AGREGADOS

INTRODUCCION Antiguamente se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna se establece que siendo este material el que mayor % de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto.

La influencia de este material en las propiedades del concreto tiene efectos importante no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.

La norma de concreto E-060, recomienda que a pesar que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida de lo posible deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones del proyecto.

GENERALIDADES 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 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 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 o Según su origen

Agregados Naturales

Se encuentran directamente de la corteza terrestre producto de la meteorización físicas de las rocas metamórficas y sedimentarias.

Son los que se encuentran en la corteza terrestre (casi siempre en un mismo lugar de origen), y sus partículas se forman por la acción directa con la naturaleza ó por proceso de trituración y fragmentación inducidos por el hombre, la mayoría de sus propiedades químicas son iguales a la de la roca madre.

Bancos de sedimentación: son los bancos construidos artificialmente para embancar el material fino-grueso que arrastran los ríos.

Cauce de río: corresponde a la extracción desde el lecho del río, en los cuales se encuentra material arrastrado por el escurrimiento de las aguas.

Pozos secos: zonas de antiguos rellenos aluviales en valles cercanos a ríos.

Canteras: es la explotación de los mantos rocosos o formaciones geológicas, donde los materiales se extraen usualmente desde cerros mediante tronaduras.

Agregados artificiales

Reciben también el nombre de manufacturados, son aquellos fabricados por el hombre.

Se obtienen a través de procesos industriales de licuefacción, pulverización y solidificación, generalmente se usan para algunos propósitos especiales.

Los minerales en este estado se llevan a los tamaños indicados y se vuelven a endurecer para su posterior utilización, de este

grupo hacen parte la escoria de alto horno, arcillas expandida, limaduras de hierro, etc.

o Según su peso

Agregados de peso normal Típicamente tiene gravedades específicas entre 2.0 y 3.0, con frecuencia se diferencia por su tamaño:

- Canto: >6”- Guijarros: 3-6”- Agregado grueso: 3” a tamiz N° 4- Agregado fino: Tamiz N° 200- Llenante o filler mineral: pasante N° 200

No se acostumbra a usar los cantos y guijarros en su estado natural, sino que se trituran para convertirlos en agregados de varios tamaños, en arenas fabricadas y rellenador (filler) inorgánico. Las gravas y arenas naturales se producen por la acción del y de los elementos sobre depósitos fluviales o glaciares, estos materiales tienen superficie redonda y lisa y distribución de tamaños de partículas que requieren procesamiento mínimo.

Agregados pesadosEstos agregados pueden utilizarse en vez de grava o piedra triturada para generar un concreto de alta densidad, como por ejemplo protectores para reactores nucleares, entre otros.

Agregados livianosEstos se divides en dos categorías, los estructurales y los no estructurales; los primeros son fabricados (escorias de alto horno, arcilla expandida) o naturales (piedras pómez o escorias ligeras), estos agregados producen concretos dentro de resistencias entre 3000 y 4000 lbs/pulg2 y pueden obtenerse resistencias mayores, el unitario oscila entre 100 y 115 lbs/pie3.Los agregados no estructurales comunes son la vermiculita y la perlita, también pueden usarse la escoria y la piedra pómez; estos materiales se usan en concretos aislantes, para acabados a prueba de ruido y no estructurales de cubierta, producen

concretos con conductividad térmica baja, que generan buena protección contra incendios, cuando el concreto se expone a calor extremo, la humedad contenida en el mismo se convierte con rapidez de líquido a vapor, llegando a tener su volumen hasta 15 veces mayor, el gran numero y tamaño de poros dentro de los agregados livianos generan regiones de alivio de presión.

CARACTERÍSTICAS La limpieza, sanidad, resistencia y forma de las partículas son importantes en cualquier agregado.

Los agregados se consideran limpios si están exentos de exceso de arcilla, limo, mica, materia orgánica, sales químicas y granos recubiertos. Un agregado es físicamente sano si conserva su integridad bajo cambios de temperatura o humedad y si resiste la acción de la intemperie sin descomponerse.

Se realizan variadas pruebas en los agregados del hormigón para:

1. Establecer que se satisfagan requisitos mínimos de calidad; se incluyen esas cualidades básicas deseables como tenacidad, solidez y resistencia a la abrasión,

2. Determinar características útiles para seleccionar las proporciones para el hormigón; como la gravedad específica y la absorción.

