Agregado en Concreto

Asociación de cemento Portland

Encontrar fabricantes: Ingredientes

Los agregados generalmente se consideran un relleno inerte dentro de una mezcla de concreto. Pero una mirada más cercana revela el papel principal y la influencia que juegan los agregados en las propiedades del hormigón fresco y endurecido. Los cambios en la gradación, el tamaño máximo, el peso unitario y el contenido de humedad pueden alterar el carácter y el rendimiento de su mezcla de concreto.

La economía es otra razón para una cuidadosa selección de agregados. A menudo, puede ahorrar dinero seleccionando el tamaño agregado máximo permitido. El uso de agregado grueso más grande generalmente reduce el costo de una mezcla de concreto al reducir los requisitos de cemento, el ingrediente más costoso. Menos cemento (dentro de límites razonables de durabilidad) significará menos agua si la relación agua-cemento (a / c) se mantiene constante. Un contenido de agua más bajo reducirá el potencial de contracción y agrietamiento asociado con el cambio de volumen restringido.

A continuación, se ofrece una descripción general de los factores más importantes a considerar al seleccionar y dosificar el agregado de concreto.

polvo de hormigón que brilla en la oscuridad

Proporciones agregadas típicas

Foto 1 - Note la distribución del tamaño de partícula bien graduada para esta mezcla de concreto convencional.

Los agregados comprenden entre el 60% y el 80% de una mezcla de concreto típica, por lo que deben seleccionarse adecuadamente para que sean duraderos, mezclados para una eficiencia óptima y controlados adecuadamente para producir una resistencia, trabajabilidad, terminación y durabilidad del concreto consistentes (Foto 1) . Los ingredientes en las mezclas de concreto convencionales generalmente se encuentran dentro de estos rangos proporcionales:

Obtenga más información sobre los materiales que forman parte de una buena mezcla de concreto .

La calidad cuenta

Asegúrese de que su productor de concreto adquiera agregados de buena calidad según lo verificado por los resultados de las pruebas de agregados regulares de conformidad con ASTM C 33, 'Especificaciones estándar para agregados de concreto'. Un historial de buen desempeño de un agregado local también proporciona una indicación de qué tan bien se desempeña el material en servicio.

El agregado de buena calidad debe estar limpio, duro, fuerte, tener partículas duraderas y estar libre de sustancias químicas nocivas absorbidas, revestimientos de arcilla u otros contaminantes que puedan afectar la hidratación del cemento o reducir la unión entre la pasta y el agregado. Los agregados a evitar incluyen:

• Aquellos que son friables o susceptibles de partirse.
• Aquellos con cantidades importantes de materiales blandos y porosos.
• Ciertos tipos de 'pedernal', ya que pueden tener una resistencia muy baja a la intemperie y pueden provocar defectos en la superficie, llamados popouts (Fotos 2 y 3).

Superficie de trabajo plano de hormigón donde se produjo un salto sobre una partícula de pedernal. Aunque no es una preocupación estructural, los popouts son un defecto superficial molesto que puede ser una fuente de problemas estéticos y, si es excesivo, puede comprometer la calidad de la cubierta en losas reforzadas. (Foto cortesía de Portland Cement Association)

costo de teñir y sellar piso de concreto

La sección transversal de un núcleo cortado longitudinalmente exhibe el mecanismo de un popout. Algunas partículas de pedernal son más absorbentes que los agregados de mayor calidad. Cuando se ubican cerca de una superficie saturada, pueden absorber agua y, al congelarse, expandir y astillar el concreto inmediatamente encima, junto con una parte del agregado. (Foto cortesía de PCA)

Como material de origen natural, el agregado a veces incluirá partículas erosionadas o inestables en el producto entregado. El porcentaje permitido de sustancias nocivas para agregado fino y grueso se enumeran en las Tablas 1 y 3 de ASTM C 33, respectivamente. Algunos proyectos pueden requerir límites aún más estrictos. Para evitar problemas posteriores a la colocación en concreto que son difíciles de rectificar, verifique que estos límites no se excedan en el momento de la presentación del material.

Gradaciones

Una gradación optimizada basada en la disponibilidad de agregados y los requisitos del proyecto dará como resultado un concreto económico con buena trabajabilidad y terminación. Las proporciones entre los agregados gruesos y finos cambiarán según las características únicas de cada agregado, el método de colocación y el acabado deseado.

