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EL CONCRETO POROSOEL CONCRETO POROSOCOMO ALTERNATIVA SUSTENTABLECOMO ALTERNATIVA SUSTENTABLE
Propiedades, aplicaciones y mas…Propiedades, aplicaciones y mas…
CARLOS AIREINSTITUTO DE INGENIERÍA – UNAM
ESTRUCTURAS Y MATERIALES
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
2 DE DICIEMBRE 2010
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CONCRETO POROSO
Presentación
• Sección I – Generalidades• Definición, Nombres, Historia, Aplicaciones, Beneficios
• Sección II – Proporcionamiento de Mezclas• Materiales, Rangos Típicos, Propiedades, Proporcionamiento
• Sección III – Métodos de Prueba• Densidad, Permeabilidad, Métodos en Desarrollo
• Sección IV – Prácticas Constructivas• Preparación, Colocación, Compactación, Juntas, Curado, Mantenimiento
• Sección V – Investigación Experimental • Densidad, R. Compresión, R. Flexión, Módulo Elástico, Permeabilidad
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CONCRETO POROSO
Sección I
GENERALIDADES
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CONCRETO POROSO
Que es el concreto poroso? – ACI – Otros nombres
ACI522R-06 on Pervious Concrete
A zero-slump, open-graded materialconsisting of:
portland cement,coarse aggregate, little or no fine aggregate,admixtures, and water.
The combination of these ingredients willproduce a hardened material with connectedpores, ranging in size from 2 a 8 mm, that allowwater to pass through easily.
The void content can range from 18 to 35 % withtypical compressive strength of 8 to 2.8 MPa.
CONCRETO CON ELEVADA POROSIDADFUNCIÓN PPAL: DEJAR PASAR EL AGUA
Porous ConcreteNo-Fines ConcretePervious Concrete
Permeable Concrete Percolating Concrete
Gap-Graded ConcreteEnhanced Porosity Concrete
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CONCRETO POROSO
Antecedentes - Historia
* 1852 – 2 casas y 1 dique en el Reino Unido
* 1923 – 50 casas de dos pisos en Escocia
* 1930 – 1942 – 901 casas en Escocia
* Después de la 2ª Guerra Mundial – Toda Europa
* 1950 – Residencias de 5 pisos en Escocia
* 1951 – Investigaciones en USA
* 1960’s – casas en Canadá
* Actualmente – En diversas aplicaciones a nivel mundial
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CONCRETO POROSO
Aplicaciones
Estacionamientos
Accesos o entradasAceras
Senderos
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CONCRETO POROSO
Aplicaciones
Control de erosión
CunetasAcotamiento
Protección de pendientes
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Beneficios Medioambientales
CONCRETO POROSO
Buen manejo de las aguas de lluvia
Efecto de Isla de Calor
Ecosistema y áreas verdes
Ecosistema del área de estacionamiento
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Beneficios Medioambientales
CONCRETO POROSO
Menor generación de calor
Reduce requerimientos de luz
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Beneficios Económicos
CONCRETO POROSO
Dren filtranteDepósito para aguas pluviales
Sumidero filtranteCunetas verdes Estanques de retención
Pozos de retención
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CONCRETO POROSO
Beneficios Estructurales
Concreto Poroso
Concreto ConvencionalConcreto Poroso
Concreto Convencional
Superficie con textura expuesta mejora la tracción
Estructura de vacíos proporciona seguridad
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CONCRETO POROSO
Sección II
PROPORCIONAMIENTO
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Materiales
AGUA
ACI 301
ADITIVOS
ASTM C494RetardantesReductor de aguaControlar HidrataciónModificador de Viscosidad
CEMENTANTES SUPLEMENTARIOS
Ceniza Volante ASTM C618Humo de Sílice ASTM C1240Escoria de Alto Horno ASTM C989
AGREGADO FINO
Poco o nada
CEMENTOS
ASTM C150Cemento Compuesto ASTM C595, C1157
AGREGADO GRUESO
No. 8 3/8” a No. 8 9.5 a 2.36 mmNo. 7 1/2” a No. 4 12.5 a 4.75 mmNo. 67 3/4” a No. 4 19.0 a 4.75 mm
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Materiales – Agregados
Piedratriturada
Grava
• Aggregados Gruesos
• Peso normal o ligeros
• Redondeados (gravas) o
angulares (piedra triturada)
• Los redondeados requieren
menos esfuerzo de compactación
• Agregados de tamaño uniforme
La graduación del agregado
grueso es bastante cerrada
• Usar agregados gruesos de un
tamaño o de graduaciones entre
3/8” y 3/4” (9.5 y 19.0 mm)TMA 3/8” TMA 3/4”
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Proporcionamiento - Rangos Típicos
Cementante, kg/m3
Característica Rango
Agregado grueso, kg/m3
Relación agua/cemento (en peso)
Relación agregado grueso/cemento (en peso)
270 - 415
1,190 - 1,480
0.35 - 0.45
4 a 4.5:1
CONCRETO POROSO
