AGREGADOS

1. DENICIONES.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 una pasta de cemento, 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 dentro de la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.

2. CLASIFICACIÓN POR SU PROCEDENCIA.Se refiere al lugar de donde se extrae y a la historia geológica de la región que la que 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. AGREGADOS NATURALES.

Consisten en materiales compuestos de fragmentos de rocas modificados por procesos naturales mayormente fluviales; pero también se consideran los generados por volcanes, terremotos, glaciares, corrientes eólicas, y procesos marinos que han contribuido a la formación de los materiales que se usan como agregados.

Los agregados naturales se pueden obtener de lugares tales como:

2.1.1. DEPÓSITOS FLUVIALES. Los ríos acarrean sedimentos de diferentes tamaños y composiciones hacia zonas más bajas en las cuales el hombre extrae según su conveniencia. Las aguas poco a poco van arrastrando esos trocitos, haciéndolos más pequeños a fuerza de rozamiento y choques. El transporte puede ser por disolución, suspensión o rodadura.

Propiedades:

- Las piezas aisladas se encuentran en las orillas de los ríos y suelen ser redondas.- Las corrientes ejercen una acción clasificadora según la densidad de los sedimentos (mejor granulación).- Durante el desgaste causado por el transporte, y la acumulación de sedimentos permite la eliminación parcial de los

materiales más débiles (impurezas).

2.1.2. DEPÓSITOS GLACIALES.

Han sido transportados por el hielo y no han estado sujetos a las acciones del desgaste y clasificación de trasporte por el río. La gran capacidad de transporte hace que una gran cantidad de material sea arrastrado para formar las morrenas o acumulaciones de piedras siendo el nombre más común para los sedimentos de los glaciares el de morrena.

PROCESO EROSIVO GLACIAR: A medida que el glaciar fluye sobre la superficie fracturada del lecho de roca, ablanda y levanta bloques de roca que incorpora al hielo. Conforme el agua se expande, actúa como una palanca que suelta la roca levantándola. De esta manera, sedimentos de todos los tamaños entran a formar parte de la carga del glaciar.

Movimiento de partículas dentro de la masa de hielo

Movimiento de partículas en el glaciar.

1 Material de arrastre2 Plano de deslizamiento.3 Partículas en movimiento.4 Fase de deposición.5 Morrena frontal.6 Depósitos de glaciación.

FORMACIÓN DE UNA MARMITA:1. Depósito fluvioglaciar.2. Tillita.

3. Masa de hielo (antes de la fusión).4. Marmita (después de la fusión del hielo).

2.1.3. DEPÓSITOS EÓLICOS.

Es el material acarreado por el viento que se deposita y acumula formando dunas y médanos, se reduce a la arena fina y es útil como arena para preparar morteros. Los desplazamientos se realizan por saltación o rodamiento y suspensión.

LA ACCIÓN EROSIVA DEL VIENTO: El viento, por sí mismo, no tiene suficiente fuerza para producir efectos de meteorización. Lo que sí puede hacer es transportar partículas que, cuando chocan con el terreno, lo van desgastando. Este tipo de erosión suele ser lento y, para que se produzca, el territorio debe estar desnudo, ya que la vegetación disminuye o anula el efecto.

2.1.4. CONO DE DEYECCION.

Es una masa de material diectrictico en forma de semitono de suave pendiente depositada en la desembocadura de un barranco. Esta clase de depósito se generan al final de los valles torrenciales, en las zonas de bajas del monte, donde la pendiente debe de estar (1 a 10grados) las enlazando con una zona llana constituyéndose en el lugar de deposición de los materiales erosionados en los sectores superiores.

2.1.5. DEPOSITOS DE LECHOS DE MAR.

Son agregados limpios y de buena durabilidad y en el caso de ser utilizados para preparar concreto o mortero debe hacerse análisis químico para determinar el porcentaje de sales. Son originados por la acción erosiva del mar, dado el continuo arrastre y acarreo de las olas, los fragmentos originan al final material redondeado y limpio; que deben de crecer de material orgánico y sales inorgánicas que impidan la estabilidad química con la pasta.

2.2. AGREGADOS ARTIFICIALES.

Provienen de un proceso de transformación de materiales naturales, que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional se habilitan para emplearse en la producción de concreto. Algunos agregados de este tipo los constituyen la escoria de altos hornos, la arcilla horneada, el concreto reciclado, el micro-sílice etc.

PIEDRA PARTIDA. Se obtiene triturando rocas duras mecánicamente. En ingeniería el uso del agregado grueso es para la preparación de concreto. Se puede usar cualquier clase de piedra partida para la preparación del agregado, siempre que sea limpia, durable y cuyas resistencias no sean inferiores a la del concreto, de tal manera que no limite la resistencia de este material. Las principales rocas usadas para la obtención de la piedra partida, son las siguientes:

Grupo de las diabasas.- son rocas de origen ígneo (andesita, basalto, diabasa, gabro, etc.). en su mayoría son de grano fino y mediano. andesita basalto diabasa gabro.

Grupo de los Granitos. -(cuarzosas, feldespáticos).cuarzosa. Grupo de los Calcáreos.- (Calcitas, dolomíticas), Óxido de calcio o cal, de fórmula CaO. Esta palabra interviene en el nombre

de otras sustancias, como por ejemplo la «cal apagada» o «cal muerta», Dolomítica calcita. Grupo de las Areniscas.- (Silicios, Ferruginosas), Las areniscas de buena calidad son duraderas. La roca tiene una buena

resistencia al fuego y, a este respecto, es superior a la mayor parte de las rocas empleadas para la edificación. Roca sedimentaria compuesta de finos granos de cuarzo aglomerada con otras sustancias sedimentarias. Tamaño de la arena (2-0,02mm) y una matriz (o cemento) que los engloba. Característica Clastos redondos, buena clasificación, tamaño de clastos Arena media, casi solo cuarzo como clastos.

ARCILLA EXPANDIDA. Es un material aislante, con estructura altamente porosa, derivada de la expansión a altas temperaturas, reemplaza al canto rodado, piedra partida y arena. Es muy buena por su elevada resistencia intrínseca que la hace adecuada para su utilización.

ARIDOS RECICLADOS. Los áridos reciclados son distintos de los áridos naturales y el concreto que se produce con ellos posee propiedades específicas, ciertas propiedades tales como la resistencia máxima. Se determinó que la absorción del agua en los áridos reciclados es mayor que en los áridos naturales y eso debe compensarse durante el diseño de la mezcla en proporciones similares.

CASCOTE DE LADRILLO. Estos resultan de los materiales sobrantes o reciclaje de demoliciones para usarlos .Cuyos agregados deben de cumplir conciertos parámetros de resistencia y calidad dependiendo de la obra a ejecutar.

2.1. 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.

