AGREGADOS LIVIANOS De mayor uso

FACULTAD DE ARQUITECTURA - UBACONSTRUCCIOENS IICát. Arq. Hugo Picabea

TEMA: AGREGADOS LIVIANOS (De mayor uso)

ARCILLA EXPANDIDAEste material se obtiene a partir de arcillas que tiene la propiedad de expandirse cuando alcanzan cierta temperatura. A esta temperatura, la formación de gases dentro de la masa, provoca que las arcillas se expandan hasta siete (7), veces su tamaño original. Al enfriarse esta expansión se conserva y así queda conformado un material que puede ser usado como un agregado liviano.

La arcilla a emplear debe ser tal que llegue a un estado semiplástico al ser calentada a temperaturas que puedan alcanzarse y mantenerse económicamente. Debe además contener los minerales que al calentarse formen los gases necesarios para la expansión, este requisito puede ser suplido mediante el agregado a la arcilla de los minerales necesarios.

El proceso de fabricación no es único y los productos obtenidos difieren también. Después de la Segunda Guerra Mundial comenzó a difundirse un agregado liviano de arcilla expandida fabricado con tecnología danesa y cuyo nombre comercial es LECA.

Este producto es un material liviano, de formas redondeadas y lisas, que se produce en hornos rotativos. El hormigón hecho con este tipo de agregado grueso, es de menor peso que el que se elabora con piedra partida o canto rodado, pero también es menos resistente.

La resistencia de estos hormigones livianos depende de la resistencia mecánica del propio agregado, de las dosificaciones y la relación agua-cemento. Hormigones de este tipo con dosificaciones cuidadosas y con buena compactación alcanza valores importantes de resistencia. Estos valores permiten que se lo emplee como hormigón de estructuras y sea posible pretensarlo. Paralelamente con el aumento de la densidad y resistencia, disminuyen sus propiedades aislantes. En la Norma IRAM 1567, se establecen los requisitos para los agregados livianos.

AGREGADOS VOLCANICOS

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Piedra Pómez, granulados volcánicos, puzolanas, piedra toba, etc.

Este tipo de materiales, originados en actividades volcánicas, existen en muchas regiones y son lo suficientemente resistentes y livianos como para ser usados como agregados del hormigón. En general, se trata de lavas esponjosas, cuya porosidad está originada en los gases que se escapaban en el momento de su formación, cuando pasaban del estado líquido al sólido.

La piedra pómez se diferencia de otros granulados o escorias volcánicas, por su color claro y uniforme distribución de huecos interconectados. Las demás lavas esponjosas son, en general, de color oscuro y de huecos irregulares y no conectados. A veces estos materiales se encuentran sueltos y a veces en bloques que hay que triturar. Es común que también se presenten mezclados con otros elementos que pueden afectar al cemento, es por esto muy importante el análisis permanente de estos agregados.

ESCORIA EXPANDIDA DE ALTO HORNOEn el funcionamiento de los Altos hornos, cuando se elabora el hierro, se deshecha la escoria. Este material es una mezcla de distintos óxidos,(de Calcio, Silicio, Aluminio, etc,) y es retirado del alto horno en forma de líquido a una temperatura aproximada de 1500ºC. Esta escoria al enfriarse y al aire se solidifica, formando una piedra de color gris. Es frecuente usar este material como agregado grueso en hormigones pesados.

Si el enfriamiento de al escoria en vez de realizarse lentamente y al aire, se realiza en presencia de una gran cantidad de agua, el resultado es un material mas desmenuzable llamado "granulado de escoria".

La escoria expandida, se obtiene enfriando la escoria líquida, con agua en un proceso regulado y uniforme. El objetivo es que el vapor generado origine poros que le otorguen a la escoria un aspecto esponjoso y liviano.

El proceso descripto, se lleva a la práctica de distintas maneras que se han ido perfeccionando con el correr del tiempo.

La escoria expandida se tritura, se tamiza y ya puede ser empleada como agregado liviano. Los contenidos de azufre de la escoria líquida, por lo general, se evaporan en el enfriamiento de la expansión.

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La escoria espumosa presenta la particularidad de que al mezclarse con la cal o el cemento desarrolla una acción cementante, que incrementa la resistencia a la compresión del hormigón.

AGREGADOS ORGANICOSSe han usado diversos agregados de origen natural. Los desperdicios de ciertas cosechas. En nuestro país, como en otras partes del mundo, se ensayó el uso de cáscaras de arroz como agregado del hormigón, utilizado para paneles y bloques con resultados diversos.

Otro ejemplo lo constituye el aserrín. Este se mezcla con el cemento en proporciones de volumen que van de 1:1 a 1:4. El aserrín además de celulosa aporta resinas, azúcares, ácidos, etc. que pueden perjudicar el fraguado y las características del cemento. Es por eso que debe tratarse el aserrín antes de mezclarlo con el cemento. El uso del aserrín de maderas blandas tratadas con cal y cloruro de calcio, da los resultados del orden de los que figuran en la Tabla 1.