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Propiedades Típicas
Revenimiento (asentamiento), mm
Peso unitario, kg/m3
Tiempo de fraguado, hora
Porosidad, % (en volumen)
Permeabilidad, cm/seg (lt/m2/min)
0 - 20
1,600 - 2,000
1
15 - 25
0.20 - 0.54 (120 - 320)
Propiedad Rango
Resistencia a compresión, MPa
Resistencia a flexión, MPa
Contracción
3.5 - 28
1.0 - 3.8
200 × 10-6
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Convencional vs Concreto Poroso
Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91)
(Reapproved 2002)Reported by ACI Committee 211
Guide for Selection ProportionsFor No-Slump Concrete
(ACI 211.3R-02)Reported by ACI Committee 211
APPENDIX 6 – PERVIOUS CONCRETE MIXTURE PROPORTIONING
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Convencional
ACI 211.1 – Diseño y proporcionamiento de mezcla
1 metro cúbico
üü
ü
ü
Volumen deAgregado Fino
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
ACI 211.3R – Proporcionamiento de Mezcla – Concreto Poroso
•Diseño de Mezclas•No es por a/c
•Contenido de Vacíos•Velocidad de filtración•Capacidad de Almacenamiento•Resistencia, durabilidad
•Volumen de Pasta•Adherencia entre partículas de agregado
•Trabajabilidad suficiente
•Proporcionamiento por Volumen Absoluto (1 m3)
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CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
ACI 211.3R – Diseño y Proporcionamiento de Mezcla
Contenido de vacíos, porcentaje
Res
iste
ncia
a c
ompr
esió
n, p
si
Res
iste
ncia
a c
ompr
esió
n, M
Pa
24 MPa (245 kg/cm2)
Vp
Vv
(b/bo)Agregado fino (%) ASTM C33 No. 8 ASTM C33 No. 67
9.5 mm 19.0 mm0 0.99 0.99
10 0.93 0.9320 0.85 0.86
Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto
Demasiado SecaMuy Poca Agua
Demasiado Húmeda Mucha Agua
CORRECTAAGUA ADECUADA
ü
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CONCRETO POROSO
Demasiado CementoDemasiada Agua Demasiada Pasta Superficie PobreNO ES POROSO
El Control de la Humedad es CRÍTICO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
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No Pasta entre AgregadosNo Pasta en Superficie
Superficie PobreNO ES POROSOMezcla Seca
El Control de la Humedad es CRÍTICO
CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
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Pobre Compactación Superficie PobreNO ES POROSOPobre Mezclado
El Control de la Humedad es CRÍTICO
CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
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Seguridad:Buena Fricción Húmedo o SecoBrillante y FrescoNo CharcosNo Hidroplaneo
Buena Superficie:Circulación de VehículosCaminarPaseos en BicicletaAndar en Patinetas
El Control de la Humedad es CRÍTICO – TEXTURA FINAL ADECUADA
CONCRETO POROSO
Proporcionamiento - Concreto Poroso
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CONCRETO POROSO
Sección III
MÉTODOS DE PRUEBA
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ASTM C09 GT Concreto y Agregados para ConcretoASTM C09.49 Concreto Poroso
•Densidad del Concreto en Estado Fresco
•Densidad y Porosidad del Concreto en Estado Endurecido
•Permeabilidad en Campo (Velocidad de Infiltración)
•Resistencia a Compresión
•Resistencia a Flexión
•Durabilidad de la Superficie
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba
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EQUIPO PROCEDIMIENTO
Densidad (kg/m3) = Peso Concreto
Volumen recipiente
Contenidode Vacío (%) =
Densidad teórica - DensidadDensidad teórica x 100
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Nuevos Métodos
•Recipiente de 7 lt (ASTM C231)•Placa metálica , 6 mm e yL > 50 mm Φ recipiente
•Martillo de Compactación (2.5 kg) delProctor Standard (ASTM D698)
•Llenado en dos capas•Compactar con 20 golpes (30 cm de altura)
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EQUIPO PROCEDIMIENTO
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Nuevos Métodos
I = KWD2 t
I : Velocidad de infiltración, (mm/h)K: 4 583 666 000 (SI, unidades)W: Peso del agua ,(kg)D: Diámetro interior del anillo, (mm)T: Tiempo, (s)
I : Velocidad de infiltración, (mm/h); K: 4 583 666 000 (SI, unidades); W: Peso del agua ,(kg); D: Diámetro interior del anillo, (mm); T: Tiempo, (s)
•Anillo cilíndrico (300 mm ϕ, 50 mm H)•Humedecer•Colocar el anillo•Verter volumen conocido de agua•Medir tiempo•Velocidad de infiltración
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ASTM C09.49 En desarrollo
•Resistencia a Compresión•Desarrollar el tipo de prueba a compresión, las técnicas de consolidación, materialde cabeceo y selección del tamaño adecuado del cilindro.
