AGREGADOS
Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados:
Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011.
Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.
Los agregados conforman el esqueleto granular del concreto y son el elemento mayoritario ya que representan el 80-90% del peso total de concreto, por lo que son responsables de gran parte de las características del mismo. Los agregados son generalmente inertes y estables en sus dimensiones.
La pasta cementicia (mezcla de cemento y agua) es el material activo dentro de la masa de concreto y como tal es en gran medida responsable de la resistencia, variaciones volumétricas y durabilidad del concreto. Es la matriz que une los elementos del esqueleto granular entre sí.
Cada elemento tiene su rol dentro de la masa de concreto y su proporción en la mezcla es clave para lograr las propiedades deseadas, esto es: trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía.
CLASIFICACIÓN:
Existen varias formas de
clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:
Por su naturaleza:
Los agregados pueden ser
naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los
agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso,
fino y hormigón (agregado global).
- El agregado fino, se define
como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el
más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.
- El agregado grueso, es
aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las
rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.
- El hormigón, es el
material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en
proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre
y se emplea tal cual se extrae en la cantera.
Por su densidad:
Se pueden clasificar en agregados
de peso especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos
específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son
mayores a 2.75.
Por el origen, forma y textura
superficial:
Por naturaleza los agregados
tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente por caras
redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los agregados
pueden ser:
· Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y
bordes.
· Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras
y bordes.
· Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y
bordes.
· Redondeada: Bordes casi eliminados.
· Muy Redondeada: Sin caras ni bordes
Por el tamaño del agregado:
Según su tamaño, los agregados para concreto son
clasificados en:
· Agregados finos (arenas) y
· Agregados gruesos (piedras).
Áridos y Arenas:
El tamiz que separa un agregado
grueso de uno fino es el de 4,75 mm. Es decir, todo agregado menor a 4,75 mm es
un agregado fino (arena).
La arena o árido fino es el
material que resulta de la desintegración natural de las rocas o se
obtiene de la trituración de las mismas, y cuyo tamaño es inferior a los 5mm.
Para su uso se clasifican las
arenas por su tamaño. A tal fin se les hace pasar por unos tamices que van
reteniendo los granos m’as gruesos y dejan pasar los más finos.
-Arena fina: es la que sus granos
pasan por un tamiz de mallas de 1mm de diámetro y son retenidos por otro de
0.25mm.
- Arena media: es aquella cuyos
granos pasan por un tamiz de 2.5mm de diámetro y son retenidos por otro de 1mm.
- Arena gruesa: es la que sus
granos pasan por un tamiz de 5mm de diámetro y son retenidos por otro de 2.5mm.
Las arenas de granos gruesos dan,
por lo general, morteros más resistentes que las finas, si bien tienen el
inconveniente de necesitar mucha pasta de conglomerante para rellenar sus
huecos y será adherente. En contra partida, el mortero sea plástico,
resultando éste muy poroso y poco adherente.
El hormigón es un material
formado por cemento, áridos de diferentes granulometrías, agua y
aditivos que, mezclado en diferentes proporciones, permite obtener el hormigón
que es distribuido en camiones hormigoneras.
Es un material vivo, no
almacenable, ya que su tiempo de uso se limita a 90 minutos; a partir
de los cuales el hormigón pierde sus propiedades.
Las características especiales de
este material obligan a fabricar bajo pedido, adecuando la producción a
la situación geográfica, al horario y ritmo de cada obra, debiendo optimizar
los recursos para ofrecer no sólo un producto de calidad sino
un buen servicio al cliente.
Cualquiera sea el tipo de
material utilizado, sus partículas deben ser duras y resistentes, ya que el
concreto, como cualquier otro material se romperá por su elemento más débil. Si
el agregado es de mala calidad sus partículas se romperán antes que la pasta
cementicia, o el mortero.
Agregado Fino:
Un agregado fino con partículas
de forma redondeada y textura suave ha demostrado que requiere menos agua de
mezclado, y por lo tanto es preferible en los HAD.
Se acepta habitualmente,
que el agregado fino causa un efecto mayor en las proporciones de la mezcla que
el agregado grueso.- Los primeros tienen una mayor superficie específica y como
la pasta tiene que recubrir todas las superficies de los agregados, el
requerimiento de pasta en la mezcla se verá afectado por la proporción en que
se incluyan éstos.
Una óptima granulometría del
árido fino es determinante por su requerimiento de agua en los HAD, más que por
el acomodamiento físico.
La experiencia indica que las
arenas con un módulo de finura ( MF ) inferior a 2.5 dan hormigones con
consistencia pegajosa, haciéndolo difícil de compactar. Arenas con un módulo de
finura de 3.0 han dado los mejores resultados en cuanto a trabajabilidad y resistencia a
la compresión.
Agregado Grueso:
Numerosos estudios han demostrado
que para una resistencia a la compresión alta con un elevado contenido de
cemento y baja relación agua-cemento el tamaño máximo de agregado debe
mantenerse en el mínimo posible (12,7 a 9,5).
