).

h: Altura promedio de la probeta (cm).

Figura 19. Maquina Universal de Tracción y Compresión para ensayo a

flexión del concreto.


55

Vigueta Edad (dias ) Peso (Kg) Longitud (cm) Altura (cm) Ancho (cm)

1 54 4.200 29.800 9.700 7.800

2 54 4.235 30.500 10.000 7.800

3 54 4.240 30.300 9.700 7.600

4 51 4.330 30.000 10.000 7.800

CARACTERISTICAS DE LAS VIGUETAS SIN FINOS

1er Diseño

2do Diseño

Vigueta Edad (dias ) Peso (Kg) Longitud (cm) Altura (cm) Ancho (cm)

5 51 4.660 30.100 10.000 7.700

6 51 4.655 30.500 10.000 7.800

7 51 4.990 30.000 10.400 8.000

8 51 4.775 30.000 9.700 7.600

CARACTERISTICAS DE LAS VIGUETAS CON FINOS

4.6.1 Datos del ensayo a flexión

Para la realización del ensayo de flexión, se ensayaron 8 viguetas, de las

cuales 4 contienen solo agregado grueso en el diseño de mezcla, y las otras 4 con

la inclusión del agregado fino en el diseño de mezcla.

De las 4 viguetas pertenecientes al diseño de mezcla que contiene solo agregado

grueso 3 se ensayaron a los 54 días, las cuales forman parte del primer diseño de

mezcla, la cuarta vigueta se ensayó a los 51 días. Las 4 viguetas pertenecientes al

diseño de mezcla que incluye al agregado fino se ensayaron a los 51 días.

Tabla 10. Características de las viguetas del diseño de mezcla sin finos, para

ensayo a flexión.


Tabla 11 . Características de las viguetas del diseño de mezcla con finos, para

ensayo a flexión.


56

Figura 20. Viguetas del diseño de mezcla sin finos, a ensayar para la

obtención del módulo de rotura.


Figura 21. Viguetas del diseño de mezcla con finos, a ensayar para la

obtención del módulo de rotura.


57

Vigueta Edad (dias ) Carga (Kg) Luz (cm) Altura (cm) Ancho (cm) Mr ( kg/cm2)

1 54 300.000 27.000 9.700 7.800 16.555

2 54 180.000 27.000 10.000 7.800 9.346

3 54 200.000 27.000 9.700 7.600 11.327

4 51 220.000 27.000 10.000 7.800 11.423

Promedio 12.163

5 51 400.000 27.000 10.000 7.700 21.039

6 51 320.000 27.000 8.000 7.800 25.962

7 51 660.000 27.000 10.400 8.000 30.892

8 51 200.000 27.000 9.700 7.600 11.327

Promedio 25.964

Con Finos

Sin Finos

MODULO DE ROTURA

4.6.2 Resultados del ensayo a flexión

Se puso en funcionamiento la Maquina Universal de tracción y

compresión, aplicando una carga constante en el centro de cada vigueta las cuales

se encontraban apoyadas en los extremos con una luz de 27 cm, para luego

proceder a leer la carga aplicada al momento de la falla.

Tabla 12. Resultados del ensayo a flexión, módulo de rotura.


Las muestras obtenidas fueron ensayadas a una edad mayor de 28 días, sin

embargo no es un parámetro que influye en los resultados del ensayo debido a que

a la edad recomendada las muestras desarrollan su resistencia completa.

La muestra Nº 8 se descarta debido a que fue una muestra alterada, estuvo

fuera del proceso de curado en un periodo de tiempo menor que el de las demás

muestras y presenta una desviación con respecto a las otras que poseen agregado

fino, ya que la misma debería presentar un módulo de rotura similar.

Analizando los valores de módulo de rotura para las muestras ensayadas se

encontraron diferencias considerables entre las muestras que contienen agregado

fino las cuales desarrollan aproximadamente el doble de la resistencia de las que

excluyen el agregado fino. Esto se debe a la cantidad de poros que presenta cada

muestra, la cual es inversamente proporcional a la resistencia.

58

Según una investigación publicada por la YMCY (2008), la resistencia a

flexión del concreto permeable se encuentra alrededor de 10 Kg/cm2 a 38

Kg/cm2, los valores obtenidos se encuentran en el rango antes mencionado. En

otra investigación realizada sobre el concreto permeable (VIGIL SÁNCHEZ,

MARLON EBIEZER. 2012), se presentan valores similares a los obtenidos.