Las ventajas de estos hormigones de agregados orgánicos, son además de su reducido peso, su baja conductividad térmica. Se han empleado para premoldeados con formas especiales.

Sus desventajas son el alto contenido de cemento que requieren, lo cual provoca que tengan importantes contracciones al fraguar, del orden de 10 veces más que los otros tipos de hormigón liviano. Para evitar este inconveniente se le agrega arena, lo que a su vez lleva a aumentar el peso y la conductividad térmica.

AGREGADOS SINTETICOSEstos agregados de un proceso complicado de elaboración, como la fibra de vidrio, se encuentran bajo la protección de patentes que resguardan la propiedad intelectual del producto. Deben resolver 2 problemas:

1. Que estos agregados sintéticos no sean atacados por el cemento, las fibras de vidrio comunes, sin tratamiento, son agredidas por este material.

2. El poco peso de algunos de estos agregados sintéticos, que hace que el proceso de mezcla del hormigón se separen y queden "flotando".

Vermiculita

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La vermiculita es una mica. Estas son rocas que se presentan en forma de láminas. La mica seca es triturada y tamizada en varios tamaños. Luego agrupadas por dimensiones, son expuestas a la llama hasta alcanzar temperaturas de 2000ºC. Por ello se expande aumentando varias veces su volumen. Este proceso de expansión en forma de láminas u hojas se denomina exfoliación.El uso de la vermiculita exfoliada, está muy difundido como agregado a morteros para revoques aislantes para mejorar las propiedades térmicas de los muros.Los hormigones con agregados de vermiculita son pocos resistentes, no deben ser usados en piezas importantes.

PerlitaLa perlita es un mineral en forma de cristal que proviene de la actividad volcánica. Se presenta en forma de capas concéntricas, como una cebolla.Luego de ser triturada la perlita se calienta hasta alcanzar los 1800ºC, a esa temperatura se forman huecos minúsculos que provocan la expansión y se constituye en un material liviano.Al igual que los hormigones de Vermiculita tienen bajas resistencias. Agregando arena, enriqueciendo la mezcla con cemento y compactando, se obtienen resistencias mayores pero será un hormigón más pesado, menos aislante y más caro.

Cuadro del empleo de los hormigones livianos según sus densidades:

DensidadKg/m3

Función

Hasta 500 Solo como aislante

De 500Hasta 1400

Aptos para usar como muros aislantes y portantes de baja carga.

Desde 1400 Función estructural

TABLA Nº 1

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Tipo de Hormigón DensidadKg/m3

Conductividad

KCal/mºC W/Mºk

Resistencia aLa

compresiónen kg/cm2

Contracción

por secadoen %

Hormigón estructural de agrega-

dos gruesos pesados.(canto rodado ó piedra partida)

2400 1.89 1.63

Hormigón de arcilla expandidaCompactada.

95011001300145016001750

0.190.250.330.380.440.5

0.160.210.280.330.380.43

90110140230

0.040.040.050.05

Hormigón con escoria espumo-sa compactada.

90011001300145016001700

0.210.240.280.300.340.37

0.180.210.240.260.290.32

253570

110170230

0.030.030.040.050.070.07

Hormigón de piedra pómez 6508001400

0.170.140.3

0.150.120.26

2139

100

0.060.040.08

Hormigón de aserrínProp. De la mezcla en vol. Cemento / aserrín: 1/1Idem: 1:2Idem: 1:3Idem: 1:4

16001200900650

0.250.240.17

0.220.210.15

1205020

0.250.350.50.5

Hormigón de Vermiculita 400450600700

0.120.1250.180.4

0.100.110.160.34

10203540

0.350.50.40.4

Hormigón de Perlita 320400500550650750

0.080.090.1

0.110.130.15

0.070.080.090.090.110.13

71522355080

0.07

Hormigón de Granulado volcá-Nico.

850111011501250

0.180.270.3

0.34

0.160.230.260.29

174575

100

0.0540.036

0.005Hormigón de Cáscara de arroz 750

8501000

23.54.5

TABLA Nº 2Recopilación de valores de conductividad, resistencia y contracción para distintas densidades de hormigón.

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Consideraciones sobre los hormigones con agregados livianos

Según las densidades de los hormigones obtenidos con estos materiales, como orientación se puede emplear la clasificación que dan autores rusos.Ver Tabla Nº 1.Tanto esta tabla como los cuadros de la Tabla Nº 2 y Tabla Nº 3, son valores orientativos y antes de cualquier uso en obra, el hormigón debe ser ensayado. El programa de control debe ser continuo.En cuanto a la impermeabilidad de los hormigones livianos, esta se alcanza sólo en los mas densos, de más de 1400 Kg/m3, con buena compactación.

TIPOS DE HORMIGONDensidad

Kg / m3

Conductividad

TérmicaW / mºK

Hormigón con agregados de arcillas expandidas. 700800900100014001600

0.220.260.350.420.570.89

Hormigones con agregados de cáscara de arroz y cantorodado.

