AGREGADOS
DEFINICIÓN
Se conoce como agregados
a la arena y piedra de diferentes granulometrías empleados para fabricar
concreto u otros usos (filtros para pozas de relaves, bases y sub-bases, etc).
La arena constituye la
mayor parte del porcentaje en peso del concreto. Dicho porcentaje usualmente
supera el 60% del peso en el concreto fraguado y endurecido. La adecuación de
un agregado para la fabricación de concreto debe cumplir un conjunto de
requisitos usualmente recogidos en las normas como la EHE, el eurocódigo 2 o
las normas ASCE/SEI. Dichos requisitos se refieren normalmente a la composición
química, la granulometría, los coeficientes de forma y el tamaño.
La piedra es un agregado
de tamaño variable. Este material se origina por fragmentación de las distintas
rocas, ya sea en forma natural o artificial. En este último caso actúan los
procesos de chancado o triturado utilizados en las respectivas plantas de
agregados. El material que es procesado corresponde principalmente a minerales
de caliza, granito, dolomita, basalto, arenisca, cuarzo y cuarcita.
TIPOS DE
AGREGADOS
MIGAJOSOS.
Agregados porosos de formas más o menos esferoidales.
GRANULARES.
Agregados no porosos de formas con tendencias esferoidales.
EN BLOQUES
ANGULARES. Agregados constituidos por caras, mas o menos
planas, que al cortarse forman aristas y estas a su vez originan vértices. En
definitiva, presentan formas parecidas a poliedros geométricos irregulares. Las
caras de los agregados encajan bien con las caras de los agregados vecinos.
EN BLOQUES
SUBANGULARES. Similares a los anteriores pero los bloques se
encuentran menos definidos. Las caras no son tan planas, las aristas son romas
y apenas hay vertices. Los agregados tampoco encajan tan bien como en la microestructura
de bloques angulares.
PRISMÁTICOS.
Bloques angulares, a manera de prisma, en los que predomina una dimensión (la
vertical) con respecto a las otras dos. Normalmente son demasiado grandes como
para poderlos observar en el microscopio.
LAMINARES.
Agregados de forma hojosa en los que una dimensión es mucho más corta (la
vertical) que las otras dos.
Para fabricar un
concreto de calidad, la calidad de los agregados es clave. Los agregados deben
poseer por lo menos la misma resistencia y durabilidad que se exija al
concreto. No se deben emplear calizas blandas, feldespatos, yesos, piritas o
rocas friables o porosas. Para la durabilidad en medios agresivos serán mejores
los minerales silíceos, los procedentes de la trituración de rocas volcánicas o
los de calizas sanas y densas. El agregado que tiene mayor responsabilidad en
el conjunto es la arena. Los agregados que se emplean en el concreto se
obtienen mezclando tres o cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una
granulometría óptima. Tres factores intervienen en una granulometría adecuada:
el tamaño máximo del agregado, la compacidad y el contenido de granos finos.
Cuando mayor sea el tamaño máximo del agregado, menores serán las necesidades
de cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene limitado por las dimensiones
mínimas del elemento a construir o por la separación entre armaduras, ya que
esos huecos deben quedar rellenos por el concreto y, por tanto, por los
agregados de mayor tamaño. En una mezcla de agregados una compacidad elevada es
aquella que deja pocos huecos; se consigue con mezclas pobres en arenas y gran
proporción de agregados gruesos, precisando poca agua de amasado; su gran
dificultad es conseguir compactar el concreto, pero si se dispone de medios
suficientes para ello el resultado son hormigones muy resistentes. En cuanto al
contenido de granos finos, estos hacen la mezcla más trabajable pero precisan
más agua de amasado y de cemento. En cada caso hay que encontrar una fórmula de
compromiso teniendo en cuenta los distintos factores.
CLASIFICACIÓN:
Existen diferentes clasificaciones según el
objeto de su estudio en este caso teniendo en cuenta su empleo como agregado
para el concreto los agrupamos de la siguiente manera:
CLASIFICACIÓN
DELOS ARIDOS POR SU PROCEDENCIA / POR SU PESO AGREGADOS NATURALES / AGREGADOS ARTIFICIALES
SUBPRODUCTOS / AGREGADOS DE PESO LIGERO/ AGREGADOS DE PESO NORMAL / AGREGADOS DE
GRAN PESO
I CLASIFICACIÓN
POR SU PROCEDENCIA.- Se refiere al lugar de donde se extrae y a la historia geológica
de la región que la rodea. Siendo estos los causantes del tamaño, forma y cristalización,
tipo y estado de la roca, granulometría, redondez, grado de uniformidad y otros
factores favorables para su utilización.
