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Introducción
En las últimas décadas se ha podido contemplar fuertes lluvias que han causado presencia de agua en los pavimentos, ocasionando problemas a las personas y vehículos que transitan por el lugar. Rojas et al. (2019) nos hace mención que en el 2017 Perú percibió un fenómeno natural denominado el fenómeno de el Niño, las cuales se manifestó con intensas lluvias por prolongadas horas que causaron activaciones de diferentes quebradas en diferentes zonas del país originando huaicos e inundaciones. Teniendo como consecuencias impactos negativos en la infraestructura urbana y rural, de acuerdo con los informes oficiales reportados, se comunicaron que 136 personas fallecieron y 17,236 quedaron damnificados y 1,075,932 afectados. En los 30 últimos años la investigación y la aplicación del concreto permeable se viene incrementando, en los países tales como: Australia, Estados Unidos y Japón, en la actualidad su ampliación se da en calles residenciales, parques, parqueaderos, vías para peatones y bicicletas, actualmente la resistencia que brinda el concreto permeable no es lo adecuado para el uso en pavimentos de alto tránsito, es por ello que en estos últimos años se están realizando estudios para incrementar la resistencia de este material (Arango, 2022).
En las últimas décadas se ha podido contemplar fuertes lluvias que han causado presencia de agua en los pavimentos, ocasionando problemas a las personas y vehículos que transitan por el lugar. Rojas et al. (2019) nos hace mención que en el 2017 Perú percibió un fenómeno natural denominado el fenómeno de el Niño, las cuales se manifestó con intensas lluvias por prolongadas horas que causaron activaciones de diferentes quebradas en diferentes zonas del país originando huaicos e inundaciones. Teniendo como consecuencias impactos negativos en la infraestructura urbana y rural, de acuerdo con los informes oficiales reportados, se comunicaron que 136 personas fallecieron y 17,236 quedaron damnificados y 1,075,932 afectados. En los 30 últimos años la investigación y la aplicación del concreto permeable se viene incrementando, en los países tales como: Australia, Estados Unidos y Japón, en la actualidad su ampliación se da en calles residenciales, parques, parqueaderos, vías para peatones y bicicletas, actualmente la resistencia que brinda el concreto permeable no es lo adecuado para el uso en pavimentos de alto tránsito, es por ello que en estos últimos años se están realizando estudios para incrementar la resistencia de este material (Arango, 2022).
En los últimos años, en el mundo se generan aproximadamente 1,300 millones de toneladas de residuos sólidos cada año, que representan un aproximado de la mitad de todos los materiales, es por ello por lo que en la actualidad la necesidad de poner en práctica el reciclaje se ha venido incrementando, como es el caso del reciclaje de materiales de construcción para su posterior uso como aditivo en reemplazo de otros materiales convencionales (Mimbela, Muños y Rodríguez, 2021). El ladrillo es elaborado principalmente de arcilla que es sometido a temperaturas elevadas para adquirir sus propiedades, al estar compuesto por dicho material por su naturaleza es permeable, lo que favorece la infiltración de agua en el pavimento, con relación a la durabilidad, el ladrillo utilizado fue el ladrillo King Kong de 18 huecos que, se caracteriza por su manejo en muros portantes ya que son unidades de albañilería sólidas y que de acuerdo a las Normas Técnicas de diseño sísmico el porcentaje de vacíos no supera el límite establecido, es decir mientras menor sea el porcentaje de vacíos del ladrillo, la infiltración de agua se reduce y la durabilidad aumenta. Utilizar materiales reciclados en estos tiempos se está volviendo una exigencia para mitigar el impacto ambiental, por ello utilizar los residuos de ladrillos para reemplazar los agregados se convierte en una buena alternativa que permite disminuir los requerimientos de botaderos de residuos sólidos de construcción (Amorós, Centurión y Hoyos, 2018).
Durante las últimas décadas han aumentado la cantidad de residuos de ladrillos en el campo de la construcción y demolición, registrándose uno aproximado de 120 toneladas solo en el año 2014 en la región Lima, actualmente en dicha región existen una gran cantidad de residuos de ladrillos y de construcción, estos tipos de residuos no reciben ningún tipo de tratamiento y simplemente son arrojados a botaderos clandestinos perjudicando a los vecinos (Vilca, 2017). De acuerdo con estudios realizados en los cuales se utilizó ladrillo reciclado molido como un material de construcción se consiguieron aumentar la resistencia a compresión del concreto, es por ello que se recomienda el uso del ladrillo reciclado en diferentes aplicaciones ya que el material tiene la posibilidad de aumentar las propiedades mecánicas del concreto (Moreno, Ospina y Rodríguez, 2019). En la actualidad se han realizado una serie de investigaciones utilizando ladrillo reciclado como agregado fino para la fabricación de un concreto convencional, con la finalidad de mejorar la resistencia a compresión, consiguiendo resultados óptimos, con respecto a su utilización en la producción de un pavimento permeable, no se han encontrado investigaciones en las que se haya utilizado el ladrillo reciclado, es por ello que se propuso elaborar un pavimento permeable con una resistencia de 210 kg/cm2.