•Resistencia a Flexión•La dirección de la carga debe corresponder a la dirección de colocación.•Dos versiones, una de sección simple para el concreto permeable y una secciónmás compleja para el concreto permeable reforzado con fibra.•Seleccionar la longitud del claro a usar, el ancho de la placa que distribuye lacarga, y evaluar el post-agrietamiento en caso de concreto permeable reforzado confibras.
•Durabilidad de la Superficie
•Densidad y Porosidad del Concreto en Estado Endurecido
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Nuevos Métodos de Prueba en Desarrollo
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ASTM C09.49 En desarrolloDENSIDAD, POROSIDAD Y ESPESOR
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Nuevos Métodos en Desarrollo
ASTM C42 Obtaining and Testing Drilled Cores and sawed Beams of Concrete
![Page 31: presentación concreto poroso.pdf](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060114/557212ca497959fc0b90f1fc/html5/thumbnails/31.jpg)
ASTM C09.49 Métodos de Prueba AlternativosPERMEABILIDAD (ACI 522R-10)
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Pruebas de Laboratorio
K : Coeficiente de permeabilidad, (cm/s); L: Altura de la muestra (cm); (t2 – t1): Tiempo que tarda en pasar por los 2 puntos, (s); h1 y h2: Altura inicial y final, (cm); a: Área de la sección del tubo (cm2); A: Área de la sección de la muestra (cm2)
![Page 32: presentación concreto poroso.pdf](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060114/557212ca497959fc0b90f1fc/html5/thumbnails/32.jpg)
ASTM C09.49 Métodos de Prueba AlternativosCONO INVERTIDO
CONCRETO POROSO
Métodos de Prueba – Prueba de Laboratorio y Campo
•Aplica
•Mezclas con slump•No segregación•No pasta libre
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CONCRETO POROSO
Sección IV
PRÁCTICAS CONSTRUCTIVAS
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas – Sección Típica
Concreto poroso
Reservorio de piedra (Grava 1 ½” a 3”)
Filtro grueso (Grava ½”)Filtro de tela
Suelo inalterado (Tipo A)
100 – 200 mm(4” - 8”)
600 – 900 mm(24” – 36”)
25 – 50 mm(1” – 2”)
Filtración > 13 mm/hrCompactación ≥ 92%
ASTM D3385 Standard Test Method for Infiltration rate in Field Soils Using Double-Ring InfiltrometerASTM D1557 Standard Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3(2,700 kN-m/m3))
e min: 4” Peatonese min: 5” Autose min: 6” Camionetase min: 8” Camiones
Alta (Suelo arenoso)
Velocidad de infiltración (suelo)
Intermedio (Arcilla, limo)Bajo (Arcillas, franco arcilloso)
mm/hr
13 – 25
0.3 – 33 – 13
Velocidad de infiltración
PCA-NRMCA
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas – Preparación – Colocación - Enrasado
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas – Compactación - Junta - Curado
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas – Control de calidad
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas - Mantenimiento
Limpieza Hidráulica con Boquilla/Bueno para superf.