A. AGREGADOS
NATURALES: Consisten en materiales compuestos de fragmentos de roca modificados
por procesos naturales mayormente fluvial espero también se consideran los
generados por volcanes, terremotos, glaciares, corrientes eólicas, y procesos marinos
que han contribuido a la formación de los materiales que se usan como
agregados. Los agregados naturales se pueden obtener lugares tales como: Depósitos
fluviales Depósitos eólicos Depósitos de lecho de mar Cono de deyección Depósitos
glaciales Agregados naturales.
DEPÓSITOS
FLUVIALES. Los ríos acarrean sedimentos de diferentes tamaños y composiciones
hacia zonas más bajas en las cuales el hombre extrae según su conveniencia. Las
aguas poco a poco van arrastrando esos trocitos, haciéndolos más pequeños a
fuerza de rozamiento y choques. El transporte puede ser por disolución,
suspensión o rodadura.
Propiedades:Ø Las piezas aisladas se encuentran en las
orillas de los ríos y suelen ser redondas.Ø Las
corrientes ejercen una acción clasificadora según la densidad delos sedimentos
(mejor granulación).Ø
Durante el desgaste causado por el transporte, y la acumulación de sedimentos
permite la eliminación parcial de los materiales más débiles (impurezas).
DEPÓSITOS
GLACIALES. Han sido transportados por el hielo y no han estado sujetos a las acciones
del desgaste y clasificación de trasporte por el río. La gran capacidad de
transporte hace que una gran cantidad de material sea arrastrado para formar
las morrenas o acumulaciones de piedras siendo el nombre más común para los
sedimentos de los glaciares el de morrena. PROCESO EROSIVO GLACIAR: A medida
que el glaciar fluye sobre la superficie fracturada del lecho de roca, ablanda
y levanta bloques de roca que incorpora al hielo.. Conforme el agua se expande,
actúa como una palanca que suelta la roca levantándola. De esta manera,
sedimentos de todos los tamaños entran a formar parte de la carga del glaciar.
Movimiento de partículas dentro de la masa de
hielo Movimiento de partículas en el glaciar A. Material de arrastre, B. Plano
de deslizamiento, C. Partículas en movimiento, D. Fase de deposición, E.
Morrena frontal .Depósitos de glaciación FORMACIÓN DE UNA MARMITA: 1. Depósito
fluvioglaciar, 2. Tillita, 3. Masa de hielo (antes de la fusión), 4.Marmita
(después de la fusión del hielo). Según Leet y Judson, Geología Física.
C)
DEPÓSITOS EÓLICOS .Es el material acarreado por el viento que se deposita y
acumula formando dunas y médanos, se reduce a la arena fina y es útil como
arena para preparar morteros. Los desplazamientos se realizan por saltacióno
rodamiento y suspensión.LA ACCIÓN EROSIVA DEL VIENTO El viento, por sí mismo,
no tiene suficiente fuerza para producir efectos de meteorización. Lo que sí
puede hacer es transportar partículas que, cuando chocan con el terreno, lo van
desgastando. Este tipo de erosión suele ser lento y, para que se produzca, el
territorio debe estar desnudo, ya que la vegetación disminuye o anula el efecto.
D) CONO DE DEYECCION. Es una masa de material diectrictico
en forma de semitono De suave pendiente depositada en la desembocadura de un
barranco. Esta clase de depósito se generan al final de los valles
torrenciales, en las zonas de bajas del monte, donde la pendiente debe de estar
(1 a 10grados) las enlazando con una zona llana constituyéndose en el lugar de
deposición de los materiales erosionados en los sectores superiores.
E)
DEPOSITOS DE LECHOS DE MAR .Son agregados limpios y de buena durabilidad y en
el caso de ser utilizados para preparar concreto o mortero debe hacerse
análisis químico para determinar el porcentaje de sales. Son originados por la
acción erosiva del mar, dado el continuo arrastre y acarreo de las olas, los
fragmentos originan al final material redondeado y limpio; que deben de crecer
de material orgánico y sales inorgánicas que impidan la estabilidad química con
la pasta.
2
AGREGADOS ARTIFICIALES: Provienen de un proceso de transformación de materiales
naturales, que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional
se habilitan para emplearse en la producción de concreto. Algunos agregados de
este tipo los constituyen la escoria de altos hornos, la arcilla horneada, el
concreto reciclado, el micro-sílice etc.