El objetivo de la presente investigación fue mejorar la resistencia a compresión del pavimento permeable para parqueaderos utilizando ladrillo reciclado molido como agregado fino, para ello se realizo el ensayo de resistencia a compresión de acuerdo al método normalizado para la determinación del esfuerzo a compresión de concreto endurecido NTP 339.034-11 / ASTM C39-07, para determinar la resistencia a flexión el procedimiento se llevó a cabo de acuerdo a la Norma ASTM C78 y para determinar la permeabilidad del concreto se utilizó un permeámetro de PVC elaborado de acuerdo a lo especificado en la Norma ACI 522R-10.
Metodología
El estudio de carácter experimental se efectuó en base a las especificaciones de la Norma ACI 522r-10, para ello se utilizaron laboratorios acreditados por el Instituto Nacional de Calidad INACAL en la ciudad de Lima.
Caracterización del ladrillo reciclado
La caracterización del ladrillo reciclado molido se realizó en el laboratorio con la ayuda de los tamices, para de esa manera cumplir con las características de un agregado fino que, de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTP 400.037, nos indica que en los tamices 3/8” debe pasar el 100% del material, en el Nro 4 debe pasar entre un 95% y 100%, Nro 8 entre 80% y 100%, Nro 16 de 50% a 85%, Nro 30 entre 25% y 60%, Nro 50 de 5% a 30%, Nro 100 entre 0% y 10%, y el tamiz Nro 200 el rango que pasa permitido es de 0 - 3%. El ensayo de granulometría es el proceso en lo cual se determina la distribución de tamaños de partículas por medio de los tamices, para la distribución de los tamaños, para corroborar el cumplimiento de los requerimientos se utiliza normas de acuerdo con el tipo de estudio que se quiere efectuar (Ayala y et al. 2019). El análisis granulométrico se efectuó conforme a los procedimientos establecidos en la Norma técnica peruana NTP 400.037
En la figura 1 se muestra la curva granulométrica del ladrillo reciclado molido, curva que resulta del graficado de abertura del tamiz y el porcentaje que pasa por los diferentes tamices, material en el cual se utilizó para la fabricación del concreto permeable en adición con diversas proporciones de ladrillo reciclado y agregado fino, que a su vez se mezclaron con el agregado grueso, cemento y aditivo superplastificante MasterEase 3010. En la figura se visualiza tres tipos de curvas, siendo la línea entrecortada (central) la granulometría ideal para ser considerado un agregado fino bien graduado, las líneas ubicadas en los extremos indican el límite establecido por la Norma Técnica Peruana (NTP 400.037) para ser considerado agregado fino, para la caracterización del ladrillo reciclado se realizó los controles necesarios, para ello se tuvo en cuenta que según la NTP 400.037 para el tamiz 3/8” debe pasar la totalidad del material y para los tamices Nro 4 y Nro 8, nos dice que el rango máximo permitido de material que pasa es el 100%, teniendo en cuenta esos criterios y con la ayuda de los tamices en mención se trituro el ladrillo de los retenidos en estos tamices, adicional a estos procedimientos también se realizó un control para no exceder el límite de finos establecido por la norma, para ello se descartó el material pasante por el tamiz Nro 100, puesto que el rango permitido de material pasante por el tamiz mencionado esta entre 0% y 10%, posterior a los procedimientos efectuados se realizó el análisis granulométrico para verificar el cumplimiento con la Norma, llegando a una conclusión de que las características del agregado fino utilizado para la producción del concreto permeable se ubicaron dentro de los parámetros aceptados por la Norma.
Tabla 1: Propiedades físicas del ladrillo reciclado.
| PROPIEDADES FÍSICAS | ||
|---|---|---|
| Tamaño Máximo Nominal (TMN) | N° 4 | |
| Tamaño Máximo (TM) | 3/8” | |
| Peso Específico (Pe) | 2.24 | |
| Peso Unitario Compactado (PUC) (kg/m3) | 1.317 | |
| Peso Unitario Suelto (PUS) (kg/m3) | 1.171 | |
| Porcentaje de Absorción (%) | 6.4 | |
| Contenido de Humedad (%) | 1.56 | |
| Módulo de fineza (MF) | 3.02 | |
En la tabla 1 se muestra las propiedades físicas del ladrillo reciclado, donde se obtuvo un módulo de fineza de 3.02, y que de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTP 400.037 el modulo de fineza no debe superar el límite de 3.10 para ser considerado agregado fino, el tamaño máximo estuvo situado en el tamiz 3/8”, el tamaño máximo nominal se ubicó en el tamiz N° 4, el peso unitario suelto del ladrillo reciclado 1.171 kg/m3, el peso unitario compactado 1.317 kg/m3, peso específico 2.24, contenido de humedad de 1.56 y un porcentaje de absorción de 6.4 %. El tipo de suelo predomínate en el lugar de estudio (Lima) son granulares de tipo arena.
