AGREGADO AGREGAD O FINO La mayoría de las especificaciones para concreto incluyen un requisito de calidad en el agregado fino para asegurar la calidad en el agregado fino para asegurar la calidad del concreto endurecido. Aunque la arena natural de baja calidad puede no causar deterioro en condiciones de congelamiento y descongelamiento en concreto con aire concluido, sí causa una importante variación en la contracción y la demanda de agua del mortero. El agregado fino se emplea en el concreto para mejorar las propiedades de la mezcla plástica, facilitar el acabado, promover la uniformidad e impedir la segregación. Estas mejoras se logran, en gran parte, por la composición granulométrica, el tamaño, la forma y la textura de la superficie de las partículas. Con excepción del agregado ligero, el agregado fino para concreto debe consistir en arena natural, arena manufacturada o una combinación de ambas.
Tipos de arena La ASTM (American (American Society for testing and Materials ) Materials ) define la arena natural como natural como un material granular fino resultante de la desintegración natural de la roca, o de la trituración de arenisca quebradiza. Arena manufacturada es el material fino resultante de la trituración y clasificación (por cribado u otros medios) de roca, grava o escoria de alto horno. La arena debe pasar las pruebas estándar de consistencia, impurezas orgánicas y materiales deletéreos que pudieran reaccionar desfavorablemente con los álcalis del cemento; debe estar graduada dentro de límites especificados. Las mallas estándar para la granulometría del agregado fino tienen los números 4, 8, 16, 30, 50 y 100.
Requisitos de granulometría En la tabla se muestra una prueba común para el agregado fino. Tamaño de la malla
Agregado retenido, g
No.4 No. 8 No. 16 No. 30
0 80 207 320
Agregado retenido porcentaje 0 14 36 56
Agregado que pasa, porcentaje 100 86 64 44
Límites de especificación, porcentaje 95-100 80-100 50-85 25-60
No. 50 No. 100 Charola
438 533 574
76 93
24 7
10-30 2-10
Módulo de finura El MF (módulo de finura ) es una indicación aproximadamente proporcional al tamaño promedio de las partículas del agregado en prueba; mientras más bajo es el modulo de finura, más fina es la arena. Cuando la arena se ajusta a las especificaciones de granulometría, el MF es una indicación confiable de su comportamiento. No obstante, no establece la diferencia entre un material de granulometría escalonada y un material ideal.
Problemas de la arena gruesa y soluciones En muchas áreas es difícil obtener arena de composición granulométrica ideal. La arena gruesa cuyo MF sea superior a 3.00 es aceptable en mezclas estándar más pobres del concertó común es ásperas bajo la llana, causa segregación y deja desagradables huellas en los muros. Cuando se dispone de arena fina de albañilería, se puede mezclar con la arena gruesa del concreto para reducir en gran medida ese problema. Cuando no se dispone de arena fina, al emplear un agente incluso de aire conjuntamente con un agente reductor de agua, introducidos en la mezcla, mejorará notablemente su aceptabilidad. Al adquirir el agregado fino de fuentes aprobadas por dependencias estatales o locales, el comprador garantiza la calidad del material. Sin embargo, aun en ese caso es necesario obrar con precaución. La granulometría, el tamaño de la partícula, la forma y la textura de su superficie no están necesariamente aprobados. Es obligación del comprador asegurarse de estos requisitos importantes, para lograr un concreto de calidad. La granulometría es de particular importancia. Una granulometría ideal ocuparía una posición numérica en el centro de los límites de especificación. Un agregado fino, por ejemplo, puede indicar un 84% al ser pasado por la malla No. 16 y el 25% al ser pasado por la malla No. 30. Aunque esta dentro de los límites permitidos, tal agregado crearía una granulometría escalonada que daría por resultado un concreto insatisfactorio. Se segregaría con mayor facilidad, sangraría más profusamente y presentaría de acabado. La naturaleza no nos legó un agregado fino granulado idealmente en ningún banco de arena. Se requiere prestar mucha atención a la fuente, siempre
cambiante, del material y controlar cuidadosamente la calidad del producto terminando, para mantener una granulometría razonablemente consistente. Sin embargo, a pesar de las mejores intenciones del proveedor, puede haber ocasiones en que el agregado entregado al fabricante del concreto seas diferente. Por lo tanto, es obligación del productor de concreto mantener un control de calidad, efectuando diariamente pruebas de granulometría del producto adquirido. Aun en condiciones normales, el MF está sujeto a variaciones menores. Por lo tanto, cuando se emplea la fórmula del MF para diseñar las mezclas de concreto, es necesario llevar un registro diario de las pruebas de arena para obtener un MF promedio que abarque un amplio periodo. Aun cuando las mezclas de concreto que contienen un agregado fino grueso con un MF superior a 3.00 pueden producir un concreto aceptable en condiciones normales, frecuentemente presentan problemas cuando se les emplea para bombeo. La introducción de agentes inclusores de aire y fluidificantes bien puede ayudar a resolver temporalmente el problema, pero la solución final consiste en obtener agregado fino con un MF más bajo.