Según el método AASHTO 93 para el diseño de pavimentos rígidos los

valores del módulo de rotura en el concreto convencional varían entre 28.55

Kg/cm2 y 48,95 Kg/cm2, los valores obtenidos no se encuentran dentro del rango

establecido.

Figura 22. Modo de falla en viguetas del diseño de mezcla con finos.


Figura 23. Modo de falla en viguetas del diseño de mezcla sin finos.


59

4.7 PERMEABILIDAD DEL CONCRETO PERMEABLE

La permeabilidad del concreto permeable es una de las características que

predomina en el mismo, debido a que se refiere a la cantidad de migración de

agua u otras sustancias liquidas por los poros del material en un determinado

tiempo. Para la realización del ensayo fue necesaria la construcción de un

dispositivo que simulara un permeámetro de carga constante acoplándose al

piezómetro y al tanque de agua dispuestos en el laboratorio de hidráulica de la

universidad de Carabobo.

Las características de un medio poroso se determinan según la ley de Darcy donde

su expresión matemática es:

Donde:

Q = gasto, descarga o caudal (m3/s)

L = longitud de la muestra (m)

k = coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la

muestra (m/s)

A = área de la sección transversal de la muestra (m2)

h3 = altura sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a

la entrada de la capa filtrante

h4 = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a

la salida de la capa filtrante

i = gradiente hidráulico

60

Figura 24. Equipo completo, Permeámetro de carga constante, tanque para

depósito de agua y piezómetro, para la medición de alturas piezometricas y

caudal.


Figura 25. Piezómetro para determinar la diferencia de presión en el

permeámetro.


61

Figura 26. Permeámetro de carga constante.


Las expresiones anteriores se refieren a la figura 24, permeámetro donde un

caudal de agua entra al concreto poroso, se deposita por algún tiempo en la

estructura y migra a través de los poros, para demostrar la permeabilidad del

concreto.

4.7.1 Datos del ensayo de permeabilidad

Tabla 13. Datos del ensayo de permeabilidad


Volumen del

recipiente

(m3)

0.0096 L (m) 0.15 0.0096 A (m2) 0.02

62

Muestra Posicion ∆h i t (s) Q (m3/s) K (mm/s)

Arriba 0.05 0.3333333 43 0.000223256 33.488372

Abajo 0.06 0.4 45 0.000213333 26.666667

Arriba 0.035 0.2333333 107 8.97196E-05 19.225634

Abajo 0.09 0.6 45 0.000213333 17.777778

Arriba 0.05 0.3333333 72 0.000133333 20

Abajo 0.1 0.6666667 43 0.000223256 16.744186

Promedio

Arriba 24.2380021

Promedio

Abajo 20.3962102

C6

Con agregado fino

C4

C5

Muestra Posicion ∆h i t (s) Q (m3/s) K (mm/s)

Arriba 0.038 0.2533333 100 0.000096 18.947368

Abajo 0.055 0.3666667 42 0.000228571 31.168831

C2 Abajo 0.055 0.3666667 42 0.000228571 31.168831

Arriba 0.08 0.5333333 57 0.000168421 15.789474

Abajo 0.05 0.3333333 44 0.000218182 32.727273

Promedio

Arriba 17.3684211

Promedio

Abajo 31.6883117

C3

Sin agregado fino

C1

4.7.2 Resultados del ensayo de permeabilidad

Tabla 14. Resultados del ensayo de permeabilidad para las muestras sin

agregado fino.


Tabla 15. Resultados del ensayo de permeabilidad para las muestras con

agregado fino.


La posición de abajo de la muestra de cilindro antes mencionada

corresponde al fondo del mismo donde se asienta la mayor parte de la pasta de

63

cemento, y en cuanto a la posición de arriba se refiere al extremo superior del

cilindro, teniendo en cuenta que el mismo es dividido a la mitad para ser

ensayado.

Los resultados arrojados por las muestras que no contienen agregado fino

presentan una dispersión en los valores para la constante de permeabilidad que

son bastante elevados.

Según los resultados obtenidos en la tabla 15, la posición de abajo en las

muestras que contienen agregado fino presenta una permeabilidad menor a la de

arriba, esto se debe a que la posición de abajo por encontrarse en el fondo del

cilindro al momento del vaciado y vibrado tiende a asentarse o acumularse la

pasta de cemento disminuyendo así los poros en el concreto.