Diseño factorial 2
Es un experimento en el que consta de dos factores, cada uno de ellos con dos niveles y se utiliza cuando el número de componentes que se desea examinar es dos y la cantidad de diseños comprendidos son cuatro (Gutiérrez y de la Vara, 2007). Para ello se realizó la manipulación de dos variables, el ladrillo reciclado que estuvo en un rango de 1% a 4% y el agregado fino en proporciones de 5% a 8%. Para efectuar el diseño de las proporciones de ambos materiales se utilizó un software estadístico, en los cuales, sigue los procedimientos mostrados en la figura 2.
Tabla 2: Diseño factorial con agregado fino y ladrillo reciclado.
| FACTORES | BAJO | ALTO | UNIDADES |
|---|---|---|---|
| Ladrillo Reciclado (%) | 1 | 4 | % |
| Agregado Fino (%) | 5 | 8 | % |
En la tabla 2 se puede observar las proporciones utilizadas para desarrollar la presente investigación, las proporciones de ladrillos que se utilizaron fueron de 1% el más bajo y 4% el más alto, para el agregado fino se empleó 5% y 8% respectivamente. En relación a las proporciones y rangos utilizados para el ladrillo reciclado, se empleó de 1% a 4% porque no existía un estudio previo donde indica el efecto producido en las propiedades del concreto permeable, es por ello que se decidió experimentar entre los rangos de 1% a 4%, para el agregado fino se dispuso utilizar una proporción de 5% a 8%, esto debido a que en los estudios previos utilizar una cantidad de agregado fino inferior al 5% se obtiene una resistencia a compresión relativamente bajas inferiores a 150 kg/cm2, se estableció un límite de 8% porque de acuerdo a las investigaciones no recomiendan emplear una cantidad superior al 15% ya que se reduce drásticamente la permeabilidad
En el trabajo de titulación “Propuesta para el uso de agregado reciclado para la elaboración de concreto para estructuras aporticadas con f’c=280 kg/cm2 en Lima para disminuir la contaminación ambiental”, se analizó el comportamiento a través de un análisis de las características mecánicas y de duración de las diferentes muestras con diversas proporciones de concreto reciclado con el propósito de obtener una relación de reemplazo adecuado de agregado natural o de cantera por el agregado reutilizado para que las propiedades del concreto se localicen dentro de los rangos detallados por las normas, llego a una conclusión que reemplazar hasta un 50% de agregado reciclado por agregado tradicional es viable (Bazalar y Cadenillas, 2019).
Pineda y Quintero (2018) en su trabajo de investigación analizaron la incorporación de ladrillo molido en la mezcla de concreto, cuyo objetivo principal fue evaluar la incorporación de polvo de ladrillo en proporciones en la mezcla de cemento para la elaboración de concreto, el diseño de mezcla estaba compuesto por cemento, polvo de ladrillo y agua, donde se ejecutaron pruebas con proporciones de 0%, 15%, 20%, 25% y 30% de polvo de ladrillo. Se concluyó que reemplazando con 25% de incorporación de polvo de ladrillo y 75% de cemento es lo más factible en cuanto a la ganancia de la resistencia del concreto de 31,09 MPa.
Rosas (2018) en su trabajo de investigación evaluó la incidencia del ladrillo molido como agregado, utilizando una metodología experimental, se llegó a la conclusión que hasta un 30% de sustitución del agregado se obtiene resultados favorables, pasado el 30% las propiedades del concreto decaen. En la investigación se observó es posible utilizar el ladrillo reciclado como material de construcción hasta un 30% de sustitución por el agregado, pasando dicho límite las propiedades mecánicas del concreto decaen. En otras investigaciones Mulyono y Anisah (2019) en su artículo científico efectuó un estudio utilizando cenizas volantes, utilizando proporciones de 10% a 30%, donde se logró obtener resultados favorables empleando 10% de cenizas, en la resistencia a la compresión y flexo-tracción del concreto poroso.
