Agregados ígneos Para fabricar concreto 30/09/2009
BUAP Facultad de Ingeniería Maestría en Ingeniería en construcción José Victor Meneses Campos
Puebla, México
AGREGADOS ÍGNEOS PARA FABRICAR CONCRETO
AGREGADOS DEL CONCRETO HIDRÁULICO
En las mezclas de concreto hidráulico convencional, los agregados suelen representar entre 60 y 75 por ciento, aproximadamente, del volumen absoluto de todos los componentes; de ahí la notable influencia que las características y propiedades de los agregados pétreos ejercen en el concreto endurecido (1). Las rocas son materiales solidificados de la superficie terrestre, compuesto de uno o varios minerales y también de sustancias amorfas no cristalinas, que forman masas de notables dimensiones y geológicamente independientes. Todas las rocas están sometidas a un ciclo petrogenético más o menos completo. (2)
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CLASIFICACION DE LOS AGREGADOS DE PESO NORMAL
Los agregados de peso normal comúnmente proceden de la desintegración, por causas naturales o medios artificiales, de rocas con peso especifico entre 2.4 y 2.8, aproximadamente (los agregados de peso normal se deben atender a los requisitos de la ASTM C 33 o AASHTO M 6/M80, NMX‐C‐111 (4) ); de manera que al utilizarlos se obtienen concretos con peso volumétrico, en estado fresco, en el intervalo aproximado de 2200 a 2550 kg./m3. Existen diversas características en los agregados, cuyas diferencias permiten clasificarlos e identificarlos. Las principales características que sirven a tal fin, se indican a continuación (1). POR EL ORIGEN DE LAS ROCAS
Una primera razón para establecer diferencia entre los agregados, se refiere al distinto origen de las rocas que los constituyen. La definición del origen y la composición de las rocas es un asunto útil y necesario, porque permite inferir ciertos aspectos relacionados con el comportamiento de las mismas al ser utilizadas como agregados en el concreto. Por su génesis geológica, las rocas se dividen en ígneas, sedimentarias y metamórficas, las que a su vez se subdividen y clasifican en diversos tipos de acuerdo con sus características textuales y mineralógicas. Las rocas ígneas, o endógenas, proceden de la solidificación por enfriamiento de la materia fundida (magma) y pueden dividirse en dos grupos: las rocas intrusivas, o plutónicas, que provienen del enfriamiento lento que ocurre inmediatamente abajo de la superficie terrestre. Las extrusivas, o volcánicas, que se producen por el enfriamiento rápido del material que es expulsado en las erupciones volcánicas (derrames lávicos y eventos piroclásticos). Las rocas ígneas se clasifican por su textura, estructura y composición mineralógica y química, de igual modo que las otras clases de rocas (1). Las rocas ígneas, compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos, suelen clasificarse según su contenido de sílice (lo cual genera reacción álcali‐agregado). Las principales categorías son ácidas o básicas, siendo el granito y la riolita ejemplos del primer grupo, y el gabro y el basalto del segundo. (2) Por lo general, las rocas ígneas se componen de ortosa, plagioclasas, hornblenda, anfiboles, micas, etc. Sus principales usos en ingeniería civil son: 1. Para construir muros de contención. 2. Para pisos ornamentales.
3. Para construir diques o rompeolas. 4. Como agregado grueso. (2) Para definir el origen geológico y la composición mineralógica de las rocas que integran los agregados, y para hacer una estimación preliminar de su calidad fisico‐química, se acostumbra realizar el examen petrográfico (ASTM C 295) aplicando una nomenclatura normalizada como la ASTM C 294(41). Con base en ésta, se formaron las tablas que más adelante se muestran; en la primera se incluye una relación de los principales minerales que de ordinario se hallan presentes en las rocas que son fuente de agregados de peso normal, y en la segunda se hace un resumen de la composición mineralógica y otras características comunes de dichas rocas. De estos cinco tipos de depósitos de rocas fragmentadas, los depósitos glaciales son prácticamente inexistentes en México porque su situación geográfica no es propicia para la existencia de glaciares salvo en las laderas de ciertos volcanes cuyas cumbres tienen nieve perpetua. Refiriéndose a los cuatro tipos de depósitos restantes, las condiciones locales de existencia y utilidad como agregados para concreto son en términos generales como enseguida se resume (1).
