los áridos

LOS ÁRIDOS.
Los áridos que forman parte de morteros son materiales granulares inorgánicos
de tamaño variable. Su naturaleza se define como inerte ya que por sí solos no deben
actuar químicamente frente a los componentes del cemento o frente a agentes
externos (aire, agua, hielo, etc.). Sin embargo, sí influyen de forma determinante en las
propiedades físicas del mortero, al unirse a un conglomerante. En general, no son
aceptables
áridos
que
contengan
sulfuros
oxidables,
silicatos
inestables
o
componentes de hierro igualmente inestables.
3.2.2.1.- DEFINICIONES Y GENERALIDADES.
Se define árido como “la mezcla de partículas (minerales) granulares, usada en
construcción, que pueden estar machacadas o sin machacar". El árido puede ser
natural, artificial o reciclado”. (UNE-EN 13139)
También podemos definir los siguientes términos de interés:
Árido elemental: árido que pasa enteramente por un tamiz y que es
retenido en el tamiz inmediatamente inferior en el cuadro de clasificación de
los áridos.
Retenido (de un tamiz o un colador): porcentaje en peso o en volumen
del material restante sobre el tamiz.
Tamizado: porcentaje en peso o en volumen del material que pasa a través
de las mallas de colador o tamiz.
El término árido procede de la definición de mortero, tal como se entiende en la
industria de la construcción, y se utiliza para denominar a la mezcla de arena natural y
otro tipo de finos y algún agente ligante. Así, la arena es el principal componente de un
mortero, por lo que cualquier variación de su calidad tendrá un considerable efecto en
las propiedades de dicho mortero. Precisamente en España la divergencia entre las
exigencias requeridas para los áridos destinados a morteros especiales y la baja
calidad de la oferta en algunos casos ha llevado a una situación problemática que ha
afectado en mayor medida a aquellos morteros que tienen una especificidad muy
definida.
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La entidad de los parámetros que definen la calidad de una arena, está en
función del tipo de mortero a preparar. A las aplicaciones tradicionales hay que
agregar otros usos de creciente especialización a los que van destinados morteros con
particulares propiedades, que requieren una calidad y una constancia de los
parámetros anteriormente mencionados
Aunque antaño se valoraban las arenas naturales procedentes de procesos
sedimentarios y que apenas exigían ningún tratamiento, hoy en día se extraen en
graveras, sometiéndose a procesos de tamizado, lavado y clasificado. En algunas
zonas se utilizan finos de rocas trituradas que tienen aproximadamente las mismas
granulometrías que las arenas naturales. En la actualidad, las arenas de machaqueo
se han impuesto a las de cualquier otra procedencia.
Dentro de las especificaciones físicas de un árido, la granulometría de las
arenas es muy importante, porque influye en las principales propiedades de los
morteros, que son la trabajabilidad, retención de agua, resistencia, y durabilidad, es
decir, la calidad de las arenas tiene una influencia directa sobre estas características.
(Hornbostel, 1999)
Los áridos constituyen el esqueleto del mortero, y son responsables de buena
parte de las características del mismo, pues son un elemento mayoritario. (ANEFHOP
y OFICEMEN, 1978)
La mayoría de los áridos son fracciones de cuarzo, piedra caliza o dolomita de
tamaño normal. Para ajustar la distribución del tamaño del grano, suele ser necesario
emplear distintas fracciones granulométricas de áridos. Para reducir la densidad de un
mortero seco y aumentar sus propiedades aislantes se emplean cargas adicionales
como perlita, vermiculita, espuma de vidrio, arcilla expandida y pómez. Debido a su
baja densidad (suele oscilar entre 80 y 500 kg/m3), sólo se agrega a la mezcla un
pequeño porcentaje en peso. Los morteros secos para revocos decorativos o lechadas
para baldosas se tiñen frecuentemente con pigmentos.
Los áridos deben estar constituidos por partículas duras, de formas adecuadas
(sin formas lajosas o acidiculares), inertes y no reactivas con el cemento. Además, no
deben contener arcillas, limos ni materias orgánicas. No deben ser heladizos, es decir,
no deben deteriorarse con los ciclos de heladas. En general, los áridos de baja
densidad son poco resistentes y porosos
Normalmente los áridos se clasifican en fracciones definidas por su tamaño
máximo y su tamaño mínimo. El tamaño máximo de una fracción de árido es la
abertura del tamiz UNE 7050 por el que pasa el 90% en peso de la misma –cuando
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además pase el total por el tamiz de abertura doble -, mientras que el tamaño mínimo
es la abertura del tamiz UNE 7050 por el que pasa menos del 10%. El tamaño máximo
de 4 mm. marca la separación entre arenas (árido fino) y gravas (árido grueso).
