unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MACHALA2019

GUAMAN ZAMBRANO MARIA FERNANDAINGENIERA CIVIL

PROPUESTA DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO PERMEABLE PARAESTACIONAMIENTOS EN ZONAS URBANAS, QUE EVITE EL

ESTANCAMIENTO DE AGUAS PLUVIALES



MACHALA2019


PROPUESTA DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO PERMEABLEPARA ESTACIONAMIENTOS EN ZONAS URBANAS, QUE EVITE

EL ESTANCAMIENTO DE AGUAS PLUVIALES



MACHALA2019


PROPUESTA DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO PERMEABLE PARAESTACIONAMIENTOS EN ZONAS URBANAS, QUE EVITE EL ESTANCAMIENTO

DE AGUAS PLUVIALES

MACHALA, 12 DE FEBRERO DE 2019

SANCHEZ MENDIETA CARLOS EUGENIO

TRABAJO TITULACIÓNTRABAJO EXPERIMENTAL

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6

U R K N DU

UTMACH


CARRERA DE INGENIERÌA CIVIL

PROPUESTA DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO PERMEABLE

PARA ESTACIONAMIENTOS EN ZONAS URBANAS, QUE EVITE


MARÍA FERNANDA GUAMÁN ZAMBRANO

AUTORA

ENERO

2019

UTMACH


CARRERA DE INGENIERÌA CIVIL

TRABAJO TITULACIÒN

TRABAJO EXPERIMENTAL

PROPUESTA DE UN PAVIMENTO DE CONCRETO PERMEABLE

PARA ESTACIONAMIENTOS EN ZONAS URBANAS, QUE EVITE


MARÍA FERNANDA GUAMÁN ZAMBRANO

AUTORA

ING. CARLOS EUGENIO SÁNCHEZ MENDIETA, M.SC.

TUTOR

MACHALA, DE ENERO DEL 2019

MACHALA

2019

III

DEDICATORIA

El presente trabajo, se lo dedico a mi familia, enamorado y en especial a mis padres y

hermana Erika, ya que han sido una base fundamental en mi vida, brindándome su apoyo

incondicional a lo largo de esta carrera.

IV

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios principalmente, ya que sin su ayuda nada de esto fuera posible y a cada

una de las personas que puso en mi camino, como docentes, amigos, compañeros,

familiares, especialmente a mi Tutor el Ing. Carlos Sanchez ya que a lo largo de mi etapa

como estudiante, supo brindarme su conocimiento y siendo mi guía al realizar este trabajo

de titulación. También a mi amigo Eduardo Feijoo, que a lo largo de mis estudios y en la

realización de la tesis me brindó su apoyo.

V

RESUMEN

Autora: María Fernanda Guamán Zambrano

Tutor: Ing. Carlos Sánchez Mendieta, M.Sc.

El concreto permeable es una mezcla de cemento, agregado grueso, agua y poco o nada

de finos y aditivos, debido a la baja cantidad de partículas finas, que permite la infiltración

rápida del agua, por tal motivo, se desarrolló una propuesta de diseño para

estacionamientos en zonas urbanas; con la finalidad de reducir los estancamientos de

aguas pluviales en la superficie, de tal manera que el agua continúe su camino natural

hacia los mantos acuíferos y ayuda al ciclo natural del agua, también permite que no

sobrepase la capacidad de los sistemas de drenaje y a su vez no transporte residuos

contaminantes, como grasa de aceite u otros productos químicos nocivos.

La investigación es de tipo experimental, se desarrolla a partir de la metodología utilizada

por el autor (Felipe y Castañeda), que analiza el comportamiento de mezclas a partir de

diferentes realizaciones de agua cemento entre 0,29 y 0,41 y su relación existente entre el

contenido de vacíos, disponibles originalmente en el árido y el aumento volumétrico final

producto de la inclusión de la pasta a la mezcla.

Lo anteriormente mencionado nos permitirá hallar la mejor dosificación para el diseño de

mezcla de un hormigón permeable, con esta finalidad se realizaron nueve dosificaciones,

al considerar los siguientes parámetros; el tamaño del agregado (tres tipos de tamaño

máximo nominal 3/8” y 3/4” de material triturado y 3/4" de canto rodado de canteras de

la Provincia El Oro), la relación agua/ cemento (a/c de 0.35 – 0.38 y 0.41) y el porcentaje

de vacíos (15 – 17 y 19 %), elaborándose siete cilindros de cada dosificación como lo

indica la norma ASTM C39.

Los resultados obtenidos en el ensayo de la resistencia a compresión del material triturado

de 3/8” está comprendido entre 9.51 a 10.92 MPa, con una permeabilidad de 1,31 a 1,98

cm/s y porosidad de 26,66 a 33,68. Mientras que la resistencia a compresión del material

triturado de 3/4” está comprendido entre 7,64 a 9,34 MPa, con una permeabilidad de 3,27

a 4,51 cm/s y porosidad de 30,01 a 35,65 %. Por último la resistencia a compresión del

VI

material de canto rodado de 3/4” está comprendido entre 9,11 a 12,45 MPa, con una

permeabilidad de 2,60 a 4,05 cm/s y porosidad de 28,70 a 35,82 %. Obteniendo resultados

comprendidos entre el rango de 2.8- 28MPa, pero con una baja resistencia para utilizarlo

en estacionamientos. Por tal motivo se recomienda que para obtener una resistencia alta,

se considere un porcentaje de material fino o como última alternativa aditivos.

Al final se propone una dosificación para el pavimento de concreto poroso con material

triturado de 3/8”,15% de vacíos y una relación de agua/cemento de 0.35, obteniendo como

resultado con una resistencia a compresión de 10.92 MPa, permeabilidad de 645,46

L/m2/min y se presentan dos alternativas según el destino final de las aguas filtradas, la

primera un sistemas de infiltración total, el cual consta de la capa del pavimento de

concreto poroso, una malla geotextil para que retenga el material fino, una sub-base

mejora con material granular mayor a 25 mm y el agua pase directamente al subsuelo. La

segunda alternativa es un sistema de infiltración parcial, donde se aumenta después de la

sub-base, una tubería de drenaje para la recolección del agua infiltrada y un porcentaje

pasa al subsuelo.

PALABRAS CLAVES: Concreto permeable, porosidad, permeabilidad y resistencia a

compresión.

VII

ABSTRACT

Autora: María Fernanda Guamán Zambrano

Tutor: Ing. Carlos Sánchez Mendieta, M.Sc.

Permeable concrete is a mixture of cement, coarse aggregate, water and little or no fines

and additives, due to the low amount of fine particles, which allows the rapid infiltration

of water, for this reason, a design proposal was developed to parking in urban areas; with

the purpose of reducing the stagnation of rainwater on the surface, in such a way that the

water continues its natural path towards the aquifers and helps the natural water cycle, it

also allows it not to exceed the capacity of the drainage systems and their Do not transport

polluting waste, such as oil grease or other harmful chemicals.

The research is experimental, it is developed from the methodology used by the author

(Felipe and Castañeda), which analyzes the behavior of mixtures from different water

cement realizations between 0.29 and 0.41 and their existing relationship between the

content of voids, originally available in the aggregate and the final volumetric increase

product of the inclusion of the paste to the mixture.

The aforementioned will allow us to find the best dosage for the mixing design of a

permeable concrete, for this purpose nine dosages were made, considering the following

parameters; the size of the aggregate (three types of nominal maximum size 3/8 "and 3/4"

of crushed material and 3/4 "of quarry from quarries of the Province of El Oro), the water

/ cement ratio (a / c of 0.35 - 0.38 and 0.41) and the percentage of voids (15 - 17 and

19%), seven cylinders of each dosage being elaborated as indicated by the ASTM C39

standard.

The results obtained in the test of the compressive strength of the crushed material of 3/8

"is between 9.51 to 10.92 MPa, with a permeability of 1.31 to 1.98 cm / s and porosity of

26.66 to 33.68 . While the compressive strength of the crushed material of 3/4 "is between

7.64 to 9.34 MPa, with a permeability of 3.27 to 4.51 cm / s and porosity of 30.01 to

VIII

35.65% . Finally, the compressive strength of the 3/4 "pebble material is between 9.11 to

12.45 MPa, with a permeability of 2.60 to 4.05 cm / s and porosity of 28.70 to 35, 82%.

Obtaining results comprised between the range of 2.8-28 MPa, but with a low resistance

for use in parking lots. For this reason it is recommended that to obtain a high strength, a

percentage of fine material or as a last alternative additives be considered.

At the end a dosage for the porous concrete pavement with crushed material of 3/8 ", 15%

of voids and a water / cement ratio of 0.35 is proposed, obtaining as a result with a

compressive strength of 10.92 MPa, permeability of 645 , 46 L / m2 / min and two

alternatives are presented according to the final destination of the filtered water, the first

a total infiltration system, which consists of the layer of the porous concrete pavement, a

geotextile mesh to retain the material fine, a sub-base improves with granular material

greater than 25 mm and the water goes directly to the subsoil. The second alternative is a

partial infiltration system, where it is increased after the sub-base, a drainage pipe for the

collection of infiltrated water and a percentage goes to the subsoil.

Keywords: permeable concrete, porosity, permeability and resistance to compression.

IX

PRELIMINARES

DEDICATORIA…………………………………………………………………..……III

AGRADECIMIENTO……………………………………………………………….....IV

RESUMEN…………………………………………………………………..……….…V

ABSTRACT…………………………………………………………………..……….VII

TABLA DE CONTENIDO……………………...……………………………………..IX

ÌNDICE DE TABLAS………………………………………………………..……….XII

ÌNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………..…..XIII

ÌNDICE DE ILUSTRACIÒN………………………………………………..…..…...XIII

Contenido 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1

1.1. Antecedentes..................................................................................................... 3

1.1.1. Antecedentes Históricos en Estructuras de Viviendas y de Transito vial ... 3

1.2. Definiciones ....................................................................................................... 4

1.2.1. Concreto Permeable ................................................................................... 4

1.2.2. Propiedades del Concreto Permeable ..................................................... 5

1.2.3. Relación agua/cemento (a/c) ...................................................................... 5

1.2.4. Porcentaje de vacíos ................................................................................... 5

1.2.5. Pasta de cemento ........................................................................................ 6

1.2.6. Permeabilidad ............................................................................................ 6

1.2.7. Resistencia a la compresión ....................................................................... 7

1.2.8. Porosidad ................................................................................................... 7

1.2.9. Normativa de Estacionamientos ................................................................. 7

1.3. Tipos de pavimentos permeables .................................................................... 8

1.3.1. Pavimentos permeables en asfalto poroso ................................................. 8

1.4. Ventajas y desventajas del concreto permeable ............................................. 9

X

1.4.1. Ventajas ...................................................................................................... 9

1.4.2. Desventajas ................................................................................................. 9

1.5. Aplicaciones del concreto permeable .............................................................. 9

1.6. Colores y acabados de concreto permeable .................................................. 11

1.7. Planteamiento del problema .......................................................................... 12

1.8. Objetivos .......................................................................................................... 12

1.8.1. Objetivo General ....................................................................................... 12

1.8.2. Objetivos Específicos ................................................................................. 13

1.9. Alcances ........................................................................................................... 13

1.10. Justificación .................................................................................................. 14

2. MÉTODOS Y MATERIALES ............................................................................. 15

2.1. Metodología .................................................................................................... 15

2.1.1. Tipo de investigación ................................................................................ 15

2.1.2. Recopilación de la información bibliográfica ........................................... 16

2.1.3. Recolección del agregado ......................................................................... 16

2.1.4. Ubicación de las Canteras ....................................................................... 16

2.1.5. Propiedades físicas y mecánicas de los agregados .................................. 17

2.1.6. Diseño metodológico de la mezcla ........................................................... 18

2.1.7. Valores Empíricos establecidos por el texto de referencia. ...................... 18

2.2. Proporciones de los materiales de la mezcla en peso y en volumen para

1m3 de concreto permeable. ................................................................................... 22

2.3. Materiales ....................................................................................................... 24

2.3.1. Agregado grueso ...................................................................................... 24

2.3.2. Cemento .................................................................................................... 24

2.3.3. Agua .......................................................................................................... 24

2.4. Ensayos del concreto permeable .................................................................... 25

2.4.1. Ensayo de Revenimiento ........................................................................... 25

2.4.2. Ensayo de compresión .............................................................................. 26

XI

2.4.3. Ensayo de Permeabilidad ......................................................................... 28

2.4.4. Ensayo de Porosidad ................................................................................ 30

3. RESULTADOS ...................................................................................................... 32

3.1. Resultados de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados. ....... 32

3.2. Resultados del ensayo a compresión de los cilindros .................................. 33

3.3. Resultados del ensayo de permeabilidad de los cilindros ........................... 37

4.2. Resultados del ensayo de porosidad de los cilindros ................................. 40

4.3. Resumen de resultados de los ensayos. ......................................................... 43

4.5. Concepción del prototipo .............................................................................. 45

4.5.1. Beneficios ................................................................................................. 48

4.5.2. Especificaciones técnicas de las dos alternativas de concreto permeable

49

4.5.3. Análisis de precio unitario por metro cuadrado de hormigón permeable

de las dos alternativas de dosificación. .................................................................. 49

4.6. Colocación del concreto permeable en obra ................................................ 50

4.7. Compactación y acabado del concreto permeable en obra ........................ 51

4.8. Curado del permeable en obra ..................................................................... 52

5. CONCLUSIONES ................................................................................................. 52

6. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 55

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÌCAS ....................................................................... 56

ANEXOS ....................................................................................................................... 61

ANEXO 1. ...................................................................................................................... 62

ENSAYOS DE GRANULOMETRÌA ......................................................................... 62

ANEXO 2. ...................................................................................................................... 71

ENSAYOS DE DENSIDADES Y ABSORCIÒN ....................................................... 71

ANEXO 3. ...................................................................................................................... 76

ENSAYO DE ABRASIÒN ........................................................................................... 76

ANEXO 4. ...................................................................................................................... 81

DOSIFICACIONES DEL HORMIGÒN PERMEABLE PARA CILINDROS ..... 81

XII

ANEXO 5. ...................................................................................................................... 83

ELABORACIÒN DE CILINDROS, PROBETAS PARA PERMEABILIDAD Y

ASENTAMIENTO ....................................................................................................... 83

ANEXO 6. ...................................................................................................................... 87

ENSAYOS DE COMPRESIÒN .................................................................................. 87

ANEXO 7. ...................................................................................................................... 95

ENSAYOS DE PERMEABILIDAD ........................................................................... 95

ANEXO 8. .................................................................................................................... 100

ENSAYOS DE POROSIDAD .................................................................................... 100

ÍNDICE DE TABLA

Tabla 1 Aplicaciones del concreto poroso ...................................................................... 10

Tabla 2 Dosificaciones del concreto permeable ............................................................. 19

Tabla 3 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de 3/8 “Triturado” .................... 22

Tabla 4 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de ¾ “Canto rodado” ................ 23

Tabla 5 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de 3/4 “Triturado” .................... 23

Tabla 6 Densidades relativas de los agregados .............................................................. 32

Tabla 7 Masa Unitaria suelta y compactada de los agregados ....................................... 32

Tabla 8 Densidad del cemento........................................................................................ 32

Tabla 9 Densidad del agua.............................................................................................. 32

Tabla 10 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de triturado de 3/8 .................. 33

Tabla 11 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de canto rodado de 3/4 ........... 34

Tabla 12 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de triturado de ¾ .................... 36

Tabla 13 Datos de ensayo de Permeabilidad de partido en roca 3/8" ........................... 37

Tabla 14 Datos de ensayo de Permeabilidad de canto rodado 3/4" ................................ 38

Tabla 15 Datos de ensayo de Permeabilidad de triturado 3/4" ....................................... 39

Tabla 16 Resultados de porosidad de canto rodado 3/4" ................................................ 40

Tabla 17 Resultado de porosidad Partido en roca 3/8"................................................... 41

Tabla 18 Resultados de porosidad partido en roca 3/4" ................................................. 42

Tabla 19 Resumen de ensayos ........................................................................................ 43

Tabla 20 Especificaciones del concreto permeable ........................................................ 49

XIII

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig.: 1 Esquema metodológico utilizado en la investigación ......................................... 15

Fig.: 2 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de

3/8” ................................................................................................................................. 33

Fig.: 3 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/8” .. 34

Fig.: 4 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de canto

rodado 3/4” ..................................................................................................................... 35

Fig.: 5 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de canto rodado de

3/4” ................................................................................................................................. 35

Fig.: 6 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de

3/4” ................................................................................................................................. 36

Fig.: 7 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/4” .. 37

Fig.: 8 Gráfico de permeabilidad vs vacíos 3/8" ............................................................ 38

Fig.: 9 Gráfico de permeabilidad vs vacíos canto rodado 3/4" ....................................... 39

Fig.: 10 Gráfico de permeabilidad vs vacíos triturado 3/4" ............................................ 40

Fig.: 11 Porcentajes de vacíos vs porosidad de canto rodado 3/4" ................................. 41

Fig.: 12 Porcentajes de vacíos vs porosidad de material triturado 3/8" .......................... 42

Fig.: 13 Porcentajes de vacíos vs porosidad de material triturado 3/4" .......................... 43

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Concreto Permeable..................................................................................... 4

Ilustración 2 Diseño de Permeámetro ............................................................................... 6

Ilustración 3 Colores y acabados de concreto permeable ............................................... 11

Ilustración 4 Cantera Tuco León .................................................................................... 16

Ilustración 5 Cantera Beltrán .......................................................................................... 17

Ilustración 6 efecto de inclusión de pasta de cemento en el árido con alto contenido de

vacíos .............................................................................................................................. 18

Ilustración 7 Vaciado por capas del H.P en el cono ....................................................... 25

Ilustración 8 Enrase del HP en el cono ........................................................................... 26

Ilustración 9 Asentamiento del concreto poroso ............................................................ 26

Ilustración 10 Ensayo a compresión del concreto poroso ............................................. 27

Ilustración 11 Ensayo de permeabilidad ......................................................................... 29

Ilustración 12 Probeta para el ensayo de permeabilidad ................................................ 29

XIV

Ilustración 13 ensayo de porosidad ................................................................................ 31

Ilustración 14 Estructura de concreto permeable sin infiltración ................................... 46

Ilustración 15 Estructura de concreto permeable con infiltración parcial ...................... 46

Ilustración 16 Estacionamiento con pavimento de concreto poroso .............................. 47

Ilustración 17 Estacionamiento de vehículos livianos .................................................... 48

Ilustración 18 Colocación en obra del concreto permeable ............................................ 51

Ilustración 19 Compactación y acabado del concreto permeable................................... 52

Ilustración 20 Curado del concreto permeable ............................................................... 52

[1]

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad, la técnica de concreto permeable está siendo adoptada como una

solución verde en muchas partes del mundo para manejar la cantidad de aguas pluviales

urbanas [1] , que se penetra en las capas del subsuelo [2]. La utilización de este hormigón

puede ser un medio eficaz para abordar una serie de cuestiones ambientales y apoyar el

desarrollo sostenible [3].

