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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