Existe un conjunto de propiedades químicas de los áridos que deben ser
controladas en la fabricación del mortero. El contenido en cloruros, sulfatos o posibles
reacciones, pueden degradar la calidad final del material. La designación de los áridos
adecuados para la fabricación de morteros viene dada por la norma UNE-EN 13139.
3.2.2.2.- NATURALEZA DE LOS ÁRIDOS.
Las rocas están habitualmente constituidas por minerales variados. Su
composición química global se determina por los métodos clásicos de análisis químico.
Su composición mineralógica puede conocerse a partir de exámenes microscópicos
(efectuados, por ejemplo, sobre láminas delgadas en luz polarizada). (Venuat y
Papadakis, 1975)
Se pueden definir igualmente:
La estructura de las rocas, que caracteriza su aspecto exterior;
La contextura, que se refiere más directamente al modo de ordenación de los
cristales.
Las rocas pueden clasificarse según su modo de formación en tres grupos
principales.
Rocas magmáticas (o ígneas);
Rocas sedimentarias;
Rocas metamórficas.
Rocas magmáticas.
Su componente principal es la sílice. Pueden estar cristalizadas, ser amorfas o
intermedias (según su velocidad de enfriamiento). Químicamente son más activas.
Se distinguen:
Rocas ácidas (más de 65% de sílice);
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Rocas neutras (del 52 al 65 % de sílice);
Rocas básicas (menos del 52% de sílice);
Rocas sedimentarias.
Estas rocas como su nombre indica están estratificadas. Es difícil componer un
cuadro de clasificación pero puede agruparse según su composición química.
Las rocas sedimentarias las podemos dividir en:
Rocas silíticas
Rocas carbonatadas
Rocas aluminosas
Rocas salinas
Rocas metamórficas.
Resultan de la transformación de las rocas magmáticas o sedimentarias bajo la
acción de la temperatura, de la presión o de la aportación de sustancias químicas.
3.2.2.3.- TIPOS DE ÁRIDOS.
Según su procedencia y método de obtención, los áridos pueden clasificarse
en: (Rodríguez-Mora y col., 2003)
Áridos naturales. Son los procedentes de yacimientos minerales obtenidos sólo
por procedimientos mecánicos. Están constituidos por dos grandes grupos:
Áridos rodados. Se obtienen básicamente de graveras que explotan
depósitos granulares. Estos áridos se usan después de haber sufrido un
lavado y clasificación. Tienen forma redondeada, con superficies lisas y sin
aristas, y también se les denomina áridos naturales. Son principalmente de
naturaleza silícea. Dentro de este tipo de áridos podemos hacer una
subdivisión:
-Áridos de río: proceden de la disgregación natural de ciertas rocas,
granitos, areniscas. (Venuat y Papadakis, 1975)
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- Áridos de cantera: proceden de depósitos geológicos o de bancos
de aluviones. Contienen un porcentaje mucho más elevado de
partículas finas que los anteriores.
- Áridos de dunas: están constituidos por materiales muy finos
acumulados por el viento. Su empleo está muy limitado en la
construcción.
- Áridos de mar. Pueden ser utilizados en construcción con la
condición de ser lavados.
- Áridos de glaciares: restos de piedras de cualquier forma son
acumulados en los contornos de antiguos glaciares.
Áridos de machaqueo. Deben proceder de rocas sanas, duras,
compactas, resistentes al hielo, inalterables. Se les obtiene por machaqueo
de las rocas estudiadas anteriormente, tales como: granitos, gabros,
traquitas, pórfidos, gneis, cuarcitas, basaltos, calizas duras... La maquinaria
más corrientemente empleada son las machacadoras rotatorias o de
mandíbula. Los áridos de machaqueo contienen más elementos finos que
los áridos rodados y necesitan por ello más agua de amasado. Sus
resistencias son, por el contrario, mejores a igual relación agua - cemento.
Proporcionan una mejor adherencia que los áridos rodados pero dan
morteros menos manejables. Presentan superficies rugosas y aristas vivas.