3. CLASIFICACIÓN POR SU PESO.

3.1 AGREGADOS DE PESO NORMAL, (2100 a 2400 Kg/m3).

La demanda en la industria de la construcción de concretos de bajo peso volumétrico. Los concretos de peso liviano son concretos de densidades menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. La disminución de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de vacíos en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado grueso. Dentro de los agregados de tipo ligero se mencionan:

- PIEDRA PÓMEZ. Es un vidrio poroso de contextura espumosa, cuyo color varia del blanco grisáceo al amarillo. Si la estructura es débil y con elevado porcentaje de absorción, puede mejorarse por calcinación a una temperatura próxima a la de su fusión. Los concreto elaborados con agregados de piedra pómez alcanzan pesos volumétricos que varían desde 1400 a 1600 Kg. /m3. Uso de la piedra pómez en la construcción. La piedra pómez es la materia prima ideal para el material de un buen muro, porque es porosa, ligera, dura (relativo a la solidez del grano) y no inflamable. La piedra pómez en la construcción forma de explotación. La explotación de la piedra pómez en las canteras se hace a cielo abierto. La extracción puede hacerse utilizando herramientas sencillas como picos para el removido y lampas para amontonar el

material. Si la extracción es a gran escala se utiliza equipo mecánico como cargadores frontales que extraen el material y lo depositan directamente en camiones o volquetes.

- ESCORIAS Y CENIZAS VOLCÁNICAS: Es una roca volcánica vítrea. Su color varía del rojo al negro. Las cenizas son residuos de igual naturaleza que toman el lugar de los agregados finos o arenas en la fabricación de concretos. La escoria es una mezcla de subproductos o desperdicios que proceden de la fusión de metales y aleaciones, La escoria de horno alto se utiliza en: producción de cemento, productos fundidos, "grava" de carretera, material de aislamiento térmico en construcción (plumita o lana mineral. Escoria Retiro de Escoria)

- TOBAS VOLCÁNICAS: Es un tipo de roca ligera, de consistencia porosa, formada por la acumulación de cenizas u otros elementos volcánicos muy pequeños expelidos por los respiraderos durante una erupción volcánica. Su consistencia es media, lo que la hace ideal para cantería y, en su seno, para construir viviendas. Restos de las murallas servianas en Roma, construida con ladrillos de toba volcánica.

- PERLITA: Siendo esta de origen volcánico que requiere un proceso industrial, obteniendo una estructura cavernosa de celdas no interconectadas, muestra excepcional resistencia cuando se prepara industrialmente, su peso volumétrico puede controlarse y variar desde 320 a 800Kg./m3. Hay dos tipos de perlita: Perlita fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.

- DIATOMITA: Es una roca sedimentaria, compuesta principalmente de esqueletos de diatomes (silicio). Aunque puede usarse en los concretos ligeros, previa calcinación como material inerte fino, no es aconsejable por la mayor cantidad de agua que requiere las masas arcillas y pizarras expansionadas: Se obtienen calentando las arcillas rápidamente y a temperatura tal que se produzca cierto grado de fusión en la cual se hacen blandas, se dilatan o hinchan considerablemente. Los productos obtenidos o son estables e inertes y dan concretos con pesos volumétricos que varían de 600 a 1600 kg/m3 según la dilatación de los agregados.

3.2 AGREGADOS DEPESO LIGERO, (320 a 1600Kg/m3)Los agregados más comunes usados como la arena, grava, piedra triturada y escoria de hornos enfriada al ambiente producen un concreto de peso normal, es decir el concreto que se produce, es un concreto de peso unitario de 2100 a 2400 Kg./m3

3.3 AGREGADOS DE GRAN PESO, (2400 a 2800 Kg/m3).Funcionan como material de blindaje para proteger a obreros y equipo de los peligros efectos de los rayos x, de los rayos ganma, y de la radiación de neutrones. Los recortes de acero y la munición se usan donde se requiere un concreto que pese más de 4800Kg/m3. Los agregados muy pesados como:- Barita- Ferrofosfor- Goetita- Hematita Magnetita Limonita- Ilminita- Limanita- Magnetita- Recortes de acero- La clasificación de los agregados nos proporciona un esquema más claro de sus propiedades y su extracción.- Es importante conocer la clasificación de los agregados para su posterior empleo.- Los agregados reciclados proporcionan alternativas para frenar el uso irracional de un recurso irrenovable, como para rehusar

material considerado como basura- Aunque desde los primeros casos del concreto siempre hubo interés por su durabilidad fue en las últimas décadas cuando

adquirió mayor relevancia por las erogaciones requeridas para dar mantenimiento a las numerosas estructuras que se deterioraron prematuramente.

4. CARACTERISTICAS POR SU GRAVEDAD ESPECIFICA

5. CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS.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:

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

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

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

En la mayor parte de los casos, las pruebas aplicadas a los agregados dan un índice para predecir el comportamiento en el hormigón, en lugar de evaluar un atributo en verdad básico.

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.

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.

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.

TABLA 2.4 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ROCAS DE USO COMÚN COMO AGREGADOS DEL HORMIGÓN.

Para la mayor parte de las muestras, la resistencia a la compresión es un promedio de 3 a15 muestras.(*) Promedio de todas las muestras.(**) De todas las muestras probadas, se han suprimido aquellas con los valores más altos o más bajos en 10% por considerarse como no típicas del material.

Se considera que las arenas provenientes de río son las de mejores características puesto que, en su mayoría, son de cuarzo, por lo que no habría que preocuparse acerca de su resistencia y durabilidad. Si se trata de arena proveniente de machaqueo o chancadas, se las puede considerar de buena calidad siempre y cuando provengan de una buena fuente.La resistencia de la grava se encuentra ligada a su dureza, densidad y módulo de elasticidad. Para este propósito se realizan ensayos de resistencia al desgaste por abrasión mediante la máquina de Los Ángeles.Dentro de los Áridos de los cuales debemos cuidarnos se encuentran las rocas volcánicas sueltas (palmes, toba) y las rocas sedimentarias (caliza-dolomita).

No deben ser utilizados en hormigones las calizas blandas (feldespatos, yesos) ni tampoco piritas o rocas porosas.

Gravedad Específica y Absorción (ASTM C127 y ASTM C128).

La Gravedad Específica es la relación entre la densidad del agregado y la del agua (1000 kg/cm3). Sin embargo, todos los agregados son porosos hasta cierto punto, lo que permite la entrada de agua en los espacios de los poros o capilares cuando se colocan en la mezcla de hormigón, o bien, ya están húmedos cuando entran al hormigón. Por lo tanto, la definición

cuidadosa de la gravedad específica debe tomar en cuenta tanto el peso como el volumen de la porción de agua contenida dentro de las partículas. El agua libre que se encuentra sobre las superficies exteriores del agregado húmedo no entra en el cálculo de la gravedad específica, pero contribuye a la relación A/C del hormigón.

Se presentan cuatro estados en el agregado ilustrados en la figura 2.3, dependiendo del contenido de agua en sus poros y superficie:a) Seco (Secado al horno)b) Parcialmente Saturado.c) Saturado con la superficie seca (SSD, por sus siglas en ingles); poros llenos de agua y seco en la superficie.d) Saturado húmedo en la superficie; poros llenos de agua y húmedo en la superficie.