PIEDRA
PARTIDA. Se obtiene triturando rocas duras mecánicamente. En ingeniería el uso
del agregado grueso es para la preparación de concreto. Se puede usar cualquier
clase de piedra partida para la preparación del agregado, siempre que sea
limpia, durable y cuyas resistencias no sean inferiores a la del concreto, de
tal manera que no limite la resistencia de este material. Las principales rocas
usadas para la obtención de la piedra partida, son las siguientes:
GRUPO
DE LAS DIABASAS.- SON ROCAS DE ORIGEN ÍGNEO (ANDESITA, BASALTO, DIABASA, GABRO,
ETC.).EN SU MAYORÍA SONDE GRANO FINO Y MEDIANO .Andesita Basalto Diabasa Gabro
Grupo
de los Granitos.- (cuarzosas, feldespáticos).cuarzosaØ Grupo de los Calcáreos.- (Calcitas,
dolomíticas) Óxido de calcio o cal, de fórmula CaO. Esta palabra interviene en
el nombre de otras sustancias, como por ejemplo la «cal apagada» o «cal muerta»,
Dolomítica calcita
Grupo
de las Areniscas.- (Silicios, Ferruginosas) Las areniscas de buena calidad son
duraderas. La roca tiene una buena resistencia al fuego y, a este respecto, es
superior a la mayor parte de las rocas empleadas para la edificación. Roca
sedimentaria compuesta de finos granos de cuarzo aglomerada con otras
sustancias sedimentarias. Tamaño de la arena (2-0,02mm) y una matriz (o
cemento) que los engloba .característica Clastos redondos, buena clasificación,
tamaño de clastos Arena media, casi solo cuarzo como clastos
ARCILLA
EXPANDIDA. Es un material aislante, con estructura altamente porosa, derivada de
la expansión a altas temperaturas, reemplaza al canto rodado, piedra partida y
arena. Es muy buena por su elevada resistencia intrínseca que la hace adecuada
para su utilización
ARIDOS
RECICLADOS. Los áridos reciclados son distintos de los áridos naturales y el concreto
que se produce con ellos posee propiedades específicas, ciertas propiedades
tales como la resistencia máxima. Se determinó que la absorción del agua en los
áridos reciclados es mayor que en los áridos naturales y eso debe compensarse
durante el diseño de la mezcla en proporciones similares.
CASCOTE
DE LADRILLO. Estos resultan de los materiales sobrantes o reciclaje de demoliciones
para usarlos .Cuyos agregados deben de cumplir conciertos parámetros de
resistencia y calidad dependiendo de la obra a ejecutar.
SUB
– PRODUCTOS: Son productos obtenidos de los desechos de los procesos
industriales. Características.-Ø Un
subproducto es un producto secundario o incidental, generalmente útil y comercializable,
derivado de un proceso demanufactura o reacción químicaØ Se llama también
subproducto, al desecho de un proceso que se le puede sacar una segunda
utilidad. No es un desecho porque no se elimina, y se usa para otro proceso distinto
CLASIFICACIÓN
POR SU PESO: Agregado de peso ligero (320 a 1600Kg/m3)Agregado de peso normal(2100
a 2400 Kg/m3)Agregado de gran peso(2400 a 2800 Kg/m3)
AGREGADOS
DE PESO LIGERO: La demanda en la industria de la construcción de concretos de
bajo peso volumétrico. Los concretos de peso liviano son concretos de densidades
menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. La
disminución de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de
vacíos en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado grueso.
Dentro de los agregados de tipo ligero se mencionan:Ø Piedra pómezØ Escorias y cenizas
volcánicasØ
Tobas volcánicasØ
PerlitaØ
VermiculitasØ
DiatomitaØ
Arcilla y pizarras expansionadas
PIEDRA
PÓMEZ. Es un vidrio poroso de contextura espumosa, cuyo color varia del blanco
grisáceo al amarillo. Si la estructura es débil y con elevado porcentaje de
absorción, puede mejorarse por calcinación a una temperatura próxima a la de su
fusión. Los concreto elaborados con agregados de piedra pómez alcanzan pesos
volumétricos que varían desde 1400 a 1600 Kg. /m3.
Uso de la piedra pómez en la construcción. La
piedra pómez es la materia prima ideal para el material de un buen muro, porque
es porosa, ligera, dura (relativo a la solidez del grano) y no inflamable la
piedra pómez en la construcción Forma de explotación. • La explotación de la piedra
pómez en las canteras se hace a cielo abierto. • La extracción puede hacerse
utilizando herramientas sencillas como picos para el removido y lampas para
amontonar el material. Si la extracción es a gran escala se utiliza equipo
mecánico como cargadores frontales que extraen el material y lo depositan directamente
en camiones o volquetes.
ESCORIAS Y CENIZAS VOLCÁNICAS: Es una roca
volcánica vítrea. Su color varía del rojo al negro. Las cenizas son residuos de
igual naturaleza que toman el lugar de los agregados finos o arenas en la
fabricación de concretos. La escoria es una mezcla de subproductos o
desperdicios que proceden de la fusión de metales y aleaciones, La escoria de
horno alto se utiliza en: producción de cemento, productos fundidos, "grava"
de carretera, material de aislamiento térmico en construcción (plumita o lana
mineral. Escoria Retiro De Escoria
TOBAS
VOLCÁNICAS: Es un tipo de roca ligera, de consistencia porosa, formada por la
acumulación de cenizas u otros elementos volcánicos muy pequeños expelidos por
los respiraderos durante una erupción volcánica. Su consistencia es media, lo
que la hace ideal para cantería y, en su seno, para construir viviendas. Restos
de las murallas servianas en Roma, construida con ladrillos de toba volcánica
PERLITA:
Siendo esta de origen volcánico que requiere un proceso industrial, obteniendo
una estructura cavernosa de celdas no interconectadas ,muestra excepcional
resistencia cuando se prepara industrialmente ,su peso volumétrico puede
controlarse y variar desde 320 a 800Kg./m3.Hay dos tipos de perlita: Perlita
fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.
