¿Qué es un agregado? Tipos de agregados y áreas de uso

¿Qué es un agregado?

Se denominan agregados a los materiales granulares de distintos tamaños, como la arena, la grava, la piedra triturada o la escoria. Es un conjunto de granos triturados y/o no triturados de diversos tamaños, generalmente de hasta 100 mm, formados por materiales minerales densos de origen natural, artificial o de ambos tipos.

La norma estadounidense ASTM D8 define el agregado como «un material granular de composición mineral, como arena, grava, conchas marinas, escoria o piedra triturada, utilizado junto con un aglomerante para formar mortero u hormigón, o solo en trabajos como capas de base, balasto de ferrocarril, etc.».

Tipos de agregados

En general, es posible clasificar los agregados como en la Tabla 1. En este artículo nos centraremos en las cuatro categorías de clasificación más utilizadas al seleccionar agregados.

Los agregados según su fuente de obtención

Agregado natural

Es un agregado triturado o no triturado obtenido de fuentes minerales (ríos, terrazas, mares, lagos, canteras, etc.) que no ha sido sometido a ningún proceso distinto del mecánico.

Agregado artificial

Es un agregado triturado o no triturado obtenido de fuentes minerales (ríos, terrazas, mares, lagos, canteras, etc.) que no ha sido sometido a ningún proceso distinto del mecánico.

Agregado reciclado

Es un agregado obtenido mediante el procesamiento de materiales inorgánicos utilizados previamente en construcciones.

Los agregados según su masa unitaria y densidad

• Los agregados con una densidad ≤2400 kg/m3 se denominan agregados ligeros. La arcilla expandida, la piedra pómez y la perlita pertenecen a esta categoría. Los hormigones producidos con estos agregados se denominan hormigones ligeros.
• Los agregados con una densidad entre 2400 y 2800 kg/m3 son agregados de peso normal. La arena, la grava, la gravilla y la piedra triturada entran en esta categoría. A estos agregados se les llama simplemente agregados, sin adjetivos como pesado o ligero.
• Los agregados con una densidad ≥2800 kg/m3 se denominan agregados pesados. Los minerales de hierro como la hematita, la magnetita y la baritina entran en esta categoría. Los hormigones producidos con estos agregados se denominan hormigones pesados.

Los agregados según la forma de los granos

Un agregado cuyas tres dimensiones de grano son de valores próximos entre sí se denomina «agregado redondeado (rodado)». Las gravas obtenidas de los lechos de los ríos suelen tener esta forma.

Los agregados cuya superficie de grano presenta salientes debidos al proceso de trituración, como ocurre en los agregados de piedra triturada, se definen como «agregados angulosos» y su superficie es rugosa.

El agregado plano tiene una forma en la que una dimensión es mucho menor que las otras dos (similar a una moneda).

El agregado alargado tiene una forma en la que dos dimensiones son estrechas pero su altura es grande (similar a un lápiz, puntiagudo).

Las formas plana y alargada son características indeseables en los agregados. Según las normas turcas, si la relación entre la dimensión mayor y la menor es superior a 3, estos granos de agregado se denominan granos defectuosos. En general, a escala mundial no se desea que los granos defectuosos en un agregado superen el 10-15 %.

Algunos métodos e instrumentos de medición utilizados para determinar la forma de los granos

La norma utilizada en nuestro país para determinar las propiedades geométricas de los agregados es la TS EN 933 – Ensayos para determinar las propiedades geométricas de los agregados. Si mencionamos algunos índices importantes de esta norma:

Índice de lajas (FLAKINESS INDEX) e índice de alargamiento (ELONGATION INDEX) EN 933-3

Estos índices son índices importantes relacionados con la aptitud del agregado triturado y cribado para su uso en hormigón y en la construcción de carreteras.

En la Figura 6 se muestran algunos juegos de tamices utilizados para determinar el índice de lajas y en la Figura 7 el aparato de determinación del espesor.

Los juegos de tamices del índice de lajas se utilizan, conforme a las normas, para determinar si la cantidad de granos planos dentro de un conjunto de agregados se encuentra dentro de límites aceptables. Si el espesor del grano de agregado (dimensión menor) es inferior a 0,6 veces la media de las aberturas de malla de los tamices correspondientes a su clase granular, el grano de agregado medido se considera plano. La muestra de agregado a ensayar se separa en 7 clases granulares diferentes comprendidas entre 63 mm y 6,3 mm, y cada clase granular se analiza por separado.

