Los elementos contaminantes de los agregados actúan sobre el concreto reduciendo su resistencia, modificando la durabilidad y dañando su apariencia externa.
En otros casos, alteran el proceso de mezclado, incrementando la exigencia de agua o retrasando el proceso de fraguado.
De acuerdo al tipo de acción, podemos clasificar los contaminantes como de carácter físico químico.
Los físicos actúan sea en el exterior del agregado, como es el caso de los finos y de las partículas adheridas, o de manera externa, como los elementos con exceso de poros o partículas de diferente e expansión térmica.
Los factores químicos se distinguen según actúen directamente sobre el cemento, como las impurezas orgánicas; o independientes de aglomerante, como los materiales solubles.
La mayoría de los agregados presentan algún grado de contaminación, pero la norma determina el porcentaje máximo admisible. Los elementos perjudiciales que generalmente se encuentra en los agregados son: los muy finos, que exigen exceso de agua; los recubrimientos que afectan la adherencia; las partículas débiles, inestables o impurezas, que actúan sobre la hidratación.
Los excesos, en la mayoría de los casos, pueden eliminarse fácilmente, mediante el proceso de lavado, como sucede en los materiales finos ligeros.
Impurezas orgánicas
Los agregados eventualmente pueden estar contaminados con materias orgánicas, originadas por la descomposición de elementos vegetales, en forma de margas orgánicas. Estas impurezas puede afectar las reacciones de hidratación, modificando el fraguado o reduciendo la resistencia.
El control inicial del agregado se realiza de manera cualitativa, mediante una prueba colorimétrica, aplicable especialmente a las arenas. El valor de este ensayo es indicar la presencia potencial de compuestos orgánicos nocivos, permitiendo así la realización de ensayos adicionales de mayor precisión.
El procedimiento de ensayo consistente en comparar una solución de referencia, de color-patrón, con la coloración de liquido que sobrenada, después de un periodo de 24 horas, sobre una muestra de arena, aproximadamente 500 gr, luego de mezclada con una solución al 3% de hidróxido de sodio en agua. La solución de referencia, debe ser preparada, en cada caso, disolviendo bicromato de potasio (K2Cr2O7) (grado 1,84) a razón de 0.250 g. Por 100 cm3 de ácido. Cuando el color del liquido de la muestra de ensayo mas oscuro que el color de referencia, se puede inferir la presencia de materia orgánica.
En los casos en que el ensayo sea positivo, se establece una prueba adicional, consistente en comparar la resistencia de la compresión de morteros, fabricados con la arena cuestionada y otra reconocida como sana. En el caso de que la resistencia alcanzada con la arena patrón, no deberá emplearse el agregado, por inadecuado.
Partículas livianas
Algunos materiales de baja densidad, como el carbón, los materiales fibrosos y la madera, pueden afectar la durabilidad del concreto. Las normas establecen el máximo de partículas livianas permisible, las mismas que son evaluadas mediante separación por suspensión en liquido de alta densidad.
Los compuestos utilizados son los siguientes:
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Reactivo Tetrabromoetano Benceno Bromoformo Tetracloruro de carbono monobromobenceno |
Densidad 1,97 0,88 2,88 1,58 1,49 |
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La muestra de ensayo varia según el tamaño máximo del agregado dentro de los siguientes rangos: |
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Tamaño máximo Arena 19,00 mm 38,10 mm 76,10 mm |
Peso en gramos 200 3,000 5,000 10,000 |
El procedimiento consiste básicamente en el introducir la muestra en un recipiente que contiene el liquido de ensayo, en un volumen por lo menos igual a 3 veces absoluto del agregado, agitando luego y retirando las partículas que flotan, en el caso de la arena, se realiza una operación de decantación. En el resultado se expresa un porcentaje, como el cociente del peso seco de las partículas decantadas y el peso de la muestra de ensayo.