3. Asegurar que en forma rutinaria se cumplan con los requisitos para el trabajo.

RESISTENCIA DE MATERIALES Y DESGASTES

Los agregados que contienen ciertos tipos de sílices o carbonatos pueden reaccionar con los álcalis presente del cemento portland (oxido de sodio y potasio); el producto de la reacción agrieta el concreto o puede crear

abombamiento en su superficie; esta reacción es más evidente en ambientes húmedos y calientes (ASTM C289-227).

RESISTENCIA DE LA CONGELACION Y EL DESHIELO

La estructura de los poros, la absorción, la porosidad y la permeabilidad de los agregados son de vital importancia, se utilizan para producir concretos que deban estar expuestos a ciclos reiteradis de congelación- descongelación; los agregados que se satura críticamente y después se descongelan, un pueden adaptarse a la expansión del agua congelada; datos empíricos revelan que el deterioro por congelación- descongelación tiene origen en los agregados y no en los finos (ASTM C 666)

ESTABILIDAD QUÍMICACiertos agregados pueden ser inadecuados para una aplicación particular de construcción de carreteras debido a la composición química de las partículas del agregado. En las mezclas de asfalto, ciertos agregados que tienen una afinidad excesiva por el agua pueden contribuir a que se levante o remueva el asfalto, lo que conduce a la desintegración de las superficies de asfalto.

Se puede decir que un agregado de naturaleza “hidrofóbica” es aquel que tiene un alto grado de resistencia a la remoción de la capa de asfalto en presencia del agua. Por lo general, se puede suponer que la substancia bituminosa en una mezcla bituminosa está presente en la forma de delgadas películas que rodean a las partículas del agregado y que llenan, por lo menos parcialmente, los espacios vacíos entre partículas adyacentes. Estas delgadas películas de material bituminoso se adhieren a la superficie de los agregados normales y contribuyen a la resistencia al corte de la mezcla; este efecto se considera generalmente como parte de la “cohesión” de la mezcla. Para una exposición continua al agua, ya sea en el laboratorio o en el campo, las mezclas bituminosas que contengan

ciertos agregados muestran una tendencia definitiva a perder resistencia al corte, “fortaleza”, debido a una disminución en la cohesión que se debe principalmente al reemplazo de las películas bituminosas que rodean a las partículas del agregado con películas similares de agua. Los agregados que exhiben esta tendencia en un grado marcado y nocivo se llaman agregados “hidrofóbicos”, que quiere decir “afines al agua”. Por lo contrario, los agregados que muestran poca o ninguna disminución en la resistencia debido a la remoción de la capa asfáltica se llaman “hidrofóbicos “o “repelentes al agua”.

Para juzgar la resistencia relativa a la remoción del asfalto de los agregados, se han utilizado varios procedimientos de laboratorio diferentes, siendo los más destacados la prueba de remoción del asfalto y la prueba de inmersión-compresión. La prueba de remoción de asfalto consiste en recubrir al agregado con el material bituminoso, sumergirlo en agua al agregado recubierto durante 16 a 18 h y luego, observar si el área total del agregado recubierto con una película bituminosa está por encima o por debajo del 95 por ciento. La prueba de inmersión-compresión consiste en comparar la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de una mezcla bituminosa (preparados, moldeados y probados de manera estándar) con reproducciones que han sido sujetas a inmersión en agua por un tiempo definido y estandarizado.

Los agregados que se usan en las mezclas de concreto con cemento portland también pueden causar problemas relacionados con la estabilidad química. En ciertas áreas se ha tenido mucha dificultad con agregados que contienen substancias nocivas que reaccionan adversamente con los álcalis presentes en el cemento. Generalmente las reacciones adversas de alcaliagregado provocan la expansión anormal del concreto. Se han creado métodos (Métodos C227 y C289 de la ASTM) para detectar agregados con estas características dañinas y se incluyen indicaciones adecuadas en especificaciones típicas (por ejemplo, ASTM C33).

FORMAS Y TEXTURASForma 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.