En principio el incremento en la resistencia a medida que disminuye el tamaño máximo del agregado se debe a una reducción en los esfuerzos de adherencia debido al aumento de la superficie específica de las partículas.
En principio el incremento en la resistencia a medida que disminuye el tamaño máximo del agregado se debe a una reducción en los esfuerzos de adherencia debido al aumento de la superficie específica de las partículas.
Se ha encontrado que la
adherencia a una partícula de 76 mm. es apenas un 10% de la correspondiente a
una de 12,5 mm., y que excepto para agregados extremadamente buenos o malos, la
adherencia es aproximadamente entre el 50 a 60% de la resistencia de la pasta a
los 7 días.
Las fuerzas de vínculo dependen
de la forma y textura superficial del agregado grueso, de la reacción química entre
los componentes de la pasta de cemento y los agregados.
Otro aspecto que tiene que ver
con el tamaño máximo del agregado es el hecho de que existe una mayor probabilidad de
encontrar fisuras o fallas en una partícula de mayor tamaño provocadas por los procesos de
explotación de las canteras (dinamitado) y debido a la reducción de tamaño
(trituración), lo cual lo convertirá en un material indeseable para su
utilización en concreto.
También se considera que la alta
resistencia producida por agregados de menor tamaño se debe a una baja en la
concentración de esfuerzos alrededor de las partículas, la cual es causada por
la diferencia de los módulos elásticos de la pasta y el agregado
Se ha demostrado que la grava
triturada produce resistencias mayores que la redondeada.- Esto se
debe a la trabazón mecánica que se desarrolla en las partículas
angulosas.
Sin embargo se debe evitar una angulosidad
excesiva debido al aumento en el requerimiento de agua y disminución de la
trabajabilidad a que esto conlleva.
El agregado ideal debe ser limpio, cúbico,
anguloso, triturado 100%, con un mínimo de partículas planas y elongadas.
CARACTERÍSTICAS:
Textura
Superficial
La
textura superficial de los agregados afecta la calidad del hormigón en estado
fresco y tiene gran influencia en las resistencias,
repercutiendo más en la resistencia a la
flexotracción que a la compresión.
El
hormigón puede contener agregado con una gran
diversidad de características superficiales distintas desde una muy
lisa hasta muy áspera y de panal y resultar en un hormigón satisfactorio.
Mientras
mayor sea la rugosidad superficial de los agregados mayor es la superficie de
contacto con la pasta de cemento; haciendo necesaria la utilización de mayor
contenido de pasta para lograr la trabajabilidad deseada, pero favorece la
adherencia pasta-agregado y así mejora las resistencias. Esto es característico
de los agregados de trituración.
En el
caso de los cantos rodados, donde su superficie es lisa, dan mejor
trabajabilidad al hormigón pero menor adherencia pasta-agregado.
Forma del
Agregado
La forma
del agregado tiene gran influencia en las propiedades del hormigón fresco y
endurecido, particularmente en lo que hace a la docilidad y resistencias
mecánicas respectivamente.
Como en
el caso de la textura superficial, se ha producido hormigón satisfactorio con
agregado que consta de una gran diversidad de formas diferentes.
Las
partículas naturales de agregado que han sido sujetas a la acción de las olas y
el agua durante la historia geológica pueden ser esencialmente esféricas; las
otras, rotas por la trituración, pueden ser cúbicas o tener
muchos ángulos con vértices agudos, debiendo
tener por lo menos una cara fracturada,
resultante del proceso de trituración.
Un
agregado grueso con muchos ángulos, que presentara un mayor número de vacíos,
exigirá una mayor cantidad de arena para dar lugar a un hormigón trabajable,
pero tendrá una mayor trabazón. Inversamente, el agregado
grueso bien redondeado que tiende hacia
las partículas esféricas requerirá menos arena y tendrá mayor
trabajabilidad, pero tendrá una menor trabazón. No obstante, resulta
interesante hacer notar que los hormigones producidos con una gran disparidad
en las formas de las partículas, con un contenido dado de cemento por metro
cúbico de hormigón, con frecuencia tendrán más o menos la misma resistencia a
la compresión.
También
se ha medido la forma y textura de las partículas del agregado fino, la
investigación indica que la forma de la partícula y la textura superficial del
agregado fino puede tener una influencia más importante sobre la resistencia
del hormigón que la del agregado grueso.
Resistencia Estructural
“No se puede producir hormigón de alta
resistencia que contenga agregados estructuralmente débiles”.
Para que
un agregado pueda considerarse de resistencia adecuada, debe sobrepasar la
resistencia propia del aglomerante (cemento).
A pesar de la aparente relación obvia entre la
resistencia del hormigón y la del agregado, al menos en los casos extremos,
otros factores, como la forma de la partícula, textura superficial, gradación y
relación A/C, se conjugan contra la evaluación precisa de la contribución de la
resistencia estructural del propio agregado. Por esto no se ha podido hacer
predicciones de la calidad del hormigón con relación a la
resistencia de los agregados. En la tabla
2.4 se muestran las resistencias a la
compresión de diversas rocas.
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