FIGURA 2.3 Estados de saturación de los agregados.La absorción se define como el incremento de peso de un árido poroso seco, hasta lograr su condición de saturación con la superficie seca, debido a la penetración de agua a sus poros permeables.La absorción es el valor de la humedad del agregado cuando tiene todos sus poros llenos de agua, pero su superficie se encuentra seca. En esta condición se hacen los cálculos de dosificación para elaborar el hormigón. Sin embargo el agregado en los acopios puede tener cualquier contenido de humedad (estados 2 a 4). Si la humedad del agregado es inferior a la absorción, se deberá agregar más agua al hormigón para compensar la que absorberán los agregados. Por el contrario, si la humedad supera a la absorción, habrá que disminuir la cantidad de agua que se pondrá a la mezcla ya que los agregados estarán aportando agua.El valor de la absorción es un concepto necesario para el ingeniero en obra, en el cálculo de la relación A/C de la mezcla de hormigón, pero, en algunos casos, puede ser que también refleje una estructura porosa que afecte la resistencia a la congelación y deshielo del hormigón.No se suelen fijar límites de aceptación para la absorción debido a que ésta no solo depende de la porosidad de la roca, sino también de otros aspectos tales como la distribución granulométrica, contenido de finos, tamaño máximo de los agregados, forma de las partículas. Sin embargo se puede considerar como rocas de buena calidad aquellas que presentan una absorción menor 3% para agregado grueso, y menores a 5% para el caso de agregado fino.

La absorción de un agregado grueso se expresa arbitrariamente en términos del agua que entra en los poros o capilares durante un periodo de remojo de 24 h y se calcula sobre la base del peso del agregado secado al horno como sigue:

% de Absorción = B - A • 100 A

En donde: A[gr]=peso en el aire de muestra secada al horno.B[gr]=peso en el aire de muestra saturada-seca en la superficie.

Se observa que, típicamente, algunas de las rocas sedimentarias más porosas y más blandas tienen valores más altos de absorción.

La gravedad específica se puede calcular para un agregado totalmente seco (estado 1) o para un agregado en estado natural que puede estar seco en la superficie, pero contener humedad en sus poros (estado 2 ó 3).

En el sistema métrico la fuerza de empuje B – C, se puede considerar equivalente al volumen del agregado en centímetros cúbicos.Se concluye que, si se conoce el valor de la absorción del agregado, se puede calcular la gravedad específica de la masa ssd (base saturada-seca en la superficie), a partir de la gravedad específica de la masa, por la relación siguiente:

Grav.esp.de la masa SSD=grav. Esp. De la masa (1+absorción) en donde la absorción se expresa como una fracción decimal.

Vacíos y Gradación

Vacíos.- La cantidad de compactación, la forma, textura superficial y la gradación del agregado influyen de manera importante sobre la cantidad de vacíos. Un agregado bien graduado es aquel que contiene cantidades apropiadas de las partículas progresivamente más finas para llenar las aberturas entre los tamaños mayores y, de este modo, reducir el contenido de vacíos. No obstante, no se ha encontrado que un agregado excelentemente graduado, como para dar lugar a un mínimo de vacíos, sea fundamental para tener un hormigón aceptable. De hecho, los agregados con curvas granulométricas discontinuas en uno o más tamaños de tamiz, se han empleado con éxito e, incluso, algunos los recomiendan.

Los vacíos en los agregados se pueden determinar a partir de la relación:

El valor de M dependerá del esfuerzo de compactación aplicado para consolidar el agregado, se calcula de la siguiente manera.

El contenido de vacíos de los agregados típicos del hormigón variarán entre el 30 al 50%.

Gradación.- Después de la excavación o explotación en la mina, los agregados del hormigón casi siempre se sujetan a un proceso de tamizado para proporcionar los tamaños adecuados para que exista una cantidad mínima de vacíos, los que serán ocupados por la pasta de cemento, como se muestra en la figura 2.4. La confirmación de que los tamaños deseados se encuentran presentes en el producto se realiza por el "análisis mecánico" o prueba de tamices (Figura 2.5)Dependiendo de la naturaleza de los agregados que se empleen, es posible que deba mantenerse un balance bastante preciso entre la relación de las fracciones de agregado fino y de agregado grueso, para lograr la movilidad, plasticidad y ausencia de

segregación deseadas, todo lo cual se agrupa en el término general “trabajabilidad”.

FIGURA 2.4 Áridos de granulometría continua – mínimos vacíos

Módulo de Fineza.El módulo de finura, también llamado modulo granulométrico por algunos autores, no es un índice de granulometría, ya que un número infinito de tamizados da el mismo valor para el módulo de finura. Sin embargo, da una idea del grosor o finura del agregado, por este motivo se prefiere manejar el termino de Modulo de Finura.El módulo de finura se calcula sumando los porcentajes retenidos acumulados en los tamices estándar (nombrados más abajo) y dividiendo la suma entre 100.Cambios significativos en la granulometría de la arena tienen una repercusión importante en la demanda de agua y, en consecuencia, en la trabajabilidad del hormigón, por lo que si hubiese una variación significativa en la granulometría de la arena deben hacerse ajustes en el contenido de cemento y agua para conservar la resistencia del hormigón. Para no tener que recalcular la dosificación del hormigón el módulo de finura del agregado fino, entre envíos sucesivos, no debe variar en más de ±0.2.Los tamices especificados que deben usarse en la determinación del módulo de finura son: No. 100. No. 50, No. 30, No. 16, No, 8, No. 4,”, ¾”, 1½”, 3” y de 6” y el módulo de finura será:

Curvas Granulométricas del Agregado.Una vez tamizado el árido se grafica en papel semilogarítmico el porcentaje que pasa por cada tamiz vs. Las aberturas de los tamices en mm. (Figura2.6)

FIGURA 2.6 Grafica de gradaciones del agregado. Gradación de la arena a la izquierda y la del agregado grueso a la derecha. (Datos de la tabla 2.5 y 2.6).

En general las normas establecen límites entre los cuales se deben encontrar las curvas granulométricas, para considerar al árido como adecuado para el preparar el Hormigón.

En la figura 2.6 se han trazado las gráficas correspondientes al agregado fino y al grueso en las que aparecen áreas sombreadas con las que se indican los límites permisibles de gradación para los respectivos agregados, según se especifican en la ASTM C33. Esas gráficas de gradaciones revelan tendencias que son difíciles de estimar a partir de datos tabulados. Por ejemplo, la gráfica revela con claridad que el agregado grueso de la tabla 2.6 está muy cerca de no cumplir con la establecido para la gradación de 1” a №4 respecto a la cantidad que pasa el tamiz de ⅜”, ya que la curva real de gradación casi queda fuera del área sombreada.

