Áridos para Hormigón: Propiedades, Clasificación y Aplicaciones Esenciales

Definiciones Fundamentales de los Áridos

Se entiende por árido a los materiales granulares inertes que no reaccionan con el cemento ni con los agentes medioambientales. Son de naturaleza inorgánica y pueden ser de origen:

• Natural: Ambos tipos de áridos deben reunir características de resistencia y durabilidad exigidas para el hormigón.
• Artificial.

Los áridos utilizados en el hormigón, según el artículo 28 de la EHE (Instrucción de Recepción de Obras), son aquellos contemplados en esta norma básica, así como los tradicionalmente empleados en otras obras o aquellos para los que exista experiencia previa.

Tipos de Áridos por Tamaño

• Gravas: Materiales de tamaño superior a 4 mm.
• Arenas: Materiales de tamaño inferior a 4 mm, clasificadas a su vez en:
  • Arenas gruesas (entre 2 mm y 4 mm).
  • Arenas finas (inferiores a 2 mm).
• Filler o Polvo: Materiales de tamaño inferior a 0,08 mm.

Importancia del Uso de Áridos en el Hormigón

• Disminuye el costo por unidad de volumen del hormigón.
• Aumenta la resistencia del hormigón, aportada por las propiedades del árido.
• Reduce las retracciones del material.

Clasificación de los Áridos

Según su Naturaleza

• Silíceos: Caracterizados por un alto contenido de sílice. Son estables (no reaccionan químicamente) y poseen buenas propiedades mecánicas.
• Calizos: Provienen de la calcita. Es deseable que provengan de rocas duras y resistentes.
• Graníticos: Resultan de la trituración del granito (compuesto por cuarzo, feldespato y mica). Se prefiere un alto porcentaje de cuarzo.

Según su Forma y Origen

• Rodados:
  • Presentan mayor dureza y resistencia del grano.
  • Requieren menor cantidad de agua y mayor limpieza.
  • Son de origen natural, formados por desgaste (erosión o lavado).
• Machaqueos (Triturados):
  • Ofrecen mayor resistencia a la tracción y mejor adherencia.
  • Pueden presentar mayor dificultad en la puesta en obra.
  • Provienen de la trituración de rocas y poseen una mayor resistencia a la tracción.
• Artificiales:
  • Se obtienen de transformaciones térmicas o de subproductos industriales (escorias, cenizas volantes, arcillas expandidas).

Características Físicas de los Áridos

Densidad

• Óptima: Áridos silíceos, volcánicos o calizos. Son densos y sólidos.
• A considerar: Áridos sedimentarios. Tienen baja densidad y son adecuados para hormigones ligeros.

No se deben emplear:

• Calizas blandas.
• Yesos.
• Piritas.

Porosidad

La porosidad (P) se define como la relación entre el volumen de vacíos (Vpa) y el volumen aparente del árido (Vap): P = Vpa / Vap.

• Un árido muy poroso puede contener una gran cantidad de agua.
• Una alta porosidad puede disminuir significativamente la resistencia del hormigón en ciclos de hielo-deshielo.

Coeficiente de Forma y Superficie Específica

• Áridos Rodados: Tienen una morfología redondeada, lo que resulta en una menor relación entre superficie y volumen.
• Áridos Machacados: Su forma se asemeja a un cubo, lo que contribuye a una mayor resistencia mecánica.

No se deben emplear áridos con formas:

• Aciculares (en forma de aguja).
• Laminares (en forma de lámina).

La relación entre el volumen de un grano y el volumen de una esfera de diámetro equivalente, o la relación entre la suma de los volúmenes de los granos y la suma de los volúmenes de las esferas correspondientes, son indicadores de la forma.

Humedad

Una humedad elevada en los áridos puede causar el entumecimiento (incremento de volumen al estar en contacto con el agua). Si la humedad es muy alta, puede producirse el efecto contrario. Es crucial el almacenamiento de los áridos aislado del agua para controlar su humedad.

Características Mecánicas de los Áridos

Resistencia Mecánica

La resistencia del árido debe ser superior a la resistencia deseada del hormigón. Un valor típico de resistencia del árido puede oscilar entre 1000 y 1500 Kp/cm².

Adherencia

La adherencia entre el cemento y el árido es fundamental para obtener un hormigón de mayor calidad y resistencia. Influyen en la adherencia:

• La forma de los áridos.
• Las texturas superficiales.
• La porosidad del árido.

Las partículas finas en exceso pueden ser perjudiciales para la adherencia.

Resistencia al Desgaste

Esta característica afecta directamente la resistencia mecánica y la durabilidad del hormigón.

• Gravas: Se evalúa mediante el Ensayo de Los Ángeles, que mide su capacidad de desgaste. No deben contener terrones ni arcillas expansivas. (Norma UNE-EN 1097-2/1999).
• Arenas: Se evalúa su friabilidad (excesiva dureza que causa desgaste). (Ensayo Micro-Duval, Norma UNE-EN 83115/1989).

Designación y Tamaño de los Áridos

• d: Tamaño mínimo del árido.
• D: Tamaño máximo del árido.

Tamaño Máximo del Árido (D)

Definido como la mínima abertura de tamiz de la serie UNE por el que pasa más del 90% en peso de la muestra, y por el tamiz doble, pasa la totalidad de la muestra. (Norma UNE-EN 933-2:96).

Tamaño Mínimo del Árido (d)

Definido como la máxima abertura de los tamices de la serie UNE por el que pasa menos del 10% de la muestra. (Norma UNE-EN 933-2:96).

Características Químicas de los Áridos

Materia Orgánica

La presencia de materia orgánica y partículas de baja densidad puede provocar reacciones inesperadas, afectando:

• La velocidad de fraguado.
• La resistencia del hormigón.
• La porosidad.
• La adherencia.
• La aparición de manchas.

Terrones de Arcillas

Los terrones de arcillas y otras partículas blandas pueden debilitar el hormigón y disminuir la adherencia cemento-árido.

Sales

La presencia de sales puede causar:

• Cristalizaciones: Incremento de volumen y eflorescencias.
• Sales de azufre: Son peligrosas ya que pueden destruir el hormigón.
• Reactividad: Pueden provocar mayor adherencia y afectar la alcalinidad del cemento.

Los áridos calcáreos pueden presentar expansividad; la norma RC_97 no limita álcalis en este caso. Los áridos silíceos pueden reaccionar con los álcalis del cemento (gel expansivo). La EHE limita el contenido de cloruros (0,03% para hormigón pretensado (HP) – 0,05% para hormigón en masa (HM) y hormigón armado (HA)).

Limitaciones a las Sustancias Perjudiciales

Es fundamental cumplir con las limitaciones establecidas para las sustancias perjudiciales en los áridos para garantizar la calidad y durabilidad del hormigón.