AGREGADOS

Los morteros o los concretos hidráulicos están constituidos en un alto porcentaje por agregados (50-80% en volumen), por lo tanto, éstos no son menos importantes que la pasta del cemento endurecida, el agua libre, el aire incorporado, el aire naturalmente atrapado, o los aditivos; por el contrario, gran parte de las características de las mezclas de mortero o de concreto, tanto en estado plástico como en estado endurecido, dependen de las características y propiedades de los agregados, las cuales deben ser estudiadas para obtener morteros o concretos de buena calidad y económico

La forma más generalizada de clasificar los agregados es según su tamaño, el cual varía desde fracciones de milímetros hasta varios centímetros de sección; ésta distribución del tamaño de las partículas, es lo que se conoce con el nombre de GRANULOMETRÍA.

De acuerdo con la clasificación unificada, los suelos se dividen en suelos finos (material de tamaño inferior a 0,074 mm o 74μm-tamiz No. 200) y suelos gruesos (material de tamaño superior o igual a 0,074 mm o 74μm-tamiz No. 200); para la elaboración de mezclas de mortero o de concreto se emplean los suelos gruesos y se limita el contenido de suelo fino.

La fracción fina de los suelos gruesos, cuyas partículas tienen un tamaño inferior a 4,76 mm (tamiz No. 4) y no menor de 0,074 mm o 74μm (tamiz No. 200), es lo que comúnmente se denomina AGREGADO FINO; y la fracción gruesa, o sea aquellas partículas que tienen un tamaño superior a 4,76 mm (tamiz No. 4), es lo que normalmente se llama AGREGADO GRUESO.

GRAVA:Agregado grueso de tamaño máximo mayor o igual a 20 mm. GRAVILLA:Agregado grueso de tamaño máximo menor a 20 mm. La grava y la gravilla son resultantes de la desintegración natural y abrasión de las rocas o del procesamiento d conglomerados débilmente ligados. ARENA:Agregado fino resultante de la desintegración natural y abrasión de las rocas o del procesamiento de conglomerados débilmente ligados. GRAVA TRITURADA O TRITURADO:Agregado grueso resultante de la trituración artificial de la roca. ARENA MANUFACTURADA O ARENA TRITURADA: Agregado fino resultante de la trituración artificial de la roca, piedra o escoria (residuo mineral de hierro). ESCORIA DE ALTO HORNO:Producto no metálico, constituido esencialmente por silicatos y aluminosilicatos de calcio y de otras bases, que se produce en forma líquida o fluida simultáneamente con el hierro en un alto horno.

Una clasificación más específica es la que aparece en la tabla No. 2.6 donde se muestra los nombres más usuales de las fracciones y su aptitud para morteros o concretos según el tamaño de sus partículas

1.CONTENIDO DE HUMEDAD TOTAL EN AGREGADOS

Los agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuación: •Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que los agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas). •Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre. •Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio. .Totalmente Húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua libre superficial.

PROCEDIMIENTO El procedimiento a seguir para el desarrollo del ensayo de humedad total es el siguiente: Primero se debe comenzar con la extracción y preparación de la muestra la cual debe realizarse de acuerdo con el procedimiento descrito en la Norma Técnica Colombiana # 129. La muestra debe ser representativa según el lugar de abastecimiento que se va a ensayar y en el caso de agregados de masa normal, la masa de la muestra no debe ser menor que la cantidad especificada en la siguiente tabla:

Tamaño máximo nominal (mm)

Masa Mínima de la muestra (grs)

6.3 500

9.5 1500

12.5 2000

19.0 3000

25.0 4000

37.5 6000

50.0 8000

63.0 10000

75.0 13000

Después de escogida la muestra se prosigue a calcular su masa con aproximación de 0.1%, evitando la pérdida de humedad y del mismo material; luego de haberlo pesado se deposita la muestra en un recipiente para después ser sometido a una temperatura de 110°C ±5°C en el horno y de ésta de manera extraer la humedad. Inmediatamente el material esté seco se saca del horno y se deja enfriar (para no causar daños en la balanza) para finalmente calcular su masa. Se escogieron tres muestras de diferentes partes del abastecimiento de agregado y se le realizó el mismo procedimiento anteriormente descrito a todas ellas. El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de la siguiente fórmula: P= [ (W – D) / D] * 100Donde, P : es el contenido de humedad [%] , W : es la masa inicial de la muestra [g] D: es la masa de la muestra seca [g]