Los espaciamientos horizontales de la figura 2.6 son proporcionales al logaritmo de la abertura del Otras teoríasutilizan curvas teóricas para el árido total (grava más arena), con una forma parabólica que se aproxima a la gradación de máxima densidad y mínimo contenido de vacíos. Existen varios métodos para obtener curvas adecuadas a cada caso, cada uno de los cuales tiene su propio campo de aplicación. De estos métodos algunos se refieren a granulometrías continuas, en el que se encuentran presentes todos los tamaños de granos y otros a granulometrías discontinuas, en el que faltan algunos elementos intermedios, por lo que la curva granulométrica presenta un escalón horizontal, pudiendo decirse como idea básica que él es más trabajable y menos expuesto a segregación que el segundo, aunque con el segundo se pueden conseguir mayores resistencias cuando se estudia y fabrica cuidadosamente.

a. Parábola de Fuller.- Para hormigón armado, con áridos redondeados cuyo tamaño máximo sea de 50 ± 20 mm. y contenido de cemento no inferior a 300 Kg/m3, se obtienen buenos resultados mediante granulometrías continuas que siguen la siguiente ecuación

TABLA 2.7 MÓDULO DE FINURA DE ÁRIDOS QUE SIGUEN LA PARÁBOLA DE FULLER SEGÚN EL TAMAÑO MÁXIMO DE ÁRIDO.

En hormigón armado, con áridos rodados cuyo tamaño máximo se encuentre entre 30 y 70mm, el empleo de la parábola de Fuller da buenos resultados, siempre que no existan secciones fuertemente armadas. Cuando se emplean áridos de machaqueo o en secciones muy armadas, puede emplearse el mismo método con algunas correcciones finales, en el sentido de aumentar algo el árido fino a costa del grueso.

b) Parábola de Bolomey.- En esta curva granulométrica se considera incluido el cemento, y su campo de aplicación es mucho más amplio que el de la parábola de Fuller.

p = a + (100- a) raíz cuadrada (d)D

De dondep = porcentaje en peso que pasa por el tamizd = abertura (diámetro) de cada tamiz.D = tamaño máximo (diámetro) del áridoa = según la tabla 2.8.

TABLA 2.8 VALORES DE “A” PARA LA PÁRABOLA DE BOLOMEY

FIGURA 2.7 Parábola de Fuller y curva de Bolomey.

d) Método del Módulo de Finura.- según Abrams, Hummel y otros autores, no es necesario ceñirse exactamente a una curva granulométrica teórica, sino que basta que el módulo de finura del árido sea el mismo que el de la curva teórica adoptada.

Tamaño máximo del Agregado.El Tamaño Máximo designado para el agregado, siempre es un tamaño menor que aquél a través del cual se requiere que pase el 100% del material. Por ejemplo si el tamaño máximo de agregado requerido es de 1”, el 100% deberá pasar el tamiz anterior (1½”) y casi en su totalidad (entre 90) 100%) el tamiz de 1”. El Tamaño Mínimo es la máxima abertura de tamiz por el que pase menos del 15% en peso o se retenga en su totalidad. Habiendo definido estos dos valores, en la tabla 2.9 y 2.10 se muestra los requisitos de gradación, para el agregado grueso y fino respectivamente, dado por la ASTM C33.

TABLA 2.9 REQUISITOSDE GRADACIÓN PARA LOS AGREGADOS GRUESOS

TABLA 2.10 REQUISITOSDE GRADACIÓN PARA LOS AGREGADOS FINOS.

Tamiz Porcentaje que pasa

⅜”

No.4

No.8

No.16

No.30

No.50

No.100

100

95-100

80-100

50-85

25-60

10-30

2-10

La definición de tamaño máximo se vuelve importante al seleccionar proporciones para el hormigón que resulten coherentes con los requisitos de agua para la mezcla, dimensiones del encofrado y espaciamiento entre los aceros de refuerzo.

El tamaño máximo de un árido grueso será menor que las dimensiones siguientes:

TABLA 2.11 TAMAÑO MÁXIMO DELAGREGADO, SEGÚN LAACI Y EL EHE

Lo importante en cuanto a la granulometría es la gradación total, por lo que puede darse el caso de agregados que no entren dentro de los límites y que sin embargo mezclándolos en las proporciones adecuadas, suministran una distribución de partículas eficiente. La Norma ASTM C33 indica que se podrán emplear agregados que no cumplan los requerimientos, si se demuestra que con ellos se obtienen hormigones que satisfacen las especificaciones técnicas del proyecto.

RESI S TENCIA AL DESGASTE.

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.

Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en la Normas ICONTEC 93 y Norma ICONTEC 98 para los agregados gruesos. Dicho método más conocido como el de la Máquina de los Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de revoluciones. El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial.

Porcentaje de desgaste = [Pa – Pb] / Pa

Donde

Pa es la masa de la muestra seca antes del ensayo (grs)

Pb es la masa de la muestra seca después del ensayo, lavada sobre el tamiz 1.68 mm

En el ensayo de resistencia a la abrasión o al desgaste se utiliza la Maquina de los Ángeles. Esta es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:

a.asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.

b.Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.

c. Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la tapa al tambor y su remoción fácil.

El tambor tiene fijada interiormente y a lo largo de una generatriz, una pestaña o saliente de acero que se proyecta radialmente, con un largo de 90 mm aproximadamente. Esta pestaña debe estar montada mediante pernos u otros medios que aseguren su firmeza y rigidez. La posición de la pestaña debe ser tal que la distancia de la misma hasta la abertura, medida sobre la pared del cilindro en dirección de la rotación, no sea menor de 1250 mm. La pestaña debe reemplazarse con un perfil de hierro en ángulo fijado interiormente a la tapa de la boca de entrada, en cuyo caso el sentido de la rotación debe ser tal que la carga sea arrastrada por la cara exterior del ángulo.

Una carga abrasiva consiste en esfera de fundición o de acero de unos 48 mm de diámetro y entre 390 y 445 gramos de masa, cuya cantidad depende del material que se ensaya, tal como se indica en la siguiente tabla

RESISTENCIA A LA CONGELACIÓN Y EL DESHIELO.

La resistencia a la congelación de un agregado, que es una característica importante para el concreto que se aplique

exteriormente, se relaciona con su porosidad, absorción, permeabilidad y estructura de los poros. Una partícula de agregado

puede absorber tanta agua (hasta la saturación crítica) que no puede soportar la expansión y la presión hidráulica que ocurren

durante al congelamiento del agua.

Si hay una cantidad suficiente de partículas afectadas, puede haber una expansión del agregado y una posible desintegración

del concreto. Si una única partícula problemática está cerca de la superficie del concreto, puede ocurrir una erupción. Las

erupciones generalmente aparecen con fragmentos cónicos que se desprenden de la superficie del concreto. En este caso, la

partícula de agregado afectada se encuentra en el fondo del hueco. Normalmente son las partículas del agregado grueso, más

que del fino, que presentan valores más elevados de porosidad y poros con tamaños medianos (0.1 a 5 µm), las que más

fácilmente se saturan y causan la deterioración del concreto y el aparecimiento de erupciones. Los poros más grandes

normalmente no se saturan o causan fallas en el concreto y el agua en los poros más finos tal vez no se congele fácilmente. En

cualquier velocidad de congelamiento, puede haber un tamaño de partícula crítico que al superar la partícula fallará cuando

estuviera críticamente saturada.