DIATOMITA:
Es una roca sedimentaria, compuesta principalmente de esqueletos de diatomes
(silicio). Aunque puede usarse en los concretos ligeros, previa calcinación
como material inerte fino, no es aconsejable por la mayor cantidad de agua que
requiere las masas. arcillas y pizarras expansionadas Se obtienen calentando
las arcillas rápidamente y a temperatura talque se produzca cierto grado de
fusión en la cual se hacen blandas, se dilatan o hinchan considerablemente .Los
productos obtenidos o son estables e inertes y dan concretos con pesos
volumétricos que varían de 600 a 1600 kg/m3 según la dilatación de los
agregados.
AGREGADOS
DE PESO NORMAL :Los agregados más comunes usados como la arena, grava, piedra triturada
y escoria de hornos enfriada al ambiente producen un concreto de peso normal,
es decir el concreto que se produce, es
un concreto de peso unitario de 2100 a 2400 Kg./m3
AGREGADOS
DE GRAN PESO Funcionan como material de blindaje para proteger a obreros y
equipo delos peligros efectos de los rayos x, de los rayos ganma, y de la
radiación de neutrones los recortes de acero y la munición se usan donde se
requiere un concreto que pese más de 4800Kg/m3.Los agregados muy pesado como :Ø BaritaØ FerrofosforØ GoetitaØ Hematita Magnetita LimonitaØ IlminitaØ LimanitaØ MagnetitaØ Recortes de aceroØ Munición
La
clasificación de los agregados nos proporciona un esquema más claro de sus propiedades
y su extracción.Ø Es
importante conocer la clasificación de los agregados para su posterior empleo.Ø Los agregados reciclados
proporcionan alternativas para frenar el uso irracional de un recurso
irrenovable, como para rehusar material considerado como basuraØ Aunque desde los primeros
casos del concreto siempre hubo interés por su durabilidad fue en las últimas
décadas cuando adquirió mayor relevancia por las erogaciones requeridas para
dar mantenimiento a las numerosas estructuras que se deterioraron prematuramente.
CARACTERISTICAS
1 Resistencia
La resistencia a la compresión
especificada a los 28 días, para un tipo individual de hormigón, es la
resistencia que se espera sea igualada o sobrepasada.
La tolerancia promedio debe igualar a
la resistencia especificada más una tolerancia que responde a las variaciones
en los materiales; a las variaciones de métodos de mezclado, transporte y
colocación del hormigón y las variaciones en la elaboración, curado y ensaye de
las muestras cúbicas de hormigón.
1.2 Relación agua / cemento
La relación agua / cemento que se
elija para el diseño de la mezcla, debe ser el menor valor requerido para
cubrir las consideraciones de exposición de diseño.
Cuando la durabilidad no sea el factor
que rija el diseño, la relación agua / cemento deberá elegirse en base a la
resistencia a compresión del hormigón.
Por la facilidad con que se determina,
la resistencia a la compresión es la medida para la calidad del hormigón
empleada mas universalmente. A pesar de ser una característica importante,
otras propiedades tales como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia
al desgaste puede tener igual o mayor importancia.
La resistencia de la pasta de cemento
en el concreto depende de la cantidad y calidad de los componentes reactivos y
del grado al cual se completa la reacción de hidratación. El hormigón se vuelve
más resistente con el tiempo, siempre y cuando exista humedad disponible y se
tenga una temperatura favorable.
Por lo tanto una resistencia a
cualquier edad no es tanto función de la relación agua / cemento original, como
lo es del grado de hidratación que alcance el cemento. La importancia de un
curado puntual y completo se reconoce fácilmente a partir de este análisis.
La diferencia de resistencia para una
relación agua / cemento dada puede ser resultado de cambios en el tamaño del
agregado, granulometría, textura superficial, forma, resistencia y rigidez: de
la diferencia en los tipos y fuentes del cemento; del contenido de aire
incluido; de la presencia de aditivos; y de la duración del periodo del curado.
1.3 Agregados
Existen características en los
agregados que tienen una importante influencia sobre la proporcionalidad de las
mezclas de hormigón, porque afectan la trabajabilidad del hormigón.
Existen características en los
agregados que tienen una importante influencia sobre la
proporcionalidad en el hormigón fresco.
a)
La granulometría (Tamaño de partícula y distribución).
b)
La naturaleza de las partículas (Forma, porosidad, textura superficial, finos).
La granulometría es importante para
lograr una mezcla económica, porque afecta a la cantidad de hormigón que puede
fabricarse con una cantidad determinada de cemento y agua.
