Durabilidad de agregados

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INTRODUCCIÓN

La durabilidad no es un concepto absoluto que dependa sólo del diseño de

mezcla, sino que está en función del ambiente y las condiciones de trabajo a

las cuales lo sometamos.

En este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las

características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para

ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido “durable”

bajo condiciones diferentes.

Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del

concreto, y particularmente a su resistencia en compresión, pero las

experiencias particularmente a su resistencia en compresión, pero las

experiencias prácticas y el avance de la investigación en este campo han

demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni

el suficiente para obtener un concreto durable.

En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la

medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio

ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de

mezcla, y como para los aditivos.

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Objetivo

a) El método describe el procedimiento que debe seguirse para determinar

la resistencia a la desintegración de los agregados por la acción de

soluciones de sulfato de sodio o de magnesio.

Materiales y Equipo de Laboratorio

Tamices:

Para ensayar agregado grueso 3 /8”, ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 2” y 2½”

.

Para ensayar agregado fino Nº 50, Nº 30, Nº 16, Nº 8 y Nº 4.

Recipientes.

Balanzas. Capacidad de 500 gr. y sensibilidad de 0.1 gr. para el

caso del agregado fino y otro de capacidad no menor a 5000 gr. y

sensibilidad de 1gr. para el caso del agregado grueso.

Horno.

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Capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5ºC.

GENERALIDADES O MARCO TEORICO

Un concreto durable es aquel que puede resistir en forma satisfactoria las

condiciones de servicio a que estará sujeto, tales Como: la meteorización, la

acción química y el desgaste.

Es indispensable que el concreto resista, sin deteriorarse con el tiempo, las

condiciones para las cuales se ha proyectado. La falta de durabilidad puede

deberse al medio al que esta expuesto el concreto, o a causas internas del

concreto mismo. Las causas externas pueden ser físicas, químicas o

mecánicas; originadas por condiciones atmosféricas, temperaturas

extremas, abrasión, acción electrolítica, ataques por líquidos y gases de

Origen natural o industrial. El grado de deterioro producido por estos agentes

dependerá principalmente de la calidad del concreto, aunque en condiciones

extremas cualquier concreto mal protegido se daña. Las causas internas

son: la reacción álcali-agregado, cambios de volumen debidos a diferencias

entre las propiedades térmicas del agregado y de la pasta de cemento y

sobre todo la permeabilidad del concreto; este factor determina en gran

medida la vulnerabilidad del concreto ante los agentes externos y por ello un

concreto durable debe ser relativamente impermeable.

Es raro que el deterioro de un concreto se deba a una causa aislada, a

menudo, aun cuando tenga algunas características indeseables, el concreto

puede ser satisfactorio; sin embargo, con sólo un factor adverso más, el

daño puede ocurrir. Por esta razón, algunas veces es difícil asignar el

deterioro a una causa en particular.

1. PERMEABILIDAD

La penetración de materiales en solución puede afectar adversamente la

durabilidad del concreto, como por ejemplo cuando esas soluciones lixivian

(separar por medio del agua u otro disolvente una sustancia soluble de otra

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insoluble) Ca (OH) 2 o cuando se efectúan ataques de líquidos agresivos.

Esta penetración depende de la permeabilidad del concreto y está

determinada por la facilidad relativa con que el concreto puede saturarse de

agua, por lo tanto, la permeabilidad se asocia mucho con la vulnerabilidad

del concreto a la congelación. Además, en el caso del concreto reforzado, el

acceso de la humedad y del aire tiene

Como resultado la corrosión del acero de refuerzo, que a su vez causa un

aumento en el volumen del acero, lo cual puede dar origen a grietas y

descascaramientos del concreto y a pérdida de adherencia entre el acero y

el hormigón.

2. METEORIZACIÓN

La desintegración del concreto por meteorización es producida por las

dilataciones y contracciones que resultan al presentarse variaciones de

temperatura y cambios de humedad.

Para que la acción de la meteorización sea menos efectiva, el concreto debe

ser impermeable y presentar bajos cambios de volumen, para lo cual se

requiere lo siguiente:

a) Una relación agua/cemento baja y un mínimo contenido de agua

(agregados bien gradados, porcentaje adecuado de arena,

consistencia plástica en la mezcla, buena compactación).

b) Un concreto homogéneo (mezcla manejable, mezclado eficiente,

adecuada colocación y vibración).

c) Un curado adecuado (temperatura favorable, pérdida de mínima de

humedad).

d) Un contenido óptimo de aire incorporado.

