Behaviour study to silting in pervious concrete
made with natural and recycled aggregates.
Estudio del comportamiento frente a la colmatación
en hormigón poroso fabricado con áridos naturales y
reciclados.
Carlos Aire Untiveros, Yaneth Calderón Colca, Juan Charca Chura, Calixtro Yanqui Murillo
Universidad Nacional Autónoma de México – Universidad Nacional San Agustín, Arequipa. Perú
SANTIAGO
Noviembre 2013
HORMIGÓN POROSO
Económico
- Reducción
de costos en
el
tratamiento
de aguas
SUSTENTABLE
¿Por que es sustentable?
Aplicaciones
Proceso Constructivo

Uno de los principales inconvenientes de un pavimento de hormigón
poroso es la colmatación, porque pone en peligro la funcionalidad del
hormigón poroso. Para evaluar el efecto dela colmatación del hormigón
poroso, se realizó el ensayo de resistencia a la colmatación usando el
infiltrómetro Cántabro en placas de pavimentos de hormigón poroso
fabricadas con áridos naturales y reciclados.

Este artículo presenta los resultados de un estudio experimental para
evaluar la resistencia a la colmatación de pavimentos permeables de
hormigón poroso empleando áridos de 9,5 y 19,0 mm de tamaño.
Tema de Estudio
Cemento Portland ordinario (Tipo IP)
 Árido grueso natural y reciclado
 Agua

Forma y textura de los áridos
Materiales-Tipos de Áridos
Proporcionamiento, kg/m3
Árido
9,5
mm
Árido
19,0
mm
Material/Serie
H-15-T-8
H-20-T-8
H-25-T-8
H-15-T-6
H-20-T-6
H-25-T-6
Cemento
360
316
267
360
316
267
Agua
144
126
107
144
126
107
Árido grueso
1 589
1 543
1 507
1 589
1 543
1 507
Árido/cemento
4,4:1
4,9:1
5,6:1
4,4:1
4,9:1
5,6:1
Material/Serie
H-15-M-8
H-20-M-8
H-25-M-8
H-15-M-6
H-20-M-6
H-25-M-6
Árido grueso
1 415
1 374
1 342
1 415
1 374
1 342
Árido/cemento
3,9: 1
4,3: 1
5,0: 1
3,9: 1
4,3: 1
5,0: 1
Material/Serie
H-15-R-8
H-20-R-8
H-25-R-8
H-15-R-6
H-20-R-6
H-25-R-6
Árido grueso
1 346
1 306
1 276
1 346
1 306
1 276
Árido/cemento
3,7: 1
4,1: 1
4,8: 1
3,7: 1
4,1: 1
4,8: 1
Proporcionamiento
Peso unitario
Cono Invertido
Ensayos en Estado Fresco
Compactación
Moldeado de Especímenes
Peso unitario y contenido de vacíos
Serie
% Vacíos
P. U. Fresco(T/m³)
P. U. Endurecido(T/m³)
Serie
% Vacíos
P. U. Fresco(T/m³)
P. U. Endurecido(T/m³)
Serie
% Vacíos
P. U. Fresco(T/m³)
P. U. Endurecido(T/m³)
Árido
H-15-T-8
23
1,900
1,875
H-15-M-8
17
1,884
1,827
H-15-R-8
22
1,714
1,728
9,5
H-20-T-8
27
1,849
1,825
H-20-M-8
20
1,822
1,782
H-20-R-8
26
1,638
1,655
mm
H-25-T-8
29
1,768
1,790
H-25-M-8
25
1,721
1,707
H-25-R-8
29
1,575
1,594
Árido
H-15-T-6
25
1,868
1,854
H-15-M-6
20
1,826
1,784
H-15-R-6
22
1,714
1,730
19,0
H-20-T-6
28
1,789
1,803
H-20-M-6
25
1,726
1,711
H-20-R-6
25
1,666
1,682
Análisis de Resultados – Estado Fresco
mm
H-25-T-6
30
1,760
1,785
H-25-M-6
28
1,663
1,664
H-25-R-6
28
1,598
1,617
Compresión
Compresión
diametral
Drenabilidad
Ensayos en estado endurecido
Colmatación
Propiedades mecánicas y de drenabilidad a 28 días
Serie
Fc, MPa
Ft, MPa
Ff, MPa
E, MPa
K, (cm/s)
Serie
Fc, MPa
Ft, MPa
Ff, MPa
E, MPa
K, (cm/s)
Serie
Fc, MPa
Ft, MPa
Ff, MPa
E, MPa
K, (cm/s)
Árido
H-15-T-8
10,1
1,4
1.19E+04
0,67
H-15-M-8
12,8
1,5
2,1
1.90E+04
0,07
H-15-R-8
8,1
1,1
1.01E+04
0,15
9,5
H-20-T-8
8,4
1,3
1.22E+04
0,92
H-20-M-8
10,8
1,4
1,7
1.27E+04
0,12
H-20-R-8
6,4
0,9
1.10E+04
0,22
mm
H-25-T-8
7.4
1.1
1.43E+04
2.12
H-25-M-8
8.6
1.1
1.5
1.01E+04
1.2
H-25-R-8
4.1
0.7
1.15E+04
1.29
Árido
H-15-T-6
10,3
1,6
2,2
1.05E+04
0,78
H-15-M-6
13,2
1,4
2,1
1.39E+04
0,12
H-15-R-6
8,7
1,3
1,7
1.26E+04
0,15
19,0
H-20-T-6
7,9
1,3
1,7
1.03E+04
1,04
H-20-M-6
9,6
1,3
1,6
1.01E+04
1.2
H-20-R-6
8,0
1,1
1,5
1.02E+04
0,19
Análisis de resultados – E. Endurecido
mm
H-25-T-6
6,2
1,1
1,4
9.00E+03
1,15
H-25-M-6
7,3
0,9
1,4
8.93E+03
0,27
H-25-R-6
4,9
0,8
1,3
9.95E+03
0,26