En la Figura 8 se muestra el aparato de determinación de la longitud / la regla de determinación del índice de alargamiento.

El aparato de determinación de la longitud se utiliza, conforme a las normas, para determinar el índice de alargamiento en los agregados gruesos. Si la longitud del grano de agregado (dimensión mayor) es superior a 1,8 veces la media de las aberturas de malla de los tamices correspondientes a su clase granular, el grano de agregado medido se considera más largo de lo normal. El agregado a ensayar se separa en 6 clases granulares diferentes comprendidas entre 50 mm y 6,3 mm, y cada clase granular se analiza por separado.

Un agregado con un índice de lajas y de alargamiento superior al 10-15 % nunca es deseable, ni en el hormigón ni como agregado para carreteras.

Índice de forma (SHAPE INDEX) EN 933-4

Es un índice que expresa la longitud del agregado grueso. Se determina mediante un micrómetro especial mostrado en la Figura 9. La abertura superior del micrómetro mide 1/3 de la abertura inferior. Si el espesor del trozo de piedra, cuya abertura inferior se ajusta según la longitud del trozo de piedra, no pasa por la abertura superior, es cúbico; si pasa, no es cúbico. La determinación se realiza con agregados de tamaño comprendido entre 4 mm y 63 mm. De este modo, cada trozo de piedra se clasifica como cúbico o no cúbico.

El índice de forma es la relación entre el peso de los trozos no cúbicos y el peso total.

Los agregados según el tamaño de los granos

Según su tamaño, podemos dividir los agregados en tres clases: agregado fino (arena, piedra triturada), agregado grueso (grava, piedra triturada) y agregado todo-uno (mezclado).

Si examinamos los agregados de forma más amplia según su tamaño, de mayor a menor, los agregados son:

Los valores límite que separan estos grupos varían según los distintos sistemas de clasificación. Los sistemas de clasificación utilizados en nuestro país son la TS 1500/2000 «Clasificación de suelos en ingeniería civil», la TS EN 13242 + A1 y la TS 706 EN 12620+A1 «Agregados para hormigón».

Según estas normas, en particular la TS 1500/2000, los valores generales se dan en la Tabla 2.

La determinación de la granulometría de los agregados se realiza en nuestro país conforme a la antigua norma TS 130, ahora TS EN 933-1:2012. Los juegos de tamices de malla cuadrada utilizados según esta norma se muestran en la Figura 11. Algunas normas utilizadas para determinar las propiedades de los agregados se dan en la Tabla 6.

Las aberturas de los tamices de malla cuadrada utilizados en la clasificación granular de los agregados se muestran en la Tabla 3. Se pueden añadir o quitar valores intermedios a las aberturas de tamiz.

Áreas de uso de los agregados

Los agregados, elementos estructurales principales, tienen muchas áreas de uso diferentes. En particular, en el sector del hormigón preparado los agregados constituyen entre el 60 y el 80 % del volumen del hormigón, y en los pavimentos bituminosos de carretera entre el 90 y el 95 % en peso y entre el 75 y el 85 % en volumen. En la Tabla 4 se presentan las áreas de uso y en la Figura 12 imágenes de ejemplo.

Si observamos las aplicaciones generales (especialmente hormigón-asfalto), algunas de las principales propiedades que se buscan en los agregados son:

1. Los agregados deben ser duros, resistentes, resistentes al desgaste, no ablandarse ni disgregarse por efecto del agua y ser resistentes a la helada.
2. No deben formar compuestos nocivos con los componentes del cemento ni poner en peligro la protección de las armaduras frente a la corrosión.
3. Los tamaños de los granos y su distribución deben ser adecuados al fin de uso.
4. La forma y la textura superficial deben ser buenas.
5. En las gravas, la roca madre debe tener pocos huecos.
6. En las gravas, el contenido de materias extrañas no debe superar: tierra 5 %, carbón 1 %; y para la arcilla: 0,25 % en el agregado grueso, 5 % en el agregado fino; y para el limo 1 %.

La selección de los agregados también debe realizarse conforme a las normas pertinentes, en función de sus propiedades físicas y de su distribución granulométrica. En la Tabla 5 se presentan las normas de agregados utilizadas en las aplicaciones generales de nuestro país y en la Tabla 6 ejemplos de aplicaciones generales.

Nota:Los agregados deben cumplir, según sus lugares de uso, las propiedades y la distribución granulométrica (granulometría) previstas en las normas pertinentes. Las dimensiones dadas aquí son valores de ejemplo tomados de aplicaciones generales.