El concreto permeable es una mezcla de cemento, agregado grueso, agua y poco o nada

de finos y aditivos [2] [4]. Debido a la baja cantidad de partículas finas, su estructura se

compone de poros interconectados, que permiten el paso rápido de agua y se caracteriza

por un volumen de porosidad alta [5].

Durante los últimos años este tipo de concreto permeable, ha despertado la atención

debido a los diferentes beneficios que brinda, especialmente a su capacidad de ahorrar el

recurso hídrico, ya que a través de la infiltración controlar el volumen de escorrentía de

aguas pluviales y, en consecuencia, disminuir la descarga de contaminantes en cuerpos

de agua receptores [6]

En el transcurso del tiempo la utilización del concreto permeable en los estacionamientos,

carreteras y otras áreas pavimentadas; son particularmente útiles para las calles y calzadas

de zonas residenciales, pero en áreas de estacionamiento comerciales (de vendedores

ambulantes), no es efectivo ya que reciben escorrentía con altas cantidades de sedimentos

y los poros se obstruyen, evitando la infiltración del agua.[7]

Según American Concrete Insititute, el contenido de vacíos puede variar de un 15 a un

35 % y según (Brake, Allahdadi y Adam), el contenido de vacío del concreto permeable

está generalmente en el intervalo de 10-30% [8]. Obteniendo como resultado resistencias

a compresión típicas de 2,8 a 28 MPa y su velocidad de drenaje depende del tamaño del

agregado y de la densidad de la mezcla, pero generalmente se encuentra en el rango de

81 a 730 L/min/m2 .

En la realización de la dosificación de la mezcla, para el hormigón permeable, se han

considerado a través de la investigación bibliográfica en varios artículos relacionados al

[2]

tema, que se debe considerar varios parámetros, los cuales son: el tamaño del agregado,

la relación agua/ cemento (a/c) y el porcentaje de vacíos [9].

Por tal motivo en el siguiente trabajo experimental, se optó por considerar tres parámetros,

el primero tres diferentes relaciones de porcentajes de vacíos 15 – 17 y 19 %, el segundo

tres la relación de agua y cemento (a/c) de 0.35 – 0.38 y 0.41 y por último tres tipos de

agregado de tamaño nominal 3/8” y 3/4” de material triturado y 3/4" de canto rodado,

utilizando canteras de la provincia El Oro. Para la obtención de las propiedades físicas y

mecánicas de los agregados, se realizó el ensayo de granulometría (ASTM C-136), el

ensayo de densidad y absorción del agregado (ASTM C127 – 07) y el ensayo de abrasión

del agregado (NTE: INEN 860), obteniendo como resultados que son materiales de buena

calidad para utilizarlos en la mezcla del concreto poroso.

Se elaboró nueve diferentes dosificaciones y de cada una se realizaron siete cilindros,

basándose en los tres parámetros mencionados anteriormente (relación agua / cemento,

% vacíos y granulometría). Para el ensayo de la resistencia a compresión se elaboraron 7

cilindros, los cuales fueron ensayados a los 14, 21 y 28 días, como resultado se obtuvo

de todas las dosificaciones elaboradas una resistencia a la compresión comprendida entre

7.64 a 12.45 MPa.

Se determinó la permeabilidad ya que es la capacidad de un material permeable para

transferir líquidos a través de una red de poros completamente saturados bajo un gradiente

de presión.[10] Los ensayos de permeabilidad al agua para el hormigón en general no han

sido estandarizado, pero en este trabajo experimental se calculó el coeficiente de

permeabilidad K a partir de la ley de Darcy, en la cual se mide el caudal del flujo bajo la

influencia de una presión aplicada, utilizando un permeámetro de carga constante. [11],

y se obtuvo una permeabilidad comprendida entre 645,46 a 2217,79 L/m2/min.

También se determinó la porosidad que se define como la relación entre el volumen de

vacíos y el volumen total de la muestra [12] y se evaluó según ecuación de Zheng que se

estima usando densidad aparente y densidad teórica. Obteniéndose entre todas las

dosificaciones una porosidad comprendida entre 26,66 a 35,65 %.

Los datos obtenidos en trabajo experimental del concreto permeable, son valores bajos en

resistencia a lo que se necesita para un estacionamiento, pero se puede aplicar en otras

áreas como zonas de áreas verdes, canchas de tenis y aceras.

[3]

Por último se propone una dosificación para el pavimento de concreto poroso con

material triturado de 3/8”,15% de vacíos y una relación de agua/cemento de 0.35,

obteniendo como resultado con una resistencia a compresión de 10.92 MPa,

permeabilidad de 645,46 L/m2/min y se presentados dos alternativas según el destino

final de las aguas filtradas, la primera un sistemas de infiltración total y la segunda es un

sistema de infiltración parcial.

1.1. Antecedentes

De acuerdo con el Reporte sobre Concreto Permeable del Comité 522 del Instituto

Americano del Concreto (ACI 522R-10) se describe al concreto permeable como un

hormigón de altas prestaciones en el ámbito de permeabilidad.

Este tipo de concreto se caracteriza por su porosidad interconectada que permite que el

agua fluya a través de altas velocidades.[13] Consiste en cemento Portland, agregados

gruesos, poco o ningún agregado fino, agua, produciendo concreto endurecido con huecos

conectados.[14]

1.1.1. Antecedentes Históricos en Estructuras de Viviendas y de Transito vial

Los primeros usos conocidos del concreto permeable se dieron en Europa en el siglo XIX

[15]. No obstante, al culminar la Segunda Guerra Mundial se dio la aplicación de este

tipo de concreto permeable como una respuesta ante la necesidad de reconstruir

edificaciones y carreteras con medios limitados.

En 1945-1950 comenzaron los primeros experimentos del concreto poroso como capa de

rodadura en la construcción de vías terrestres, aunque el concepto de construir una capa

de rodadura con material poroso contradice los principios de rigidez y homogeneidad que

condiciona a los concretos convencionales. Sin embargo, en los años setentas se reavivo

el interés en este tipo de pavimentos, con el objetivo de brindar mayor seguridad al

usuario y permitir una fluidez de tránsito en todas las condiciones meteorológicas.[16]

En la década de 1970, surgió el concreto permeable en Estados Unidos como una

respuesta ante el aumento en los niveles de escorrentía superficial producto de un aumento

en áreas urbanizadas con coeficientes de escorrentía altos. Este tipo de hormigón

permeable fue desarrollado como un material ecológico en Japón en la década de 1980.

[4]

Desde entonces, ha sido ampliamente utilizado en diversas aplicaciones debido a sus

múltiples beneficios ambientales [17]

Es por ello que hace un siglo, los diseñadores europeos reconocieron el valor del

hormigón permeable como aislamiento estructural para edificios y hace unos 80 años, se

empezó en Europa, a utilizar el hormigón permeable para carreteras.[18]

El concreto permeable es uno de los principales materiales, utilizado por la industria del

hormigón para lograr un ambiente "verde" y es reconocido como una mejor gestión

práctica de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) Para

proveer desarrollo sostenible, control de contaminación y manejo de aguas pluviales.

1.2. Definiciones

1.2.1. Concreto Permeable

El concreto permeable como uno de la familia del hormigón tiene las mismas

composiciones que el hormigón convencional que consta de cemento, agua y agregado,

con las excepciones de que el agregado fino típicamente se reduce o incluso se omite por

completo [3]. Es un material graduado por huecos con una estructura característica de

poros que consiste en poros interconectados, sin salida y capilares [12].

Es importante seleccionar los ingredientes de concreto adecuados y determinar sus

proporciones relativas, a fin de lograr, de la manera más económica posible, un concreto

apropiado de resistencia, porosidad y permeabilidad adecuadas [19].

Ilustración 1 Concreto Permeable

Fuente: 1 Internet

[5]

1.2.2. Propiedades del Concreto Permeable

Las propiedades del concreto permeable son diversas y dependen principalmente de su

permeabilidad, porosidad (porcentaje de vacíos), la cual a la vez depende del contenido

de cemento, relación agua cemento, el nivel de compactación, y la gradación del agregado

y su calidad. La resistencia también se ve afectada por el tamaño de los poros [20].

En el concreto permeable encontramos que el contenido de vacíos puede variar de 15% a

35%, y se pueden alcanzar resistencias a la compresión entre 28 a 280 kg/cm2,

normalmente este tipo de concreto contiene poco o nada de agregados finos y una mayor

cantidad de pasta cemento y la capacidad de permeabilidad del pavimento de concreto

permeable varia con el tamaño del agregado y la densidad de la mezcla, en un rango de

rango de 81 a 730 L/min/m2.[16]

Propiedades en estado fresco

El estado fresco del concreto permeable se comprende desde el momento del mezclado

del concreto hasta el momento del proceso de endurecimiento inicial, manteniendo las

características de trabajabilidad, de tal manera que permiten realizar las operaciones del

mezclado, transporte, colocación, compactación y acabado.

1.2.3. Relación agua/cemento (a/c)

La relación entre a/c y la resistencia a compresión, no se puede determinar en el concreto

permeable de la misma manera como se hace con el hormigón convencional (American

Concrete Institute Committee 522, 2010) [21]. Según el ACI, la relación a/c óptima para

elaborar la pasta del concreto permeable está comprendida entre 0,26 y 0,45 y para este

estudio se tomó los valores de 0.35, 0.38 y 0.41[22].

1.2.4. Porcentaje de vacíos

La permeabilidad y la resistencia a compresión del concreto permeable, están

relacionados directamente con el porcentaje de vacíos que posee la mezcla y este valor se

verá afectado por la cantidad de agregado, el porcentaje de pasta cementante utilizado y

la fuerza con la que se compacte al hormigón [22]. Los valores de porcentaje de vacíos

recomendados para el hormigón permeable varían entre 15 y 30% [8] y se escogió para

el trabajo los porcentajes de 15-17-19 % de vacíos.

[6]

1.2.5. Pasta de cemento

Es la mezcla entre el cemento y el agua, siendo de gran importancia en la dosificación, su

porcentaje dentro de la mezcla dependerá de la resistencia del concreto permeable que se

desee obtener y del porcentaje de vacíos. A mayor cantidad de pasta de cemento, menor

porcentaje de vacíos y mayor superficie de los agregados cubiertas por lo que se obtiene

mayor resistencia.[22]

De acuerdo a la ACI los valores más utilizados para porcentaje de pasta de cemento sobre

el volumen total de la mezcla varían entre 10 y 30 %, por lo que para este trabajo se

escogieron porcentajes entre esos valores.[22]

1.2.6. Permeabilidad

La permeabilidad se define por la facilidad con que los gases y líquidos pueden penetrar

y moverse en el concreto. El concreto con alta permeabilidad promueve la penetración de

agentes agresivos que causan un rápido deterioro del concreto y la corrosión de la barra

de refuerzo.[11]

El coeficiente de capacidad se calculó a partir de la siguiente ecuación de Darcy

modificada encontrada aplicable a materiales porosos [23]. De acuerdo con esta ley, el

caudal a través de un medio permeable es proporcional a la diferencia de presión, que

puede expresarse con una cabeza de agua entre los dos puntos. La constante proporcional

se llama coeficiente de permeabilidad. Ec. 21 muestra el coeficiente de permeabilidad al

agua K (mm/ s) con la presión de la unidad y el tiempo de la unidad cuando se aplica

presión estática.[10]

Ilustración 2 Diseño de Permeámetro

Fuente: 2 Propia

[7]

1.2.7. Resistencia a la compresión

La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se elabora de tal forma que

cumpla con una diversa variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, para la

estructura donde será colocado. [24]

La resistencia a la compresión se realiza ensayando probetas cilíndricas de concreto en

una máquina de compresión y se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el

área de la sección que resiste a la carga y se reporta en mega pascales (MPa) en unidades

SI.

1.2.8. Porosidad

La estructura del material de hormigón para permitir que el agua se filtre en los estratos

subyacentes depende de su porosidad, que es una de sus características de estructura de

poro más importantes.[25] El desarrollo de hormigón permeable se centra principalmente

en el aumento de la porosidad en lugar de la fuerza debido a muchas ventajas puede ser

adquirida cuando tiene mayor porosidad [3].

Se considera que la porosidad tiene un impacto significativo en la resistencia a la

compresión [26], ya que la porosidad es inversamente proporcional a la resistencia del

material, contrariamente a los hormigones normales donde necesita la porosidad a

minimizarse para un mejor rendimiento de material (tanto estructural y funcional),

hormigones permeables se basan en un valor no mínima de porosidad por su rendimiento

funcional [27].

La porosidad es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen total del espécimen

[19]. Se define como el volumen de poros cerrados y accesibles. Como se muestra en la

Ec. 13, la porosidad total del concreto permeable se puede estimar usando densidad

aparente y densidad teórica y Zheng ha presentado la ecuación para calcular la densidad

teórica[28].

1.2.9. Normativa de Estacionamientos

Lugar destinado a estacionar vehículos, conformado por las plazas de estacionamiento,

franja de circulación y franja de circulación peatonal.[29]

[8]

Los pisos de estacionamientos o partes de los edificios utilizados para almacenamiento

de vehículos, serán diseñados para las cargas vivas uniformemente distribuidas o para las

siguientes cargas concentradas: [29]

Para vehículos particulares (hasta 9 pasajeros) actuando en una superficie de 100

mm por 100 mm, 13.4 KN.

Para losas en contacto con el suelo que son utilizadas para el almacenamiento de

vehículos particulares, 10 KN por rueda

1.3. Tipos de pavimentos permeables

1.3.1. Pavimentos permeables en asfalto poroso

Es el tipo de pavimento poroso más antiguo y consta de una capa de rodadura, conformada

por una mezcla bituminosa de asfalto en pequeñas cantidades y agregados de tamaño

grueso uniformemente gradados. Reforzado con fibras de polímeros para contrarrestar la

perdida de resistencia por el aumento del porcentaje de vacíos (entre 15% y 20%) y una

segunda capa de arena filtrante que separa, la capa de rodadura de la capa de

almacenamiento y llena los vacíos superficiales de esta última [16].

1.3.2. Pavimentos de concreto permeables

La capa de rodadura de este pavimento consiste en una mezcla de agregados gruesos y

cemento y agua. La mezcla se desarrolla con una relación agua cemento baja, para

aumentar la resistencia, que al igual que en el primer caso la perdida de resistencia es

ocasionada por el aumento del porcentaje de vacíos [16].

Los sistemas de pavimento poroso de concreto y pavimento poroso asfáltico son

propensos a la obstrucción de sus poros, alrededor de cuatros años después de la

instalación, haciendo así que se experimente una pérdida de porosidad, es por eso que se

constantemente se debe realizar una limpieza. Porque una vez totalmente obstruido los

poros, estos sistemas tienen que ser eliminados por completo y posteriormente sustituido.