Colmatación:La colmatación es la acumulación de sedimentos o material
fino que reduce notablemente la drenabilidad original del hormigón
poroso.

Infiltrómetro Fijo Cántabro (IFC):El IFC es un equipo que permite la
simulación de lluvia directa sobre la superficie de ensayo. Cuenta con un
simulador de escorrentía superficial y un simulador de lluvia directa.
En general, las variables de estudio fueron:
Inclinación de la superficie: pendientes 0, 2, 4, 6 y 10%
 Escorrentía recibida
 Cantidad de lluvia directa

Estudio de Colmatación de Finos
Infiltrómetro Fijo Cántabro (Rodriguez,2008)
Preparación de Muestras
Granulometría del material contaminante
Tamiz
#
3/8 in
No. 4
No. 8
No. 16
No. 30
No. 50
No. 100
No. 200
Fondo
Diámetro
Peso Reten.
Peso Reten.
mm
9,525
4,750
2,360
gr
97,80
158,30
146,00
122,80
128,80
150,50
117,50
75,70
1,180
0,599
0,295
0,152
0,076
Pasante
%
Reten.
Acumulado
%
0,00
9,81
15,87
14,64
1 231
12,91
15,09
11,78
7,59
0,00
9,81
25.68
40,31
52,63
65.54
80.63
92.41
100.00
100,0
90,2
74,3
59,7
47,4
34,5
19,4
7,6
Descripción del Contaminante
%
Distribución de ensayos de colmatación
Condición de la superficie de la muestra
Recién colocada
Semicolmatada
Colmatada
Colmatada al máximo
Colmatada
al
máximo
con
mantenimiento
Sedimento (kg/cm2)
0
2
4
6
Barrido y Presión de agua
Escenarios
de colmatación
Cantidad de Contaminantes
Pendientes (%)
0, 2, 4, 6, 10
0, 2, 4, 6, 10
0, 2, 4, 6, 10
0, 2, 4, 6, 10
0, 2, 4, 6, 10
Porcentaje de escorrentía superficial – Porcentaje de
agua infiltrada
Porcentaje de escorrentía residual de los diferentes
escenarios estudiados
Porcentaje de infiltración de agua con respecto a la pendiente y
cantidad de sedimento
Árido
Forma
Pendiente
Recién
Colocado
Semi
colmatado
Colmatado
Colmatado
Al máximo
Colmat. Max
con Mantenimiento.
0%
2%
4%
6%
10 %
0%
2%
4%
6%
10 %
100.0
99.9
99.6
99.1
96.2
100.0
99.7
99.5
98.5
95.3
99.9
99.4
98.3
96.3
93.1
99.0
98.4
97.1
93.7
89.9
95.0
92.1
85.6
83.2
77.3
84.2
76.2
73.8
69.1
65.0
68.9
66.2
56.8
53.6
50.8
54.7
52.3
51.5
47.6
45.6
100.0
99.6
99.2
97.9
93.0
99.7
99.2
98.3
96.3
91.1
Origen
Angular
TyR
Redondo
M
Gráfica de eficiencia en cada pendiente de los áridos de forma
angular y redondeado

