Estudio experimental de secciones de pavimento de hormigón poroso con residuos de vidrio o cerámica como reemplazo parcial de cemento.

Abstract

La expansión urbana se ha incrementado en los últimos años y se espera que continue en ascenso. Esto genera cambios en el uso del suelo, creando más zonas pavimentadas que provocan una impermeabilización de la superficie, lo cual impacta el ciclo hidrológico debido a la disminución de la tasa de infiltración y aumento de la escorrentía superficial. Para mitigar estos efectos se han utilizado los pavimentos de hormigón poroso, que consiste en un hormigón con mínima presencia de árido fino que crea una red de vacíos interconectados en su estructura que permite el paso del agua. El hormigón es uno de los materiales de construcción más utilizados en todo el mundo y el cemento es uno de sus componentes principales. La producción de cemento es altamente contaminante, alcanzando entre un 8 a 9 % de las emisiones globales de CO2 antropogénicas. Los hormigones con reemplazo parcial de cemento por materiales que tengan un menor impacto medioambiental son una alternativa más sustentable. Es por esto que en esta investigación se estudiaron mezclas de hormigón poroso con sustitución parcial de cemento por residuos de vidrio o cerámica para su utilización en pavimentos. Se realizaron mezclas con 10% de reemplazo de cemento por cerámica y 10% y 20% de reemplazo de cemento por vidrio. Se midió la resistencia a la compresión, flexotracción, abrasión, permeabilidad, infiltración y microanálisis por SEM. Además, se construyó un espacio de estacionamiento con las mezclas que presentaron mejor desempeño. Los resultados demuestran que las mezclas con residuos aumentan la resistencia a la flexotracción, pero las mezclas con vidrio desarrollan su resistencia más lento. A los 28 días para un 10% de reemplazo de cemento por cerámica se obtuvieron 3.0 MPa y 2.6 MPa con compactación por apisonado y rodillo respectivamente y para un 20% de reemplazo de cemento por vidrio 3.1 MPa y 2.5 MPa con compactación por apisonado y rodillo respectivamente. Estos resultados exceden la resistencia mínima requerida en este estudio de 1.5 MPa para losas cortas. Por lo tanto, ambas mezclas son recomendadas para usar en pavimentos de estacionamiento.

Urban expansion has increased in recent years and is expected to continue to grow. This generates changes in land use, creating more paved areas that cause an impermeabilization of the surface, which impacts the hydrological cycle due to a decrease in the infiltration rate and an increase in surface runoff. To mitigate these effects, pervious concrete pavements have been used, which consists of concrete with minimal presence of fine aggregate that creates a network of interconnected voids in its structure that allows water to pass through. Concrete is one of the most widely used building materials worldwide and cement is one of its main components. Cement production is highly polluting, contributing between 8 to 9 % of global anthropogenic CO2 emissions. Concretes with partial replacement of cement by materials that have a lower environmental impact are a more sustainable alternative. For this reason, in this research, pervious concrete mixtures with partial replacement of cement by glass or ceramic waste were studied for use in pavements. Mixes were made with 10% replacement of cement by ceramic and 10% and 20% replacement of cement by glass. Compressive strength, flexural strength, abrasion, permeability, infiltration and SEM microanalysis were measured. Additionally, a parking space was built with the best performing mixes. The results show that mixes with waste increase the flexural strength, but the mixes with glass develop their strength more slowly. At 28 days for 10% replacement of cement by ceramic were obtained 3.0 MPa and 2.6 MPa with rodding and roller compaction respectively and for 20% replacement of cement by glass 3.1 MPa and 2.5 MPa with rodding and roller compaction respectively. These results exceed the minimum strength required in the study of 1.5 MPa for short slabs. Therefore, both mixtures with waste are recommended for parking lot pavements.