2. PORCENTAJE DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE Nº200El suelo fino (material que pasa el tamiz No. 200- 74μm) puede estar presente como polvo o puede estar recubriendo las partículas del agregado, aún cuando delgadas capas de limo o arcilla cubran las partículas, puede haber peligro porque debilitan la adherencia entre la pasta de cemento y las partículas del agregado, perjudicando la resistencia y la durabilidad de las mezclas. Si están presentes algunos tipos de limos y arcillas en cantidades excesivas, el agua necesaria en la mezcla puede aumentar considerablemente

La cantidad de suelo fino presente en el agregado se puede determinar por el método de lavado (norma NTC 78); el ensayo consiste en tomar el material seco hasta masa constante, lo colocamos en un recipiente y agregamos agua limpia de tal forma que todo el material quede recubierto, se agita la muestra enérgicamente para que el suelo fino quede en suspensión en el agua, luego se hace pasar el agua a través del tamiz No. 200(74μm). Se repite la operación el suficiente número de veces hasta que el agua salga limpia, posteriormente se seca el material que quedó en el recipiente más el que retuvo el tamiz y se determina su masa

Donde: A=Material que pasa el tamiz No. 200 - 74μm B=Masa seca del material antes del ensayo (g). C=Masa seca del material después del ensayo (g). Las especificaciones limitan el contenido de suelo fino a los siguientes valores: -AGREGADO FINO-A ≤3,0% para concreto sujeto a desgaste. A ≤5,0% para cualquier otro caso (incluyendo morteros). En el caso de arena manufacturada los límites pueden aumentarse a 5% y 7% respectivamente. -AGREGADO GRUESO-A ≤1,0% para cualquier caso. A ≤1,5% para triturado.

Una prueba muy empleada para determinar la cantidad de suelo fino presente en el agregado fino es el ensayo de "EQUIVALENTE DE ARENA”, el cual consiste en verter una solución de trabajo (solución stock de cloruro de calcio diluida en agua) preparada de acuerdo a la especificación, en un recipiente cilíndrico estandarizado hasta una altura de 4 pulg. Luego se coloca una cantidad determinada de arena (pasante del tamiz No. 4 - 4,76mm) secada en el horno hasta masa constante y se deja en reposo 10 minutos. Se tapa el cilindro y se agita vigorosamente dando 90 ciclos en 30 s, después se quita el tapón del cilindro y se lavan las paredes con solución de trabajo hasta completar una altura de 15 pulg. y se deja en reposo 20 minutos, se determinan los niveles superiores de arcilla y arena.

Lect. nivel superior de la arena Equiv. Arena = *100 Lect. nivel superior de la arcilla

3.GRANULOMETRÍAEs la distribución de los tamaños de las partículas que constituyen una masa de agregados; se determina mediante el análisis granulométrico que consiste en dividir una muestra representativa del agregado en fracciones de igual tamaño de partículas; la medida de la cuantía de cada fracción se denomina como granulometría. El análisis granulométrico consiste en hacer pasar el agregado a través de una serie de tamices que tienen aberturas cuadradas y cuyas características deben de ajustarse a la norma NTC 32. Actualmente la designación de tamices se hace de acuerdo a la abertura de la malla, medida en milímetros o en micras. La norma NTC 32, incluye algunos tamices intermedios que no cumplen la relación 1:2 de la abertura, pero se usan frecuentemente para evitar intervalos muy grandes entre dos mallas consecutivas.

Por fines prácticos, la serie de tamices que se emplea en agregados para morteros o concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz es aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, esto es relación 1:2; en la tabla se incluyen tamices que no cumplen esta relación, pero son de uso frecuente para determinar mejor la granulometría, principalmente de la fracción gruesa. El tamizado debe efectuarse cumpliendo con la norma NTC 77 en la que se describe el tamaño de la muestra a ensayar y el procedimiento a seguir para realizar un análisis granulométrico.

