Los Agregados .
Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. El término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra triturada utilizadas para preparar morteros y concretos, también se aplica a los materiales especiales utilizados para producir concretos ligeros y pesados.
Los agregados tienen su clasificación, agregados finos y agregados grueso, los cuales estos tipos de agregados llevan un proceso de ensayos (prueba de calidad), lo que nos va a indicar si el tipo de agregado esta apto para el uso de la construcción, y el proceso de ensayos son las siguientes:
- Gradación de agregados o Granulometría: es la distribución de los tamaños de los agregados en una mezcla de hormigón, es importante puesto que de manera directa influye en la cantidad de cemento requerido para determinada resistencia, trabajabilidad de la mezcla (y cantidad de esfuerzo para colocar la mezcla en las formaletas), durabilidad después de instalada y economía general. La norma C33 de la ASTM estipula intervalos de límites de gradación de agragados de finos a gruesos. Los Gruesos se enumeran del tamaño 1 (de 31/2 a 11/2 Pulg) al tamaño 8 (3/8 a Nº 8). Para los tamices Nº 100 y 200 especifica una gradación para arena manufacturada que difiere de la de agregado fino en C33.
- Cantidad de material fino que paso por el tamiz Nº 200: Los materiales susceptibles de pasar por el tamiz Nº 200 son la arcilla, el limo o una bustión de los dos, que incrementa la cantidad de agua requerida por el agregado. Las grandes cantidades del pasa Nº 200 también pueden indicar la presencia de recubrimientos de arcilla en el agregado gruso, que disminuirían la adherencia del agregado a la matriz de cemento.
- Dureza: Este tipo de ensayo se realiza a los agregado gruesos mediante la prueba de abrasión de Los Angeles. Este tipo de prueba rompe el agregado golpeándolo con bolas de acero en un tambor del mismo material.
- Solidez: Esta prueba mide la cantidad de degradación del agregado cuando se expone a ciclos alternados de humedecimiento y secado en una solución de sulfato.
- Forma de la partícula: Las gravas y arenas naturales tienen forma de partícula redondeada y suave. Los agregados triturados (gruesos o finos) pueden tener formas planas y alargadas, angulares, cúbicas, de disco o de barra. Estas formas se observa dependiendo del equipo de trituración y de la mineralogía del agregado. Mientras más sea el alargamiento y angularidad extremas aumentan la cantidad de cemento requerido para dar resistencia.
- Reactividad al potencial álcali-agregado: Los agregado que contienen ciertos tipos de sílices o carbonatos pueden reaccionar con los álcalis presentes en el cemento Portland (óxido de sodio y de potasio). El producto de la reacción agrieta el hormigón o puede crear abombamientos en su superficie. Este ensayo se puede determinar ya sea por una prueba química (ASTM C289) o por el método de la barra de mortero (ASTM C277), la prueba más estricta y más confiable, para su desarrollo exige bastante tiempo.
- Resistencia a la congelación y al descongelamiento: La estructura de los poros, la absorción, la porosidad y la permeabilidad de los agregados son esencial importancia si se utiliza para fabricar hormigón que deba estar expuesto a ciclos reiterados de congelación y descongelación. Los agregados que se saturan críticamente y después se congelas no pueden adaptarse a la expansión del agua congelada. Los datos empíricos revelan que el deterioro congelación -descongelación tiene origen en los agregados grueso y no en los finos. este ensayo se realiza midiendo el comportamiento del hormigón mediante los cambios de peso, una reduccion en el módulo dinámico de elasticidad, y el aumento en la longitud de la muestra.
- Impurezas en agregados: Los timpos de fraguados y de endurecimiento erráticos pueden deberse a la presenciade impurezas órganicas en los agregados, en especial las arenas. Un método para investigar la presencia de estas impurezas se contempla en la norma ASTM C40.
- Estabilidad de volumen: La estabilidad de volumen se refiere a la susceptibilidad del agregado a la expansión al ser calentado o a expansiones y contracciones cíclicas cuando se satura o se seca. Debe evitarse los agregados que pueden sufrir cambios de volumen debido a la humedad.
- Nivel de Acentamiento: Este tipo de ensayo se mide con el hormigón deseado, se coloca un cono truncado llamado (Cono de Abrahan). Se llena este cono con el hormigón razante luego se iza el cono y se hace la medición del hormigón. Para un buen nivel de acentamiento tiene que ser 4 pulg pero puede variar de 2 a 6 pulg.
Cementos Portland.
El cemento Portland, el más común de los cementos modernos, se fabrica mediante la mezcla cuidadosa de materias primas seleccionadas a fin de producir un material terminado que cumpla los requisitos de la norma ASTM C150 para uno de los ocho tipos específicos de cemento.
Las materias primas las conforman cuatro materiales principales Cal (CaO), Hierro (Fe2O3), Sílice (SiO2) y Alúmina (Al2O3) y dos compuestos menores los cuales son el Yeso (CaSO4 · 2H2O) y Magnesia (MgO). Los materiales Calcáreos como la Cal provienen regularmente de piedra caliza, calcita, arcilla calcárea o esquistos; Los Argilosos como el Sílice, Alúmina, se derivan de arcilla, arcilla calcárea y arena.