Los tamaños máximos deberán llegar al
máximo tamaño practico en las condiciones de trabajo. El tamaño máximo que se
pueda usar depende del tamaño y la forma del elemento del hormigón que se vaya
a colocar y de la cantidad y distribución del acero de refuerzo en el mismo.
El tamaño máximo de agregado no debe
exceder un quinto de la menor dimensión entre los lados de los moldajes, ni
tres cuartos de la distancia libre entre armaduras.
Para losas de pavimentos sin refuerzo,
el tamaño máximo no debe sobrepasar un tercio del espesor de la losa. Se puede
usar tamaños menores cuando así lo requiera la disponibilidad o alguna
consideración económica.
También es una buena práctica limitar
el tamaño del árido a no más de tres cuartos de la distancia libre entre el
refuerzo y los moldajes.
La cantidad de agua de mezclado que se
requiere para producir un metro cúbico de concreto con un revenimiento dado
depende del tamaño máximo, forma y cantidad de agregado grueso.
Los tamaños máximos minimizan el
requisito de agua, por lo tanto permiten que el contenido de agua se reduzca.
También un agregado redondeado requiere de menos agua que un agregado triturado
en hormigones de igual revenimiento.
1.4 Docilidad
El hormigón debe ser fabricado siempre
para tener una trabajabilidad, consistencia, y plasticidad adecuada a las
condiciones de trabajo.
La trabajabilidad es una medida de lo
fácil o difícil que significa colocar, consolidar y darle acabados al hormigón.
La consistencia es la facultad del hormigón fresco para fluir.
La plasticidad determina la facilidad
de moldear al hormigón. Si se usa más agregado en una mezcla de hormigón o si
se agrega menos agua, la mezcla se vuelve más rígida (menos plástica o menos
trabajable) y difícil de moldear. No se puede considerar plásticas a las
mezclas muy secas o muy desmoronables ni a las muy aguadas o fluidas.
La prueba de docilidad es una medida
de la consistencia del hormigón. Para determinadas proporciones de cementos y
de agregados sin aditivos, entre más alta es la docilidad más agua contiene la
mezcla. La docilidad es un indicador de la trabajabilidad cuando se evalúan
mezclas similares. Sin embargo no deben usarse para comparar mezclas totalmente
distintas. Un cambio de docilidad en las diferentes mezclas de la misma
proporción indica un cambio en la consistencia y en las características de los
materiales, en las proporciones de la mezcla, o en el contenido de agua.
1.5 Contenido de agua
El contenido de agua puede ser
afectado por un gran número de factores: tamaño y forma del agregado,
docilidad, relación agua / cemento, contenido de aire, contenido de cemento,
aditivos y condiciones ambientales. Un mayor contenido de aire y tamaño de
agregado, una reducción en la relación agua / cemento y en la docilidad, los
agregados redondeados, y el uso de aditivos reductores de agua o de ceniza volante
disminuyen la demanda de agua. Por otra parte los aumentos de temperaturas, en
los contenidos de cemento, de docilidad en la relación agua / cemento, de la
angulosidad de los agregados, así como la disminución de la proporción de
agregado grueso a fino elevan la demanda de agua.
1.6 Contenido de cemento
El contenido de cemento se calcula
usualmente a partir de la relación agua / cemento y del contenido de agua
elegido, aunque usualmente se incluye en las especificaciones un contenido
mínimo de cemento, además de un contenido de relación agua / cemento máxima,
los requisitos mínimos de cantidad de cemento sirven para asegurar una
durabilidad y acabado satisfactorios, una mayor resistencia al desgaste en
losas, y una mejor apariencia superficial en paramentos verticales. Esto es
importante a pesar de que los requisitos de resistencia se satisfagan con
menores contenidos de cemento.
Para lograr una mayor economía, el proporciona
miento debe ser tal que el consumo requerido de cemento sea mínimo sin que se
llegue a sacrificar la calidad del hormigón.
Como la calidad depende principalmente
de la relación agua / cemento, se debe mantener un mínimo en la cantidad de
agua para reducir la demanda de cemento. Entre las medidas para minimizar la
cantidad de agua y cemento se incluye el uso de:
a)
La mezcla más áspera que sea practica para usar.
b)
El tamaño máximo mayor de árido que sea posible usar.
c)
La relación optima de agregado fino a grueso.
El hormigón experimenta un proceso de
endurecimiento progresivo que lo transforma de un material plástico en un
sólido, producido por un proceso físico-químico complejo de larga duración.
En esta etapa, las propiedades del
hormigón evolucionan con el tiempo, dependiendo de las características y
proporciones de los materiales componentes y de las condiciones ambientales a
que estará expuesto durante su vida útil.
La previsión de las propiedades que
posee el hormigón en una etapa determinada de este proceso de endurecimiento no
es posible en la actualidad deducirla directamente de las características del
proceso, sino que debe recurrirse a ensayos que evalúan en forma directa dichas
propiedades.