La norma ACI-522R establece valores de permeabilidad comprendidos en

el rango de 1,4 mm/s a 12,1 mm/s. los resultados obtenidos demuestran que no se

encuentran entre los valores antes mencionados sin embargo dicha norma

establece que se pueden presentar variaciones en los mismos que dependen del

tamaño y la densidad de la mezcla de agregados.

En la investigación realizada por MOUJIR S, Y. CASTAÑEDA U, L.

(2014), reflejan resultados de permeabilidad entre 14 y 25 mm/s, similares a los

valores obtenidos en esta investigación. Además en la investigación de VIGIL

SÁNCHEZ, MARLON EBIEZER (2012), obtienen un valor de permeabilidad de

15.92 mm/s.

4.7.3 Intensidad de lluvia

Para conocer la capacidad de permeabilidad para una determinada

intensidad de lluvia en Venezuela se han tomado los datos proporcionados por la

Gaceta Nº 4044:

Tabla 16. Intensidades de lluvia esperadas.

Fuente: Gaceta Nº 4044.

50 75 100 125 150 200INTENSIDAD DE LLUVIA

(mm/hora)

64

Considerando la máxima intensidad de lluvia esperada según la tabla Nº

16, que es de 200mm/h, se calculó la cantidad de agua de lluvia que se depositara

en 1 m2 de área, obteniendo como resultado 0,056mm/s. Comparando este

resultado con la capacidad de absorción que poseen las muestras de concreto

permeable, las cuales fueron, para la muestra sin finos en promedio de 24,52

mm/s y para las muestras que contienen finos de 22,31mm/s, ambas tienen la

capacidad de absorber de manera satisfactoria dicha intensidad de lluvia.

65

CAPITULO V

CONCLUSIONES

A continuación se presentan las conclusiones a las que se ha llegado, de

acuerdo a cada uno de los objetivos específicos planteados al inicio de la

investigación:

A pesar del total desconocimiento de este tipo de concreto en el país, se

pudo recabar información internacional suficiente para conocer y realizar

diseños de mezcla con presencia y ausencia de agregado fino para elaborar

un concreto permeable o poroso, así como para realizar los ensayos de

permeabilidad respectivos.

Los resultados de resistencia promedio a la flexión obtenidos de 25,964

Kg/cm2 y 12,163 Kg/cm2, con y sin finos, se encuentran dentro de los

valores esperados como estándar internacional, lo que asegura el buen

comportamiento de los agregados nacionales para la elaboración de estos

concretos.

En cuanto al peso específico de las muestras estudiadas de concreto

permeable se obtuvo un valor de 1703,77 Kg/m3 para la muestra que

contiene solo agregado grueso, mientras que para la muestra que incluye el

agregado fino se obtuvo un valor de 1947 Kg/m3.

Los resultados de permeabilidad de 22,317mm/s y 24,53mm/s con y sin

finos, arrojan valores muy altos, aunque al compararlos con algunos

estudios precedentes se encuentran dentro de los parámetros esperados. En

este caso la permeabilidad del concreto sin finos es un 9% mayor que el

concreto que contiene agregado fino. Según los resultados obtenidos en el

ensayo de porcentaje de vacíos para el concreto permeable endurecido, la

muestra con finos arrojo un valor de 7,39% y la muestra sin finos un valor

de 27,20%, lo que quiere decir que dicha muestra es más porosa,

característica que la hace favorable en cuanto a permeabilidad pero no en

resistencia.

En el caso de la presente investigación los dos tipos de concreto permeable

ensayados tanto sin finos como con finos presentan valores que no se

encuentran entre los valores normativos de módulo de rotura establecidos

por la Guía para el diseño de pavimentos rígidos AASTHO 93, sin

embargo se puede estudiar la posibilidad de que al implementar aditivos o

66

fibra de algún material pudiera desarrollar una resistencia apta para ser

usado en pavimentos de bajo tráfico, aun así el concreto permeable con la

inclusión de finos es apto para ser utilizado para una estructura de concreto

como capa de rodadura en tráfico ligero, como en estacionamientos,

caminerías, entre otras.

La alta permeabilidad encontrada posibilita la elaboración de mezclas de

este tipo de concreto con mayor contenido de finos y de cemento,

conservando coeficientes de permeabilidad superiores a las mayores

intensidades de lluvias existentes en el país, pero incrementando a la vez,

su módulo de rotura, posiblemente, hasta alcanzar niveles comparables al

del concreto ordinario, comúnmente utilizado en obras de vialidad de alto

tráfico.