En el proceso, se extraen las materias primas y luego se pulverizan antes de mezclar en proporciones predeterminadas. La mezcla se coloca en la parte superior de un horno rotatorio calentado a una temperatura entre 1427 y 1649 ºC mediante la combustión de gasolina, aceite o carbón en polvo. La exposición a temperatura elevada derrite y combina químicamente las materias primas formando nódulos duros llamados Clinker o escoria de cemento. Después de enfriarse, el Clinker pasa por un molino de bolas y se muele hasta lograr una finura tal que pueda pasar por un tamiz Nº 200 (75 μm).
Durante el proceso de molido, se añade yeso en pequeñas cantidades para controlar la temperatura y regular el tiempo de fraguado del cemento.
- Tipo I: Cemento para usos generales, es el que más se emplea para fines estructurales comunes. Cuando no se requieren las propiedades especiales especificadas para los otros cuatro tipos de cemento.
- Tipo II: Cemento modificado que se utiliza en hormigones con exposición moderada al ataque de sulfatos o en los que requieren calor de hidratación moderadamente bajo. El cemento tipo II adquiere su resistencia con mayor lentitud que el tipo I.
- Tipo III: Logra resistencia considerable en corto periodo, en sólo siete (7) días, la resistencia del hormigón preparado con este cemento es casi igual a la del hormigón con 28 días de fraguado.
- Tipo IV: Es un cemento de bajo calor de hidratación y ha sido diseñado para la construcción de elementos masivos de hormigón. El cemento normal tipo I, cuando se usa en grandes masas que no pueden perder calor por radiación, liberará suficiente calor durante la hidratación del cemento para alcanzar la temperatura del concreto hasta 10º o 16ºC.
- Tipo V: Es un cemento Portland diseñado a usarse cuando se requiere alta resistencia al sulfato, las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y en estructuras expuestas al agua del mar.
Los Aditivos.
Un aditivo es un material diferente del agregado, cemento Portland o agua que se añade como ingrediente al concreto antes o durante la mezcla. Están disponibles muchos aditivos para concreto, para modificar, mejorar o impartir propiedades especiales a las mezclas de concreto. Los aditivos sólo se deben utilizar cuando realmente se necesite alguna característica especial en el concreto, y esta no puede obtenerse en forma económica ajustando la mezcla básica.
Los aditivos químicos utilizados en el concreto por lo general actúan como reductores de agua, aceleradores y retardadores de fraguado, o una combinación de los mismos. La norma ASTM C494 «Standard Specification of Chemical Admixtures for Concrete», contiene la siguiente Clasificación:
Tipo Propiedad A Reductores de agua B Retardador de fraguado C Acelerador de fraguado D Reductor de agua y retardador de fraguado E Reductor de agua y acelerador de fraguado F Reductor de agua de alto rango G Retardador de fraguado y reductor de agua de alto rango Tipos de Aditivos.
- Aditivos Reductores de Agua: Disminuyen la cantidad de agua necesaria para una mezcla de concreto al reaccionar químicamente con productos de hidratación temprana para formar una capa monomolecular de aditivo en la interfase cemento-agua. Esta capa aísla partículas individuales de cemento y disminuye la energía necesaria para que la mezcla fluya. De esta forma se «lubrica» la mezcla y expone más particulas de cemento para hidratación.
El aditivo tipo A permite la reduccion de la cantidad de agua para la mezcla y por ende conserva el mismo asentamiento en ella. En una relacion agua-cemento constante, este aditivo permite que el contenido de cemento se disminuya sin pérdida de resistencia.
Los aditivos tipo F y G se utilizan cuando se requieren concretos con mucha manejabilidad. Un concreto sin aditivo tiene de manera características un asentamiento entre 3 y 4 pulg. Después de que se incorpora el aditivo, el asentamiento puede llegar a estar entre 8 y 10 pulg sin segregación de los componentes de la mezcla . Estos aditivos son especial utilidad en mezclas con relaciones agua-cemento bajas. La disminución de agua entre 12 y 30% permite una reducción correspondiente en el material cemento.
- Aditivos Incorporadores de Aire: Froman numerosos espacios microscópicos de aire dentro del concreto para protegerlo de degradación ocacionada por congelamiento y descongelamiento repetido o exposición a productos químicos agresivos. Para concretosexpuestos a ciclos reiterados de congelamiento y descongelamiento, las burbujas de aire suministran espacio para la expansión de agua interna o externa, que de otra forma dañarían el concreto.
- Aditivos Aceleradores del Fraguado: Se utilizan para disminuir el periodo desde el inio de la adición de agua al cemento hasta el fraguado inicial y para aumentar la tasa de ganancia de resistencia del concreto, y el aditivo de mayor uso es el cloruro de calcio.
- Aditivos Retardadores: Hasta cierto punto todos los aditivos reductores de agua normales retardan el fraguado inicial del concreto. Un aditivo tipo A,B o D permitirá el transporte del concreto, por un periodo más largo antes de ocurir el fraguado inicial, el fraguado final también se retarda. En consecuencia, hay que tomar precauciones si se va a utilizar concreto retardado en los muros.
- Aditivos Minerales: Las cenizas volantes, las puzolanas y las microsílicas se incluye en la clasificación de los aditivos minerales, algunas veces el cemento natural.