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influencia de las caracteristicas del agregado - vf - ConcretOnline

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INFLUENCIA DE LAS CARACTERISTICAS DEL AGREGADO EN EL<br />

COMPORTAMIENTO DEL PAVIMENTO DE HORMIGON<br />

Edgardo Souza (1) Diego Calo (2)<br />

Instituto <strong>de</strong>l Cemento Pórtland Argentino San Martín 1137 (1004) Ciudad <strong>de</strong> Buenos Aires<br />

(1) I.CP.A., Jefe División Tecnología esouza@icpa.com.ar<br />

(2) I.C.P.A., División Pavimentos dcalo@icpa.com.ar<br />

Palabras clave: <strong>agregado</strong>s, normas <strong>de</strong> ensayo, pavimento, hormigón<br />

RESUMEN<br />

El <strong>agregado</strong> ocupa un volumen <strong>de</strong> entre el 70% y el 80 % <strong>de</strong>l hormigón, es por ello<br />

que sus características tendrán un fuerte impacto en <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s tanto en<br />

estado fresco como endurecido <strong>de</strong>l mismo, así como en la durabilidad <strong>de</strong>l<br />

pavimento.<br />

A pesar <strong>de</strong> ello, la realidad actual muestra que usualmente se presta poca o ninguna<br />

consi<strong>de</strong>ración al ensayo <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s previo a su utilización en un proyecto. En<br />

general <strong>las</strong> evaluaciones se realizan una vez adjudicada la obra y muchas<br />

<strong>de</strong>terminaciones exce<strong>de</strong>n los plazos disponibles para obtener resultados confiables.<br />

La Tecnología <strong>de</strong> Alto Rendimiento (TAR) que se emplea para la construcción <strong>de</strong><br />

pavimentos <strong>de</strong> hormigón impone el consumo en forma continua <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s<br />

volúmenes, por lo cual exige el empleo <strong>de</strong> áridos locales para garantizar el<br />

abastecimiento.<br />

En forma complementaria, se <strong>de</strong>be tener en cuenta no sólo la calidad <strong>de</strong> los<br />

componentes, sino la uniformidad en el tiempo <strong>de</strong> sus propieda<strong>de</strong>s. Una variación en<br />

la granulometría o en el contenido <strong>de</strong> polvo, producirá un cambio en el contenido <strong>de</strong><br />

agua <strong>de</strong> la mezcla para mantener la consistencia, y un incremento en el agua<br />

redundará en una pérdida <strong>de</strong> resistencia.<br />

Básicamente, se pue<strong>de</strong> indicar que los aspectos que <strong>de</strong>finen el <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> un<br />

pavimento <strong>de</strong> hormigón están dados por la ausencia <strong>de</strong> fisuras y fal<strong>las</strong>, la rugosidad<br />

o confort <strong>de</strong> marcha, y la textura superficial que nos <strong>de</strong>be proveer a<strong>de</strong>cuadas<br />

características <strong>de</strong> fricción con bajos niveles <strong>de</strong> ruido. Muchas <strong>de</strong> estas propieda<strong>de</strong>s<br />

están directamente relacionadas con <strong>las</strong> características <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s.<br />

En este trabajo se resumen <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s principales <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s que<br />

impactan en la calidad <strong>de</strong>l hormigón y en el <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong>l pavimento en servicio,<br />

<strong>las</strong> cuales son <strong>las</strong> que usualmente se evalúan al momento <strong>de</strong> <strong>de</strong>finir una fuente <strong>de</strong><br />

provisión. También se enumeran <strong>las</strong> respectivas normas <strong>de</strong> aplicación, y se propone<br />

un esquema <strong>de</strong> evaluación para contar en forma preventiva con información<br />

actualizada <strong>de</strong> <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s principales <strong>de</strong> los distintos yacimientos, a fin <strong>de</strong><br />

po<strong>de</strong>r valernos <strong>de</strong> ella al momento <strong>de</strong>l proyecto y <strong>de</strong> la ejecución <strong>de</strong> <strong>las</strong> obras.


1. INTRODUCCION<br />

En función <strong>de</strong> que el <strong>agregado</strong> ocupa un volumen <strong>de</strong> entre el 70 al 80 % <strong>de</strong>l<br />

hormigón, sus características tienen un fuerte impacto en <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l mismo<br />

y en su comportamiento en servicio.<br />

En general hay conciencia <strong>de</strong> que la forma y textura así como la distribución<br />

granulométrica <strong>de</strong> un conjunto <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>s inci<strong>de</strong>n fuertemente en <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s<br />

en estado fresco <strong>de</strong>l hormigón. Sin embargo, no se tiene en cuenta a<strong>de</strong>cuadamente<br />

el importante rol que tienen <strong>las</strong> características mecánicas y mineralógicas <strong>de</strong> los<br />

áridos en el <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong> los pavimentos <strong>de</strong> hormigón.<br />

En este sentido se <strong>de</strong>be distinguir entre ensayos <strong>de</strong> aceptación y ensayos <strong>de</strong><br />

caracterización. Los primeros permiten <strong>de</strong>finir la aptitud <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado<br />

yacimiento, o frente <strong>de</strong> explotación. La frecuencia <strong>de</strong> realización es baja pero se<br />

