Presentación Concreto Permeable una Solución Sostenible en el Manejo de Aguas de LLuvias ver02 (1)

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“Concreto Permeable una Solución Sostenible en el Manejo de Aguas de Lluvias”
Juan Charca Chura, Yaneth Calderón Colca, Carlos Aire Untiveros 
 Universidad Nacional San Agustín Universidad Nacional Autónoma de México – Arequipa. Perú
X SEMINARIO DE INGENIERÍA CIVIL 
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL AREQUIPA
¿QUÉ ES SOSTENIBILIDAD?
¿QUÉ ES CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE?
La Construcción Sostenible se define como aquella que tiene especial respeto y compromiso con el medio ambiente, implica el uso eficiente de la energía, del agua, los recursos y materiales no perjudiciales para el medioambiente, resulta más saludable y se dirige hacia una reducción de los impactos ambientales, (Ramírez, 2005).
Ejemplo de construcciones sustentables
¿Ustedes creen que en el Perú existen construcciones sustentables?
¿Alguien conoce a este señor?
Aurelio Condo Carlos “Científico Rural”
Técnicas de Drenaje Sostenible
Las técnicas de drenaje sostenible describe la principales técnicas para realizar una gestión eficiente del agua de lluvia (un recurso muy importante en estas épocas de sequía producidas por el calentamiento global)
Pavimentos Permeables
Los pavimentos permeables se pueden definir como secciones compuestas de varias capas de materiales de construcción que permiten el paso del agua a través suyo, desde la superficie hasta la explanada, y en conjunto ofrecen la capacidad portante necesaria para resistir un tráfico determinado. 
CONCRETO POROSO
Sin Finos
Elevada Porosidad
Permite el paso del agua
¿Por que es sustentable?
SUSTENTABLE
Económico
- Reducción de costos en el tratamiento de aguas
Social
- Seguridad y confort de las vías
Ecológico
- Uso eficiente del agua de lluvia 
Aplicaciones
Proceso Constructivo
ÉSTUDIO EXPERIMENTAL
Laboratorio de concreto permeable Universidad Nacional de San Agustín Arequipa
Materiales-Tipos de Agregados
Cemento Portland ordinario (Tipo IP)
Árido grueso natural y reciclado
Agua
Diseño de Mezclas
	 	Árido	9,5	mm	Árido	19,0	mm
	Material/Serie	H-15-T-8	H-20-T-8	H-25-T-8	H-15-T-6	H-20-T-6	H-25-T-6
	Cemento	360	316	267	360	316	267
	Agua	144	126	107	144	126	107
	Árido grueso	1 589	1 543	1 507	1 589	1 543	1 507
	Árido/cemento	4,4:1	4,9:1	5,6:1	4,4:1	4,9:1	5,6:1
	Material/Serie	H-15-M-8	H-20-M-8	H-25-M-8	H-15-M-6	H-20-M-6	H-25-M-6
	Árido grueso	1 415	1 374	1 342	1 415	1 374	1 342
	Árido/cemento	3,9: 1	4,3: 1	5,0: 1	3,9: 1	4,3: 1	5,0: 1
	Material/Serie	H-15-R-8	H-20-R-8	H-25-R-8	H-15-R-6	H-20-R-6	H-25-R-6
	Árido grueso	1 346	1 306	1 276	1 346	1 306	1 276
	Árido/cemento	3,7: 1	4,1: 1	4,8: 1	3,7: 1	4,1: 1	4,8: 1
Tabla 2 Proporcionamiento de materiales (kg/m3)
Ensayos en Estado Fresco
Moldeado de Especímenes
Análisis de Resultados – Estado Fresco
		Árido	9,5	mm	Árido	19,0	mm
	Serie	H-15-T-8	H-20-T-8	H-25-T-8	H-15-T-6	H-20-T-6	H-25-T-6
	% Vacíos	23	27	29	25	28	30
	P. U. Fresco(T/m³)	1,900	1,849	1,768	1,868	1,789	1,760
	P. U. Endurecido(T/m³)	1,875	1,825	1,790	1,854	1,803	1,785
	Serie	H-15-M-8	H-20-M-8	H-25-M-8	H-15-M-6	H-20-M-6	H-25-M-6
	% Vacíos	17	20	25	20	25	28
	P. U. Fresco(T/m³)	1,884	1,822	1,721	1,826	1,726	1,663
	P. U. Endurecido(T/m³)	1,827	1,782	1,707	1,784	1,711	1,664
	Serie	H-15-R-8	H-20-R-8	H-25-R-8	H-15-R-6	H-20-R-6	H-25-R-6
	% Vacíos	22	26	29	22	25	28
	P. U. Fresco(T/m³)	1,714	1,638	1,575	1,714	1,666	1,598
	P. U. Endurecido(T/m³)	1,728	1,655	1,594	1,730	1,682	1,617
Tabla 3 Peso unitario y contenido de vacíos
Ensayos en estado endurecido
Análisis de resultados – E. Endurecido
Tabla 4 Propiedades mecánicas y de drenabilidad a 28 días
Estudio de Colmatación de Finos
Colmatación:La colmatación es la acumulación de sedimentos o material fino que reduce notablemente la drenabilidad original del concreto poroso.
Infiltrómetro Fijo Cántabro (IFC):El IFC es un equipo que permite la simulación de lluvia directa sobre la superficie de ensayo. Cuenta con un simulador de escorrentía superficial y un simulador de lluvia directa.
En general, las variables de estudio fueron:
 