Tenemos lo siguiente: Columna (1):Esta columna indica la serie de tamices empleada en el análisis granulométrico en orden descendente (en la tabla se muestran unos a manera de ejemplo). Columna (2):Aparece indicado la masa retenida en cada tamiz (obtenido en el laboratorio) (Xi). Columna (3):En ella se expresa cada valor Xi de la columna (2) como porcentaje de la masa total de la muestra XT de acuerdo a la siguiente fórmula: Yi=Xi*100 / XT Columna (4):En esta se indica el acumulado de los porcentajes retenidos en cada tamiz: Por ejemplo: Z1=Y1, Z2=Y1+Y2, Z3=Y1+Y2+Y3,...hasta Zn=100% Columna (5):Con base en el porcentaje retenido acumulado en cada tamiz se determina el porcentaje que pasa también por cada tamiz:ti=100-Zi. Este porcentaje que pasa es el más utilizado para hacer la representación gráfica de la granulometría

Curvas granulométricas.Para una mejor comprensión e interpretación de los resultados se acostumbra a representar gráficamente el análisis granulométrico en la curva denominada granulométrica o línea de cribado. En la curva de granulometría se representa generalmente sobre el eje de las ordenadas el porcentaje pasa, en escala aritmética; y en las abscisas la abertura de los tamices en escala logarítmica. En la figura se representa, a manera de ejemplo, la granulometría dada en la tabla

Especificaciones granulométricas.

En la norma NTC 174 se dan las especificaciones granulométricas, tanto para agregado grueso como para agregado fino a utilizar en concretos y en la norma NTC 2240 la especificación granulométrica de agregado fino a utilizar en morteros.

Se recomienda adicionalmente, que entre dos mallas consecutivas (de las especificadas anteriormente) no se retenga más del 45% del material y para que la mezcla sea manejable, cohesiva y presente un buen acabado más del 15% debe pasar por la malla No.50 y más de un 4% por la malla No.100

MÓDULO DE FINURA.El módulo de finura es un factor empírico que permite estimar que tan fino o grueso es un material. Esta definido como la centésima parte del número que se obtiene al sumar los porcentajes retenidos acumulados en la siguiente serie de tamices: 149μm(No.100), 297μm(No.50), 595μm(No.30), 1,19mm(No.16), 2,38mm(No.8), 4,76mm(No.4), 9,51mm(3/8"), 19mm(3/4"), 38,1mm(1½") y los tamices siguientes cuya abertura está en relación de 1 a 2. El módulo de finura se puede calcular a cualquier material, sin embargo se recomienda determinar el módulo de finura al agregado fino y según su valor, este agregado se puede clasificar tal como se presenta en la tabla

TAMAÑO MÁXIMO.Está definido como la menor abertura del tamiz que permite el paso de la totalidad del agregado. De manera práctica representa el tamaño de la partícula más grande que tiene el material.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL.El tamaño nominal máximo de las partículas es el mayor tamaño del tamiz, listado en la norma aplicable, sobre el cual se permite la retención de cualquier material. Es más útil que el tamaño máximo porque indica de mejor manera el promedio de la fracción gruesa, mientras que el tamaño máximo solo indica el tamaño de la partícula más grande de la masa de agregados, la cual puede ser única. El tamaño máximo y el tamaño máximo nominal se determinan generalmente al agregado grueso únicamente

•El TMN no debe ser mayor que 1/5 de la dimensión menor de la estructura, comprendida entre los lados de una formaleta. •El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa. El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre máximo entre las barras de refuerzo

Existen varias razones para especificar límites en las granulometrías y el tamaño máximo del agregado. La granulometría y el tamaño máximo afectan las proporciones relativas de los agregados, así como la cantidad de agua y cemento necesarios en la mezcla y también la manejabilidad, la economía, la porosidad y la contracción del concreto. Las variaciones en la gradación pueden afectar seriamente la uniformidad de una mezcla a otra.

En general, los agregados deben de tener partículas de todos los tamaños con el fin de que las partículas pequeñas llenen los espacios dejados por las partículas más grandes, de ésta forma se obtiene un mínimo de huecos o sea una máxima densidad; como la cantidad de pasta (agua más cemento) que se necesita para una mezcla es proporcional al volumen de huecos de los agregados combinados, es conveniente mantener este volumen al mínimo.