RESISTENCIA Y DURABILIDAD DE LOS AGREGADOS

 RESISTENCIA Y DURABILIDAD DE LOS AGREGADOS

De la resistencia mecánica

Por su propia naturaleza, la resistencia del concreto no puede ser mayor que la de sus agregados. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los concretos convencionales dista mucho de la que corresponde a la mayoría de las rocas empleadas como agregados, las mismas que se encuentran por encima de los 1,000 k/cm². Por esta razón no se ha profundizado el análisis de la influencia del agregado en la resistencia.

Lo expresado anteriormente es de fácil comprobación, si se observa la fractura de los especímenes de concreto sometidos a ensayos de compresión. En ellos, la rotura se presenta en el mortero o en la zona de adherencia con el agregado grueso y, por excepción, en los agregados descompuestos o alterados. Pocas veces se determina la resistencia de compresión de los agregados; en estos casos, se evalúa la resistencia de la roca en probetas talladas para la prueba. Los resultados obtenidos no son indicativos, por la influencia intrínseca de los posibles planos débiles de la roca y lo incierto de extrapolar valores a las partículas fragmentadas.

Eventualmente, se emplea un ensayo de aplastamiento o trituración, colocando la muestra de granulometría normalizada dentro de un molde cilíndrico y sometiéndolo a compresión por intermedio de un émbolo en la máquina de prueba. La calificación del agregado se realiza por análisis granulométrico, para definir el porcentaje fragmentado en el ensayo. Por las limitaciones del método, su uso ha quedado restringido a los agregados ligeros.

También se practica el ensayo de resistencia al impacto evaluando la propiedad conocida como "tenacidad". El ensayo consiste en determinar la altura mínima desde la cual un peso normalizado produce la rotura de una muestra cilíndrica de roca. Esta prueba, que se origina en los tiempos de las carretas con ruedas de acero, constituyó la norma ASTM D 318, que fue anulada en 1965.

Pruebas de desgaste.

En la mayoría de las normas sobre agregados a nivel internacional se establecen pruebas de desgaste o abrasión. En Norteamérica, la más generalizada es el denominado Ensayo de Los Ángeles, consistente en colocar una muestra de agregado con granulometría especificada en un cilindro rotatorio horizontal, conjuntamente con un número de bolas de acero, aplicando al tambor un número dado de vueltas. El porcentaje de material fragmentado constituye un indicador de calidad. El Ensayo de Los Angeles está normalizado por el ASTM, pues el ensayo tradicional de Dewal fue anulado en 1971. Los resultados han evidenciado correlación con el comportamiento del concreto en pavimentos. Por otra parte, se estima como un indicador de la calidad del agregado.

Los métodos de ensayo.

Existen dos métodos de ensayo que corresponden a agregados gruesos mayores de 3/4", denomina estas normas como C 535 y C 131.

La muestra de ensayo debe corresponder a las graduaciones establecidas en las tablas 1 y 2 según sea el caso.

La carga abrasiva consiste en esferas de acero, de aproximadamente 4.7 cm. (1 7/8") de diámetro y cada una con un peso entre 390 y 445 g. La muestra, conjuntamente con la carga abrasiva, se colocan en la máquina de Los Angeles y se le hace rotar durante 500 revoluciones, en el caso del agregado más pequeño; y a 1,000 revoluciones en el otro.

Se debe cuidar que la máquina tenga una velocidad periférica uniforme. Cuando se produce una pérdida de carrera en el mecanismo motriz, los resultados de ensayo varían apreciablemente.

Cuando se desea obtener información sobre la uniformidad del agregado, se determina la pérdida que se produce después del 20% de las revoluciones normalizadas, que en relación a la pérdida obtenida al término de la prueba, no deberá exceder en más de 0.2 si el material es de dureza uniforme.

La pérdida de material después del ensayo se determina tamizando la porción final en la malla N° 12. La diferencia entre el peso original y el peso final de la muestra de ensayo se expresará como porcentaje del peso original.

Los agregados y la durabilidad del concreto.

El comportamiento de los agregados en condiciones especiales puede causar la alteración del concreto, afectando su durabilidad. Se han estudiado con detalle las reacciones químicas entre la sílice activa de algunos agregados y los álcalis del cemento. Este fenómeno, conocido como reacción álcali/agregado, es general en los Estados Unidos, pero no se ha observado en el Perú. En regiones donde se producen heladas, se verifica la desintegración del concreto por fenómenos de orden físico, debidos a la expansión del agua contenida en el agregado, al pasar al estado sólido.

La estabilidad de los agregados.

El comportamiento de los agregados en los concretos sujetos a la acción de las heladas se evalúa por el conocimiento de su comportamiento histórico en obras similares. Cuando esto no es posible, o se quiere una opinión más sustentada, se recomienda efectuar una de las pruebas siguientes: el ensayo de congelamiento o de inmersión en sulfato de magnesio o de sodio. En ambos casos se trata de establecer una similitud entre el ensayo y la realidad.

El comportamiento del concreto expuesto a la congelación guarda relación con la estructura de poros de los agregados. En efecto, si el agregado tiene un alto coeficiente de absorción, puede ocurrir que cuando el agua pasa del estado líquido al sólido por el congelamiento, la expansión de volumen provoca tensiones internas muy elevadas, que ocasionan el agrietamiento o desintegración del concreto.

Una prueba de evaluación consiste en someter el agregado a una serie de ciclos de congelación y de hielo.

El ASTM ha normalizado el ensayo C-88, por el cual una muestra de agregado de granulometría especificada se coloca en una solución saturada de sulfato de sodio o de magnesia, determinando su alteración. Se estima que la formación de los cristales de sal en la estructura capilar del agregado se realiza con incremento de volumen, sometiendo el agregado a condiciones similares a las que se presentan en el caso de las heladas. Existen serias discrepancias sobre el grado de correlación existente entre el ensayo y la realidad.

TABLAS QUE FALTAN

Del método de ensayo

La muestra se sumerge en una solución de sulfato de sodio o sulfato de magnesio, preparado de acuerdo a la norma, durante no menos de 16 horas ni más de 18 horas, de manera que quede totalmente cubierta por la solución. Después de cumplido el período se retira la muestra dejándola escurrir y llevándola a un horno de 110°C. La muestra a temperatura ambiente se somete a un nuevo período de inmersión, repitiéndose este ciclo el número de veces requerido.

La interpretación del ensayo se efectúa de manera cualitativa y cuantitativa. En el primer caso, se examinan las partículas mayores de 3/4" después de cada ciclo, determinando su estado y clasificándolo según su desintegración, agrietamiento, hendidura, exfoliación y desmoronamiento.

La evaluación cuantitativa del ensayo se realiza por un promedio compensado, calculado a partir del porcentaje de pérdida para cada fracción granulométrica, teniendo como base la graduación de la mezcla antes del ensayo.

Las especificaciones ASTM, establecen como máximo aceptable para la prueba de sulfato de magnesio en 18% y en el caso de sulfato de sodio el 12%.