67

RECOMENDACIONES

Realizar estudios con diseños de mezclas que puedan desarrollar una

mayor resistencia a la flexión, incrementando la dosis de finos y de

cemento. Esto con la finalidad de llevar el uso de este tipo de concreto a

un nivel más general, no solo a su empleo en caminerías parques y

estacionamientos, sino, a las vías de alto tráfico vehicular. De esta manera

no solo sería un material ecológico, sino, que también contribuiría

enormemente con la seguridad vial en todo el mundo.

Elaborar una normativa nacional relacionada con la elaboración de

concreto permeable.

Realizar estudios, con la adición de aditivos para el concreto, que permitan

incrementar el módulo de rotura, sin menoscabo de la importante

propiedad de permeabilidad de estos concretos. Como los aditivos

reductores de agua, que modifican la velocidad de fraguado. Al utilizar

estos aditivos se podrá incrementar la resistencia debido a la eficiencia de

hidratación de la reacción entre cemento y agua. Es recomendable utilizar

este aditivo, porque el concreto permeable está en contacto constante con

el agua.

Realizar estudios minuciosos relacionados con el diseño de la sub-rasante

de tierra y bases de rodamiento, para soportar pavimentos rígidos de

concreto permeable, considerando que la penetración del agua en el

terreno afecta seriamente su capacidad de soporte.

Como se observó anteriormente es mucho más recomendable realizar

diseños de mezcla que contengan en su dosificación un porcentaje de

agregados finos y no solo agregado grueso, ya que esto influye de manera

positiva en el aumento de la resistencia. Sin embargo se debe cuidar la

cantidad proporcionada de agregado fino, solo adicionar lo calculado ya

que un exceso del mismo ocasionaría cerramientos en los poros

interconectados.

Al elaborar la mezcla de concreto permeable es favorable solo

implementar un tamaño agregado grueso de 3/8”, ya que la uniformidad en

el tamaño del agregado favorece los espacios de vacíos y la permeabilidad.

68

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

AASHTO. (1993). Guía para el diseño de pavimentos. American Association of

State Highway and Transportation Officials.

ACI Committee 522. (2006). ACI 522R-06. American Concrete Institute.

ACI 211.3R.(2002). Guide for selecting Proportions for No-Slump Concrete.

American Concrete Institute.

AGUILUZ, B, ETAL. (2013). “Comportamiento del concreto permeable

utilizando agregado grueso de las canteras, el Carmen, Aramuaca y la Pedrera,

de la zona oriental de el salvador”.[Versión completa en línea].Tesis.

Universidad de El Salvador. Departamento de ingeniería y arquitectura.

Disponible: http://ri.ues.edu.sv/6259/1/50107992.pdf

BALESTRIN, M. (2002). “Como se elabora el proyecto de investigación”. 6ta

Edición. Editorial BL. Consultores asociados, Caracas Venezuela.

BARRIOS YASALLI, M. (2003). “Manual de trabajos de grado de

especialización y maestría y tesis doctorales”. 3era Edición. Editorial FEDUPEL.

Caracas, Venezuela.

CABELLO, S., ETAL. (2015). “Concreto poroso: Constitución, Variables

influyentes y Protocolos para su caracterización”. CUMBRES [Revista

Científica], 1 (1) 64 – 69.

Disponible:http://investigacion.utmachala.edu.ec/cumbres/index.php/Cumbres/arti

cle/view/4/5

COVENIN 269. (1998). “Método de ensayo para determinar el peso específico y

la absorción del agregado grueso”. Comisión venezolana de normas industriales.

Caracas, Venezuela.

COVENIN 338. (1979). “Método para la elaboración, curado y ensayo a

compresión de probetas cilíndricas de concreto”. Comisión venezolana de normas

industriales. Caracas, Venezuela.

COVENIN 340. (1979). “Método para la elaboración y curado en el laboratorio

de probetas de concreto para ensayos de flexión”. Comisión venezolana de

normas industriales. Caracas, Venezuela.

COVENIN 343. (1979). “Método de ensayo para determinar la resistencia a la

tracción por flexión del concreto, en vigas simplemente apoyadas, con carga en el

centro del tramo”. Comisión venezolana de normas industriales. Caracas,

Venezuela.

http://ri.ues.edu.sv/6259/1/50107992.pdf

69

HERNANDEZ, R. (2010). “Metodología de la investigación”. 5ta Edición.

