Entre las principales aplicaciones mencionadas por ACI 522 R-10 (2015), destacan:
- Pavimentos y estacionamientos permeables de bajo tráfico vehicular.
- Paredes no estructurales en las se requiera un mayor aislamiento térmico
- Base para las calles, carreteras, caminos y aeropuertos.
- Superficie para los parques y las canchas de tenis.
- Pisos en zonas de parque, zoológico y establos
- Cubierta de piscinas
- Estructuras de Playas y Malecones
- Los forros de pared para pozos de agua; y
- Los arrecifes artificiales donde la estructura abierta de hormigón permeable imita la estructura del arrecife.
Es muy importante mencionar, que este concreto se utiliza sin refuerzo en todas sus aplicaciones por el inminente riesgo de corrosión del acero, debido a la alta porosidad del material.
Al utilizar concreto permeable en diferentes aplicaciones, se presenta numerosas bondades: con relación a lo técnico, social, económico y especialmente en lo sostenible. Argos (2014), las resume en las siguientes:
- Permite el desarrollo urbano recreando el ciclo natural del agua, con un uso controlado del sistema de alcantarillado existente, sin saturarlo o demandar un incremento de secciones para la conducción del agua,
- Reduce y/o elimina la necesidad de estructuras especiales (bordillos, cunetas, sumideros, tubería, cajas de inspección y estructuras de retención) para el manejo de aguas de escorrentía,
- Con un adecuado diseño, construcción, uso y mantenimiento puede ofrecer una vida útil hasta de 20 años o mayor.
- Disminuye el encharcamiento del agua después de lluvias fuertes, reduciendo el riesgo de hidroplaneo y salpicaduras.
- Reduce la necesidad de iluminación artificial, disminuyendo los consumos energéticos debido al color que presenta el concreto.
- Mitiga el efecto “isla de calor”.
- Mejor distribución de las cargas transmitidas (en el caso de pavimentos) hacia el terreno, debido a la existencia de puntos de contacto aleatorios en el concreto.
- El índice de fisuras en el concreto permeable es 25% menor, debido a la baja retracción por el índice de vacíos contenidos en comparación a un concreto convencional.
- Filtra los agentes que pueden contaminar las aguas subterráneas y dañar ecosistemas.
Materiales componentes
El comportamiento del concreto permeable depende de la cantidad y las características de los materiales empleados, por tanto, se recomienda que cumplan con lo siguiente:
Cemento
El ACI 522 R-10 establece que se puede utilizar cualquier tipo de cemento que cumpla con las especificaciones de las normas ASTM C150, ASTM C 585 y ASTM C 1157. Aunque constituye entre 6 y 15% en peso de la mezcla, influye considerablemente en sus propiedades. Con relación a la cantidad a utilizar Tennis et. Al. (2004) recomienda una cantidad de cemento entre 270 a 415 kg/m3 de concreto, que permita alcanzar requisitos de resistencia y permeabilidad adecuados.
Agregados
Los agregados, gruesos y finos utilizados en las dosificaciones deben cumplir con la gradación de las normas ASTM C 33 y ASTM D 448. El ACI 522 R-10 recomienda el uso del agregado redondeado o triturado que esté entre los tamaños 3/4 y 3/8 pulg. (19 y 9.5 mm). Es importante mencionar que la adición de agregado fino a la mezcla para aumentar su resistencia, tiende a reducir la capacidad de percolación del concreto.
Agua
El agua de mezclado en el concreto permeable, debe cumplir con los requisitos mencionados en la norma ASTM C 1602. Con la adición a la mezcla de una cantidad insuficiente de agua da como resultado una mezcla sin cohesión y con baja resistencia, en cambio, la adición de una cantidad excesiva de agua escurrirá la pasta y sellará los poros del concreto (Vigil S., 2012).
La cantidad óptima de agua, da como resultado una mezcla con una apariencia húmeda – metálica (Ghafoori, s.f.).
Aditivos
Usualmente se emplean los aditivos reductores de agua (rango medio o alto), y aditivos retardantes. Estos se adicionan al concreto durante el mezclado, en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento.
Los aditivos reductores de agua (rango medio o alto) se emplean para aumentar el tiempo de trabajabilidad del concreto permeable, porque naturalmente es bajo debido a que está compuesto de una buena cantidad de agregados gruesos y de relaciones agua/cemento bajas. Los aditivos retardantes son usados para controlar el tiempo de fraguado rápido asociado a la porosidad del concreto.