Las rocas componentes de ciertos agregados, estructuralmente blandas o con

planos de debilidad (lutitas, arcillolitas, chert y ciertos materiales micáceos),

pueden desintegrarse fácilmente. Si no se posee información sobre el

comportamiento de concretos preparados con estos agregados, puede

hacerse la prueba de sanidad o solidez en sulfato de sodio o de magnesio

(norma NTC 126). La cristalización de estas sales que van en solución dentro

del agregado, causa una fuerza expansiva que simula en una forma

acelerada la que puede causar la desintegración por meteorización.

Para el agregado fino se acepta una perdida máxima de 10% en sulfato de

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sodio o de 15% si es sulfato de magnesio; para el agregado grueso 12% y

18% respectivamente.

Lavar la muestra y secarla a una temperatura de 110º ± 5ºC. Tamizarlo usando

una de las gradaciones indicadas. Tomar los pesos indicados en la Tabla Nº2 y

colocarlos en recipientes separados. En el caso de las fracciones con tamaño

Superior a ¾” se cuenta también el número de partículas. Cuando son rocas

Deberán ser rotas en fragmentos uniformes, se pesaran 100 gr. de cada una.

La muestra de ensayo pesará 5000 gr. ± 2%. La muestra será bien lavada y

secada antes del ensayo.

Ensayo de Durabilidad ASTM C-88

Procedimiento del Ensayo

Preparación de las Soluciones

1. Solución de Sulfato de Sodio

Se emplea sulfato de sodio de forma anhidra (Na2SO4), se disuelve 215 gr.; en

caso de utilizar sulfato de sodio hidratado (Na2SO4.10H20), se disuelve 700 gr.

en un litro de agua a la temperatura de 25 a 30ºC. Dejar reposar la preparación

por 48 horas a 21 ± 1ºC, antes de su empleo. Al concluir el período de reposo

deberá tener un peso específico entre 1.151 y 1.174 gr/cm. La solución que

presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso

específico.

Nota 1:

Para conseguir la saturación a 22°C de 1 dm3 de agua, son suficientes 215 gr.

de la sal anhidra ó 700 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no

son completamente estables y puesto que es preferible que haya un exceso de

cristales en la solución, se recomienda como mínimo, el empleo de 350 g de la

sal anhidra y 750 g de la sal hidratada.

2. Solución de Sulfato de Magnesio

Se emplea sulfato de magnesio de forma anhidra (MgSO4), se disuelve 350gr.;

en caso de utilizar sulfato de magnesio hidratado (MgSO4.7H20), se disuelve

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1230 gr. en un litro de agua a la temperatura de 25 a 30ºC. Dejar reposar la

preparación por 48 horas a 21±1ºC, antes de su empleo. Al concluir el período

de reposo deberá tener un peso específico entre 1.295 y 1.302 gr/cm3. La

solución que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su

peso específico.

Nota 2:

Para conseguir la saturación a 22 °C de 1 dm3 de agua, son suficientes 350 gr.

de la sal anhidra ó 1230 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no

son completamente estables y puesto que es preferible que haya un exceso de

cristales en la solución, se recomienda como mínimo, el empleo de 400 gr. de la sal

anhidra y 1400 gr. de la sal hidratada.

Preparación de las Muestras Agregado fino

La muestra deberá pasar el tamiz 3/8” y ser retenido en la malla Nº50. Cada

fracción de la muestra comprendida entre los tamices que se indican

acontinuación debe ser por lo menos de 100 gramos. Se consideran

solamentelas fracciones que están contenidas en 5% ó más de los tamices

indicados: Lavar la muestra sobre la malla Nº50, secarlas en el horno a una

temperatura de 110 ± 5ºC, separarlos en los diferentes tamices especificados

anteriormente. Tomar 120 gr. de cada una de las fracciones, para poder

obtener 100 gr. después del tamizado, colocarlas por separado en los

recipientes para ensayo.

Agregado grueso

Se ensayará el material retenido en el tamiz Nº4, cada fracción de la muestra

comprendida entre los tamices debe tener el peso indicado en la Tabla Nº2; y

cada fracción de la muestra debe ser por lo menos 5% del peso total de la

misma. En el caso que alguna de las fracciones contenga menos del 5%, no se

ensayará ésta fracción, pero para el cálculo de los resultados del ensayo se

considerará que tienen la misma pérdida a la acción de los sulfatos, de sodio o

magnesio, que la media de las fracciones, inferior y superior más próximas, o

bien si una de estas fracciones falta, se considerará que tiene la misma pérdida

que la fracción inferior o superior que esté presente.