CARACTERÍSTICAS Y ENSAYOS DE LOS AGREGADOS
El procesamiento del agregado consiste en: 1. Procesamiento básico. 2. Trituración, tamizado y lavado (4).
Los agregados gruesos para fabricar mezclas de concreto deben cumplir con las siguientes normas: 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
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ASTM C 131 (AASHTO T 96) ASTM C 535 ASTM C 779 ASTM C 666 (AASHTO T 161) ASTM C 682 ASTM C 88 (AASHTO T 104) ASTM C 295 ASTM D 3398 ASTM C 117 (AASHTO T 11) ASTM C 136 (AASHTO T 27) ASTM C 1137 ASTM C 1252 ASTM C 29 (AASHTO T 19) ASTM C 127 (AASHTO T 85) ASTM C 128 (AASHTO T84) ASTM C 70 ASTM C 127 ASTM C 566 (AASHTO T 255) ASTM C 39 (AASHTO T 22) ASTM C 78 ASTM C 125 ASTM C 294 ASTM C 40 (AASHTO T 21) ASTM C 87 (AASHTO T 71) ASTM C 117 (AASHTO T 11) ASTM C 123 (AASHTO T 113) ASTM C 142 (AASHTO T 112) ASTM C 295 ASTM C 227
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ASTM C 289 ASTM C 295 ASTM C 342 ASTM C 586 ASTM C 1260 (AASHTO T 303) ASTM C 1293 AASHTO T 103 NMX‐C‐196 NMX‐C‐205 NMX‐C‐075‐1997‐ONNCCE NMX‐C‐265 NMX‐C‐084 NMX‐C‐077 NMX‐C‐073 NMX‐C‐164 NMX‐C‐165 NMX‐C‐166 NMX‐C‐083‐1997‐ONNCCE NMX‐C‐191 NMX‐C‐305 NMX‐C‐088‐1997‐ONNCCE NMX‐C‐07 NMX‐C‐084 NMX‐C‐072‐1997‐ONNCCE NMX‐C‐071 NMX‐C‐265 NMX‐C‐180 NMX‐C‐282 NMX‐C‐298 (4)
ROCAS PLUTÓNICAS
ROCAS VOLCÁNICAS
(6) PRINCIPALES ROCAS IGNEAS
Granito. Es una roca ígnea con formación y textura cristalina visible. Es una piedra importante en la construcción; las mejores clases son muy resistentes a la acción de los agentes atmosféricos (2).
Diorita: Las dioritas se utilizan como material de construcción, especialmente como agregados.
Riolita: Las riolitas generalmente los han usado como roca de enchapes y adoquinados, y en la fabricación de varios tipos de aislantes. (2)
Granodiorita: Se usa como agregado para la construcción.
Sienita: Las sienitas se utilizan al igual que el granito especialmente como roca ornamental.
Gabros: Se usa como componente de la piedra chancada, y enrocados. (2)
Basalto
Andesita
Obsidiana
Pegmatita
Peridotita
Pumice
Pumita
Escoria
Welded tuff
Dacita
REACCIÓN ÁLCALI AGREGADO
REACCIÓN ÁLCALI‐SÍLICE
Un factor de riesgo para que se produzca esta reacción es el empleo de agregados que contengan rocas y minerales reactivos con los álcalis. La combinación del cemento con el agua genera un medio altamente alcalino donde las partículas de agregado se encuentran inmersas. En estas condiciones, algunos agregados reaccionan químicamente con el medio de contacto, dando lugar a la formación de un gel que, al absorber agua, se expande y crea presiones capaces de desintegrar el concreto. Estas reacciones químicas, denominadas genéricamente álcali‐agregado, han sido causa del deterioro prematuro de importantes estructuras de concreto (7).
La reacción álcali‐sílice, que es un tipo de reacción álcali‐agregado, inicia cuando los hidróxidos alcalinos (NaOH, KOH) presentes en el fluido de poro del concreto atacan la superficie de los minerales silicios en el agregado, formando un gel y ocasionando una alteración de la superficie del agregado, conocida como borde de reacción. El gel resultante tiene una gran afinidad con el agua y, consecuentemente, una tendencia a incrementar su volumen. El gel expandido ejerce una presión interna que es suficiente para fracturar el concreto.4 A estos factores se suma un tercero, representado por la humedad, que más bien funge como un agente catalizador de la reacción. También hay que tomar en cuenta las proporciones en que se hallan los elementos participantes (7).
