El hormigón es el material más utilizado en el mundo después del agua, desempeñando un papel crucial en la conformación del entorno construido. Desde casas, pavimentos, puentes, rascacielos, mobiliario urbano, y grandes construcciones del mundo moderno, el hormigón se ha convertido en un importante material debido a su versatilidad, durabilidad y resistencia. En contraste, debido a su amplia utilización, las ciudades se han convertido en extensas áreas impermeables considerando techumbres y suelos, lo que ha impedido el paso libre de aguas lluvias, entre otros inconvenientes.

Podría creerse que el periodo con más repercusiones es durante el invierno, por causa de las copiosas lluvias que inundan las ciudades, generando escorrentía superficial con arrastre de sedimentos hacia otros territorios ocasionando desastres en zonas urbanas y rurales. No obstante, el periodo estival no estaría exento de repercusiones si se considera el hecho que, producto de la poca absorción de aguas pluviales, las napas subterráneas no pueden aprovechar este recurso generando un estrés hídrico y, en consecuencia, pérdida de vegetación autóctona en las zonas afectadas, además del desarrollo de islas de calor.

En el año 1970, en el Estado de Florida, Estados Unidos, se inició el desarrollo del hormigón permeable, tecnología capaz de fabricar pavimentos con la suficiente resistencia para que circulen vehículos sobre él, así como tener la capacidad de drenar el agua pluvial, convirtiéndose en un importante aliado ante los efectos secundarios de las fuertes lluvias.

 

 

¿Qué es el hormigón permeable?

Se trata de un tipo de hormigón que se obtiene con las cantidades controladas de áridos, agua y materiales cementicios, creando una mezcla en la que los áridos se recubren con una delgada capa de pasta de cemento. Al tener poco o nada de árido fino, se desarrollan espacios de aire o huecos interconectados en el hormigón, característica esencial para que tenga la capacidad de drenar correctamente.

 

 

El hormigón permeable se utiliza preferentemente en la construcción de pavimentos, así como también en estacionamientos, calles, plazas, senderos y veredas. Su uso se extiende en países como Canadá, Japón y Estados Unidos, así como también en diversos países de Europa. En Chile, se utiliza mayormente para la protección de tazas de los árboles y con fines decorativos en plazas, jardines, ciclovías y paseos peatonales. Sin embargo, aún no se considera la aplicación de esta solución constructiva en pavimentos de bajo tránsito, lo que sí ocurre en los países antes mencionados. 

 

Tecnología y características

Una de las dudas más importantes que se generan sobre el uso de esta tecnología, es cómo desarrollar un hormigón que sea permeable y resistente a la vez. Si se considera que la porosidad es un factor que afecta la durabilidad y resistencia del hormigón incluso con la presencia de un 1 o 2% de aire embebido en la mezcla, es llamativo ver que el hormigón permeable posea vacíos del orden de 15% a 25% en estado endurecido.

Para obtener este resultado sin sacrificar mayormente la resistencia, es fundamental tener un control adecuado de la granulometría de los áridos. De acuerdo con información publicada por el Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (ICH), “en el hormigón tradicional se busca el uso de granulometrías continuas, en tanto que en el hormigón permeable esto se modifica. Primero se excluye la parte más fina de los áridos –porque los más finos tienden a mezclarse con la pasta y lo hacen más impermeable– y segundo, se limita el tamaño máximo a unos 10 milímetros”. De esta manera se tiende a utilizar granulometrías monogranulares.

El hormigón permeable es un material que, bien diseñado, es capaz de resistir de 25 a 30 MPa y además son aptos para infiltrar agua a una tasa de 200 litros por minuto por metro cuadrado (lt/min/m2).

Otro de los factores importantes, es incorporar la cantidad de pasta precisa para que envuelva cada uno de los áridos lo suficiente para generar puntos de contacto. En tanto, se requiere un adecuado diseño de mezcla que considere un estudio de las lluvias que van a caer en la zona, la capacidad de infiltración del terreno y clima, factores indispensables para evaluar su factibilidad local.