Pruebas de impurezas. Es necesario que la arena este limpia para poder garantizar un concreto de calidad. La arena contiene impurezas tales como greda, arcilla, mica y materias orgánicas. No se debe utilizar arena que contenga más de un 3% de greda o arcillas. Para garantizar el contenido de limo o greda, se puede utilizar un recipiente de 1 litro de capacidad. Se vierten unos 5 cm de arena seca en la jarra y se agrega agua hasta 3/4 partes de recipiente. Se tapa y se agita vigorosamente; se termina con un suave movimiento giratorio para nivelar la muestra. El agua que quede sobre la muestra se verá sucia, enturbiada por las partículas finas en suspensión. Se deja reposar la muestra durante una noche. Gradualmente, esto finos se asentaran en la superficie de la muestra, formando una capa de material de color café claro, fácilmente distinguible del resto de la muestra. Si esta capa superior alcanza más de 3 mm, el uso de esta arena es objetable para elaborar concreto y se debe lavar minuciosamente antes de aceptarla. Las materias orgánicas son aguas negras, materias vegetables, ácido tánico, estiércol y sustancias de esta naturaleza; no es adecuado que la arena contenga cantidades excesivas de cualquiera de estas sustancias.
Para la prueba de matrería orgánica, sea utiliza un frasco de vidrio transparente, de unos 355 ml de capacidad, que se puede conseguir en cualquier farmacia. Se llena la botella con la arena que se quiere probar hasta la marca de 130 ml; se agrega una solución al 3% de hidróxido de sodio en agua, hasta que el volumen de la arena y el liquido, indicado después de agitar, se de unos 200 ml (se puede preparar la solución caustica, agregando unos 30 gr de hidróxido de sodio a un litro de agua); se tapa bien el frasco, se agita vigorosamente y se deja reposar durante 24 horas. Si no contienen sustancias orgánicas, el líquido que quede sobre la muestra será transparente o casi transparente. El líquido de color ligeramente pajizo es aceptable. Más allá de esta etapa, el líquido comienza a adoptar el color de té, de claro hasta obscuro. El tinte claro marca el límite aceptable para el empleo de la arena en prueba. Los tonos más obscuros indican porcentajes de materia orgánica superiores a los admisibles, por lo que esta arena no debe ser empleada para el concreto.
Agregado Grueso Los tres agregados utilizados en mezclas estándar de concreto son: 1. Grava y grava triturada. 2. Piedra triturada. 3. Escoria de alto horno enfriada por aire.
Forma, tamaño y consistencia de las partículas. La forma de las partículas y la textura de la superficie de los agregados incluyen en su comportamiento en el concreto. Los agregados cuyas partículas son planas o alargadas reducen la trabajabilidad. El concreto elaborado con dichos materiales requiere de un contenido de arena más elevado y más agua para determinado revenimiento. Ambos complementos, a su vez, exigen más cantidad del factor cemento para compensar el incremento en el área de la superficie de la arena agregada y el contenido más elevado de agua, si se quiere mantener la resistencia. El factor de porosidad y absorción del agregado grueso es de gran importancia en áreas de congelamiento y deshielo. El agua se expande alrededor de un 9% al congelarse. Si las partículas del agregado absorben más agua de la que se estructura porosa puede alojar, la superficie del concreto se calaverea y puede ocasionar agrietamientos hasta fallas parciales. Cuando no se dispone de un agregado de consistencia perfecta en el área de producción del concreto se convierte reducir el tamaño máximo del agregado. Evítense los tamaños mayores de 25 mm (1 pulgada); un agregado grueso de 19
mm (3/4 de pulgada) de granulometría es ideal. Sin embargo, un agregado bien graduado de 25 mm (1 pulgada) requiere menos cemento, arena y agua para un revenimiento y una resistencia determinados, que un material de 19 mm (3/4 de pulgada). Este factor debe tomarse en consideración al reducir el tamaño del agregado grueso. Tanto la granulometría del agregado grueso como la de la arena son factores importantes en la trabajabilidad del concreto plástico y en la resistencia última de la masa endurecida. Aunque la resistencia, por si sola, no es una garantía de durabilidad en el concreto expuesto, un agregado grueso consistente con buena granulometría es una medida de seguridad. Es importante que el agregado sea resistente a la intemperie y que no exista una reacción desfavorable entre los minerales agregados y os componentes del cemento; cuando la hay, el concreto sufre desintegración parcial o total con el tiempo.