Extracción de núcleos o corazones de concreto para su análisis petrográfico http://www.matcoinc.com/files/Concrete1fixed.jpg
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.mineralopticslab.com/CementPhotosMOL%2520051.jpg&imgref url=http://www.mineralopticslab.com/ConcretePetrography.htm&usg=__CS8GXiPv7YegqBBJKHlvAPjRZoc=&h=1944&w=25 92&sz=1128&hl=es&start=24&um=1&tbnid=yFwYcTeqdmCQ5M:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dconcrete %2Bpetrography%26ndsp%3D18%26hl%3Des%26rlz%3D1C1DVCA_enMX321MX340%26sa%3DN%26start%3D18%26um%3 D1
http://www.analyticalconsultinggroup.com/images/cp.jpg
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.understanding‐ cement.com/images/asr1a.jpg&imgrefurl=http://www.understanding‐cement.com/alkali‐ silica.html&usg=___Mc1zPKt6koZYHP2‐ CMEvuiYphs=&h=403&w=600&sz=89&hl=es&start=18&um=1&tbnid=rYkSn6pKHP8IoM:&tbnh=91&tbnw=135&prev= /images%3Fq%3Dconcrete%2Bpetrography%26hl%3Des%26rlz%3D1C1DVCA_enMX321MX340%26sa%3DG%26um% 3D1
Un geólogo podría categorizar al concreto como un conglomerado pétreo, y diría que su naturaleza no es muy diferente al de las piedras naturales, como algunas encontradas cerca del lecho del río Truckee en Nevada.
http://geology.about.com/od/rocks/ig/artificialrocks/concrete_reno.htm
TRABAJOS CITADOS 1. Curso taller de concreto. Monografias.com. [Online] Marzo 2000. http://www.monografias.com/trabajos4/concreto/concreto.shtml. 2. slideshare. [Online] 2007. http://www.slideshare.net/alhex/agregados‐del‐hormigon. 3. Igneous rocks. [Online] 2001. http://msnucleus.org/membership/html/jh/earth/igneous/jhigneous.pdf. 4. Kosmatka, et al. Diseño y Control de Mezclas de Concreto. México : Portland Cement Association PCA, 2004. ISBN 0‐89312‐233‐5. 5. Chan Yam, José Luis, Solís Carcaño, Rómel and Moreno, Eric Iván. Influencia de los agregados pétreos en las características del concreto. ingenieria.uady.mx. [Online] 2003. http://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen7/influencia.pdf. 6. Pavements ‐ Petrográfico métodos de examen concreto endurecido. U.S. Departament of Transportation ‐ Federal Highway Administration. [Online] http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://www.fhwa.dot.gov/pavement/pccp/ pubs/04150/appendd.cfm&ei=YDDASuH9O8rQ8QaY5aS5AQ&sa=X&oi=translate&resnum=9&ct=result &prev=/search%3Fq%3Dconcrete%2Brock%2Bigneous%26hl%3Des%26rlz%3D1C1DVCA_enMX3. http://geology.about.com/od/rocks/ig/artificialrocks/concrete_reno.htm http://web.usal.es/~epavila/webrocas/rplut.html#R0 http://web.usal.es/~epavila/webrocas/rvolc.html#R0 http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.understanding‐ cement.com/images/asr1a.jpg&imgrefurl=http://www.understanding‐cement.com/alkali‐ silica.html&usg=___Mc1zPKt6koZYHP2‐ CMEvuiYphs=&h=403&w=600&sz=89&hl=es&start=18&um=1&tbnid=rYkSn6pKHP8IoM:&tbnh=91&tbn w=135&prev=/images%3Fq%3Dconcrete%2Bpetrography%26hl%3Des%26rlz%3D1C1DVCA_enMX321 MX340%26sa%3DG%26um%3D1 http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.mineralopticslab.com/CementPhotosMOL% 2520051.jpg&imgrefurl=http://www.mineralopticslab.com/ConcretePetrography.htm&usg=__CS8GXiP v7YegqBBJKHlvAPjRZoc=&h=1944&w=2592&sz=1128&hl=es&start=24&um=1&tbnid=yFwYcTeqdmCQ5 M:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dconcrete%2Bpetrography%26ndsp%3D18%26hl%3 Des%26rlz%3D1C1DVCA_enMX321MX340%26sa%3DN%26start%3D18%26um%3D1