El reemplazo frecuente de estos sistemas hace que estos tipos de técnicas sean poco

prácticas y costosas.[16]

[9]

1.4. Ventajas y desventajas del concreto permeable

1.4.1. Ventajas

Mejorar la utilización de la tierra al disminuir la necesidad de cuencas de

detención.[4]

Reduce la escorrentía [5].

Recarga de los niveles de agua del suelo.

Absorbe el ruido de los vehículos, lo que crea un ambiente tranquilo y

confortable [30].

Permite un tratamiento natural de agua contaminada por filtración suelo.[5]

Reducción de los efectos de la contaminación en el agua de escorrentía.

Reducción de drenaje pluvial en estacionamientos y calles de transito ligero,

evitando encharcamientos en la superficie

Pueden ser usados en zonas de alta densidad poblacional.

Permiten un doble uso del espacio, por lo que no es significativa su ocupación

en suelo.

Reducen o eliminan la presencia de imbornales y colectores.

Son resistentes a la falta de mantenimiento.

Con buena aceptabilidad por parte de la comunidad.

Ahorro en el mantenimiento donde se ubica el concreto permeable.

1.4.2. Desventajas

No pueden utilizarse donde haya arrastre superficial de grandes cargas de

sedimentos.

Por ahora no se usan en carreteras con tráfico elevado.

A largo plazo, si no hay mantenimiento, existe riesgo de crecimiento de malas

hierbas y de obstrucciones.

1.5. Aplicaciones del concreto permeable

En áreas de estacionamiento, zonas con poco tráfico, pasos de peatones, e

invernaderos [31].

[10]

Tabla 1 Aplicaciones del concreto poroso

Cancha de tenis

Parques

Ciclovìas

Cubiertas de piscinas

Caminos residenciales

[11]

Canchas de tenis

Peatonal

Fuente: 3 Internet

1.6. Colores y acabados de concreto permeable

A este concreto permeable, por medio de la aplicación de un impregnante especial, que

logra penetrar logrando un acabado totalmente vistoso y uniforme. Se le puede agregar

cualquier color que el comprador desee y así obtener un hormigón diferente.

Ilustración 3 Colores y acabados de concreto permeable

Fuente: 4 Internet

[12]

1.7. Planteamiento del problema

La viabilidad de diseñar un estacionamiento de vehículos con un pavimento de concreto

permeable, para evitar el estancamiento de agua en épocas de lluvias, mejorando así la

seguridad de conducción sobre mojado, la reducción del ruido del neumático-pavimento,

ya que todos estos beneficios se derivan de la relativamente alta porosidad y la

permeabilidad de las capas de pavimento permeable [23].

El concreto permeable ofrece de igual forma una solución para los paisajistas y

arquitectos que deseen utilizar vegetación en los estacionamientos en zonas urbanas

pavimentadas, ya que muchas plantas tienen dificultades para crecer en áreas cubiertas

por los pavimentos impermeables, aceras y áreas verdes, por motivo de que el aire y el

agua tienen dificultades para llegar a las raíces. Por tal motivo este tipo de concreto

permeable permite a los árboles adyacentes recibir más aire y agua, permitiendo al mismo

tiempo la plena utilización de la acera.

Otras de las ventajas de este concreto permeable, es que mejor la resistencia al

deslizamiento del pavimento, especialmente durante las tormentas al drenar rápidamente

el agua de lluvia [32], recreando su ciclo natural, que los suelos retienen la humedad por

más tiempo, ayudando a la recarga de los mantos acuíferos, a la eliminación de charcos,

baches, la conservación, el aprovechamiento y manejo de las aguas de lluvia.

Por lo tanto surge la necesidad de presentar el siguiente trabajo experimental:

¿Existe una propuesta para estacionamientos en zonas urbanas, con un pavimento de

concreto permeable que evite el estancamiento de agua en tiempo de lluvias?

1.8. Objetivos

1.8.1. Objetivo General

Elaborar una propuesta de pavimento de concreto permeable, mediante

métodos experimentales para estacionamientos de vehículos livianos en zonas

urbanas.

[13]

1.8.2. Objetivos Específicos

Determinar las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de las

canteras de la provincia El Oro.

Calcular la permeabilidad y el porcentaje de porosidad del concreto permeable

con agregados de canteras de la provincia El Oro.

Proponer el diseño del pavimento de concreto permeable en estacionamientos

de vehículos livianos en zonas urbanas.

1.9. Alcances

El proyecto experimental se desarrollará a escala de laboratorio, en las instalaciones de la

Unidad Académica de Ingeniería Civil de la Universidad de Técnica de Machala, el

tiempo estimado para la realización del proyecto de investigación es de cuatro meses. El

diseño de la mezcla de concreto permeable será elaborado en el laboratorio de la UAIC,

teniendo en cuenta que este se limitará a sólo el uso de materiales de las canteras

disponibles de la provincia El Oro, que permitan desarrollar mezclas adecuadas para la

implementación de pavimentos permeables.

Se utilizarán las herramientas necesarias para la obtención de datos e información en pro

del diseño y el cumplimiento de los objetivos. El desarrollo a nivel de laboratorio

permitirá que a futuro los estudiantes de ingeniería civil tengan la oportunidad por medio

de probetas ver el funcionamiento del concreto permeable en el ensayo de permeabilidad.

El objetivo de la investigación es diseñar un pavimento de concreto permeable, mediante

métodos experimentales para estacionamientos en zonas urbanas.

Por consiguiente, se determinó las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de

las canteras de Tuco León y Beltrán pertenecientes a la provincia El Oro, realizando

nueve dosificaciones de concreto permeable diferentes, en relación de agua-cemento

(0.35, 0.38 y 0.41) y porcentajes de vacíos de (15, 17 y 19% ); para luego calcular la

resistencia a compresión, la permeabilidad y el porcentaje de porosidad de cada una de

las probetas y por último proponer el diseño del concreto permeable óptimo para ser

utilizado en estacionamientos.

[14]

1.10. Justificación

Consideremos la lluvia por un instante cada gota de agua tiene un propósito que facilita

la vida sobre la tierra, ahora imaginen las calles, estacionamientos y canchas

construcciones de nuestras ciudades modernas que se caracterizan por materializarse en

grandes extensiones de superficies impermeables, ocasionando que el agua de lluvia

termine en los drenajes, en lugar de continuar su camino natural hacia los mantos

acuíferos, esto altera radicalmente el ciclo natural del agua y sobrepasa la capacidad de

los sistemas de drenaje y a su vez transportando residuos contaminantes, como grasa de

aceite u otros productos químicos nocivos.

Es por ello que en países de Europa y Asia, la utilización del concreto permeable se ha

convertido de gran importancia en el entorno urbano [33]. Ya que se ha demostrado que

reducen la escorrentía total a través del aumento del almacenamiento, la infiltración, de

las aguas pluviales[34]. Pero en nuestro país, todavía no se ha utilizado la tecnología del

concreto permeable, solo se han realizado trabajos de investigación.

El agua en el pavimento de concreto tradicional, no se puede infiltrar lo que genera

estancamientos y empozamientos de la misma en la superficie, causando daños a la

estructura, por este motivo se presenta una propuesta de diseño para estacionamientos

de vehículos livianos, con pavimentos de concreto permeable que evite el estancamiento

de agua en tiempo de lluvias.

La realización de esta propuesta se basará en elaborar una dosificación de concreto

permeable con materiales de canteras de la provincia El Oro, que cumplan con los

estándares de las normas establecidas y la mezcla tenga una buena resistencia,

permeabilidad y porosidad, permitiendo la infiltración rápida del agua hacia los mantos

acuíferos.

[15]

2. MÉTODOS Y MATERIALES

2.1. Metodología

2.1.1. Tipo de investigación

La investigación es de tipo Experimental a escala de laboratorio y un enfoque

cuantitativo; todo aquello, debido a que se considerará el efecto de 3 de las variables más

importantes, las cuales son; la morfología del agregado, porcentaje de vacíos, la relación

agua-cemento para el diseño de mezcla, sobre las propiedades mecánicas de ésta como la

permeabilidad y porosidad.

Lo anteriormente mencionado nos permitirá hallar la mejor dosificación para el diseño de

mezcla de un hormigón permeable, ya que se elaboró 27 diferentes tipos de

dosificaciones, para analizar la que brinde un óptimo rendimiento, en la Fig. 1 se detalla

el esquema metodológico utilizado en la investigación.

Fig.: 1 Esquema metodológico utilizado en la investigación

Fuente: 5 Propia

METODOLOGÌA

Bibliografìa

Metodos experimentales desarrollados

Procedimiento Experimental

Recolecciòn de agregados

Ensayos:

Granulometria

Densidad y absorciòn

Abrasiòn

Dosificaciones para la òptima mezcla del hormigòn poroso

Resistencia a compresiòn

Permeabilidad

Porosidad

Ànalisis de Resultados

[16]

2.1.2. Recopilación de la información bibliográfica

En toda investigación es importante la recolección de información, porque nos permite

tener éxito en nuestros resultados, es considerada también como la medición ya que es

una precondición para obtener el conocimiento científico.

Permitiendo la recolección de información bibliográfica de artículos, revistas, manuales

y tesis a nivel internacional, nacional y local publicados durante los últimos cinco años.

Se utilizarán las diferentes bases de datos que nos proporciona el internet, como por

ejemplo Elsevier, Science Direct, EBSCO, etc.

2.1.3. Recolección del agregado

Se realizó una identificación de las zonas de cantera que suministran triturado y canto

rodado en la Provincia de El Oro, de dicho proceso se logró identificar dos canteras

ubicadas en sitios cercanos, la cantera Toco León ubicada en Pasaje y Beltrán ubicada en

La Avanzada.

2.1.4. Ubicación de las Canteras

Cantera Tuco León:

Se encuentra ubicada en el cantón Pasaje, en la avenida. Azuay Sn y Riberas del Jubones,

este material proviene del río Jubones.

Para la realización de la mezcla del hormigón permeable, se compró de esta cantera el

material triturado de 3/8” y canto rodado de 1”.

Fuente: 6 Propia

Ilustración 4 Cantera Tuco León

[17]

Cantera Beltrán:

Esta cantera está ubicada en la parroquia la Avanzada que pertenece al cantón Santa Rosa,

el material proviene de montaña.

Para la realización de la mezcla del hormigón permeable, se utilizó de esta cantera el

material triturado de 3/4”.

2.1.5. Propiedades físicas y mecánicas de los agregados

En las propiedades que tendrá el concreto permeable resultaría fundamental que se utilice

árido triturado con ausencia casi total de finos, pues impermeabilizarían la mezcla; tener

un tamaño de grano bastante uniforme para obtener un porcentaje elevado de vacíos (del

orden del 40%) y un tamaño máximo de árido de 10 mm para permitir una adecuada

terminación superficial.[35]

De las canteras se escogió una muestra representativa para evaluar las características de

los agregados y con los datos obtenidos se realizó el diseño de la dosificación para la

mezcla del concreto permeable.

Las pruebas que se realizaron a los agregados son las siguientes:

Fuente: 7 Egdo. Eduardo Feijoo

Ilustración 5 Cantera Beltrán

[18]

Ensayo de granulometría para agregado grueso, según la norma (ASTM C-136)

[36] (Ver Anexo 1).

Ensayo de densidad y absorción del agregado, según la norma (ASTM C127 – 07)

[37] (Ver Anexo 2).

Ensayo de abrasión del agregado, según la norma (NTE:INEN 860) [38] (Ver

Anexo 3).

2.1.6. Diseño metodológico de la mezcla

Este trabajo experimental, se desarrolla a partir de la metodología utilizada por el autor

(Felipe y Castañeda), que analiza el comportamiento de mezclas a partir de diferentes

realizaciones de agua cemento entre 0,29 y 0,41 y su relación existente entre el contenido

de vacíos, disponibles originalmente en el árido y el aumento volumétrico final producto

de la inclusión de la pasta a la mezcla. [39]

Ilustración 6 efecto de inclusión de pasta de cemento en el árido con alto contenido de vacíos

Fuente: 8 Yalil Felipe y Luis Castañeda

2.1.7. Valores Empíricos establecidos por el texto de referencia.

Se tomó la referencia del texto (Yalil y Castañeda,2015)[39], que establece tres

parámetros para realizar el diseño de la mezcla. El porcentaje de vacíos que varía entre

15 y 20 %, la relación de agua y cemento (a/c) entre 0.29 y 0.41 y no pero no se consideró

el tercer parámetro que se trataba de la relación arena / cemento.

[19]

Se optó por tomar 3 relaciones de porcentajes de vacíos 15 – 17 y 19 %. También se

consideró la relación de agua y cemento (a/c) 0.35 – 0.38 y 0.41 y tres tipos de

granulometría diferente en el material, como se especifica detalladamente en la siguiente

tabla 2.

Tabla 2 Dosificaciones del concreto permeable

2.1.7.1. Cálculo del factor de compactación y del volumen de la porosidad

del esqueleto granular.

El análisis para deducir las ecuaciones necesarias para calcular el factor de compactación

y la porosidad del esqueleto granular, surgen del estudio de la Figura 5, partiendo de la

masa unitaria seca y compactada (M.U.C) de la grava para un volumen de lm3 y de la

interacción de los materiales en el momento en que se adiciona la pasta a la mezcla, a

continuación se describe el procedimiento llevado a cabo para deducir las ecuaciones y

para calcular estas variables.

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 + 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 1𝑚3 Ec. 1

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 1𝑚3 − 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 Ec. 2

Dónde:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎

𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 Ec. 3

Remplazando la Ec.2 en Ec.3, se obtiene:

Cantera Morfología Granulometría Vacíos (%) Proporción a/c

Tuco León Triturado 3/8" 15

0,35

0,38

0,41

Tuco León Canto Rodado 3/4" 17

0,35

0,38

0,41

Beltrán Triturado 3/4" 19

0,35

0,38

0,41

Fuente: 9 Propia

[20]

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 1 −𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎

𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 Ec. 4

El porcentaje de vacíos final de la mezcla, no será equivalente al porcentaje de vacíos

inicial que contiene los áridos, debido a que se agrega un volumen de cemento de pasta y

están llena parcialmente algunos vacíos. Sin embargo, en la práctica cuando los materiales

se mezclan y el hormigón es compactado la pasta de cemento no solo llenara los vacíos

entre los áridos sino que también se introducirá entre las partículas del agregado. (Yalil

y Castañeda, 2015)

Del análisis anterior se concluye que:

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ò𝑛 (𝐹𝐶) = 1 −𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑒ò𝑟𝑖𝑐𝑎 Ec. 5

Luego (Yalil y Castañeda, 2015) relacionan el Factor de compactación con la relación

agua / cemento:

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ò𝑛 = −3.37 𝑥 (𝑎𝑐⁄ )2 + 3.49 𝑥 (𝑎

𝑐⁄ ) + 0.11 Ec. 6

Por lo tanto, partiendo de la Ec. 6 Volumen de vacíos de grava, y de acuerdo al análisis

inicial, se obtiene la Ec. 7.

𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑞.𝐺𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 = (1 −𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎

𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑥 𝐹𝐶

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎

) Ec. 7

De la Ec. 9 y 10 se obtuvieron los siguientes resultados

2.1.7.2. Cálculo del Volumen del Mortero

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑀𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 + 𝑉𝑜𝑙𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 + 𝑉𝑜𝑙𝑉𝑎𝑐ì𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 1𝑚3 Ec. 8

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑃𝑎𝑠𝑡𝑎 = 1 − (𝑉𝑜𝑙𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 + 𝑉𝑜𝑙𝑉𝑎𝑐ì𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎)Ec. 9

Despejando de la Ec. 1 el volumen de grava:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 1 − 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 Ec. 10

[21]

Remplazando la Ec. 9 en la Ec. 10:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 − 𝑉𝑜𝑙𝑉𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 Ec. 11

Se reemplaza en la Ec. 11

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠𝑞.𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟

− 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐ì𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 Ec. 12

2.1.7.3. Cálculo del Contenido del Cemento

El contenido de cemento se establece proporcionando lo suficiente pegar para cubrir los

agregados ya que una cantidad excesiva de pasta puede drenar a través de los poros del

material. [40]

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝑉𝑜𝑙𝑎𝑔𝑢𝑎 Ec. 13

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 =𝑃𝑒𝑠𝑜𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

+𝑃𝑒𝑠𝑜𝑎𝑔𝑢𝑎

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎𝑔𝑢𝑎

Ec. 14

Si se reemplaza peso cemento =c y peso del agua =a se obtiene:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 𝑐 ∗ (1


+𝑎/𝑐


) Ec. 15

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜(𝑐) = (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎

1

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜+

𝑎/𝑐


)Ec. 16

Reemplazando los datos de los ensayos de agregados en la Ec. 16 se obtiene la cantidad

de cemento por un metro cúbico.