En la tabla 3 se muestra las proporciones de ladrillo reciclado molido y agregado fino utilizados en cada proporción, para el tratamiento 1 se tiene proporciones de 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino, en el tratamiento 2 posee una proporción de 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino, de la misma manera para los tratamientos 3 y 4, es decir el método utilizado interactúa con diferentes cantidades para cada diseño, de manera que no se repita las mismas cantidades en los diseños anteriores. Se estableció un límite máximo de 4% para el ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, teniendo en cuenta que el ladrillo reciclado molido reemplaza en cierta medida al agregado fino y la suma de ambos materiales se obtiene un total de 12% de agregado fino, se fijó dicho limite ya que los estudios previos recomiendan utilizar una proporción de agregado fino inferior al 15% para no repercutir en la permeabilidad del concreto, las composiciones mostradas se dio gracias al uso del diseño factorial 22 en el que realiza las máximas combinaciones posibles y de esa manera buscar la proporción más adecuada.
Diseño de mezcla del concreto permeable.
Para la fabricación del concreto permeable se utilizaron diversas dosificaciones para cada diseño, como se muestra en la tabla 2, producto del diseño factorial 22, la resistencia de diseño requerida fue de 210 kg/cm2.
Tabla 4: Diseño de mezcla del concreto permeable.
| Proporciones | Relación a/c | Dosificación | Proporción de aditivo superplastificante (%) | Aditivo superplastificante (g) |
|---|---|---|---|---|
| 0% L.R. + 0% A.F. (Patrón) | 0.30 | 1.0: 0.00: 4.89 | 1.5 | 637.50 |
| 1% L.R + 5% A.F | 1.0: 0.28: 4.60 | |||
| 4% L.R + 5% A.F | 1.0: 0.41: 4.45 | |||
| 1% L.R + 8% A.F. | 1.0: 0.41: 4.45 | |||
| 4% L.R + 8% A. F | 1.0: 0.55: 4.31 |
En la tabla 4 se muestra las dosificaciones de los materiales utilizados para la elaboración del concreto permeable para cada una de las proporciones de ladrillo reciclado (L.R) y agregado fino (A.F), para la muestra patrón se tiene una dosificación 1.0: 0.00: 4.89, en los cuales 1.0 corresponde a una bolsa de cemento, 0.00 representa a cero bolsas de agregado fino y 4.89 simboliza la cantidad de bolsas de agregado grueso utilizado. Para la presente investigación se utilizó una relación agua cemento de 0.30 y según la norma ACI 522R-10 recomienda utilizar una relación agua cemento de 0.26 a 0.40, además se tuvo en consideración la relación a/cm utilizado por los antecedentes, donde en su mayoría obtienen buenos resultados con una relación a/cm de 0.30. En relación con las dosificaciones mostradas se obtienen a partir del diseño de mezcla efectuado para cada uno de los grupos, considerando las propiedades físicas de cada material, además se utilizó 1.5% de aditivo superplastificante para brindarle trabajabilidad al concreto, se empleó dicha proporción teniendo en cuenta las recomendaciones de los estudios previos. Se dispuso a reemplazar las proporciones de agregado fino por ladrillo reciclado a partir del 5% y 8% de agregado fino para poder observar con que proporción se podría obtener resultados óptimos.
Campos y Sáenz (2020) realizaron un análisis del concreto utilizando materiales reciclados, para ello elaboró mezclas con diferentes proporciones de agregado reciclado, con porcentajes 0%, 20%, 40%, 60%, 80% y 100% de agregado reutilizado, para luego someter a ensayos de resistencia a la compresión y flexión, en lo cual consiguió una resistencia a la compresión de concreto de f’c=210 kg/cm2 y f’c=280 kg/cm2. Los resultados que se lograron obtener al reemplazar un 40% de agregado reciclado, fue que aumenta su resistencia a la compresión y tracción, pero con respecto a la resistencia a la flexión disminuye en un 28.48%.
Ensayo de permeabilidad
Permeabilidad: para Ramos (2018) es la capacidad de permitir a un fluido atravesar un material sin alterar su composición, la infiltración también depende de la compactación, mientras mayor sea la compactación disminuirá la infiltración, la permeabilidad de un concreto permeable se halla en los rangos de 0.2 cm/s a 0.54 cm/s. Para llevar a cabo la presente investigación se planteó llegar a una permeabilidad de 0.2 cm/s debido a que se utilizó el ladrillo reciclado molido como uno de los componentes.
Para efectuar el ensayo de permeabilidad se elaboró un permeámetro de PVC de acuerdo a lo especificado en la Norma ACI 522R-10 como se visualiza en la figura 2, para posteriormente determinar el coeficiente de permeabilidad con la fórmula de la ley de Darcy. Durante el ensayo se determinó el tiempo que tarda en atravesar el agua por toda la tubería, la altura de la muestra, área de la tubería, área de la muestra de concreto permeable, altura inicial y altura final de la tubería, para luego aplicar la formula y obtener el coeficiente de permeabilidad del concreto.
Asentamiento del concreto.
