AGREGADOS PARA EL CONCRETOLos agregados son una masa de materiales casi siempre ptreos, que se consideraban originalmente inertes y que unidos por medio de la pasta de cemento conforman la masa del concreto. Sin embargo, los agregados no son realmente inertes y suspropiedades fsicas, qumicas, mecnicas y trmicas influyen sobre el comportamiento del concreto.Los agregados ocupan entre 60% y 80% del volumen total delconcreto. Estn constituidos por la parte fina (arena) y la parte gruesa (grava o piedra triturada)Pueden provenir de fuentes naturales o artificiales. La arena o agregado fino, es aquella cuyo dimetro vara entre 75 micras (tamiz N 200) y 4.76 mm (tamiz N 4) .Contenido de agregado fino normalmente del 35% al 45%por masa o volumen total del agregadoLa grava o agregado grueso es aquella con dimetrosuperior a 4.76 mm (tamiz N 4) .Normalmente entre 9.5 y 37.5 mm (3/8 y 1 pulgEl material con dimetro menor que 75 micras songeneralmente limo o arcilla, cuyas partculas tienen ciertascaractersticas que interfieren en el proceso de hidratacin delcemento y de all que se consideren perjudiciales en elconcreto.Para que un agregado pueda ser utilizado en la fabricacin deconcreto debe tener propiedades como:Buena distribucin de tamaos de las partculasForma y textura superficial apropiadaGranos poco porososResistentes y duros que no contengan sustancias qumicasque reaccionen con la pasta de cementoLibres de limo, arcilla, materia orgnicaPuesto que los agregados son menos costosos por volumen, que el cemento, generalmente se cree quela nica razn de colocar la mayor cantidad posiblede fragmentos minerales es la de formar un relleno.Pero, aunque ciertamente la economa es el factor principal de reemplazar pasta de cemento por agregados, estos tienen una accin determinantesobre las caractersticas del concreto.CLASIFICACIN GENERALLos agregados comnmente se clasifican segn suprocedencia, tamao, caractersticas petrogrficas ydensidad. Tales clasificaciones sirven principalmente comouna ayuda para la familiarizacin con los diferentes tipos deagregados o en la identificacin de rasgos particulares.Segn su origen o procedencia.De acuerdo con su origen, los agregados se clasifican ennaturales o artificiales, segn provengan de fuentes naturaleso sean fabricados a partir de productos industriales.Agregados Naturales:Se encuentran directamente de la corteza terrestre productode la meteorizacin fsicas de las rocas metamrficas ysedimentarias.Sus partculas se forman por la accin directa con lanaturaleza por proceso de trituracin y fragmentacininducidos por el hombre, la mayora de sus propiedadesqumicas son iguales a la de la roca madre. A travs de estos procesos se obtienen los agregadostradicionales como gravas y arenasLas arenas y gravas naturales son el producto de laintemperizacin y arrastres fluviales y se puede obtener por dos medios:Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre10 AGREGADOS PARA EL CONCRETOEl primero consiste en explotar l material del lecho del ro yaprovecharlo con su gradacin natural (este material es elque se conoce como canto rodado y arena de ro).Bancos de sedimentacin: son los bancos construidosartificialmente para embancar el material fino-grueso quearrastran los ros.Cauce de ro: corresponde a la extraccin desde el lechodel ro, en los cuales se encuentra material arrastrado por elescurrimiento de las aguas.Pozos secos: zonas de antiguos rellenos aluviales en vallescercanos a ros.En el segundo, algunos tamaos son obtenidos mediante latrituracin y tamizado de rocas naturales ms grandesprocedentes de canteras o de ro, y de aqu el nombre deagregados triturados. Tambin es posible aprovechar lasarenas de las playas.Canteras: es la explotacin de los mantos rocosos oformaciones geolgicas, donde los materiales se extraenusualmente desde cerros mediante tronadurasAgregados Artificiales :Reciben tambin el nombre de manufacturados, son aquellosfabricados por el hombre.Se obtienen a travs de procesos industriales de licuefaccin,pulverizacin y solidificacin, generalmente se usan paraalgunos propsitos especiales.Los minerales en este estado se llevan a los tamaosindicados y se vuelven a endurecer para su posterior utilizacin, de este grupo hacen parte la escoria de alto horno,arcillas expandida, limaduras de hierro, etc.Tal es el caso de la elaboracin de concretos livianos, endonde se puede utilizar agregados artificiales obtenidos apartir de productos y procesos industriales como arcillaexpandida, ladrillo triturado y escorias de alto horno;tambin en la produccin