2.1.7.4. Volumen del Cemento por metro cúbico de concreto

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑃𝑒𝑠𝑜𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜


Ec. 17

[22]

Como se obtiene la densidad del cemento y la cantidad de cemento, se reemplaza en la

Ec. 17 se obtiene, el volumen de cemento.

2.1.7.5. Cálculo del Contenido de agua

Luego de obtener la dosis de cemento y la relación agua cemento, se procede a

calcular la cantidad de agua necesaria para la proporción de la mezcla en 1 m3.

𝑎

𝑐= 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ò𝑛

𝑎

𝑐 Ec. 18

Se despeja:

𝒂 = (𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ò𝑛𝑎

𝑐) ∗ 𝑐Ec. 19

2.2. Proporciones de los materiales de la mezcla en peso y en volumen para 1m3 de

concreto permeable.

En las siguientes tablas, se muestra la cantidad de material en peso (kg) y volumen (m3)

que se necesita para elaborar 1 m3 de cualquier dosificación de concreto permeable

presentada a continuación:

Tabla 3 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de 3/8 “Triturado”

Tamaño

material Relación a/c % Vacíos

Áridos Cemento Agua

Kg m³ Kg m3 m3 kg

3/8" Triturado

de piedra

0.35 15.00 1584.44 0.588 390.00 0.12 0.137 0.137

0.38 15.00 1583.20 0.587 374.00 0.12 0.142 0.142

0.41 15.00 1582.58 0.587 359.00 0.11 0.147 0.147

0.35 17.00 1593.98 0.591 355.00 0.11 0.124 0.124

0.38 17.00 1589.89 0.590 342.00 0.11 0.130 0.130

0.41 17.00 1589.88 0.590 328.00 0.10 0.134 0.134

0.35 19.00 1598.09 0.593 323.00 0.10 0.113 0.113

0.38 19.00 1598.48 0.593 309.00 0.10 0.117 0.117

0.41 19.00 1597.19 0.592 297.00 0.09 0.122 0.122

Total de material 5.311 0.98 1.167

Fuente: 10 Propia

[23]

Tabla 4 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de ¾ “Canto rodado”

Tamaño


Áridos Cemento Agua

Kg m³ m3 kg m3 kg

3/4" Canto

rodado

0.35 15.00 1490,40 0,588 390.00 0.12 0.137 0.137

0.38 15.00 1489,24 0,587 374.00 0.12 0.142 0.142

0.41 15.00 1488,65 0,587 359.00 0.11 0.147 0.147

0.35 17.00 1499,38 0,591 355.00 0.11 0.124 0.124

0.38 17.00 1495,54 0,590 342.00 0.11 0.130 0.130

0.41 17.00 1495,53 0,590 328.00 0.10 0.134 0.134

0.35 19.00 1503,24 0,593 323.00 0.10 0.113 0.113

0.38 19.00 1503,61 0,593 309.00 0.10 0.117 0.117

0.41 19.00 1502,40 0,592 297.00 0.09 0.122 0.122


Fuente: 11 Propia

Tabla 5 Proporciones de materiales para 1 m3 de H.P de 3/4 “Triturado”

Tamaño


Cantidad Áridos Cantidad

Cemento

Agua

(Lt)

Agua

(kg)

Kg m³ Kg m3 m3 kg

3/4"

Triturado de

piedra

0.35 15.00 1604,77 0,632 390.00 0.12 0.137 0.137

0.38 15.00 1603,52 0,631 374.00 0.12 0.142 0.142

0.41 15.00 1602,89 0,631 359.00 0.11 0.147 0.147

0.35 17.00 1614,44 0,636 355.00 0.11 0.124 0.124

0.38 17.00 1610,30 0,634 342.00 0.11 0.130 0.130

0.41 17.00 1610,29 0,634 328.00 0.10 0.134 0.134

0.35 19.00 1618,60 0,637 323.00 0.10 0.113 0.113

0.38 19.00 1619,00 0,637 309.00 0.10 0.117 0.117

0.41 19.00 1617,69 0,637 297.00 0.09 0.122 0.122


Fuente: 12 Propia

[24]

2.3. Materiales

2.3.1. Agregado grueso

Es un material de origen natural o artificial no posee una clasificación particular, ya que

se puede categorizar de acuerdo con su origen, composición, forma de partícula, color,

modo de fragmentación o tamaño de partícula. [41]

Para que el agregado tenga una buena resistencia en el concreto, este no debe contener

impurezas, debe estar constituido por partículas limpias, duras, resistentes y durables, que

a su vez desarrollen una buena adherencia con la pasta de cemento [42] ya que se afirma

que este agregado constituye más del 70 % de cada m3 de concreto fabricado [41].

En el presente trabajo experimental se evaluaron tres tipos de agregados gruesos, lo cuales

fueron elegidos por su granulometría y son los siguientes materiales triturados de 3/8” y

canto rodado de 3/4” proveniente de la cantera “Tuco León” y material triturado de 3/4”

de la cantera “Beltrán”.

2.3.2. Cemento

El cemento Portland es uno de los materiales para la construcción más empleado en la

producción de concreto, debido fundamentalmente, a las excelentes propiedades

mecánicas que presenta en estado endurecido.[35]

En este estudio se utilizó cemento tipo I de Portland conforme a la norma ASTM C150

(Especificación estándar para el cemento portuario) [43][5].La pasta de cemento Portland

se preparó a una relación de masa de agua a cemento (w / c) de 0.35, 0.38 y 0.41.

2.3.3. Agua

La calidad del agua para el concreto permeable se rige por los mismos parámetros que

para el concreto convencional [44]. El agua debe ser limpia, libre de cualquier impureza

que pueda afectar la mezcla, si contiene sustancias que decoloren o le den sabores u olores

raros, indeseables o que causen sospecha, no debe usarse, a menos que los registros de

servicio del hormigón preparado con ella u otra información indiquen que no afecta la

calidad del hormigón [45].

[25]

2.4. Ensayos del concreto permeable

Ensayo de Revenimiento

Ensayo de Compresión (ASTM C-39) (Ver Anexo 6)

Ensayo de Permeabilidad (Ver Anexo 7)

Ensayo de Porosidad (Ver Anexo 8)

2.4.1. Ensayo de Revenimiento

El ensayo de asentamiento del concreto, permite analizar las deformaciones que presenta

el hormigón, es considerado como un medio para establecer si está bien proporcionada la

cantidad de materiales empleados y el agua en la mezcla. Por consiguiente este ensayo

permite saber cómo indicativo lo que puede pasar con la mezcla durante su producción.

Para la realización de este ensayo se requiere de un cono de Abrams como se muestra en

las ilustraciones siguientes.

Se coloca el cono sobre una superficie lisa, plana, horizontal y no absorbente y se

lo mantiene afirmado al piso.

El hormigón se vierte en tres capas de igual volumen, compactando cada una de

las capas con 25 golpes con la varilla metálica.

Ilustración 7 Vaciado por capas del H.P en el cono

Fuente: 13 Egdos. María Guamán y Eduardo Feijoo

Se enrasa la última capa con la varilla dejando lisa la superficie del hormigón.

[26]

Ilustración 8 Enrase del HP en el cono


Se levanta el molde tomándolo por las manijas inmediatamente después

Ilustración 9 Asentamiento del concreto poroso


2.4.2. Ensayo de compresión

El ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a cilindros moldeados o a

núcleos, a una velocidad de carga prescrita, hasta que se presente la falla. La resistencia

a la compresión del espécimen se determina dividiendo la carga aplicada durante el

ensayo por la sección transversal de éste.[46] Se consideró la norma (ASTM-C39) [47].

La fuerza máxima obtenida va a depender de factores como el muestreo de los materiales,

el procedimiento de mezclado, el método de elaboración de las probetas, la fuerza de

compactación, la edad del hormigón, la temperatura y humedad del ambiente durante el

curado de la muestra (American Concrete Institute Committee C09, 2014)[22].

2.4.2.1. Elaboración de cilindros para el ensayo de compresión

Para realizar la elaboración de los cilindros se consideró lo estipulado en la norma ASTM

C31. Elaborando 7 cilindros de cada muestra, cuyas dimensiones eran de 15 cm de radio

y de longitud 30 cm, que fueron ensayados a los 7, 14, 21 y 28 días.

[27]

A los 7 días la resistencia obtenida es de aproximadamente el 70% por lo que nos da una

estimación de lo que podemos alcanzar y la resistencia obtenida a los 28 días es la

utilizada en los cálculos de estructuras. [48]

Las probetas son elaboradas en moldes normalizados.

El concreto permeable se vierte hasta un tercio del cilindro.

Se compacta con 25 golpes de la varilla normalizada.

Se da 15 golpes con el martillo de goma alrededor del cilindro.

Luego, se realiza el mismo procedimiento en los 2 siguientes tercios hasta llenar

el cilindro.

Se enraso la superficie del cilindro.

Después de 24 horas, se procedió a desmoldar los cilindros.

Luego para el curado de los cilindros se envolvió con plástico transparente.

2.4.2.2. Procedimiento del ensayo de compresión

Se toma tres medidas de longitud y de diámetro del cilindro.

Se pesa el cilindro.

Se coloca la muestra en la máquina y se le ubica un recorte de tabla fino y liso en

la superficie superior del cilindro, para que la carga se distribuya uniformemente

en toda el área de la muestra.

Se empieza a cargar la fuerza axial de compresión, hasta que el cilindro falle.

Fuente: 16 Egdos. María Guamán y Eduardo

Feijoo

Ilustración 10 Ensayo a compresión del concreto poroso

[28]

Cálculo

El cálculo de la resistencia a la compresión se lo realiza con la siguiente fórmula:

𝑅𝐶 =𝐶𝑐∗

1000

9.81

𝐴𝐶 Ec. 20

Donde

Rc: Resistencia a la compresión (kg/cm2)

Cc: Carga de compresión (KN)

Ac: Área de contacto (cm2)

2.4.3. Ensayo de Permeabilidad

Para realizar las pruebas de permeabilidad, por tanda se realizó cilindros de cada uno de

las dosificaciones en relación agua/ cemento, porcentaje de vacíos y tamaño del agregado,

las probetas que se hicieron fueron de 101,6 mm de diámetro por 100 mm de altura. Antes

de iniciar la prueba, los cilindros fueron envueltos en plástico para que encajaran de mejor

manera en el permeámetro y se a sujetó con mordazas para evitar que durante la prueba

el agua se moviera entre el tubo y el espécimen.

Las pruebas de permeabilidad al agua para el hormigón en general no han sido

estandarizadas. Se mide el caudal del flujo bajo la influencia de una presión aplicada. Por

lo tanto, el coeficiente de permeabilidad K se calcula a partir de la ley de Darcy [11].

En este ensayo se utilizó un permeámetro de cabeza constante, que se muestra en la

Norma ASTMD 2434-68, se hizo pasar agua a través de él y se tomaron medidas de

volumen, tiempo, longitud de la muestra, diámetro de la muestra y cabeza hidráulica, con

todas estas se determinó la permeabilidad.[49]

[29]

Ilustración 11 Ensayo de permeabilidad

Fuente: 17 Propia

2.4.3.1. Elaboración de probetas para ensayos de permeabilidad y

porosidad

Para realizar la elaboración de los cilindros se consideró lo estipulado en la norma ASTM

C31. Se elaboró moldes de probetas utilizando un tubo de 4 pulgadas, el cual se lo corto

en pedazos de 10 cm, como se muestra en la Ilustración 6.

Se procedió a llenar la probeta en tres capas, compactando cada una de ellas y enrasando

al final.

Ilustración 12 Probeta para el ensayo de permeabilidad

Fuente: 18 Propia

Tubo donde

se almacena

el agua

Probeta de

concreto

poroso

Mordazas

para sellar

Tubería de

desagüe

Válvula de

desagüe

[30]

2.4.3.2. Procedimiento para el ensayo de permeabilidad

El procedimiento para el uso de esta máquina se detalla a continuación:

Abrir la válvula de agua e introducir la probeta de hormigón permeable

dentro del cilindro de plástico.

Colocar el otro cilindro de plástico encima y sellarlo para evitar que se

filtre el agua.

Con la ayuda de una agarradera sostener ambos cilindros y colocar agua

sobre la muestra hasta que el nivel alcance la parte alta de la tubería de

desagüe.

Cerrar la válvula y colocar un litro de agua.

Abrir la válvula y con la ayuda de un cronómetro, tomar el tiempo que le

toma al agua en dejar de salir en el otro extremo.

Cálculo

𝐾 =𝑄∗𝑙

𝐴∗ℎ Ec. 21

Donde

Q: caudal a través del espécimen

l: espesor del espécimen

A: área de la sección transversal de los especímenes de concreto

h: caída en la cabeza hidráulica a través del espécimen

2.4.4. Ensayo de Porosidad

La norma ASTM C1754/C1754M – 12 cuyo apartado titula “Método de Prueba Estándar

para Densidad y Contenido de Vacíos del Hormigón Permeable Endurecido” es la norma

utilizada en este ensayo, que se detalla en (American Concrete Institute Committee C09,

2012)[50]

[31]

Este ensayo busca determinar la densidad y porcentaje de vacíos del hormigón permeable,

se utilizarán las probetas que se realizaron para la permeabilidad.

Las dimensiones de las probetas son de 4 pulgadas de diámetro por 10 cm de largo.

2.4.4.1. Procedimiento para el ensayo de porosidad

Se secaron las probetas en el horno a 50 ° C durante 3 días.

Se pesó después del secado.

Luego se sumergió la probeta en la canastilla y se tomó el peso de la muestra

sumergida.

Por último se tomó la temperatura del agua.

Cálculo:

Se procedió a utilizar la ecuación 23.

𝑉𝑡 = [1 −𝜌𝑠

𝜌𝑡] ∗ 100 Ec. 22

𝑉𝑟 = [1 −𝑊2−𝑊1

𝑝𝑤𝑉𝑜𝑙] ∗ 100(%) Ec. 23

Donde

Vr: volumen total de vacíos en el concreto

W1: peso de las muestras del hormigón después del secado

W2: peso de las muestras del hormigón en el agua

pw: densidad del agua a 20 ° C

Vol: es el volumen de la muestra

Ilustración 13 ensayo de porosidad

Fuente: 19 Propia

[32]

3. RESULTADOS

3.1. Resultados de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados.

Según los resultados obtenidos, de los ensayos de los materiales, se determina que los

agregados son óptimos para ser utilizados en la realización de la mezcla del hormigón

poroso, ya que los resultados de sus propiedades físicas y mecánicas se encuentran dentro

de lo establecido en las normas.

Tabla 6 Densidades relativas de los agregados

DENSIDADES RELATIVAS

Cantera Material

Tamaño

del

agregado

(pulg)

Seca

(kg/m3) Saturada

superficialmen

te seca (kg/m3)

Aparente

(kg/m3)

Absorción

% Anexos

Tuco León Triturado 3/8 2661.0 2701.2 2758.4 1.33 Ver Anexo 2.1

Tuco León Canto Rodado 3/4 2531.2 2592.3 2686.0 2.23 Ver Anexo 2.2

Beltrán Triturado 3/4 2695.2 2731.5 2808.7 1.61 Ver Anexo 2.3

Fuente: 20 Propia

Tabla 7 Masa Unitaria suelta y compactada de los agregados

Cantera Material

Tamaño del

agregado

(pulg)

Masa

unitaria

suelta

(Kg/m³)

Masa

unitaria

compacta

(Kg/m³)

Porcentaje

de Abrasión

Tuco León Triturado 3/8 1306.9 1536.9 25.035 %

Tuco León Canto Rodado 3/4 1446.3 1601.6 18.09 %

Beltrán Triturado 3/4 1563.2 1689.6 21.78 %

Fuente: 21 Propia

Tabla 8 Densidad del cemento

Cemento Densidad Aparente (kg/m3) Tipo Masa unitaria

suelta (Kg/m³)

Portland 2930 GU 1145

Fuente: 22 Propia

Tabla 9 Densidad del agua

Agua Densidad (kg/m3)

Potable 1000

Fuente: 23 Propia

[33]

3.2.Resultados del ensayo a compresión de los cilindros

En las siguientes tablas se muestra la resistencia a compresión a los 14,21 y 28 días de

los cilindros elaborados con las diferentes dosificaciones, mencionadas anteriormente

en el trabajo experimental:

Tabla 10 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de triturado de 3/8

Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de material triturado de 3/8"

% Vacíos a/c 14 días carga

(MPa)

21 días carga

(MPa)

28 días carga

(MPa)

15

0.35 7,92 9,90 10,92

0.38 7,87 9,45 10,47

0.41 7,58 9,28 10,24

17

0.35 7,70 9,22 10,19

0.38 7,47 9,00 9,96

0.41 7,41 8,94 9,90

19

0.35 7,24 8,83 9,73

0.38 7,24 8,66 9,62

0.41 7,07 8,49 9,51

Fuente: 24 Egdos. María Guamán, Eduardo Feijoo

La tabla 10 presenta los resultados de los cilindros elaborados con el material triturado de

3/8” proveniente de la cantera Tuco León. Donde se muestra que la dosificación

preparada con el 15 % de vacíos y relación a/c de 0,35 es la más alta en resistencia a

compresión con un resultado de 10.92 MPa.