Editorial McGraw Hill. México.

HURTADO, J. (2000). “Metodología de investigación holística”. 3era Edición.

Editorial SYPAL. Caracas, Venezuela.

JATIVA VALVERDE, F.W. “Desarrollo de Hormigones Permeables enfocado

al diseño de mezclas, construcción de obras y a la protección ambiental, basado

en las normas ACI, ASTM e INEN”. Tesis de grado. Universidad San Francisco de

Quito. Colegio de ciencias e ingeniería.

LUGO, S. (2013). “Manual para la realización de prácticas de laboratorio en la

asignatura materiales y ensayos de la carrera de ingeniería civil en la

universidad de Carabobo”. Universidad de Carabobo, departamento de ingeniería

estructural.

MOUJIR S, Y. CASTAÑEDA U, L. (2014). “Diseño y aplicación de concreto

poroso para pavimentos”.[Versión completa en línea]. Tesis de Ingeniería,

Pontificia Universidad Javeriana, Santiago de Cali - Colombia.

Disponible:http://vitela.javerianacali.edu.co/bitstream/handle/11522/3082/Dise%

C3%B1o_aplicacion_concreto.pdf?sequence=1&isAllowed=y

NATIONAL READY MIXED CONCRETE ASSOCIATION. (2011). “CIP-38

Concreto Permeable”.[Articulo]. Canadá: NRMCA. Disponible:

http://www.nrmca.org/aboutconcrete/cips/38p.pdf

PEREZ RAMOS, D. (2009). “Estudio experimental de concretos permeables con

agregados andesiticos”. Tesis de maestría. Universidad Nacional Autónoma de

México. Programa de maestría y doctorado en ingeniería.

VELEZ, L. (2010). “Permeabilidad y porosidad del concreto”. Tecno lógicas

[Revista en línea], 169-187. Disponible:

https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/5062984.pdf

VIGIL SÁNCHEZ, MARLON EBIEZER (2012). “Diseño, proceso constructivo y

evaluación post construcción de un pavimento rígido de concreto permeable”.

[Versión completa en línea]. Tesis de Ingeniería, Universidad de El Salvador.

Disponible: http://ri.ues.edu.sv/3929/

YMCYC. (2008). “Concreto permeable: alternativas sustentables”. [Articulo].

Construcción y tecnología en concreto. Disponible:

http://www.imcyc.com/revistacyt/jun11/arttecnologia.htm

http://ri.ues.edu.sv/3929/

70

ANEXO

NORMA ACI 211.3R-02

APENDICE 6- DISEÑO DE MEZLCA DE CONCRETOS PERMEABLES.-

A6.1 – GENERALIDADES.-

Esta guía indica un método para el cálculo de las proporciones para mezclas de

concretos permeables sin asentamientos, los cuales son usados para pavimentos y

otras obras donde la percolación y el drenaje son necesarias.

El concreto permeable es un material de granulometría abierta, amalgamada por

una pasta de cemento. La composición del material permite el paso del agua e

igualmente proporciona una moderada capacidad estructural. Debido a la elevada

relación de vacíos, el concreto permeable ha sido usado igualmente como material

aislante.

A6.2 – MATERIALES.-

El concreto permeable está constituido por cemento, o una combinación de

cemento y puzolana (cenizas volcánicas silíceas), agregado grueso y agua.

Ocasionalmente, una pequeña cantidad de Agregado Fino es añadida a la mezcla

para aumentar la resistencia a compresión y para reducir la percolación a través

del concreto.

La granulometría comúnmente usada en los concretos permeables, cumple con lo

estipulado en la Norma ASTM C33 con tamaño del tamiz de 9.5 a 2.36 mm

(tamaño numero 8), de 12.5 a 4.75 mm (tamaño número 7) y de 19.0 a 4.75 mm

(tamaño numero 6). El cemento Portland debe cumplir con lo establecido en la

Norma ASTM C50 o una combinación de materiales cementicios puede ser

utilizada, la cual se adapte a su respectiva especificación de la Norma ASTM.

Figura A.6.1.- Mínima relación de vacíos para percolación de acuerdo a las

pruebas

y métodos de la NAA-NRMCA*

71

*National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA) y National Aggregates

Association (NAA)

Figura A6.2.- Correlación entre la relación de vacíos y Rcc a los 28 días para

tamaño de agregado Nro. 6, 7 y 8.

