AGREGADOS
1. CONCEPTO
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.
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 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.
2. CLASIFICACIÓN
Existen varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:
2.1. 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.
2.1.1. Agregados naturales.- Formados por procesos geológicos.
2.1.2. Agregados artificiales.- Provienen de un proceso de transformación de los agregados naturales, dichos agregados artificiales son productos secundarios. Algunos de estos agregados son los que constituyen la escoria siderúrgica, la arcilla horneada, el hormigón reciclado, piedra triturada (chancada), etc.
2.1.3. Sub-productos.- Son productos obtenidos de los desechos de los procesos industriales.
Características:
- Un subproducto es un producto secundario o incidental, generalmente útil y comercializable, derivado de un proceso de manufactura o reacción química.
- 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.
2.2.1. Ligeros, Gs < 2.5:
Los agregados ligeros, como la arcilla esquistosa y la expandida, la escoria expandida, la Vermiculita, la Perlita, la Piedra Pómez y las Cenizas, se utilizan para producir hormigón aislante, para unidades de mampostería o estructural ligero que pesa entre 400 y 2000 kg/m3.
2.2.2. Normales, 2.5 < Gs < 2.75:
Los materiales principales que se usan en el hormigón de peso normal, por lo común de 2300 a 2500 kg/m3, incluyen las arenas y gravas, roca triturada y escoria siderúrgica. Las rocas trituradas de uso más común son el Granito, Basalto, Arenisca, Piedra Caliza y Cuarcita.
2.2.3. Pesados, Gs > 2.75:
Los agregados pesados, como la Magnetita, la Barita o el Hierro de desecho, se usan para producir hormigón de 2900 a 3500 kg/m3, utilizado para blindaje contra la radiación y para contrapesos de hormigón.
2.3. 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 concreto, 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.
3. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS
RESISTENCIA AL DESGASTE
Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas están sujetos al desgaste; por tanto, en estas aplicaciones el concreto debe tener una resistencia elevada a la abrasión. Los resultados de pruebas indican que la resistencia a la abrasión o desgaste esta estrechamente relacionada con la resistencia la compresión del concreto. Un concreto de alta resistencia a compresión tiene mayor resistencia a la abrasión que un concreto de resistencia a compresión baja.
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.
RESISTENCIA A LA CONGELACIÓN Y AL DESHIELO
Se espera que el concreto empleado en estructuras y pavimentos tenga una vida larga y poco mantenimiento.
El concreto debe tener una buena durabilidad para resistir a condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo potencialmente más destructivo es la congelación y deshielo (hielo-deshielo) mientras el concreto está húmedo, principalmente en la presencia de anticongelantes (descongelantes). El deterioro es causado por la congelación del agua y su posterior expansión en la pasta, agregado o ambos.
ESTABILIDAD QUÍMICA
De tiempo atrás se reconoce que ningún arqueado es completamente inerte al permanecer en contacto con la pasta de cemento, debido a los diversos procesos y reacciones químicas que en distinto grado suelen producirse entre ambos. Algunas de estas reacciones son benéficas porque, contribuyen a la adhesión del agregado con la pasta, mejorando las propiedades mecánicas del concreto, pero otras son detrimentales porque generan expansiones internas que causan daño y pueden terminar por destruir al concreto.FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS
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:
Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.
Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 enlista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, más otros seis números de tamaño para agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaños de partícula.
La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción.
PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO
Se sabe que el peso volumétrico (también llamado unitario o densidad en masa) de un agregado es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con volumen unitario específico. El volumen al que se hace referencia, es ocupado por los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado.
PESO ESPECÍFICO
Se entiende como peso específico de un agregado a la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión).
ABSORCIÓN Y HUMEDAD SUPERFICIAL
La absorción y humedad superficial de los agregados se debe determinar de acuerdo a las Normas (NOM-C-164, 165 Y 166) de manera que se pueda controlar el contenido neto del agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla. La estructura interna de una partícula de agregados está constituida de manera sólida y de vacíos que puedan o no contener agua.
SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN LOS AGREGADOS
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. Además, rocas y minerales, como el chert y el cuarzo deformado (Buck y Mather 1984) y ciertas calizas dolomíticas son reactivas con álcalis. 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. La mayoría de las especificaciones limitan las cantidades permisibles de estas sustancias.
MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE LOS AGREGADOS
Debemos tener las siguientes consideraciones:
Obtención de las muestras
General.- Donde se practique, el muestreo debe ser realizado y obtenido del producto final. Las muestras del producto final que serán probadas a la abrasión no deben ser sometidas a aplastamiento o reducción manual del tamaño de las partículas en la preparación para la prueba de la abrasión a menos que el tamaño del producto final sea tal, que requiera una reducción de la muestra de ensayo.
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.
RESISTENCIA A LA CONGELACIÓN Y AL DESHIELO
Se espera que el concreto empleado en estructuras y pavimentos tenga una vida larga y poco mantenimiento.
El concreto debe tener una buena durabilidad para resistir a condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo potencialmente más destructivo es la congelación y deshielo (hielo-deshielo) mientras el concreto está húmedo, principalmente en la presencia de anticongelantes (descongelantes). El deterioro es causado por la congelación del agua y su posterior expansión en la pasta, agregado o ambos.
ESTABILIDAD QUÍMICA
De tiempo atrás se reconoce que ningún arqueado es completamente inerte al permanecer en contacto con la pasta de cemento, debido a los diversos procesos y reacciones químicas que en distinto grado suelen producirse entre ambos. Algunas de estas reacciones son benéficas porque, contribuyen a la adhesión del agregado con la pasta, mejorando las propiedades mecánicas del concreto, pero otras son detrimentales porque generan expansiones internas que causan daño y pueden terminar por destruir al concreto.FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS
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 borde.
Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.
Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 enlista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, más otros seis números de tamaño para agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tiene un rango de tamaños de partícula.
La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción.
PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO
Se sabe que el peso volumétrico (también llamado unitario o densidad en masa) de un agregado es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con volumen unitario específico. El volumen al que se hace referencia, es ocupado por los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado.
PESO ESPECÍFICO
Se entiende como peso específico de un agregado a la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión).
ABSORCIÓN Y HUMEDAD SUPERFICIAL
La absorción y humedad superficial de los agregados se debe determinar de acuerdo a las Normas (NOM-C-164, 165 Y 166) de manera que se pueda controlar el contenido neto del agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla. La estructura interna de una partícula de agregados está constituida de manera sólida y de vacíos que puedan o no contener agua.
SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN LOS AGREGADOS
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. Además, rocas y minerales, como el chert y el cuarzo deformado (Buck y Mather 1984) y ciertas calizas dolomíticas son reactivas con álcalis. 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. La mayoría de las especificaciones limitan las cantidades permisibles de estas sustancias.
MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE LOS AGREGADOS
Debemos tener las siguientes consideraciones:
a. Para evitar mayor absorción del calor se recomienda:
c. El agua en los posible debe estar en lo estante a la sombra pintado de blanco. No olvidar que el agua tiene de 4 a 5 veces mas que calor especifico que los otros componentes del concreto.MUESTREO DE LOS AGREGADOS
Esta práctica cubre el muestreo de agregados gruesos y finos para los siguientes propósitos: investigación preliminar de los recursos de almacenamiento, control de los productos de los recursos de almacenaje, control de las operaciones en el sitio de uso, y aceptación o rechazo de los materiales.
- Mantener los agregados a cubierto de los rayos solares.
- Mantener los acopios de los agregados debidamente humedecidos no solo para bajarle la temperatura sino para evitar el resecamiento de los mismos.
c. El agua en los posible debe estar en lo estante a la sombra pintado de blanco. No olvidar que el agua tiene de 4 a 5 veces mas que calor especifico que los otros componentes del concreto.MUESTREO DE LOS AGREGADOS
Esta práctica cubre el muestreo de agregados gruesos y finos para los siguientes propósitos: investigación preliminar de los recursos de almacenamiento, control de los productos de los recursos de almacenaje, control de las operaciones en el sitio de uso, y aceptación o rechazo de los materiales.
Terminología
- Tamaño máximo del agregado.- La malla del tamiz más pequeño por donde pasa la muestra entera del agregado.
- Tamaño máximo nominal del agregado.- Es la abertura más pequeña del tamiz por la cual es permitido que pase la cantidad del agregado.
Obtención de las muestras
General.- Donde se practique, el muestreo debe ser realizado y obtenido del producto final. Las muestras del producto final que serán probadas a la abrasión no deben ser sometidas a aplastamiento o reducción manual del tamaño de las partículas en la preparación para la prueba de la abrasión a menos que el tamaño del producto final sea tal, que requiera una reducción de la muestra de ensayo.
Inspección.- El material deberá ser inspeccionado para determinar variaciones perceptibles.
ESPECIFICACIONES DE LA NORMA ASTM C 33 AGREGADOS PARA CONCRETO
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