de concretos pesados en dondese puede usar limaduras de hierro.Para la fabricacin de concretos de peso normal es posibleutilizar como agregado el clinker, y ltimamente se estaprovechando el concreto triturado procedente dedemoliciones de donde se obtienen agregadosrelativamente econmicos.Segn su tamao:Se dividen en dos grandes grupos: finos y gruesosAgregado Fino:Materiales cuyas partculas estn entre el tamiz #4 y el tamiz # 200 esdecir entre 4,76 mm y 0.075 mm.Los agregados finos siempre se van a conocer como arenas. Losagregados finos menores de 0.075 mm generalmente son limos oarcillas cuyas partculas tienen ciertas caractersticas que interfierenen el proceso de hidratacin del cemento, por esto se consideranperjudiciales.Por eso se consideran no recomendablesLas arenas gruesas y medias se utilizan para la fabricacin delconcreto, mientras que las finas se emplean para la pega de losbloquesAgregado Grueso :Son materiales cuyas partculas tienen tamaos de 7.6 cm(3") a 4.76 mm. (tamiz N # 4). Todo lo que est por encimade 3" todava no tiene condiciones para el concreto.Los agregados gruesos normales se utilizan 11/2 " a 3/8.Segn su densidad:Se divide en 3 grupos (ligero, normal, pesado)Agregado Ligero:Son aquellos cuya densidad o pesounitario oscila entre 500 y 1000 Kg/m. Entre estos tenemospizarras expandidas, esquistos, escorias, arcillasexpandidas, pmez, perlita etc. Se utiliza en concreto derelleno o en mampostera estructural, concreto paraaislamiento y concretos que no van a ser sometidos a altosesfuerzos estructurales.Producen concreto estructuralligero 1350 a 1850 kg/m3Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre19 AGREGADOS PARA EL CONCRETOAgregado Normal: Son aquellos cuya densidad o pesounitario oscila entre 1300 y 1600 Kg/m. Se encuentran engravas de trituracin, arena de ro, clinker, escoria defundicin. Se utiliza en concreto de toda ndole es decir concretos estructurales y no estructurales. Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre20 AGREGADOS PARA EL CONCRETOAgregado Pesado:Son aquellos cuya densidad o pesounitario oscila entre 3000 y 7000 Kg/m3.Por lo general hay que fabricarlos, se utilizan en concretosespeciales (concreto para macizo de anclaje) , que van aestar expuestos a rayos ultravioletas y radiaciones, ya queestos agregados son capaces de absorber estasradiaciones.Tambin en concretos de alta resistencia estructural yaislante. Entre estos tenemos la barita, limonita, magnetita ,limaduras de acero y hematita.AGREGADOS PARA EL CONCRETOFunciones de los agregados :En estado plstico la arena y la pasta actan como lubricantesde las partculas ms gruesas para que el concreto pueda ser mezclado, transportado, colocado, compactado y terminado enforma adecuada. Al introducir agregados estos forman un vnculo de tal maneraque se genera una superficie de adherencia que disminuye loscambios de volumen y disminuye el volumen total que puedesufrir contraccin.Dado que los agregados ocupan?3/4 partes del volumen delconcreto, una de las principales funciones es aumentar laeconoma, ya que stos son menos costosos por volumen decemento, es decir sirven de relleno.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre22 AGREGADOS PARA EL CONCRETOFunciones de los agregados :Otra de las funciones ms importantes de los agregados es lade aportar parte de la resistencia propia a la resistencia a lacomprensin del concreto.En muchos casos aportan densidad a la mezcla de concreto. Aportan durabilidad ante agentes nocivos al concreto, talescomo suelos agresivos, ciclos de humedad y secadoQumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre23 AGREGADOS PARA EL CONCRETOPROPIEDADES QUMICASLa mayora de los agregados son inertes, lo cual quieredecir que no reaccionan qumicamente con los demsconstituyentes del concreto.Sin embargo se han observado algunas reaccionesespecialmente con la pasta de cemento y por lo generaldainas para el concreto.EPITAXIALa nica reaccin qumica favorable de los agregados,conocida hasta el momento, la cual mejora la adherenciaentre ciertos agregados calizos y la pasta de cemento, amedida que transcurre el tiempo.