<strong>de</strong>be tener presente que en general <strong>de</strong>mandan mucho tiempo para obtener<br />

resultados. Algunos ensayos <strong>de</strong>moran hasta dos años, por lo cual es evi<strong>de</strong>nte que<br />

se <strong>de</strong>ben realizar con suficiente prelación al inicio <strong>de</strong> una obra, incluso previo a la<br />

adjudicación <strong>de</strong> la misma. Están muy vinculados a la durabilidad <strong>de</strong>l hormigón y<br />

entre ellos se pue<strong>de</strong> mencionar: Reactividad álcali <strong>agregado</strong>, Inmersión en<br />

etilenglicol, Desgaste Los Ángeles, Estabilidad en Na 2 SO 4 .<br />

En cambio los ensayos <strong>de</strong> caracterización pertenecen al ámbito <strong>de</strong>l control <strong>de</strong><br />

calidad que se realiza durante la producción, y se evalúan propieda<strong>de</strong>s que al<br />

fluctuar modifican <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s en estado fresco <strong>de</strong>l hormigón. Su frecuencia es<br />

muy alta, se realizan durante todo el transcurso <strong>de</strong> la obra y sus resultados se<br />

obtienen rápidamente (<strong>de</strong>s<strong>de</strong> algunos minutos hasta pocas horas). Estos ensayos<br />

nos brindan una herramienta rápida para realizar <strong>las</strong> correcciones necesarias con el<br />

fin <strong>de</strong> mantener en el tiempo la calidad final <strong>de</strong>l pavimento <strong>de</strong> hormigón. Entre ellos<br />

se pue<strong>de</strong> indicar análisis granulométrico, contenido <strong>de</strong> polvo, humedad, etc.<br />

Otros ensayos <strong>de</strong> caracterización, que se efectúan en general directamente en<br />

hormigón, pue<strong>de</strong>n brindar información muy valiosa a la hora <strong>de</strong> proyectar un<br />

pavimento, <strong>de</strong>bido a que se encuentran estrictamente vinculados a su<br />

comportamiento frente a <strong>las</strong> solicitaciones impuestas por el tránsito y clima. Entre<br />

el<strong>las</strong> se pue<strong>de</strong>n mencionar el coeficiente <strong>de</strong> dilatación térmica, el módulo <strong>de</strong><br />

e<strong>las</strong>ticidad, la resistencia a flexión, etc.<br />

2. PROPIEDADES QUE AFECTAN LA TRABAJABILIDAD DEL<br />

HORMIGON<br />

La trabajabilidad <strong>de</strong>l hormigón se relaciona con la movilidad o docilidad <strong>de</strong>l mismo, y<br />

se <strong>de</strong>fine como la facilidad con que el hormigón pue<strong>de</strong> ser colocado compactado y<br />

terminado con los medios disponibles en obra. De esta <strong>de</strong>finición surge que no<br />

<strong>de</strong>pen<strong>de</strong> sólo <strong>de</strong>l hormigón sino <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> elemento a llenar, <strong>de</strong> los medios, y el<br />

equipamiento <strong>de</strong> que se dispone.


Tipo <strong>de</strong> Agregado, Forma y Textura: En general, mediante el empleo <strong>de</strong> un<br />

<strong>agregado</strong> natural (canto rodado), se obtendrá un hormigón más dócil que cuando se<br />

usa uno proveniente <strong>de</strong> la trituración, ya que éstos poseen forma angulosa y caras<br />

más rugosas. Asimismo, para una misma consistencia se necesitará menos agua<br />

para un <strong>agregado</strong> redon<strong>de</strong>ado. La <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> agua se incrementa a<strong>de</strong>más cuando<br />

hay presencia <strong>de</strong> partícu<strong>las</strong> lajosas y/o elongadas.<br />

Distribución <strong>de</strong> Tamaños: En general se acepta que con el incremento <strong>de</strong>l tamaño<br />

máximo (T.M.) se reduce el requerimiento <strong>de</strong> agua para una consistencia<br />

<strong>de</strong>terminada. No obstante ello en pavimentos se recomienda limitar el TM a 37,5mm<br />

para no afectar la trabajabilidad.<br />

En pavimentos <strong>de</strong> hormigón, al igual que en otras estructuras se busca una buena<br />

graduación <strong>de</strong> tamaños sin discontinuida<strong>de</strong>s, con el fin <strong>de</strong> reducir el contenido <strong>de</strong><br />

“vacíos” <strong>de</strong>l esqueleto granular.<br />

En la figura 1 se representa los retenidos parciales correspondientes a una<br />

graduación óptima.<br />

Fig. 1: Retenidos parciales para una graduación i<strong>de</strong>al <strong>de</strong> áridos para hormigón<br />

Durante la ejecución se <strong>de</strong>ben realizar muy frecuentemente <strong>de</strong>terminaciones para<br />

conocer y mantener acotadas <strong>las</strong> fluctuaciones. La granulometría <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l<br />

proceso <strong>de</strong> producción y c<strong>las</strong>ificación, aunque <strong>de</strong>be evitarse que se produzca<br />

segregación durante el transporte y acopio <strong>de</strong> los materiales.<br />

