Estudio de superficies urbanas multifuncionales de hormigón poroso
- Autores: Eduardo Javier Elizondo Martínez
- Directores de la Tesis: Jorge Rodríguez Hernández (dir. tes.), Alexandra Ossa López (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Study of porous concrete multifunctional urban surfaces
- Tribunal Calificador de la Tesis: Elena Blanco Fernández (presid.), Luis Ángel Sañudo Fontaneda (secret.), Piergiorgio Tataranni (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Civil por la Universidad de Cantabria
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UCrea
- Resumen
- español
Los pavimentos de hormigón poroso son un tipo de firmes permeables, considerados uno de los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) más completos. Su estructura es adecuada para que el tráfico rodado y los peatones puedan transitar sobre ellos, mientras permiten que el agua proveniente de la lluvia se infiltre a las capas inferiores hasta llegar al subsuelo, o se almacene para un uso posterior. Con esto se controla la escorrentía superficial, y se disminuye la contaminación del agua, a la vez que se previenen posibles accidentes de tráfico asociados a la presencia del agua en la superficie. Esta característica se logra gracias a que estos pavimentos tienen una alta porosidad y vacíos interconectados.
El análisis de la literatura realizado en la presente tesis doctoral ha permitido destacar que los pavimentos de hormigón poroso proporcionan una serie de ventajas y propiedades adicionales que le otorgan la condición de pavimento multifuncional: resistencia mecánica, infiltración del agua, resistencia al deslizamiento, absorción del sonido generado por los vehículos y el pavimento, capacidad para limpiar parte de la contaminación atmosférica mediante el proceso de eficiencia fotocatalítica, entre otros. Sin embargo, debido a que los pavimentos de hormigón poroso tienen un alto contenido de vacíos, su estructura es más débil y menos trabajable.
Es por esta razón que se ha trabajado en el desarrollo de una nueva metodología que permita el incremento de la resistencia mecánica, manteniendo una infiltración del agua adecuada. Se han empleado diversos agregados (ofita, pórfido, basalto y caliza), granulometrías (2-4, 4-8, 5-10, 4-12 y 8-12mm), aditivos y fibras (fibras de acero y polipropileno, inclusor de aire, microsílice, nanosílice, superplastificante, modulador de viscosidad, retardante y dióxido de titanio), así como materiales alternativos al cemento (geopolímeros a base de metacaolín), evaluados mediante diversos ensayos mecánicos (tracción indirecta, compresión y módulo de rigidez), hidráulicos (permeabilidad y porosidad) y superficiales (resistencia al deslizamiento, círculo de arena para la macrotextura y absorción del sonido). Estudiando también diversos métodos de compactación (compresión axial, impacto, giratorio, seccionado y varilla de apisonamiento) y discutiendo y comparando los resultados con herramientas estadísticas y de análisis multi-criterio para obtener las dosificaciones óptimas.
Siguiendo esta metodología, se han identificado los parámetros de diseño que proporcionan la mejor relación entre los diversos ensayos realizados. La viabilidad de la metodología desarrollada (PCD) fue comparada con la referencia de la normativa ACI. Además, el estudio de aditivos y fibras permitió incrementar tanto la trabajabilidad como la resistencia mecánica de las mezclas. Por otra parte, el análisis de los diferentes métodos de compactación permitió identificar tanto el proceso como la carga necesarias para adquirir los mejores resultados de resistencia y permeabilidad, de acuerdo a las necesidades del pavimento que se diseña. Finalmente, se probaron nuevos materiales más sostenibles, a base de material metacaolín y activado con una combinación de silicato de sodio e hidróxido de sodio, constatando el alto potencial que tiene el desarrollo e implementación de materiales alternativos al cemento convencional.
Los resultados han permitido concluir la viabilidad de la nueva metodología presentada en la presente tesis doctoral, incrementando los valores mecánicos de las mezclas de hormigón poroso en un 30% con respecto a la metodología ACI. Aunque los valores de permeabilidad fueron un 40% más bajos, se situaron por encima del mínimo especificado por el NCAT, de 100m/día (0.012cm/s). Se ha probado que es posible lograr un pavimento multifuncional de hormigón poroso con la metodología propuesta, aditivos superplastificante, inclusor de aire y fibras de polipropileno, y compactación por impacto.
- English
Porous concrete pavements are considere done of the most complete Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS). Its porous structure is suitable for road traffic and pedestrians, while allowing rainwater to infiltrate into the inner layers reaching the subsoil, or to be stored for later use, controlling surface runoff, decreasing water pollution. The present doctoral thesis has worked on the development of a new methodology of design that allows the increase of mechanical resistance while maintaining an adequate water infiltration. Different aggregates, gradations, additives and fibers, and compaction methods have been used, as well as alternative materials to cement (geopolymers), evaluated through various mechanical, hydraulic and superficial tests. Results have been discussed and compared through statistical and multi-criteria analysis tools to obtain the optimal dosages.
- español