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre24 AGREGADOS PARA EL CONCRETOREACCIN ALCALI AGREGADOS Es una Reaccin que se produce entre los xidos de silicio(SiO2) de algunos agregados y los hidrxidos alcalinos de lapasta (Na2O y H2O),.Produce una GEL hinchable que aumenta de volumen amedida que absorbe agua, generando presiones internasoriginando la expansin, el agrietamiento y la rotura de lapasta (prdida de caractersticas resistentes).Esta reaccin tambin se conoce comolcali-Slice,estambin la ms comn de todas las reaccionesperjudiciales.Nota a estudiantes: averiguar que rocas contienen sliceactivaAGREGADOS PARA EL CONCRETOLaReaccin lcali-Carbonatoproduce el mismofenmeno, pero es mucho menos frecuente.Rocas Silceas : Pedernal, palo, calcedonia, calizas,Dolomitas.Rocas Volcnicas Acidas : Riolitas, Latitas, Andesitas.Cuarzo cristalino.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre26 AGREGADOS PARA EL CONCRETOPROPIEDADES FSICAS DE LOS AGREGADOSLas propiedades fsicas que tienen mayor importancia en elcomportamiento mecnico de las mezclas de concreto son:GranulometraDensidad o peso especificoForma y textura.Porosidad y AbsorcinMasa unitariaQumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre27 AGREGADOS PARA EL CONCRETOGranulometraLa gradacin de una masa de agregados se define como ladistribucin del tamao de sus partculas.Para obtener un buen concreto, es necesario que la mezclade arena y de piedra logre una granulometra queproporcione masa unitaria mxima, puesto que con estacondicin el volumen de los espacios entre las partculas esmnimo y por consiguiente la cantidad de pasta necesariapara pegarlas y para llenar los espacios entre ellas sermnimo, lo cual dar lugar a una mezcla de mejorescondiciones tcnicas y adems, econmica.La granulometra es un procedimiento para medir el tamao.Esta granulometra se determina haciendo pasar unamuestra representativa de agregados por una serie detamices ordenados, por abertura, de mayor o menor.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre28 AGREGADOS PARA EL CONCRETOLa serie de tamices que se emplea para clasificar agregadospara concreto se ha establecido de manera que la aberturade cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de laabertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, quecumplan con la relacin 1:2; sin embargo, algunos tamices nocumplen con esta relacin pero se utilizan frecuentementepara evitar intervalos muy grandes entre los tamicesconsecutivos, especialmente en su fraccin gruesa.La operacin de tamizado debe realizarse de acuerdo con laNorma ICONTEC 77 sobre una determinada cantidad dematerial seco. El manejo de los tamices se puede llevar acabo manual o mecnicamente.Los resultados de un anlisis granulomtrico se puederepresentar de forma grfica y en tal caso se harn curvasgranulomtricasAGREGADOS PARA EL CONCRETOEstas grficas se representan por medi de dos ejesperpendiculares entre si, horizontal y vertical en donde lasordenadas representa el porcentaje que pasa y en el eje delas abscisas las aberturas del tamiz cuya escala puede ser aritmtica, logartmica o en algunos casos mixta.Las curvas granulomtricas son utilizadas por su facilidad decompresin ya que estas permiten visualizar mejor ladistribucin de tamaos dentro de una masa de agregados ypermite conocer adems que tan grueso o fino es, as comolas deficiencias o excesos de un tamao particular; ademspermite determinar de un slo vistazo si la granulometra deuna muestra dada cumple o no unas determinadasespecificaciones.De la granulometra se derivan algunos factores que sedescriben a continuacin:Mdulo de Finura (MF)El mdulo de finura se define, como el nmero que seobtiene al dividir por 100 la suma de los porcentajesretenidos acumulados de la serie normalizada.El valor de este mdulo es mayor, cuando el agregadocontiene granos ms gruesos y decrece cuando el agregadodisminuye de tamao.Se interpreta como la indicacin del tamiz en que,supuestamente, quedara retenido o pasara el 50% delmaterial.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre34 AGREGADOS PARA EL CONCRETOClasificacin de las arenas acuerdo al modulo de finura:Arena fina 0.5-1.5Arena media 1.5-2.5Arena gruesa 2.5-3.5.Tamao mximo (TM)El tamao mximo se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra.Como su nombre lo indica , es el tamao de las partculasms grande entre la masa de agregados y que en algunoscasos puede ser nico.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre35 AGREGADOS PARA EL CONCRETOTamao mximo nominal (TMN)El tamao mximo nominal es otro parmetro que se derivadel anlisis granulomtrico y est definido como la aberturadel tamiz inmediatamente anterior (superior)al primer tamizcuyo % retenido acumulado sea 15% o ms.Indica el tamao de las partculas acumuladas. Con el secalcula la cantidad de agua a utilizar para la mezcla.