Tabla 5: Valores de Asentamiento
| Proporciones | Asentamiento (Pulgadas) | Aspecto |
|---|---|---|
| 0% L.R. + 0% A.F. (Patrón) | 1 | Sin cohesión |
| 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 7.5 | Fluido |
| 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 8 | Fluido |
| 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 8.5 | Fluido |
| 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 7.5 | Fluido |
En la tabla 5 se muestra el asentamiento del concreto para el diseño patrón y para los diseños con ladrillo reciclado molido y agregado fino, en el que se puede visualizar que el diseño patrón no presenta una buena consistencia, mientras que, para los diseños con ladrillo reciclado molido y agregado fino, poseen una buena trabajabilidad.
Resistencia a compresión del concreto.
Para el ensayo de resistencia a compresión las muestras no serán ensayadas si en cualquier diámetro de las probetas individuales difiere por más del 2% (NTP 339.034-11, 2015). Para el ensayo de resistencia a compresión se tuvo en cuenta lo especificado en la Norma Técnica peruana.
Tabla 6: Resultados de resistencia a compresión
| Proporciones | Resistencia a compresión (kg/cm 2 ) | ||
|---|---|---|---|
| 7 días | 14 días | 28 días | |
| 0% L.R. + 0% A.F. (Patrón) | 42 | 67 | 78 |
| 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 99 | 108 | 126 |
| 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 129 | 163 | 181 |
| 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 76 | 94 | 82 |
| 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 157 | 178 | 217 |
En la tabla 6 se muestra los resultados de resistencia a compresión a los 28 días del concreto permeable para los 5 diseños, donde se observa que en el diseño con las proporciones de 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino se logra conseguir un 39% de resistencia requerida y para el diseño con 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino se alcanzó un 103% de resistencia requerida, es decir se superó un 3% de lo propuesto, en comparación con el diseño 4 con proporción 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino, las diferencias presentadas son del 63%, es decir que solo por incrementar 4% de ladrillo reciclado el incremento de resistencia a compresión son muy notables. La resistencia a compresión obtenida a los 28 días para el diseño número 5 fue de 217 kg/cm2, donde se puede afirmar que utilizar ladrillo reciclado molido como agregado fino en la fabricación de concreto permeable es factible.
La resistencia a compresión a los 7 días para el diseño patrón fue de 42 kg/cm2 y a los 14 días de 67 kg/cm2, obteniendo una ganancia de 25 kg/cm2 con respecto a los 7 días, y 36 kg/cm2 a los 28 días posteriormente, para el diseño con proporción 4% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, a los 7 días se tenía una resistencia de 157 kg/cm2, a los 14 días de 178 kg/cm2 y a los 28 días 217 kg/cm2, es decir a los 14 días obtuvo una ganancia de 21 kg/cm2 con respecto a los 7 días y 60 kg/cm2 a los 28 días.
En la figura 3 se visualiza el gráfico de la resistencia a compresión para el diseño patrón y los diseños experimentales con proporciones: 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino, 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino, 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino y 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. En el diseño experimental cinco donde se utilizó 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino se consiguió una resistencia a compresión de 217 kg/cm2, consiguiendo un 103% de resistencia requerida.
En la figura 4 se visualiza las resistencias obtenidas por los cinco diseños experimentales realizados, en los cuales se puede observar que los diseños menos favorables son los diseños experimentales 2 y 4, para el diseño 4 de acuerdo al gráfico mostrado se visualiza que la máxima resistencia adquirida se dio a los 14 días, con una resistencia a compresión de 94 kg/cm2, mientras tanto en el día 28 se registró 82 kg/cm2, concluyendo así que las proporciones 1% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino no son las adecuadas para la elaboración de un concreto permeable con una resistencia requerida de 210 kg/cm2. La causa principal del incremento de la resistencia a compresión del concreto al utilizar el ladrillo es porque en su fabricación es sometido a temperaturas elevadas lo cual produce una baja absorción y una alta resistencia a compression.
Resistencia a flexion.
El método se emplea para determinar la resistencia a flexión de las muestras elaboradas y curadas de acuerdo con los métodos C42 o las prácticas C31 o C192, los resultados obtenidos se informan como el módulo de rotura (ASTM C78).
La resistencia a la flexión es un ensayo de laboratorio que se realiza con el propósito de medir la resistencia a la tracción del concreto, también es considerado como una medición que se hace para medir la resistencia a la falla por momento de una viga de concreto no reforzado. Para el ensayo de laboratorio se realiza en muestras de concreto en forma de viga, dicho elemento es fundamental en el diseño de pavimentos. De acuerdo con estudios efectuados para concreto permeable se alcanza resistencias de entre 12 kg/cm2 hasta 39 kg/cm2, debido a que el ladrillo reciclado molido no ha sido utilizado para elaborar concreto permeable anteriormente, se plantea llegar a un término intermedio de 25 kg/cm2 (Masías, 2018).
