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PCA Resumen

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PCA. Agregado para concreto.

Al momento de trabajar en la formación de mezclas de concreto no debemos


subestimar el tipo y calidad de los materiales utilizados, como es el caso de los
agregados. En conjunto, agregado grueso y fino, forman del 60% al 75% del
volumen del concreto, siendo determinantes en las propiedades finales. Para los
agregados finos encontramos su origen de arena natural o piedra triturada, cuyo
tamaño de partícula suele ser menor a los 5 mm, en cambio, los agregados
gruesos son la combinación de gravas o piedras trituradas cuyo tamaño supera los
5 mm, pero rara vez supera los 37.5 mm Ambos tipos de agregados pasan por
procesos de lavado y graduado, con lo cual podemos tener alguna variación en la
limpieza, granulometría, contenido de humedad y algunas otras propiedades. Si
bien es cierto que la obtención de agregados proviene de fuentes naturales, se ha
vuelto una práctica común el obtener tales componentes de elementos de
concreto reciclado o de desperdicio por medio del triturado, estos son muy fiables
y económicos.
Para incluir un determinado agregado en la mezcla se deben realizar algunas
pruebas establecidas en diversas normas para lograr su optimización, por lo
general se busca que las partículas de agregado sean duras, limpias, resistentes,
durables, que estén libres de posibles químicos en el interior de su estructura, que
sus recubrimientos que no permitan el flujo correcto de agua, así como evitar la
inclusión de componentes indeseables como agregados friables, con partículas de
esquisto y cherts. Además, se busca realizar algunos ensayos para determinar su
desempeño. Dentro de los agregados más utilizados encontramos las arenas,
gravas y escorias de alto horno, los cuales producen concretos frescos con una
masa volumétrica que puede ir de los 2200 kg/m^3 a los 2400 kg/m^3. Se dice que
la cantidad deseable de aire, agua, cemento y agregado fino debe ser cerca del
50% al 65% del volumen absoluto del concreto a manera de lograr una
consolidación adecuada.
Para determinar las características más relevantes de nuestros agregados,
debemos realizar una serie de pruebas para obtener los datos necesarios que
permitan evaluar la calidad de este. Podemos llegar a determinar la resistencia a
la abrasión y degradación para cuantificar su resistencia al desgaste, bien usada
en la práctica para selección en trabajo de pavimentos. También podemos realizar
pruebas de resistencia a la congelación y deshielo para determinar su pérdida de
sección, otra cuestión que podemos identificar es la resistencia a la degradación
por sulfatos para identificar la sanidad al interperismo. Así mismo, contamos con
pruebas para determinar la granulometría, la degradación del agregado fino,
cuantificar la cantidad de vacíos de un agregado fino no compactado, obtener la
masa volumétrica, masa específica relativa, absorción y humedad superficial,
obtener su resistencia a la compresión y flexión, por último, podemos mencionar
que hay pruebas para clasificar las partículas que los constituyen. A continuación,
se explicará de manera más amplia algunos de los conceptos ya mencionados.
Granulometría.
La granulometría nos da una idea de la distribución de tamaños de los agregados,
las pruebas para determinarlo se realizan por medio de tamices. Para agregado
fino se cuentan con 7 tamices normalizados, cuya apertura de la malla va de las
150 micras hasta los 9.5 mm, en cambio, los agregados gruesos llegan a contar
con 13 tamices, con aperturas desde los 1.18 mm hasta los 100 mm, cabe
mencionar que la dimensión de aperturas y el número de tamices dependerán de
la normativa de cada país, en este caso se mencionó lo estipulado en la norma
mexicana. Es importante determinar los límites granulométricos y el tamaño
máximo nominal de los agregados, ya que afectan en las proporciones necesarias
en mezcla, la cantidad de agua requerida, de cemento, e impacta en aspectos
como la trabajabilidad, bombeabilidad, el coste económico, durabilidad y
contracción del concreto. Por ello se busca que los agregados no tengan grandes
deficiencia o exceso en el tamaño de partícula, esto basado en diversas pruebas
que dan resultados satisfactorios.
Al momento de realizar la combinación de tamaños de agregados se debe tener
especial atención en la cantidad de vacíos que puedan llegar a generarse, ya que
la demanda de pasta de cemento en la mezcla de concreto dependerá del número
de vacíos existentes, de busca que haya una mínima cantidad de vacíos, pero sin
caer en los extremos.
Granulometría del agregado fino.
Para este tipo de agregado se tiene que su granulometría estará en función del
tipo de obra, si la mezcla es rica y del tamaño máximo del agregado grueso
previsto mezclas más pobres, o cuando se usan agregados gruesos de pequeñas
dimensiones, es conveniente, para que se logre una buena trabajabilidad, que la
granulometría se aproxime al porcentaje máximo recomendado que pasa por cada
tamiz. Los límites granulométricos podemos encontrarlos en normas como la
ASTM C 33, así como requisitos adicionales mencionados en la NMX.-C-111.
Dentro de las pruebas granulométricas encontramos el concepto del modulo de
finura, el cual nos indica la finura, que resulta ser muy útil para brindar
proporciones necesarias de los agregados tanto en agregados finos como
gruesos.
Granulometría del agregado grueso.
La granulometría del agregado grueso con un determinado tamaño máximo puede
variar moderadamente dentro de un rango, sin que afecte apreciablemente las
demandas de cemento y agua de la mezcla, si las proporciones del agregado fino,
con relación a la cantidad total de agregados, producen un concreto con buena
trabajabilidad. El tamaño máximo óptimo del agregado grueso para resistencias