Material más fino de 74 micrones
El material muy fino, constituido por arcilla y limo, se presenta recubriendo el agregado grueso, o mezclado con la arena. En el primer caso, afecta la adherencia del agregado y la pasta; en el segundo, incrementa los requerimientos de agua de mezcla. En principio, un moderado porcentaje de muy finos puede favorecer la trabajabilidad, pero su incremento afecta la resistencia del concreto.
El procedimiento de ensayo consistente en lavar una muestra de agregado y pasar el agua de lavado a través del tamiz Nº 200 de 74 micrones. La perdida de masa resultante del lavado se calcula como un porcentaje de la masa de la muestra original y es expresada como la cantidad de material que para el tamiz.
La muestra de ensayo deberá tener el peso que corresponde a la siguiente tabla:
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Tamaño nominal máximo (mm) |
Peso mínimo (g.) |
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2,38 4,76 9,51 19,00 31,10 ó mayor |
100 500 2,000 2,500 5,000 |
Partículas inestables
Algunos elementos que contaminan los agregados no mantienen su integridad o experimentan en contacto con el agua expansiones destructivas. Tal es el caso de la pizarra y otras partículas de baja intensidad. En otros casos, inclusiones blandas, como el carbón, pueden hincarse y causar roturas en el concreto. La presencia de estas partículas se determina por la prueba de decantación en líquido denso.
Las piritas de hierro presentan características expansivas, al reaccionar con el aluminato calcico del cemento. La mica pueda alterarse en el proceso de hidratación del cemento, además de requerir en un exceso de agua de mezcla.
Terrones de arcilla y partículas deleznables
Este tipo de inclusión afecta la calidad del concreto.
La determinación de las partículas deleznables se efectúa de la siguiente manera:
La muestra se extiende en una capa delgada sobre el fondo de un recipiente y se cubre con agua pura por periodo de 24 horas. Las partículas que pueden desintegrarse con los dados hasta reducir a material fino, se clasifican como terrones de arcilla o partículas deleznables.
Rotura de las partículas desintegrables se han roto, la muestra se tamizara por la vía húmeda.
El tamaño de la muestra está dado por la siguiente tabla:
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Tamaño de las partículas |
Peso en gramos |
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4,76 mm (Nº 4) a 9.51 mm (3/8”) 9,51 mm (3/8”) a 19.0 mm (3/8”) 19,0 mm (3/4”) a 38,1 mm (1 ½”) Mayor que 38,1 mm (1 ½”) |
1000 2000 3000 5000 |
Los tamices de lavado serán el Nº 20 (8,4 micrones) para la arena y el Nº 4 (4.76 mm) para la piedra.
El porcentaje de las partículas deleznables se expresa como el cociente del paso de la muestra y el peso de las partículas deleznables tamizadas.
Limite de Sustancias Perjudiciales y Requerimiento de Propiedades Físicas De Agregados Gruesos para Concreto (1)
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MÁXIMO PERMISIBLE |
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Designación |
Tipo o localización de la Construcción del Concreto |
Terrones de Arcilla y Partículas desmenusables |
Horsteno (menos 2.40 densidad 550) |
Total de % Terrenos de arcilla y partículas desmenusables y Horsteno |
Material mas fino 75 micrones |
Carbón y Lignito |
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15
25
35
45
15 |
Pisos, cimientos, columnas y vigas no expuestas a la intemperie, lozas de piso interior a ser cubiertas.
Pisos interiores sin cubierta.
Cimiento de pared por sobre el terreno, muros de contención, contrafuertes, espigones, carreras y vigas expuestas a la intemperie.
Pavimentos, cubiertas de puentes, carreteras, senderos, patios, pisos expuestos y pórticos o estructuras contiguas a muelles, sujetas a constante humedecimiento.
Concreto arquitectónico expuesto. |
10.0
5.0
5.0
3.0
2.0 |
5.0
5.0
3.0 |
7.0
5.0
3.0 |
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0 |
1.0
0.3
0.3
0.5
0.5 |
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Regiones Climáticas Moderadas |
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1M
3M
4M
5M
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Pisos, cimientos, columnas y vigas no expuestas a la intemperie, lozas de piso interior a ser cubiertas.