El tamaño crítico depende de la velocidad de congelación y de la porosidad, permeabilidad y resistencia a la tensión (tracción)

de la partícula. En los agregados de granos finos con baja permeabilidad (por ejemplo, chert), el tamaño crítico de las partículas

puede estar dentro del rango de tamaños normales del agregado. El tamaño crítico es mayor para los agregados con granos

más gruesos o para aquéllos con un sistema de capilaridad interrumpido por muchos macroporos (vacíos tan grandes que no

mantienen la humedad por acción capilar). Para estos agregados, el tamaño crítico de partícula puede ser suficientemente

grande para que no tenga ninguna consecuencia, aunque la absorción sea elevada. Si se utilizan agregados potencialmente

vulnerables en el concreto que se mantenga permanentemente seco, estos agregados pueden nunca volverse suficientemente

saturados para que causen daños al concreto.

El agrietamiento (figuración) de los pavimentos, causado por el deterioro por congelación-deshielo del agregado en el concreto,

se llama de agrietamiento en D. Este tipo de fisuras se ha observado en algunos pavimentos después de tres o más años de

servicio. El concreto con fisuras en D se parece al concreto dañado por el congelamiento que causa la deterioración de la pasta.

Las grietas en D son fisuras poco espaciadas y paralelas a las juntas transversal y longitudinal que posteriormente se multiplican

desde las juntas hacia el centro del panel del pavimento (Fig. 5-15). El agrietamiento en D es función de las propiedades de los

poros de ciertos tipos de agregados y del ambiente de exposición del pavimento. Debido a la acumulación natural de agua bajo

los pavimentos en las capas de subbase y base, los agregados eventualmente se pueden volver saturados. Entonces, con los

ciclos de congelación y deshielo, el agrietamiento del concreto empieza en los agregados saturados (Fig. 5-16), en el fondo de la

losa y se propaga hacia arriba hasta que alcance la superficie. Este problema se puede reducir o con la elección de los

agregados con mejor desempeño en los ciclos de congelación-deshielo o, cuando se deben utilizar agregados susceptibles a

daños por congelamiento, con la reducción del tamaño máximo de las partículas. Además, la instalación de bases permeables o

de un sistema de drenaje eficiente que retire el agua de abajo del pavimento, puede ser útil (Harrigan 2002).

El comportamiento de los agregados expuestos a congelamiento y deshielo se puede evaluar de dos maneras: (1 desempeño

anterior en campo y (2) ensayos de laboratorio en probetas de concreto. Si los agregados de una misma fuente presentaron un

comportamiento en servicio satisfactorio cuando usados en el concreto, se los podría considerar adecuados. Los agregados que

no tengan un registro de servicio se pueden considerar aceptables si tuvieran un comportamiento satisfactorio en el ensayo de

congelación deshielo ASTM C 666 (AASHTO T 161), COVENIN 1601 NCh2185, NMX-C-205. En este ensayo, probetas de

concreto producidas con el agregado en cuestión se someten a ciclos alternados de congelación y deshielo en agua. El deterioro

se mide por: (1) la reducción en el módulo de elasticidad dinámico, (2) expansión lineal y (3) pérdida de masa de espécimen.

Muchos departamentos de autopistas de los Estados Unidos usan el criterio de la falla cuando se atinge una expansión de

0.035% en 350 ciclos o menos para ayudar a indicar si un agregado es susceptible al agrietamiento en D. Los diferentes tipos de

agregados pueden cambiar los niveles del criterio y las correlaciones empíricas de los ensayos de laboratorio de congelación-

deshielo. Se deben hacer registros de servicio de campo para elegirse el criterio adecuado (Vogler y Grove 1989).

.

ESTABILIDAD QUÍMICA.

Ciertos 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 “hidrofílicos”, 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).

FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS.

La forma y la textura superficial de las partículas de un agregado influyen en las propiedades del concreto fresco más que las del concreto endurecido. Las partículas con textura áspera, angulares o alongadas requieren más agua para producir un concreto trabajable que agregados lisos, redondeados y compactos. Además, las partículas de agregado angulares requieren más cemento para mantener la misma relación agua-cemento. Sin embargo, con la granulometría satisfactoria, tanto los agregados triturados como los no triturados (de un mismo tipo de roca), generalmente, producen concretos con la misma resistencia, si se mantiene el contenido de cemento. Los agregados angulares o con granulometría pobre también pueden ser más difíciles de bombear.

La adherencia entre la pasta de cemento y un determinado agregado generalmente aumenta con el cambio de partículas lisas y redondeadas por las ásperas y angulares.

Cuando la resistencia a flexión es importante o cuando se necesite alta resistencia a compresión, se debe considerar este aumento de la adherencia al elegirse el agregado para el concreto.

Fig. 5-15. Agrietamiento tipo D a lo largo de la junta transversal, causado por la falla del agregado grueso de carbonato (Stark 1976).

Fig. 5-16. Partícula fracturada de agregado de carbonato como una fuente de falla en el agrietamiento tipo D (aumento de 2.5X) (Stark 1976

La cantidad de vacíos de los agregados fino y grueso compactados se puede usar como un índice de las diferencias en la forma y la textura de los agregados con la misma granulometría. La demanda de agua de mezcla y cemento normalmente aumentan con el aumento de la cantidad de vacíos. Los vacíos entre las partículas de agregados aumentan con la angularidad del agregado.

El agregado debe ser relativamente libre de partículas planas y alongadas. Una partícula se considera plana y alongada cuando la relación entre longitud y espesor supera un valor especificado. Consulte la ASTM D 4791 para la determinación de las partículas planas y/o alongadas. La ASTM D 3398, COVENIN 0264. IRAM 1681, IRAM 1687, UNIT 1029 fornecen un método indirecto para establecer un índice como una medida general de la textura y forma de las partículas, mientras que la ASTM C 295, IRAM 1649, NMX-C-265, NTC 3773 y UNIT-NM 54 fornecen procedimientos para el examen petrográfico del agregado.

Las partículas planas y alongadas se deben evitar o, por lo menos, limitar a cerca del 15% de la masa total del agregado. Este requisito es igualmente importante para el agregado grueso y para el agregado fino triturado, pues el agregado fino obtenido por la trituración de la roca frecuentemente contiene partículas planas y alongadas.

Estas partículas de agregado requieren un aumento del agua de mezcla y, por lo tanto, pueden afectar la resistencia del concreto, principalmente a flexión, si no se ajusta la relación agua-cemento.

