Agregado

El término «agregado» es un término colectivo para los materiales minerales como la arena, la grava y la piedra triturada que se utilizan con un medio aglutinante (como el agua, el betún, el cemento portland, la cal, etc.) para formar materiales compuestos (como el hormigón asfáltico y el hormigón de cemento portland). En volumen, los áridos suelen representar entre el 92 y el 96% de la HMA y entre el 70 y el 80% del hormigón de cemento portland. Los áridos también se utilizan para las capas de base y subbase de los pavimentos flexibles y rígidos.

Los áridos pueden ser naturales o manufacturados. Los áridos naturales se extraen generalmente de formaciones rocosas más grandes a través de una excavación abierta (cantera). La roca extraída suele reducirse a tamaños utilizables mediante trituración mecánica. Los agregados manufacturados son a menudo el subproducto de otras industrias manufactureras.

Esta sección discutirá brevemente las fuentes de agregados y las operaciones de cantera, luego describirá las propiedades minerales, químicas y físicas básicas de los agregados más importantes para los pavimentos y las pruebas típicas utilizadas para determinar estas propiedades. La siguiente fuente contiene información más detallada sobre los áridos:

Fuentes de los áridos

Los áridos pueden proceder de fuentes naturales o manufacturadas. Los agregados naturales provienen de rocas, de las cuales hay tres grandes clasificaciones geológicas (Roberts, et al., 1996):

Rocas ígneas Estas rocas son principalmente cristalinas y se forman por el enfriamiento de material rocoso fundido debajo de la corteza terrestre (magma). Rocas sedimentarias Estas rocas se forman a partir de material insoluble depositado (por ejemplo, los restos de roca existentes depositados en el fondo de un océano o lago). Este material se transforma en roca mediante calor y presión. Las rocas sedimentarias tienen un aspecto estratificado y se clasifican a su vez en función de su mineral predominante como calcáreas (caliza, tiza, etc.), silíceas (chert, arenisca, etc.) o arcillosas (esquisto, etc.). Roca metamórfica Se trata de rocas ígneas o sedimentarias que han sido sometidas a un calor y/o una presión lo suficientemente grande como para cambiar su estructura mineral y ser diferentes de la roca original.

Las rocas manufacturadas suelen consistir en subproductos industriales como las escorias (subproducto del procesamiento metalúrgico – típicamente producido a partir del procesamiento del acero, el estaño y el cobre) o rocas especiales que se producen para tener una característica física particular que no se encuentra en la roca natural (como la baja densidad de los áridos ligeros).

Producción de áridos

Los áridos se producen en una cantera o mina (Figura 1) cuya función básica es convertir la roca in situ en áridos con características específicas. Por lo general, la roca se explota o se extrae de las paredes de la cantera y luego se reduce su tamaño mediante una serie de cribas y trituradoras. Algunas canteras también pueden lavar el árido terminado.

Propiedades minerales

La composición mineral de un árido determina en gran medida sus características físicas y su comportamiento como material de pavimentación. Por lo tanto, al seleccionar una fuente de áridos, el conocimiento de las propiedades minerales de la roca de la cantera puede proporcionar una excelente pista sobre la idoneidad del árido resultante. Cordon (1979) proporciona algunas directrices generales para los áridos utilizados en HMA.

Tabla 1. Propiedades deseables de las rocas para la HMA
(de Cordon, 1979 como se menciona en Roberts et al, 1996)

En general, las relaciones entre las propiedades minerales y físicas son bastante complejas, por lo que es difícil predecir con exactitud cómo se comportará una fuente de áridos concreta basándose únicamente en las propiedades minerales.

Propiedades químicas

Aunque son relativamente poco importantes para los áridos sueltos, las propiedades químicas de los áridos son importantes en un material de pavimento. En el HMA, la química de la superficie de los áridos puede determinar la adherencia del ligante de cemento asfáltico a la superficie del árido. Una mala adherencia, comúnmente conocida como stripping, puede causar un fallo estructural prematuro. En el PCC, los áridos que contienen formas reactivas de sílice pueden reaccionar expansivamente con los álcalis contenidos en la pasta de cemento. Esta expansión puede causar agrietamiento, desprendimientos superficiales y desprendimientos. Hay que tener en cuenta que algunas propiedades químicas de los áridos pueden cambiar con el tiempo, especialmente después de su trituración. Un agregado recién triturado puede mostrar una afinidad diferente por el agua que el mismo agregado que ha sido triturado y dejado en una pila durante un año.

Las siguientes son las propiedades químicas típicas que se miden para los agregados:

• Disolución
• Reacción álcali-agregado

Propiedades físicas

Las propiedades físicas de los agregados son las más evidentes y también tienen el efecto más directo en cómo un agregado se desempeña como un constituyente del material del pavimento o por sí mismo como un material de base o subbase. Las propiedades físicas de los agregados que se miden comúnmente son (Roberts et al., 1996):

• Gradación y tamaño
• Dureza y resistencia a la abrasión
• Durabilidad y solidez
• Forma de las partículas y textura de la superficie
• Limpieza y materiales deletéreos
• Contenido de humedad

Estas no son las únicas propiedades físicas de los áridos, sino las más comúnmente medidas. Las pruebas utilizadas para cuantificar estas propiedades son en gran medida empíricas. Las propiedades físicas de un árido pueden cambiar con el tiempo. Por ejemplo, un árido recién triturado puede contener más polvo y, por lo tanto, ser menos receptivo a la unión con un ligante asfáltico

El árido como material de base

El árido se utiliza a menudo por sí mismo como base no ligada o capa de subbase. Cuando se utiliza como tal, el árido se caracteriza típicamente por las propiedades físicas precedentes, así como por la rigidez global de la capa. La rigidez de la capa se caracteriza por las mismas pruebas utilizadas para caracterizar la rigidez de la subrasante.