Tabla 7 Resistencia a flexión en 7, 14 y 28 días.
| Proporciones | Resistencia a flexión (kg/cm 2 ) | ||
|---|---|---|---|
| 7 días | 14 días | 28 días | |
| 0% L.R. + 0% A.F. (Patrón) | 20.2 | 25.2 | 25.5 |
| 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 21.7 | 23.5 | 24.9 |
| 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 24.7 | 26.7 | 33.8 |
| 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 21.4 | 25.3 | 21.7 |
| 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 27.0 | 29,6 | 30.0 |
En la tabla 7 se aprecia el promedio de resultados de las 3 probetas tipo viga ensayados por cada diseño, en los cuales los resultados más óptimos se consiguieron con las proporciones 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino con una resistencia a flexo-tracción promedio de 33.80 kg/cm2 y el diseño menos favorable fue el diseño 4, donde se utilizó 1% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, obteniendo como resultado promedio 21.67 kg/cm2. Las resistencias a flexo-tracción más apropiado conseguidas son los diseños experimentales donde se utilizaron 4% de ladrillo reciclado molido y para las resistencias más bajas obtenidas se utilizó 1% de ladrillo reciclado molido y el diseño patrón, es así que de acuerdo a los resultados obtenidos se puede afirmar que utilizar ladrillo reciclado como agregado fino en la fabricación de concreto permeable se logra optimizar la resistencia a flexo-tracción. La resistencia a flexión a los 7 días para el diseño patrón fue de 20,2 kg/cm2 y a los 14 días de 25,2 kg/cm2, adquiriendo una ganancia de 5 kg/cm2 con relación a los 7 días, y 5,3 kg/cm2 a los 28 días consecutivamente, para el diseño con proporción 4% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, a los 7 días se tenía una resistencia de 27 kg/cm2, a los 14 días de 29,6 kg/cm2 y a los 28 días 30 kg/cm2, es decir a los 14 días obtuvo una ganancia de 2,6 kg/cm2 con respecto a los 7 días y 3 kg/cm2 a los 28 días.
En la figura 5 se presenta el histograma con los resultados de resistencia a flexión a los 28 días para los 4 diseños experimentales realizados, en los cuales se puede observar que el diseño 3 donde se utilizaron las proporciones 4% de ladrillo reciclado y 5% de agregado fino, se logró obtener una resistencia a flexo-tracción de 33.80 kg/cm2, siendo el más óptimo sobre todos los diseños, a comparación del diseño 4 con proporciones 1% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino donde se obtuvo 21.67 kg/cm2 la diferencia entre la cantidad de ladrillo reciclado utilizado es significativo.
En la figura 6 se visualiza el progreso de ganancia de la resistencia a flexo-tracción del concreto permeable en 7, 14 y 28 días, en el que se puede observar que a los 7 y 14 días el diseño que sobresalía sobre los demás fue el diseño 5, con proporciones de 4% de ladrillo reciclado molido y 8% de agregado fino, pero al llegar a los 28 días el diseño más favorable fue el diseño 3 en los cuales estuvo constituido por 4% de ladrillo reciclado y 5% agregado fino, obteniendo una resistencia a flexión de 33.80 kg/cm2.
Permeabilidad del concreto a los 28 días.
Para efectuar el ensayo de permeabilidad del concreto permeable previamente se elaboró un permeámetro con tuberías de PVC, donde se colocaron las probetas cilíndricas, una vez elaborado el permeámetro, se procedió a la colocación de la probeta dentro de la tubería, posteriormente al llenado de agua, luego se procedió con la medición del tiempo transcurrido cuando el agua pase por el concreto permeable.
Tabla 8: Permeabilidad del concreto a los 28 días.
| PROPORCIONES | Permeabilidad (cm/s) |
|---|---|
| 0% L.R. + 0% A.F. (Patrón) | 0.460 |
| 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 0.422 |
| 4% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino. | 0.417 |
| 1% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 0.351 |
| 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino. | 0.241 |
La tabla 8 muestra la permeabilidad del concreto obtenido en el ensayo de permeabilidad del concreto, en lo cual se puede notar que el diseño 2, con proporciones de 1% de ladrillo reciclado y 5% de agregado fino se obtiene una permeabilidad alta, seguido del diseño patrón, mientras que el diseño con permeabilidad más baja corresponde a las proporciones con 4% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, esto debido a que muestra mayor cantidad de agregado fino, lo cual impide el flujo del agua.
En la figura 7 se aprecia la diferencia de permeabilidad del concreto permeable por cada diseño, los diseños 2 y 3 presentan la permeabilidad más alta seguido del patrón, ya que en su composición presentan un 6% de agregado fino (diseño 2) y 9% de agregado niño (diseño 3), y la permeabilidad menos favorable pertenece a la proporción con 12% de agregado fino (diseño 5) con un coeficiente de permeabilidad 0.241 cm/s, lo cual de acuerdo a los estudios previos realizados se encuentra en un rango acceptable.