Contenido <strong>de</strong> Finos # 300 µm: El contenido <strong>de</strong> material que pasa por el tamiz <strong>de</strong><br />

300 µm <strong>de</strong> abertura (Nº 50) se <strong>de</strong>be ubicar en un entorno que garantice una mezcla<br />

cohesiva. Un exceso producirá incrementos en la <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> agua y riesgo <strong>de</strong><br />

fisuración; en tanto que en <strong>de</strong>fecto conduce a problemas <strong>de</strong> segregación y <strong>de</strong><br />

terminación. La mayoría <strong>de</strong> <strong>las</strong> especificaciones indican para el <strong>agregado</strong> fino un<br />

pasante en peso seco <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong> total <strong>de</strong>l 10% al 30% [1] [2] , si se emplea aire<br />

intencionalmente incorporado se pue<strong>de</strong> reducir este valor a 5%.


Contenido <strong>de</strong> Finos # 75 µm: Los finos que pasan el tamiz <strong>de</strong> 75 µm <strong>de</strong> abertura se<br />

<strong>de</strong>ben limitar al 1%, ya que incrementan consi<strong>de</strong>rablemente la <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> agua y<br />

los riesgos <strong>de</strong> fisuración plástica y <strong>de</strong> contracción por secado, sobre todo si son<br />

plásticos.<br />

Absorción: Para evitar que los <strong>agregado</strong>s absorban agua <strong>de</strong> mezclado se los <strong>de</strong>be<br />

mantener saturados en los acopios, <strong>de</strong> lo contrario el asentamiento <strong>de</strong>l hormigón<br />

variará sensiblemente durante el transporte. Asimismo si se produce absorción<br />

durante <strong>las</strong> primeras horas <strong>de</strong> vida <strong>de</strong>l hormigón colocado, se incrementan los<br />

riesgos <strong>de</strong> fisuración temprana.<br />

Contenido <strong>de</strong> humedad: Se <strong>de</strong>be conocer el contenido <strong>de</strong> humedad <strong>de</strong> los<br />

<strong>agregado</strong>s previo al ingreso a la hormigonera para corregir el agua libre agregada.<br />

Sino se tiene en cuenta este parámetro los asentamientos variarán sensiblemente<br />

<strong>de</strong> pastón a pastón.<br />

3. PROPIEDADES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA DEL<br />

HORMIGON<br />

Tipo <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>: En general, con <strong>agregado</strong>s triturados se pue<strong>de</strong> lograr<br />

resistencias mayores que con áridos redon<strong>de</strong>ados. Con el aumento <strong>de</strong> la relación<br />

a/c, la <strong>influencia</strong> <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> <strong>agregado</strong> disminuye, pues la resistencia <strong>de</strong> la pasta se<br />

vuelve primordial. La tensión a la cual una fisura se genera y propaga será mayor<br />

para <strong>agregado</strong>s triturados por la mejor adherencia y la forma más trabada <strong>de</strong>l<br />

esqueleto granular. Estas diferencias se encuentran atenuadas por la menor<br />

<strong>de</strong>manda <strong>de</strong> agua para una trabajabilidad equivalente, <strong>de</strong> un <strong>agregado</strong> redon<strong>de</strong>ado.<br />

Resistencia intrínseca <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong>: Lo expuesto anteriormente es válido cuando<br />

se asume que el <strong>agregado</strong> es más resistente que la pasta; lo cual es cierto, en<br />

general, para hormigones convencionales. Pero cuando el <strong>agregado</strong> es más débil,<br />

como en el caso <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>s livianos, <strong>las</strong> fisuras se propagarán a través <strong>de</strong> los<br />

áridos, y en este caso tendrán una <strong>influencia</strong> muy fuerte en la resistencia <strong>de</strong>l<br />

hormigón.<br />

Tamaño máximo – Distribución granulométrica: Los tamaños mayores y curvas<br />

granulométricas bien graduadas disminuyen la <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> agua para consistencias<br />

equivalentes al existir menor superficie específica, lo que resulta en un incremento<br />

en la resistencia. En la fig. 2 se grafica el efecto <strong>de</strong> la graduación <strong>de</strong> tamaños en el<br />

porcentaje <strong>de</strong> vacíos <strong>de</strong>l esqueleto granular.<br />

Textura y Limpieza: La adherencia entre la pasta y el <strong>agregado</strong> <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá <strong>de</strong> la<br />

calidad <strong>de</strong> ambos, pero en líneas generales se pue<strong>de</strong> afirmar que la misma<br />

aumentará con la rugosidad superficial <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong>, y con ello la resistencia <strong>de</strong>l<br />

hormigón, <strong>de</strong>bido a que con la rugosidad se incrementa la superficie <strong>de</strong> contacto y<br />

adicionalmente se consigue trabazón mecánica.<br />

Se <strong>de</strong>be tener en cuenta que el polvo adherido en los <strong>agregado</strong>s disminuye<br />

notablemente la adherencia <strong>de</strong> la interfase y en consecuencia la resistencia <strong>de</strong>l<br />

hormigón, por lo cual se <strong>de</strong>berá trabajar con <strong>agregado</strong>s limpios.