Requisitos de granulometría Generalmente, los dos tamaños de agregado empelados en concreto premezclados son el No. 57 y el No. 67. Debe notarse que el rango de porcentajes permisibles que estos dos tamaños abarcan es bastante amplio: de un 25 a un 60% del No. 57 pasa por la malla de 13 mm (1/2 pulgada) y de un 20 a un 55% del No. 67 pasa por la malla de 13 mm (3/8 de pulgada). Aunque un agregado aprobado pueda ajustarse al nivel máximo o mínimo d estas especificaciones, no garantiza un concreto bien trabajable, con la máxima resistencia requerida por un factor cemento determinado. La mitad del rango admisible podría parecerlo adecuado, pero la forma y el tamaño de la partícula del agregado pueden requerir un paso de material en mayor o menor porcentaje para lograr mejores resultados. Los agregados provenientes de una fuente aprobada o de un fabricante de materiales con antecedentes de comprobada calidad, proporcionan una garantía razonable de su consistencia. No obstante, la granulometría del material o la forma y tamaño de la partícula pueden variar de uno a otro proveedor. El tiempo y los elementos cambian la naturaleza de la mayoría de los bancos de arena y grava; el frente de ataque de la mayoría de los depósitos no es el mismo durante todo el año. Pero, con un buen control de calidad, el producto terminado se mantendrá razonablemente consistente.
Desviaciones La mayoría de los proveedores pueden incurrir en desviaciones mínimas de las normas. Estas desviaciones de la granulometría generalmente no afectan ni seria,
ni desfavorablemente a la mezcla de concreto. Sin embargo, es recomendable observar cuidadosamente el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 10 mm (3/8 de pulgadas). Muchos albañiles prefieren este tamaño para el concreto y es el que se emplea en la construcción de caminos. Cuando el productor de agregados tiene gran demanda de confitillo bien puede llevar a cabo una disminución de la cantidad de confitillo que fija la norma para concretos en que la composición granulométrica del material es grande. Por el contrario, cuando la demanda es escasa, se puede añadir más confitillo del usual al producto suministrado al productor de concreto. Cualquier cambio drástico, aun dentro de los límites de especificación, puede afectar la trabajabilidad, la bombeabilidad, el acabado y la resistencia del concreto. Es difícil saber cuándo se presentaran estos cambios, a menos que el productor del concreto efectué pruebas diarias de granulometría en su planta y conserve los registros. La grava limpia no triturada y la piedra triturada de igual granulometría producirán resistencias iguales con el mismo factor de cementos. Sin embargo, los agregados triturados tienden a segregarse menos que los agregados redondeados cuando se apilan en forma de cono y cuando se sacan de la tolva de almacenamiento de la planta de concreto. Por ideal que sea la granulometría del agregado grueso en la mina o cantera del fabricante, resulta casi imposible mantener dicha granulometría hasta que el material entre al camión que entrega el agregado y durante el trayecto hasta la planta de concreto hay alguna segregación mínima; cuando se descarga el agregado en la planta de concreto, sufre una segregación adicional. Cuando el espacio en la planta es limitado, el agregado es frecuentemente apilado en forma cónica, mediante la grúa, lo que causa una seria segregación, particularmente cuando dicho agregado es redondo y tienen un gran porcentaje de partículas grandes. De ser posibles, es mejor descargar los suministros de agregado grueso directamente en la tolva de recepción de la planta, sin considerar la forma o el tamaño del material. Aquí, el agregado sufre otra vez segregación conforme es extraído de la tolva y vaciado a la báscula inferior. El agregado no se nivela como lo haría el agua, sino que llega a formar un cono, lo cual provoca segregación. Una forma de ayudar a resolver el problema es mantener la tolva razonablemente llena. En vista de los hechos, es pertinente insistir en la conveniencia de adquirir el agregado con la mejor granulometría posible. Si se consideran los problemas anteriores, es necesario obtener muestras para pruebas de la compuerta de descarga del fondo de la tolva de retención
situada arriba de la báscula. La muestra debe pesar por lo menos 11.5 kg (25 libras). Cuando exista alguna duda respecto a la primera prueba, practíquese triturada y 50% de esta grava, con excelentes resultados. Hace algunos años, un proveedor de concreto tenía dificultades para obtener piedra triturada con un porcentaje suficiente de material de 10 mm (3/8 de pulgada). Un fabricante local de grava tenia almacenado material de 19 mm (3/4 de pulgada), con un exceso e material de 10 mm (3/8 de pulgada). Se hicieron diseños de mezclas de aproximadamente 50% de piedra triturada y 50% de esta grava, con excelentes resultados.