Son principalmente áridos de naturaleza caliza, aunque también pueden ser
de naturaleza silícea.
Áridos artificiales. Están constituidos por subproductos o residuos de procesos
industriales, resultantes de un proceso que comprende una modificación térmica u
otras. Son las escorias siderúrgicas, cenizas volantes de la combustión del carbón,
fílleres, etc. (Rodríguez-Mora y col., 2003)
Áridos reciclados. Resultan de un tratamiento del material inorgánico que se ha
utilizado previamente en la construcción, por ejemplo, los procedentes del derribo
de edificaciones, estructuras de firmes, etc.
Aunque las arenas no toman parte activa en el fraguado y endurecimiento del
mortero, desempeñan un papel técnico muy importante en las características de este
material, porque conforman la mayor parte del volumen total del mortero. Por ello,
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podríamos decir que la arena es la esencia del mortero. De ahí la importancia de
conocer algunas de sus propiedades tanto físicas como químicas.
3.2.2.4.- PROPIEDADES.
Tamaño del árido.
Los áridos se dividen en arenas (árido fino) y gravas (árido grueso). La
diferencia entre unos y otros está únicamente en su tamaño. Se denomina arena al
material granular que pasa por un tamiz de 4 mm. de luz de malla. Grava es el material
granular que queda retenido en dicho tamiz, como se ha comentado con anterioridad.
Tamaño (d/D). Las arenas reciben una de nominación nominal (d/D) en
términos del menor (d) y del mayor (D) tamaño de los tamices, dentro de los cuales se
encuentra la mayor parte del árido (por ejemplo: 0/2, 0/4, etc.).
Dentro de las arenas se pueden distinguir las arenas gruesas (2/4) y arenas
finas (0,063/2). Se denomina fino o filler de árido, al que su porcentaje en masa que
pasa por el tamiz de 0,063 es mayor del 70%, según la norma UNE-EN 13139.
Forma de los áridos.
El esqueleto mineral que forman los áridos en el mortero, contribuye en buena
medida a su resistencia. Por ello, las partículas del árido no sólo deben ser duras, sino
que han de estar en contacto de la forma más estable posible. Para ello, los áridos
más adecuados son los que tienen una forma lo más esférica posible, evitando,
siempre que se pueda, el uso de formas inadecuadas, como es el caso de las lajas
(partículas alargadas y planas). Las posibles formas que puede tener un árido se
muestran en la figura 3.3.
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Figura 3.3. Categorías de formas de partículas separadas por limites arbitrarios, basados en la medida de las
relaciones entre sus ejes (Venuat y Papadakis, 1975).
Superficie de los áridos.
La textura superficial de los áridos influye en la trabajabilidad o docilidad de los
morteros, y en la resistencia del mortero. Los áridos con textura muy rugosa (áridos de
machaqueo), necesitan una elevada proporción de finos para mejorar su docilidad y,
por tanto, una mayor cantidad de agua de amasado. Por el contrario, los áridos
rodados permiten obtener con mayor facilidad morteros más dóciles.
La unión entre la pasta del cemento y los áridos, responsable en buena parte
de la resistencia a compresión del mortero, es tanto menor cuanto más lisa sea la
superficie de los áridos, siendo conveniente utilizar áridos de superficie rugosa cuando
quieran alcanzarse elevadas resistencias.
Características mecánicas de los áridos naturales
Las rocas son de materiales frágiles: su resistencia a la tracción es débil y
comprendida entre 1 y 8 MPa. Su resistencia a la compresión es más o menos alta
según su naturaleza, esa relación la podemos encontrar en la tabla 3.4.
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Tabla 3.4. Resistencia a la compresión según la naturaleza de la roca. (Venuat y Papadakis,
1975).
Naturaleza de la roca
Calizas blandas
Piedras molares
Calizas duras
Areniscas
Gneis
Gabros
Granitos
Pórfidos
Cuarcitas
Basaltos
Resistencia a la compresión en
MPa
10 – 50
50 – 150
100 – 250
>250
Finos.
En un árido, se definen los finos como la fracción granulométrica que pasa por
el tamiz de 63 micras (0.063) mm. La cantidad máxima de finos también está regulada
según prEN 933-1. Pese a que los finos incorporan plasticidad al mortero, es
conveniente controlar su contenido en el mismo, ya que un exceso de éstos puede
provocar un aumento de la relación agua/cemento, con la consiguiente disminución de
la resistencia mecánica de dicho mortero. Por otra parte, el exceso de finos puede
favorecer a la aparición de fisuras por retracciones en el mortero.
