Sustancias Perjudiciales en la Preparación del Hormigón

Es imprescindible que los agregados empleados en la preparación del hormigón se encuentren libres de material contaminante, es decir materia orgánica, arcilla, limo, sales, sulfatos, glucosas, etc. Puesto que estos materiales producen efectos adversos en el hormigón. Por ejemplo algunas partículas minerales, que en algunas condiciones de exposición con el hormigón, sufren un cambio excesivo en su volumen, con lo que se provoca la ruptura de la superficie del hormigón, o bien, crean esfuerzos internos suficientes como para causar agrietamiento y afectar la integridad estructural del propio hormigón. En otros medios ambientes, estos mismos tipos de minerales pueden tener una influencia despreciable.

En la tabla 2.12 se dan los limites para las sustancias perjudiciales cuya presencia está permitida en los agregados finos y gruesos, consideradas por la Norma Española (EHE) que es coincidente en varios de sus requisitos con la Norma Boliviana, pero al estar esta ultima desactualizada, se prefirió colocar los datos de la primera, y en las tablas 2.13 y 2.14 según la norma ASTM C33.

Partículas Suaves y Finas

Las partículas muy suaves como el Ocre son perjudiciales si están cercanas a superficies de hormigón sujeto a abrasión, ya que la delgada cubierta de mortero que está sobre las partículas será desalojada y los suaves fragmentos subyacentes se desgastaran, haciendo que la superficie se pique.

Las partículas de agregado, con un recubrimiento de arcilla pueden disminuir la adherencia con la pasta de cemento.

Los materiales semejantes a la arcilla, ya sea que se encuentren como recubrimiento de los agregados o estén dispersos como en las rocas de piedra caliza arcillosa, son objetables ya que entonces el volumen de la roca responde a los cambios en el contenido de humedad. La contracción y el hinchamiento de estas sustancias causaran agrietamiento perjudicial en el hormigón.

Una manera sencilla para determinar el porcentaje de material fino (arcilla) en la arena es como se indica en la figura 2.8.

A continuación se describe el efecto perjudicial de algunas de las sustancias restringidas:

Impurezas Orgánicas

En los agregados finos naturales a veces se presentan impurezas orgánicas, las cuales disminuyen la hidratación del cemento y el desarrollo consecuente de la resistencia del hormigón. Normalmente, esas impurezas se evitan por medio del despeje adecuado del depósito, para eliminar por completo la tierra vegetal, y un enérgico lavado de la arena. La detección del contenido orgánico en la arena se lleva a cabo con facilidad por medio de la prueba colorimétrica con hidróxido de sodio, ASTM C40 (Figura 2.9). Algunas impurezas en la arena pueden dar indicación de un elevado contenido orgánico pero, en realidad, no ser dañino. Se puede determinar esta posibilidad por medio de la ASTM C87.

TABLA 2.12 LÍMITES PARA LAS SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN EL AGREGADO PARA HORMIGÓN SEGÚN LA EHE


TABLA 2.13    LIMITES PARA LAS SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN EL AGREGADO FINO PARA HORMIGÓN SEGÚN LA ACI

TABLA 2.14    LIMITES PARA LAS SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN EL AGREGADO GRUESO PARA HORMIGÓN SEGÚN LA ACI


Esta  limitación  sólo  se  aplica  cuando  la  blandura  de  las  partículas  individuales de  agregado  grueso  es  crítica  para  el comportamiento del hormigón, por ejemplo, en piso de tráfico pesado u otras exposiciones en donde la dureza superficial tiene importancia especial.
Estas limitaciones sólo se aplican a los agregados en los que la chert aparece como una impureza. No son aplicables a las gravas constituidas en forma predominante por chert. Las limitaciones sobre la solidez se deben basar en los registros de servicio, en el medio ambiente en el que se usan.
La desintegración se considera como una división o ruptura real, según se determina mediante un examen visual.
En el caso de los agregados triturados, si el material más fino que el tamiz No 200 consta de polvo de la fractura, que en esencia no contiene arcilla o arcilla esquistosa, el porcentaje se puede aumentar hasta 1.5.

  • Llenar un frasco de vidrio con agua,
  • Añadir la  arena a  ensayar, y  menear con  una espátula (se puede añadir Cloruro de Calcio para acelerar el proceso de sedimentación).
  • Dejar reposar hasta que se asiente.
Si la arena está sucia se diferenciará claramente dos estratos, la arena abajo y encima el material fino.

Se mide la altura total “H” (arena + finos) y la altura de finos “h”. El contenido de finos no debe sobrepasar el 6% de la altura total.

Este ensayo da una buena referencia de la limpieza de la
arena.

FIGURA 2.8     Método sencillo para determinar el porcentaje de material fino
 
Ensayo del colorímetro, a la izquierda el frasco, con la muestra de agregado fino, después del ensayo, a la derecha el colorímetro, para la comparación de colores.
El color mas claro (1) representa un agregado exento de material orgánico, el mas oscuro (5) un alto contenido de material orgánico.
En la fotografía se aprecia que la muestra estaba libre de contenido orgánico.

 
FIGURA 2.9     Ensayo del colorímetro
 
Reacción Álcali - Agregado

Todavía otra clase de rocas reaccionan en forma perjudicial con los álcalis del cemento, dando lugar a la "reacción Álcali-Agregado" o a la "reacción Álcali-Carbonato de la roca". Como resultado de esta reacción se produce un gel que absorbe el agua, dando lugar a una hinchazón importante que puede originar fuertes presiones sobre la pasta de cemento, produciendo su rotura.

Se han producido expansiones severas y fuertemente destructivas, para hormigones en medios ambientes húmedos cuando los álcalis del cemento, Na2O y K2O, están presentes en cantidades que sobrepasan el  0.6%  en  peso,  expresadas como  Na2O  equivalente, y  los  agregados contienen cantidades suficientes de Ópalo, Calcedonia, Tridimita, Cristobalita y ciertas Riolitas, Andesitas o Dacitas.

Presencia de Agua interna

Aunque el agua en si no es una sustancia perjudicial, la humidificación y el secado o congelación y deshielo en un agregado saturado serán destructivos para algunos tipos de roca, en particular para los hormigones ligeros, las cherts porosas, las piedras calizas intensamente arcillosas y algunas arcillas esquistosas.

El agua se expande en alrededor de un 10% al congelarse y puede ser intensamente destructiva cuando está contenida en los poros de un agregado que no puede absorber esa expansión.

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