El concreto y sus agregados

El concreto es el producto de una combinación de cemento portland y pasta de agua con algún tipo de agregado. La pasta rodea las partículas agregadas y, a medida que se establece (vuelve a un estado similar a la piedra caliza), las une sólidamente. Al mismo tiempo, para formar un concreto denso, la pasta debe llenar los vacíos entre las partículas del agregado.

Es deseable usar una cantidad máxima de agregado al hacer concreto de cualquier resistencia dada por varias razones. En primer lugar, el cemento es hasta 10 veces más costoso que los agregados. Segundo, la pasta de cemento tiende a encogerse durante el fraguado y el curado; en consecuencia, el uso de más pasta de la necesaria da como resultado un concreto más costoso y también produce una contracción excesiva.

Los agregados utilizados para mezclas de concreto generalmente se colocan en cuatro clasificaciones:

• Arena
• Grava
• Piedra triturada

y la escoria de alto horno enfriada por aire se utilizan para producir concreto de peso normal con una densidad unitaria que va desde 135 a 160 lb / cu ft (2,160 a 2,560 kg / cum). Materiales como el esquisto expandido, la pizarra, la arcilla y la escoria producen concreto estructural liviano con una densidad de 85 a 115 lb / cu ft (1,360 a 1,840 kg / cu m). Los materiales livianos como la vermiculita, la perlita, la piedra pómez, la escoria y la diatomita se usan para producir concreto aislante no estructural con una densidad que varía de 15 a 90 lb / cu ft (240 a 440 kg / cum). Los materiales pesados ​​como la hematita, la barita, la limonita, la magnetita, los punzones de acero y el granallado producen concreto pesado con una densidad de unidad de 189 a 380 lb / pie cúbico (2,880 a 6,090 kg / cu m).

Los agregados utilizados en la fabricación de hormigón generalmente ocupan del 60% al 80% del volumen total; Como resultado, el tipo y la calidad de los agregados tienen una gran influencia en las propiedades del hormigón. Por lo tanto, es importante saber tanto como sea posible sobre los agregados que se utilizan para poder producir concreto con las especificaciones requeridas.

Los agregados naturales se dividen en dos clases: agregado fino (F.A.) y agregado grueso (C.A.). El agregado fino incluye material que no excede 1/4 pulg. (6 mm) de diámetro, mientras que el agregado grueso normalmente varía de 3/4 a 3 pulg. (9,5 a 75 mm), aunque los tamaños de 6 pulg. (150 mm) son a veces usado Ambos requieren estudio y pruebas para asegurarse de que califican como buen material para el concreto. Es una práctica común realizar pruebas tanto para garantizar la solidez, la limpieza (la ausencia de cantidades excesivas de limo y materia orgánica fina) y la gradación adecuada (distribución de tamaños en una muestra dada) como para determinar la gravedad específica, el contenido de humedad, forma de partícula y textura de la superficie. Los agregados también pueden ser reactivos con los álcalis o carbonatos en el cemento, por lo que se deben realizar pruebas para evaluar las fuentes de agregados para la reactividad potencial.

Solvencia

El concreto solo puede ser tan fuerte como el agregado del que está hecho, y el agregado, particularmente el agregado grueso, debe inspeccionarse para ver que no contenga partículas débiles o laminadas, partículas blandas y porosas, o trozos de esquisto. La solidez agregada también puede determinarse por su resistencia a la abrasión, que es de particular importancia cuando el concreto se va a usar para pisos de servicio pesado.

Limpieza

El limo que se adhiere a la superficie de los agregados gruesos evita la unión adecuada de la pasta de cemento. En agregado fino, la presencia de demasiado material fino significa un aumento significativo en el área de la superficie que se cubrirá con pasta, lo que resulta en tener que usar más pasta o el adelgazamiento de eso en uso.

Prueba de limo

La presencia de limo en agregados gruesos generalmente se puede detectar visualmente pero, en el caso de agregados finos, se usa una prueba de limo para determinar la cantidad de material muy fino presente. Para realizar una prueba de limo, proceda de la siguiente manera.Coloque 2 pulgadas (50 mm) del agregado fino a analizar en un frasco de vidrio estándar de 1 qt (1 L). Llene el frasco con tres cuartos de agua, vuelva a colocar la tapa y agite bien. Deje reposar la jarra durante varias horas hasta que el agua se haya despejado. Al establecerse, el limo fino formará una capa sobre la arena. Si esta capa excede 1/8 pulg. (3 mm) de profundidad, el agregado no es apto para hacer un buen concreto a menos que se elimine parte de este material.

Prueba clorimétrica

La presencia de pequeñas cantidades de materia orgánica fina en una pasta de cemento retarda su acción de fraguado, a veces tanto que una mezcla se secará antes de fraguar adecuadamente. Para evaluar la presencia de cantidades nocivas de esta materia orgánica en agregado fino, se utiliza una prueba colorimétrica.La prueba consiste en colocar 4 oz (l00 g) del agregado a analizar en un frasco o botella pequeña. Luego llene hasta 7-1/2 oz (225 ml) con una solución al 3% de hidróxido de sodio (NaOH). Agitar bien y dejar reposar durante 24 h. La presencia de materia orgánica causará cambios de color en la solución transparente que varía de un color pajizo muy claro a un marrón chocolate intenso. Si el color varía de paja clara a oscura, el agregado es adecuado. Si, por otro lado, el color es más oscuro que esto, hay demasiada materia orgánica presente y el agregado no es adecuado para el trabajo concreto.

Gradación

La gradación adecuada del tamaño de partícula en el agregado utilizado para fabricar concreto es esencial por varias razones. Es evidente que cuanto menor sea el número de piezas requeridas para llenar un volumen dado, menor será su área de superficie total. Esto se puede demostrar con cubos o esferas, como en la siguiente Figura.

Debido a que estas partículas deben recubrirse con pasta de cemento, cuanto menor es el área de superficie, menos pasta se requiere. En otras palabras, cuanto mayor es el tamaño máximo del agregado, dentro de los límites, más económica se vuelve la mezcla.