Fig.: 2 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/8”


7

8

9

10

11

12

13

14

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)

Porcentaje de vacíos

Morfología: Partido de roca- Granulometría: 3/8"

a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41

[34]

En la Fig.2 se muestra que mientras menor es el porcentaje de vacíos mayor es la

resistencia a compresión y la relación a/c de 0.35 es la que tiene mayor resistencia.

Fig.: 3 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/8”


En la Fig.3 se muestra que mientras menor es el relación agua cemento mayor es la

resistencia a compresión y el porcentaje de vacíos de 15 % es la que tiene mayor

resistencia.

Tabla 11 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de canto rodado de 3/4

Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de canto rodado de 3/4"

% Vacíos a/c 14 días carga (MPa) 14 días carga

(MPa)

21 días carga

(MPa)

15

0.35 8,09 11,20 12,45

0.38 7,95 11,00 12,22

0.41 7,54 10,44 11,60

17

0.35 6,99 9,68 10,75

0.38 6,92 9,57 10,64

0.41 6,44 8,91 9,90

19

0.35 6,33 8,76 9,73

0.38 6,22 8,61 9,56

0.41 5,92 8,20 9,11


7

8

9

10

11

12

13

14

0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)

Relación Agua - Cemento


PORCENTAJE

VACIOS: 15%

PORCENTAJE

VACIOS: 17%

PORCENTAJE

VACIOS: 19%

[35]

La tabla 11 presenta los resultados de los cilindros elaborados con el material de canto

rodado de 3/4” proveniente de la cantera Tuco León. Donde se muestra que la dosificación

preparada con el 15 % de vacíos y relación a/c de 0,35 es la más alta en resistencia a

compresión con un resultado de 12,45 MPa.

Fig.: 4 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de canto rodado 3/4”



resistencia a compresión y la relación a/c de 0.35 y 0.38 tienen resistencias casi parecidas.

7

8

9

10

11

12

13

14

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)


Morfología: Canto Rodado - Granulometría: 3/4"

a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41

7

8

9

10

11

12

13

14

0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)



PORCENTAJE

VACIOS: 15%

PORCENTAJE

VACIOS: 17%

PORCENTAJE

VACIOS: 19%


Fig.: 5 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de canto rodado de 3/4”

[36]



resistencia.

Tabla 12 Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de triturado de ¾

Resultados de esfuerzo y carga para cilindros de triturado de 3/4"

% Vacíos a/c 14 días carga

(MPa)

14 días carga

(MPa)

21 días carga

(MPa)

15

0.35 6,05 8,49 9,34

0.38 5,94 8,09 9,05

0.41 5,55 7,75 8,49

17

0.35 5,60 7,81 8,77

0.38 5,55 7,87 8,66

0.41 5,49 7,64 8,38

19

0.35 5,38 7,19 8,15

0.38 5,26 7,13 7,92

0.41 4,92 6,96 7,64



3/4” proveniente de la cantera Beltrán. Donde se muestra que la dosificación preparada

con el 15 % de vacíos y relación a/c de 0,35 es la más alta en resistencia a compresión

con un resultado de 9,34 MPa.

7

8

9

10

11

12

13

14

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)



a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41


Fig.: 6 Porcentajes de vacíos vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/4”

[37]


resistencia a compresión y la relación a/c de 0.35 tiene resistencias altas.

Fig.: 7 Relación a/c vs resistencia a compresión de los cilindros de triturado de 3/4”




resistencia.

3.3.Resultados del ensayo de permeabilidad de los cilindros

Fuente: 33 Propia

7

8

9

10

11

12

13

14

0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42

Resi

sten

cia

com

pres

ión

(MPa

)



PORCENTAJE

VACIOS: 15%

PORCENTAJE

VACIOS: 17%

PORCENTAJE

VACIOS: 19%

Tabla 13 Datos de ensayo de Permeabilidad de partido en roca 3/8"

4.

DATOS DE PERMEABILIDAD

Morfología Granulometría Porcentaje

de vacíos W/C K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min

PARTIDO

EN ROCA 3/8"

15%

0,35 1.65 73,37 645,46

0,38 1.86 73,80 652,14

0,41 2.14 79,37 699,25

17%

0,35 1.78 86,96 783,39

0,38 1.23 95,69 851,87

0,41 1.33 98,04 863,78

19%

0,35 1.10 101,01 905,92

0,38 1.08 105,49 937,65

0,41 1.19 109,41 975,42

[38]



preparada con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,41 es la más alta en permeabilidad

con un resultado de 109,41 mm/s.

Fig.: 8 Gráfico de permeabilidad vs vacíos 3/8"

Fuente: 34 Propia

En la Fig.8 se muestra que mientras mayor sea el porcentaje de vacíos el coeficiente de

permeabilidad es mayor.

Tabla 14 Datos de ensayo de Permeabilidad de canto rodado 3/4"


Morfología Granulometría Porcentaje de

vacíos W/C K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min

CANTO

RODADO 3/4"

15%

0,35 2.11 146,84 1280,23

0,38 2.47 163,93 1459,36

0,41 2.41 160,00 1443,61

17%

0,35 3.23 176,99 1575,59

0,38 3.13 172,41 1532,57

0,41 2.45 194,17 1708,28

19%

0,35 2.14 207,47 1866,29

0,38 2.21 215,98 1939,96

0,41 2.34 225,23 1993,14

Fuente: 35 Propia

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

12 13 14 15 16 17 18 19 20

Co

efic

ien

te d

e p

erm

eab

ilid

ad K

(cm

/s)

% Vacìos

PERMEABILIDAD-PARTIDO EN ROCA-3/8"

a/c=0.35

a/c=0.38

a/c=0.41

[39]


rodado de 3/4” proveniente de la cantera Tuco León. Donde se muestra que la

dosificación preparada con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,41 es la más alta en

permeabilidad con un resultado de 225,23 mm/s.

Fig.: 9 Gráfico de permeabilidad vs vacíos canto rodado 3/4"

Fuente: 36 Propia



Tabla 15 Datos de ensayo de Permeabilidad de triturado 3/4"


Morfología Granulometrí

a

Porcentaje de

vacíos W/C K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min

PARTIDO

EN ROCA 3/4"

15%

0,35 3.27 176,99 1613,90

0,38 2.73 181,82 1606,64

0,41 2.90 193,05 1700,88

17%

0,35 2.70 198,41 1755,86

0,38 3.50 217,39 1912,53

0,41 3.27 221,24 1966,57

19%

0,35 3.43 227,79 2033,84

0,38 4.30 242,72 2126,00

0,41 2.79 246,91 2217,79

Fuente: 37 Propia

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

12 13 14 15 16 17 18 19 20

Co

efic

ien

te d

e p

erm

eab

ilid

ad K

(cm

/s)

% Vacìos

PERMEABILIDAD-CANTO RODADO-3/4"

a/c=0.35

a/c=0.38

a/c=0.41

[40]

La tabla 15 presenta los resultados de los cilindros elaborados con el material de triturado

de 3/4” proveniente de la cantera Beltrán. Donde se muestra que la dosificación preparada

con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,41 es la más alta en permeabilidad con un

resultado de 246,91 mm/s.



4.2.Resultados del ensayo de porosidad de los cilindros

Tabla 16 Resultados de porosidad de canto rodado 3/4"

DATOS DE POROSIDAD

Morfología Granulometría Porcentaje de vacíos W/C Vr

CANTO RODADO 3/4"

15%

0,35 28,70

0,38 29,44

0,41 31,00

17%

0,35 33,34

0,38 32,68

0,41 34,91

19%

0,35 33,82

0,38 34,02

0,41 35,82

Fuente: 39 Propia

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

12 13 14 15 16 17 18 19 20

Co

efic

ien

te d

e p

erm

eab

ilid

ad K

(cm

/s)

% Vacìos

PERMEABILIDAD-PARTIDO EN ROCA-3/4"

a/c=0.35

a/c=0.38

a/c=0.41

Fuente: 38 Egda. María Guamán

Fig.: 10 Gráfico de permeabilidad vs vacíos triturado 3/4"

[41]



preparada con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,35 es la más alta en porosidad con un

resultado de 36,82 %.

Fig.: 11 Porcentajes de vacíos vs porosidad de canto rodado 3/4"

Fuente: 40 Propia

En la Fig.11 se muestra que mientras mayor sea el porcentaje de vacíos la porosidad es

mayor y la relación a/c 0.41 tiene la porosidad más alta.

Fuente: 41 Propia

25

27

29

31

33

35

37

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Poro

sida

d



a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41

Tabla 17 Resultado de porosidad Partido en roca 3/8"

DATOS DE POROSIDAD


PARTIDO EN ROCA 3/8"

15%

0,35 26,66

0,38 27,04

0,41 28,08

17%

0,35 28,91

0,38 30,16

0,41 31,51

19%

0,35 32,07

0,38 32,80

0,41 33,68

[42]


rodado de 3/4” proveniente de la cantera Tuco León. Donde se muestra que la

dosificación preparada con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,35 es más alta en

porosidad con un resultado de 24,6 %.

Fig.: 12 Porcentajes de vacíos vs porosidad de material triturado 3/8"

En la Fig.12 se muestra que mientras mayor sea el porcentaje de vacíos la porosidad es

mayor y la relación a/c 0.41 tiene la porosidad más alta.

Tabla 18 Resultados de porosidad partido en roca 3/4"

DATOS DE POROSIDAD



15%

0,35 30,01

0,38 29,52

0,41 30,78

17%

0,35 32,08

0,38 33,09

0,41 34,21

19%

0,35 35,43

0,38 35,81

0,41 35,65

Fuente: 43 Propia

25

27

29

31

33

35

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Poro

sida

d


Morfología: Partido de roca - Granulometría: 3/8"

a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41

Fuente: 42 Propia

[43]

La tabla 18 presenta los resultados de los cilindros elaborados con el material de triturado

de 3/4” proveniente de la cantera Beltrán. Donde se muestra que la dosificación preparada

con el 19 % de vacíos y relación a/c de 0,38 es la más alta en porosidad con un resultado

de 37,27%.

En la Fig.13 se muestra que mientras mayor sea el porcentaje de vacíos la porosidad es mayor

y la relación a/c 0.41 tiene la porosidad más alta, pero en el porcentaje de vacíos 19 %

todos tienen una porosidad mayor.

4.3.Resumen de resultados de los ensayos.

Tabla 19 Resumen de ensayos

TABLA DE RESUMEN DE ENSAYOS


de vacíos W/C

COMPRESIÒN PERMEABILIDAD POROSIDAD

MPA K(cm/s) Flujo

mm/s L/m2/min %

CANTO

RODADO 3/4"

15%

0,35 12,45 2,60 146,84 1280,23 28,70

0,38 12,22 2,97 163,93 1459,36 29,44

0,41 11,60 2,93 160,00 1443,61 31,00

17% 0,35 10,75 3,20 176,99 1575,59 33,34

0,38 10,64 3,11 172,41 1532,57 32,68

25

27

29

31

33

35

37

14% 15% 16% 17% 18% 19% 20%

Poro

sida

d


Morfología: Partido de roca - Granulometría: 3/4"

a/c: 0.35

a/c: 0.38

a/c: 0.41

Fuente: 44 Propia

Fig.: 13 Porcentajes de vacíos vs porosidad de material triturado 3/4"

[44]

0,41 9,90 3,47 194,17 1708,28 34,91

19%

0,35 9,73 3,79 207,47 1866,29 33,82

0,38 9,56 3,94 215,98 1939,96 34,02

0,41 9,11 4,05 225,23 1993,14 35,82

PARTIDO

EN ROCA 3/8"

15%

0,35 10,92 1,31 73,37 645,46 26,66

0,38 10,47 1,33 73,80 652,14 27,04

0,41 10,24 1,42 79,37 699,25 28,08

17%

0,35 10,19 1,59 86,96 783,39 28,91

0,38 9,96 1,73 95,69 851,87 30,16

0,41 9,90 1,76 98,04 863,78 31,51

19%

0,35 9,73 1,84 101,01 905,92 32,07

0,38 9,62 1,91 105,49 937,65 32,80

0,41 9,51 1,98 109,41 975,42 33,68

PARTIDO

EN ROCA 3/4"

15%

0,35 9,34 3,28 176,99 1613,90 30,01

0,38 9,05 3,27 181,82 1606,64 29,52

0,41 8,49 3,46 193,05 1700,88 30,78

17%

0,35 8,77 3,57 198,41 1755,86 32,08

0,38 8,66 3,89 217,39 1912,53 33,09

0,41 8,38 4,00 221,24 1966,57 34,21

19%

0,35 8,15 4,13 227,79 2033,84 35,43

0,38 7,92 4,32 242,72 2126,00 35,81

0,41 7,64 4,51 246,91 2217,79 35,65

Fuente: 45 Propia

4.4. Cálculo de la carga ejercida del vehículo sobre el pavimento de concreto

permeable

Según la NEC, la carga viva concentrada de cada llanta del vehículo es de 13.4 KN. En

un área de 100 mm x 100 mm.

𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 =13.4 𝐾𝑁

0.1𝑚 𝑥 0.1𝑚= 134

𝑘𝑁

𝑚2= 1,36 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Ahora determinando la carga muerta se obtiene:

Peso específico del hormigón=2 197 KN/m3

Carga muerta (D)=0.15m x 1m x 1m x 2 197 KN/m3=0,33KN

[45]

4.5. Concepción del prototipo

Para poder eliminar los estancamientos, empozamientos y encharcamientos de agua sobre

la superficie de estacionamientos, aceras y áreas verdes, se presenta esta alternativa de

pavimento de concreto permeable que ha sido clasificado por la EPA (Environmental

Protection Agency), dentro de las buenas prácticas de gestión (BMP Business Process

Management) que ayuda a la infiltración rápida de las aguas pluviales, beneficiando en el

aspecto ecológico la restauración de mantos acuíferos al permitir que el agua siga su

curso normal hacia el subsuelo, en lo económico al evitar que las aguas se estanquen y

dañen los pavimentos, ahorrando así futuras reparaciones y actúa como anticontaminante

porque disminuiría considerablemente los focos de infección causados por las aguas

estancadas, mejorando la calidad de vida de los habitantes.

Se presenta la dosificación más adecuada obtenida durante el trabajo, para la elaboración

del pavimento de concreto porosa que será utilizado en zonas urbanas de

estacionamientos con suelos permeables, con material triturado de 3/8”, obteniendo una

permeabilidad de 645,46 L/m2/min y se especifica con más detalle en la tabla 20.

Se presenta dos soluciones según el destino final de las aguas filtradas y teniendo en

cuenta las propiedades del material que compone la subrasante.

a) Sistemas de infiltración total: Cuando la capacidad de infiltración del terreno

es lo suficientemente grande, se puede diseñar el pavimento permeable para

que el agua infiltre en su totalidad hacia el mismo. Por lo tanto, capa de piedras

debe ser lo suficientemente grande para almacenar el volumen de agua pluvial,

menos el volumen de agua que es infiltrado durante esa lluvia. De ese modo

el sistema provee el control total para todos los eventos de lluvia de magnitud

inferior o igual a la lluvia de diseño [51].Así como se muestra en la siguiente

ilustración.

[46]

Ilustración 14 Estructura de concreto permeable sin infiltración

Fuente: 46 Propia

b) Sistema de infiltración parcial con drenaje longitudinal: Cuando la capacidad

de infiltración del terreno es escasa o limitada, se completa la infraestructura

con drenes longitudinales (tubería cribada) en las capas inferiores que evacúan

el exceso de agua hacia la red convencional [51].

Ilustración 15 Estructura de concreto permeable con infiltración parcial

Fuente: 47 Propia

Composición de la estructura del estacionamiento:

Concreto permeable: Al obtener una resistencia a compresión baja, en

comparación a lo utilizado para estacionamientos se considera utilizar un espesor

mayor a 15 cm para vehículos livianos.

[47]

Geotextil: Ayuda a la retención de finos y la separación de las capas. Este puede

ser tejido o no tejido, capaz de resistir tanto a agentes químicos como bacterianos

y cumplir con las normas ISO 10319. En su instalación se recomienda traslapar

30 cm por lo menos [51].