Cimientos de pared por sobre el terreno, muros de
Contención, contrafuertes, espingonas, carreras y vigas expuestas a la intemperie.
Pavimento, cubiertas de puentes, carreras, senderos, patios, pisos de expuestos y pórticos o estructuras contiguas a muelles, sujetas a constante humedecimiento.
Concreto arquitectónico expuesto. |
10.0
5.0
5.0
3.0 |
8.0
5.0
3.0
|
10.0
7.0
5.0 |
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0 |
1.0
0.5
0.5
0.5
0.5
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Regiones Climáticas Suaves |
||||||
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1N
2N |
Losas sujetas a abrasión del traficó, cubiertas de postes, pisos, veredas, pavimentos. Todos los otos tipos de concreto. |
5.0
10.0 |
…
… |
…
… |
1.0
1.0 |
0.5
1.0 |
Regiones Climáticas (1)
Las regiones climáticas son definidas como sigue, en términos del índice climático:
(S) Región Climática Severa – Índice Climático mayor de 500días – pulgadas (1270 días – cm)
(M) Región Climática Moderada – Índice Climático de 100 a 500 días – pulgadas (254 – 1270 días – cm)
(N) Región Climática Suave – Índice Climático menor de 100 días – pulgadas (254 días – cm)
Estas limitaciones se aplican sólo a agregados en los que el horteno aparece como una impureza, no se aplican a cascajo en el que predomina el horsteno. Las limitaciones de estabilidad de tales agregados deben estar basadas en registros de comportamiento en el ambiente en el que ha de emplearse.
Este porcentaje puede ser incrementado bajo una de las siguientes condiciones:
a): si el material más fino que 74 micrones está esencialmente libre de arcilla o esquisto, el porcentaje puede ser incrementado a 1,5;
b): Si se sabe que la fuente del agregado fino a emplearse en el concreto contiene menos que la cantidad máxima especificada que pase la malla 75 micrones (tala 1) el porcentaje límite (L) de la cantidad de agregado grueso puede ser incrementado a L = 1 + ( (P) / (100 – P) ) (T – A), donde P = porcentaje de arena en el concreto como un porcentaje de agregado total, T = límite de la Tabla 1 de la cantidad permitida en el agregado fino, y A = la cantidad real de agregado fino. (Esto provee un cálculo de pesaje diseñado a limitar la masa máxima que pasa la malla 75 micrones en el concreto a la que sería obtenida si tanto el agregado fino como el grueso fuesen suministrados al porcentaje máximo tabulado para cada uno de estos ingredientes).
Índice climático (1)
El efecto del clima está relacionado con el índice climático que, para cualquier localidad, es el producto del promedio anual del número de días de ciclo de congelamiento y el promedio anual de la precipitación pluvial en el invierno, en pulgadas (o centímetros). Un día de Ciclo de Congelamiento es cualquier día durante el cual la temperatura del aire queda debajo de 32 °F (0 °C).
El promedio del número de días de ciclo de congelamiento en un año puede ser tomado como igual a la diferencia entre la media del número de días en los que la temperatura mínima fue 32°F ( 0 °C) ó mas bajo, y la media del número de días durante los cuales la máxima temperatura fue 32 °F (0 °C) ó menos. La precipitación pluvial de invierno es la suma, en pulgadas (o centímetros) de la medida mensual de la precipitación (pluvial) corregida durante el periodo entre e incluyendo la fecha normal de la ocurrencia de la primera congelación (32 °F, 0 °C) en el otoño y la fecha normal de la última ocurrencia de congelamiento (32 °F, 0 °C) en la primavera. La precipitación pluvial en invierno es igual al total de la precipitación menos en décimo del total de la precipitación de nieve, cellisca y granizo. La caída de lluvia para una porción del mes prorratea.
…contaminación de los agregados.