Estas propiedades son:
Densidad
Resistencia
Variaciones
de volumen
Propiedades
elásticas del hormigón endurecido
1.7 Curado
Este
proceso es fundamental y de tanta relevancia como la dosificación o la
fabricación misma. Para obtener un buen producto, además es necesario proteger el hormigón fresco
de las condiciones ambientales, especialmente viento y calor.
1.8 Análisis estadístico
Por último se realiza un estudio
estadístico sobre los resultados obtenidos al ensayar a la compresión un
determinado número de probetas de prueba, que se obtienen del amasado de
hormigón confeccionado por algún método de dosificación. De esta forma se puede
determinar el nivel confianza, o sea, el grado de exactitud del resultado que
arrojará dicha dosificación y así calcular la resistencia característica para
la cual se debe dosificar.
Esta
resistencia característica se calcula, en el caso de que en el proyecto, se
especifique una resistencia mínima a la compresión en los hormigones
La forma y la textura superficial de las partículas de un
agregado influyen en las propiedades del concreto fresco más que las del
concreto endurecido. Las partículas con textura áspera, angulares o alongadas
requieren más agua para producir un concreto trabajable que agregados lisos,
redondeados y compactos. Además, las partículas de agregado angulares requieren
más cemento para mantener la misma relación agua-cemento. Sin embargo, con la
granulometría satisfactoria, tanto los agregados triturados como los no
triturados (de un mismo tipo de roca), generalmente, producen concretos con la
misma resistencia, si se mantiene el contenido de cemento. Los agregados angulares
o con granulometría pobre también pueden ser más difíciles de bombear.
La adherencia entre la pasta de cemento y un determinado
agregado generalmente aumenta con el cambio de partículas lisas y redondeadas
por las ásperas y angulares.
Cuando la resistencia a flexión es importante o cuando se
necesite alta resistencia a compresión, se debe considerar este aumento de la
adherencia al elegirse el agregado para el concreto.
La cantidad de vacíos de los agregados fino y grueso
compactados se puede usar como un índice de las diferencias en la forma y la
textura de los agregados con la misma granulometría. La demanda de agua de
mezcla y cemento normalmente aumentan con el aumento de la cantidad de vacíos.
Los vacíos entre las partículas de agregados aumentan con la angularidad del
agregado.
El agregado debe ser relativamente libre de partículas planas
y alongadas. Una partícula se considera plana y alongada cuando la relación
entre longitud y espesor supera un valor especificado. Consulte la ASTM D 4791
para la determinación de las partículas planas y/o alongadas. La ASTM D 3398,
COVENIN 0264. IRAM 1681, IRAM 1687, UNIT 1029 fornecen un método
indirecto para establecer un índice como una medida general de la textura y
forma de las partículas, mientras que la ASTM C 295, IRAM 1649, NMX-C-265, NTC
3773 y UNIT-NM 54 fornecen procedimientos para el examen petrográfico del
agregado.
Las partículas planas y alongadas se deben evitar o, por lo
menos, limitar a cerca del 15% de la masa total del agregado. Este requisito es
igualmente importante para el agregado grueso y para el agregado fino
triturado, pues el agregado fino obtenido por la trituración de la roca
frecuentemente contiene partículas planas y alongadas.
Estas partículas de agregado requieren un aumento del agua de
mezcla y, por lo tanto, pueden afectar la resistencia del concreto,
principalmente a flexión, si no se ajusta la relación agua-cemento.
Están disponibles varias máquinas de ensayo para la
determinación rápida de la distribución del tamaño de las partículas del
agregado. Diseñadas para fornecer una alternativa más rápida al ensayo
normalizado de análisis granulométrico, estas máquinas captan y analizan
imágenes digitales de las partículas de agregado para determinar la
granulometría. La Figura 5-11 enseña un “videograder” que mide el tamaño y la
forma de un agregado, usando cámaras para el escáner de línea, donde se construyen
imágenes en dos dimensiones para una serie de imágenes en línea. Otras máquinas
usan cámaras con escáner de matriz que captan fotos bi-dimensionales del
agregado que cae. Maerz y Lusher (2001) desarrollaron un prototipo de un
sistema de imágenes dinámicas que provee informaciones sobre el tamaño y la
forma de las partículas con el uso de sistema de mini esteras transportadoras
para hacer con que los fragmentos individuales pasen delante de dos cámaras
sincronizadas y orientadas ortogonalmente.
Las sustancias perjudiciales que pueden estar
presentes en los agregados incluyen impurezas orgánicas, limo, arcilla,
esquisto, óxido de hierro, carbón mineral, lignito y ciertas partículas ligeras
y suaves (Tabla 5-7). Además, rocas y minerales, como el chert y el cuarzo
deformado (Buck y Mather 1984) y ciertas calizas dolomíticas son reactivas con
álcalis (Tabla 5-8). El yeso y la anhidrita pueden causar ataque de sulfatos.