Absorción del agregado fino El agregado fino grueso fino estructural está teniendo más demanda cada año: la gravedad especifica de este material es inferior a la de los agregados estándar del concreto (el peso de 1 ) de 2320-2400 kg para el concreto de peso estándar, a 1840-1920 kg para el concreto ligero. El factor de absorción de este tipo de agregado varía mucho dependiendo, en gran parte, del tipo de material y del proceso de manufactura. Es necesaria una saturación casi completa del agregado ligero para lograr la consistencia en el campo. La saturación es indispensable cuando el concreto ligero va a ser bombeado. Si el agregado solo está parcialmente mojado, absorberá una parte de agua de mezclado y causara perdidas de rendimiento, trabajabilidad y acabado. Si durante la descarga del concreto en la obra continuamente se añade agua para conservar el revenimiento, se reducirá la resistencia. En algunos casos, cuando el agregado continúa absorbiendo agua durante el proceso de acabado, se producen serios agrietamientos. Se puede asegurar la humedad adecuada colocando el agregado en pequeñas pilas juntas rociándolo con agua, mediante un aspersor giratorio de jardín, durante unas 72 horas antes de emplearlo. No olvide tener en cuenta esta humedad al dosificar.
Peso unitario, cavidades y absorción. El peso unitario de un material, en mezclas de concreto, es el peso de un metro cubico de dicho material. Este peso unitario incluiría las cavidades normales(los espacios entre las partículas del agregado) del material. Todos los agregados se suministran con un mayor o menor frado de humedad. El porcentaje de humedad de los agregados se conoce como contenido de humedad. Mientras más pequeño sea el tamaño de la partícula del agregado, es probable que sea mayor el contenido de humedad. En la arena, por ejemplo, el tamaño diminuto de cada partícula crea un área de superficie global mayor y un
mayor número de cavidades para retener la humedad, que en el caso de los agregados gruesos más grandes. Normalmente, el contenido de humedad del agregado fino fluctúa entre el 1% y el 10%, mientras que el agregado grueso no excede del 2%. Este contenido de humedad se refiere solo al agua libre y tiene poco que ver con la porosidad o el factor de absorción de cada partícula del agregado. Si se enjugara cada partícula del material se diría que este queda en estado saturado y superficialmente seco (SSS). Si se colocara una muestra pesada previamente de este material SSS en un horno, durante 24 horas, para secarlo internamente, entonces se considera que el agregado queda totalmente seco. La diferencia entre ambas muestras seria el porcentaje de absorción de cada partícula del agregado. En el diseño de mezclas de concreto, los pesos del agregado figuran como pesos SSS. Como la mayoría de los agregados empleados en la producción de concreto nuca están totalmente secos, el contenido total de agua por metro cubico de concreto para determinado revenimiento es constante, independientemente del factor de absorción. La arena prom. Para concreto tiene un rango de absorción del 0 al 2% por peso. El agregado grueso promedio generalmente no excede del 1%. Los agregados de concreto con gran porosidad y un elevado factor de absorción crean esfuerzos internos que reducen la durabilidad del concreto.