La línea divisoria entre agregado fino y grueso es el tamiz de 3/8 de pulgada. El módulo de finura (FM) es un índice de la finura de un agregado. El FM se calcula sumando los porcentajes acumulados por masa retenida en cada una de una serie específica de tamices y dividiendo la suma por 100 (ver Tabla 1). El FM para agregado fino debe estar dentro del rango de 2,3 a 3,1. El FM no debería cambiar más de 0,2; de lo contrario, es posible que sea necesario realizar ajustes en la mezcla. Los materiales excesivamente finos tendrán una mayor demanda de agua y normalmente darán como resultado una mezcla pegajosa. El material excesivamente grueso producirá mezclas duras que son más difíciles de colocar, consolidar y terminar.

Tabla 1 - El módulo de finura (FM) se calcula sumando el porcentaje
retenido entre el tamiz No. 100 y No. 4 dividido por 100.

El agregado fino debe estar dentro de los límites de gradación provistos en ASTM C 33, Sección 6. Si hay una deficiencia en un agregado fino disponible localmente, el concreto puede beneficiarse de la adición de incorporación de aire, cemento adicional o un material cementante suplementario (SCM) para abordar estas deficiencias.

Los amplios rangos de gradación de agregado grueso se enumeran en la Tabla 2 de ASTM C 33. Estas amplias bandas de gradación se utilizan en todo el país. Una vez que se selecciona una gradación para un proyecto, mantener la gradación dentro de rangos estrechos logrará una mayor consistencia de lote a lote. Por lo general, esto se logra almacenando adecuadamente los agregados y reelaborando las pilas para contrarrestar la segregación excesiva (Foto 4).

El tamaño máximo de agregado grueso que se puede usar en una mezcla depende del tamaño, la forma y el refuerzo de un miembro, según estas pautas de 'no exceder' (ver Fotos 5 y 6):

• 3/4 del espacio libre entre barras de refuerzo o entre barras de refuerzo y encofrados (distancia de cobertura)

• 1/3 de la profundidad de la losa

  como desinfectar papel moneda

• 1/5 de la dimensión más estrecha de un miembro

A menudo, los agregados se analizan utilizando una clasificación combinada de materiales finos y gruesos proporcionados como se anticipó en la mezcla de concreto propuesta (Foto 7). Esto proporciona una estimación de cómo se comportará la mezcla en el hormigón. Cada región tiene sus propias deficiencias en los agregados, pero una vez que se traza una gradación combinada de agregados (porcentaje retenido frente al tamaño del tamiz), estas deficiencias se pueden identificar y corregir más fácilmente. Entonces, se pueden considerar fuentes alternativas de agregados o mezclas de agregados adicionales para acercarse a la elusiva gradación 'ideal' que proporciona la mejor trabajabilidad, bombeabilidad, reducción de contracción y economía (Figura 1).

Tenga en cuenta que la eliminación de la arena de una mezcla transforma el hormigón convencional en una mezcla 'sin finos', también conocida como hormigón 'permeable' (ver Pavimentos de hormigón permeable ). El hormigón permeable califica para puntos LEED, un sistema de calificación de edificios ecológicos desarrollado por el Consejo de Construcción Ecológica de EE. UU. (USGBC) , porque permite que la escorrentía se filtre directamente en la subrasante, recargando el nivel freático.

Foto 4 - Para abordar la segregación excesiva de tamaños de partículas, la preparación por lotes suele ir precedida por la reelaboración de las pilas alrededor de la circunferencia para volver a mezclar los tamaños, en lugar de trabajar directamente en la pila. (Foto cortesía de PCA)

Foto 5 - Tamaño máximo de agregado recomendado para atravesar la distancia libre entre el acero de refuerzo y la dimensión de la cubierta. (Foto cortesía de PCA)

Foto 6 - Tamaño máximo del agregado según el método de colocación y el espesor de la losa. (Foto cortesía de PCA)

Foto 7 - La distribución del tamaño de agregado fino a grueso juega un papel importante en la trabajabilidad y el desempeño del concreto. (Foto cortesía de PCA)

Figura 1 - Clasificación óptima combinada de agregados para concreto convencional. (Cortesía de PCA)

Consideraciones especiales para el concreto agregado expuesto

Contratistas colocando elementos decorativos hormigón agregado expuesto , donde la apariencia es una preocupación primordial, debe prestar especial atención a la forma, textura, color y apariencia general del agregado para obtener el producto final con mejor apariencia (Foto 8). Al colocar hormigón arquitectónico, debe probar mezclas de prueba y colocar maquetas para asegurarse de que todas las partes estén satisfechas con los materiales seleccionados.

