AGREGADOS EN LA CONSTRUCCION

AGREGADOS

1. Definición

Los agregados son materiales inorgánicos naturales o artificiales que están embebidos en los aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y morteros).

Los agregados ocupan generalmente del 60 al 80% del volumen del concreto, por lo tanto, sus características influyen en las propiedades del mismo. Los agregados también influyen en las proporciones de la mezcla para el concreto y la economía. Deben satisfacer ciertos requisitos y deben consistir en partículas limpias, duras, resistentes y durables, libres de sustancias químicas, recubrimientos de arcilla, o de otros materiales finos que puedan afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento.

Las partículas débiles, quebradizas o laminadas son perjudiciales. Deberán evitarse especialmente los agregados que contengan pizarras laminares naturales o esquistos, partículas blandas y porosas, y algunos tipos de cuarzo, ya que tienen mala resistencia al intemperismo. A menudo, basta una inspección visual para descubrir la debilidad en los agregados gruesos. Todos los agregados, de los cuales no se tengan registros sobre su buen comportamiento, deberán probarse para ver si cumplen con los requisitos.

Los agregados más comúnmente usados como la arena, grava, piedra, triturada y escoria de altos hornos enfriada al aire producen concreto de peso normal, es decir, concreto que pesa de 135 a 160 libras por pie cúbico. Las lutitas, arcillas, pizarras y escoria esponjas se usan como agregados para producir concretos estructurales ligeros, con pesos unitarios que varían de 85 a 115 libras por pie cúbico. Otros materiales ligeros como la piedra pómez, la escoria, la perlita, la vermiculita y la diatomita se usan para producir concretos aisladores que pesan de 15 a 90 libras por pie cúbico. Los materiales muy densos como la barita, limonita, magnética, ilmenita, hierro y partículas de acero se usan para producir concreto muy denso.

Los agregados de peso normal deben satisfacer los requisitos de los especificaciones de los Agregados para Concreto (C33 de la ASTM) y métodos para la Constitución de Concreto (CSA A23.1). Estas especificaciones limitan las cantidades permisibles de sustancias perjudiciales e incluyen los requisitos sobre granulometría, resistencia al desgaste, y constancias de volumen. Los agregados estructurales (ASTM C330). Los agregados para concretos aisladores deben satisfacer los requisitos de la Especificaciones para Agregados Ligeros para Concretos Aisladores (ASTM C332). En la actualidad no existen especificaciones para los materiales de gran peso.

2. Características de los agregados

2.1. Resistencia al desgaste

La resistencia al desgaste de un agregado se usa con frecuencia como indicador general de la calidad del agregado. Esta característica es esencial cuando el agregado se va a usar en concreto sujeto a desgaste como en los pisos para servicio pesado.

El método de prueba más común para la resistencia al desgaste es el método del tambor giratorio de Los Angeles (ASTM C131). En esta prueba, se coloca una cantidad especificada de agregado en un tambor de acero que se hace girar; el porcentaje de material desprendido durante la prueba dese determina luego. Las especificaciones fijan a menudo el límite superior de esta pérdida de peso. Sin embargo, la comparación de los resultados de las pruebas de desgaste de los agregados con las hechas para determinarla resistencia al desgaste del concreto no muestran una correlación directa. Las resistencia al desgaste del concreto puede determinarse con más precisión mediante pruebas de desgaste en el mismo concreto.

2.2. Resistencia a la congelación y a la fusión

Una característica importante del concreto que va a quedar expuesto a la intemperie, la resistencias a la congelación y fusión de un agregado, está relacionada a su porosidad, absorción y estructura porosa, Si una partícula de agregado absorbe demasiada agua, el espacio en los pros no será suficiente para dar cabida a la dilatación del agua que acorre durante la congelación.

Cualquiera que sea la rapidez del congelamiento, puede haber un tamaño critico de partículas, arriba del cual esta falla si está completamente saturada. Este tamaño crítico depende de la porosidad, permeabilidad, y resistencia a la tensión de la partícula. En los agregados de grano fino de baja permeabilidad, el tamaño crítico de la partícula puede quedar comprendido en el intervalo de tamaños normales de agregado. Es mayor para los materiales de grano grueso, o en aquello donde el sistema capilar está interrumpido por números macroporos (huecos que son demasiado grandes para sostener la humedad por el efecto capilar9. En estos materiales, el tamaño crítico de la partícula puede ser demasiado grande para que sea de consecuencias, aunque la absorción sea muy elevada. Si los agregados potencialmente vulnerables están secos cuando se usan o son usados en concreto sometidos a secados periodísticos al encontrarse ya en servicio es posible que nunca vayan a estar suficientemente saturados para producir fallas.