Las formas delgadas y alargadas dan lugar a hormigones de peor calidad. Disminuyen la trabajabilidad del hormigón, obligando a una mayor cantidad de agua y arena, lo que en definitiva se traduce en una disminución de la resistencia. Además las formas planas tienden a orientarse en un plano horizontal, acumulando agua y aire debajo de ellas, lo que repercute desfavorablemente en la durabilidad de los hormigones. Por otra parte, aunque el tipo de material sea muy resistente, estas formas son frágiles y se pueden romper en el mezclado y la compactación del hormigón. Algunas especificaciones para el agregado grueso limitan la cantidad de partículas delgadas o alargadas a un máximo del 10 al 15% en peso, más o menos. Esas partículas se definen como aquéllas cuya relación de la dimensión más larga de un prisma rectangular y la dimensión menor sea mayor que 5.

Los agregados triturados resultan en hormigones con alta resistencia a la flexotracción, por lo que son preferidos para pavimentos en carreteras

No se ha probado que la forma de la partícula del agregado grueso en el hormigón sea un problema importante si se incrementa y se elige el contenido de modo que se haga una compensación en los agregados que tienden a producir mezclas ásperas, como las que pueden resultar al usar por completo agregado de piedra triturada o escoria siderúrgica.

La norma boliviana NB 596 prescribe que el coeficiente de forma, determinado según el método de ensayo indicado en la NB 610, no debe ser inferior a 0.15, (la EHE restringe este valor a 0.20). En caso de serlo, se deberán realizar ensayos de resistencia en laboratorio, antes de autorizar su uso.

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.

GRANULOMETRÍA 

Una de las características que se estudia con más detenimiento en los agregados, es su granulometría, lo cual se lleva a cabo a través de un análisis granulométrico, el cual nos permite determinarla gradación de los materiales que serán usados como agregados; la gradación o granulometría se refiere a la composición del material en cuanto a distribución de los tamaños de los granos que integran unamuestra ; para obtener la d i s t r ibuc ión de los tamaños, se empleantamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamaño de partículas mayor a 0,074 mm se utiliza el método de análisis mecánico mediante tamices, para suelos de tamaño inferior se utiliza el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes.

 La granulometría decide de manera muy importante, la calidad del material para su uso como componente del concreto.La granulometr ía de l agregado f ino t iene mayor in f luenc ia sobre laplasticidad del concreto que la granulometría gruesa.  L a   f i n a l i d a d   p r i n c i p a l   d e   u n a   g r a n u l o m e t r í a  a d e c u a d a   e s   o b t e n e r mezclas trabajables y con pocos espacios entre los granos para que se requiera menos pasta de cemento; generalmente nos encontramos con dos t ipos de granulometrías,  una granulometría continua e n   l a   c u a l todos los cedazos tienen fracciones retenidas con más del 1% del peso del material, suelen producir concretos más trabajables y con buenas resistencias mecánicas; y la otra es una granulometría discontinua en la cual no hay retenido en uno o varios de los tamices, si bien pueden p r o d u c i r   b u e n o s   c o n c r e t o s ,   t i e n e n   e l  r i e s g o   d e   p r o p e n d e r   a   l a segregación y a dificultar la trabajabilidad; a partir de los resultadosobtenidos en el anál isis  granulométrico,  se pueden caracterizar  unmaterial  (determinar su uso),  el  mismo nos permite conocer ciertascaracterísticas del agregado que lo hacen o no útil para la actividad específica que se requiera, estas son:

TAMAÑO MAXIMO: El tamaño máximo de un agregado se refiere al tamaño de sus partículas más gruesas, medido como la abertura del tamiz de malla cuadrada de menor tamaño que deja pasar al menos el95% en peso de una muestra de agregado, ensayada de acuerdo con la norma Venezolana Covenin 355. El tamaño máximo de un agregado no debe ser mayor que la menor de las siguientes dimensiones:

•1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado•3/4 de la separación mínima libre entre las barras de refuerzo•1/3 del espesor de la placa

E s t a s l i m i t a c i o n e s p u e d e n o m i t i r s e c u a n d o a j u i c i o d e l I n g e n i e r o Inspector, la trabajabilidad y la metodología de compactación (vibrado) son tales que el concreto puede ser colocado sin que origine cangrejeras, oquedades o vacíos en el material resultante. Las limitaciones en el tamaño máximo se establecen con el fin de asegurar el

recubrimiento adecuado del acero de refuerzo y minimizar el riesgo de oquedades o cangrejeras en el producto final.