Figura A6.3.- Correlación entre la pasta de cemento y la relación de vacíos

para tamaño de agregado Nro. 8.

A6.3 – RELACIÓN AGUA – CEMENTO.-

La relación Agua/ Cemento (w/cm) es un parámetro importante para garantizar la

resistencia y la relación de vacíos del concreto. Una elevada w/cm reduce la

adherencia de la pasta con el agregado y ocasiona que la misma fluya y ocupe los

vacíos, aún en condiciones de poca compactación. Una baja relación w/cm

causará que la pasta se apelmace en la mezcladora y genere una distribución no

72

uniforme de los materiales. Experiencias previas, muestran que una relación desde

0.35 a 0.45 proporcionará la mejor impregnación de los agregados y estabilidad a

la pasta.

Valores mayores a los indicados de relación w/cm, solo deben ser usados si el

concreto se encuentra ligeramente compactado.

La correlación entre la relación w/cm y la Resistencia a compresión, que se usa

normalmente en el concreto convencional, no aplica para concretos permeables.

A6.4 – DURABILIDAD.-

Las pruebas de Congelamiento y Descongelamiento en los concretos permeables,

muestran una baja durabilidad si la estructura de la relación de vacíos está llena

con agua. Las pruebas han demostrado que la durabilidad mejora cuando la

estructura de vacíos es drenada y la pasta de cemento ha sido aireada (con

burbujas de aires introducidas durante su preparación). No se han llevado a cabo

investigaciones en la resistencia de concretos permeables bajo la influencia de

aguas con agentes acidificantes que puedan percolar a través del concreto. Por lo

tanto, se debe tener cuidado en aplicaciones donde puedan existir este tipo de

agentes.

A6.5 – PORCENTAJE DE VACÍOS.-

Resistencia a la Compresión vs Percolación.- Para garantizar que el agua

percolará a través del concreto permeable, el porcentaje de la Relación de Vacíos,

calculado por el Método Gravimétrico (ASTM C138), debe ser mayor o igual a

15% de acuerdo a lo mostrado en la Figura A6.1

Para esta Relación de Vacíos (15%), la Resistencia a Compresión a los 28 días

(Figura A6.2) será de aproximadamente 24 MPa (3.500 PSI, 244 Kg/cm2).

A mayor porcentaje de relación de vacíos, mayor será la tasa de percolación y

menor la Resistencia a Compresión. A menor porcentaje de relación de vacíos,

menor será la percolación y mayor la Resistencia a Compresión. Igualmente, la

Resistencia a Compresión aumenta a medida que el tamaño máximo nominal del

agregado disminuye.

A6.6 – CANTIDAD DE AGREGADOGRUESO.-

Las pruebas de densidad seca del agregado grueso (b/bo), realizadas por el NAA-

NRMCA, han mostrado que la misma, así como lo obtenido por la ASTM C29/

C29M; puede ser usada en la determinación de la mezcla de concretos

permeables, en lo cual:

b/bo = Volumen seco de agregado grueso por unidad de volumen de concreto

73

b = Volumen sólido de agregado grueso por unidad de volumen de concreto

bo = Volumen sólido de agregado grueso por unidad de volumen de agregado

grueso

Los valores de b/bo automáticamente compensan los efectos a consecuencia de

distintas formas de partículas del agregado, granulometría y gravedad específica.

Aún más, los valores de b/bo para un rango de tamaño máximo nominal

normalmente usado en concretos permeables, 10 mm a 20 mm (3/8” a 3/4”) son

muy similares.

La tabla A6.1.- proporciona valores de b/bo para tamaños de agregado grueso Nro.

8 y Nro. 6,7 para un contenido de agregado fino de 0, 10 y 20% del total de

agregado de la mezcla.

Tabla A6.1 – Valores de b/bo efectivos.