En el caso <strong>de</strong> pavimentos <strong>de</strong> hormigón se recomienda contar con al menos una<br />

fracción <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>s triturados, ya que una textura rugosa permitirá un mejor<br />

comportamiento a la flexión <strong>de</strong>l material.<br />

a b c<br />

Fig 2: Los espacios vacíos son equivalentes para distintos tamaños máximos si el <strong>agregado</strong> es<br />

monogranular (a) y (b), si se combinan mejora la graduación y se reduce el volumen <strong>de</strong> vacíos (c) [2]<br />

4. PROPIEDADES QUE AFECTAN EL DESEMPEÑO DE<br />

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN EN SERVICIO<br />

El comportamiento <strong>de</strong> un pavimento se lo <strong>de</strong>fine en general como la capacidad con<br />

la que cuenta para prestar servicio al tránsito presente brindándole al usuario<br />

seguridad y confort <strong>de</strong> marcha. El pavimento alcanza el fin <strong>de</strong> su vida útil cuando su<br />

funcionalidad o su integridad estructural se encuentran afectadas, alcanzando un<br />

umbral <strong>de</strong> <strong>de</strong>terioros que requiere la ejecución <strong>de</strong> tareas <strong>de</strong> rehabilitación.<br />

En el caso <strong>de</strong> pavimentos rígidos existen una gran cantidad <strong>de</strong> <strong>de</strong>terioros que<br />

afectan su serviciabilidad. Se enumeran a continuación aquel<strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los<br />

<strong>agregado</strong>s que pue<strong>de</strong>n tener un impacto significativo en el comportamiento <strong>de</strong>l<br />

hormigón en servicio, a fin <strong>de</strong> que sean contemplados a<strong>de</strong>cuadamente en el<br />

proyecto <strong>de</strong> <strong>las</strong> obras.<br />

Expansión Térmica: Las propieda<strong>de</strong>s térmicas <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong> afectan <strong>de</strong> forma muy<br />

significativa la evolución <strong>de</strong> <strong>de</strong>terioros en los pavimentos <strong>de</strong> hormigón simple, <strong>de</strong>ntro<br />

<strong>de</strong> los cuales <strong>de</strong>be incluirse el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> fisuración longitudinal y transversal,<br />

roturas <strong>de</strong> esquina y levantamientos <strong>de</strong> losas.<br />

Un pavimento en servicio, se encontrará sujeto a continuos cambios <strong>de</strong> temperatura<br />

y humedad, lo que se traduce en la generación <strong>de</strong> gradientes <strong>de</strong> estos parámetros<br />

en la sección <strong>de</strong> hormigón. Como consecuencia <strong>de</strong> estos gradientes se manifiestan<br />

alabeos, los cuales modifican la condición <strong>de</strong> apoyo <strong>de</strong> <strong>las</strong> losas y que se<br />

encontrarán restringidos por <strong>las</strong> cargas <strong>de</strong> tránsito y el peso propio <strong>de</strong> la calzada.


El coeficiente <strong>de</strong> expansión térmica (CET) <strong>de</strong>l hormigón es uno <strong>de</strong> los factores<br />

principales que gobierna los alabeos que se generan en servicio, por lo cuál en los<br />

últimos años es materia <strong>de</strong> análisis <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el proyecto mismo <strong>de</strong> los pavimentos <strong>de</strong><br />

hormigón.<br />

El nuevo método empírico - mecanicista <strong>de</strong> diseño <strong>de</strong> pavimentos [3] es uno <strong>de</strong> los<br />

primeros que consi<strong>de</strong>ra la <strong>influencia</strong> <strong>de</strong> este factor. Seguidamente se muestra un<br />

análisis efectuado con esta po<strong>de</strong>rosa herramienta con el objetivo <strong>de</strong> evi<strong>de</strong>nciar la<br />

inci<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> este parámetro en la performance predicha para un pavimento<br />

<strong>de</strong>terminado.<br />

Fisuración Transversal, %<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

TPMDA: 4500 V. Pesados/día<br />

Tasa <strong>de</strong> Crecimiento: 3% anual<br />

Espesor: 25 cm.<br />

Subbase: Granular con Cto. (EROD: 1)<br />

Sep. Juntas: 4,5 m. Pasadores: 32mm.<br />

MR (28 días): 4,7 Mpa<br />

E (28 días): 29 GPa.<br />

Banquina Flexible.<br />

Clima: Húmedo s/congelamiento<br />

Edad: 25 años.<br />

10<br />

0<br />

7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00<br />

Coeficiente <strong>de</strong> dilatación térmica <strong>de</strong>l Hormigón, 1x10-6 1/ºC<br />

Fig. 3. Efecto <strong>de</strong>l Coeficiente <strong>de</strong> dilatación térmica <strong>de</strong>l hormigón en la fisuración transversal<br />

Según se observa, bajo <strong>las</strong> condiciones <strong>de</strong> proyecto adoptadas en este caso, este<br />

factor tiene una inci<strong>de</strong>ncia muy significativa en la fisuración predicha a largo plazo.<br />