Están disponibles varias máquinas de ensayo para la determinación rápida de la distribución del tamaño de las partículas del agregado. Diseñadas para fornecer una alternativa más rápida al ensayo normalizado de análisis granulométrico, estas máquinas captan y analizan imágenes digitales de las partículas de agregado para determinar la granulometría. La Figura 5-11 enseña un “videograder” que mide el tamaño y la forma de un agregado, usando cámaras para el escáner de línea, donde se construyen imágenes en dos dimensiones para una serie de imágenes en línea. Otras máquinas usan cámaras con escáner de matriz que captan fotos bi-dimensionales del agregado que cae. Maerz y Lusher (2001) desarrollaron un prototipo de un sistema de imágenes dinámicas que provee informaciones sobre el tamaño y la forma de las partículas con el uso de sistema de mini esteras transportadoras para hacer con que los fragmentos individuales pasen delante de dos cámaras sincronizadas y orientadas ortogonalmente

PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO.Normalmente 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.

Figura 7.3. Elementos que Intervienen en un Peso Volumétrico.

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 (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.

Hay una tendencia de algunos agregados finos en degradarse por la acción de molienda en la mezcladora de concreto. Este efecto, que se mide por la ASTM C 1137, puede alterar la demanda de agua de mezcla, de aire incluido y los requisitos de revenimiento (asentamiento).El carbón mineral o el lignito u otros materiales de baja densidad como la madera y los materiales fibrosos, cuando presentes en grandes cantidades, afectan la durabilidad del concreto. Si estas impurezas ocurren en la superficie o cerca de ella, se pueden desintegrar, causar erupciones manchas. Los cherts potencialmente dañinos en el agregado grueso se pueden identificar a través de las normas ASTM C 123 (AASHTO T 113), COVENIN 0260, NMX-C-072-1997-ONNCCE, NTC 130, NTE 0699, NTP400.023, UNIT-NM 31.

Tabla 5-7. Materiales Perjudiciales en Agregados

Tabla 5-8. Algunos Minerales Reactivos

Potencialmente Perjudiciales y Materiales Sintéticos

*Varias rocas listadas (por ejemplo, granito, gneis y ciertas formaciones de cuarzo) reaccionan muy lentamente y tal vez no

enseñen evidencias de cualquier grado nocivo de reactividad hasta que el concreto tenga más de 20 años de edad.

**Sólo algunas fuentes de estos materiales han mostrado reactividad.

Fig. 5-18. La erupción es el desprendimiento de

un pequeño fragmento de la superficie de

concreto debido a la presión interna, que deja

una depresión típicamente cónica y poco

profunda.

Las partículas blandas en el agregado grueso son especialmente indeseables pues pueden causar erupciones y pueden afectar

la durabilidad y la resistencia al desgaste del concreto. Si son desmenuzables, se pueden romper y aumentar, aún más, la

demanda de agua. Donde la resistencia a la abrasión sea importante, como en los pisos industriales, los ensayos pueden indicar

que se justifica una investigación u otra fuente de agregados.

Los terrones de arcilla en el concreto pueden absorber parte del agua de mezcla, causar erupciones en el concreto endurecido y

afectar la durabilidad y la resistencia al desgaste. También se pueden fracturar durante el mezclado y, como consecuencia,

aumentar la demanda de agua.

Fig. 5-19. Mancha de óxido

de hierro provocada por

impurezas en el agregado.

Los agregados pueden eventualmente contener partículas de óxido de hierro y sulfuro de hierro que resultan en manchas antiestéticas sobre las superficies expuestas del concreto (Fig. 5-19). El agregado debe cumplir con los requisitos de manchado de la ASTM C 330 (AASHTOM 195), cuando ensayados conforme la ASTM C 641 o cumplir con COVENIN 1895, IRAM 1688, NMX-C-348, NMX-C-299, NTC 4045, UNIT-NM 35 y la frente de la cantera y las pilas del material no deben presentar manchas.

Se puede sumergir el agregado en una lechada de cal para ayudar en la identificación de manchas. Si las partículas que provocan manchado están presentes, se forma un precipitado gelatinoso verde azulado en un periodo de 5 a 10 minutos, que rápidamente se vuelve marrón al ser expuesto al aire y a la luz. La reacción se debe completar en 30 minutos. Si no se forma el precipitado gelatinoso marrón cuando se coloca el agregado en la lechada, existe poca probabilidad de que ocurra cualquier reacción en el concreto.

Estos ensayos son necesarios cuando se usan agregados sin ningún registro de empleo anterior en concreto arquitectónico bien sucedido

ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS.

La buena disposición que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuye a la buena marcha de la obra, y permite la producción eficiente de un concreto de calidad.

El diseño general de las instalaciones de almacenamiento, se efectúa en la etapa previa de la construcción, teniendo en cuenta entre otros los siguientes parámetros

-Ubicación y características del área donde se asienta la construcción.- Espacios disponibles.-Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra.-Consumo máximo y duración del período en el cual se realiza la mayor producción de concreto.- Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.- Stock mínimo que es conveniente mantener.-Ubicación de las mezcladoras de la central de mezcla.- Evaluación de las alternativas de instalaciones de almacenamiento aplicables

6. FUNCIONES EN EL CONCRETO.

El agregado dentro del concreto cumple principalmente las siguientes funciones:

a. Como esqueleto o relleno adecuado para la pasta (cemento y agua), reduciendo el contenido de pasta en el metro cúbico.

b. Proporciona una masa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas de desgaste o de intemperismo, que puedan actuar sobre el concreto.

c. Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento, de humedecimiento y secado o de calentamiento de la pasta.

Los agregados finos son comúnmente identificados por un número denominado Módulo de finura, que en general es más pequeño a medida que el agregado es más fino. La función de los agregados en el concreto es la de crear un esqueleto rígido y estable lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Cuando el concreto está fresco, la pasta también lubrica las partículas de agregado otorgándole cohesión y trabajabilidad a la mezcla.

Para cumplir satisfactoriamente con estas funciones la pasta debe cubrir totalmente la superficie de los agregados Si se fractura una piedra, como se observa en la figura, se reducirá su tamaño y aparecerán nuevas superficies sin haberse modificado el peso total de piedra.

Por la misma razón, los agregados de menor tamaño tienen una mayor superficie para lubricar y demandarán mayor cantidad de pasta. En consecuencia, para elaborar concreto es recomendable utilizar el mayor tamaño de agregado compatible con las características de la estructura.

7. Pruebas para el agregado.

La American Society for Testing and Materials, (ASTM) es una organización con bases muy amplias formada por productores, consumidores y grupos de "interés general". Sus estándares son muy utilizados en nuestro medio, ya que están más actualizadas y tiene una mayor cobertura que nuestras normas.En el anexo 7 se presentan resultados de ensayos para agregados, realizados guante la elaboración de este texto, en el laboratorio de COBOCE hormigón.A continuación se presentan algunas de las especificaciones y ensayos de agregados para hormigón, dadas en la Norma Boliviana y su correspondiente en la ASTM, con una breve descripción, para que el interesado pueda dirigirse a ellas cuando lo necesite. Vale decir que ambas normas se encuentran para ser revisadas, y en el caso de la Norma Boliviana, a la venta, en el Instituto Boliviano de Normalización y Calidad (IBNORCA).1. Especificaciones para Agregados del Hormigón, granulometrías, NB 596 y NB 598; ASTM C33. Proporciona las

especificaciones para el agregado fino y el grueso, que no sean agregado ligero, para ser usados en el hormigón.2. Método de Prueba de la Resistencia a la Abrasión del Agregado Grueso de Gran Tamaño mediante el Uso de la Máquina Los

Ángeles, ASTM C535. En ésta se da el método para probar el agregado grueso con tamaño mayor a ¾”. Este procedimiento es inadecuado para agregados del hormigón para la mayor parte de los usos. La norma Boliviana no hace la diferencia.

