Concreto permeable: alternativas sustentables

El concreto permeable es un material de construcción novedoso que ofrece múltiples ventajas medioambientales y económicas.

La principal virtud del concreto permeable es el adecuado manejo del agua de lluvia, cualidad reconocida positivamente por organismos internacionales como la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés). El concreto permeable no tiene finos o posee pocos finos. Este concreto se usa principalmente como pavimento en aplicaciones de vialidades de bajo tráfico, áreas de estacionamientos, senderos y caminos para peatones o ciclistas. Es un concreto especial, resultado de la combinación de agregado grueso, cemento y agua que favorece la creación de una estructura de tipo porosa que permite el paso de agua a través de él. Es de baja resistencia; con revenimiento cero; es seco y poroso y puede usarse como pavimento de aceptable calidad estructural, que permita filtrar el agua de lluvia, y evitar el escurrimiento superficial.

En los últimos años, el concreto permeable se ha usado como una alternativa a la típica solución de construir pozos para retención o almacenamiento de aguas pluviales. En general, ha tenido éxito en la construcción de áreas de estacionamiento con pavimentos de concreto permeable que permiten la filtración del agua al subsuelo, reduciendo el escurrimiento superficial, evitando la contaminación, el encharcamiento y la erosión de áreas aledañas (Fotos 1 y 2).

El procedimiento constructivo de un sistema de pavimento de concreto permeable es diferente al empleado en la creación de pavimentos de concreto convencional; además, su criterio de aceptación no está basado en la resistencia a compresión, sino en la porosidad y permeabilidad, por lo tanto tiene una perspectiva diferente. A continuación se presenta una revisión de algunos aspectos importantes relacionados con el uso del concreto permeable.

Concreto permeable

De acuerdo con el ACI-522R, el concreto permeable es un material de estructura abierta con revenimiento cero, compuesto por cemento Portland, agregado grueso, poco o nada de finos, aditivos y agua. La combinación de estos ingredientes produce un material endurecido con poros interconectados, cuyo tamaño varía de 2 a 8 mm lo que permite el paso de agua. El contenido de vacíos puede variar de un 18 a un 35 por ciento, con resistencias a compresión típicas de 2.8 a 28 MPa. Su velocidad de drenaje depende del tamaño del agregado y de la densidad de la mezcla, pero generalmente varía en el rango de 81 a 730 L/min/m2.

En general, como ya se ha comentado, se emplean los mismos materiales que en el concreto convencional; es decir, materiales cementantes, agregados grueso y fino, aditivo y agua. Sin embargo, el agregado fino está limitado a pequeñas cantidades o se elimina de la composición de la mezcla. Si bien, al añadir agregado fino se incrementa la resistencia puede reducir el contenido de vacíos y por lo tanto la permeabilidad del concreto, la cual es la principal característica de estos concretos.

Como materiales cementantes se pueden emplear: el cemento Portland de uso general (ASTM 150 y C1157); cementos adicionados (ASTM C595 y C1157), así como materiales suplementarios como la ceniza volante, humo de sílice y escorias de alto horno (ASTM C618, C1240 y C989). Cabe subrayar que por lo general se emplean agregados gruesos de 9.5, 19.0 y hasta 25.4 mm de tamaño máximo (ASTM C33), que puede ser de peso normal o ligero, y de forma redondeada o triturada. Los agregados de forma redondeada producen mayores resistencias; los de mayor tamaño superficies más ásperas, mientras que los de tamaño pequeño y textura suave son más fáciles de colocar aunque requieren de mayor cantidad de cemento. Respecto al agregado fino, es común que no se use; sin embargo, en caso necesario se recomienda su uso en bajos contenidos, cuidando que no se reduzca la permeabilidad del concreto.

El agua potable es adecuada para la elaboración del concreto permeable. Se puede emplear agua de otras fuentes o reciclada; sin embargo debe cumplir con lo especificado en la ASTM C1602, y se debe verificar que su empleo no influya en el tiempo de fraguado, resistencia y durabilidad. Debido a la ausencia o limitada cantidad de agregado fino, la cantidad de agua es un factor determinante en el concreto permeable. La resistencia del concreto depende de la adherencia entre la pasta de cemento y las partículas de agregado grueso. La falta de agua provocará la falta de adherencia, mientras que el exceso de agua puede generar la obstrucción de los poros. En el primer caso se puede presentar la falla prematura de la superficie, y en el segundo se perderá la capacidad de filtración de la superficie, es decir, perderá permeabilidad (Fotos a, b y c).

La mezcla de concreto permeable es más rígida y su tiempo de fraguado es menor comparado con la del concreto convencional, por lo que en caso necesario se pueden emplear aditivos retardantes de fraguado, muy recomendable en climas calurosos para facilitar la entrega y su colocación. Para prolongar la condición fresca de la mezcla y facilitar la descarga se pueden emplear estabilizadores de hidratación o aditivos retardantes de larga duración. En todos los casos se debe verificar que los aditivos cumplan lo especificado en la ASTM C494.

Propiedades

En la Tabla 1 se presenta las propiedades típicas de las mezclas de concreto permeable.