Por consiguiente, este factor <strong>de</strong>be analizarse en el proyecto <strong>de</strong> los pavimento, a fin<br />

<strong>de</strong> evaluar la necesidad <strong>de</strong> adoptar medidas en el diseño estructural, con el objeto<br />

<strong>de</strong> que el pavimento experimente un comportamiento a<strong>de</strong>cuado durante el período<br />

<strong>de</strong> diseño.<br />

Si bien, el coeficiente <strong>de</strong> expansión térmica <strong>de</strong>l hormigón se encuentra gobernado<br />

principalmente por el coeficiente <strong>de</strong> expansión térmica <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong>, la<br />

<strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> su valor <strong>de</strong>be efectuarse directamente en el hormigón<br />

confeccionado con dicho árido. [4]<br />

Mediante la figura 4 se representa el coeficiente <strong>de</strong> dilatación térmica <strong>de</strong>l hormigón,<br />

y <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>s <strong>de</strong> distinto origen, en forma complementaria se indica el <strong>de</strong> la pasta<br />

<strong>de</strong> cemento y el <strong>de</strong>l acero [5] .


En el hormigón, por tratarse <strong>de</strong> un material compuesto, el coeficiente <strong>de</strong> dilatación<br />

térmica <strong>de</strong>l mismo se correspon<strong>de</strong>rá aproximadamente con el promedio pon<strong>de</strong>rado<br />

en volumen <strong>de</strong>l CET <strong>de</strong> los materiales componentes.<br />

Material<br />

Acero<br />

Hormigón<br />

Pasta<br />

Cuarcítica<br />

Arenisca<br />

Dolomita<br />

Caliza<br />

Basalto<br />

Granito<br />

0 5 10 15 20<br />

Coeficiente <strong>de</strong> Expansión Térmica [1x10-6/ºC]<br />

Fig. 4. Coeficiente <strong>de</strong> dilatación térmica <strong>de</strong> distintos materiales<br />

Resistencia al <strong>de</strong>sgaste: esta propiedad pue<strong>de</strong> afectar el <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong>l<br />

pavimento <strong>de</strong> hormigón tanto en servicio como durante la ejecución. Un <strong>agregado</strong><br />

que no cuente con una a<strong>de</strong>cuada resistencia al <strong>de</strong>sgaste pue<strong>de</strong> fragmentarse<br />

durante su manipuleo, acopio y mezclado modificando su graduación y el contenido<br />

<strong>de</strong> polvo en la mezcla, afectando <strong>las</strong> características en estado fresco y<br />

eventualmente en estado endurecido.<br />

En un pavimento en servicio, esta propiedad pue<strong>de</strong> llevar a que se verifique un<br />

<strong>de</strong>sgaste excesivo <strong>de</strong> la superficie <strong>de</strong>l pavimento y <strong>de</strong> los bor<strong>de</strong>s <strong>de</strong> <strong>las</strong> juntas.<br />

Módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad: El módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad <strong>de</strong>l hormigón es una <strong>de</strong> <strong>las</strong><br />

características que en mayor medida afecta la ten<strong>de</strong>ncia a la fisuración <strong>de</strong> un<br />

pavimento <strong>de</strong> hormigón. Al igual que otras propieda<strong>de</strong>s ya mencionadas, este<br />

parámetro se encuentra fuertemente <strong>influencia</strong>do por la rigi<strong>de</strong>z propia <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong>.<br />

Aunque no se ha verificado que exista una correlación lineal entre ambas, en<br />

general un <strong>agregado</strong> <strong>de</strong> mayor módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad generalmente produce un<br />

hormigón <strong>de</strong> mayor rigi<strong>de</strong>z.<br />

Seguidamente se representa la inci<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong>l módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad <strong>de</strong>l hormigón en<br />

la fisuración transversal prevista a largo plazo en el pavimento, consi<strong>de</strong>rando<br />

idénticas condición climática, composición estructural y tránsito que <strong>las</strong> adoptadas<br />

para el análisis <strong>de</strong> la <strong>influencia</strong> <strong>de</strong>l CET.


Fisuración Transversal, %<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

TPMDA: 4500 V. Pesados/día<br />

Tasa <strong>de</strong> Crecimiento: 3% anual<br />

Espesor: 25 cm.<br />

Subbase: Granular con Cto. (EROD: 1)<br />

Sep. Juntas: 4,5 m. Pasadores: 32mm.<br />

MR (28 días): 4,7 Mpa<br />

CET: 10 x 10 -6 /ºC<br />

Banquina Flexible.<br />

Clima: Húmedo s/congelamiento<br />

Edad: 25 años.<br />

10<br />

0<br />

28 30 32 34 36 38 40 42<br />

Fig. 5. Efecto <strong>de</strong>l módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad <strong>de</strong>l hormigón en la fisuración transversal<br />