En función de estudios realizados, donde se relaciona α y Asentamiento con la resistencia del concreto, se obtuvo que para concretos de alta resistencia predomina la Ley de Abrams, así que manteniendo constante el contenido de concreto y α, s e l o g r a n m a y o r e s r e s i s t e n c i a s a l d i s m i n u i r e l t a m a ñ o m á x i m o ; p a r a c o n c r e t o c o n v e n c i o n a l e s d e b e u s a r s e e l m a y o r t a m a ñ o m á x i m o q u e s e a p o s i b l e , l i m i t a d o p o r l a g e o m e t r í a d e l e l e m e n t o a v a c i a r y l a s e p a r a c i ó n e n t r e l a b a r r a s d e r e f u e r z o y p o r c o n s i g u i e n t e u s a r t a m a ñ o s m á x i m o s p e q u e ñ o s p a r a e l a b o r a r c o n c r e t o s d e a l t a r e s i s t e n c i a .

MODULO DE FINURA: Se denomina módulo de finura de las arenas, a un parámetro que se obtiene sumando los porcentajes retenidosa c u m u l a d o s e n l o s c e d a z o s d e l a s e r i e n o r m a t i z a d a ( 4 a l 1 0 0 ) y dividiéndolo entre 100; este valor es en cierto modo representativo dela finura de la arena, se considera que el módulo de finura adecuado de u n a a r e n a p a r a p r o d u c i r c o n c r e t o s d e n t r o d e u n a g r a n u l o m e t r í a aceptable debe estar entre 2,3 y 3,1; donde un valor menor de 2 indica una arena f ina , 2 ,5 ind ica arena media y mayor de 3 ,0 ind ica arena gruesa. El módulo de finura tiene utilidad para detectar con facilidad los cambios que pueda sufrir una determinada arena debido a variaciones en la explotación y/o manejo; sin embargo para comparar arenas de distintos orígenes puede conducir a errores y no sustituye, desde luego, la información que brindan curvas granulométricas completas.

SEGREGACIÓN: Cuando se manejan agregados en los cua les hay presenc ia de tamaños muy d i ferentes (granulometrías discontinuas), puede presentarse tendencia a su separación, dando lugar a lo que se conoce segregación del agregado, la cual, a su vez, genera concretos de calidad heterogénea y dudosa. La segregación se puede contrarrestar manejando los

agregados en fracciones separadas de acuerdo con sus tamaños, las cuales se combinan en el momento de mezclado. Si en lugar de dos fracciones habituales, se usaran sub – fracciones de estos materiales, se lograrían concretos más estables y homogéneos, aunque esto implica mayores costos, cuando mayor sea el número de fracciones en que se divida el agregado, mayores posibilidades habrá de mantener constante la curva granulométrica.

ULTRAFINOSSe consideran tales partículas de agregado de menor tamaño, principalmente las menores del tamiz Nº 200, algunas veces se pueden incluir las menores que el tamiz 100 o las del tamiz 50; además del tamaño en los ultrafinos es importante conocer su calidad mineralógica, ya que entre estos se distinguen materiales silicios, calizos y arcillosos; los dos primeros son principalmente parte de los limos mientras que las arcillas producen partículas de menor tamaño, incluidos los coloides. Los ultrafinos se presentan de forma natural acompañando las arenas en forma más o menos homogénea; en cambio cuando acompañan las fracciones de agregado grueso, suelen ser fuente de problemas para el concreto.

Cantidades importantes de ultrafinos en las mezclas pueden producir desde grandes trastornos hasta grandes beneficios. Los ultra finos, como polvo que son, colaboran con el mecanismo de lubricación de la mezcla, conjuntamente con el cemento; los calizos y en ciertas proporciones los arcillosos, mejoran la retención de agua, produciendo concretos con mejores características en estado fresco.

Algunos ultrafinos silicios o arcillosos, aunque no mejoren en alto grado las propiedades de las mezclas en estado fresco, pueden producir una mejora importante en las resistencias a largo plazo de los concretos pobres, este efecto puede ser aprovechado con éxito en concretos que no van a ser solicitados en edades tempranas, como algunos concretos masivos para represas y otros.

