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EL CONCRETO POROSOEL CONCRETO POROSOCOMO ALTERNATIVA SUSTENTABLECOMO ALTERNATIVA SUSTENTABLE

Propiedades, aplicaciones y mas…Propiedades, aplicaciones y mas…

CARLOS AIREINSTITUTO DE INGENIERÍA – UNAM

ESTRUCTURAS Y MATERIALES

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

2 DE DICIEMBRE 2010

http://www.pdfcomplete.com/cms/hppl/tabid/108/Default.aspx?r=q8b3uige22

CONCRETO POROSO

Presentación

• Sección I – Generalidades• Definición, Nombres, Historia, Aplicaciones, Beneficios

• Sección II – Proporcionamiento de Mezclas• Materiales, Rangos Típicos, Propiedades, Proporcionamiento

• Sección III – Métodos de Prueba• Densidad, Permeabilidad, Métodos en Desarrollo

• Sección IV – Prácticas Constructivas• Preparación, Colocación, Compactación, Juntas, Curado, Mantenimiento

• Sección V – Investigación Experimental • Densidad, R. Compresión, R. Flexión, Módulo Elástico, Permeabilidad


CONCRETO POROSO

Sección I

GENERALIDADES


CONCRETO POROSO

Que es el concreto poroso? – ACI – Otros nombres

ACI522R-06 on Pervious Concrete

A zero-slump, open-graded materialconsisting of:

portland cement,coarse aggregate, little or no fine aggregate,admixtures, and water.

The combination of these ingredients willproduce a hardened material with connectedpores, ranging in size from 2 a 8 mm, that allowwater to pass through easily.

The void content can range from 18 to 35 % withtypical compressive strength of 8 to 2.8 MPa.

CONCRETO CON ELEVADA POROSIDADFUNCIÓN PPAL: DEJAR PASAR EL AGUA

Porous ConcreteNo-Fines ConcretePervious Concrete

Permeable Concrete Percolating Concrete

Gap-Graded ConcreteEnhanced Porosity Concrete


CONCRETO POROSO

Antecedentes - Historia

* 1852 – 2 casas y 1 dique en el Reino Unido

* 1923 – 50 casas de dos pisos en Escocia

* 1930 – 1942 – 901 casas en Escocia

* Después de la 2ª Guerra Mundial – Toda Europa

* 1950 – Residencias de 5 pisos en Escocia

* 1951 – Investigaciones en USA

* 1960’s – casas en Canadá

* Actualmente – En diversas aplicaciones a nivel mundial


CONCRETO POROSO

Aplicaciones

Estacionamientos

Accesos o entradasAceras

Senderos


CONCRETO POROSO

Aplicaciones

Control de erosión

CunetasAcotamiento

Protección de pendientes


Beneficios Medioambientales

CONCRETO POROSO

Buen manejo de las aguas de lluvia

Efecto de Isla de Calor

Ecosistema y áreas verdes

Ecosistema del área de estacionamiento


Beneficios Medioambientales

CONCRETO POROSO

Menor generación de calor

Reduce requerimientos de luz


Beneficios Económicos

CONCRETO POROSO

Dren filtranteDepósito para aguas pluviales

Sumidero filtranteCunetas verdes Estanques de retención

Pozos de retención


CONCRETO POROSO

Beneficios Estructurales

Concreto Poroso

Concreto ConvencionalConcreto Poroso

Concreto Convencional

Superficie con textura expuesta mejora la tracción

Estructura de vacíos proporciona seguridad


CONCRETO POROSO

Sección II

PROPORCIONAMIENTO


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Materiales

AGUA

ACI 301

ADITIVOS

ASTM C494RetardantesReductor de aguaControlar HidrataciónModificador de Viscosidad

CEMENTANTES SUPLEMENTARIOS

Ceniza Volante ASTM C618Humo de Sílice ASTM C1240Escoria de Alto Horno ASTM C989

AGREGADO FINO

Poco o nada

CEMENTOS

ASTM C150Cemento Compuesto ASTM C595, C1157

AGREGADO GRUESO

No. 8 3/8” a No. 8 9.5 a 2.36 mmNo. 7 1/2” a No. 4 12.5 a 4.75 mmNo. 67 3/4” a No. 4 19.0 a 4.75 mm