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre36 AGREGADOS PARA EL CONCRETODensidadLa densidad es una propiedad fsica de los agregados yest definida como la relacin entre el peso y el volumen deuna masa determinada lo que significa que dependedirectamente de las caractersticas del grano de agregado.Como generalmente las partculas de agregado tienenporos tanto saturables cono no saturables, quedependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua,se genera una serie de estados de humedad a los quecorresponde idntico nmero de tipos de densidad,descritos en las Normas ICONTEC 176 y 237AGREGADOS PARA EL CONCRETODensidad Absoluta:Es la relacin que existe entre el peso de lamasa del material y el volumen que ocupa nica yexclusivamente la masa slida, es decir se excluyen los porossaturables y no saturables.Densidad Nominal:Es la relacin que existe entre el peso de lamasa del material y el volumen que ocupan las partculas de estepor ste, incluyendo poros no saturables, sin incluir los porossaturables.Densidad Aparente:Es la relacin que existe entre el peso delmaterial y el volumen que ocupan las partculas de ese materialincluidos todos los poros saturables y no saturablesQumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre38 AGREGADOS PARA EL CONCRETOForma y textura superficialLas piedras naturales sometidas a un proceso de trituracin,tienen forma que vara desde las aproximadamente cbicas alas alargadas y aplanadas y de textura rugosa, mientras quelos agregados de ro tienen forma redondeada y textura lisadebido al proceso de arrastre a que han sido sometidas.En cuanto a la forma de los agregados, la ideal es laredondeada, desde el punto de vista del grado deacomodamiento, que es mejor que el de las partculas deforma cbica, adems se ha demostrado que en un metrocbico de agregados redondeados sueltos puede haber hastaun 25% ms de material que en igual volumen de material deforma cbica.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre39 AGREGADOS PARA EL CONCRETOPor otro lado, hay que tener cuidado con las partculasque adems de ser planas son alargadas y quecomnmente se conocen con el nombre de "lajudas".Dichas partculas que generalmente son muy dbilesporque poseen una estructura laminar, tienden acolocarse en forma horizontal dentro de la masa deconcreto y muchas veces impide la salida del aguaevaporable durante el proceso de fraguado, generandobolsas de aire lo que origina una disminucin de laresistencia del concreto, especialmente a la flexin.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre40 AGREGADOS PARA EL CONCRETOPorosidadLa porosidad es otra de las propiedades fsicas de losagregados, muy importante dentro de la masa de concretoporque una partcula porosa es mucho menos dura que unapartcula compacta con lo que se afectan desfavorablementepropiedades como la adherencia, resistencia a la compresinflexin, y adems la durabilidad en todos sus aspectos(congelamiento y deshielo, humedecimiento y secado, etc.),as como la resistencia al desgaste o abrasin.La porosidad depende a su vez del tamao de los poros, supermeabilidad y la cantidad o volumen total de porosMasas unitarias (MU)Se define como la relacin entre una masa de agregado conel volumen del molde que lo contiene, es decir que si el pesode una muestra de agregado, compuesto de varias partculas,se divide por el volumen que ocupan esas partculasagrupadas dentro de un recipiente unitario, se obtiene lo quese denomina como masa unitaria del agregado o pesovolumtrico.Masa unitaria= Material seco / Volumen recipiente (Kg/m3).La masa unitaria indica el grado de acomodamiento de laspartculas y entre mejor sea ste, menor ser el volumen devacos entre partculas que hace que la mezcla sea mseconmica, porque habr menor cantidad de huecos a ser llenados con pasta de cemento.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre42 AGREGADOS PARA EL CONCRETOSUSTANCIAS PERJUDICIALESEn los agregados pueden estar presentes algunas sustanciascomo limo, arcilla (material inferior a 74 um (tamiz No. 200),materia orgnica, partculas dbiles, sales, etc., que si seencuentran en grandes cantidades afectan en forma nocivalas propiedades del concreto en especial el tiempo defraguado, resistencia y durabilidad.De aqu la importancia de detectarlas, saber cmo actan yhasta que cantidad se puede tolerar.Qumica de Materiales -Mdulo 8M. Sc.Carlos Medina / Unisucre43 AGREGADOS PARA EL CONCRETODicho material, por tener un tamao aproximadamente igual alos granos de cemento, aslan las partculas de ste ltimohacindoles perder su capacidad aglutinante, lo que trae comoconsecuencia una disminucin tanto en la resistencia como enla durabilidad.