Ciertos agregados, como los esquistos causan erupciones por el hinchamiento
(sencillamente por la absorción de agua) o por el congelamiento del agua
absorbida (Fig. 5-18). La mayoría de las especificaciones limitan las
cantidades permisibles de estas sustancias.
La historia del comportamiento de un agregado
debe ser un factor determinante para la elección de los límites para las
sustancias perjudiciales. Los métodos de ensayo para la detección cualitativa y
cuantitativamente de las sustancias perjudiciales se presentan en la Tabla 5-7.
Los agregados son potencialmente peligrosos si
contienen compuestos considerados químicamente reactivos con el concreto de
cemento portland y si producen: (1) cambio significativo del volumen de la
pasta, agregados o ambos, (2) interferencia en la hidratación normal del
cemento y (3) otros productos secundarios dañinos.
Las impurezas orgánicas pueden retrasar el
fraguado y el endurecimiento del concreto, reducir el desarrollo de la
resistencia y, en algunos casos poco usuales, causar la deterioración. Las
impurezas orgánicas, como las turbas, los humus y las margas orgánicas pueden
no ser tan perjudiciales, pero se los deben evitar.
Los materiales más finos que 75 µm (tamiz No.
200), especialmente el limo y la arcilla, pueden estar presentes como polvo
suelto y pueden formar un revestimiento en las partículas de agregados. Incluso
hasta los revestimientos finos de limo o arcilla, sobre las partículas de
agregado grueso, pueden ser dañosos, pues debilitan la adherencia entre la
pasta de cemento y el agregado. Si ciertos tipos de limo o arcilla están presentes
en cantidades excesivas, la demanda de agua puede aumentar significantemente.
Hay una tendencia de algunos agregados finos en
degradarse por la acción de molienda en la mezcladora de concreto. Este efecto,
que se mide por la ASTM C 1137, puede alterar la demanda de agua de mezcla, de
aire incluido y los requisitos de revenimiento (asentamiento).
El carbón mineral o el lignito u otros
materiales de baja densidad como la madera y los materiales fibrosos, cuando
presentes en grandes cantidades, afectan la durabilidad del concreto. Si estas
impurezas ocurren en la superficie o cerca de ella, se pueden desintegrar,
causar erupciones manchas. Los cherts potencialmente dañinos en el agregado
grueso se pueden identificar a través de las normas ASTM C 123 (AASHTO T 113),
COVENIN 0260, NMX-C-072-1997-ONNCCE, NTC 130, NTE 0699, NTP400.023,UNIT-NM 31.
Tabla 5-7. Materiales Perjudiciales en
Agregados
Tabla 5-8. Algunos Minerales Reactivos
Potencialmente Perjudiciales y Materiales Sintéticos
Potencialmente Perjudiciales y Materiales Sintéticos
*Varias rocas listadas (por ejemplo, granito,
gneis y ciertas forma-
ciones de cuarzo) reaccionan muy lentamente y tal vez no enseñen
evidencias de cualquier grado nocivo de reactividad hasta que el
concreto tenga más de 20 años de edad.
**Sólo algunas fuentes de estos materiales han mostrado reactividad.
ciones de cuarzo) reaccionan muy lentamente y tal vez no enseñen
evidencias de cualquier grado nocivo de reactividad hasta que el
concreto tenga más de 20 años de edad.
**Sólo algunas fuentes de estos materiales han mostrado reactividad.
Fig. 5-18. La erupción es el desprendimiento de
un pequeño
fragmento de la superficie de concreto debido a la presión
interna, que deja una depresión típicamente cónica y poco
profunda.
fragmento de la superficie de concreto debido a la presión
interna, que deja una depresión típicamente cónica y poco
profunda.
Las partículas blandas en el agregado grueso
son especialmente indeseables pues pueden causar erupciones y pueden afectar la
durabilidad y la resistencia al desgaste del concreto. Si son desmenuzables, se
pueden romper y aumentar, aun más, la demanda de agua. Donde la resistencia a la
abrasión sea importante, como en los pisos industriales, los ensayos pueden
indicar que se justifica una investigación u otra fuente de agregados.
Los terrones de arcilla en el concreto pueden
absorber parte del agua de mezcla, causar erupciones en el concreto endurecido
y afectar la durabilidad y la resistencia al desgaste. También se pueden
fracturar durante el mezclado y, como consecuencia, aumentar la demanda de
agua.
Fig. 5-19. Mancha de óxido
de hierro provocada por
impurezas en el agregado.
de hierro provocada por
impurezas en el agregado.