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Materiales – Agregados

Piedratriturada

Grava

• Aggregados Gruesos

• Peso normal o ligeros

• Redondeados (gravas) o

angulares (piedra triturada)

• Los redondeados requieren

menos esfuerzo de compactación

• Agregados de tamaño uniforme

La graduación del agregado

grueso es bastante cerrada

• Usar agregados gruesos de un

tamaño o de graduaciones entre

3/8” y 3/4” (9.5 y 19.0 mm)TMA 3/8” TMA 3/4”


Proporcionamiento - Rangos Típicos

Cementante, kg/m3

Característica Rango

Agregado grueso, kg/m3

Relación agua/cemento (en peso)

Relación agregado grueso/cemento (en peso)

270 - 415

1,190 - 1,480

0.35 - 0.45

4 a 4.5:1

CONCRETO POROSO


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Propiedades Típicas

Revenimiento (asentamiento), mm

Peso unitario, kg/m3

Tiempo de fraguado, hora

Porosidad, % (en volumen)

Permeabilidad, cm/seg (lt/m2/min)

0 - 20

1,600 - 2,000

1

15 - 25

0.20 - 0.54 (120 - 320)

Propiedad Rango

Resistencia a compresión, MPa

Resistencia a flexión, MPa

Contracción

3.5 - 28

1.0 - 3.8

200 × 10-6


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Concreto Convencional vs Concreto Poroso

Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91)

(Reapproved 2002)Reported by ACI Committee 211

Guide for Selection ProportionsFor No-Slump Concrete

(ACI 211.3R-02)Reported by ACI Committee 211

APPENDIX 6 – PERVIOUS CONCRETE MIXTURE PROPORTIONING


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Concreto Convencional

ACI 211.1 – Diseño y proporcionamiento de mezcla

1 metro cúbico

üü

ü

ü

Volumen deAgregado Fino


CONCRETO POROSO

Proporcionamiento - Concreto Poroso

ACI 211.3R – Proporcionamiento de Mezcla – Concreto Poroso

•Diseño de Mezclas•No es por a/c

•Contenido de Vacíos•Velocidad de filtración•Capacidad de Almacenamiento•Resistencia, durabilidad

•Volumen de Pasta•Adherencia entre partículas de agregado

•Trabajabilidad suficiente

•Proporcionamiento por Volumen Absoluto (1 m3)


CONCRETO POROSO


ACI 211.3R – Diseño y Proporcionamiento de Mezcla

Contenido de vacíos, porcentaje

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n, p

si

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n, M

Pa

24 MPa (245 kg/cm2)

Vp

Vv

(b/bo)Agregado fino (%) ASTM C33 No. 8 ASTM C33 No. 67

9.5 mm 19.0 mm0 0.99 0.99

10 0.93 0.9320 0.85 0.86

Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto

Demasiado SecaMuy Poca Agua

Demasiado Húmeda Mucha Agua

CORRECTAAGUA ADECUADA

ü


CONCRETO POROSO

Demasiado CementoDemasiada Agua Demasiada Pasta Superficie PobreNO ES POROSO

El Control de la Humedad es CRÍTICO



No Pasta entre AgregadosNo Pasta en Superficie

Superficie PobreNO ES POROSOMezcla Seca


CONCRETO POROSO



Pobre Compactación Superficie PobreNO ES POROSOPobre Mezclado


CONCRETO POROSO



Seguridad:Buena Fricción Húmedo o SecoBrillante y FrescoNo CharcosNo Hidroplaneo

Buena Superficie:Circulación de VehículosCaminarPaseos en BicicletaAndar en Patinetas

El Control de la Humedad es CRÍTICO – TEXTURA FINAL ADECUADA

CONCRETO POROSO



CONCRETO POROSO

Sección III

MÉTODOS DE PRUEBA


ASTM C09 GT Concreto y Agregados para ConcretoASTM C09.49 Concreto Poroso

•Densidad del Concreto en Estado Fresco

•Densidad y Porosidad del Concreto en Estado Endurecido

•Permeabilidad en Campo (Velocidad de Infiltración)

•Resistencia a Compresión

•Resistencia a Flexión

•Durabilidad de la Superficie

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba


EQUIPO PROCEDIMIENTO

Densidad (kg/m3) = Peso Concreto

Volumen recipiente

Contenidode Vacío (%) =

Densidad teórica - DensidadDensidad teórica x 100

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Nuevos Métodos

•Recipiente de 7 lt (ASTM C231)•Placa metálica , 6 mm e yL > 50 mm Φ recipiente

•Martillo de Compactación (2.5 kg) delProctor Standard (ASTM D698)