Para la adición de este material, es necesario realizar bachadas de prueba, para evaluar y analizar el uso de cualquier aditivo, con respecto a la influencia en el concreto, las prácticas de construcción, las especificaciones de trabajo y las ventajas económicas que ofrece su empleo (NRMCA, s.f.).
Propiedades en estado fresco
Trabajabilidad
Las mezclas de concreto permeable en estado plástico, son rígidas en comparación con el concreto convencional. Cuando es medido el asentamiento siguiendo ASTM C 143, generalmente es menor de 3/4 pulgadas (20 mm) (Tennis et al., 2004).
Por tanto, para verificar que la mezcla presente una consistencia satisfactoria se puede aplicar el Método de Hand-Squeeze o Método del apretón de mano, que consiste en lo siguiente:
- El contenido de agua utilizado produce una mezcla con una apariencia o brillo metálico húmedo,
- Al ejercer presión y soltar un puñado de mezcla de concreto en la mano, no se desmorona ni se obstruyen los poros y
- No hay pasta de cemento, que fluya lejos de las partículas de los agregados.
Densidad y contenido de vacíos
Para garantizar la calidad y aceptación del concreto permeable, se utiliza como parámetro de referencia la densidad del concreto recién mezclado, puesto que, algunas propiedades del concreto como el revenimiento no tienen ninguna importancia
La densidad y el contenido de vacíos del concreto permeable controlan la mayoría, sino todas, las propiedades físicas del material. La resistencia, la permeabilidad y la durabilidad, están en gran medida regidas por la densidad y el contenido de vacíos de la mezcla del concreto. (ASTM, 2010, párr. 4)
Propiedades en estado endurecido
La importancia de determinar las propiedades del concreto en estado endurecido (densidad, resistencia a la degradación por impacto y abrasión, permeabilidad…etc.) radica en que permiten verificar si cumplen con las especificaciones de cualquier proyecto.
Resistencia a la compresión
En los concretos, la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto a carga axial se le conoce como resistencia a la compresión. Se determina de acuerdo con la norma ASTM C 39, se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2) a una edad de 28 días y se identifica con la siguiente nomenclatura (f’c).
Según registros de investigaciones anteriores, se han desarrollado mezclas de concreto permeable con resistencia a compresión entre 500 psi a 4000 psi (3,5 MPa a 28 MPa), adecuado para varias aplicaciones. Aunque, como se muestra en la Figura 12, usualmente los valores desarrollados oscilan los 2500 psi (17 MPa) (Tennis et al., 2004).
Resistencia a la flexión
Generalmente la resistencia a la flexión en concretos permeables varía entre 150 psi y 550 psi (Ibídem, p.6). Esta propiedad se determina de acuerdo con ASTM C 78 y es afectada por los mismos factores que influyen en la resistencia a compresión..
Permeabilidad
Es la propiedad física más importante del concreto permeable, dado que es diseñado para permitir el paso del agua a través de su estructura. Para que sea funcional se requiere una porosidad aproximadamente del 15% para obtener una percolación significativa (Meiniger, 1988).
En el laboratorio, esta permeabilidad puede determinarse mediante el permeámetro como el desarrollado por Neithalath. El permeámetro consiste en medir el tiempo que tarda el agua en transitar desde una altura inicial (h1) de 30 cm (300 mm) hasta una altura final (h2) de 15 cm (150 mm) por encima de la muestra de concreto
En cambio, la tasa de infiltración en campo se puede medir mediante la norma ASTM C 1701. Básicamente, la prueba consiste en verter cierta cantidad de agua dentro de un anillo con diámetro de 300 ± 10 mm (12.0 ± 0.5 pulg) y una altura mínima de 50 mm (2.0 pulg), comenzando a cronometrar tan pronto como el agua toque la superficie del concreto. El cronometro se debe detener cuando el agua deje de estar presente en la superficie del concreto. El tiempo medido se registra con una aproximación de 0.1 s. Generalmente la velocidad de infiltración (drenaje) varía de 81 a 730 L/min/m2 (ACI 522 R-10, 2015).
El comportamiento del concreto permeable depende de la cantidad y las características de los materiales empleados.
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