Humedad.
Es necesario considerar la humedad de los áridos al dosificar el mortero por
dos razones:
La primera porque hay que corregir la cantidad de agua de amasado,
descontando aquella que incorporan los áridos mojados.
La segunda porque el entumecimiento del árido (aumento de su volumen),
que es considerable en el caso de las arenas, puede revestir una gran
importancia cuando éste se dosifica en volumen.
3.2.2.5.- GRANULOMETRÍA.
La granulometría, forma y tamaño de los áridos influyen sobre la resistencia y
calidad del mortero.
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Granulometría de una arena.
Dentro de las especificaciones físicas de un árido, la calidad de la
granulometría de la arena es muy importante, por ese motivo, a pesar de ser una
propiedad más de los morteros, es necesaria su diferenciación de las demás. (Óscar
Rodríguez-Mora y col., 2003).
La composición de los distintos tamaños de las partículas que integran un árido
se denomina granulometría. Esta relación viene dada por la norma UNE-EN 933-2 que
recoge una serie de tamices constituido por los siguientes pasos de malla:
0.063 - 0.125 - 0.250 - 0.5 - 1 - 2 - 4 mm.
Los áridos estipulados para morteros, según la designación d/D explicada, son:
0/1 – 0/2 – 0/4 – 0/8 – 2/4 – 2/8
Esta designación admite alguna cantidad de partículas retenidas en el tamaño
mayor (límite superior) o que atraviesan el tamiz menor (límite inferior). Los áridos
marcan un límite inferior y un límite superior referido al porcentaje en peso que pasa
por los tamices según la norma UNE-EN 13139.
En la tabla 3.5 se representan los límites granulométricos de una arena ideal
para morteros de uso general.
Tabla 3.5. Límites granulométricos de una arena ideal para morteros de uso general. (Venuat y
Papadakis, 1975).
Tamaño de tamiz (mm.)
% que pasa
4.000
100
2.000
97-100
1.000
85-99
0.500
70-95
0.250
25-65
0.125
5-15
El fin último de la granulometría es conocer la curva granulométrica de la arena
así como su módulo granulométrico.
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Curva granulométrica.
Una vez realizado el tamizado de la muestra, los resultados obtenidos se
representan en un gráfico donde, en le eje vertical se colocan los porcentajes que
pasan acumulados por cada tamiz y en le eje horizontal la abertura de los mismos.
Con la representación gráfica de una arena se puede identificar rápidamente si ésta
tiene exceso de fracciones gruesas o finas o la presencia de discontinuidades en la
distribución por tamaños. En la figura 3.4 podemos apreciar un ejemplo de curva
granulométrica.
Figura 3.4. Curva granulométrica para arena 0/2. (Rodríguez-Mora y col., 2003).
Módulo granulométrico o módulo de finura.
Consiste en la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices
de la serie UNE dividida por 100.
Este módulo nos da la idea del tamaño medio del árido empleado en un
mortero. Pueden existir infinidad de áridos con el mismo módulo granulométrico, que
tengan granulometrías totalmente diferentes. No obstante, resulta adecuado conocer
su valor debido a que todas las mezclas de áridos que poseen el mismo módulo
precisan la misma cantidad de agua para producir morteros de la misma trabajabilidad
y resistencia. Esto es así siempre que empleen idéntica cantidad de cemento y de los
restantes componentes del mortero, ya que, variaciones en el módulo de los áridos,
indican que ha habido alteraciones.
Los morteros secos, por su control en la recepción de componentes, vigilan el
cumplimiento de las granulometrías exigidas y optimizan las composiciones
granulométricas en función de los requisitos demandados en un proyecto, asegurando
las prestaciones finales y mejorando la calidad de los resultados.
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Para conseguir una granulometría adecuada hay que dosificar los áridos, de
manera que se obtenga una granulometría lo más continua y compacta posible. Para
conseguirlo debe separarse en diferentes fracciones, para que luego éstas puedan ser
mezcladas en las proporciones adecuadas. El árido fino se puede clasificar en dos
fracciones para mejorar su dosificación. (ANEFHOP y OFICEMEN, 1978).
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