Propiedades en estado fresco

• Revenimiento: En general, es cero; sin embargo se han usado valores en el rango de 20 a 50 mm. La prueba del revenimiento –que se puede realizar de acuerdo con la ASTM C143– no es una prueba que se considera para fines de control de calidad, como en el caso del concreto convencional, sólo se considera como un valor de referencia, debido principalmente a que la mezcla es demasiado rígida y la medición del revenimiento en la mayoría de casos no es aplicable.

• Peso unitario: El peso uni-tario del concreto permeable es del orden del 70% del concreto convencional. Su determinación se hace de acuerdo con lo especi-ficado en la ASTM C1688.

• Tiempo de fraguado: El tiempo de fraguado se reduce en el concreto permeable, por lo que en algunos casos se deben usar aditivos químicos para permitir la adecuada colocación.

Propiedades en estado endurecido

• Porosidad: La porosidad es una medida de los espacios vacíos entre los agregados. La condición para que un concreto sea permeable es que el contenido de vacíos sea mayor al 15%.

• Permeabilidad: La permeabilidad al igual que la porosidad depende de las propiedades de los materiales, la proporción de la mezcla y de los métodos de colocación y compactación. Una excesiva compactación reducirá la permeabilidad al sellar los poros necesarios para la filtración del agua.

Propiedades mecánicas

La resistencia a compresión típica es del orden de 17 MPa; sin embargo, se pueden desarrollar resistencias hasta de 28 MPa. La resistencia a compresión está influenciada por los materiales componentes, el esfuerzo de compactación y por el contenido de vacíos. La Tabla 2 muestra la relación entre la resistencia a compresión y el contenido de vacíos para 2 tamaños de agregado, 19.0 y 9.5 mm (ASTM C33, No. 67, y 8, respectivamente).

La resistencia a flexión varía entre 1 y 3.8 MPa. Su determinación puede estar sujeta a importante variabilidad, por lo que es común medir la resistencia a compresión y usar relaciones empíricas para estimar su valor. Por su parte, la contracción por secado en el concreto permeable se presenta más pronto, sin embargo, es menor, del orden de la mitad de lo esperado en el concreto convencional. La menor contracción permite eliminar el número de juntas, o en todo caso, respecto a los pavimentos construidos con concretos convencionales, colocarlas más espaciadas.

Beneficios

• Medioambientales: La elevada permeabilidad del concreto permeable, es una solución al problema del escurrimiento superficial proveniente de las aguas pluviales, cuando se usa como sistemas de pavimentos de concreto permeable, evitando los encharcamientos. Otro beneficio asociado a su uso está relacionado con su capacidad de permitir la filtración de los contaminantes de los automóviles, lo que impide la contaminación de áreas adyacentes, como sucede con las superficies impermeables. 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.

Además, el efecto de isla de calor, que es un fenómeno asociado a las urbanizaciones y que está relacionado a la construcción de estructuras que tienden a retener calor, disminuye por el mayor albedo del concreto permeable, dado que su estructura de poros permite la circulación de aire y por lo tanto menor retención de calor. Asimismo, la luz que refleja el concreto permeable hace que disminuya la temperatura ambiental, especialmente en las zonas urbanas; en la noche, los pavimentos de concreto permeable requieren de menor iluminación debido a la mayor reflexión que tienen a la luz.

• Económicos: El concreto permeable puede usarse como una alternativa en áreas de estacionamiento y reducir la necesidad de construir pozos de retención para almacenar el agua pluvial. El mismo pavimento actuará como área de retención, lo que reducirá el costo de la construcción de pozos de retención, la instalación de bombas, los tubos de drenaje, y su mantenimiento o permitir sistemas de alcantarillado de menor tamaño.

• Estructurales: 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. El concreto permeable es durable y resistente al tiempo, pudiendo durar muchos años (20 a 30 años) con el mantenimiento adecuado.

Conclusiones

El concreto permeable es un tipo especial de concreto con alto grado de porosidad cuya principal característica es permitir el paso del agua a través de su estructura porosa, por lo que es considerado como un material de construcción sustentable, por su buen manejo de las aguas de pluviales. Es un material que puede ser proporcionado por cualquier contratista de concreto; sin embargo, deberá tener experiencia y familiaridad con este tipo de concreto para asegurar su calidad. Cuando se use como sistema de pavimentos, es de vital importancia darle mantenimiento, cuando lo requiera, para así asegurar que cumpla con su función de permeabilidad.

Los métodos de proporcionamiento convencionales no son aplicables al concreto permeable, tampoco los métodos de prueba; debido a lo anterior grupos de trabajo de la ASTM y ACI vienen trabajando arduamente en estos apartados. Recientemente se han publicado los primeros resultados de estos trabajos; el ACI ha publicado una Guía para el Proporcionamiento de Concreto Permeable, mientras que la ASTM publicó los nuevos métodos de prueba para determinar el Peso Unitario y la Velocidad de Infiltración. Cabe subrayar que en el pasado se ha realizado mucha investigación relacionada con el concreto permeable; sin embargo, es necesario que ésta se intensifique alrededor del mundo, a fin de que se impulse su desarrollo y que en el futuro sea un material de construcción de uso común.

 

Texto: Carlos Aire (UNAM/IINGEN/Estructuras y Materiales)