A modo de ejemplo, Jaime Triviño, Jefe Unidad Laboratorio y Gestión de Calidad - Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas (MOP) de la Región de Magallanes y Antártida Chilena, comenta que implementar esta tecnología en la zona austral del país considera importantes desafíos del entorno. Los ciclos de hielo-deshielo, sumado al uso de sales descongelantes, uso de neumáticos con clavos y cadenas para no derrapar, además de la presencia de humedad producto de la lluvia y nieve, se convierten en importantes brechas climáticas y geográficas que pueden provocar daños constantes al hormigón permeable reduciendo su vida útil. A todo esto, se suma la alta posibilidad de obstrucción de los poros por la sal y sedimentos en la zona, dificultando su capacidad de drenar, así como la posibilidad de generar reacciones químicas no deseadas.

Pese a existir diversas brechas que dificultan su vialidad en esta zona del país, Jaime Triviño destaca algunos beneficios importantes, tales como la “filtración rápida del agua, disminuyendo tal vez la formación de hielo sobre la superficie o disminuyendo las incomodidades de la nieve cuando se derrite o cuando se funde la escarcha por causa de la sal, ayudando a agilizar el drenaje del agua”.

 

Beneficios del hormigón permeable

Dentro de los beneficios asociados a esta tecnología, podemos distribuirlos en tres categorías: beneficios medioambientales, beneficios urbanos, y beneficios económicos.

Beneficios medioambientales

Desde esta perspectiva, el principal efecto positivo que genera el hormigón permeable es la recolección de aguas pluviales (lluvia), ya que no solo impide la escorrentía superficial y el arrastre de sedimentos de una zona a otra de las ciudades, sino que también permite el abastecimiento hídrico de las napas subterráneas de las zonas donde ha llovido. Este aspecto es fundamental si se considera la escasez de agua que están sufriendo diversas regiones del país, donde el agua es arrastrada a otros sectores territoriales hasta llegar en contacto con las aguas fluviales (de ríos), perdiendo la oportunidad de ser retenida por la tierra.

En la medida que las napas subterráneas absorben agua, se optimiza la capacidad del suelo para recuperar su vegetación autóctona y fertilidad, aspecto de gran importancia para el equilibrio entre el espacio urbano y el espacio natural.

Adicionalmente, es posible incorporar la economía circular en el hormigón permeable, utilizando por ejemplo áridos reciclados o artificiales, así como también el uso de residuos industriales como materiales cementicios suplementarios al diseño de mezcla.

 

 

Beneficios urbanos

Como consecuencia del equilibrio que se genera al recuperar áreas verdes en la ciudad, es posible disminuir el efecto de islas de calor que se genera en las zonas urbanas al incorporar el hormigón permeable, material bio-inspirado en la naturaleza que permite la circularidad del agua y mejora el proceso de evapotranspiración.

Dentro de los beneficios urbanos que se pueden destacar de esta tecnología, Sergio Müller, Jefe I+D y Centro Técnico Hormigones de Polpaico Soluciones, añade que, debido a la textura irregular (o porosa) que se obtiene con el hormigón permeable, se genera mayor adherencia de los vehículos y reduce la salpicadura de agua favoreciendo la visibilidad al volante.

Otro de sus beneficios es la captura de elementos contaminantes, ya que, al ser drenante, los componentes ingresan al pavimento quedando capturados por la infraestructura evitando el polvo en suspensión.

Beneficios económicos

Aunque esta tecnología requiere una inversión inicial significativa para la formación de especialistas, desarrollar investigaciones que permitan caracterizar adecuadamente sus propiedades para luego generar normativas que permitan su implementación, otorga numerosos beneficios que aportan a la sociedad y compensan esta inversión.

Al ser un pavimento drenante, evita el riesgo de anegamiento y por lo tanto se reducen los daños colaterales producto de estos eventos. Además, existe una disminución de los costos asociados a los sistemas de captación, recolección y conducción de aguas lluvias, puesto que las precipitaciones que caen en un lugar, son absorbidas por el mismo suelo. En pocas palabras, el principal beneficio económico que ofrece el hormigón permeable o drenante radica en su capacidad de prevenir desastres y daños futuros provocados por entornos urbanos ampliamente hormigonados.

 

Fotografía: EFE- Elvis González.