Inclinación de la superficie: pendientes 0, 2, 4, 6 y 10%
Escorrentía recibida
Cantidad de lluvia directa
Infiltrómetro Fijo Cántabro (Rodriguez,2008)
Preparación de Muestras
Descripción del Contaminante
	Tamiz	Diámetro	Peso Reten.	Peso Reten.	Reten. Acum.	Pasante
	#	mm	gr	%	%	%
	3/8 pulg	9,525	 	0,00	0,00	100,0
	No. 4	4,750	97,80	9,81	9,81	90,2
	No. 8	2,360	158,30	15,87	25.68	74,3
	No. 16	1,180	146,00	14,64	40,31	59,7
	No. 30	0,599	122,80	1 231	52,63	47,4
	No. 50	0,295	128,80	12,91	65.54	34,5
	No. 100	0,152	150,50	15,09	80.63	19,4
	No. 200	0,076	117,50	11,78	92.41	7,6
	Fondo	 	75,70	7,59	100.00	 
Tabla 7 Granulometría promedio del material contaminante
Cantidad de Contaminantes
	Condición de la superficie de la muestra	Sedimento (kg/m2)	Pendientes (%)
	Recién colocada	0	0, 2, 4, 6, 10
	Semicolmatada	2	0, 2, 4, 6, 10
	Colmatada	4	0, 2, 4, 6, 10
	Colmatada al máximo	6	0, 2, 4, 6, 10
	Colmatada al máximo con mantenimiento	Barrido y Presión de agua	0, 2, 4, 6, 10
Tabla 8 Distribución de ensayos de colmatación en el ICF
Porcentaje de escorrentía superficial – Porcentaje de agua infiltrada
Porcentaje de escorrentía residual de los diferentes escenarios estudiados
Gráfica de eficiencia en cada pendiente de los agregados de forma angular y redondeado
	Árido		Pendiente	Recién	Semi	Colmatado	Colmatado	Colmat. Max
	Forma	Origen	 	Colocado	colmatado	 	Al máximo	con mantenim
	 	 	0 %	100.0	99.9	95.0	68.9	100.0
	Angular	 	2 %	99.9	99.4	92.1	66.2	99.6
	 	T y R	4 %	99.6	98.3	85.6	56.8	99.2
	 	 	6 %	99.1	96.3	83.2	53.6	97.9
	 	 	10 %	96.2	93.1	77.3	50.8	93.0
	 	 	0 %	100.0	99.0	84.2	54.7	99.7
	 	 	2 %	99.7	98.4	76.2	52.3	99.2
	Redondo	M	4 %	99.5	97.1	73.8	51.5	98.3
	 	 	6 %	98.5	93.7	69.1	47.6	96.3
	 	 	10 %	95.3	89.9	65.0	45.6	91.1
Tabla 9 Porcentaje de infiltración de agua respecto a la pendiente y cantidad de sedimento
Conclusiones
En estado plástico, las mezclas presentaron adecuada manejabilidad y consistencia, medidas mediante el ensayo de cono invertido.
 
El peso unitario en estado fresco estuvo en el rango de 1 617 y 1 900 kg/m3. Como era de esperarse, a mayor contenido de vacíos menor el peso unitario.
No hubo variación entre los valores calculados de peso unitario en estado fresco y endurecido.
La resistencia a compresión varío de 4,9 a 13,2 MPa. Este rango de resistencias puede emplearse en aplicaciones como áreas de estacionamiento de tránsito vehicular ligero.
La relación entre la resistencia a compresión a 7 y 28 días fue de 0,69, ligeramente mayor al valor tradicional 0,65 que generalmente se espera en losconcretos convencionales. Es decir, la evolución de la resistencia a compresión es mayor para el concreto poroso, para las condiciones del presente estudio.
La resistencia a flexión varió de 1,3 a 2,2 MPa, el cual se encuentra en el rango de valores esperados para concreto poroso.
 
La relación entre la resistencia a flexión con respecto a su resistencia a compresión fue de 15% a 25%, valores ligeramente mayores a los esperados para el hormigón convencional que oscila entre 10% y 20%.
La resistencia a tensión indirecta por compresión diametral varía de 0,7 y 1,6 MPa.
 