más elevadas depende de factores, tales como resistencia relativa de la pasta de
cemento, adherencia entre cemento y agregado y resistencia de las partículas de
agregado. Se pide que el tamaño máximo de agregado grueso no supere un
quinto de la dimensión más pequeña de concreto, o lo equivalente a un tercio de la
profundidad de la losa o tres cuartos del espacio libre entre las barras de acero del
refuerzo y entre las varillas de refuerzo y las cimbras.
Granulometría combinada del agregado.
Este tipo de granulometría se utiliza para garantizar una mejor trabajabilidad,
bombeabilidad, contracción, entre otras propiedades del concreto. Esto es
respaldado por análisis de Abrams y Shilstone, en los cuales encontraron que para
un contenido considerable de cemento y una buena consistencia con la mezcla de
agregado de 37.5 mm. Claro, se debe tener cuidado con las proporciones de
agregado gueso ya que, en caso de excederse el límite, se puede generar una
segregación o aparición de agujeros, por otra parte, añadir una gran cantidad de
agregado fino conlleva aumento en la cantidad de agua, por ello se menciona que
debe manejarse de un 25% a 35% de agregado fino, siendo el valor inferior el
recomendado para agregados redondeados y el mayor para mezclas con
elementos triturados. Por la misma conformación combinada será necesaria la
inclusión de aire para garantizar una buena trabajabilidad.
Forma y textura superficial de las partículas.
Las partículas con textura áspera, angulares o elongadas requieren más agua
para producir un concreto trabajable que agregados lisos, redondeados y
compactos. Por la forma que tengan los agregados podemos llegar a encontrar un
aumento de la cantidad de vacíos, repercutiendo en la cantidad de agua y
cemento que requiere nuestra mezcla, ya que aumentarán su proporción. Por ello
se recomienda evitar partículas planas y elongadas, representando a lo mucho el
15% del total del agregado.
Masa volumétrica y vacíos.
La masa unitaria nos indica el peso requerido para abarcar en su totalidad el
volumen unitario de un determinado recipiente, el volumen también contará con
vacíos entre las partículas. Tras varias pruebas realizadas, se tiene que el
agregado en concreto normal cuenta con una masa volumétrica que va de los
1200 kg/m^3 a los 1750kg/m^3. De igual manera se especifica que en agregado
fino la cantidad de vacíos debe ser de 40% a 50% en agregado finos y de 30% a
45% en agregado grueso.
Masa específica relativa.
Es una relación entre la masa del agregado y la masa de agua con el mismo
volumen absoluto. Es utilizado en cálculos de volumen de control y proporción de
los componentes de la mezcla. La mayoría de los agregados naturales tiene
masas específicas relativas que varían de 2.4 a 2.9, con masa específica
correspondiente de las partículas de 2400 a 2900 kg/m^3.
Absorción y humedad superficial.
Conceptos muy utilizados para el control del volumen de agua necesario y la
cantidad de materiales para la mezcla. Las partículas de los agregados pueden
tener espacios en los que llegan a introducirse alguna cantidad de agua, e ahí que
encontremos 4 condiciones de humedad: secado al horno, secado al aire,
saturado con superficie seca y húmedo. Dichas condiciones de humedad deben
ser consideradas para el cálculo del total de agua que debe adicionarse, a fin de
que se atienda la demanda, evitando una variación en la relación agua-cemento,
lo cual podría terminar en la disminución de resistencia a compresión y la
trabajabilidad de la mezcla.
Resistencia a congelación y deshielo.
Este punto relaciona la porosidad, capacidad de absorción, permeabilidad y
estructura de los poros. Se dice que los agregados pueden saturarse de agua,
pero al someterse al congelamiento son propensos a fracturas por la expansión
generada, lo cual conlleva a una falla en la estructura de nuestro concreto. Estos
problemas son más comunes en los agregados gruesos por su dimensión y
porosidad. Se tiene el registro del tamaño crítico de las partículas, aunque el
alcanzarlo dependerá de la velocidad que haya para la congelación, la porosidad,
resistencia a la tensión y permeabilidad de la partícula. El tamaño crítico es mayor
para los agregados con granos más gruesos o para aquéllos con un sistema de
capilaridad interrumpido por muchos macroporos, mientras que en agregados
finos el tamaño crítico puede presentarse en el rango de tamaño normal para la
partícula.
El comportamiento de los agregados expuestos a congelamiento y deshielo se
puede evaluar de dos maneras: desempeño anterior en campo y ensayos de
laboratorio en probetas de concreto.
Abrasión y resistencia al derrapamiento.
Aspecto que suele determinar la calidad del agregado que buscamos utilizar, es
de gran importancia si estamos consideran el emplearlo en trabajos cuya
superficie esté en constante desgaste, como el caso de los pavimentos o pisos de
industrias.
Resistencia a ácidos y otras sustancias.
El concreto de cemento portland es durable en la mayoría de los ambientes
naturales, pero, sin embargo, el concreto se puede exponer ocasionalmente a
sustancias que lo atacarán. A pesar de que normalmente los ácidos atacan y
lixivian los compuestos de calcio de la pasta de cemento, pueden no atacar
fácilmente ciertos agregados, como los agregados silíceos. Los agregados
calcáreos a menudo reaccionan rápidamente con los ácidos. Con los agregados
calcáreos, el ácido ataca uniformemente toda la superficie expuesta del concreto,
reduciendo la tasa de ataque de la pasta y previniendo la pérdida de las partículas
de agregados en la superficie. Una relación agua-cemento baja, baja
permeabilidad y un contenido de cemento de bajo a moderado pueden aumentar
la resistencia a ácidos o la resistencia a corrosión del concreto.

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