En general, se <strong>de</strong>termina comúnmente el módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad <strong>de</strong>l hormigón <strong>de</strong>bido<br />

a que es el que mejor muestra el impacto <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong> en el comportamiento <strong>de</strong><br />

tensiones y <strong>de</strong>formaciones.<br />

Presencia <strong>de</strong> minerales potencialmente reactivos: Determinados <strong>agregado</strong>s<br />

contienen minerales capaces <strong>de</strong> reaccionar con los álcalis (Na 2 O y K 2 O) aportados<br />

por el cemento o por cualquier otra fuente. Como producto <strong>de</strong> reacción se genera un<br />

gel, el cual expan<strong>de</strong> en presencia <strong>de</strong> humedad, causando fisuración <strong>de</strong> la matriz<br />

cementicia y por consiguiente, reduciendo la capacidad estructural <strong>de</strong>l hormigón.<br />

La reacción álcali – sílice (RAS) se<br />

caracteriza por ser un fenómeno<br />

que pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollarse luego <strong>de</strong><br />

varios años. Por consiguiente, los<br />

ensayos para evaluar si un<br />

<strong>agregado</strong> es potencialmente<br />

reactivo con los álcalis <strong>de</strong>l cemento<br />

pue<strong>de</strong>n <strong>de</strong>morar <strong>de</strong>s<strong>de</strong> algunas<br />

semanas a 1 año, en tanto que los<br />

estudios para validar <strong>las</strong> medidas<br />

preventivas a adoptar pue<strong>de</strong>n tomar<br />

incluso más <strong>de</strong> 2 años.<br />

Módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad a 28 días, GPa<br />

Resistencia al congelamiento y<br />

<strong>de</strong>shielo: Los daños por<br />

congelamiento y <strong>de</strong>shielo en<br />

pavimentos <strong>de</strong> hormigón pue<strong>de</strong>n<br />

Fig. 6: Deterioro típico <strong>de</strong> un pavimento <strong>de</strong> hormigón<br />

con RAS. Se observa presencia <strong>de</strong> gel y bor<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />

reacción en el testigo.


originarse por mecanismos asociados al incremento <strong>de</strong> volumen que experimenta el<br />

agua al congelarse. La causa más común <strong>de</strong> daño es la falta <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> poros<br />

interconectados <strong>de</strong> tamaño, distribución y espaciamiento a<strong>de</strong>cuado en la pasta <strong>de</strong><br />

cemento que permita tolerar <strong>las</strong> presiones que se generan durante los continuos<br />

ciclos <strong>de</strong> congelamiento y <strong>de</strong>shielo.<br />

Sin embargo, si los <strong>agregado</strong>s no cuentan con una a<strong>de</strong>cuada resistencia al<br />

congelamiento también pue<strong>de</strong> manifestarse <strong>de</strong>terioros bajo esta condición. Una<br />

manifestación común <strong>de</strong> daños por congelamiento y <strong>de</strong>shielo <strong>de</strong>bidos al <strong>agregado</strong><br />

es la Fisuración en D (D-cracking).<br />

Este tipo <strong>de</strong> fisuración es causada por <strong>agregado</strong>s con un cierto rango <strong>de</strong> tamaño <strong>de</strong><br />

poros. En general este problema suele presentarse en <strong>agregado</strong>s gruesos y para<br />

cada tipo <strong>de</strong> <strong>agregado</strong> específico, existe un tamaño crítico por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>l cual no se<br />

verifica este problema. [6]<br />

Estabilidad dimensional: La contracción por secado <strong>de</strong>l hormigón tiene un impacto<br />

significativo en la fisuración <strong>de</strong> los pavimentos <strong>de</strong> hormigón. La contracción por<br />

secado en general se manifiesta en la pasta <strong>de</strong> cemento y el esqueleto granular<br />

quien es responsable <strong>de</strong> su estabilidad dimensional restringirá esta <strong>de</strong>formación. Por<br />

consiguiente se verificará que <strong>agregado</strong>s más rígidos al constituir una restricción<br />

mayor a la <strong>de</strong>formación, reducen la contracción por secado <strong>de</strong>l hormigón. Asimismo,<br />

<strong>agregado</strong>s con elevada absorción experimentarán mayor contracción por secado en<br />

el hormigón. [7]<br />

Sin embargo, no en todos los casos una mayor contracción por secado es<br />

perjudicial. En ciertas ocasiones, don<strong>de</strong> se verifique que existe riesgo <strong>de</strong> que se<br />

<strong>de</strong>sarrollen levantamientos <strong>de</strong> losas, una contracción por secado mayor proveerá al<br />

pavimento <strong>de</strong> una mayor abertura <strong>de</strong> juntas para acomodar <strong>las</strong> expansiones<br />

generadas por cambios <strong>de</strong> temperatura y humedad.<br />

Contracción por secado [%]<br />

0,12<br />

0,10<br />

0,08<br />

0,06<br />

0,04<br />

0,02<br />

0,00<br />

Arenisca Pizarras Granito Caliza Cuarzo<br />

Tipo <strong>de</strong> Agregado<br />

Fig. 7: Contracción por secado <strong>de</strong>l Hormigón en función <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong> empleado (ACI 221R)