Desafíos asociados

Diseño de mezcla

Para implementar hormigón permeable se requiere un trabajo colaborativo entre academia y sector productivo tanto público como privado, ya que se requiere mano de obra especializada y regulación normativa. Esto, debido a que se trata de una relación agua-cemento muy baja, y se cuenta con poco tiempo para la colocación. Es fundamental contar con la experiencia adecuada para determinar cuándo la mezcla está lista y avanzar al proceso de curado.

En caso de que la mezcla no se realice correctamente, existen al menos dos riesgos principales asociados a su funcionalidad y durabilidad:

• Un diseño de mezcla que no considere el entorno donde será emplazado, podría perder su funcionalidad si se obstaculizan sus espacios de vacío con sedimentos.
  El entorno también puede afectar su durabilidad si no se evalúa el efecto climático y la capacidad del terreno para absorber las aguas pluviales.
• Un mal diseño de mezcla y/o curado inadecuado, puede provocar desprendimiento de áridos, afectando la durabilidad del hormigón permeable.

Junto a estos riesgos descritos, es fundamental considerar una correcta mantención de los pavimentos, los cuales pueden garantizar una extensión de su vida útil. En el caso del hormigón permeable, si esta mantención no se realiza, la permeabilidad puede verse perjudicada y convertirse en un pavimento rugoso, pero sin capacidad de absorción.

 

 

Fotografía: Cortesía de Hormigón Al Día - ICH

 

Brechas de implementación

De acuerdo con Cristian Vargas, Jefe Subdepartamento de Ensayos y Materiales del Departamento Laboratorio Nacional de la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras públicas (MOP), existen cinco brechas principales que se deben abordar para avanzar en la implementación de esta tecnología:

1. Se requiere determinar en qué lugares geográficos del país se puede aplicar y en cuáles no, o conocer el alcance de aplicación de esta tecnología en cuanto a condiciones climáticas, ya que hay zonas del país donde no se justificaría su utilización dada las bajas precipitaciones y otros casos más complejos donde los pavimentos se enfrentan a bajas temperaturas y a ciclos de hielo-deshielo. 
2. Dado que se obtienen menores resistencias mecánicas versus un pavimento de hormigón tradicional, habría que evaluar hasta qué volúmenes de tráfico y condiciones es recomendable su utilización. Por ejemplo, en el Manual de Carreteras se exige como mínimo una resistencia a la compresión cilíndrica de 35 MPa o una resistencia a la flexotracción de 4,6 MPa a 90 días.
3. En el Manual de Carreteras no existe la Sección de Pavimentos de Hormigón Permeable, por lo que sería necesario contar con alguna normativa o reporte técnico que regule su implementación.
4. No se conocen experiencias o tramo de prueba que haya sido desarrollada en algún camino o ruta de la Dirección de Vialidad, ni tampoco que se hayan incluido especificaciones técnicas en alguna base de licitación para su construcción.
5. En el Laboratorio Nacional de Vialidad no se han hecho estudios ni ensayos a hormigones permeables. Tampoco se han realizado visaciones o aprobaciones de dosificaciones de hormigón permeable para ninguna obra o contrato de Vialidad o de la Dirección General de Concesiones.

 

Colaboración entre academia e industria

 

 

Ante esta realidad, la academia cuenta con un papel fundamental para reducir estas brechas, ya que, de acuerdo con Cristian Vargas, “se podría realizar algún estudio con aplicación, haciendo todos los ensayos de laboratorio y de seguimiento de tramos de prueba. Por ende, sería ideal construir algunos tramos de al menos 500 m, para poder medir IRI y otros parámetros”.

Por otro lado, para Jaime Triviño, la academia puede aportar en la realización de “pruebas de laboratorio y mezclas de prueba con materiales locales y ensayarlas a ciclos de hielo/deshielo bajo las normas ASTM C666, Nch2185 y SIA 162 (esta norma suiza puede ser más representativa ya que considera ensayos con sales fundentes)”, ensayos que ayudarían a evaluar el comportamiento del hormigón permeable en zonas frías de Chile. 

 

 

El desafío de avanzar con investigaciones sobre el hormigón permeable, es un tema de gran importancia para la academia, el sector público y privado. Debido al interés que se generó a partir del Desafío Nacional Universitario del Hormigón, se espera que se potencien importantes vínculos de colaboración para beneficiar al país con esta tecnología.

 

Autora: Valeria F. Moraga D.

Colaborador: Felipe Kraljevich - ICH