Tanto la grava como la piedra triturada son generalmente aceptables para hacer concreto de calidad (Foto 9), aunque generalmente se prefiere la grava para los agregados expuestos. El uso de concreto reciclado, triturado hasta obtener un agregado de concreto del tamaño adecuado, también ha demostrado un desempeño exitoso. El hormigón reciclado tendrá una mayor absorción y menor gravedad específica que los agregados convencionales. Para producir concreto duradero de buena calidad que contenga una porción de agregado de concreto reciclado a menudo se requieren mezclas de concreto de prueba y un monitoreo cercano de las propiedades del concreto reciclado viejo, con ajustes de mezcla hechos, según sea necesario.

Pavimento de hormigón de áridos expuestos.

Tanto la grava como la piedra triturada producen hormigón de calidad. La grava tendrá una menor demanda de agua en comparación con la piedra triturada. Se prefiere la grava para el concreto de agregado expuesto en pasillos y aplicaciones decorativas. La piedra triturada generalmente exhibirá una mayor unión entre la pasta y el agregado. Se prefiere la piedra triturada en las mezclas de pavimento ya que la mayor unión entre la pasta y el agregado produce mayores resistencias a la flexión (Fotografía cortesía de la PCA)

Control de humedad

concreto teñido vs pisos de madera

Figura 2 - El contenido de humedad agregada juega un papel en la trabajabilidad del concreto. Si los agregados están demasiado secos, absorberán (robarán) agua de la mezcla. Si los agregados están demasiado húmedos, el exceso de humedad se debe restar de la cantidad de agua de mezcla prevista. (Foto cortesía de PCA)

La absorción y la humedad superficial de los agregados son aspectos simples pero críticamente importantes de la producción de concreto que logra consistentemente la resistencia especificada o objetivo. La relación fundamental entre la relación agua-cemento y la resistencia comienza con la corrección de la contribución o absorción de humedad por parte de los agregados.

Los agregados son algo así como pequeñas esponjas duras. Los cálculos de diseño de la mezcla se realizan asumiendo que los agregados están en una condición de superficie seca saturada (SSD), lo que significa que su absorción se satisface y no se toma ni se agrega agua a la mezcla. Si su absorción no se satisface, estas 'esponjas' roban agua de la cantidad designada de agua de mezcla, reduciendo el asentamiento del hormigón. Si las 'esponjas' están excesivamente húmedas (más allá de esa cantidad para satisfacer la absorción), el agua adicional debe restarse de la cantidad de agua de mezcla dosificada. De lo contrario, se excede la relación a / c objetivo y las resistencias disminuirán (Figura 2).

Lo que debe y no debe hacer en conjunto

HACER use agregado que cumpla con ASTM C 33, 'Especificaciones estándar para agregados de concreto'. Los agregados deben ser sólidos, limpios, duros, duraderos y libres de finos excesivos o contaminantes que puedan afectar la hidratación del cemento o interrumpir la unión entre la pasta y el agregado.

NO exceder los límites de contenido de material nocivo en agregados finos y gruesos. Estos límites se presentan en las tablas 1 y 3 de ASTM C 33, respectivamente. Algunas especificaciones pueden requerir limitaciones más estrictas.

HACER Monitoree el contenido de humedad de los agregados finos y gruesos de manera regular para promover la uniformidad y la consistencia de un lote a otro. Las sondas de humedad en contenedores agregados deben calibrarse de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes. Las sondas de humedad también deben comprobarse periódicamente con determinaciones de humedad de combustión estándar ( ASTM C 566 ).

HACER asegúrese de que las existencias se gestionen correctamente. Deben construirse en capas horizontales o con pendiente suave para reducir la segregación y estar adecuadamente espaciados para permitir trabajar los pilotes correctamente. En áreas donde el espacio en el patio es limitado y las existencias son difíciles de mantener separadas, se deben usar barreras para evitar la mezcla y la contaminación cruzada de materiales de diferentes tamaños.

Para obtener información adicional sobre el diseño de agregados y mezclas de concreto, lea:

licencia de matrimonio vs certificado de matrimonio

Diseño y control de mezclas de hormigón , Portland Cement Association (consulte el Capítulo 5, Agregados para concreto).

Informe 221R-96 del Comité del American Concrete Institute (ACI), Guía para el uso de agregados de peso normal y pesado en concreto , Sección 4.5.

Encontrar fabricantes: Ingredientes