El comportamiento de los agregados que van a quedar expuestos puede predecirse en dos formas: observando el comportamiento anterior, y mediante pruebas de congelamiento y fusión de muestras de concreto. Si los agregados de la misma fuente han dado anteriormente un resultado satisfactorio cuando se usan en concreto, el agregado puede considerarse bueno. Cuando no existen registros del comportamiento, los agregados pueden considerarse aceptables si se comportan satisfactoriamente en muestras de concreto sometida a pruebas de congelamiento y fusión ( ASTM C291); en estos ensayo, las muestras de concreto, hechas con el agregado en cuestión se sujetan a ciclos alternativos de congelamiento y fusión. El daño se mide por la reducción en el modulo dinámico de elasticidad de la muestra.

Las especificaciones pueden pedir que se demuestre la resistencia al intemperismo mediante la prueba con el sulfato de magnesio o de sodio (ASTM C88 o CSA A23.2.9). Esta prueba consiste en varios ciclos de inmersión de una muestra de agregado en una solución de sulfato (para crear presiones por la formación de cristales, semejantes a las producidas por la congelación del agua9, secado al horno de la muestra y determinación del tanto por ciento de la pérdida de peso. Desafortunadamente, esta prueba a veces no sirve, pues algunos agregados que se comportan bien en la prueba pueden producir concreto de baja resistencia al congelamiento y fusión; inversamente, los agregados que se comportan mal en la prueba pueden producir concreto con la resistencia adecuada. Esto puede atribuirse, cuando menos en parte, al hecho de que los agregados en la prueba están libres.

2.3. Estabilidad química

Se considera que los agregados tienen estabilidad química cuando no reaccionan químicamente con el cemento en forma peligrosa, ni sufren la influencia química de otras fuentes externas. En algunas regiones, los agregados que tienen ciertos elementos químicos reaccionan con los álcalis del cemento. Esta reacción álcali agregado puede producir expansión normal y agrietamientos irregulares en el concreto. Los registros del comportamiento en el campo generalmente proporcionan la mejor información para poder seleccionar agregados sin afinidad química. Si no existen registros sobre el comportamiento del agregado y se sospecha que es inestable químicamente, las pruebas de laboratorio son útiles para determinar su calidad. Existen tres pruebas de la ASTM para identificar los agregados que reaccionan con los álcalis, dos para los del tipo silicoso y una para los del tipo carbonatado. Además, existe una técnica de la ASTM que se recomienda “la C2959 para el examen petrográfico de los agregados de ambos tipos. Este examen microscópico, hecho por un petrógrafo compete, puede ser útil a menudo para la identificación de los agregados con afinidad química potencial.

De las tres pruebas, la ASTM C227, comúnmente llamada la de la barra de mortero, se usa para determinar la afinidad química potencial expansiva entre el álcali y la sílice de las combinaciones cemento y agregado. En esta prueba se mide la expansión que se desarrolla en pequeñas barras de mortero durante su almacenamiento a una temperatura u humedad prescritas. La prueba de la barra de mortero puede usarse para los agregados finos o gruesos, pero generalmente deben transcurrir de tres a seis meses antes de poder hacer conclusiones.

La segunda prueba, la ASTM C289, conocida con el nombre de prueba química rápida, se usa para determinar los agregados silicosos con afinidad química potencial. Puede terminarse en dos o tres días. Las conclusiones se basan en la intensidad de la reacción que ocurre entre una solución de hidróxido de sodio y una muestra triturada del agregado en cuestión.

Para la determinación de la afinidad química del álcali con sílice, parece que con la barra de mortero se obtiene la mejor correlación con el comportamiento del concreto en pavimentos y en estructuras. Pueden usarse tanto los exámenes químicos como los petrográficos para determinar la presencia de componentes silicosos con afinidad química potencial. Debido a la influencia de algunos minerales en los resultados de la prueba, la prueba química rápida deberá acompañarse de un análisis petrográfico; sin embargo, con ninguno de ellos se puede tener la seguridad de que la cantidad de material con afinidad química sea la suficientemente pequeña como paraqué no se produzca una expansión anormal.

La prueba de la especificación ASTM C586, comúnmente conocida como prueba del cilindro de roca, se usa para detectar los agregados

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