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Procedimiento de Ensayo

1. Sumergimos las muestras preparadas en la solución de sulfato de sodio

o magnesio por un período de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de

la solución quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra. Tapar

el recipiente para evitar la evaporación y contaminación con sustancias

extrañas. Mantener la temperatura en 21±1ºC durante el período de

inmersión.

2. Retiramos la muestra de la solución dejándola escurrir durante 15±5

min., secaren el horno a 110º±5ºC hasta obtener peso constante a la

temperatura indicada. Para verificar el peso se sacará la muestra a

intervalos no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas. Se

considerará que se alcanzó un peso constante cuando dos pesadas

sucesivas de una muestra, no difieren más de 0.1 gr. en el caso del

agregado fino, o no difieren más de 1.0 gr. en el caso del agregado

grueso.3.

Obtenido el peso constante dejar enfriar a temperatura ambiente y volver a

sumergir en la solución para continuar con los ciclos que se especifiquen.

Evaluación Cuantitativa

1. Al final de los ciclos se lava la muestra hasta eliminar los sulfatos de

sodio o de magnesio, los últimos lavados deben efectuarse con agua

destilada y mediante la reacción de cloruro bárico (BaCl2).

2. Secar a peso constante a una temperatura de 110±5ºC y se pesa.

3. Tamizar el agregado fino sobre los tamices en que fue retenido antes del

ensayo, y el agregado grueso sobre los tamices indicados a

continuación, según el tamaño de las partículas.

Evaluación Cualitativa

1. En las partículas de diámetro Mayor a ¾” se efectúa un examen cualitativo

después de cada inmersión y cuantitativa al término del ensayo.

2. La evaluación cualitativa consistirá en inspeccionar partícula por partícula

con el fin de eliminar las partículas afectadas (fracturadas, fisuradas, astilladas,

formación de lajas, etc.).

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Ilustraciones del Ensayo

Resultados

Para obtener los porcentajes de pérdida, se efectúa las siguientes anotaciones:

Agregado Fino

1. El Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla Nº12.

Peso de cada fracción antes del ensayo 3. Porcentaje de pérdidas de cada

tamaño después del ensayo

2. El Porcentaje de pérdidas corregidas que se obtienen multiplicando “1”

por “3”

y dividiendo entre 1005. El total de pérdidas corresponde a la suma de las

partículas parciales corregidas.

Agregado Grueso

1. Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla Nº22.

Peso de cada fracción antes del ensayo3. Porcentaje de pérdidas de cada

tamaño después del ensayo

2. Porcentaje de pérdidas corregidas que se obtienen multiplicando “1” por “3”

y dividiendo entre 1005. El total de pérdidas corresponde a la suma de los

porcentajes de pérdidas delas dos fracciones de cada tamaño.

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Observaciones

1. Los resultados obtenidos varían según la sal que se emplee; se sugiere

tener cuidado al fijar los límites en las especificaciones en que se incluya este

ensayo. Dado que su precisión es limitada.

2. Para rechazar un agregado que no cumpla con las especificaciones

pertinentes, debe confirmarse los resultados con otros ensayos más, ligados a

las características del material.

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Conclusiones

Es muy importante hacer este tipo de ensayos de durabilidad

porque de ello depende que tu obra o construcción sea 100%

durabe ante los factores que actúan contrariamente ante el concreto

como es el hielo o deshielo, la abrasión, los ambientes

químicamente, etc.

La relación arena/grava es el factor principal que determina la

composición del esqueleto granular que proporciona, en las

condiciones enunciadas, el mínimo de vacíos del esqueleto. Sin

embargo, esta dosificación teórica puede no ser la ideal desde un

punto de vista práctico de puesta en obra, por lo que la relación

arena/grava que proporciona la máxima compacidad del esqueleto

granular es susceptible de ser modificada, básicamente en función

de la mínima trabajabilidad requerida en cada caso.

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Bibliografía

Libro competo de tecnología del concreto

Tecnología del concreto Autor: Flavio Abanto Castillo Editorial(es): San

Marcos

Linkografia

http://civilgeeks.com/2011/12/11/durabilidad-del-concreto/

https://www.buenastareas.com/checkout/pago/2016.

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Anexo

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