Limpieza hidráulica Bueno para Musgos Limpieza con Agua a Presión
Limpieza con Agua a PresiónLimpieza con Equipos Convencionales
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CONCRETO POROSO
Prácticas Constructivas - Precauciones en su uso
•EL ÉXITO HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL
•Selección de los materiales, el diseño,la instalación, mantenimiento, o mal uso
•LA DEGRADACIÓN ESTRUCTURAL
•Descuido de alguno de estos pasos Excesiva pasta Curado inapropiado
Carga excesivaManiobras continuas
DesmoronamientoJuntas inapropiadas
Reparación inadecuada
Acabado inadecuadoReparación inadecuada
Atasco por mantenimiento defectuoso
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CONCRETO POROSO
Sección V
INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
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CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
C 78C 469 C 496C 39
•Alcance
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CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
•Pruebas en Estado fresco
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CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
•2 Tamaños de Agregado•No. 8 (3/8”-9.5 mm) y No. 67 (3/4”-19.0 mm)
•1 Tipo de Cemento•CPC, Densidad 3.15
•Con 1 Aditivo•Agente Viscoso
•2 Contenido de Vacíos•15% y 20%
•Propiedades en Estado Endurecido•Resistencia a Compresión, Módulo de Elasticidad, Resistencia a Tensión porCompresión Diametral, Resistencia a Flexión en Vigas, y PERMEABILIDAD
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Cemento (kg)
Agua (kg)
Grava (kg)
Arena (kg)
Aditivo (ml)
M1 3/8" 15% 350 122 1393
M2 3/8" 20% 5% 320 112 1259 68
M3 3/4" 15% 10% 350 122 1274 144
M4 3/4" 20% 10% 350 122 1171 133
M5 3/4" 20% 10% viscoso 350 122 1171 133 1837
Mez
cla
TMA
% V
acío
% A
rena
Adi
tivo/
Age
nte
Proporcionamiento/m3
a/c : 0.35Agregado/cemento ≈ 4
CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
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3/8”-Vacíos 15%
P. U. Peso Unitario
ID
M1
M2
M3
M4
M5
P. U.Kg/m3
1918
1850
1970
1926
1921
Prueba
Slump
3/8”-Vacíos 20%-Arena 5%
3/4”-Vacíos 20%-Arena 10%
3/4”-Vacíos 15%-Arena 10%
3/4”-Vacíos 20%-Arena 10% + Agente Viscoso
Características de la mezcla
Peso Unitario
Propiedades en estado fresco
CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
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0
50
100
150
200
250
7 28Edad, días
Res
iste
ncia
a c
ompr
esió
n, k
g/cm
2
M1 M2M3 M4M5
Prueba
Cilindros150 (Ф) x 300 (H) mm
M1: 3/8”-Vacíos 15%M2: 3/8”-Vacíos 20%-Arena 5%
144
176
138 145
178
215
158176
153173
M3: 3/4”-Vacíos 15%-Arena 10%M4: 3/4”-Vacíos 20%-Arena 10%M5: 3/4”-Vacíos 20%-Arena 10% + Agente Viscoso
M1 M2 M3 M4 M5 M1 M2 M3 M4 M5
Resultados a compresión (fc) en kg/cm2
CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
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fc(kg/cm2)
ft(kg/cm2)
ff(kg/cm2)
E(kg/cm2)
k(cm/seg)
M1 3/8“ 15% 176 19 35
M2 3/8" 20% 5% 145 14 32 91,665
M3 3/4" 15% 10% 215 20 46 113,529
M4 3/4“ 20% 10% 176 17 40 113,902
M5 3/4“ 20% 10% viscoso 173 15 39 110,565
Mez
cla
TMA
% V
acío
% A
rena
Adi
tivo/
Age
nte
0.49
0.46
0.52
0.52
0.41122,006
ft/ fc(kg/cm2)
11
10
9
10
9
ff/ fc(kg/cm2)
20
22
21
23
23ff ≈ 10% - 20% fcft ≈ 8% - 12% fc
Resultados
CONCRETO POROSO
Investigación Experimental
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CONCRETO POROSO
Conclusiones
CONCLUSIONES
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CONCRETO POROSO
Conclusiones
•El concreto poroso es un tipo especial de concreto,considerado un material de construcción sostenible
•Se puede suministrar mediante concreterasconvencionales, sin embargo, es indispensable laexperiencia y familiaridad necesaria en el manejo de estetipo de concreto
•Es necesario mantenimiento para mantener sucaracterística de permeabilidad
•Impulsar su uso se requiere de investigaciones futuras
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CONCRETO POROSO
DEMO
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https://fp.auburn.edu/heinmic/PerviousConcrete/videos.html#condominium_auburn06
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CARLOS AIREESTRUCTURAS Y MATERIALES
INSTITUTO DE INGENIERÍA - UNAM
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA