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¿Qué son los áridos? Conozca su importancia en las mezclas de hormigón y concreto
Autor: Constructor, publicado el
Completa guía explicativa sobre las características y clasificaciones de los áridos. Nota escrita por Sergio Olmos Vásquez, docente de la Escuela de Construcción de Duoc UC, sede Maipú.
El hormigón es un material que está constituido básicamente por materiales pétreos (como grava o arena), un aglomerante, agua y a veces otros componentes. Estos insumos, al mezclarse entre sí, forman una masa plástica trabajable, que permite ser moldeada en la forma que se desee, la que posteriormente endurece obteniendo como resultado una piedra artificial.
Los áridos son materiales pétreos de diferentes tamaños. Son partículas duras, de forma y tamaño estables. Aunque hay algunas excepciones, se les dio ese nombre, áridos, porque no reaccionan químicamente con los otros componentes del hormigón. Forman la estructura resistente y estable del hormigón.
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Aproximadamente representan el 80% de la masa y el 70% del volumen del hormigón. Los áridos cumplen varias funciones en el hormigón. Eliminan o mitigan ciertas características negativas de la pasta de cemento como cambios de volumen por humidificación o secado, calor de hidratación, vulnerabilidad a agentes agresivos, fragilidad, costo.
En el hormigón fresco, los áridos proporcionan un relleno económico. Para lograr las características mencionadas en el párrafo anterior, la forma y granulometría de las partículas deben dejar un bajo contenido de huecos. Las partículas de arena proporcionan cohesión a la mezcla. Es decir, se requiere una cantidad mínima de arena para lograr hormigones cohesivos y estables, sin embargo, una cantidad excesiva de arena u otros materiales finos requieren mucha pasta para cubrirlos, lo que lleva a mayores costos y muchas veces a hormigones no satisfactorios.
En el hormigón endurecido, los áridos proporcionan estabilidad de volumen al hormigón, reducción de la contracción debido al efecto de relleno (pasta que se contrae menos) y al efecto de restricción de la pasta, producen una menor generación de calor debido al efecto de llenado. Los agregados gruesos mejoran la adherencia con el acero.
Los áridos son más estables que la pasta de cemento, por lo que incrementa la durabilidad del hormigón. Los agregados de peso normal aumentan la densidad, el módulo de elasticidad y la tenacidad del hormigón.
Clasificación de los áridos
Los áridos se pueden clasificar de diferentes maneras. Una clasificación normalizada, según el proceso de fabricación del árido, otra clasificación por tamaño, clasificación por densidad real, clasificación por tipo de yacimiento.
Además de las clasificaciones indicadas, los áridos se pueden dividir en áridos naturales y áridos artificiales. Según sea el origen de la roca, los áridos pueden ser ígneos, sedimentarios o metamórficos.
La norma NCh 163 indica, como requisito general, que los áridos deben estar constituidos por partículas duras, de forma y tamaño estables y deben estar limpios y libres de terrones, partículas blandas o laminadas, arcillas, impurezas orgánicas, sales y otras sustancias que por su naturaleza o cantidad afecten la resistencia o la durabilidad de morteros y hormigones, de acuerdo con los valores límites que se especifican en esta norma.
También la norma establece los requisitos generales que deben cumplir los áridos para morteros y hormigones. Se aplica a los áridos de densidad real entre 2.000 y 3.000 kg/m3 que se emplean en la elaboración de morteros y hormigones.
Las partículas muy finas son perjudiciales, puesto que disminuyen la adherencia, favorecen los cambios volumétricos y aumentan la demanda de agua. Por otra parte, por tener menor densidad tienden a subir a la superficie dejándola más débil. Es muy probable que sean finos arcillosos.
La absorción de agua es una característica negativa y está relacionada con la porosidad del árido, lo que es síntoma de debilidad. Con mucha absorción, el árido es más vulnerable a tener problemas si hay exposición a ciclos de congelación y deshielo.
La resistencia a la abrasión por desgaste en la máquina de Los Ángeles (la cual se utiliza para determinar la resistencia a la degradación de los áridos gruesos) es una medida indirecta de la resistencia del árido.
En cuanto a la forma, una partícula defectuosa es aquella en que el espesor es menor que un tercio del largo. Estas partículas son perjudiciales pues dejan muchos vacíos, desmejoran considerablemente la trabajabilidad. Lo ideal es tener partículas similares a esferas en áridos redondeados y similares a cubos en áridos triturados. El aspecto de áridos gruesos angulares de textura rugosa y áridos gruesos redondeados de textura lisa.
Las partículas desmenuzables son partículas muy débiles, que se desmenuzan con la presión de los dedos. Son muy poco comunes en los áridos del país.
La resistencia a la desintegración por sulfatos es un indicador de la resistencia de los áridos a los ciclos de congelación y deshielo. El índice de trituración es un indicador que puede reemplazar o complementar el ensayo de desgaste de la máquina de Los Ángeles. Básicamente se mide los cambios granulométricos al someter a los áridos gruesos a un esfuerzo de compresión y a impacto los áridos finos.
La Dirección de Vialidad y la norma NCh163 define que una partícula es chancada cuando tiene dos o más caras fracturadas, es decir tiene al menos una arista viva. El ensayo es visual.
El carbón y lignito, muy poco presentes en los áridos del país, son partículas muy oscuras y débiles. Por densidad ascienden a la superficie.
Las impurezas orgánicas disminuyen la resistencia y retardan el fraguado.
La granulometría es muy importante tanto en el hormigón fresco como en el hormigón endurecido. Por una parte, afecta significativamente la trabajabilidad y determina los requerimientos de agua; afecta la velocidad y cantidad de agua de exudación y la segregación de los materiales y también tiene influencia en la colocación y acabado del hormigón.
Estas características del hormigón fresco también afectan las características del hormigón endurecido: resistencia, retracción y durabilidad.
La granulometría es fundamental en el diseño de mezclas; pues, con la mezcla de áridos lo que se busca la máxima compacidad; es decir, que los huecos que dejan las partículas mayores sean llenados por otras menores y así hasta que los vacíos más pequeños sean llenados por la pasta de cemento.
El tamaño máximo absoluto de un árido es la abertura del menor tamiz por el que pasa el 100% del material. El tamaño máximo nominal es el menor tamiz por el que pasa al menos el 90% del árido. En la práctica lo que se emplea es el tamaño máximo nominal.
El tamaño máximo nominal a utilizar depende de la estructura que se va a hormigonar. La norma NCh170 establece que este tamaño debe ser menor o igual que el menor de los valores de 1/5 de la menor distancia entre las paredes interiores del moldaje, o bien de 3/4 de la menor distancia libre entre armaduras o también de 1/3 del espesor de losas armadas.
Hormigones y áridos
Existen algunos ensayos prácticos para verificar algunas propiedades de los áridos, entre los que se cuentan las densidades, densidad aparente, densidad real, absorción, dureza, esponjamiento, materias orgánicas, contenido de arcilla o limo, contenido de humedad.
Para lograr un adecuado control de calidad, se deben tomar las precauciones y medidas necesarias para que las características de los áridos considerados en la dosificación se mantengan inalteradas. Para este efecto se debe realizar un adecuado manejo y almacenamiento de ellos.
Se recomienda no variar la procedencia durante la ejecución de la obra, para minimizar o eliminar fuentes de variación en la dosificación, con el fin de tener un hormigón que satisfaga la relación calidad/costo deseada.
Los hormigones de tipo especial, designando como tales a aquellos que presentan características distintas de las habituales en lo que concierne a los materiales constituyentes, a su dosificación o en las condiciones de su uso en obra.
Es así que el hormigón liviano, que se designa convencionalmente a aquellos que poseen una densidad inferior a 1.9 kg/dm3.
Los hormigones livianos tienen un amplio campo de uso en los casos en que se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica y también para rebajar el peso muerto actuante sobre los elementos estructurales resistentes.
Los hormigones livianos con áridos livianos pueden ser de origen natural o bien producidos artificialmente. De origen natural que corresponden a materiales en los cuales ha quedado aire atrapado en su interior durante su proceso de formación. Esta situación se presenta, por ejemplo, en las rocas de origen volcánico, como ser las lavas y la piedra pómez, siendo este último el árido liviano de origen natural más utilizado.
Los hormigones con áridos de origen artificial, corresponden a materiales especiales, tales como pizarras, arcillas, esquistos, los que al ser tratados mediante calor hasta su fusión incipiente y producirse en su interior desprendimiento de gases de los materiales que los constituyen, se expanden, disminuyendo su densidad.
Los áridos livianos de origen artificial permiten obtener hormigones de menor densidad y mayor resistencia que los de origen natural, estando su rango de uso comprendido entre 0.6 y 1.0 kg/dm3.
Los hormigones pesados se definen convencionalmente como aquellos que tienen una densidad superior a 3.0 kh/dm3.
Este tipo de hormigones ha alcanzado un amplio uso como protección contra las radiaciones producidas en las plantas en base a energía nuclear.
La obtención de hormigones pesados queda condicionada al empleo de áridos de alto peso específico, para lo cual se les obtiene normalmente de rocas mineralizadas o bien, aunque con menor frecuencia, se recurre a áridos constituidos por granalla o trozos metálicos.
De los primeros, las variedades más usadas provienen de los minerales de fierro, tales como la magnetita, la ilmenita y la hematita, los cuales son sometidos a un proceso de chancado y selección, obteniéndose áridos cuyos pesos específicos oscilan entre 4.2 y 4.8 kg/dm3. Se utilizan también dentro de este tipo de áridos los provenientes de la barita, que proporciona áridos con pesos específicos comprendidos entre 4.0 y 4.4 kg/dm3.
Los áridos obtenidos a partir de desechos metálicos se obtienen a partir de trozos de barras de acero redondo, recortes de planchas de acero o granalla. Su peso específico es similar al del fierro, es decir 7.5 a 7.8 kg/dm3.
Estos áridos deben cumplir en líneas generales las mismas condiciones estipuladas para los áridos convencionales.
El principal uso de los hormigones pesados ha sido como escudo protector contra las radiaciones provenientes de las instalaciones que funcionan en base a elementos radiactivos, tales como las plantas de energía nuclear.
Finalmente podemos concluir que los áridos son fundamentales en la fabricación de hormigón, pues forman cerca del 70% del volumen del hormigón y en consecuencia se debe cuidar la calidad y correcto uso, para lo cual nos apoyamos en la normas tales como la NCh 170 sobre hormigones y NCh 163 sobre los requisitos de los áridos.