Para concretos de alta resistencia es necesario limitar la cantidad de ultrafinos, incluso por debajo de lo señalado en las normas, es preferible obtener el efecto fluidificante y estabilizante de la mezcla mediante el empleo de mayores dosis de cemento o la incorporación de aditivos químicos, ya que los ultrafinos en las mezclas favorecen la retracción.

IMPUREZAS: A l o s a g r e g a d o s l o s p u e d e n a c o m p a ñ a r a l g u n a s impurezas perjudiciales, la mayoría de origen natural y acompañando a la arena; entre las impurezas se destacan las materias orgánicas y las sales naturales.

Materia Orgánica: El humus o materia orgánica procedente de la descomposición de vegetales, acompaña a veces los agregados; esta puede producir trastornos en las reacciones del cemento, el fraguado puede ser alterado e incluso impedido, como es el caso de la presencia de los azucares, también puede verse alterado el endurecimiento y la reacción de los aditivos químicos. Algunos tipos de materia orgánica no llegan a producir alteraciones importantes, por lo cual en términos generales se recomienda hacer pruebas directas en las mezclas de estudio con los materiales que se pretenden usar; esto a t ravés de l ensayo que recomienda la norma COVENIN 275 “Método de ensayo para determinar el efecto de impurezas orgánicas del agregado fino en la resistencia de morteros” y ASTM C87.

Sales Naturales: Las sa les más f recuentes son e l c loruro de sodio y el sulfato de calcio o yeso.

FORMA DE LA PARTICULA: Las arenas y las gravas tienen formaredonda y suave, los agregados t r i turados (gruesos y f inos) puedentener formas planas y alargadas, angulares, cúbicas de disco o de barra, estas depende del equipo de trituración usado y de la mineralogía del agregado. E l a largamiento y la angular idad extremas aumentan la cant idad de cemento requer ido para dar res i s tenc ia y d i f i cu l tan e lb o m b e o d e l c o n c r e t o . L a s p a r t í c u l a s p l a n a s y a l a r g a d a s t a m b i é n aumentan la cantidad de agua requerida para la mezcla. La adherencia entre partículas angulares es mayor que entre las partículas lisas, propiedad que puede aprovecharse si es están gradadas de manera adecuada para contrarrestar e l aumento de agua requer ido para produc i r concreto con contenido de cemento y resistencia igual a la de una mezcla con piedra lisa.

Peso volumétrico unitariosNormalmente el peso volumétrico de los agregados se calcula en condiciones secas cuando se sigue alguna norma al respecto, tal norma generalmente especifica la manera en que debe llenarse un determinado recipiente con el agregado, el recipiente tiene un volumen adecuado para el tamaño máximo de las partículas, y el llenado por lo regular se hace en capas, consolidando cada capa con un varillado (varilla con punta de bala). El peso volumétrico se puede visualizar con la Figura 7.3, donde esquemáticamente se muestra que en el volumen del recipiente quedan contenidas las partículas de agregado, los poros o vacíos de las propias partículas y los espacios entre las partículas.

Peso especifico

Por definición, el peso específico unitario, es la relación de la masa del agregado que

ocupa un volumen patrón unitario entre la magnitud de éste, incluyendo el volumen de vacíos propio del agregado, que ha de ir a ocupar parte de este volumen unitario patrón.

El peso específico unitario, tiene idéntica definición al peso unitario simplemente, es decir, peso dividido por el volumen, pero la diferencia fundamental con el peso específico, es que el volumen es el aparente, es decir este volumen incluye los vacíos ínter granulares, el peso no difiere.

El peso específico unitario, es el peso de la muestra sobre un volumen definido del molde, viene a ser a la vez una constante de cada material, que sirve para transformar pesos a volúmenes o viceversa, principalmente en la dosificación de hormigones.

Existen dos valores para el peso unitario de un material granular, dependiendo del sistema que se emplee para acomodar el material; la denominación que se le dará a cada uno de ellos será: Peso Unitario Suelto y Peso Unitario Compactado

A) PESO UNITARIO SUELTO: Se usará invariablemente para la conversión de peso a volumen; es decir, para conocer el consumo de áridos por metro cúbico de hormigón.