Sub-base permeable: debe garantizar la estabilidad del pavimento mediante la

trabazón de agregados, tanto en estado seco como condición de humedad total, se

recomiendan los agregados triturados con formas angulares e irregulares, no los

redondeados. Debido a que este material también será usado para el

almacenamiento, este debe ser resistente ante la presencia de agentes químicos

que puedan venir disueltos en el agua y así evitar su meteorización y la pérdida

de cohesión al interior de los pavimentos [51]. Se considera utilizar un agregado

entre 25 a 50 mm, compactado al 100% del próctor modificado, para que el agua

se infiltre rápidamente y se recomienda utilizar un espesor diferente dependiendo

del suelo donde se trabaje.

Modelamiento de un estacionamiento con pavimento de concreto poroso:

Ilustración 16 Estacionamiento con pavimento de concreto poroso

Fuente: 48 Propia

[48]

Ilustración 17 Estacionamiento de vehículos livianos

Fuente: 49 Propia

4.5.1. Beneficios

Medioambientales:

o La alta permeabilidad del concreto permeable, es una solución al problema

del escurrimiento superficial proveniente de las aguas pluviales, evitando

los encharcamientos.

o Permitir la filtración de los contaminantes de los automóviles, lo que

impide la contaminación de áreas adyacentes, como sucede con las

superficies impermeables.

o Además, cuando se usa en combinación con áreas verdes, la estructura

porosa permite el ingreso de agua y oxígeno, necesario para el crecimiento

de las plantas que dan sombra y calidad al aire.

o Debido a los poros permite la circulación de aire y por lo tanto menor

retención de calor.

o La luz que refleja el concreto permeable hace que disminuya la

temperatura ambiental, especialmente en las zonas urbanas.

o En la noche, los pavimentos de concreto permeable requieren de menor

iluminación debido a la mayor reflexión que tienen a la luz.

Económicos:

o Al utilizarse el pavimento de concreto permeable en áreas de

estacionamientos reduce la necesidad de construir pozos de retención para

[49]

almacenar el agua pluvial, ya que el mismo actuará como área de

retención, lo que reducirá el costo de la construcción de:

Pozos de retención

Instalación de bombas

Tubos de drenaje

Mantenimiento

Sistemas de alcantarillado de menor tamaño.

Estructurales:

o La textura porosa del concreto permeable proporciona la tracción

suficiente para los vehículos y reduce el hidroplaneo, aún con lluvia,

permitiendo seguridad a los conductores y a los peatones.

o El concreto permeable es durable y resistente al tiempo, pudiendo durar

muchos años con el mantenimiento adecuado.

Mantenimiento:

No requiere mantenimiento costoso en términos del producto a aplicar

Una vez al mes, un lavado con agua a alta presión.

Un tratamiento anti-hongos debe llevarse a cabo una vez al año.

Se puede utilizar un soplador para eliminar los restos de plantas.

4.5.2. Especificaciones técnicas de las dos alternativas de concreto permeable

Tabla 20 Especificaciones del concreto permeable

ESPECIFICACIONES DEL CONCRETO PERMEABLE


de vacíos W/C

COMPRESIÒN PERMEABILIDAD POROSIDAD

MPA K(cm/s) Flujo

mm/s

L/m2/mi

n %

PARTIDO

EN ROCA 0,35 10,92 1,31 73,37 645,46 26,66 0,35 10,92

Fuente: 50 Propia

4.5.3. Análisis de precio unitario por metro cuadrado de hormigón permeable de las

dos alternativas de dosificación.

[50]

Para la primera alternativa, utilizando material de triturado de 3/8” el Análisis de

Presupuesto Unitario (APU) por metro cuadrado con un espesor de 15 cm (1m2*0.15m),

de hormigón permeable cuesta $ 35,18.

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

Proponente Guaman Zambrano María

Fernanda

Código Unidad m2

Rubro Hormigón permeable

Detalle f'c = 101 kg/cm² Rendimiento 1,80

m2 / hora

A. Equipo

Descripción Cantidad Tarifa Costo Hora Costo Unitario

A B C = A × B D = C / R Concretera 1,00 3,13 3,13 1,74

Rodillo de compactador

manual 1,00 2,96 2,96 1,64

Herramienta menor 5% Parcial B 0,79

Parcial A $ 4,17

B. Mano de Obra

Descripción Cantidad Tarifa Costo Hora Costo Unitario

A B C = A × B D = C / R Operador de compactador 1,00 3,80 3,80 2,11

Albañil 2,00 3,55 7,10 3,94

Peón 5,00 3,51 17,55 9,75

Parcial B $ 15,80

C. Materiales *

Descripción Unidad Cantidad Precio Costo Unitario

A B C = A × B

Cemento Saco 1,170 8,15 9,54

Grava m3 0,088 12,00 1,06

Agua litros 20,550 0,001 0,02

* Ver anexo Parcial C $ 10,62

Total Costos Directos 30,59

Costos Indirectos 15,0 % 4,59

Otros Costos Indirectos

Total Hormigón permeable $ 35,18

Valor Propuesto $ 35,18

4.6. Colocación del concreto permeable en obra

Para obtener un buen resultado en la colocación en situ del concreto permeable, se

realizan los siguientes pasos:

[51]

El día anterior humedece la base con abundante agua y previamente el día en que

se colocará el concreto.

Para evitar pérdidas excesivas de humedad, el tiempo transcurrido en inicio de

descarga del material, su compactación y el inicio del curado no puede superar los

20 minutos.

Marcar las juntas antes de iniciar la aplicación, para evitar tareas adicionales

durante en proceso.

Verifica que el concreto permeable sea el correcto, para eso es importante

determinar la densidad del material y compararla con la densidad de diseño según

la norma ASTM C 1688.

Descarga el concreto en las formaletas con la menor manipulación posible,

apoyándose en el rodillo de compactación principal para realizar la distribución

del material.

No puede ser bombeado, y es recomendable trabajarlo en pequeñas áreas y no en

grandes áreas como se realiza con el concreto tradicional.

Los trabajadores no deben pisar el concreto durante el proceso.

Ilustración 18 Colocación en obra del concreto permeable

Fuente: 51 Internet

4.7. Compactación y acabado del concreto permeable en obra

Pasar el rodillo principal sobre la superficie para compactarla de manera

uniforme.

Compacta los bordes con un pisón manual, esto impide el desprendimiento del

material.

Luego coloca concreto en los espacios vacíos

[52]

Pasa el rodillo principal una vez más.

Luego corta las juntas con el rodillo de aleta transversal.

Se le da un acabado pasando el rodillo principal, sobre el plástico, ya extendido.

Ilustración 19 Compactación y acabado del concreto permeable

Fuente: 52 Internet

4.8.Curado del permeable en obra

No se debe curar con agua el concreto permeable, ya que sellara los poros

perdiendo su funcionalidad.

Cubrir con un plástico de color claro que tenga un espesor mínimo de 15 mm.

Dejar el plástico mínimo 7 días.

Asegurar el plástico mediante el tiempo de curado para que no se levante.

Ilustración 20 Curado del concreto permeable

Fuente: 53 Internet

5. CONCLUSIONES

Las propiedades físicas y mecánicas se determinó mediante el ensayo de

granulometría, el tamaño máximo nominal de los agregados correspondían a 3/8”

y 3/4" de triturado y piedra bola de la cantera Tuco León y 3/4" de triturado de la

cantera Beltrán. La densidad relativa seca, superficialmente saturada, aparente,

[53]

porcentaje de absorción, de abrasión, la masa unitaria suelta y la masa unitaria

compactada para agregado triturado de 3/8” es de 2661.0- 2701.2- 2758.4 -1.33%

- 25.035% - 1306.9 y 1536.9; para agregado de piedra bola de 2531.2- 2592.3-

2686.0 - 2.23 % - 18.09 % - 1446.3 y 1601.6; y para agregado triturado de 3/4”

es de 2695.2 - 2731.5- 2808.7 - 1.61% - 21.78 % - 1563.2 y 1689.6

respectivamente. Se encuentran dentro de los rangos permisibles de las normas

ASTM 136 y 127 de los agregados.

La resistencia obtenida de los cilindros elaborados con material triturado de 3/8”

es de 9.51 a 10.92 MPa; la resistencia con material piedra bola de 3/4” es de 9.11

a 12.45 MPa y la resistencia con material triturado de 3/4” es de 7.64 a 9.34 MPa,

se obtuvo resistencias comprendidas entre 2.8 y 28 MPa como lo indica la norma,

pero no se obtuvo la resistencia adecuada para ser utilizada en estacionamiento.

La permeabilidad y el porcentaje de porosidad obtenidos con las probetas

elaborados de material de triturado de 3/8” es de 645,46 a 975,42 L/m2/min y

26,66 a 33,68 % respectivamente; los resultados con material piedra bola de 3/4”

es de 1280,23 a 1993,14 L/m2/min y 28,70 a 35,82 % y los resultados con

material triturado de 3/4” es de 1613,90 a 2217,79 L/m2/min y 30,01 a 35,65 %,

Los valores obtenidos de porosidad y permeabilidad superan en gran porcentaje a

los parámetros que indica la norma del concreto permeable.

Se propone una dosificación para el pavimento de concreto poroso con material

triturado de 3/8”,15% de vacíos y una relación de agua/cemento de 0.35,

obteniendo como resultado con una resistencia a compresión de 10.92 MPa,

permeabilidad de 645,46 L/m2/min y 26,66 % de porosidad, según el presupuesto

calculado de concreto permeable, el metro cuadrado (m2) en obra costará

aproximadamente $ 35,18 el metro cuadrado por un espesor de 15 cm.

Se presentados dos alternativas según el destino final de las aguas filtradas, la

primera un sistemas de infiltración total, el cual consta de la capa del pavimento

de concreto poroso, una malla geotextil para que retenga el material fino, una sub-

base mejora con material granular mayor a 25 mm y el agua pase directamente al

subsuelo. La segunda alternativa es un sistema de infiltración parcial, donde se

[54]

aumenta después de la sub-base, una tubería de drenaje para la recolección del

agua infiltrada y un porcentaje pasa al subsuelo.

[55]

6. RECOMENDACIONES

Se recomienda la utilización de un porcentaje de finos en la mezcla de concreto

permeable, con la finalidad de subir la resistencia, ya que la permeabilidad

obtenida es elevada y no afectaría a la requerida para un pavimento de concreto

permeable para estacionamiento.

Se recomienda como método alternativo, la utilización de aditivos para mejor la

resistencia a compresión del concreto permeable.

Se recomienda utilizar los prototipos presentados según el destino final de las

aguas filtradas, utilizando un pavimento de concreto permeable con resistencia

más elevada.

Se recomienda que para realizar una mezcla pequeña de hormigón permeable, se

utilice una batidora pequeña, para que las partículas se mezclen adecuadamente y

la pasta de cemento no se quede en la máquina pegada.

[56]

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493–501, 2016.

[20] J. M. Porras Morales, “Metodología de diseño para concretos permeables y sus

respectivas correlaciones de permeabilidad Abstract Resumen,” p. 74, 2017.

[21] L. S. Vieira, C. F. Matt, V. G. Guedes, M. E. Cruz, and F. V. Castelloes,

“Maximization of the Profit of a Complex Combined-Cycle Cogeneration Plant

[58]

Using a Professional Process Simulator,” J. Eng. Gas Turbines Power, vol. 132,

no. 4, p. 041801, 2010.

[22] F. Núñez, “Fabricación de Hormigon Permeable,” Statew. Agric. L. Use Baseline

2015, vol. 1, 2015.

[23] T. F. Fwa, E. Lim, and K. H. Tan, “Comparison of Permeability and Clogging

Characteristics of Porous Asphalt and Pervious Concrete Pavement Materials,”

Transp. Res. Rec. J. Transp. Res. Board, vol. 2511, no. 2511, pp. 72–80, 2015.

[24] Imcyc, “Pruebas de resistencia a la compresiòn de concreto,” Concreto Reforz.

con fibras, vol. 13, pp. 67–71, 2007.

[25] O. Deo and N. Neithalath, “Compressive response of pervious concretes

proportioned for desired porosities,” Constr. Build. Mater., vol. 25, no. 11, pp.

4181–4189, 2011.

[26] A. U. Ozturk and B. Baradan, “A comparison study of porosity and compressive

strength mathematical models with image analysis,” Comput. Mater. Sci., vol. 43,

no. 4, pp. 974–979, 2008.

[27] O. Deo and N. Neithalath, “Compressive behavior of pervious concretes and a

quantification of the influence of random pore structure features,” Materials

Science and Engineering: A, vol. 528, no. 1. pp. 402–412, 2010.

[28] G. Xu et al., “Investigation on the properties of porous concrete as road base

material,” Constr. Build. Mater., vol. 158, pp. 141–148, 2018.

[29] Norma Técnica Ecuatoriana, “Ecuatoriana Nte Inen 2204,” Inen, 2016.

[30] J. Yang and G. Jiang, “Experimental study on properties of pervious concrete

pavement materials,” Cem. Concr. Res., vol. 33, no. 3, pp. 381–386, 2003.

[31] M. J. Anne, S. Samson, and R. M. Saravanakumar, “Improvement of ground

water level by porous concrete construction,” Int. J. Civ. Eng. Technol., vol. 8,

no. 9, pp. 26–34, 2017.

[32] A. S., M. R., and K. W., “Evaluation of mix designs and test procedures for

[59]

pervious concrete.” Howard University., 2014.

[33] F. Kazemi and K. Hill, “Effect of permeable pavement basecourse aggregates on

stormwater quality for irrigation reuse,” Ecol. Eng., vol. 77, pp. 189–195, 2015.

[34] D. West, N. B. Kaye, B. J. Putman, and R. Clark, “Quantifying the Non-Linear

Hydraulic Behavior of Pervious Concrete,” J. Test. Eval., vol. 44, no. 6, p.

20150054, 2016.

[35] S. Cabello Sequera, L. Campuzano Vera, J. Espinoza Correa, and C. Sánchez

Mendieta, “Concreto Poroso: Constitución, Variables Influyentes Y Protocolos

Para Su Caracterización,” Cumbres Rev. Científica, vol. 1, pp. 64–69, 2015.

[36] C. Aggregates and C. Aggregates, “Designación : ASTM C 136- 01.”

[37] ASTM, “ASTM C127 - 07 Método de Prueba Estándar para la Densidad,

Densidad Relativa (Gravedad Específica), y absorción De agregado grueso1

Esta,” 2007.

[38] N. T. Ecuatoriana, A. Menores, E. L. Uso, D. E. L. A. Máquina, and L. O. S.

Ángeles, “Àridos. Determinaciòn del valor de la degradaciòn del àrido grueso de

partìculas menores a 37.5 mmm, mediante el uso de la màquina de los àngeles,”

p. 10, 2011.

[39] Y. Felipe and C. Luis, “Diseño y Aplicaciòn del Concreto Poroso para

Pavimentos,” p. 132, 2014.

[40] A. Marolf, N. Neithalath, E. Sell, K. Wegner, J. Weiss, and J. Olek, “Influence of

aggregate size and gradation on acoustic absorption of enhanced porosity

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[41] Á. C. Porras, “Determination of Physical-Chemical Properties of the Materials

Added in Sample Debris in the City of Bogotá Dc,” Rev. Ing. …, vol. 12, no. 22,

pp. 45–58, 2013.

[42] D. Alfonso and F. Cuellar, “Caracterización fisica de agregados petreos para

concretos.,” pp. 1–44, 2014.

[60]

[43] C. Hu and Z. Li, “Micromechanical investigation of Portland cement paste,”


[44] M. R. Pinto, C. I. Carrasco, and K. E. Caballero, “Estudio y análisis en la

dosificación del concreto poroso Study and analysis in the dosage of porous

concrete,” vol. 150, no. 2007, pp. 27–29, 2018.

[45] ASTM International, “ASTM C 94/C 94M – 03a Especificaciones normalizadas

para el hormigón premezclado 1,” Norma ASTM C31 Prep. y curado Especìmes

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[46] “RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO,”

I.N.V. E – 410 – 07, pp. 1–16.

[47] A. C-39, “Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical

Concrete Specimens 1,” ASTM Int., vol. i, no. C, pp. 1–8, 2012.

[48] ASTM International, “Norma ASTM C31 Preparaciòn y curado de especìmes de

Ensayo de cocreto en obra,” p. 21, 2008.

[49] J. MERCADO, “ENSAYO DE PERMEABILIDAD SEGÚN NORMA ASTM D

2434 – 68.,” pp. 1–11.

[50] C. Mitchell, “Introduction to Durability and In-Place Infiltration of Pervious

Concrete.”

[51] B. Ivan and A. Pacompia, ““DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

PERMEABLE CON ADICIÓN DE TIRAS DE PLÁSTICO PARA

PAVIMENTOS f’c 175 kg/cm2 EN LA CIUDAD DE PUNO”,” 2015.

61

ANEXOS

62

ANEXO 1.