3. Método de Prueba de la Resistencia a la Abrasión del Agregado Grueso de Tamaño Pequeño mediante el Uso de la Máquina Los Ángeles, NB 302; ASTM C131. Da el método para probar el agregado grueso de tamaño menor que 1½”. El agregado que, de otro modo, es idéntico, excepto por el tamaño, puede no dar el mismo valor de la abrasión cuando se prueba por este método y el C535 del inciso anterior.

4. Método de Prueba respecto a Terrones de Arcilla y Partículas Desmenuzables en los Agregados, NB 611; ASTM C142. Este método proporciona un medio para determinar, después de remojar la muestra, el contenido de partículas tan blandas y desmenuzables que se pueden romper con los dedos.

5. Determinación de materiales más finos que el Tamiz No. 200 en el Agregado Mineral, mediante Lavado, NB.

5. ASTM C117. En esta prueba se evalúa el contenido de material fino que pasa el tamiz No. 200, el cual queda en suspensión o se disuelve cuando el agregado se agita vigorosamente con agua. También se le ha denominado "prueba de arrastre" o "pérdida por lavado.

6. Trozos Ligeros en los Agregados, partículas de bajo peso específico, NB 602; ASTM C123. Éste es un método mediante el cual se determina la cantidad de material más ligero que una gravedad especifica seleccionada, por flotación en líquidos pesados. En la determinación del carbón mineral y el lignito, por ejemplo, se emplea un líquido cuya gravedad específica es de 2.00.

7. Impurezas Orgánicas en las Arenas para Hormigón (colorímetro), NB 609; ASTM C40. Se detectan las impurezas orgánicas potencialmente perjudiciales por observación del color, desarrollado por el líquido sobrenadante cuando se inunda la arena en una solución al 3% de hidróxido de sodio. Se cuenta con estándares en vidrio para la comparación del color, con el fin de facilitar la asignación de un color al líquido.

8. Efecto de las Impurezas Orgánicas en el Agregado Fino sobre la Resistencia del Mortero, ASTM C87. Las arenas que se sospecha contienen cantidades perjudiciales de materia orgánica, detectada por el Método NB 609; ASTM C40 antes mencionado, se evalúan respecto al desarrollo de la resistencia a la compresión en el mortero, mediante la comparación con la resistencia del mortero de la misma arena, cuando ésta se ha lavado por completo con una solución de hidróxido de sodio

para eliminar la materia orgánica.9. Determinación de la reactividad con los álcalis del cemento (Ensayo Químico), NB 600; ASTM C289. Este es el conocido

como "método químico rápido" para la determinación de agregados que pueden presentar cambios perjudiciales de volumen en hormigón con cementos de alto álcali. Los resultados de esta prueba no son del todo confiables pero puede resultar útil si se combina, por ejemplo, con el examen petrográfico.

10. Práctica para el Muestreo de Agregados, NB 595; ASTM D75. Este método proporciona material útil en el muestreo de los agregados para el hormigón.

11. Método para el Análisis de Tamices de los Agregados Finos y Gruesos, NB 597; ASTM C136. Da los procedimientos detallados para conducir los análisis de tamices de los agregados.

12. Método Estándar de Prueba para el Índice de Forma y Textura de Partícula de los Agregados, ASTM D3398. Este método da el índice de partícula como una medida global de las características de forma y textura de las partículas.

13. Método de Prueba de la Solidez de los Agregados mediante el Uso del Sulfato de Sodio o el Sulfato de Magnesio, NB 599; ASTM C88. La prueba está diseñada para simular la acción destructiva de la congelación y el deshielo a los que algunos agregados son vulnerables cuando están empapados en agua. En este caso, los agregados se empapan alternadamente en una solución saturada de sulfato de sodio o de magnesio y, a continuación, se secan en estufa para liberar el agua de cristalización. La reinmersión causa acción expansiva en los poros de la roca, debido a la hidratación de los cristales desecados, y es semejante a la acción destructiva de la formación de hielo durante la congelación. Cinco ciclos de la prueba del sulfato se considera equivalente a muchos ciclos de congelación y deshielo.

14. Práctica para la Evaluación de la Resistencia a la Congelación de los Agregados Gruesos en el Hormigón con Aire Incluido por medio de Procedimientos de Dilatación Crítica, ASTM C682. En ésta se detallan los medios para evaluar la resistencia a la congelación del agregado grueso en el hormigón con aire incluido en el que se aplica el método de la congelación lenta, ASTM C671, (Método de Prueba para la Dilatación Crítica de Muestras de Hormigón Sujetas a Congelación). Los cambios no lineales de la longitud que ocurren en una muestra de hormigón, a medida que se enfría lentamente pasando por el punto de congelación, indican que no se puede absorber la expansión provocada por el agua en congelación y que el agregado contenido está causando que el hormigón sea vulnerable al ataque por congelación.

15. Método de Prueba para el Peso Unitario y los Vacíos en el Agregado, NB 608; ASTM C29. Este es un método preciso para determinar el peso unitario de los agregados secos en tres condiciones estándar de compactación: 1) varillado, 2) vibrado y 3) suelto (por paleo).

16. Nomenclatura Descriptiva Estándar para los Componentes de los Agregados Minerales Naturales), ASTM C294. Este método proporciona una breve descripción de los minerales en los agregados y los términos para describirlos.

17. Práctica Estándar para el Examen Petrográfico de los Agregados Estándar para el Hormigón, ASTM C295. Esta es un "estándar" importante, para el ingeniero en hormigón así como para el petrógrafo adiestrado.

18. Nomenclatura Descriptiva de los Componentes de los Agregados Minerales Naturales, ASTM C294. Esta da una descripción muy autorizada de los minerales que componen los agregados naturales.

19. Práctica para la Reducción de las Muestras de Campo del Agregado a la cantidad necesaria para las Pruebas, ASTM C702, Describe las técnicas para reducir las muestras, con el empleo de divisores o aparatos para cuarteo mecánicos

8. 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.

Se define por ASTM C125 y por el ACI 116 como el menor tamiz por el cual la mayor parte de la muestra de agregado grueso debe pasar. El tamiz del tamaño máximo nominal puede retener del 5% al 15% de la masa dependiendo del número del tamaño

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.

Procedimiento

- Muestreo de la descarga de agregado (recipiente de descarga).- La selección de las unidades se realiza con un método aleatorio, tal como la Norma ASTM D3665, desde la producción. Obtenga al menos tres incrementos aproximadamente iguales, seleccionados al azar de la unidad que va a ser muestreada y se combinan para formar una muestra de campo cuyas masas sean iguales o excedan al mínimo recomendado. Se debe tomar cada incremento de la sección de material tal como esta es descargada. Para obtener esto es usualmente necesario un dispositivo especial construido para cada planta particular. Este dispositivo consiste en una cacerola de tamaño suficiente para interceptar la sección entera del chorro de descarga y conseguir los requerimientos de calidad de material sin que se desborde.