Análisis factorial 22 para resistencia a compression.
En esta sección se realizó el estudio de la influencia de la adición de ladrillo reciclado molido y agregado fino en diversas proporciones en la fabricación de concreto permeable.
Tabla 9:Datos de diseño factorial
| Orden | Ladrillo (%) | Agreg. Fino (%) | Ladrillo (%) | Agreg. Fino (%) | R1 | R2 | R3 | Total | Nomenclatura |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | - | - | 1 | 5 | 128 | 114 | 136 | 378 | (1) |
| 2 | + | - | 4 | 5 | 181 | 186 | 175 | 542 | a |
| 3 | - | + | 1 | 8 | 66 | 86 | 95 | 247 | b |
| 4 | + | + | 4 | 8 | 234 | 210 | 206 | 650 | ab |
En la tabla 9 se presenta el diseño factorial donde se estableció el orden de los diseños, las proporciones del ladrillo y agregado fino, R1, R2, R3 representan a los resultados de las 3 probetas cilíndricas roturados a los 28 días del ensayo de resistencia a compresión, en el apartado de resistencia a la compresión es la media de los resultados de las probetas 1, 2 y 3, la nomenclatura hace referencia a los diseños para el reemplazo en fórmulas que se utilizaron para el análisis estadístico.
Efectos estimados.
Con relación a los datos conseguidos de los ensayos de laboratorio, los efectos causados por los materiales se calcularon de la siguiente manera:
Donde:
A: Ladrillo reciclado
B: Agregado fino
AB: Ladrillo reciclado + Agregado fino
De la ecuación desarrollado se obtiene los efectos causados por cada material en la resistencia a compresión del concreto permeable, de acuerdo con los resultados se puede afirmar que el ladrillo reciclado es el que más aporta para la resistencia a compresión, la combinación del ladrillo reciclado y agregado fino aportan una resistencia a compresión relativamente moderada, y el agregado fino es el que poco aporto en la resistencia a compresión del concreto permeable.
En la figura 8 se muestra el esquema factorial 22 para los efectos causados por los diseños con las proporciones de ladrillo reciclado molido y agregado fino adicionados, en el que se puede observar que a más contenido de ladrillo reciclado la resistencia a compresión incrementa.
Gráfica de interacción y efectos principales.
En la figura 9 se muestra la gráfica de interacción de los efectos causados por el ladrillo reciclado molido y el agregado fino en la resistencia a compresión del concreto permeable, donde se puede visualizar que utilizar 5% de agregado fino con 1% ladrillo reciclado se obtiene resistencias que rondan los 126 kg/cm2, mientras al mismo diseño aumentar la proporción de ladrillo de reciclado de 1% a 4% la resistencia del concreto permeable aumenta significativamente, para el diseño experimental 4 correspondiente al diseño con 8% de agregado fino con 4% de ladrillo reciclado las diferencias existentes son grandes. Para los efectos intermedios de los diseños, es decir 6% de agregado fino más 2% de ladrillo reciclado se obtienen resultados promedio de 150 kg/cm2.
En la figura 10 se muestra el gráfico de los efectos principales causados por el ladrillo reciclado y agregado fino en la resistencia a compresión del concreto permeable. En la gráfica se puede observar los efectos de ambos materiales, para el caso del ladrillo reciclado se puede observar que a medida se va aumentando la proporción, la resistencia a compresión del concreto va en aumento, a comparación del agregado fino que de acuerdo a la gráfica su comportamiento al incrementar su proporción no tiene mucho impacto en la resistencia a compresión, es por ello que se puede afirmar que adicionar ladrillo reciclado al concreto permeable tiene resultados favorables.
La figura 11 muestra los efectos causados por el ladrillo reciclado molido, agregado fino y la interacción de ambos materiales, de acuerdo con el diagrama de Pareto se puede observar que el material con más efecto es el ladrillo reciclado molido, y el material que no produce efecto positivo es el agregado fino y la combinación del ladrillo reciclado y agregado fino aportan una resistencia a compresión relativamente moderada.