ENSAYOS DE

GRANULOMETRÌA

64

Anexo 1.1 Ensayo de Granulometría de Material Triturado

“Cantera Tuco León 3/8"

ANÀLISIS GRANULOMÈTRICO DE MATERIAL

TRITURADO CANTERA TUCO LEÒN

Peso de la

muestra= 1000 gr

# Tamiz # mm Peso Total W Corregido % Retenido

% Retenido

Acum

% Pasante

Acum

3/4'' 19.000 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1/2'' 12.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

3/8" 9.500 40.83 40.79 4.08 4.08 95.92

#4 4.750 732.2 731.45 73.14 77.22 22.78

#8 2.360 138.4 138.26 13.83 91.05 8.95

#10 2.000 4.71 4.71 0.47 91.52 8.48

#16 1.180 23.93 23.91 2.39 93.91 6.09

#30 0.600 16.07 16.05 1.61 95.52 4.48

#50 0.300 12.48 12.47 1.25 96.76 3.24

#100 0.150 10.24 10.23 1.02 97.79 2.21

# 200 0.075 6.87 6.86 0.69 98.47 1.53

Fondo 0.000 15.3 15.28 1.53 100.00 0.00

Total 1001.03 1000.00 100.00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.000 0.000 0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante

Tamaño granulométrico

65

Peso de la

muestra= 1000 gr

# Tamiz # mm

Peso

Total W Corregido

%

Retenido

% Retenido

Acum

% Pasante

Acum

3/4'' 19.000 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1/2'' 12.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

3/8" 9.500 40.83 40.79 4.08 4.08 95.92

#4 4.750 732.2 731.45 73.14 77.22 22.78

#8 2.360 138.4 138.26 13.83 91.05 8.95

#16 1.180 74.3 74.22 7.42 98.47 1.53

Fondo 0.000 15.3 15.28 1.53 100.00 0.00

Total 1001.03 1000.00 100.00

Tamaño Máximo = 2'' → 50mm

Tamaño Máximo

Nominal=

3/8'' → 9.5

mm

5-15% del retenido, en

caso de que sea <5% se

toma inferior

Anexo 1.2 Ensayo de Granulometría de Canto Rodado

CURVA GRANULOMETRICA DE MATERIAL DE 3/8" DE LA CANTERA TUCO

LEON

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante

Tamaño granulométrico (mm)

66


ANÀLISIS GRANULOMÈTRICO DE MATERIAL

CANTO RODADO CANTERA TUCO LEÒN

Peso de la muestra= 5000 gr

# Tamiz # mm

Peso

Total

W

Corregido % Retenido

% Retenido

Acum

%

Pasante

Acum

1 1/2" 37.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1" 25.000 583 583.00 11.66 11.66 88.34

3/4'' 19.000 1977 1977.00 39.54 51.20 48.80

1/2'' 12.500 1350 1350.00 27.00 78.20 21.80

3/8" 9.500 596 596.00 11.92 90.12 9.88

#4 4.750 332 332.00 6.64 96.76 3.24

Fondo 0.000 162 162.00 3.24 100.00 0.00

Total 5000 5000.00 100.00


0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante


CURVA GRANULOMÉTRICA

67

#

Tamiz # mm

Peso

Total W Corregido % Retenido % Retenido Acum

%

Pasante

Acum

53.000 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1 1/2" 37.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

3/4" 19.000 2560 2560.00 51.20 51.20 48.80

3/8" 9.500 1946 1946.00 38.92 90.12 9.88

#4 4.750 332 332.00 6.64 96.76 3.24

Fondo 0.000 162 162.00 3.24 100.00 0.00

Total 5000 5000.00 100.00

Tamaño Máximo = 1 1/2'' → 37.5 mm

Tamaño Máximo Nominal=

3/4'' → 19

mm

5-15% del retenido, en caso

de que sea <5% se toma

inferior

CURVA GRANULOMETRICA DE MATERIAL DE 3/8" DE LA CANTERA

TUCO LEÒN

Anexo 1.3 Ensayo de Granulometría de Material Triturado

“Cantera Beltrán 3/4"

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante


68

Fecha: 15/12/2018

ANÀLISIS GRANULOMÈTRICO DE MATERIAL TRITURADO

CANTERA BELTRÀN


# Tamiz # mm Peso Total W Corregido % Retenido

% Retenido

Acum

% Pasante

Acum

1 1/2" 37.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1" 25.000 173 173.00 3.46 3.46 96.54

3/4'' 19.000 1902 1902.00 38.04 41.50 58.50

1/2'' 12.500 1417 1417.00 28.34 69.84 30.16

3/8" 9.500 924 924.00 18.48 88.32 11.68

#4 4.750 390 390.00 7.80 96.12 3.88

Fondo 0.000 194 194.00 3.88 100.00 0.00

Total 5000 5000.00 100.00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante


CURVA GRANULOMETRICA

69

Peso de la

muestra= 5000 gr

# Tamiz # mm

Peso

Total W Corregido

%

Retenido

% Retenido

Acum

% Pasante

Acum

1 1/2" 37.500 0 0.00 0.00 0.00 100.00

1" 25.000 173 173.00 3.46 3.46 96.54

0,53" 13.200 3319 3319.00 66.38 69.84 30.16

#4 4.750 1314 1314.00 26.28 96.12 3.88

Fondo 0.000 194 194.00 3.88 100.00 0.00

Total 5000 5000.00 100.00

Tamaño Máximo = 2'' → 50mm

Tamaño Máximo

Nominal=

3/8'' → 9.5

mm

5-15% del retenido, en

caso de que sea <5% se

toma inferior

CURVA GRANULOMETRICA DE MATERIAL DE 3/4" DE LA CANTERA BELTRÀN

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0.001 0.010 0.100

% A

cum

ula

do

Pas

ante


70

MEMORIA FOTOGRAFICA

71

ANEXO 2.

ENSAYOS DE

DENSIDADES Y

ABSORCIÒN

72

Anexo 2.1 Ensayo de Densidad y Absorción de Material Triturado


UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA

UNIDAD ACÁDEMICA DE INGENIERÍA CIVIL

F1 IT-011 Formato de registro de datos de densidad y absorción en agregado grueso

Fecha:

11/10/2

018

No. de proyecto/servicio:

Nombre de

proyecto/servicio:

Descripción de la

muestra: 3/8"

Identificación de la

muestra:

Cantera Tuco

León Temperatura del agua durante

el ensayo:


Prueba No. 1 2

masa de la muestra ensayada secada en el

horno (A), g 973.0000 978.0000

masa aparente en agua de la muestra saturada

(C), g 619.7000 624.0000

Seca (Gsb) (A/(B-C)) 2.6563 2.6649

Saturada y superficialmente seca (SSS) (B/(B-

C)) 2.6918 2.7003

Aparente (Gsa) (A/(A-C)) 2.7540 2.7627 Nota: Anotar hasta 4 decimales, las fórmulas se encuentran en la parte

trasera de la hoja

Seca (Gsb) = 2.6606 SSS = 2.6960 Aparente (Gsa)= 2.7584

ABSORCIÓN

Prueba No. 1 2

Masa material saturado y superficialmente

seco (B), g 986.0000 991.0000

Masa material seco (A), g 973.0000 978.0000

% ABSORCION = (B – A )/A *100 1.3361 1.3292

Absorción promedio, % = 1.3327

Observaciones.

Anexo 2.2. Ensayo de Densidad y Absorción de Canto Rodado

73





Fecha:

11/10/2

018


Nombre de

proyecto/servicio:

Descripción de la

muestra: 3/8"


muestra:

Cantera Tuco

León

Temperatura del agua durante

el ensaye:


Prueba No. 1 2


horno (A), g 973.00 978.00


(C), g 619.70 624.00

Seca (Gsb) (A/(B-C)) 2.66 2.66


C)) 2.69 2.70

Aparente (Gsa) (A/(A-C)) 2.75 2.76

Nota: Anotar hasta 4 decimales, las fórmulas se encuentran en la parte

trasera de la hoja


ABSORCIÓN

Prueba No. 1 2

Masa material saturado y superficialmente seco

(B), g 986.00 991.00


% ABSORCION = (B – A )/A *100 1.34 1.33


Observaciones.

Anexo 2.3. Ensayo de Densidad y Absorción de Material Triturado


74




Fecha:

11/10/20

18


Nombre de

proyecto/servicio:

Descripción de la

muestra: 3/4"


muestra:

Cantera

Beltrán Temperatura del agua durante el

ensaye:


Prueba No. 1 2


horno (A), g 2946.30 2958.90


(C), g 1900.30 1902.40

Seca (Gsb) (A/(B-C)) 2.68 2.70


C)) 2.73 2.73

Aparente (Gsa) (A/(A-C)) 2.82 2.80 Nota: Anotar hasta 4 decimales, las fórmulas se encuentran en la parte

trasera de la hoja


ABSORCIÓN

Prueba No. 1 2

Masa material saturado y superficialmente

seco (B), g 3000.00 3000.00


% ABSORCION = (B – A )/A *100 1.82 1.39


Observaciones.

75

MEMORIA FOTOGRÀFICA

76

ANEXO 3.

ENSAYO DE ABRASIÒN

77

Anexo 3.1 Ensayo de Abrasión de Material Triturado



UNIDAD ACADÉICA DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓN

ENSAYO:

Método de Ensayo Normalizado para la

resistencia a la degradación de los áridos

gruesos de tamaño pequeño por el método de

abrasión e impacto en la Máquina los Ángeles

Norma: ASTM C 131-01

Datos de agregado Datos de máquina de

los ángeles

Fuente:

Cantera

Tuco León

Velocidad de

giro:

33 rev/mi

n

Tipo:

Piedra

triturada

Tamaño máximo nominal:

3/8 " Número de

revoluciones:

500 rev

Grado de granulometría según tabla 1 C

Peso inicial de la muestra (P1): 5000 gr

CALCULOS:

Peso final de la muestra seca (P2): 3748.25 gr

Peso de finos pasantes del tamiz #12 (P3): 1250.45 gr

Total

(P2+P3): 4998.7 gr

Peso perdido por desgaste (P1-P2): 1251.75 gr

Desgaste ((P1-P2) /P1)*100: 25.035 %

Anexos:

Anexo 3.2 Ensayo de Abrasión de Canto Rodado

78





ENSAYO:

Método de Ensayo Normalizado para la resistencia a la

degradación de los áridos gruesos de tamaño pequeño por el

método de abrasión e impacto en la Máquina los Ángeles


Datos de agregado Datos de máquina de los

ángeles

Fuente: Cantera Beltrán Velocidad de

giro: 33 rev/min

Tipo: Piedra triturada

Tamaño máximo

nominal:

3/4 "

Número de

revoluciones:

500 rev

Grado de

granulometría según

tabla 1

B

Peso inicial de la muestra (P1): 5001.3 gr

CALCULOS:


Peso de finos pasantes del tamiz #12

(P3): 903.82 gr

Total (P2+P3): 5000.62 gr


Desgaste ((P1-P2)/P1)*100: 18.09 %

Anexos:

79

Anexo 3.3 Ensayo de Abrasión de Material Triturado





ENSAYO:

Método de Ensayo Normalizado para la resistencia a la degradación

de los áridos gruesos de tamaño pequeño por el método de abrasión

e impacto en la Máquina los Ángeles


Datos de agregado Datos de máquina de los

ángeles

Fuente: Cantera Tuco León

Velocidad de

giro:

33 rev/min

Tipo:

Piedra bola (canto

rodado)

Tamaño máximo nominal:

3/4" Número de

revoluciones:

500 rev

Grado de granulometría

según tabla 1 B

Peso inicial de la muestra (P1): 5000 gr

CALCULOS:


Peso de finos pasantes del tamiz #12 (P3): 1085.58 gr

Total (P2+P3): 4996.41 gr


Desgaste ((P1-P2)/P1)*100: 21.7834 %

Anexos:

80

MEMORIA FOTOGRAFÍCA

81

ANEXO 4.

DOSIFICACIONES DEL

HORMIGÒN

PERMEABLE PARA

CILINDROS

82

Tamaño


Cantidad Áridos Cantidad Cemento Agua (Lt) # Probetas

Kg m³ Kg Sacos

3/4" Canto

rodado

0.35 15.00 34.44 0.013 8.48 0.17 2.97 3

0.38 15.00 34.41 0.013 8.13 0.16 3.09 3

0.41 15.00 34.40 0.013 7.80 0.16 3.20 3

0.35 17.00 34.65 0.013 7.72 0.15 2.70 3

0.38 17.00 34.56 0.013 7.43 0.15 2.82 3

0.41 17.00 34.56 0.013 7.13 0.14 2.92 3

0.35 19.00 34.74 0.013 7.02 0.14 2.46 3

0.38 19.00 34.74 0.013 6.72 0.13 2.55 3

0.41 19.00 34.72 0.013 6.46 0.13 2.65 3

Total material 0.115 1.34 25.36 27

3/8" Triturado de

piedra

0.35 15.00 58.80 0.022 14.47 0.29 5.07 3

0.38 15.00 58.75 0.022 13.88 0.28 5.27 3

0.41 15.00 58.73 0.022 13.32 0.27 5.46 3

0.35 17.00 34.65 0.013 7.72 0.15 2.70 3

0.38 17.00 34.56 0.013 7.43 0.15 2.82 3

0.41 17.00 34.56 0.013 7.13 0.14 2.92 3

0.35 19.00 34.74 0.013 7.02 0.14 2.46 3

0.38 19.00 34.74 0.013 6.72 0.13 2.55 3

0.41 19.00 34.72 0.013 6.46 0.13 2.65 3

Total material 0.143 1.68 31.91 27

3/4" Triturado de

piedra

0.35 15.00 34.88 0.014 8.48 0.17 2.97 3

0.38 15.00 34.85 0.014 8.13 0.16 3.09 3

0.41 15.00 34.84 0.014 7.80 0.16 3.20 3

0.35 17.00 35.09 0.014 7.72 0.15 2.70 3

0.38 17.00 35.00 0.014 7.43 0.15 2.82 3

0.41 17.00 35.00 0.014 7.13 0.14 2.92 3

0.35 19.00 35.18 0.014 7.02 0.14 2.46 3

0.38 19.00 35.19 0.014 6.72 0.13 2.55 3

0.41 19.00 35.16 0.014 6.46 0.13 2.65 3

Total material 0.124 1.34 25.36 27

83

ANEXO 5.

ELABORACIÒN DE

CILINDROS, PROBETAS

PARA PERMEABILIDAD

Y ASENTAMIENTO

84

MEMORIA FOTOGRAFICA

CILINDROS PARA LA COMPRESIÓN

85

PROBETAS PARA LA PERMEABILIDAD

CURADO DE CILINDROS

86

ENSAYO DE ASENTAMIENTO

87

ANEXO 6.