Conclusiones
La relación entre la resistencia a tensión por compresión diametral con respecto a su resistencia a compresión varia de 10 a 18%, valores ligeramente superiores a los que se espera en los concretos convencionales que es de 8% a 12%.
Los valores de coeficiente de drenabilidad varían de 0,2 a 1,0 cm/s para 15 y 30 % de vacíos respectivamente. Teniendo en cuenta que para que un hormigón sea considerado como poroso debe tener una drenabilidad en el rango de 0,20 a 0,54 cm/s, se puede afirmar que las mezclas propuestas en este estudio cumplen satisfactoriamente con esta condición, por lo que pueden ser consideradas como hormigones porosos.
 
Los resultados obtenidos indican que las muestras de concreto poroso con agregado angular tienen mejor resistencia a la colmatación de finosque cuando se emplea agregado de forma agregado redondeado, para un mismo porcentaje de vacíos.
La eficiencia de la muestra recién colocada y la muestra colmatada al máximo con mantenimiento se reduce de 100% a 96.8% con agregado angular y de 99.7% a 95.8% con agregado redondeado.
Se obtiene que en las pendientes de 0% y 2%, la variación de porcentaje de infiltración son mínimas a comparación de las que tienen pendientes mayores a 4%.
Conclusiones
De los ensayos de colmatación de finos se concluye que el pavimento con mayor porcentaje de filtración de agua es el agregado angular para un mismo porcentaje de vacíos.
 
El ensayo de Colmatación de finos es una condición extrema a la que puede llegar el concreto permeable, lo recomendable es no llegar a obtener la colmatación al máximo y realizar el mantenimiento cuando esta se encuentre en estado semicolmatada
Para las condiciones del presente estudio, se ha comprobado el buen desempeño de los concretos para ser considerados como hormigones porosos. De acuerdo con sus propiedades mecánicas, principalmente las de resistencia a compresión, pueden utilizarse en aplicaciones de tránsito ligero.
Es necesario continuar con mayor investigación experimental y de campo en esta área de los concretos porosos, para consolidar el uso de este tipo de hormigón e incrementar su uso a otras aplicaciones de tipo estructural.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Centro de Investigación Inka Building Group
Juan Antonio Charca Chura
jcharca@ibg.com.pe
Tabla 1. 1 Clasificación propuesta de técnicas de drenaje sostenible 
Categoría dentro del drenaje sostenible 
Técnicas de drenaje 
sostenible 
A. Medidas preventivas 
1. Legislación 
2. Formación 
3. Inversión 
Sistemas Urbanos de Drenaje 
Sostenible (SUDS) 
B. Sistemas de infiltración 
4. Superficies permeables 
5. Pozos de infiltración y 
zanjas de infiltración 
6. Depósito de infiltración 
C. Sistemas de captación y transporte 
7. Drenes filtrantes o drenes 
franceses 
8. Cunetas verdes 
9. Franjas filtrantes 
D. Sistemas de tratamiento pasivo 
10. Depósitos de detención 
11. Estanques de retención 
12. Humedales artificiales 
Fuente: (Rodríguez Hernández, 2008) 
Tabla 1. 1 Clasificación propuesta de pavimentos permeables 
Según el pavimento permeable 
Según el destino final del 
agua 
Pavimentos 
permeables 
discontinuos 
Césped o grava con 
refuerzos 
Infiltración 
Adoquines con ranuras 
Almacenamiento 
Pavimentos 
permeables continuos 
Mezcla bituminosa 
Drenaje diferido 
Hormigón poroso 
Fuente: Jorge Rodríguez 2008 
Árido9,5mmÁrido19,0mm
SerieH-15-T-8H-20-T-8H-25-T-8H-15-T-6H-20-T-6H-25-T-6
Fc, MPa10,18,47.410,37,96,2
Ft, MPa1,41,31.11,61,31,1
Ff, MPa---2,21,71,4
E, MPa1.19E+041.22E+041.43E+041.05E+041.03E+049.00E+03
K, (cm/s) 0,670,922.120,781,041,15
SerieH-15-M-8H-20-M-8H-25-M-8H-15-M-6H-20-M-6H-25-M-6
Fc, MPa12,810,88.613,29,67,3
Ft, MPa1,51,41.11,41,30,9
Ff, MPa2,11,71.52,11,61,4
E, MPa1.90E+041.27E+041.01E+041.39E+041.01E+048.93E+03
K, (cm/s)0,070,121.20,121.20,27
SerieH-15-R-8H-20-R-8H-25-R-8H-15-R-6H-20-R-6H-25-R-6
Fc, MPa8,16,44.18,78,04,9
Ft, MPa1,10,90.71,31,10,8
Ff, MPa---1,71,51,3
E, MPa1.01E+041.10E+041.15E+041.26E+041.02E+049.95E+03
K, (cm/s) 0,150,221.290,150,190,26