En estado plástico, las mezclas presentaron adecuada manejabilidad y consistencia,
medidas mediante el ensayo de cono invertido.

El peso unitario en estado fresco estuvo en el rango de 1 617 y 1 900 kg/m3. Como
era de esperarse, a mayor contenido de vacíos menor el peso unitario.

No hubo variación entre los valores calculados de peso unitario en estado fresco y
endurecido.

La resistencia a compresión varío de 4,9 a 13,2 MPa. Este rango de resistencias
puede emplearse en aplicaciones como áreas de estacionamiento de tránsito
vehicular ligero.

La relación entre la resistencia a compresión a 7 y 28 días fue de 0,69, ligeramente
mayor al valor tradicional 0,65 que generalmente se espera en los hormigones
convencionales. Es decir, la evolución de la resistencia a compresión es mayor para
el hormigón poroso, para las condiciones del presente estudio.

La resistencia a flexión varió de 1,3 a 2,2 MPa, el cual se encuentra en el rango de
valores esperados para hormigón poroso.

La relación entre la resistencia a flexión con respecto a su resistencia a compresión
fue de 15% a 25%, valores ligeramente mayores a los esperados para el hormigón
convencional que oscila entre 10% y 20%.
La resistencia a tensión indirecta por compresión diametral varía de 0,7 y 1,6 MPa.

Conclusiones

La relación entre la resistencia a tensión por compresión diametral con respecto a su
resistencia a compresión varia de 10 a 18%, valores ligeramente superiores a los
que se espera en los hormigones convencionales que es de 8% a 12%.

Los valores de coeficiente de drenabilidad varían de 0,2 a 1,0 cm/s para 15 y 30 %
de vacíos respectivamente. Teniendo en cuenta que para que un hormigón sea
considerado como poroso debe tener una drenabilidad en el rango de 0,20 a 0,54
cm/s, se puede afirmar que las mezclas propuestas en este estudio cumplen
satisfactoriamente con esta condición, por lo que pueden ser consideradas como
hormigones porosos.

Los resultados obtenidos indican que las muestras de hormigón poroso con agregado
angular tienen mejor resistencia a la colmatación de finos que cuando se emplea
agregado de forma agregado angular, para un mismo porcentaje de vacíos.

La eficiencia de la muestra recién colocada y la muestra colmatada al máximo con
mantenimiento se reduce de 100% a 96.8% con agregado angular y de 99.7% a
95.8% con agregado redondeado.

Se obtiene que en las pendientes de 0% y 2%, la variación de porcentaje de
infiltración son mínimas a comparación de las que tienen pendientes mayores a 4%.
Conclusiones

De los ensayos de colmatación de finos se concluye que el pavimento con mayor
porcentaje de filtración de agua es el agregado angular para un mismo porcentaje
de vacíos.

El ensayo de Colmatación de finos es una condición extrema a la que puede llegar el
hormigón permeable, lo recomendable es no llegar a obtener la colmatación al
máximo y realizar el mantenimiento cuando esta se encuentre en estado
Semicolmatada

Para las condiciones del presente estudio, se ha comprobado el buen desempeño de
los hormigones para ser considerados como hormigones porosos. De acuerdo con
sus propiedades mecánicas, principalmente las de resistencia a compresión, pueden
utilizarse en aplicaciones de tránsito ligero.

Es necesario continuar con mayor investigación experimental y de campo en esta
área de los hormigones porosos, para consolidar el uso de este tipo de hormigón e
incrementar su uso a otras aplicaciones de tipo estructural.
Conclusiones
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