Efecto de las propiedades del agregado en el concreto

El concreto es una mezcla de material cementoso, agregado y agua. El agregado comúnmente se considera relleno inerte, que representa del 60 al 80 por ciento del volumen y del 70 al 85 por ciento del peso del concreto. Aunque el agregado se considera relleno inerte, es un componente necesario que define las propiedades térmicas y elásticas del hormigón y estabilidad dimensional. El agregado se clasifica en dos tipos diferentes, grueso y fino. El agregado grueso suele ser mayor de 4,75 mm (retenido en un tamiz n. ° 4), mientras que el agregado fino es inferior a 4,75 mm (pasando el tamiz n. ° 4). La resistencia del agregado de compresión es un factor importante en la selección del agregado. Al determinar la resistencia del concreto normal, la mayoría de los agregados de concreto son varias veces más fuertes que los otros componentes en concreto y por lo tanto no son un factor en la resistencia del concreto de resistencia normal. El concreto agregado ligero puede estar más influenciado por la resistencia a la compresión de los agregados.

Se deben conocer otras propiedades físicas y mineralógicas del agregado antes de mezclar el concreto para obtener una mezcla deseable. Estas propiedades incluyen la forma y la textura, el tamaño de graduación, la humedad conten t , gravedad específica, la reactividad, la solidez y la unidad de peso a granel. Estas propiedades junto con la relación agua / material cementoso determinan la resistencia, la trabajabilidad y la durabilidad del concreto.

La forma y la textura del agregado afectan las propiedades del concreto fresco más que el concreto endurecido. El concreto es más manejable cuando se usa agregado liso y redondeado en lugar de agregado rugoso angular o alargado. La mayoría de las arenas naturales y la grava de los lechos de los ríos o playas son lisas y redondeadas y son excelentes agregados. La piedra triturada produce agregados mucho más angulares y alargados, que tienen una relación superficie-volumen más alta, mejores características de unión pero requieren más pasta de cemento para producir una mezcla viable.

La textura de la superficie del agregado puede ser lisa o rugosa. Una superficie lisa puede mejorar la trabajabilidad, sin embargo, una superficie más rugosa genera una unión más fuerte entre la pasta y el agregado creando una mayor resistencia.

La clasificación o la distribución del tamaño del agregado es una característica importante porque determina el requisito de pegado para concreto manejable. Este requisito de pasta es el factor que controla el costo, ya que el cemento es el componente más caro. Por lo tanto, es deseable minimizar la cantidad de pasta consistente con la producción de concreto que puede manipularse, compactarse y acabarse mientras que proporciona la resistencia y durabilidad necesarias. La cantidad requerida de pasta de cemento depende de la cantidad de espacio vacío que debe llenarse y la superficie total que debe cubrirse. Cuando las partículas son de tamaño uniforme, el espaciado es mayor, pero cuando se utiliza un rango de tamaños, los espacios vacíos se llenan y el requisito de pegado disminuye. Cuanto más se llenan estos vacíos, menos viable se vuelve el concreto.

El contenido de humedad de un agregado es un factor importante cuando se desarrolla la relación adecuada agua / material cementoso. Todos los agregados contienen algo de humedad en función de la porosidad de las partículas y la condición de humedad del área de almacenamiento. El contenido de humedad puede variar desde menos del uno por ciento en grava hasta un 40 por ciento en areniscas muy porosas y pizarra expandida. El agregado se puede encontrar en cuatro diferentes estados de humedad que incluyen secado en horno (OD), secado al aire (AD), secado en superficie saturada (SSD) y húmedo. De estos cuatro estados, solo OD y SSD corresponden a un estado de humedad específico y se pueden usar como estados de referencia para calcular el contenido de humedad. Para calcular la cantidad de agua que agregará o restará al agregado, se deben calcular las siguientes tres cantidades: capacidad de absorción, absorción efectiva y humedad superficial.

La mayoría de los agregados gruesos acumulados se encuentran en el estado AD con una absorción de menos del uno por ciento, pero la mayoría de los agregados finos a menudo se encuentran en estado húmedo con una humedad superficial de hasta el cinco por ciento. Esta humedad superficial en el agregado fino crea una película gruesa sobre la superficie de las partículas empujándolas aparte y aumentando el volumen aparente. Esto se conoce comúnmente como aumento de volumen y puede causar errores significativos en la proporción del volumen.

La densidad de los agregados se requiere en la proporción de la mezcla para establecer las relaciones peso-volumen. La gravedad específica se calcula fácilmente determinando las densidades por el desplazamiento del agua. Todos los agregados contienen algo de porosidad, y el valor de gravedad específico depende de si estos poros están incluidos en la medición. Hay dos términos que se utilizan para distinguir esta medida; gravedad específica absoluta y gravedad específica a granel. La gravedad específica absoluta (ASG) se refiere al material sólido que excluye los poros, y la gravedad específica a granel (BSG), a veces denominada gravedad específica aparente, incluye el volumen de los poros. Para el propósito de la dosificación de la mezcla, es importante conocer el espacio ocupado por las partículas agregadas, incluidos los poros dentro de las partículas.

Para la dosificación de la mezcla, se requiere el peso unitario masivo (también conocido como densidad aparente). La densidad aparente mide el volumen que el agregado gradual ocupará en el concreto, incluidas las partículas de agregado sólido y los vacíos entre ellas. Dado que el peso del agregado depende del contenido de humedad del agregado, se requiere un contenido de humedad constante. Esto se logra mediante el uso de agregado OD. Además, se requiere densidad aparente para el método de volumen de dosificación de la mezcla.

La clasificación más común de los agregados sobre la base de la gravedad específica a granel es de peso liviano, peso normal y agregados de peso pesado. En el concreto normal, el agregado pesa 1.520 - 1.680 kg / m 3 , pero ocasionalmente los diseños requieren hormigón liviano o pesado. El concreto liviano contiene agregado que es natural o sintético que pesa menos de 1.100 kg / m 3 y el concreto pesado contiene agregados que son naturales o sintéticos que pesan más de 2080 kg / m 3 .

Aunque los agregados son más conocidos por ser rellenos inertes en concreto, las diferentes propiedades del agregado tienen un gran impacto en la resistencia, durabilidad, manejabilidad y economía del concreto. Estas diferentes propiedades del agregado permiten a los diseñadores y contratistas la mayor flexibilidad para cumplir con sus requisitos de diseño y construcción.