Nota: Muestrear de la descarga inicial o de la descarga final puede producir segregación del material y se debe evitar.

- Muestreo desde la banda de transporte o acarreo.- La selección de unidades se realiza con un método al azar, tal como la Norma ASTM D 3665, desde la producción. Obteniendo al menos tres incrementos aproximadamente iguales, se selecciona al azar desde la unidad muestreada, y combina para formar una muestra de campo cuyas masas sean iguales o excedan al mínimo recomendado. Se debe parar la banda de transporte o acarreo mientras los incrementos de la muestra son obtenidos. Insertar dos plantillas en la banda de tal forma que entre el chorro de agregado y el espacio de material contenido entre las plantillas, produzcan el incremento del peso requerido. Toda la muestra incluyendo finos y polvo, debe ser removida al recipiente.

- Muestreo desde el almacenamiento o unidades de transportación.- Se debe evitar muestrear agregado grueso o mezcla de agregado fino y grueso desde el almacenaje o unidades de transportación de ser posible, particularmente cuando el muestreo es hecho con el propósito de determinar las propiedades del agregado que pueden ser dependientes en la clasificación de la muestra. Si las circunstancias necesariamente generan esto, obtener muestras desde un almacenaje de agregado grueso o un almacenaje de agregado fino y grueso combinado, diseñar un plan de muestreo para el caso específico bajo estas consideraciones. Para tomar muestras de la pila de agregado grueso, es necesario que se tomen tres incrementos, de la parte superior de la pila, del punto medio, y del fondo de la pila. En caso de tomarse muestras de agregado fino, es necesario tomar la muestra que se encuentra bajo el material segregado, por lo que se introducen tubos de 30mm de diámetro por 2 metros de longitud, los tubos se introducen en lugares aleatorios, y se deben tomar por lo menos cinco incrementos. Para muestrear de las unidades de transportación es necesario cavar trincheras a lo largo de las unidades de

Bandas de Transportación Muestreo banda de transportación

transportación de 0.3m de espesor, y de profundidad bajo la superficie. Se deben tomar tres incrementos mínimos a lo largo de cada trinchera.

- Muestreo de autopistas (Bases y Sub-base).- Obtenga las muestras de acuerdo con la Norma ASTM D3665, desde la construcción. Obtenga al menos tres incrementos aproximadamente iguales, seleccionados al azar desde la unidad muestreada, y combinada para formar una muestra de campo cuyas masas sean iguales o excedan al mínimo recomendado. Tomar todos los incrementos desde la autopista en todo su espesor de material. Se debe tener cuidado con excluir cualquier capa subyacente del material. Marcar claramente las áreas específicas para cualquier incremento que debe ser extraído.

Número y masa de la muestra de campo

El número de muestras de campo requeridas depende de las propiedades que deseamos obtener. Se debe especificar cada unidad de cualquier muestra decampo para ser obtenida antes del muestreo. El número de la muestras decampo de la producción deberá ser suficiente para obtener resultados confiables.

Transporte de muestras

Transportar los agregados en sacos u otros recipientes construidos para prevenirla pérdida o contaminación de alguna parte de la muestra o daño durante el despacho. Se deben facilitar los siguientes informes: los recipientes de transporte para muestras deberán tener una adecuada identificación individual, pegado y este deben estar adjunto al reporte de campo, informe de campo, informe de laboratorio, e informe del ensayo.

LISTA DE CHEQUEO ASTM D 75

Muestreo de la descarga de agregado (recipiente de descarga)

- Obtener al menos tres incrementos aproximadamente iguales.- Se debe tomar cada incremento de la sección de material tal como ésta es descargada.- Es necesario un dispositivo especial construido para cada planta particular.- Interceptar la sección entera del chorro de descarga sin que se desborde, mediante un dispositivo que consiste en una

cacerola de tamaño suficiente.

Muestreo desde la banda de transporte o acarreo

- Obtener al menos tres incrementos aproximadamente iguales- Parar la banda de transporte o acarreo mientras los incrementos de la muestra son obtenidos.- Insertar dos plantillas en la banda de tal manera que produzcan el incremento del peso requerido.- Toda la muestra debe ser removida al recipiente.

Muestreo desde el almacenaje o unidades de transportación

- Para agregado grueso, obtener tres incrementos, de la parte superior de la pila, del punto medio, y del fondo de la pila.- Para agregado fino, es necesario tomar la muestra que se encuentra bajo el material segregado, en tres lugares aleatorios.- Para muestrear de las unidades de transportación es necesario cavar trincheras de 0.3 m de espesor, y de profundidad bajo la

superficie. Se deben tomar tres incrementos mínimos a lo largo de cada trinchera.

Muestreo de autopistas (Bases y Sub-bases)

- Obtener al menos tres incrementos aproximadamente iguales desde la construcción.- Tomar todos los incrementos desde la autopista en todo su espesor de material.- Marcar claramente las áreas específicas para cualquier incremento que debe ser extraído

9. ESPECIFICACIONES DE LA NORMA ASTM C33 AGREGADOS PARA CONCRETO.

Esta especificación define los requisitos para granulometría y calidad de agregado fino y grueso (distinto de agregado liviano o pesado) para utilizar en concreto.

Esta especificación es para ser utilizada por un contratista, proveedor de concreto, u otro comprador como parte de un documento de compra que describe el material a proveer.

NOTA 1—Esta especificación es considerada como adecuada para asegurar materiales satisfactorios para la mayoría de los concretos. Se reconoce que, para ciertos trabajos o en ciertas regiones, puede ser más o menos restrictiva que lo necesario. Por ejemplo, donde lo estético es importante, límites más restrictivos pueden ser considerados atendiendo a las impurezas que ensuciarían la superficie del concreto. El especificador debería comprobar que los agregados especificados están o pueden estar disponibles en el área de la obra, con respecto a la granulometría, propiedades físicas o químicas o combinación de ellas.

Esta especificación es también para ser utilizada en especificaciones de proyecto para definir la calidad del agregado, el tamaño nominal máximo del agregado, y otros requisitos de granulometría específicos. Los responsables de seleccionar la dosificación para la mezcla del concreto deben tener la responsabilidad de determinar la dosificación de agregado fino y grueso y la adición de tamaños de agregados para combinar si se requiere o aprueba.

Los valores dados ya sea en unidades SI o en unidades pulgada-libra son considerados separadamente como valores estándares. Los valores dados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; por ello, cada sistema debe ser usado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en una no conformidad con la norma.

El texto de esta norma cita notas y notas al pie de página que proveen material explicativo. Estas notas y notas al pie de página (excluyendo aquellas en tablas y figuras) no deben ser consideradas como requisitos de esta norma.