% de Agregado

Fino

b/bo

ASTM C33

Tamaño Nro. 8

ASTM C33

Tamaño Nro. 6, 7

0 0.99 0.99

10 0.93 0.93

20 0.85 0.86

A6.7 – PROCEDIMIENTO DE DISEÑO.-

El procedimiento para determinar las proporciones en el diseño de mezcla de los

concretos permeables, se basa en el volumen de la pasta necesaria para amalgamar

las partículas de agregado juntas y al mismo tiempo mantener la adecuada

relación de vacíos, tal y como se muestra en la Figura A6.3.-

La cantidad de agregado depende en la densidad seca y los valores de b/bo

seleccionado de la Tabla A6.1.- Una vez obtenido el volumen de la pasta de la

Figura A6.3.- así como la relación w/cm, la cantidad de cemento y agua puede

calcularse de la siguiente ecuación:

Volumen de la Pasta (VP) = Volumen de Cemento + Volumen de Agua o;

VP= c/3150 + w/1000 en (m3)

VP= c/(3.15*62.4) + w/ (62.4) en (ft3)

Donde “c” es la masa de cemento y “w”. Si la relación agua – cemento (w/cm),

entonces:

w = (w/cm) c; y VP = c/3150 + [(w/cm) c/1000] (m3)

74

In inch-pound units

VP = c/ (3.15 * 62.4) + [(w/c)c/62.4] (ft3)

Por lo tanto, una vez que el volumen de la pasta es determinado a partir de la

Figura A6.3, y (w/cm) es seleccionada, la masa de cemento puede ser calculada.

Cuando se utiliza agregado fino, el volumen de la pasta debe ser reducido en las

siguientes proporciones:


bien compactados.


poco compactados.

Estas reducciones son necesarias para mantener la misma relación de vacíos por

volumen.

EJEMPLO.-

Diseñar la mezcla de un Concreto Permeable bien compactado con tamaño de

agregado grueso Nro. 8 (ASTM C33), el cual presenta una densidad seca de 1742

kg/m3 (108.7 lb/ft

3),gravedad específica (Superficie Saturada Seca) de 2.75, y una

absorción de 1.2%.

La mezcla debe tener al menos una relación de vacíos de 20% y una resistencia

Rcc28 de 14 MPa (2000 PSI o 144 Kg/cm2).

El concreto será diseñado para una relación w/cm= 0.38, la cual ha sido

seleccionada como una mezcla estable para el presente ejemplo.

No se añadirá agregado fino a la mezcla.

Masa del agregado (Ma) por cada m3 de mezcla:

Ma = Peso específico * relación b/bo * (1+% absorción)

Ma = 1.742 * 0.99 = 1725 kg (seco)

Ma = 1.725 * 1.012= 1746 kg (SSS)

Volumen solido del agregado por m3;

Va = Ma (SSS) / Gs = 1.746 /2.750 = 0.635 m3

75

De la Figura A6.3, el porcentaje de mezcla por volumen es 16.5 cuando la

relación de vacíos es igual a 20% y el material está bien compactado.

La Figura A6.1 muestra una tasa de percolación de aproximadamente 125

mm/min y la Figura A6.2 indica una Rcc de aproximadamente 17 Mpa (173

Kg/cm2)

Volumen sólido de mezcla por m3 (VP)

VP = 16.5/100 = 0.165 m3, y

0.165 = c/3150 + ((0.38) c/1000), entonces;

c = 237 kg/m3

w = 237(0.38) = 90 kg/m3

VC = 237/3150 = 0.075 m3

VW = 90/1000 = 0.090 m3

Las cantidades del diseño de mezcla por m3, son las siguientes:

Cemento = 237 kg/m3

Agua = 90 kg/m3

Agregado No. 8 = 1745 kg/m3 (SSS)

Masa Total = 2072 kg/m3

Densidad = 2072 kg/m3

Chequeo del Volumen sólido por m3:

Cemento = 0.075 m3

Agua = 0.090 m3

Agregado No. 8 = 0.635 m3

Total = 0.800 m3

Volúmenes vacíos = 1.000 – 0.800 = 0.200 m3

Las proporciones de la mezcla calculada deben ser chequeadas en el laboratorio al

ensayar la mezcla y ajustar de acuerdo a lo requerido. Adicionalmente, se

recomienda que las muestras ensayadas contengan dos mezclas adicionales con 30

kg/ m3 mas de cemento y 30 kg/ m

3 menos de cemento. Estas mezclas también

deben incluir los ajustes correspondientes en:

1.- Agua requerida para la relación w/cm

2.- Cantidad de agregado para mantener a relación de vacíos

Generalmente, lograr la adecuada relación de vacíos y la tasa de percolación con

una mezcla estable, son más importantes que la resistencia a compresión de la

mezcla.

76

Documents

UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE ...COVENIN 338-79, Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de probetas cilíndricas de concreto..... 11 6. COVENIN 340-79, Método