5. METODOS DE ENSAYO<br />

Se enumeran a continuación los distintos métodos <strong>de</strong> ensayo empleados en la<br />

caracterización y evaluación <strong>de</strong> aptitud <strong>de</strong> <strong>agregado</strong>s junto con la duración<br />

aproximada, la frecuencia <strong>de</strong> ejecución propuesta y <strong>las</strong> propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l hormigón<br />

que se encuentran afectadas por dichas variables. Mediante el diagrama <strong>de</strong> flujo se<br />

representan <strong>las</strong> secuencias <strong>de</strong> evaluación <strong>de</strong> cada una <strong>de</strong> estas propieda<strong>de</strong>s que<br />

<strong>de</strong>be efectuarse al momento <strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rar una potencial fuente <strong>de</strong> provisión.<br />

Propiedad<br />

Método <strong>de</strong><br />

Ensayo<br />

Duración<br />

Frecuencia<br />

Propiedad <strong>de</strong>l H°<br />

afectada<br />

Granulometría<br />

IRAM 1505<br />

IRAM 1627<br />

Horas<br />

Diaria<br />

Economía<br />

Trabajabilidad<br />

Densidad<br />

Resistencia<br />

Absorción<br />

IRAM 1520<br />

IRAM 1533<br />

Un día<br />

Mensual<br />

Durabilidad<br />

Contracción por secado<br />

Pérdida <strong>de</strong> asentamiento<br />

Densidad<br />

relativa<br />

IRAM 1520<br />

IRAM 1533<br />

Un día<br />

Mensual<br />

Densidad<br />

Resistencia<br />

Físicas<br />

Mecánicas<br />

Contenido <strong>de</strong><br />

Polvo<br />

Peso <strong>de</strong> la<br />

Unidad <strong>de</strong><br />

Volumen y<br />

contenido <strong>de</strong><br />

vacíos<br />

Forma y<br />

Textura<br />

Coeficiente <strong>de</strong><br />

Expansión<br />

Térmica<br />

Abrasión<br />

Módulo <strong>de</strong><br />

E<strong>las</strong>ticidad<br />

IRAM 1540 Un día Semanal<br />

IRAM 1548 Horas Semanal<br />

IRAM 1687<br />

IRAM 1681<br />

AASHTO<br />

TP 60<br />

IRAM 1532<br />

IRAM 1543<br />

Horas<br />

Un mes<br />

Mensual<br />

Anual<br />

Economía<br />

Contracción Por secado<br />

Fisuración<br />

Trabajabilidad<br />

Economía<br />

Trabajabilidad<br />

Economía<br />

Resistencia<br />

C.E.T.<br />

Fisuración térmica<br />

Días 6 Meses Resistencia al Desgaste<br />

ASTM C 469 Un mes 6 Meses<br />

Módulo <strong>de</strong> e<strong>las</strong>ticidad<br />

Fisuración<br />

Durabilidad<br />

Mineralogía IRAM 1649<br />

Una<br />

semana<br />

6 Meses Durabilidad<br />

RAS IRAM 1674 16 días 6 Meses Durabilidad<br />

RAS IRAM 1700 1 o 2 años Anual Durabilidad<br />

Congelamiento<br />

y Deshielo<br />

IRAM 1525<br />

IRAM 1661<br />

Un Mes Anual Durabilidad en clima frío


Fuente <strong>de</strong> Provisión Potencial<br />

Propieda<strong>de</strong>s Físicas Propieda<strong>de</strong>s Mecánicas Requisitos <strong>de</strong> Durabilidad a Cumplimentar<br />