•Llenado en dos capas•Compactar con 20 golpes (30 cm de altura)


EQUIPO PROCEDIMIENTO

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Nuevos Métodos

I = KWD2 t

I : Velocidad de infiltración, (mm/h)K: 4 583 666 000 (SI, unidades)W: Peso del agua ,(kg)D: Diámetro interior del anillo, (mm)T: Tiempo, (s)

I : Velocidad de infiltración, (mm/h); K: 4 583 666 000 (SI, unidades); W: Peso del agua ,(kg); D: Diámetro interior del anillo, (mm); T: Tiempo, (s)

•Anillo cilíndrico (300 mm ϕ, 50 mm H)•Humedecer•Colocar el anillo•Verter volumen conocido de agua•Medir tiempo•Velocidad de infiltración


ASTM C09.49 En desarrollo

•Resistencia a Compresión•Desarrollar el tipo de prueba a compresión, las técnicas de consolidación, materialde cabeceo y selección del tamaño adecuado del cilindro.

•Resistencia a Flexión•La dirección de la carga debe corresponder a la dirección de colocación.•Dos versiones, una de sección simple para el concreto permeable y una secciónmás compleja para el concreto permeable reforzado con fibra.•Seleccionar la longitud del claro a usar, el ancho de la placa que distribuye lacarga, y evaluar el post-agrietamiento en caso de concreto permeable reforzado confibras.

•Durabilidad de la Superficie

•Densidad y Porosidad del Concreto en Estado Endurecido

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Nuevos Métodos de Prueba en Desarrollo


ASTM C09.49 En desarrolloDENSIDAD, POROSIDAD Y ESPESOR

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Nuevos Métodos en Desarrollo

ASTM C42 Obtaining and Testing Drilled Cores and sawed Beams of Concrete


ASTM C09.49 Métodos de Prueba AlternativosPERMEABILIDAD (ACI 522R-10)

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Pruebas de Laboratorio

K : Coeficiente de permeabilidad, (cm/s); L: Altura de la muestra (cm); (t2 – t1): Tiempo que tarda en pasar por los 2 puntos, (s); h1 y h2: Altura inicial y final, (cm); a: Área de la sección del tubo (cm2); A: Área de la sección de la muestra (cm2)


ASTM C09.49 Métodos de Prueba AlternativosCONO INVERTIDO

CONCRETO POROSO

Métodos de Prueba – Prueba de Laboratorio y Campo

•Aplica

•Mezclas con slump•No segregación•No pasta libre


CONCRETO POROSO

Sección IV

PRÁCTICAS CONSTRUCTIVAS


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas – Sección Típica

Concreto poroso

Reservorio de piedra (Grava 1 ½” a 3”)

Filtro grueso (Grava ½”)Filtro de tela

Suelo inalterado (Tipo A)

100 – 200 mm(4” - 8”)

600 – 900 mm(24” – 36”)

25 – 50 mm(1” – 2”)

Filtración > 13 mm/hrCompactación ≥ 92%

ASTM D3385 Standard Test Method for Infiltration rate in Field Soils Using Double-Ring InfiltrometerASTM D1557 Standard Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3(2,700 kN-m/m3))

e min: 4” Peatonese min: 5” Autose min: 6” Camionetase min: 8” Camiones

Alta (Suelo arenoso)

Velocidad de infiltración (suelo)

Intermedio (Arcilla, limo)Bajo (Arcillas, franco arcilloso)

mm/hr

13 – 25

0.3 – 33 – 13

Velocidad de infiltración

PCA-NRMCA


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas – Preparación – Colocación - Enrasado


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas – Compactación - Junta - Curado


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas – Control de calidad


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas - Mantenimiento

Limpieza Hidráulica con Boquilla/Bueno para superf.