B) PESO UNITARIO COMPACTADO: Este valor se usará para el conocimiento de volúmenes de materiales apilados y que están sujetos a acomodamiento o asentamientos provocados por el tránsito sobre ellos o por la acción del tiempo. También es de una utilidad extraordinaria para el cálculo de por ciento de vacíos de los materiales.

Absorción y humedad superficial

Debido a que los agregados tienen poros conectados a su superficie, el agua es absorbida hacia el interior de las partículas. El agua también puede ser retenida en la superficie de los agregados en forma de una película de humedad. Debido a ello es importante conocer el estado de humedad de los agregados empleados en el concreto. Si el agregado es capaz de absorber agua, disminuirá la relación agua cemento efectiva y por el contrario si tiene agua presente en su superficie aumentará esta relación. En el primer caso, el concreto perderá trabajabilidad y en el segundo caso disminuirá la resistencia.

ESTADOS DE HUMEDAD

1. Seco al horno (OD): Este estado se logra cuando toda la humedad es removida del agregado cuando es calentado al horno a 105 º C hasta obtener peso constante. (generalmente 12 horas). En este estado se considera que todos los poros conectados a la superficie están vacíos.

2. Seco al aire (AD): En este estado toda la humedad es removida de la superficie, pero los poros están parcialmente llenos de agua.

3. Saturado superficie seca (S.S.D): En este estado todos los poros del agregado se hallan llenos de agua, pero no hay agua en la superficie del mismo.

4. Mojado: En este estado los poros están llenos de agua y hay agua en la superficie del agregado.

Sustancias perjudícales en el agregado

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.

Manejo y almacenamiento de los agregados

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).

Muestreo de los agregadosAgregados deben determinarse los contenidos de sales que dañan los concretos, tales como los cloruros y los sulfatos, a fin de determinar si requieren de algún tratamiento.

Canteras: En estas fuentes de abas-

tecimiento se obtienen agregados por trituración que generalmente son de buena calidad, pero que deben extraerse de yacimientos parcial o totalmente abiertos, eligiendo zonas sanas de estructura uniforme, debiendo eliminarse rocas foliadas, tales como las pizarras, los esquistos y otras, a fin de evitar que al triturarse se produzcan partículas lajeadas o alargadas.

Muestreo

Responsabilidad: Las muestras para la investigación preliminar deben ser obtenidas por el responsable de la explotación.

Especificaciones de las normas

NORMAS TÉCNICAS PERUANAS

NTP 339.047: 1979 HORMIGÓN (CONCRETO). Definiciones y terminología relativas al hormigón

NTP 350.001: 1970 Tamices de ensayo

NTP 400.010: 2000 AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras NORMA TÉCNICA

NTP 400.012 PERUANA 2 de 14

NTP 400.011: 1976 AGREGADOS. Definición y clasificación de agregados para uso en morteros y concretos.

NTP 400.018: 1977 AGREGADOS. Determinación del material que pasa el tamiz normalizado 75 µm (No. 200).

NTP 400.037: 2000 AGREGADOS. Requisitos.

INFLUENCIA DEL AGREGADO SOBRE

ALGUNAS ROPIEDADES DE CONCRETO

MERCADO NACIONAL

El Perú ha venido presentando durante los últimos años un crecimiento continuo de su PBI anual producto del incremento de la producción interna de los diferentes sectores productivos del país, teniendo entre estos, al sector construcción como uno de los principales protagonistas. La tabla Nº1 muestra la variación porcentual del PBI de construcción con respecto al mismo mes del año anterior.

Estudios estimaron un crecimiento de 14,4% en el periodo 2010-2009 y una tasa de crecimiento promedio anual de 9,8% hasta el 2013, principalmente por el repunte de la inversión privada y por el aumento de obras públicas ante la cercanía de las elecciones. Como consecuencia, se incrementará significativamente la demanda de agregados, siendo uno de los principales insumos en el sector construcción.

Como se puede ver, la producción anual de mineral no metálico ha ido aumentando significativamente cada año, liderada principalmente por el aumento en la extracción de tres agregados: la piedra caliza, la arena (gruesa / fina) y el hormigón. Si bien estos tres dependen directamente del crecimiento del sector construcción, el primero es insumo principal del cemento mientras los otros dos lo son del concreto.