des de Los Agregados

5/11/2018 des de Los Agregados

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Capitulo 3Propiedades de los agregados

Porque al rnenos tres cuartas partes del vol umen del concre-to estan ocupadas por agregado, no es de extra liar de quelacalidad de este sea de sum a importancia. Los agregados nosolo pueden limitar la resistencia del concreto, puesto queagregados debiles no pueden constituir un concreto resis-tente, sino que adernas sus propiedades afectan en gran me-dida tanto la durabilidad como el comportamientoestructural del concreto.Originalmente, los agregados se consideraban un materialinerte, que se repartia en toda la pasta de cemento, mas quenada por razones econornicas. Sin embargo, es posible asu-mir un punto de vista opuesto y pensar que los agregadosson un material de construccion unido a un todo cohesivopor medio de la pasta de cemento, como sucede en las cons-trucciones de mamposteria. De hecho, los agregados noson realmente inertes y sus propiedades fisicas, terrnicas y, aveces, quimicas, influyen en el comportamiento del concre-to.Los agregados son mas baratos que el cemento y, por 10 tan-to, es mas econornico poner la mayor cantidad posible deaquellos y la menor de este. No obstante, la economia no esla (mica razon para ut ilizer agregados: estos proporcionanadernas al concreto una enor me ventaja tecnica, al darlemayor estabilidad volumetrica y mas durabilidad que si seempleara solamente pasta de cemento.

Claslflcaclon general delos agregadosLos tam alios de agregados utilizados en el concreto estan enel rango de unos cuantos milfmetros hasta part fculas peque-lifsimas de decirnas de milfmetro en seccion transversal. EItamaiio maximo que se usa en la realidad varia pero en cual-quier rnezcla se incorporan partfculas de diverso tamaiio.La distribucion de las partfculas segun su tamaiio se llamagranulometria. Cuando se quiere hacer un concreto de baja

granulometria, se utilizan agregados que provienen de de-positos que contienen gran variedad de tarnanos, desde elmas pequerio hasta el mas grande; esto se llama agregadosin cribar 0 agregado en bruto. La opcion mas cornun en lafabricacion de concreto de buena calidad es obtener agre-gados en al menos dos grupos de tamano: la div ision princi-pal se hace entre agregado fino, lIamado a menudo arena(por eiernploen la norma BS 882:1992) no mayor de 5 mm(3/16 pulg.) y agregado grueso, que comprende el materialmayor de 5 mm. En Estados Unidos, la division se hace pormedio del tamiz nurn. 4, de 4.75 mm (3/6 de pulg.) (vease latabla 3.14). Posteriormente se tratara acerca de la granulo-metria, pero esta division basica hace posible entender la di -ferencia entre agregados finos y gruesos en anterioresdescripciones. Cabe senalar que el uso del termino agrega-do (que significa agregado grueso) en contraposicion conarena, no es correcto.Generalmente, se dice que la arena natural tiene como limi-te inferior de tarnario 600 70 urn 0 menos. EI material entre60 y 21!m se clasifica como limo, y si son particulas mas pe-queiias, se los conoce como arci lIa. La marga es un depositoblando que esta formado por arena, limo y arcilla en propor-ciones aproximadamente iguales. Aunque el contenido departiculas menores de 75 urn se informa usualmente de rna-nera global, la influencia del limo y arcilla en las pro pieda-des del concreto resultante es muchas vecessignif icativamente diferente, no solo porque estas partfculasdifieren en tamano, sino tarnbien en composicion. Los me-todos para determinar la proporcion de material mas peque-no que 75 urn y 20 urn, respectivamente, son prescritos enla norma BS 812: Seccion 103.1:1985 y BS 812: Seccion103.2:1989.Todas las partfculas de agregado natural proceden original-mente de una masa mayor. Es posibJe que dicha masa sehaya fragmentado por procesos naturales, como con el in-temperismo 0 la abrasion, 0 que la fragrnentacion haya sido

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Capitulo 3Propiedades de los agregados

Porque al menos tres cuartas partes del volumen del concre-to estan ocupadas por agregado, no es de extranar de quelacal idad de este sea de suma importancia. Los agregados nos610 pueden limitar la resistencia del concreto, puesto queagregados debiles no pueden constituir un concreto resis-tente, sino que ademas sus propiedades afectan en gran me-dida tanto la durabilidad como el comportamientoestructural del concreto.Original mente, los agregados se consideraban un materialinerte, que se repartfa en toda la pasta de cemento, mas quenada por razones econornicas. Sin embargo, es posible asu-mir un punto de vista opuesto y pensar que los agregadosson un material de construccion unido a un todo cohesivopor medio de la pasta de cemento, como sucede en las cons-trucciones de mamposteria. De hecho, los agregados noson realmente inertes y sus propiedades ftsicas, termicas y, aveces , qu lrn ic as, influyen en el comportamiento del concre-to.Los agregados son mas baratos que el cemento y, por 1 0 tan-to, es mas economico poner la mayor cantidad posible deaquellos y la menor de este. No obstante, la economia no esla unica razon para uti lizar agregados: estos proporcionanadernas al concreto una enorme ventaja tecnica, al darlemayor estabilidad volumetrica y mas durabilidad que si seempleara solamente pasta de cemento.

Clasiflcacien general delos agregadosLos tarnanos de agregados uti I izados en el concreto estan enel rango de unos cuantos milfmetros hasta partfculas peque-nisimas de decimas de miHmetro en seccion transversal. EItamano maximo que se usa en la realidad varia pero en cual-quier rnezcla se incorporan partfculas de diverso tamano.La distribucion de las partfculas segun su tarnano se llamagranulometrla. Cuando se quiere hacer un concreto de baja

granulometrfa, se utilizan agregados que provienen de de-positos que contienen gran variedad de tarnanos, desde elmas pequeno hasta el mas grande; esto se llama agregadosin cribar 0agregado en bruto. La opcion mas cornun en lafabricacion de concreto de buena calidad es obtener agre-gados en al menos dos grupos de tamano: la division princi-pal se hace entre agregado fino, lIamado a menudo arena(por ejernplo en la norma BS 882: 1992) no mayor de 5 mm(3/16 pulg.) y agregado grueso, que comprende el materialmayor de 5 mm. En Estados Unidos, la division se hace pormediodel tamiz nurn, 4, de4.75 mm (3/6 de pulg.) (vease latabla 3.14). Posteriormente se tratara acerca de la granulo-metria, pero esta division basica hace posible entender la di-ferenda entre agregados finos y gruesos en anterioresdescripciones. Cabe senalar que el uso del terrnlno agrega-do (que significa agregado grueso) en contraposlcion conarena, no es correcto.Generalmente, se dice que la arena natural tiene como lfrni-te inferior de tamario 600 70 urn 0menos. EI material entre60y 2 urn se c lasifica como limo, y si son particulas mas pe-quenas, se los conoce como arcilla. La marga es un depositoblando que esta formado por arena, limo y arcilla en propor-ciones aproximadamente iguales. Aunque el contenido departfculas menores de 75 urn se informa usual mente de rna-nera global, la influencia del limo y arcilla en las propieda-des del concreto resultante es muchas vecessignificativamente diferente, no solo porque estas partfculasdifieren en tarnano, sino tarnbien en composlcion. Los m e -todos para determinar la proporcion de material mas peque-no que 75 urn y 20 urn, respectivamente, son prescritos enla norma BS 812: Seccion 103.1:1985 y BS 812: SecriOa103.2:1989.Todas las partfculas de agregado natural proceden 0 1 - . - I,mente de una masa mayor. Es posible que dicha _haya fragmentado por procesos naturales, como a...,..temperismo 0 la abrasion, 0que la fragmentadOn' a Z S

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artificial, mediante trituraci6n. Por 10tanto, muchas de laspropiedades de los agregados dependen de las de la rocaoriginal, por ejemplo, sus propiedades qufmicas, la compo-sici6n mineral, la descripci6n petrografica, la densidad, ladureza, la resistencia, la estabilidad ffsica y qufmica, la es-tructura del poro, el color. Por otra parte, hay propiedadesque posee el agregado, pero que estan ausentes en la rocaoriginal: la forma y el tarnano de la partfcula, la textura su-perficial y la absorci6n. Todas estas propiedades puedenejercer una influencia considerable en la calidad del con-creto fresco 0 endurecido.Solamente es razonable agregar que, aunque se puedenexaminar per se estasdiferentes propiedades del agregado,es diffcil definir un buen agregado de otra manera que di-ciendo, que esun agregado a partir del cual se puede hacerun buen concreto (para las condiciones dadas). Mientrasque un agregado cuyas propiedades sean6ptimas en suto-talidad siempre dara un buen concreto, 10 contrario nosiempre es cierto, por 10que se debe aplicar el criterio decomportamiento en el concreto. Seha observado que cier-tos agregados aparentemente inadecuados no causan nin-gun problema cuando se utilizan para hacer concreto. Porejemplo, una muestra de roca sepuede desintegrar cuandose congela, pero no Ie sucede necesariamente 10 rnlsrnocuando estaahogada en concreto, especialmente si las par-tfculas de agregado estan total mente cubiertas de una pastade baja perrneabilidad. Sin embargo, los agregados que seconsideran pobres en mas de una caracterfstica, no suelenhacer un concreto satisfactorio, por 10que las pruebas reali-zadas en los agregados solos son de gran ayuda para deter-minar su conveniencia para utilizarlos en el concreto.

Claslflcacien de agregados naturalesHasta ahora 5610se han tomado en cuenta los agregadosque se forman a partir de materiales naturales; el presentecapitulo tratara cast exclusivarnente de este tipo de agrega-dos. Sin embargo, el agregado tambien se puede fabricarcon productos industriales: como por 10regular, en terrni-nos generales, los agregados artificiales son mas pesados 0mas ligeros que el agregado cornun, por 10que seestudianen el capitulo 13. Los agregados hechos a partir de desechoson mencionados en la pagina 486.Sepuede hacer otra distinci6n entre los agregados que hansido reducidos a su actual tarnano por agentes naturales yaquellos que se han obtenido mediante la fragmentaci6ndeliberada de la roca.Desde el punto de vista petrografico, los agregados, ya seantriturados 0 reducidos a sutarnano por la naturaleza, sepue-den dividir en varios grupos de rocas que tengan caracterfs-

Propiedades de los agregados

ticas similares. Laclasificacion de la norma BS812: Parte 1:1975 es muy util y aparece en la tabla 3.1. La clasificacionpor grupos no implica la conveniencia de ningun agregadoen especial para la fabricaci6n de concreto; en cualquierade los grupos sepueden encontrar materiales inadecuados,aunque algunos grupos tienden a ser mejores que otros.Tambien esnecesario recordar que para algunos agregadosse utilizan ciertas marcas 0 nombres comerciales que confrecuencia no corresponden a la clasificacion petrografica,Lostipos de roca usadospara agregados aparecen en una lis-ta en la norma BS812: Parte 102: 1989, y la norma BS812:Parte104:1994cubre los metodos de examen petrografico.La norma ASTM C 294-86 (reaprobada en 1991) proporcio-nadescripciones de algunos de los minerales mas importan-tes 0 mas comunes en los agregados. Parapoder reconocerlas propiedades de los agregados es util su clasificaci6n rni-neral6gica, pero esta no proporcionara informaci6n baslcapara predecir sucomportarniento en el concreto, ya que nohay minerales de utilidad universal y pocos son invariable-mente malos. A continuaci6n seresume la clasificacion delaASTM:o Minerales sillceos (cuarzo, 6palo, calcedonia,tridimita, cristobal ita)o Feldespatoso Minerales de micao Minerales de carbonatoo Minerales de sulfatoo Minerales de sulfuro de hierroo Minerales ferrornagnesicoso Zeolitaso Oxidos de hierroo Minerales arcillosos

Losdetalles concernientes a los metodos petrograficos y mi-neral6gicos estan fuera del objetivo de estaobra, pero esirn-portante senalar que los exarnenes geol6gicos de losagregados son muy utiles para evaluar su calidad y, espe-cialmente, para comparar un agregado nuevo con otro cu-yos antecedentes de servicio sean conocidos. Adernas, sepueden detectar propiedades adversas, tales como la pre-sencia de alguna forma inestable de sllice. Hasta las peque-nas cantidades de minerales 0 rocas pueden tener unainfluencia grande en la calidad del agregado. Enel caso deagregados artificiales, tambien es conveniente estudiar lainfluencia de los rnetodos de fabricaci6n y del procesamien-to. En la ref. 3.38 sepuede hallar informaci6n detallada so-bre agregado para concreto.

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Tabla 3.1 Clasificaci6n de los agregados naturales deaeuerdo al tipo de roea (norma BS812 Partel:1975)Grupo Basaltico Grupo Gabricorupo Pedernalino

AndesitaBasaltoProfiritas basicasDiabaseDoleritasde todasclases, incluyendo ter-alita y tesqueritaEpidioritaLampr6firoCuarzo-doleritaEs ilita

HorstenoPedernal

Diorita basicaGneis basicoGabroRoea de hornblendaNorita

PeridotitaPieritaSerpentinita

Grupo GraniticoGnesisGranitoGranodioritaGranulitaPegmatitaCuarzo-dioritaSienita

Grupo Arenisco(induyendo rocas

volcanicasfragmentadas)

AreosaGrauvaeaArenillaAreniseaTufa

Grupo HornfelsicoRoeas alterada poreontacto de todaselases, exeepto elmarmot

Grupo CalizoDolomitaPiedra ealizaMarmol

Grupo PorfiriticoAplitaDacitaFelsitaGran6firoQuerat6firoMicrogranitoPorfiriaCuarzo-porfiritaRiolitaTra uita

Grupo CuarzosoArcilla refractaria


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cono. Esteproceso serepite dos veces, depositando el mate-rial siempre en la punta del eono paraque las partfculas quevayan cayendo sedistribuyan en forma uniforme alrededorde la circunferencia. EI cono final se aplana y se divide encuartos. Se desecha un par de cuartos diagonalmenteopuestosy los que quedan seusanpara lamuestra 0, si toda-vla es demasiado abundante, se vuelve a repetir la opera-ci6n de cuarteo. Se debe tener cuidado de incluir todo elmaterial fino en el cuarto que corresponda.Otra alternativa es dividir la muestra en mitades por mediode un separador de agregados (figura 3.1). Estees una cajaque cuenta con una serie de divisiones paralelas verticales,que descargan alternativamente a la derecha y a la izquier-da. Lamuestra sedescarga a todo 10ancho del separador ycae en dos cajas colocadas al fondo de los canalones a am-bos ladosdel aparato. Una de laspartes sedesecha y serepi-te la separaci6n con la otra mitad hasta lIegar a obtener eltamaiio deseado. Lanorma BS812:Parte 102: 1989 descri-be un separador tfpieo. Laseparaci6n da resultados menosvariables que dividir en cuatro partes.

Forma y textura de particulasAdemas del aspecto petrografico de los agregados, son tam-bien importantes suscaracterlsticas externas, especiaimen-te la forma y la textura superficial de las partfculas. Esbastante diffcil describir la forma de los cuerpos tridimen-

F ig u ra 3 .1 S ep ar ad o r d e a gr eg ad os .

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P ro pi ed ad es d e l os a gr eg ad o s

sionales y, por 10 tanto, es eonveniente definir ciertascaracteristicas geornetricas de diehos cuerpos.Laredondez es lamedida del filo 0 angularidad relativos delos bordes 0 esquinas de una partfcula. La redondez estacontrol ada principal mente por la resistencia a la compte-si6n ya la abrasi6n de la roca original, y por la cantidad dedesgaste a la que hayan estado sujetas las partlculas. Enelcasode agregados triturados, la forma de la partfcula depen-de de no s610de la naturaleza de la roca original, sino tam-bien del tipo de trituradora y su relaci6n de reducci6n, esdecir, de la relaci6n que existe entre el tamaiio del materialque se introduce a la trituradora y el tamario del productoterminado. Una clasificaci6n amplia adecuada para deter-minar laredondez es la que seproporciona. en la norma BS812: Parte 1: 1975 Yque se describe en la tabla 3.3.

Tabla 3.3 Clasificaci6n de forma de particulas de lanorma OS812: Parte 1: 1975 con ejemplosClasificacion Descripcioo Ejemplos

Redondeada Completamente des- Grava de rio 0 degastadas por el agua 0 playa; arena del de-total mente formadas sierto, de playa 0 acar-por friccion reada por el vientoIrregulares por natu- Otras gravas; pizarraraleza, parcial mente de superficie 0 sub-formadas por friccion 0 terranescon bordes redondea-dosMateriales cuyo espe- Roca laminadasor es pequeno encomparacion con susotras dos dimensionesCon bordes bien de- Rocas trituradas de to-finidos, formados en dos tipos, taludes de-las intersecciones de triticos y escoriacaras aproximada- trituradamente planas

Alargada Material que suele serangular, pero cuya lon-gitud es bastantemayor que las otras dosdimensiones

Irregular

Escamosa

Angular

Escamosa yalargada Material cuya longitudes bastante mayor queel ancho y el anchobastante mayor que elespesor

Una clasificaci6n que seusa a veces en los EstadosUnidosde Norteamerica es la siguiente:

LJ B ie n re do nd ea da - sin superficie originalLJ R ed on dea da - han desaparecido casi todas sus carasLJ Sub redond eada - desgaste considerable, caras de a r e a

reducida

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O. Subangular - seobserva cierto desgaste, pero las carasestan intactas

O' Angular - poca evidencia de desgastePuesto que el grado de empacamiento de las partfculas deun tamario depende de suforma, sepuede calcular la angu-laridad de los agregados a partir de la proporci6n de cavida-des que existan en una muestra compactada del modoprescrito. En la norma BS 812: Parte 1: 1975 se define elconcepto de nurnero de angularidad; este se puede tomarcomo 67 menos el porcentaje de volumen solido dentro deun tanque lIeno de agregado de manera normalizada. EIta-mario de las partfculas utilizadas en la prueba sedebe con-trolar dentro de lfrnites estrechos.Enla expresi6n del numero de angularidad, la cifra 67 repre-sentael volumen s61idode la grava mas redondeada, de talmaneraque el numero de angularidad mide el porcentaje decavidades que excede a aquel de la grava redondeada (porejemplo 33).Mientras mayor seael numero, masangular serael agregado,el rango para los agregadosen la practice seradeo a 11.Laprueba paraangularidad, seusarara vez. Un desa-rrollo reciente en lamedici6n de laangularidad de los agrega-dos,tanto gruesoscomo finos pero de un solo tamario, eselfactor de angularidad que sedefine como la reJaci6nentre elvolumen solido de los agregadossueltos y el volumen s61idode esferasde cristal de una granulometria especificada, 3.41 detal manera que seelimina el concepto de empaque y, asl, seevitan los errores inherentes. Gaynor y Meininger 3.63 han re-pasadocriticamente varios otros metodos indirectos de deter-minaci6n de laforma del agregadofino, pero ningun metodageneralmenteaceptado esta disponible.EIcontenido de vaclos del agregado sepuede calcular a par-tir del cambio en el volumen de aire cuando se aplica unareducci6n conocida de presi6n y, por 10tanto, sepuede cal-cular tarnbien el volumen del aire, es decir, el volumen delos espacios intersticiales.':"Una prueba indirecta de que el porcentaje de vados depen-de de la forma de las partfculas, se observa en la figura 3.2,que sebasaen los datos de Shergold.':' La rnuestfa consistfaen dos tipos de agregados, uno angular y otro redondeado,en proporciones variables, y sepudo observar c6mo, con-forme seaumentaba la cantidad de partfculas redondeadas,disminufa la proporci6n de vaci6s. EIvolumen de vados tie-ne influencia en la densidad del concreto que se puede 10-grar.Otro aspecto relacionado con la forma de los agregadosgruesos es la esfericidad, que sedefine como una funci6nde larelaci6n del areasuperficial de la particula con respec-to a suvolumen. Laesfericidad serelaciona con la estratifi-caci6n yeJ clivaje de la roca original, y tarnbien recibe la

influencia del tipo deequipo de trituraci6n, cuando el tama-rio de las partlculas hasido reducido por medios artificiales.Las partlculas con una alta relaci6n area superficial/volu-men son de especial interes ya que elias aumentan la de-manda de agua para una trabajabilidad dada de la mezclade concreto.No hay duda de que la forma de las particulas de agregadofino tiene influencia en las propiedades de la mezcla, lasparticulas angulares requiriendo mas agua para una trabaja-bilidad dada; perotodavia no haydisponible un metodo ob-jetivo de medir y expresar la forma, a pesar de los intentosque utilizan la medici6n del area superficial proyectada yotras aproximaciones geometricas,En10que corresponde al agregado grueso, seprefiere la for-ma equidimensional de particulas, pues las que seapartansignificativamente de tal forma tiene un area superficial ma-yor y seempaean de una manera anisotr6pica. Dos tipos departCculasque seapartan de la forma equidimensional sonde interes: elongadas y laminadas. Este ultimo tipo puedetarnbien afectar adversamente la durabilidad del concreto,pues las partfculas laminadas tieneden a orientarse en unplano, con el aguade sangrado y huecos de aire forrnandosedebajo.La masa de particulas laminadas expresada como un por-centaje de lamuestra sellama el fndice de laminaci6n. EIin-dice de elongaci6n se define en forma similar. Algunasparticulas son tanto laminadas como elongadas, y, en con-secuencia, secuentan en ambas categorCas.

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~u 39I,;. . 5 ! 37~.8j 35

Conteniclo de agregado redondeado. pon:entajoFigura 3.2 Influencia de la angularidad del agregado en la relacien de va-ciOS.3.1 (Derechos de autor reservados a la Corona Bri taruca.)

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CaracteristicasTabla 3.4 Textura superficial de los agregados (BS812: Parte 1: 1975) con ejemplos

Eiemplosrupo Textura superficialVitreaLisa2Granular3

4 Aspera

5 Cristalina6 Enforma de panal

Fractura de concha Pedernal negro, escoria vftreaDesgastada por elagua0lisadebido a fractura de roea la- Grava, horsteno pizarra, marrnol, algunas riolitasminada 0de roea de grana finoFraeturas que muestran granos mas 0menos redondea- Arenisea, oolitados en forma uniformeFractura aspera de roea de granos finos 0medianos, que Basalto, felsita p6rfido, ealizaeontengan partes eristalinas diffciles de detectarCon partes eristalinas faciles de deteetarCon vados y poros visibles

Granito, gabro gneisLadrillo, piedra p6mez, eseoria espumosa, clinker, areillaex andida

La clasificaci6n se hace par media de medidores simplesdescritos en la norma BS 812: Secci6n 105.1:1989 y BS812;Secci6n 105.2:1990. Ladivisi6n sebasaen una suposi-ci6n bastante arbitraria que dice que una partfcula es lami-nada si suespesor (la menor dimensi6n) es menor de 0.6veces el tamano promedio, del tamiz del tarnano de frac-ci6n a la que pertenece la partfcula. Asimismo, una partfcu-la cuya longitud (la mayor dimensi6n) es mayor de 1.8veces el tamano promedio del tamiz al que pertenece lafracci6n, sedice que esalargada. EItamano promedio sede-fine c6mo lamedia aritmetlca del tamano del tamiz que aca-ba de retener la partfcula y el del tamiz por el que acaba depasar.Cuando se requiera un control mascuidadoso del ta-mana de las partfculas, no deben considerarse los tamicesde la serie estandar para agregados de concreto, sino: 75.0,63.0,50.0,37.5,28.0,20.0, 14.0, 10.0Y6.30mm (0del or-den de 3, 2~, 2, 1~, 1~ 1,X,~,% , y y , ; pulg.). Laspruebas delaminaci6n y elongaci6n son utiles para las evaluacionesgenerales de los agregados, pero no describen adecuada-mente la forma de la partfcula.Generalmentre seconsidera indeseable la presencia de par-tfculas elongadas enexceso de lOa 15por ciento de lamasade agregado grues,o pero no sehan puesto lfrnites recono-cidos. La Norma Britanica BS882:1992 limita el fndice delarninacion del agregado grueso a 50 para grava natural ya40 para agregado grueso triturado 0parcial mente triturado.Sin embargo, para superficies de desgaste, serequieren va-lores inferiores del fndice de laminaci6n.La textura superficial del agregado afecta a suadherencia ala pasta de cementa y tambien influye en la demanda deagua de la mezcla, especialmente en el caso de agregadofino.La clasificaci6n de la textura superficial sebasa en el gradode pulimentaci6n u opacidad, pulido 0aspereza de la partf-cula, tarnbien sedebe definir el tipo de aspereza. Latexturasuperficial depende de la dureza, tamano de grana y carac-terfsticas de poro del material original (lasrocas duras, den-

sasy de grana fino generalmente tienen superficies fractura-das lisas),aslcomo del grado en que la han alizado 0vueltoaspera, las fuerzas que actuan sobre la cara de la partfcula.La estimacion visual de la aspereza de la superficie es bas-tante confiable pero, con objeto de evitar mal entendidos,deberan seguirse lasespecificaciones que aparecen en la ta-bla 3.4, que pertenecen a la norma BS812: Parte 1: 1975.No existe ningun metoda conocido para medir la asperezade una superficie, pero el enfoque deWright 3.2 es interesan-te: la interfase entre una partfcula y una resina en la que sefragua, semagnifica y sedetermina ladiferencia entre la lon-gitud del perfil y lade una linea de disparidad compuesta deuna serie de cuerdas. Estosetoma como la medida de la as-pereza. Seobtienen resultados susceptibles de reproducir-se, pero el metoda es laborioso y no se emplea en granmedida.Otra soluci6n es el empleo de coeficientes: de forma y detextura superficial, evaluados a partir del rnetodo de serie deFourier, que supone a priori, variaciones del sistema arrno-nico, asi como de un coeficiente modificado de aspereza to- ta1.3.53 Es dudoso que este tipo de enfoques sirva paraevaluar y comparar el amplio range de propiedades de for-masy texturas que seencuentran en la practica. Oza13.6 5 re-visa algunos otros enfoques.Aparentemente la forma y textura de la superficie de losagregados ejerce gran influencia en la resistencia del con-creto. Seve mas afectada laresistencia a laflexi6n que lare-sistencia a la compresi6n, y los efectos de laforma y texturasuperficiales son especial mente importantes en el caso deconcretos de alta resistencia. En la tabla 3.5aparecen algu-nos datos de Kaplan, 3.3 pero no proporcionan mas que unaindicaci6n del tipo de influencia, ya que posiblemente nose hayan tomado en cuenta otros factores. No sesabetoda-via cual es la funci6n total de la forma y de la textura de losagregados en el desarrollo de resistencia del concreto, peroesposible que una textura masaspera de por resultado unamayor fuerza de adherencia entre las partfculas y la matriz

80 iPropiedades del concreto


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Tabla 3.5 Importancia relativa promediode las propiedades del agregado que afectan laresistencia del concreto 3.3

Propiedades del concretoEfectos relativos de las propiedades

del agregado, por cientoForma Textura Metodo desuperficial elasticidad

Resistencia a la flexion 2644

4334

3122esistencia a la com presion

N.B. Losvalores representan larelacion de lavar iacion debida a cada unade las propiedades, respecto a lavariaci6n total tomada en cuenta para lastres caracterfticas del agregado en la prueba de tres mezclas hechas con 13agregados.

de cemento. Asi mismo, la mayor area superficial del agre-gada angular significa que se puede lograr una fuerza masgrande de adherencia.Laforma y textura del agregado fino ejercen un efecto signi-ficativo sobre el requisito de agua para mezclas hechas condeterminados agregados. Siestaspropiedades del agregadofino seexpresan indirectamentepor la constitucion interna del mismo, es decir, por el por-centaje de vados en estado suelto (vease la pagina 888, por1 0 que la influencia en el requisito de aguaesmuy importan-te3A2 (vease la figura 3.3). La influencia, de las vados en elagregado grueso es rnenos definitiva.":" 2Lalaminacion y la forma del agregado grueso en general tie-nen un efecto notable sabre Ia .abaiN...... conaeto.

20 0

190}ci 1& 0~~e 170- 8Cd

~- 8 160js 150o140

36 38 40 4 2Contenido de vacfos, porcentaje

44 46 48

Lafigura 3.4, que esuna reproduccion de laque aparece enel artfculo de Kaplan 3.4 muestra el patron de la relacion queexiste entre laangularidad del agregado grueso y el factor decompactaci6n del concreto fabricado con el. EIaumento deangularidad de mfnimo a maximo reducirfa el factor decompactaci6n alrededor de 0.09, pero esta claro que, en lapractice, no puede haber una relacion unica entre los dosfactores, pues otras propiedades del agregado que afectantarnbien latrabajabilidad. Sin embargo, los resultados expe-rimentales de Kaplan 3.4 no confirman que latextura superfi-cial seaun factor.

Adherencia del agregadoLaadherenciaentre el agregado y la pastade cemento esunfactor importante para la resistencia del concreto, especial-mente la resistencia a la flexion, pero no sehacomprendidola naturaleza de la adherencia. La adherencia se debe enparte a que el agregado y la pasta se entrelazan debido a laaspereza de la superficie del primero. Una superficie aspe-ra, como la de las partfculas trituradas, da como resultadouna mejor adherencia, por causa de entrelazado rnecanlcoque tambien se consigue cuando se usan materiales com-puestos por partfculas suaves, porosas y rnineralogicamenteheterogeneas. Por 1 0 general, las caracterffticas de texturaque no permiten la penetracion de las partfculas por la su-perficie no producen una buena adherencia. Adernas, hayotras propiedades qufmicas y ffsicas de los agregados queafectan Ia adi8ellcia, que estan relacionadas con su com-

Figura. 3.3 Relaci6n entre el contenido de va-cios de la arena en un estado suelto y el aguarequerida para el concreto hecho con la arenadada.3.42

50


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F ig u ra . 3 .4 L a r e la ci on e n tr e e lm im e r o d e a ng u la ri da d d el a gr eg a do y e l f a ct o rd e c om p ac ta ci on d el c on cr eto h ec ho c on e l a gr eg ad o d ad o."

POSICIonmineral6gica y quimica y con las condicioneselectrostaticas de la superficie de la particula. Por ejemplo,debe existir algun tipo de adherencia quimica en el caso deladolomita, la caliza 3.54 y, posiblemente, los agregados sill-ceos; ademas, en la superficie de las particulas pulidas sedesarrollan ciertas fuerzas capilares. Sin embargo, muypoco sesabeacerca de estos fen6menos, y todavia es nece-sario confiar en la experiencia para predecir la adherenciaentre el agregado y la pasta de cemento hidratada que 10ro-dea. Entodo caso, para un buen desarrollo de adherencia,es necesario que la superficie del agregado este limpia y li-bre de particulas de arcilla que seadhieren.Ladeterminaci6n de la calidadde adherencia de los agrega-dosesbastante difici Iy no existen pruebas aceptadas. Gene-ralmente, cuando hay buena adherencia, el especimen deconcreto triturado de concreto de resistencia normal deberacontener algunas particulas de agregados fracturadas delado a lado, ademas de aquellas mucho mas numerosasarrancadas de su sitio. EI exceso de partfculas fracturadas,sugiere sin embargo que el agregado es demasiado debil.Puestoque depende de la resistencia de la pasta 10mismoque de las propiedades de la superficie de los agregados, laresistencia causada por la adherencia aumenta directamen-te con la edad del concreto parece ser que la relaci6n de laresistencia de adherencia con la de la pasta de cemento au-menta con el tiernpo.v'" Entonces, siempre que seaadecua-da, la resistencia de adherencia por sf misma puede no serun factor de control de la resistencia del concreto ordinario.Sin embargo, en concreto de alta resistencia, existe proba-blemente una tendencia para que la resistencia de adheren-cia sea menor que la resistencia de tensi6n de la pasta decementa hidratado de manera que ocurra falla preferencialen adherencia. Realmente, la interfase del agregado y la pas-ta de cemento que 10rodea es de importaneia, porque el

P ro p ie d ad e s d e l os a gr eg a do s

agregado grueso representa una discontinuidad e introduceun efecto de pared.Barnes y otros 3.64 hallaron placas de hidr6xido de calcicorientadas en forma paralela a la superficie cornun con C-S-H detras. Tarnbien, la zona cornun de la superficie esricaen las partfculas mas finas del cemento y tiene una relaci6nde agua mas alta que la masa de la pasta de cemento. Estasobservaciones explican el papel particular del humo de slli-ce en mejorar la resistencia del concreto. (vease la pagina470). EI problema de la falla del concreto se analiza en for-ma mas completa en el capitulo 6.

Resistencia del agregadoEsta claro que la resistencia a la compresi6n del concreto nopuede exceder de la mayor parte de los agregados que con-tiene, aunque no esfacil establecer cual es la resistencia delas particulas individuales. De hecho, esdificil probar la re-sistencia ala trituraci6n de partfculas individuales del agre-gada y, general mente, la informaci6n necesaria setiene queobtener por medio de pruebas indirectas: valor de tri tura-ci6nde agregado a granel, fuerza requerida para compactaragregado a granel, y comportamiento de agregado en elconcreto.Esto ulltimo significa que los agregados se habran probadoen experimentos previos, 0 que se han analizado en unamezcla de concreto con agregados probados de antemanocuya resistencia seaconocida. Si el agregado que seesta so-metiendo a prueba conduce a una resistencia del concreto ala compresi6n mas baja, en especial si hay muchas particu-las fracturadas despues de que se ha fracturado la muestrade concreto, entonces la resistencia del agregado esmenorque la resistencia nominal a la compresi6n de la mezcla deconcreto en laque seha incorporado dicho agregado. Que-da clare que ese tipo de agregado 5610puede utilizarse enun concreto de menor resistencia. Es por ejemplo, el casode la laterita, un material ampliamente empleado en Africa,el Sur de Asia y Sudamerica, donde pocas veces se puedeproducir un concreto con una resistencia mayor a los 10MPa.EI hecho de que la resistencia de los agregados no seaade-cuada representa un factor limitante, pues las propiedadesde los agregados influyen, hasta cierto punto, en la resisten-cia del concreto, aun cuando el agregado tenga suficienteresistencia propia como para no fracturarse prematuramen-teoSi secomparan concretos hechos con diferentes agrega-dos, seobservara que la influencia de estes en la resistencia.del concreto es cualitativarnente la misma, sin tomar encuenta lasproporciones de la rnezcla 0siel concreto ha sidosometido a pruebas de compresi6n 0 de tension.P Esposi-



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ble que la influencia del agregado en la resistencia del con-creto no se deba 5610 a laresistencla mecanica delagregado, sino tambien, en grado importante, a suscaracte-rtsticas de absorcion y adherencia.En terrninos generales, la resistencia y elasticidad de losagregadosdependen de sucomposicion, textura. yestructu-ra. Por 10 que una baja resistencia puede deberse ala debili-dad de los granos que 10 constituyen, 0 bien, a que siendoestessuficientemente resistentes no estan bien unidoso ce-mentados unos con otros.Pocasveces se determina el m6dulo de elasticidad de losagregados;sin embargo, esto es importante ya que el modu-lo deelasticidad del concreto suele sermayor a medida queaumenta el valor del m6dulo de elasticidad de los agrega-dos que 1 0 constituyen, aunque tarnbien depende de otrosfactores. EI modulo de elasticidad del agregado tarnbienafectalamagnitud de lafluencia y la comraccion que puedalograr el concreto (veasela pagina 314). Una incompatibili-dad grande entre los modules de elasticidad del agregado yde lapastade cemento hidratada afecta adversamente el de-sarrollo del microagrietamiento en la interfase agregado-matriz.Un buen valor promedio de resistencia a la trituracion delos agregados sera del orden de 200 MPa, pero muchosagregadosexcelentes pueden lIegar a tener una resistenciabaja de hasta80MPa. Enel caso de cierta cuarcita, el valormaximo registrado hasido de 530MPa. Enla tabla 3,6 apare-cen valores paraotros tipos de roca. Cabe senalar que la re-sistencia requerida en los agregados es considerablemente

mayor que las incluidas dentro de la serie de las resistenciasdel concreto, porque los esfuerzos reales ejercidos en lospuntos de contacto entre laspartfculas individuales conteni-das en el concreto, pueden ser mucho mayores que el es-fuerzo nominal de compresion aplicado.Por otra parte, los agregados que tienen resistencia y m6du-10 de elasticidad bajos 0 moderados, pueden ser valiosospara conservar la durabilidad del concreto. Los cambios enel volumen del concreto, que surgen por causasde hidrata-ci6n 0termicas, "evan a un esfuerzo mas bajo en lapastadecemento hidratado cuando el agregado escompresible. ASIla compresibilidad del agregado reducirfa el esfuerzo en elconcreto, mientras que un agregado fuerte y ngido podrlalIevar al agrietamiento de la pasta de cemento que 10 rodea.Cabe senalar que no existe ninguna relaci6n general entre laresistencia y el modulo de elasticidad de los diversos agre-gados. 3,3 Seha descubierto, por ejemplo, que algunos gra-nitos tienen un m6dulo de elasticidad de 45 GPa, yel gabroy la diabasa un modulo de 85.5 GPa, y que la resistencia deesasrocas cae dentro del rango de 145 a 170 MPa. SehanlIegado a encontrar valores mayores de 160 Gpa.Una prueba para medir laresistencia a lacompresi6n de ci-lindros de roca preparados se acostumbra prescribir. Sinembargo, los resultados de tal prueba son afectados por lapresencia de pianos debiles de la roca 10 cual puede no serimportante una vez que la roca se ha reducido al tarnanousado en concreto. Enesencia, la prueba de resistencia a latrituraci6n mide lacalidad de laroca baseen lugar de lacall-

Tabla 3.6 Resistencia a la com~resi6n de rocas de America utilizadas comunmente como agregados ~ara concreto 3.6Resistencia a la eom(!resi6n

Despues de la eliminaci6n de extremos *Tipode roea Numero de muestras Promediot Maximo Minimokgf_em2 MPa kgf_em2 MPa kgf_em2 MPa

Granito 278 1842 181 2622 257 1167 114Felsita 12 3304 324 5365 526 1223 120Roca tiapeana 59 2890 283 3846 377 2053 201Caliza 241 1617 159 2454 241 949 93Arenisca 79 1336 131 2447 240 450 44Marmol 34 1188 117 2489 244 520 51Cuarcita 26 2566 252 4310 423 1265 124Gneis 36 1498 147 2397 235 956 94Esquisto 31 1730 170 3030 297 928 91'Para la mayoria de las muestras, la resistencia a la compresi6n es un promedio de 3 a 15 especfmenes.tPromedio de todas las muestras.* 10 % de todas las muestras probadas con los valores mas altos 0mas bajos sehan eliminado por no ser representativo del material.P ropi edade s de l concret o 83


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agregados para la construccion de pavimentos 0van a estarsujetos a un gran desgaste.La primera de elias es tenacidad, que se puede definir comola resistencia de una muestra de roca ala falla por impacto.Aunque esta prueba revelarfa los efectos adversos de la ac-cion de la intemperie en la roca, no se utiliza.Tarnbien es posible determinar el valor de impacto del agre-gada a granel; la tenacidad as f determinada se relaciona conel valor de trituracion y, de hecho, se puede utilizar comouna prueba alternativa. EI tarnano de las partfculas probadases el mismo que en la prueba que determina el valor detritu-racion, y tambien son iguales los val ores perrnasibles de lasfracciones trituradas menores que el tamiz de 2.36 mm(ASTM Num. 8). EI impacto se aplica con un martillo estan-darizado que se deja caer impulsado por su propio peso, 15veces sobre el agregado, el cual se encuentra en un reci-piente cilfndrico. Este sistema da como resultado una frag-mentacion similar a la producida por la presion del emboleen la prueba de valor de trituracion, Los detal les de la prue-ba estan prescritos en la norma BS812: Parte 112; 1990, y lanorma BS 882: 1992 prescribe los valores rnaxirnos siguien-tes:o 25 por ciento cuando el agregado se va a usar en pisos

de servicio pesado,o 30 por ciento cuando el agregado se va a usar en con-

creto para superficies de desgaste, yo 45 por ciento cuando se va a usar en otros concretos.

Estas cifras son una gufa util, pero es claro que no es posibleestablecer una correlacion directa entre el valor de tritura-cion y el comportamiento del agregado dentro del concretoo en la resistencia del mismo.Una de las ventajas de la prueba por impacto es que se pue-de lIevar a cabo en la obra, con ciertas modificaciones,como la rnedicion de las cantidades por volumen, no pormasa, aunque puede ser que la prueba no sirva para los pro-positos estipulados.Adernas de la resistencia y la tenacidad, se deberan tomaren cuenta otras propiedades rnecanicas del concreto, comola dureza y la resistencia al desgaste que se requiere cono-cer al construir pavimentos y pisos cuyas superficies estansujetas a trafico pesado. Existen varias pruebas, yes posiblecausar desgaste por abrasion; es decir, frotando un materialextrano contra la piedra que se esta analizando, 0por frota-cion de las partfculas de la piedra entre sf.Puede ser valioso observar que algunas rocas de piedra call-za son sujetas a desgaste, y su uso en pavimento de concretodebera ser condicional en pruebas de abrasion. En otros as-

pectos, muchos agregados de piedra caliza, aun cuandoporosos, pueden producir concreto satisfactorio. 3.67La abrasion de especfmenes de roca ya no se determina y,en la conservacion de la tendencia de probar agregado agranel, la norma BS 812: Parte 113: 1990 prescribe unaprueba de valor de abrasion en partfculas de agregado. Laspartfcu las de agregado entre 14 y 10.2 mm, son partfcu laslaminadas removidas, son encajadas en resina en una solacapa. La muestra se sujeta a abrasion en una maquina estan-darizada, la piedra abrasiva es girada a 500 revolucionescon arena de cuarzo, Leighton Buzzard (vease la pagina 37)que se alimenta continuamente a una razon prescrita. EIva-lor de abrasi6n del agregado se define en funcion de la per-dida de porcentaje en masa en abrasion, de manera que unvalor alto denota una resistencia baja a la abrasion. Es pro-bable que la norma BS 812: Parte 113: 1990 vaya a ser susti-tuida por una norma europea, la cual existe 'como unanorma en proyecto, pero en la norma 1097: Parte 1. Estaprescribe la determinacion de un asf lIamado, coeficientemicro Deval, el cual es una medida de desgaste de partfcu-las de agregado de lOa 14 mm producido por friccion entreesas partfculas y una carga abrasiva en un tambor que gira.EI coeficiente representa el porcentaje de perdida de masaen la forma de partfculas reducidas a un tarnano menor de1.6mm.La prueba (Oeval) de etricion utiliza tambien agregado agranel pero ya no se utiliza porque da solo pequenas dife-rencias nurnericas entre agregados que difieren ampl iamen-teoExiste una prueba que se practica en America del Norte lIa-mada prueba de Los Angeles, que combina desgaste por fro-tacion con abrasi6n. Tarnbien se usa con cierta frecuenciaen otros parses, porque sus resultados muestran buena co-rrelacion, no solo con el desgaste real del agregado cuandose usa en el concreto, sino tambien con las resistencias a lacom presion y a la flexion del concreto hecho con dichosagregados. En esta prueba, se colocan agregados de una gra-nulometrfa especffico dentro de un tambor cilfndrico mon-tado horizontal mente y con un entrepano en su interior. SeIe ariade una carga de bolas de acero y se hace girar el tam-bor determinadas revoluciones. AI caerse y golpearse elagregado con las bolas de acero se produce abrasion y des-gaste por frotacion, y este efedo se mide de la misma mane-ra que en la prueba de desgaste.La prueba de Los Angeles se puede aplicar a agregados dediferentes tarnanos y obtener el mismo desgaste, uti lizandola masa apropiada de la muestra de agregados, de la cargade bolas de acero, asl como el nurnero adecuado de revolu-ciones por minuto. La norma ASTM C 131-89 indica las di-ferentes cantidades. Sin embargo, la prueba de Los Angeles



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Tabla 3.7 Valores ~romedio de ~rueba ~ara rocas Britanicas de diversos gru~os*Resistencia a la trituracien Valor de Valor de des~stetGrupo de trituracien del Valor de Valor de Peso2 abrasion impacto en condiciones en condiciones especificooca kg/cm MPa agregado secas humedas

Basalto 2039 200 12 17.6 16 3.3 5.5 2.85Pedernal 2109 205 17 19.2 17 3.1 2.5 2.55Gabro 2003 195 18.7 19 2.5 3.2 2.95Granito 1898 185 20 18.7 13 2.9 3.2 2.69Arenisca 2250 220 12 18.1 15 3.0 5.3 2.67Hornelsa 3480 340 11 18.8 17 2.7 3.8 2.88Caliza 1687 165 24 16.5 9 4.3 7.8 2.69P6rfido 2355 230 12 19.0 20 2.6 2.6 2.66Cuarzita 3339 330 16 18.9 16 2.5 3.0 2.62Esquisto 2496 245 18.7 13 3.7 4.3 2.76 Cortesia del finado profesor J.F. Kirkaldy.t Un valor menor denota mejor calidad.

es muy util para evaluar el comportamiento del agregadofino al sersujeto a atrici6n en mezclado prolongado; el agre-gado fino de piedra cal iza es probablemente uno de los ma-teriales mas comunes que experimentan esta degradaci6n.Por esta raz6n, los agregados finos desconocidos se debe-ran sujetar, adernas de a las pruebas normales, a una pruebade desgasteen estado hurnedo para determinar la cantidadmenor del tamiz 75urn (Num. 200 ASTM). EIgrado hasta elcual el agregado fino se puede sujetar a degradaci6n en lamezcladora sepuede determinar por el rnetodo de laASTMC 1137-90.En la tabla 3.7 se indican los valores promedio de la resis-tencia a la trituraci6n, el valor de trituraci6n de los agrega-dos, laabrasi6n, el impacto y el desgastepara los diferentesgrupos derocas de la norma BS812: Parte2: 1975. Cabe se-iialar que los valores para los hornfelsos y los esquistos sebasansolamente en unos cuantos espedmenes; en aparien-cia, dichos grupos aparentan ser mejores de 10que son 'enrealidad, supuestamente porque 5610se probaron hornfel-sasy esquistos de buena calidad. Por regia general, no sonmuy adecuados para la fabricaci6n de concreto. Asimismo,no se incluye el yeso en el grupo de datos concernientes alas piedras calizas, porque no suele ser adecuado comoagregado para concreto.Encuanto a suresistencia a la trituraci6n, el basalto essuma-mente variable. los basaltos frescos que contienen poca oli-vina lIegan a valores de 400 MPa, mientras que los basaltosdesintegrados que sehalfan en el otro extremo de la escala,pueden tener una resistencia no mayor de 100MPa. Lasca-lizas y los p6rfidos muestran una variaci6n de resistencia

mucho menor y, en Gran Bretaiia, los p6rfidos han demos-trado un comportamiento general bueno bastante mejorque el del granito, el cual tiende a ser variable.En la tabla 3.8 aparece unaindicaci6n de la exactitud de losresultados de lasdiferentes pruebas. Enella seenumeran lasmuestras que se deben probar, a fin de asegurar un 90 porciento de probabilidad de que el valor medio para las mues-tras este no mas alia de 3 por ciento y, tarnbien, no masalia de 10 por ciento de la media verdadera. 3.40 EI valorde trituraci6n del agregado parece ser bastante uniforme.Por otra parte, los espedmenes preparados muestran mayordispersi6n de resultados que las muestras de agregados agranel, 10cual, por supuesto, ya seesperaba. Mientras lasdi-versas pruebas que sedescriben en esta secci6n yen las si-guientes dan una idea de la calidad de los agregados, no esposible pronosticar, a partir de las propiedades de los agre-gados, el desarrollo de la resistencia potencial del concretofabricado con ellos V, de hecho, todavfa no ha sido posibletraducir las propiedades ffsicas de los agregados en las pro-piedades del concreto.

Peso e spec ific oPuesto que el agregado, tanto permeable como impermea-ble, suele contener poros (vease la pagina 89) seranecesariodefinir con mucho cuidado el significado del termino pesoespecffico, pues en verdad existen varios tipos de peso es-pecffico.EIpeso especffico absoluto serefiere al volumen del mate-rial s61ido que excluye todos los poros, y se puede definir,



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Tabla 3.8 Reproductividad de los resultados de las pruebas en los agregados. 3.40(Derechos de autor reservados a la Corona Britanica)Prueba

Numero de muestras por probarse para garantizar una probabilidaddel 0.9 de que la medida esteoeficiente de variacion,porcentaje entre 30/0de la media real 10 % de la media real

Atrici6n en condiciones secas 5.75.69.717.13.014.31.81.6

Atrici6n en condiciones hurnedasAbrasi6nImpacto del especirnen preparadoImpacto en el agregado a granelResistencia a la trituraci6nValor de trituraci6n del agregadoPrueba de LosAngeles

1092890

38

60 6

como resultado de esto, como larelacion de la masadel s6-lido, referido a vado, respecto de la masa de un volumenigual de aguadestilada libre de gases,tomadas ambas a unatemperatura dada. As] , para eliminar el efecto de poros im-permeables total mente encerrados, el material setiene quepulverizar, y la prueba es tanto laboriosa como sensitiva.Afortunadamente, no serequiere normalmente en trabajosde tecnologfa de concreto.Si se considera que el volumen del solido debe incluir losporos impermeables, pero no los capilares, la palabra apa-rente debe calificar el peso espedfico resultante. Por 10 tan-to, el pesoespedfico aparente es la relacion de lamasa delagregado secado al horno a 100- 110 0C durante 24 horas,respecto de lamasadel aguaque ocupa un volumen igual aldel solido, incluyendo los poros impermeables. Estaultimamasa se determina por medio de un tanque que se puedelIenar de agua con precision hasta alcanzar un volumen es-pecffico. De tal manera que, si lamasa de lamuestra secadaal horno es D, la masa del tanque lIeno de agua es B y lamasa del tanque con la muestra y lIeno completamente deagua es A, la masa del agua que ocupa el mismo volumendel solido esB - (A- D). Entonces, el pesoespedfico aparen-te es:

DB-A+D

EItanque mencionado, que se conoce como picnometro,suele ser un frasco de un Iitro con una tapa atornillable demetal herrnetica y de forma cornea, que tiene un pequerioorificio en el vertice. De esamanera, el plcnometro se pue-de lIenar de agua para que siempre contenga exactamenteel mismo volumen.Por 10 general, los calculos que serefieren al concreto seba-san sobre los agregados en condiciones de saturados y su-

perficialmente secos (vease la pagina 91), ya que el aguaque contienen todos los poros no toma parte en la reacclonqufmica del cemento y, por 10 tanto, se puede considerarcomo parte del agregado. Estoes, si una muestra de agrega-do saturado y superficial mente seco tiene una masa C, elpeso espedfico aparente es:

CB-A+C

Estaesel pesoespecifico que sedetermina con mas frecuen-cia y mayor facilidad, yes necesario para calcular el rend i-miento del concreto 0 la cantidad de agregado que serequiere para producir determinado volumen de concreto.EIpeso especlfico aparente del agregado depende del pesoespecffico de los minerales que 10 componen, asi como dela cantidad de huecos que con el efecto de los contengan.La mayorfa de los agregados naturales tienen una relativadel orden de 2.6 a 2.7, y el rango de valores aparece en lata-bla requisitos 3.7. Los valores para agregados presentan unrango mayor al dado (vease capitulo 13).Tabla 3.9 Densidades aparentes de diversos grupos derocas 3.7(Derechos reservados a la Corona Britanica>Grupo de la roca Peso espedfico Rango de pesos

especificosBasalto 2.80 2.6-3.0Pedemal 2.54 2.4-2.6Granito 2.69 2.6-3.0Arenisca 2.69 2.6-2.9HornfeW 2.82 2.7-3.0Caliza 2.66 2.5-2.8P6rfido 2.73 2.6-2.9Cuarzita 2.62 2.6-2.7

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Como sed ijo, el peso espedfico del agregado se usa para elcalculo de cantidades, pero el valor real del peso espedficodel agregado no mide la calidad de este, Por 1 0 tanto, el va-lor del peso especffico no se debe especificar, a rnenos quese trate de materiales con caracteristicas petrograficas espe-ciales, en los que la variacion del peso reflejaria la porosi-dad de las partfculas. Como una excepcion de esto,tenemos el caso de la construccionrnasiva, como una presade gravedad, en las que es esencial que exista una densidadminima en el concreto para mantener la estabilidad de la es-tructura.

Densidad a grane}Se sabe bien en el sistema SI que la densidad de un materiales numericamente igual a su peso especffico aunque, porsupuesto, la ultima es una relacion mientras que la densidadse expresa en kilogramos por litro. Sin embargo, en la prac-tica del concreto, es mas cornun expresar la densidad en ki -logramos por metro cubico. En el sistema americana 0imperial, el peso espedfico se tiene que multiplicar por lamasa unitaria del agua (aproximadamente 62.4 lb/ple')para ser convertida a la forma de densidad absoluta (masaespecffico) expresada en libras por pie cublco.Esta densidad absoluta, se debe recordar, se refiere al volu-men de las particulas individuales solamente, y, natural-mente, no es ffsicamente posible empacar estas particulaspara que no haya huecos entre elias. Cuando el agregado seva a dosificar realmente por volumen, es necesario saber lamasa de agregado que lIenarfa un recipiente de volumenunitario. Esta se conoce como la densidad aparente delagregado, y esta densidad se usa para convertir cantidadespor masa a cantidades por volumen.La densidad aparente depende claramente de que tan den-samente el agregado sea empacado, y se sigue que, para unmaterial de un peso especffico dado, la densidad aparentedepende de la distrlbuclon de tarnano y de la forma de laspartfculas: partfculas de un tamano se pueden acomodarpara lograr Ifmites conocidos, pero partfculas mas pequeriaspueden lIenar los huecos formados por las mas grandes, au-mentando asf la densidad aparente del material empacado.La forma de partfculas afecta grandemente la proximidad deempacado que se puede alcanzar.Para un agregado grueso de peso especffico dado, una den-sidad aparente mayor significa que hay pocos huecos paraque el agregado fino y el cemento los lIenen. La prueba dedensidad aparente se uso en un tiempo como base de pro-porcionamiento de mezclas.


La densidad aparente real del agregado no solo depende delas varias caracterfsticas del material las cuales determinanel grado potencial de empacado, sino tarnbien de la com-pactacion real realizada en un caso dado. Por ejemplo,usando partfculas especfficos todas del rnasrno tamano, serealiza el empacado mas denso cuando sus centros estan si-tuados en los apices de tetraedros imaginarios. La densidadaparente es entonces 0.74 de la densidad absoluta (masa es-pedfico) del material. Para el empacado mas suelto, los cen-tros de esferas estan en las esquinas de cubos imaginarios, yla densidad aparente es solo 0.52 de la masa especffica delsolido.Asl, para propositos de pruebas, se ha de especificar el gra-do de compactacion. La Norma Britanlca BS:Parte 2:1975ace pta dos grados: suelta (0sin compactar) y compactada. laprueba se efectua en un cilindro rnetalico de dfametro y pro-fundidad preescritos, que depende del tamano maximo delagregado y , tarnbien, de si se esta determinando densidadaparente compactada 0sin compactar.Para la determinacion de la densidad aparente suelta, elagregado seco se coloca suavemente en el recipiente hastaque desborde y luego se nivela haciendo rodar horizontal-mente una varilla en la parte superior. Para encontra la den-sidad aparente compactada 0 varillada, el recipiente selIena en tres etapas,se retaca cada terciodel volumen un nu-mero prescrito de veces con una varilla de punta redonda de16 mm (5/8 pulg.) de diametro. Otra vez se vuelve a retirar1 0 que rebosa. La masa del agregado que esta dentro del re-cipiente dividida entre su volumen representa (es el volu-men del recipiente) entonces la densidad aparente paracualquier grado de cornpactacion. La relacion de la densi-dad aparente suelta respecto de la densidad aparente com-pactada se situa ususalmnete entre 0.87 y 0.96.3,55Conociendo el peso especffico aparente para la condicionsaturada y superficie seca, 5, la relacion de huecos se puedecalcular a partir de la expresion:

densidad aparente l\\111,,",11,~,~1

relacion de vados= 1- * .. d5 masa urutarta e aguaSi el agregado contiene agua superficial, se ernpacara en for-ma rnenos densa por 'causa del efecto de abundamiento.Esto se analiza en la pagin'a 92. Por otro lado, la densidadaparente segun se determina en ellaboratorio puede no serdirectamente adecuada para conversion de masa a volumende agregado para propositos de doslflcacion por volumenpues el grado de cornpactacion en ellaboratorio y en la obrapuede no ser igual. La densidad de agregado es de interes enrelacion con el uso de agregados de peso ligero y pesados(vease la pagina 532).

88 PropiedMrs de l concreto


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Porosidad y absorcionde los agregadosCuando se habl6 de la densidad de 105agregados, semen-cion6 la presencia en ellos de poros internos y, de hecho,las caracterfsticas de dichos poros son muy importantes enel estudio de sus propiedades. La porosidad de 105agrega-dos, supermeabilidad y absorci6n influyen en las propieda-des de 105agregados tales como laadherencia entre estey lapastade cementa hidratada, en la resistencia del concreto ala congelaci6n y al deshielo, asf como suestabilidad qufmi-cay en laresistencia ala abrasi6n. Como semencion6, ante-riormente la densidad aparente de 105agregados dependetambien de la porosidad y, como consecuencia de esto, seve afectado el rendimiento del conreto para determinadamasa del agregado (vease la pagina 533).Los poros del agregado presentan un rango amplio de tarna-nos; 105mas grandes son visibles con un microscopio e in-cluso a simple vista, pero hasta 105poros mas pequenossuelen ser mayores que 105poros del gel de la pasta de ce-mento. Los poros menores de 4 urn son de especial interes,ya que por 10general se cree que afectan la durabilidad delos agregados sujetos a frecuentes ciclos congelaci6n-des-hielo (vease la pagina 378).Algunos de 105poros del agregado seencuentran completa-mente dentro del s6lido, mientras otros expuestos a la su-perficie de la partfcula. Debido a su viscosidad, la pasta decemento no puede penetrar a gran profundidad en los porosmenos grandes; por 10tanto, esel volumen bruto de la partf-cula el que seconsidera como s61idopara prop6sitos de cal-culo del contenido de agregado en el concreto. Sinembargo, el agua puede penetrar en 105poros y la tasa depenetraci6n dependera de su tamano, continuidad y volu-men total. Enla tabla 3.10 aparece el orden de porosidad dealgunas rocas comunes y, puesto que el agregado represen-ta aproximadamente tres cuartas partes del volumen delconcreto, estaclaro que la porosidad del agregado contribu-ye materialmente a la porosidad total del concreto.

Tabla 3.10 Porosidad de algunas rocas comunesGrupo de la roca Porosidad, por ciento

Arenisca 0.0-48.01.9-15.10.0-37.60.4-3.8

CuarzitaCalizaGranito

Cuando todos 105poros del agregado estan lIenos, se diceque este esta saturado y superficial mente seco. Si se dejaque un agregado en esas condiciones quede expuesto alaire seco, par ejemplo en ellaboratorio, parte del agua con-tenida en 105poros seevaporara y el agregado ya no estarasaturado, sino secado al aire. EI secado prolongado en unhorno reduce aun mas el contenido de agua en el agregadoy, cuando ya no queda nada de humedad, se dice que elagregado esta seco con masaconstante. Lafigura 3.5mues-tra esquernaticarnente las diversas etapas, y la tabla 3.11 in-dica algunos valores tfpicos de absorci6n. En la extremaderecha de la figura 3.5 el agregado contiene humedad su-perficial y su color es mas oscuro.Laabsorci6n de aguade los agregados sedetermina midien-do el aumento en masa de una muestra secada en horno, ysumergida despues en agua durante 24 horas (habiendoquitado el aguade lasuperficie). Larelaci6n que existe entreel aumento en masa con respecto a la masa de la muestraseca, expresada en porcentaje, se llama absorci6n. Enla BS812: Parte 2:1975 seprescriben los procedimientos norma-les.La tabla 3.11 muestra algunos valores tfpicos de absorci6nde diferentes agregados, con baseen datos de Newman. 3.8Tarnbien se tabula el contenido de humedad en condicio-nes de secado al aire. Cabe sefialar que la grava suele tenermayor absorci6n que laroca triturada de lasmismas caracte-rfsticas petrograflcas, ya que el intemperismo causa que lacapa exterior de las partfculas de grava seamas porosa y ab-sorbente.

Humedad absorbida~-----------------------------------------.- " , . .I (Absorcion)

Secado total Secado al aire

F ig ura 3 .5 R ep res en ta ci6 n d iag ram atic a d e la h um ed ad en e l ag reg ad o

Hurnedad libre

Saturado ysuperflcialmenteseeo H6rnedo



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Tabla 3.11 Valores tfpicos de absorcion de diferentesagregados britanicos, 3.BHumedad contenida en Absorci6n (humedad conten-

Tamana del agregado Forma agrgados de aire-seco como ida en saturaci6n y agrega-un porcentaje de dos de superficie seeacomoI!eso seco un I!oreeentaje de peso seeo

19.0-0.95 mm (X- % pulg.) Irregular 0.47 2.09.5-4.8 mm (% - x" pulg.) Irregular 0.84 73.44.8-2.4 mm 0 1 " pulg. - No.8)) Irregular 0.50 43.152.4-1.2 mm (No.8 - 16) Irregular 0.30 2.901.2 mm-600 J.Im(No. 16-30) Irregular 0.30 1.70600-300 J.Im(No. 30-50) Irregular 0.40 1.10300-150 J.Im(No. 50-100) Irregular 0.50 1.25150-75 J.Im(No. 100-200) Irregular 0.60 1.604.8-150 urn ( J { 6 pulg. - No. 100) Irregular 0.80 1.8019.0-9.5 mm (y.- % pulg.) Irregular 1.13 3.309.5-4.8 mm (% - J{ " pulg.) Irregular 0.53 4.5319.0-9.5 mm (X- x pulg.) Redonda 0.40 0.939.5-4.8 mm < Y o - J{ 6 pulg.) Redonda 0.50 1.1719-0-9.5 mm tY.- Y o pulg.) Angular 0.30 0.579.5-4.8 mm (Ys- y'" pulg.) Angular 0.45 0.8019-0-9.5 mm (X- Y s pulg.) Angular 0.15 0.509.5-4.8 mm (% - 1 .. pulg.) Angular 0.20 0.73850-600 J.Im(No. 20-30) Arena estandard Leghton Buzzard Redonda 0.05 0.20

Aunque no existe una relaci6n clara entre la resistencia de].concreto y la absorci6n de agua del agregado utilizado, losporos de la superficie de la parHcula afectan la adherenciaentre el agregado y la pasta de cementa y, por 10 tanto, pue-den ejercer cierta influencia en la resistencia del concreto.Por 10 general, se supone que, en el momento del fraguadodel concreto, los agregados se encuentran saturados y su-perficialmente secos. Si la dosificaci6n del agregado sehizo estando seco, se supone que absorbera de la rnezcla elagua suficiente para que el agregado se sature, y esta aguaabsorbida no esta incluida en el agua disponible 0 efectivade rnezclado. Tal situaci6n se puede hallar en un clima call-do y seco. Sin embargo, es posible que cuando se uti liceagregado seco las parHculas se recubran rapidarnente conpasta de cemento, 10 que impide el paso del agua necesariapara lograr la saturaci6n. Esto es especial mente cierto cuan-do se trata de agregado grueso, en el que el agua tiene queviajar un distancia mayor desde la superficie hacia el inte-rior. Como resultado de esto, la relaci6n agua/cemento esmayor de 10 que serla en caso de que los agregados hubie-ran absorbido el agua al inicio del mezclado. Este efecto esmuy importante en las mezclas ricas en las que el recubri-

miento de pasta ocurre con rapidez. En las mezclas pobres yhumedas los agregados se saturan sin mayor dificultad. Encasos practices, el verdadero comportamiento de la rnezclase vera afectado solamente por el orden en que se vayan in-troduciendo los ingredientes a la mezcladora,Con el tiempo, la absorci6n de agua por parte de los agrega-dos da como resultado tarnbien cierta perdida de trabajabi-lidad. Sin embargo, despues de 15 minutos dicha perdida sevuelve insignificante.Debido a que la absorci6n de agua por los agregados secasse va haciendo mas lenta 0se interrumpe debido al recubri-miento de las particulas con pasta de cemento, con frecuen-cia es muy uitil determinar la cantidad de agua absorbida enun periodode lOa 30 minutos, en lugar de calcular la absor-ci6n total de agua, que probablemente nunca se logre en lapractica.

Contenido de humedad del agregado ,. ,En relaci6n con la densidad se mencion6 que en el concretofresco el volumen ocupado por el agregado es el de las partf-

. ,. .90 Propiedades del concreto . ,. . ,,


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P ro p ie da de s d e l os a gr cg ad os

culas, incluyendo los poros. Si se desea que no haya movi-miento de agua que penetre en los agregados, sus porosdeben estar lIenos de agua; es decir, que el agregado sedebe encontrar en un estado saturado. Por otra parte, cual-quier cantidad de agua que seencuentre en lasuperficie delosagregadoscontribuira a aumentar el agua de la mezcla yocupara un volumen excedente al de laspartfculas del agre-gado. Por 1 0 tanto, el estado basico del agregado debe ser elde saturado y superficial mente seco.EIagregado estaexpuesto ala Iluvia, acumula una cantidadconsiderable de humedad en la superficie de las partfculasy, a excepcion de la parte superior de la pila, esa humedadse conserva durante mucho tiempo. Esto ocurre especial-mente cuando se trata de agregado fino, y la humedad su-perficial 0 libre (la que sobra de la que ha mantenido elagregado en su condicion de saturado y superficial menteseco) debe ser considerada en la dosificacion de lamezcla.Sedebe tomar en cuenta en el calculo de cantidades para lamezcla que el agregado grueso raramente contiene mas del1 por ciento de humedad superficial pero el agregado finopuede contener en exceso de 10 por dento. Lahumedad su-perficial seexpresa como un porcentaje de lamasadelagre-gada saturado y superficial mente secoy se Ie conoce comoel contenido de humedad.Puestoque laabsorcion representa el contenido de aguadelagregado en condiciones de saturado y superficial menteseco y el contenido de humedad esel agua sobrante en di-cho estado, el contenido total de agua de un agregado hu-medo es igual a la suma de la absorcion y el contenido dehumedad.Como el contenido de humedad del agregado cambia conel clima, y varia tambien de una pila a otra, esnecesario de-terminar con frecuencia el valor del contenido de humedad;paraello sehan ideado varios rnetodos. EImas antiguo con-siste,sencillamente, en encontrar la perdida de masade unamuestra de agregado sometida a secadoen una bandeja co-locada sobre una fuente de calor. Serequiere cuidado paraevitar el sobresecado: la arena debe estar en condicion deflujo fibre, sin calentarse mas. Esteestado puede determi-narseal tacto, 0 formando pilas de arena mediante un mol-de conico: al quitar el molde, el material sedebe desplazarlibremente. Cuando laarena adquiere un tone cafe, es indi-cio inequivoco de sobresecado. Esternetodo para determi-nar el contenido de humedad de los agregados, que seconoce por 1 0 general como "metodo del sarten", es facil,confiable y se puede utilizer en el campo. Tarnbien se pue-den usar hornos de microondas, pero se necesita evitar elsobrecalentamiento.Enellaboratorio, puede determinarse el contenido de hu-medaddel agregado por medio del picnometro. Sedebe co-

nocer el valor del peso espedfico aparente del agregado, 5,en la condicioh de saturado y superficialmente seco. Enton-ces si Besel peso del picnornetro Ilene de agua, C esel pesode la muestra huirneda y A es la masadel picnornetro con lamuestra cubierta de agua, el contenido de humedad delagregado sera:

r C ( 5 - 1 ) lL A - B -s- -1J x100La prueba es larga y requiere mucho cuidado en su ejecu-cion (por ejemplo, todo el aire debera ser expulsado de lamuestra), pero puede dar resultados exactos. Estemetodo sedescribe en la norma BS:Parte 109: 1990.Enla prueba del sifon 3.9 semide el volumen de agua despla-zado por una masa conocida de agregado hurnedo, y el si-fon hace esa determinacion mas exacta. Se requiere unacalibracion previa de cada uno de los agregados, ya que elresultado depende de sudensidad, pero una vez que esto seha hecho, la prueba es rapida y exacta.EIcontenido de humedad del agregado se puede encontrartarnbien si seemplea una roman a para,medir humedad: elagregado hurnedo, sepone en un recipiente que ya contie-nedeterminada cantidad de agua y sesuspende en un extre-mo de la romana hasta que se equilibra. Asi es como semide lacantidad de agua que debe sersustituida por el agre-gada humedo a un peso y volumen total constantes. Enestecaso, sepuede demostrar que la cantidad de agua desplaza-da esproporcional al contenido de humedad del agregado.Se tiene que obtener una curva de calibracion para cadaagregado utilizado. EIcontenido de humedad sepuede de-terminar con una exactitud del orden de 0.5 %.En la prueba del medidor de flotacion 3.10 se determina elcontenido de humedad de un agregado con peso especificoconocido, por medio de la perdida aparente de peso al su-rnergirlo en agua. Si el tamano de la muestra se ajusta, deacuerdo con la peso especifico del agregado, a un valor talque una muestra en condicion saturada y superficialmentesecatenga un peso estandar cuando esta inmersa, la balan-za puede indicar directamente la humedad. Laprueba esra-pida y da el contenido de humedad hasta en un 0.5 % deexactitud. Una forma simple de la prueba es descrita porASTM C 70-79 (reaprobada en 1992) pero no seusaamplia-mente.Sehan ideado muchos otros rnetodos. Por ejemplo, sepUe-de eliminar lahumedad quemando el agregado con alcoholmetilico paradespues medir la perdida de masade lamues-tra. Hay tarnbien otros metodos patentados que sebasanenlarnedicion de la presion del gasque se forma en una vasijacerrada por la reaccion del carburo de calcio con la hurne-dad de lamuestra. Enla norma ASTM C 566-89 prescribe un

Prop i ed ades d e l c onc r et o 91


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o 'l l Ii' /.V,1 \ / .:V' " Arenamediana- t>.-,~Arenaima,t~~ - - -~- . . . . . - _v"- ~ ,\\. . -_ , '. . _ _..........Arena trituradaI

4 8 12Contenido de humedad de la arena, porcentaje

20

gr: : 1.4r---.,.---:---r--:---:-~--:",--------,---"".~51.3~-.~--~~~A----+----+----+--~'g. s 1.2 1---+7"F-I----1-O il~ 1.1~~--+-----+-----~----~~~~~ __~ ~l30 1.0 ..L-__ ....L... __ . .. .L ...__ . ... L.. .. ... .. lI _..J ..:: __ . . . .; c , , _ _ ...J~ 0

nandola con una varilla, para expulsar todas las burbujas deaire. En seguida, se mide el volumen de arena saturada Vs. SiVm es el volumen inicial de la arena (0 sea, la capacidad delrecipiente), entonces el abundamiento es: (Vm-Vs)NsEn el caso de dosificacion por volumen, es preciso com pen-sar el abundamiento aumentando el volumen total de arena(hurneda) utilizada. Este volumen Vs se multiplica por el fac-tor:

Vm -Vs1+ V5

_Vs

que a veces se conoce como factor de abundamiento. La fi-gura 3.7 muestra una grafica del factor de abundamientocomparado con la humedad de tres arenas tfpicas.

EI factor de abundamiento tarnbien se puede determinar apartir de los pesos volumetricos de arena seca y hurneda, DeyOm, respectivamente y el conten ido de humedad por vol u-men unitario de arena, mNm. Entonces, el factor de abunda-miento es:

.Figura 3.6 Disminuci6n del volumen real dearena pOTcausa de abundamiento (para un vo-lumen aparente constante de arena humeda).

16 24 28

Puesto que Od representa la relacion de la masa de la arenaseca, W, respecto de su volumen de abundamiento, Vs (elvolumen de la arena seca y el de la inundada es el mismo).

W0d Vsm (w+rn) mo --- -----

m v; v; v; VsEs decir, los dos factores son iguales.

Sustancias perjudicialesen el agregadoExisten tres amplias categorlas de sustancias perjudicialesque pueden encontrarse en los agregados: impurezas, queinterfieren en el proceso de hidratacion del cemento; recu-brimientos, que impiden el desarrollo de una buena adhe-rencia entre el agregado y la pasta de cemento, y algunaspartfculas individuales que son en SImismas debiles 0 ines-tables. Un agregado puede ser tarnbien total 0parcial mentedariino, debido a las reacciones qufrnicas que ocurren entreel agregado y la pasta de cemento. Oichas reacciones qUI-micas se estudian en la pagina 99.

Figura 3.7 Factor de abundamiento para are-nas con diferentes contenidos de humedad.

4 8 12Contenido de humedad de la arena, porcentaje

16 20 24 28



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Impurezas organicasLos agregados naturales pueden po seer suficienteresistencia Vdureza para soportar el desgaste, pero no daranbuenos resultados para producir concreto si contienenimpurezas organicas que interfieran con las reaccionesquimicas de hidrataci6n. La materia organica que seencuentra en el agregado suele consistir en productos de ladescomposici6n de materia vegetal (principal mente acidotanico V sus derivados) V se manifiesta como humus 0margas organicas, Hay mas probabilidad de encontrar estetipo de materiales en la arena que en el agregado grueso, elcual se lava facilmente.No todas las materias organicas son pedudiciales V 1 0 mejores verificar sus efectos haciendo espedmenes de prueba decompresi6n. Sin embargo, por 10general se ahorra tiempo sise determina primero que la cantidad de compuestos orga-nicos es suficiente para ameritar una prueba ulterior. Esto sehace por medio de la lIamada prueba colorirnetrica, indui-da en la norma ASTM C 40-92. Los acidos de la muestra seneutralizan con una soluci6n de NaOH al tres por ciento, Vse colocan en una botella cantidades prescritas del agrega-do V la soluci6n. La mezcla se agita vigorosamente, a fin deque el contenido tenga el contacto necesario para producirla reacci6n quimica. Despues se deja en reposo durante 24horas; al cabo de este periodo el contenido organico se pue-de juzgar por el color de la soluci6n: mientras mas oscurosea el color, mayor sera el contenido de materia organica. Siel color del liquido que queda encima de la muestra deprueba no es mas oscuro que el tono amarillo estandar defi-nido por la norma ASTM, se puede suponer que la muestracontiene 5610 una proporci6n inocua de impurezas organ i-cas.Si el color observado sea mas oscuro que el tono estandar,es; decir, si la soluci6n tiene una apariencia parduzca, elagregado contiene una elevada proporci6n de compuestos;organicos, aunque no necesariamente sera inadecuadopara elaborar concreto.La materia organica presente puede no ser danina para elconcreto, 0 el color puede deberse a minerales que conten-gan hierro. Por esta raz6n pruebas adicionales son necesa-rias: la norma ASTM C 87-83 (reaprobada en 1990)recomienda pruebas de resistencia en mortero con la arenade sospecha segun se com para con mortero hecho con lamisma arena, pero lavada. La prueba con colorimetro ya nose especifica en las Normas Britanicas,En algunos pafses, se determina la cantidad de materia orga-nica que contienen los agregados a partir de la perdida.demasa de una muestra tratada con per6xido de hidr6geno.


Esde interes senalar que, en algunos casos, el efecto de lasimpurezas organicas es solo temporal. En una investigacion3.11 un concreto elaborado con arena que contenia materiaorganica alcanzo una resistencia, a las 24 horas, igual al53% de la resistencia de un concreto similar producido conarena limpia. A los tres dias, esta relaci6n habra aumentadoa 82%, despues a192% a los siete dias V, a los 28 dfas, se re-gistraron resistencias iguales.

Arc illa y otros materiales finosLa arcilla puede estar presente en el agregado en forma derecubrimiento superficial que interfiere en la adherenciaentre el agregado V la pasta de cemento. Puesto que es indis-pensable una buena adherencia para obtener una resisten-cia satisfactoria V buena durabilidad del concreto, elproblema de los recubrimientos de arcilla resulta muv im-portante.Hay otros dos tipos de material fino que pueden estar pre-sentes en el agregado: limo V polvo de trituraci6n. Ellimo esun material entre 2 11 m V 60 1 1 m , que ha sido reducido a estetamano por los procesos naturales del intemperismo; no esraro, encontrar limo en agregados extrafdos de dep6sitosnaturales. Por otra parte, el polvo de trituraci6n es un mate-rial fino que se forma durante el proceso de transformaci6nde la roca en piedra triturada 0, con menos frecuencia, de. grava en agregado fino. En una planta procesadora bien ins-talada, este polvo debe eliminarse mediante lavados. Du-rante el procesamiento de 105agregados, tarnbien puedensuprimirse otros recubrimientos blandos 0 de poca adhe-rencia. Los recubrimientos bien adheridos no se pueden eli-minar con tanta facilidad pero, si son qufmicamenteestables V no tienen otros efectos deletereos, no debe obje-tarse la utilizaci6n de agregados que los contengan, aunquepuede incrementarse la contraccion. Sin embargo, los agre-gados con recubrimientos qufmicamente reactivos, aunquesean fisicamente estables, pueden ser causa de graves pro-blemas.Ellimo V los polvos muy fines pueden formar recubrimien-tos similares a los de arcilla, 0 pueden aparecer en forma departfculas sueltas, rooadheridas al agregado grueso. Aun enesta ultima'forrna, ellimo 0el polvo fino no deben excederde cierta proporci6n pues, debido a su finura V a su granarea superficial, aumentan la cantidad de agua necesariapara humedecer todas las parttculas de la mezcla.En vista de 10anterior, es necesario controlar el contenidode arcilla, limo V polvo fino del agregado. Esto no esta pres-crito en las Normas Britanicas, pues ninguna prueba estadisponible para determinar separadamente el contenido dearcilla. No obstante, la norma BS 882: 1992 impone un Ifmi-