ENSAYOS DE

COMPRESIÒN

88




LABORATORIO - REGISTRO DE RESISTENCIA A LA "COMPRESIÓN" DE CONCRETO HIDRAULICO PARA CONCRETO PERMEABLE

DESCRIPCIÓN RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Código Muestra

Tipo de agregado

Fecha de

Toma

Fecha de

Falla

Edad (días)

Anchos (mm)

Alturas (mm)

Área (cm²)

Peso de muestra

(gr)

Carga (Kn)

Carga (kgf)

Resistencia a la compresión

(kg/cm²)

Resistencia a la compresión del ensayo (Mpa)

TL 1 .1 Triturado 3/8" 0,35 15 19/10/2018 02/11/2018 14 153 300,00 183,85 9683,94 140,00 14276,03

TL 2 .1 Triturado 3/8" 0,38 15 19/10/2018 02/11/2018 14 150 302,00 176,71 9695,18 139,00 14174,06

TL 3 .1 Triturado 3/8" 0,41 15 19/10/2018 02/11/2018 14 152 294,00 181,46 9706,41 134,00 13664,20

TL 4 .1 Triturado 3/8" 0,35 17 19/10/2018 02/11/2018 14 148 304,00 172,03 9717,64 136,00 13868,14

TL 5 .1 Triturado 3/8" 0,38 17 19/10/2018 02/11/2018 14 151 303,33 179,08 9728,88 132,00 13460,25

TL 6 .1 Triturado 3/8" 0,41 17 19/10/2018 02/11/2018 14 151 303,67 179,08 9740,11 131,00 13358,28

TL 7 .1 Triturado 3/8" 0,35 19 19/10/2018 02/11/2018 14 152,5 297,33 182,65 9751,34 128,00 13052,37

TL 8 .1 Triturado 3/8" 0,38 19 19/10/2018 02/11/2018 14 150 305,33 176,71 9762,58 128,00 13052,37

TL 9 .1 Triturado 3/8" 0,41 19 19/10/2018 02/11/2018 14 150,5 299,00 177,89 9773,81 125,00 12746,45

BEL 1 .1 Triturado 3/4" 0,35 15 30/10/2018 13/11/2018 14 150 303,33 176,71 10747,08 107,00 10910,96

BEL 2 .1 Triturado 3/4" 0,38 15 30/10/2018 13/11/2018 14 150 307,00 176,71 10761,63 105,00 10707,02

BEL 3 .1 Triturado 3/4" 0,41 15 30/10/2018 13/11/2018 14 152 294,00 181,46 10776,18 98,00 9993,22

BEL 4 .1 Triturado 3/4" 0,35 17 30/10/2018 13/11/2018 14 148 304,00 172,03 10790,73 99,00 10095,19

BEL 5 .1 Triturado 3/4" 0,38 17 30/10/2018 13/11/2018 14 151 303,33 179,08 10805,28 98,00 9993,22

BEL 6 .1 Triturado 3/4" 0,41 17 30/10/2018 13/11/2018 14 151 303,67 179,08 10819,83 97,00 9891,25

BEL 7 .1 Triturado 3/4" 0,35 19 30/10/2018 13/11/2018 14 152,5 297,33 182,65 10834,38 95,00 9687,30

BEL 8 .1 Triturado 3/4" 0,38 19 30/10/2018 13/11/2018 14 150 305,33 176,71 10848,93 93,00 9483,36

BEL 9 .1 Triturado 3/4" 0,41 19 30/10/2018 13/11/2018 14 150,5 299,00 177,89 10863,48 87,00 8871,53

CR-TL 1 .1 Canto rodado 3/4" 0,35 15 09/11/2018 23/11/2018 14 150 303,67 176,71 9984,00 143,00 14581,94

CR-TL 2 .1 Canto rodado 3/4" 0,38 15 09/11/2018 23/11/2018 14 151,5 304,33 180,27 9987,00 140,40 14316,82

CR-TL 3 .1 Canto rodado 3/4" 0,41 15 09/11/2018 23/11/2018 14 149,5 301,00 175,54 9995,00 133,25 13587,72







89






Código Muestra

Tipo de agregado

Fecha de Toma

Fecha de Falla

Edad (días)

Anchos (mm)

Alturas (mm)

Área (cm²)

Peso de muestra

(gr)

Carga (Kn)

Carga (kgf)

Resistencia a la

compresión (kg/cm²)

Resistencia a la

compresión del ensayo

(Mpa)

TL 1 2 Triturado 3/8" 0,35 15 19/10/2018 09/11/2018 21 150,00 303,67 176,71 9482 175,00 17845,03

TL 2 2 Triturado 3/8" 0,38 15 19/10/2018 09/11/2018 21 151,50 304,33 180,27 9493 167,00 17029,26

TL 3 2 Triturado 3/8" 0,41 15 19/10/2018 09/11/2018 21 149,50 301,00 175,54 9504 164,00 16723,35

TL 4 2 Triturado 3/8" 0,35 17 19/10/2018 09/11/2018 21 154,00 299,67 186,27 9515 163,00 16621,37

TL 5 2 Triturado 3/8" 0,38 17 19/10/2018 09/11/2018 21 149,00 305,33 174,37 9527 159,00 16213,49

TL 6 2 Triturado 3/8" 0,41 17 19/10/2018 09/11/2018 21 150,00 300,67 176,71 9538 158,00 16111,52

TL 7 2 Triturado 3/8" 0,35 19 19/10/2018 09/11/2018 21 151,50 299,00 180,27 9549 156,00 15907,57

TL 8 2 Triturado 3/8" 0,38 19 19/10/2018 09/11/2018 21 155,00 300,67 188,69 9560 153,00 15601,66

TL 9 2 Triturado 3/8" 0,41 19 19/10/2018 09/11/2018 21 153,00 300,00 183,85 9572 150,00 15295,74

BEL 1 2 Triturado 3/4" 0,35 15 30/10/2018 20/11/2018 21 150,00 302,00 176,71 10485 150,00 15295,74

BEL 2 2 Triturado 3/4" 0,38 15 30/10/2018 20/11/2018 21 152,00 294,00 181,46 10500 143,00 14581,94

BEL 3 2 Triturado 3/4" 0,41 15 30/10/2018 20/11/2018 21 148,00 304,00 172,03 10514 137,00 13970,11

BEL 4 2 Triturado 3/4" 0,35 17 30/10/2018 20/11/2018 21 151,00 303,33 179,08 10529 138,00 14072,08

BEL 5 2 Triturado 3/4" 0,38 17 30/10/2018 20/11/2018 21 151,00 303,67 179,08 10543 139,00 14174,06

BEL 6 2 Triturado 3/4" 0,41 17 30/10/2018 20/11/2018 21 152,50 297,33 182,65 10558 135,00 13766,17

BEL 7 2 Triturado 3/4" 0,35 19 30/10/2018 20/11/2018 21 150,00 305,33 176,71 10572 127,00 12950,40

BEL 8 2 Triturado 3/4" 0,38 19 30/10/2018 20/11/2018 21 150,50 299,00 177,89 10587 126,00 12848,42

BEL 9 2 Triturado 3/4" 0,41 19 30/10/2018 20/11/2018 21 151,50 304,33 180,27 10602 123,00 12542,51

CR-TL 1 2 Canto rodado 3/4" 0,35 15 09/11/2018 30/11/2018 21 149,50 301,00 175,54 9978 198,00 20190,38












90



Código Muestra

Tipo de agregado

Fecha de Toma

Fecha de Falla

Edad (días)

Anchos (mm)

Alturas (mm)

Área (cm²)

Peso de muestra

(gr)

Carga (Kn)

Carga (kgf)


(kg/cm²)


del ensayo (Mpa)

TL 1 3 Triturado 3/8" 0,35 15 19/10/2018 16/11/2018 28 153,50 294,67 185,06 9597 193,00 19680,52

TL 2 3 Triturado 3/8" 0,38 15 19/10/2018 16/11/2018 28 150,00 303,33 176,71 9828 185,00 18864,75

TL 3 3 Triturado 3/8" 0,41 15 19/10/2018 16/11/2018 28 150,00 307,00 176,71 9647 181,00 18456,86

TL 4 3 Triturado 3/8" 0,35 17 19/10/2018 16/11/2018 28 152,00 294,00 181,46 9292 180,00 18354,89

TL 5 3 Triturado 3/8" 0,38 17 19/10/2018 16/11/2018 28 148,00 304,00 172,03 9671 176,00 17947,01

TL 6 3 Triturado 3/8" 0,41 17 19/10/2018 16/11/2018 28 151,00 303,33 179,08 9457 175,00 17845,03

TL 7 3 Triturado 3/8" 0,35 19 19/10/2018 16/11/2018 28 151,00 303,67 179,08 9647 172,00 17539,12

TL 8 3 Triturado 3/8" 0,38 19 19/10/2018 16/11/2018 28 152,50 297,33 182,65 9663 170,00 17335,18

TL 9 3 Triturado 3/8" 0,41 19 19/10/2018 16/11/2018 28 150,00 305,33 176,71 9848 168,00 17131,23

BEL 1 3 Triturado 3/4" 0,35 15 30/10/2018 27/11/2018 28 150,50 299,00 177,89 10497 165,00 16825,32

BEL 2 3 Triturado 3/4" 0,38 15 30/10/2018 27/11/2018 28 150,00 303,67 176,71 11066 160,00 16315,46

BEL 3 3 Triturado 3/4" 0,41 15 30/10/2018 27/11/2018 28 151,50 304,33 180,27 10279 150,00 15295,74

BEL 4 3 Triturado 3/4" 0,35 17 30/10/2018 27/11/2018 28 149,50 301,00 175,54 10650 155,00 15805,60

BEL 5 3 Triturado 3/4" 0,38 17 30/10/2018 27/11/2018 28 154,00 299,67 186,27 11083 153,00 15601,66

BEL 6 3 Triturado 3/4" 0,41 17 30/10/2018 27/11/2018 28 149,00 305,33 174,37 10625 148,00 15091,80

BEL 7 3 Triturado 3/4" 0,35 19 30/10/2018 27/11/2018 28 150,00 300,67 176,71 9983 144,00 14683,91

BEL 8 3 Triturado 3/4" 0,38 19 30/10/2018 27/11/2018 28 151,50 299,00 180,27 10868 140,00 14276,03

BEL 9 3 Triturado 3/4" 0,41 19 30/10/2018 27/11/2018 28 155,00 300,67 188,69 11018 135,00 13766,17










91

Tuco León 3/8"

Relación de vacíos vs resistencia a compresión

Relación de vacíos (%) 28 días carga (Mpa)

15

10,92

10,47

10,24

17

10,19

9,96

9,90

19

9,73

9,62

9,51

Tuco León 3/8"

Relación de agua/cemento vs resistencia a

compresión

Relación a/c 28 días carga (Mpa)

0.35 10,92

0.38 10,47

0.41 10,24

0.35 10,19

0.38 9,96

0.41 9,90

0.35 9,73

0.38 9,62

0.41 9,51

9,00

10,00

11,00

12,00

14 15 16 17 18 19 20

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sió

n (

Mp

a)

Porcentaje de vacios (%)

Grafico resistencia vs % vacíos

Relación a/c: 0.35 Relación a/c: 0.38 Relación a/c: 0.41

9,00

10,00

11,00

12,00

0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sió

n (

Mp

a)

Relación agua/cemento

Grafico resistencia vs relacion a/c

Vacios 15% Vacios 17% Vacios 19%

92

Tuco León 3/4"



15

9,34

9,05

8,49

17

8,77

8,66

8,38

19

8,15

7,92

7,64

Tuco León 3/4"


compresión


0.35 9,34

0.38 9,05

0.41 8,49

0.35 8,77

0.38 8,66

0.41 8,38

0.35 8,15

0.38 7,92

0.41 7,64

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sió

n (

Mp

a)


Vacios 15%

Vacios 17%

Vacios 19%

7,00

8,00

9,00

10,00

14 15 16 17 18 19 20

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sió

n (

Mp

a)


Grafica resistencia vs relación a/c


93

Canto Rodado 3/4"



15

12,45

12,22

11,60

17

10,75

10,64

9,90

19

9,73

9,56

9,11

Canto Rodado 3/4"


compresión


0.35 12,45

0.38 12,22

0.41 11,60

0.35 10,75

0.38 10,64

0.41 9,90

0.35 9,73

0.38 9,56

0.41 9,11

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14 15 16 17 18 19 20

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

ón

(M

pa)


Grafica resistencia vs relación a/c


3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sió

n (

Mp

a)


Vacios 15%

Vacios 17%

Vacios 19%

94

MEMORIA FOTOGRAFICA

95

ANEXO 7.

ENSAYOS DE

PERMEABILIDAD

96

Anexo 7.1 Ensayo de Permeabilidad de Material Triturado




vacíos W/C l (cm) h(cm) A(cm2)

Volumen

(cm3)

Tiempo

(s) Q (lt/s) K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min

PARTIDO EN

ROCA 3/8"

15%

0,35 10,00 8,20 68,20 1000,00 13,63 73,37 1,31 73,37 645,46

0,38 10,00 8,20 67,90 1000,00 13,55 73,80 1,33 73,80 652,14

0,41 10,00 8,20 68,10 1000,00 12,60 79,37 1,42 79,37 699,25

17%

0,35 10,00 8,20 66,60 1000,00 11,50 86,96 1,59 86,96 783,39

0,38 10,00 8,20 67,40 1000,00 10,45 95,69 1,73 95,69 851,87

0,41 10,00 8,20 68,10 1000,00 10,20 98,04 1,76 98,04 863,78

19%

0,35 10,00 8,20 66,90 1000,00 9,90 101,01 1,84 101,01 905,92

0,38 10,00 8,20 67,50 1000,00 9,48 105,49 1,91 105,49 937,65

0,41 10,00 8,20 67,30 1000,00 9,14 109,41 1,98 109,41 975,42

97

Anexo 7.2 Ensayo de Permeabilidad de Canto Rodado




vacíos W/C l (cm) h(cm) A(cm2)

Volume

n (cm3)

Tiempo

(s)

Q

(cm3/s) K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min

CANTO

RODADO 3/4"

15%

0,35 10,00 8,20 68,82 1000,00 6,81 146,84 2,60 146,84 1280,23

0,38 10,00 8,20 67,40 1000,00 6,10 163,93 2,97 163,93 1459,36

0,41 10,00 8,20 66,50 1000,00 6,25 160,00 2,93 160,00 1443,61

17%

0,35 10,00 8,20 67,40 1000,00 5,65 176,99 3,20 176,99 1575,59

0,38 10,00 8,20 67,50 1000,00 5,80 172,41 3,11 172,41 1532,57

0,41 10,00 8,20 68,20 1000,00 5,15 194,17 3,47 194,17 1708,28

19%

0,35 10,00 8,20 66,70 1000,00 4,82 207,47 3,79 207,47 1866,29

0,38 10,00 8,20 66,80 1000,00 4,63 215,98 3,94 215,98 1939,96

0,41 10,00 8,20 67,80 1000,00 4,44 225,23 4,05 225,23 1993,14

98

Anexo 7.3 Ensayo de Permeabilidad de Material Triturado




de vacíos W/C

l

(cm) h(cm) A(cm2)

Volumen

(cm3)

Tiempo

(s)

Q

(lt/s) K(cm/s)

Flujo

mm/s L/m2/min


15%

0,35 10,00 8,20 65,80 1000,00 5,65 176,99 3,28 176,99 1613,90

0,38 10,00 8,20 67,90 1000,00 5,50 181,82 3,27 181,82 1606,64

0,41 10,00 8,20 68,10 1000,00 5,18 193,05 3,46 193,05 1700,88

17%

0,35 10,00 8,20 67,80 1000,00 5,04 198,41 3,57 198,41 1755,86

0,38 10,00 8,20 68,20 1000,00 4,60 217,39 3,89 217,39 1912,53

0,41 10,00 8,20 67,50 1000,00 4,52 221,24 4,00 221,24 1966,57

19%

0,35 10,00 8,20 67,20 1000,00 4,39 227,79 4,13 227,79 2033,84

0,38 10,00 8,20 68,50 1000,00 4,12 242,72 4,32 242,72 2126,00

0,41 10,00 8,20 66,80 1000,00 4,05 246,91 4,51 246,91 2217,79

99

MEMORIA FOTOGRAFÌCA

100

ANEXO 8.

ENSAYOS DE

POROSIDAD

101

Anexo 8.1 Ensayo de Porosidad de Material Triturado


DATOS DE POROSIDAD


de vacíos W/C

Vol. de

muestra

(cm3)

Pw

(g/cm3) W2 (g) W1 (g) Vr

PARTIDO

EN ROCA 3/8"

15%

0,35 682,00 1,00 868,32 1368,52 26,66

0,38 679,00 1,00 850,30 1345,69 27,04

0,41 681,00 1,00 847,02 1336,78 28,08

17%

0,35 666,00 1,00 907,25 1380,68 28,91

0,38 674,00 1,00 957,61 1428,32 30,16

0,41 681,00 1,00 923,44 1389,88 31,51

19%

0,35 669,00 1,00 1039,47 1493,90 32,07

0,38 675,00 1,00 1004,39 1457,96 32,80

0,41 673,00 1,00 1028,57 1474,93 33,68

Anexo 8.2 Ensayo de Porosidad de Canto Rodado


DATOS DE POROSIDAD


de vacíos W/C

Vol. de

muestra

(cm3)

Pw

(g/cm3) W2 (g) W1 (g) Vr

CANTO

RODADO 3/4"

15%

0,35 688,20 1,00 1185,12 1675,81 28,70

0,38 674,00 1,00 1195,25 1670,81 29,44

0,41 665,00 1,00 1210,06 1668,93 31,00

17%

0,35 674,00 1,00 953,55 1402,81 33,34

0,38 675,00 1,00 979,34 1433,75 32,68

0,41 682,00 1,00 969,56 1413,44 34,91

19%

0,35 667,00 1,00 992,34 1433,75 33,82

0,38 668,00 1,00 1061,24 1502,01 34,02

0,41 678,00 1,00 1009,87 1445,04 35,82

102

Anexo 8.3 Ensayo de Porosidad de Material Triturado


DATOS DE POROSIDAD


de vacíos W/C

Vol. de

muestra

(cm3)

Pw

(g/cm3) W2 (g) W1 (g) Vr

PARTIDO EN

ROCA 3/4"

15%

0,35 658,00 1,00 964,61 1425,14 30,01

0,38 679,00 1,00 880,44 1359,02 29,52

0,41 681,00 1,00 968,40 1439,80 30,78

17%

0,35 678,00 1,00 875,74 1336,24 32,08

0,38 682,00 1,00 992,87 1449,22 33,09

0,41 675,00 1,00 919,33 1363,42 34,21

19%

0,35 672,00 1,00 941,25 1375,17 35,43

0,38 685,00 1,00 1049,23 1488,90 35,81

0,41 668,00 1,00 1070,57 1500,44 35,65

MEMORIA FOTOGRAFICA

unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

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