Discusión
Con los resultados se lograron obtener una resistencia a compresión de 78 kg/cm2 para el diseño patrón y 126 kg/cm2 para el diseño con proporción de 1% de ladrillo reciclado molido (L.R.M) más 5% de agregado fino (A.F), 181 kg/cm2 en el diseño con 4% de L.R.M y 5% de A.F., 82 kg/cm2 para el diseño 4 con 1% de L.R.M y 8% de A.F. y 217 kg/cm2 para el diseño 5 con 4% de L.R.M y 8% de A.F. los resultados logrados guardan relación con lo mencionado por los autores Pineda y Quintero (2018) donde indican que la incorporación de ladrillo reciclado aumenta la resistencia a compresión del concreto hasta un 25%, con los resultados conseguidos para la presente investigación se logró conseguir una resistencia a compresión de 217 kg/cm2 con el diseño conformado por 4% de ladrillo reciclado molido y 8% de agregado fino
De acuerdo con los resultados obtenidos, los resultados presentan relación con lo mencionado por Rosas (2018), quien analizó la incidencia del ladrillo molido como agregado fino, donde hace mención que utilizar ladrillo molido como agregado fino se logra incrementar la resistencia a compresión. A los 28 días el diseño con proporciones 4% de ladrillo reciclado molido y 8% de agregado fino alcanzó una resistencia a compresión promedio de 217 kg/cm2, el diseño con proporción 4% de ladrillo reciclado molido y 5% de agregado fino obtuvo una resistencia de 181 kg/cm2, mientras que el diseño con 1% de ladrillo reciclado molido se consiguió resultados de 126 kg/cm2 para el diseño con 5% de agregado fino, y para el diseño con 8% de agregado fino se alcanzó una resistencia de 82 kg/cm2, mientras que en el diseño patrón se logró obtener 78 kg/cm2.
En la evaluación de resistencia a flexión del concreto permeable a los 28 días se alcanzó valores de resistencia a flexión de 26.50 kg/cm2 para el diseño patrón, 24.87 kg/cm2 en el diseño con proporción de 1% de ladrillo reciclado molido (L.R.M) más 5% de agregado fino (A.F), 33.80 kg/cm2 en el diseño con proporciones 4% de L.R.M y 5% de A.F., 21.67 kg/cm2 en el diseño con 1% de L.R.M y 8% de A.F., 29.97 kg/cm2 en el diseño con 4% de L.R.M y 8% A.F. En comparación con lo afirmado por el autor Masías (2018), nos menciona que, de acuerdo a los estudios elaborados, la resistencia a flexión del concreto permeable oscila entre los rangos de 12 kg/cm2 y 39 kg/cm2, para la presente investigación los resultados conseguidos de resistencia a flexión se encuentran dentro de estos rangos.
Con los ensayos de permeabilidad efectuados a los 28 días, se obtuvieron resultados de permeabilidad de 0.460 cm/s en el diseño patrón, 0.422 cm/s para el diseño con proporción de 1% de ladrillo reciclado molido (L.R.M) más 5% de agregado fino (A.F), 0.417 cm/s en el diseño con 4% de L.R.M y 5% de A.F., 0.351 cm/s para el diseño con 1% de L.R.M y 8% de A.F. y 0.241 cm/s para el diseño con 4% de L.R.M y 8% de A.F. De acuerdo con el autor Ramos (2018) hace mención que la permeabilidad del concreto permeable se encuentra en los rangos de 0.2 cm/s y 0.54 cm/s, con respecto a los resultados obtenidos, la permeabilidad del concreto estuvo dentro de los parámetros mencionados por el autor
Conclusiones
De los resultados obtenidos del ensayo de resistencia a compresión se logró mejorar la resistencia a compresión del pavimento permeable para parqueaderos utilizando ladrillo reciclado molido como agregado fino, obteniendo mayores resistencias con una proporción de 4% de ladrillo reciclado molido. A los 28 días se obtuvo una resistencia a compresión de 217 kg/cm2 en el diseño con adición de 4% de ladrillo reciclado molido como agregado fino. Para la resistencia a flexo-tracción no se logró maximizar la resistencia a flexión del pavimento permeable para parqueaderos, obteniendo resultados de 21.67 kg/cm2 con 1% de ladrillo reciclado molido y 8% de agregado fino hasta 33.80 kg/cm2 utilizando 4% de ladrillo reciclado molido y 5% de agregado fino, mientras que el diseño patrón se obtuvo una resistencia a flexión de 26.50 kg/cm2.
A partir del ensayo de permeabilidad con el permeámetro de caída libre, se concluye que se modifica la permeabilidad del pavimento permeable para parqueaderos de manera descendiente, obteniendo una permeabilidad mínima de 0.241 cm/s con la proporción de 4% de ladrillo reciclado más 8% de agregado fino y la permeabilidad más alta logrado pertenece al diseño patrón con 0.460 cm/s, seguidamente el diseño con proporción 1% de ladrillo reciclado más 5% de agregado fino, en los cuales se consiguió una permeabilidad de 0.422 cm/s.
De todas las propiedades mecánicas evaluados, la que más beneficio obtuvo fue la resistencia a compresión alcanzando una resistencia máxima de 217 kg/cm2 a los 28 días con 4% de ladrillo reciclado y 8% de agregado fino, en comparación con la muestra patrón en el que se consiguió 78 kg/cm2, la diferencia fue de 139 kg/cm2.