Limpieza hidráulica Bueno para Musgos Limpieza con Agua a Presión

Limpieza con Agua a PresiónLimpieza con Equipos Convencionales


CONCRETO POROSO

Prácticas Constructivas - Precauciones en su uso

•EL ÉXITO HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL

•Selección de los materiales, el diseño,la instalación, mantenimiento, o mal uso

•LA DEGRADACIÓN ESTRUCTURAL

•Descuido de alguno de estos pasos Excesiva pasta Curado inapropiado

Carga excesivaManiobras continuas

DesmoronamientoJuntas inapropiadas

Reparación inadecuada

Acabado inadecuadoReparación inadecuada

Atasco por mantenimiento defectuoso


CONCRETO POROSO

Sección V

INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL


CONCRETO POROSO

Investigación Experimental

C 78C 469 C 496C 39

•Alcance


CONCRETO POROSO


•Pruebas en Estado fresco


CONCRETO POROSO


•2 Tamaños de Agregado•No. 8 (3/8”-9.5 mm) y No. 67 (3/4”-19.0 mm)

•1 Tipo de Cemento•CPC, Densidad 3.15

•Con 1 Aditivo•Agente Viscoso

•2 Contenido de Vacíos•15% y 20%

•Propiedades en Estado Endurecido•Resistencia a Compresión, Módulo de Elasticidad, Resistencia a Tensión porCompresión Diametral, Resistencia a Flexión en Vigas, y PERMEABILIDAD


Cemento (kg)

Agua (kg)

Grava (kg)

Arena (kg)

Aditivo (ml)

M1 3/8" 15% 350 122 1393

M2 3/8" 20% 5% 320 112 1259 68

M3 3/4" 15% 10% 350 122 1274 144

M4 3/4" 20% 10% 350 122 1171 133

M5 3/4" 20% 10% viscoso 350 122 1171 133 1837

Mez

cla

TMA

% V

acío

% A

rena

Adi

tivo/

Age

nte

Proporcionamiento/m3

a/c : 0.35Agregado/cemento ≈ 4

CONCRETO POROSO



3/8”-Vacíos 15%

P. U. Peso Unitario

ID

M1

M2

M3

M4

M5

P. U.Kg/m3

1918

1850

1970

1926

1921

Prueba

Slump

3/8”-Vacíos 20%-Arena 5%



3/4”-Vacíos 20%-Arena 10% + Agente Viscoso

Características de la mezcla

Peso Unitario

Propiedades en estado fresco

CONCRETO POROSO



0

50

100

150

200

250

7 28Edad, días

Res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n, k

g/cm

2

M1 M2M3 M4M5

Prueba

Cilindros150 (Ф) x 300 (H) mm

M1: 3/8”-Vacíos 15%M2: 3/8”-Vacíos 20%-Arena 5%

144

176

138 145

178

215

158176

153173

M3: 3/4”-Vacíos 15%-Arena 10%M4: 3/4”-Vacíos 20%-Arena 10%M5: 3/4”-Vacíos 20%-Arena 10% + Agente Viscoso

M1 M2 M3 M4 M5 M1 M2 M3 M4 M5

Resultados a compresión (fc) en kg/cm2

CONCRETO POROSO



fc(kg/cm2)

ft(kg/cm2)

ff(kg/cm2)

E(kg/cm2)

k(cm/seg)

M1 3/8“ 15% 176 19 35

M2 3/8" 20% 5% 145 14 32 91,665

M3 3/4" 15% 10% 215 20 46 113,529

M4 3/4“ 20% 10% 176 17 40 113,902

M5 3/4“ 20% 10% viscoso 173 15 39 110,565

Mez

cla

TMA

% V

acío

% A

rena

Adi

tivo/

Age

nte

0.49

0.46

0.52

0.52

0.41122,006

ft/ fc(kg/cm2)

11

10

9

10

9

ff/ fc(kg/cm2)

20

22

21

23

23ff ≈ 10% - 20% fcft ≈ 8% - 12% fc

Resultados

CONCRETO POROSO



CONCRETO POROSO

Conclusiones

CONCLUSIONES


CONCRETO POROSO

Conclusiones

•El concreto poroso es un tipo especial de concreto,considerado un material de construcción sostenible

•Se puede suministrar mediante concreterasconvencionales, sin embargo, es indispensable laexperiencia y familiaridad necesaria en el manejo de estetipo de concreto

•Es necesario mantenimiento para mantener sucaracterística de permeabilidad

•Impulsar su uso se requiere de investigaciones futuras


CONCRETO POROSO

DEMO

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https://fp.auburn.edu/heinmic/PerviousConcrete/videos.html#condominium_auburn06


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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

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