Granulometría<br />

IRAM 1505/1627<br />

Densidad<br />

Relativa y<br />

Absorción<br />

IRAM 1533<br />

IRAM 1520<br />

Contenido <strong>de</strong><br />

polvo<br />

IRAM 1540<br />

PUV y vacíos<br />

IRAM 1548<br />

Forma y Textura<br />

IRAM 1687<br />

IRAM 1681<br />

Coeficiente <strong>de</strong><br />

Expansión<br />

Térmica<br />

AASHTO TP-60<br />

Resistencia al<br />

<strong>de</strong>sgaste<br />

IRAM 1532<br />

Resistencia al<br />

pulido<br />

IRAM 1543<br />

Módulo <strong>de</strong><br />

e<strong>las</strong>ticidad<br />

ASTM C-469<br />

Análisis<br />

Petrográfico<br />

IRAM 1649<br />

SI<br />

Método<br />

acelerado en<br />

barra <strong>de</strong> mortero<br />

IRAM 1674<br />

SI<br />

Prisma <strong>de</strong><br />

Hormigón<br />

IRAM 1700<br />

SI<br />

Rechazar el<br />

<strong>agregado</strong> o<br />

adoptar medidas<br />

preventivas<br />

NO<br />

¿Se <strong>de</strong>tectan<br />

minerales<br />

potencialmente<br />

reactivos?<br />

NO<br />

¿Exce<strong>de</strong> el límite<br />

<strong>de</strong> expansión?<br />

NO<br />

¿Exce<strong>de</strong> el límite<br />

<strong>de</strong> expansión?<br />

NO<br />

Aceptar el<br />

<strong>agregado</strong><br />

NO<br />

¿Sujeto a<br />

congelamiento<br />

y <strong>de</strong>shielo?<br />

SI<br />

Durabilidad por<br />

ataque en<br />

sulfato <strong>de</strong> sodio<br />

IRAM 1525<br />

¿Exce<strong>de</strong> el límite<br />

<strong>de</strong> pérdida?<br />

NO<br />

Ciclos <strong>de</strong><br />

Congelamiento<br />

y Deshielo<br />

IRAM 1661<br />

¿Factor <strong>de</strong><br />

durabilidad<br />

< 80%?<br />

SI<br />

SI<br />

¿Son Rocas<br />

<strong>de</strong> Origen<br />

Basáltico?<br />

SI<br />

Estabilidad <strong>de</strong><br />

Rocas<br />

Basálticas<br />

IRAM 1519<br />

SI<br />

Rechazar el<br />

<strong>agregado</strong><br />

NO<br />

¿Exce<strong>de</strong> el<br />

límite <strong>de</strong><br />

pérdida?<br />

NO


6. CONCLUSIONES<br />

o<br />

o<br />

o<br />

o<br />

o<br />

o<br />

Los pavimentos <strong>de</strong> hormigón ejecutados con TAR imponen el consumo en<br />

forma continua <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s volúmenes, por lo cual exige el empleo <strong>de</strong> áridos<br />

locales para garantizar el abastecimiento.<br />

Las propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l hormigón se encuentran fuertemente <strong>influencia</strong>das por<br />

<strong>las</strong> características físicas, mecánicas y durables <strong>de</strong>l <strong>agregado</strong> con el que fue<br />

elaborado.<br />

Si bien estas propieda<strong>de</strong>s tienen un gran impacto en el comportamiento <strong>de</strong>l<br />

hormigón en estado fresco, en estado endurecido y en el <strong>de</strong>sempeño en<br />

servicio, la realidad actual muestra que usualmente se presta poca<br />

consi<strong>de</strong>ración o ninguna al ensayo <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s con la anterioridad<br />

suficiente a su utilización en un proyecto.<br />

Las características <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s locales <strong>de</strong>be ser materia <strong>de</strong> estudio<br />

<strong>de</strong>s<strong>de</strong> el proyecto <strong>de</strong> los pavimentos <strong>de</strong> hormigón a fin <strong>de</strong> contemplar <strong>las</strong><br />

propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los mismos en los respectivos diseños estructurales,<br />

permitiendo a la vez la ejecución <strong>de</strong> los estudios que <strong>de</strong>mandan mayor tiempo<br />

para la obtención <strong>de</strong> resultados.<br />

Mediante este trabajo se enumeran <strong>las</strong> distintas propieda<strong>de</strong>s que <strong>de</strong>ben<br />

consi<strong>de</strong>rarse al momento <strong>de</strong> evaluar una potencial fuente <strong>de</strong> provisión <strong>de</strong><br />

áridos con sus respectivos tiempos <strong>de</strong> ejecución y la frecuencia con la que<br />

<strong>de</strong>ben realizarse.<br />

La ejecución <strong>de</strong> estos estudios en forma preventiva permitirá generar una<br />

base <strong>de</strong> datos con información actualizada <strong>de</strong> <strong>las</strong> características <strong>de</strong> los<br />

<strong>agregado</strong>s <strong>de</strong> distintos yacimientos, la cual podrá encontrarse disponible tanto<br />

en el proyecto como durante la ejecución <strong>de</strong> <strong>las</strong> obras.<br />

REFERENCIAS<br />

[1] Instituto Argentino <strong>de</strong> Normalización y Certificación, Norma IRAM 1627 Agregados.<br />

Granulometría <strong>de</strong> los <strong>agregado</strong>s para hormigones. 1997<br />

[2] S. H. Kosmatka, B. Kerkhoff, W. Panarese, J. Tanesi. Diseño y Control <strong>de</strong> Mezc<strong>las</strong> <strong>de</strong><br />

Concreto. Pórtland Cement Association, PCA 2004<br />

[3] ARA, Inc., ERES Division. Gui<strong>de</strong> for Mechanistic-Empirical Design of New and<br />

Rehabilitated Pavement Structures, Final Report NCHRP 1-37A, March 2004.<br />

[4] D. Violini, M. Pappalardi, J. M. Tobes, G. Giaccio, R. Zerbino. Efecto <strong>de</strong>l Tipo <strong>de</strong><br />

Agregado sobre la Ten<strong>de</strong>ncia a la Fisuración a edad Temprana en Hormigones para<br />

Pavimentos. 17° Reunión Técnica AATH 2008.<br />

[5] Peter C. Taylor, Steven H. Kosmatka, Gerald F. Voigt, et al. Integrated Materials and<br />

Construction Practices for Concrete Pavement: A State-of-the-Practice Manual. FHWA HIF -<br />

07 – 004. US Department of Transportation. Fe<strong>de</strong>ral Highway Administration. 2006<br />

[6] NCHRP, Aggregate Tests for Portland Cement Concrete Pavements: Review and<br />

Recommendations. Research Results Digest number 281. Transportation Research Board of<br />

the National Aca<strong>de</strong>mies, September 2003.<br />

[7] Joseph Lamond, et. al, Gui<strong>de</strong> for Use of Normal Weight and Heavyweight Aggregates in<br />

Concrete. American Concrete Institute. ACI 221R-96. 2001

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