94 iPropiedades del concreto


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P rop i edade s de l os ag re gados

te sobre la cantidad maxima de material que pasa el tamiz75 urn (Num. 200): en agregado grueso: 2 por ciento, au-mentado hasta 4 por ciento cuando esta compuesto com-pletamente de roca triturada: en agregado fino: 4 por ciento,aumentado a 16 por ciento cuando esta compuesto cornple-tamente de roca triturada; y en agregado sin tamizar: 11 porciento.Para pisos de servicio pesado, el limite es 9 par ciento. Losrequisitos correspondientes de la norma ASTM 33-93 paraagregado fino son 3 por ciento cuando el concreto esta suje-to a abrasion y 5 porciento para otro concreto. Para agrega-do grueso ellimite es 1por ciento, pero se permiten variasexcepciones.En la misma norma, el contenido de terrones de arcilla y departiculas desmenuzables se especifica por separado comodel tres por ciento para el agregado fino y del dos al diez porciento para el grueso, dependiendo del uso al que se destine~I concreto.Se debera observar que se prescriben distintos rnetodos deprueba para diferentes normas, por 1 0 que los resultados noson directamente comparables.EI contenido de arcilla, limo y polvo fino en el agregado sepueden determinar por el metodo de sedimentacion descri-to en la norma BS 812 Seccion 103.2:1989. La muestra dearena se coloca en una solucion de hexametafosfato de so-dio dentro de un frasco tapado con un reten y se hace girar,con el eje del frasco en posicion horizontal, durante 15 mi-nutos, a 80 revoluciones por minuto aproximadamente. Lossolidos finos se dispersan y, entonces, puede medirse lacantidad de material en suspension por medio de una pipe-taoPar medio de un sencillo calculo seobtiene el porcentajede arcilla, limo y polvo fino en agregado fino, con un tarna-no de separacion de 20 urn.Para el agregado grueso que contienen material muy fino sepuede utilizar un rnetodo similar, pero resulta mas sencillocribar el material hurnedo en un tamiz de 75 urn (Nurn. 200)como 10 prescribe la BS 812: Seccion 103.1: 1985 y la nor-ma ASTM C 117-90. Se recurre a este tipo de cribado por-que el polvo fino 0 la arcilla adheridos a las partfculasgrandes no se separarlan si se cribaran en seco. En el criba-do en hurnedo, por otra parte, el agregado se coloca en aguay se agita vigorosamente para que los finos se desprendan yqueden en suspension. Mediante la decantacion y el criba-do se puede eliminar todo el material cuyo tarnano sea me-nor que el del tamiz de muestreo de 75 urn (Nurn, 200).Como medida de proteccion para que el tamiz no se danepor la accion de las partkulas grandes durante la decanta-cion, se coloca un tamiz de 1.18 urn (Nurn. 16 ASTM) sobreel de 75 urn (Num, 200).

Cuando setrate de arenas naturales 0provenientes de gravatriturada, existe tarnbien una prueba de campo que se pue-de lIevar a cabo con rapidez y facilidad, con muy poco equi-po de laboratorio. En esta prueba sin norrnar se colocan enun cilindro de rnedicion de 250 rnl, 50 ml de una solucionde sal cornun en agua al uno por ciento aproximadamente.Se anade arena hasta que el nivel alcance la marca de 100ml, y entonces se agrega mas solucion hasta completar 150ml para el volumen de la mezcla en el cilindro. Se cubre elcilindro con la palma de la mario, se sacude con energfa, sevoltea al reves y al derecho varias veces y se deja reposar du-rante tres horas. Ellimo, que se ha dispersado por la agita-cion, se sedimentaria en una capa que cubrira la arena; elespesor de dicha capa puede entonces expresarse como unporcentaje de la altura de la arena que quede debajo de ella.Esnecesario recordar que esta medida es una relacion volu-rnetrica diffcil de convertir a una relacion por rnasa, puestoque el factor de conversion depende de la finura del mate-rial. Se ha sugerido que, en el caso de la arena natural, la re-lacion de masa se obtenga multiplicando la relacionvolumetrica por un factor de~, siendo X la cifra correspon-diente para la arena de grava triturada; sin embargo, conotros agregados, se obtiene una variaci6n mas amplia. Estasconversiones no son confiables, de modo que, cuando elcontenido volurnetrico exceda del ocho por ciento, se de-ben hacer pruebas con los rnetodos descritos anteriormen-te , que son mas exactos.

Contaminacion salinaLa arena proveniente de la playa 0 del estuario y adernastambien la arena del desierto contiene sal y es necesarioprocesarla. En el Reino Unido, casi el 20 por ciento de gra-va natural es dragada del mar, bombas sumergibles 10 hacenposible para ganar el material desde profundidades hasta de50 m. EIp rocedimiento mas sencillo consiste en lavar la are-na con agua dulce, pero hay que tener mucho cuidadocuando se trabaja con depositos situados encima de la mar-ca de marea alta, los cuales pueden contener gran des canti-dades de sal, a veces hasta del seis por ciento de masa de laarena. Generalmente, la arena tomada del lecho marino,aunque haya sido lavada con la misma agua de mar, no con-tiene cantidades perjudiciales de sal.Por causa del peligro de corrosion inducida por c1oruros enel refuerzo de acero, la norma BS 8110: Parte 1: 1985 (Usoestructural de concreto) especifica el contenido maximo to-tal de iones de c1oruro en la mezcla. Los c1oruros puedensurgir de todos los ingredientes de la mezcla. En 10 que co-rresponde al agregado, la norma BS 882: 1992 contienegulas sobre el contenido maximo de iones en el agregado

P rop i edade s de l concret o 95


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que esprobable que seaaceptable, aunque el contenido to-tal en la mezcla de concreto sedebera verificar. Los Ifmitesde la norma BS 882: 1992 sobre el contenido de iones decloruro p~r masa, expresado como un porcentaje de lamasadel agregado total, son como sigue:o para concreto presforzado 0.01o paraconcreto reforzado hecho con cementa resistentea sulfatos 0.03o para otro concreto reforzado 0.05

EIrnetodo de la norma BS812:1988 determina el contenidode cloruros solubles en agua; esto puede ser inadecuadocuando el agregado esporoso y pueden existir cloruros den-tro de las partfculas de agregado. 3.38Aparte del peligro de corrosion del refuerzo de acero, si noseremueve la sal, estaabsorbera humedad del aire y causa-ra eflorescencia, depositos blancos de mala apariencia 50-bre la superficie de concreto (vease la pagina 513).EI agregado grueso dragado del mar puede tener un grancontenido de concha. Esto usualmente no tiene efecto ad-verso sobre la resistencia, pero latrabajabilidad del concre-to hecho con agregado que tiene un gran contenido deconchas sereduce ligeramente. 3.44 EIcontenido de conchasde partfculas mas grandes que 5 mm se puede determinarpor recoleccion a mano, usando el rnetodo de la norma BS812:Parte 106:1985. LaNorma Britanica BS882:1992 limi-ta el contenido de conchas del agregado grueso a 20 porciento cuando el tamar'io maximo esde 10 mm y 8 por cien-to cuando esmayor. No obstante, el agregado con un conte-nido de conchas mucho mas grande se ha usado con buenexito en algunas islasdel pacffico. No hay Ifmiteen el conte-nido de conchas de agregado fino.

Particulas inestablesLas pruebas que se hacen a los agregados demuestran enocasiones que la mayorfa de las partfculas que los compo-nen son satisfactorias, pero que existen algunas inestables:esnecesario limitar con claridad la cantidad de dichas partf-culas.Hay dos grandes tipos de partfculas inestables: las que nopueden mantener su integridad y las que causan expansio-nesdestructivas al exponerse a la congelacion 0al entrar encontacto con agua. Laspropiedades destructivas son carac-terfsticas de algunos grupos de rocas y, por 1 0 tanto, seanal i-zaran en relacion con la durabilidad del agregado engeneral (principalmente en la proxima seccion). Enestasec-cion, solo se conslderaran las impurezas no durables.


Losesquistos y otras partfculas de baja densidad seconside-ran inestables; 1 0 mfsmo sucede con las inclusiones blan-das, como los terrones de arcilla, la madera y el carbon,puesto que son causa de picaduras y descascaramientos. Siseencuentran presentes en grandes cantidades (masdel dosal cinco par ciento de la masa del agregado) dichas partfcu-laspueden afectar adversamente la resistencia del concreto,yes preciso impedir su presencia en concretos que habrande estar expuestos a la abrasion.EIcarbon, adernasde ser una inclusion blanda, es un mate-rial poco recomendable por otras razones: sepuede expan-dir, causando fracturas en el concreto y, si se encuentrapresente engrandes cantidades y en forma finamente dividi-da, puede trastornar el proceso de hidratacion de la pastadecemento. Sin embargo, cantidades discretas de partfculasde carbon duro que no sobrepasen de 0.25 % del peso delagregado no tienen ningun efecto adverso sobre la resisten-'cia del concreto.Lapresencia de carbon y otros materiales de baja densidadsepuede determinar por flotacion en un Ifquido de peso es-pedfico adecuado, por ejemplo, mediante el rnetodo pro-puesto por la norma ASTM C 123-92. Si el peligro depicaduras y descascaramiento no estan grave, y la resisten-cia del concreto esla principal consideracion, sedebera ha-cer una mezcla de prueba.Esnecesario evitar la mica porque, en presencia de agentesqufmicos activos producidos durante la hidratacion del ce-mento, puede resultar que se altere y tome otras formas.Adernas, la mica libre en el agregado fino, aunque solo seaen cantidades muy bajas0porcentajes pequer'ios de lamasadel agregado, afecta adversamente la cantidad de agua re-querida y, en consecuencia, la resistencia del concreto .3.45Fookes y Revie 3.69 hallaron que un contenido de 5 por cien-to por masade mica enarena redujo laresistenciade 28 dlasdel concreto por casi 15 por ciento, aun cuando la relacionde agua/cemento se conservaba constante. La razon paraesto es la adhesion probablemente mala de la pasta de ce-mento a la superficie de partfculas de mica. Parece que lamica en la moscovita es mucho mas dar'iina que la biotita.3.58 Estoshechos sedeberan recordar cuando seconsidere eluso en el concreto de materiales tales como arena de arcillade china.No existe metoda estandar para determinar la cantidad demica presente en arena 0 incluso una prueba respecto alefecto de la mica sobre las propiedades del concreto. Si laarena contiene mica, es probable que este concentrada en-tre las partfculas mas finas. Gaynor Meininger 3.63 recomien-dan una cuenta mlcroscopica de partfculas de mica en lafraccion de arena entre tamar'ios de tamiz de 300 y 150 urn(num. 50 anum. 100), Y si rnenos de aproximadamente 15



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por ciento de mica en cuanto a numero de partfculas estapresente en esa fraccion, las

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