Los agregados pueden eventualmente contener
partículas de óxido de hierro y sulfuro de hierro que resultan en manchas
antiestéticas sobre las superficies expuestas del concreto (Fig. 5-19). El
agregado debe cumplir con los requisitos de manchado de la ASTM C 330 (AASHTOM
195), cuando ensayados conforme la ASTM C 641 o cumplir con COVENIN 1895, IRAM
1688, NMX-C-348, NMX-C-299, NTC 4045, UNIT-NM 35 y la frente de la cantera y
las pilas del material no deben presentar manchas.
Se puede sumergir el agregado en una lechada de
cal para ayudar en la identificación de manchas. Si las partículas que provocan
manchado están presentes, se forma un precipitado gelatinoso verde azulado en
un periodo de 5 a 10 minutos, que rápidamente se vuelve marrón al ser expuesto
al aire y a la luz. La reacción se debe completar en 30 minutos. Si no se forma
el precipitado gelatinoso marrón cuando se coloca el agregado en la lechada,
existe poca probabilidad de que ocurra cualquier reacción en el concreto.
Los
agregados se deben manosear y almacenar de manera que se minimicen la
segregación y la degradación y que se prevenga la contaminación con sustancias
deletéreas (Fig. 5-24). Las pilas se deben construir en capas finas de espesor
uniforme para minimizar la segregación. El método más económico y aceptable de
formación de pilas de agregados es el método de volteo con camión, que descarga
el cargamento de manera que no se lo separe. Entonces, se recupera el agregado
con un cargador frontal.
El cargador
debe remover porciones de los bordes de la pila desde la parte inferior hacia
la parte superior, de manera que cada porción contenga una parte de cada capa
horizontal.
Cuando no
se entregan los agregados en camiones, resultados aceptables y económicos se pueden
obtener con la formación de pilas en capas con un cucharón de quijadas (método
de tirar y extender). En el caso de agregados no sujetos a degradación, se
pueden tender los agregados con un tractor de neumático (llantas) de caucho y
recuperar con un cargador frontal. Al tender el material en capas finas, la
segregación se minimiza. Sea el manoseo con camión, con cargador, con cucharón
de quijadas o estera transportadora, no se deben construir pilas altas en forma
de cono,pues resultan en segregación. Sin embargo, si las circunstancias
demandan la construcción de pilas cónicas, o si las pilas se han segregado, las
variaciones de la granulometría se pueden disminuir cuando se recupera la pila.
En estos casos, los agregados se deben cargar con un movimiento continuo
alrededor de la pila para que se mezclen los tamaños, en vez de comenzar en un lado
y trabajar en línea recta a través de la pila.
Los
agregados triturados segregan menos que los agregados redondeados (grava) y los
agregados mayores segregan más que los agregados menores. Para evitar la
segregación del agregado grueso, las fracciones de tamaño se pueden amontonar y
dosificar separadamente. Sin embargo, los procedimientos de amontonamiento
adecuados, deben eliminar esta necesidad. Las especificaciones ofrecen un rango
de las cantidades permitidas de material en cada fracción debido a la
segregación en las operaciones de amontonamiento y dosificación.
Los
agregados que han sido lavados se deben amontonar con anticipación suficiente
para que se drenen, hasta una humedad uniforme, antes de su uso. El material
fino húmedo tiene una tendencia menor para segregar que el material seco.
Cuando el agregado fino seco se descarga en los cubos o esteras
transportadoras, el viento puede llevarse los finos. Esto se debe evitar al
máximo.
Las
mamparas o las divisiones se deben usar para evitar la contaminación de las
pilas de agregados. Las divisiones entre las pilas deben ser suficientemente
altas para prevenir el mezclado de los materiales. Los depósitos de
almacenamiento deben ser circulares o casi cuadrados. Su fondo debe tener una
inclinación mayor que 50 grados con la horizontal en todos los lados hasta un
escurridero central. Al cargarse el depósito, el material debe caer
verticalmente sobre el escurridero dentro del depósito. El vaciado del material
dentro del depósito en un ángulo y contra los lados del depósito causará
segregación. Las placas de desviación o divisores ayudarán a minimizar la
segregación. El depósito se debe mantener lleno si posible, pues reduce la
rotura de las partículas de agregados y la tendencia de segregación. Los
métodos recomendados de manoseo y almacenamiento de agregados se discuten
profundadamente en Matthews (1965 a 1967), NCHRP (1967) y Bureau of Reclamation
(1981).
Especificaciones de ASTM C-33
Las especificaciones ASTM C-33 tratan sobre el hormigón.
Concrete
mixer image by zalisa from Fotolia.com
Las
normas ASTM C-33 indican de forma detallada cómo hacer hormigón o elementos que
deben agregarse al concreto para prepararlo y usarlo. Los agregados tratados en
la norma son tanto finos como gruesos. Los agregados finos están definidos como
arena natural, arena elaborada o una combinación de ambas. Los agregados
gruesos se definen como grava, grava triturada, piedra triturada, escombros
horneados y enfriados por aire, hormigón triturado de cemento hidráulico o una
combinación de estos elementos.
Exelente trabajo ......
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