1100130016002000

0.370.450.631.09

Hormigones con agregados de poliestireno expandido. 30050010001300

0.090.150.260.35

Hormigones con fibra de vidrio. 2100 1.1Hormigones aireados. 600 0.15Hormigones con carbón. 600 0.13Hormigones con viruta de madera. 400

5000.140.16

TABLA Nº 3Cuadro de valores de conductividad térmica obtenidas en laboratorios nacionales s/Norma IRAM 11601.

Sin embargo debido a la naturaleza porosa de los hormigones livianos, lo usual es recubrir los muros con capas hidrófugas que le impidan acumular agua. Al absorber agua se le reducen sus propiedades aislantes.La protección de las armaduras de acero colocadas en el interior de los hormigones livianos, dependerá de la impermeabilidad del mismo, sólo posible en los más densos. En los más porosos se protegen las armaduras, por Ej..: con un recubrimiento de pintura epoxi. En hormigones como los de arcilla expandida una suficiente compactación y recubrimiento asegura la protección.

La durabilidad de estos hormigones será garantizada por la estabilidad de sus agregados para lo cual se debe controlar su composición.La contracción que se produce al secarse el hormigón, contracción de fragüe, es importante en estos hormigones, el tipo de curado es determinante para definir la magnitud de ese retraimiento. Para piezas premoldeadas la práctica usual es el curado al vapor, para evitar que la evacuación rápida del agua provoque grandes contracciones.

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Paneles de Hormigón Aireado

El hormigón aireado, conocido también como hormigón celular o alveolar, es un material que presenta huecos en forma de poros regulares que no se comunican entre sí. No tiene agregados gruesos, en estricto sentido no es un hormigón sino un mortero. La base de este mortero es cemento o cal y arena o algún otro agregado fino.Las densidades que se pueden obtener varían entre los 400 y 1400 Kg/m3.Según la forma que incorporan el aire se puede agrupar en:

1. Hormigones gaseosos: cuando la formación de los poros se debe a un gas que proviene de una reacción química.

2. Hormigones espumados: cuando los poros son consecuencia del agregado de espumas a la mezcla básica de cemento y arena.

1. Hormigones Gaseosos:El proceso químico que produce gas durante el fraguado y endurecido del hormigón, es algo similar al leudado del pan.El método más difundido es el agregado de polvos de aluminio, que al mezclarse con el hidróxido de calcio,(cal hidratada que se incluye en la mezcla inicial o que se forma al comenzar a fraguar el cemento), libera gas Hidrógeno que será el que actúe hinchando la masa.El polvo de aluminio debe ser finamente molido y puede ser reemplazado por polvo de zinc. Para producir un volumen de 1 metro cúbico de hormigón gaseoso de 700 kg/m3 se necesita aproximadamente medio Kg. De polvo de aluminio.El aglomerante como se vio puede ser cemento o de cal, en cuanto a la arena, ésta debe ser preferentemente con alto contenido de cuarzo y es finamente molida para elevar la calidad del hormigón. La trituración aumenta la superficie del componente y eleva su actividad química.La elaboración de las piezas premoldeadas se efectúa de la siguiente manera: Luego de dosificados el aglomerante, la arena triturada y el agua, son mezclados durante 5 minutos en una hormigonera. Allí se le agregan los polvos de aluminio diluidos en agua y se mezcla nuevamente. Luego se vierte en los moldes llenándolos parcialmente, la cantidad dependerá del volumen de expansión esperado. En aproximadamente media hora, el hormigón aireado llena el molde, este aumento de volumen de la mezcla es debido a la liberación del gas hidrógeno. En estos moldes, de ser el caso, ya estarán las armaduras de losas o tabiques.Cuando el proceso de fraguado brinda la suficiente resistencia del hormigón, esto es a las 4 ó 5 horas, se procede a las operaciones de corte previas al curado. Para ello se remueven las tapas laterales de los moldes. Estos cortes se realizan transportando el bloque a través de un enrejado con alambres tensados. Todo desperdicio de corte puede ser aprovechado triturándolo e incorporándolo a la mezcla del comienzo. Efectuados los cortes se vuelven a colocar las tapas laterales de los moldes y las piezas son llevadas a los autoclaves.

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Los autoclaves son grandes cilindros de diámetros de 2 a 3 metros y largos que alcanzan los 25 metros. Se cierran herméticamente y se les agrega vapor hasta alcanzar temperaturas de 200 grados y presiones de 1:3 Mpa (13 kg/cm2).Las altas temperaturas, el medio muy húmedo y la presión, contribuyen a activar el proceso de endurecimiento del hormigón sin que experimente retracciones importantes pues no hay pérdida de agua. El proceso de curado en autoclave, comienza introduciendo las piezas y elevando lentamente la temperatura y presión; este proceso de alrededor de 5 horas tiene por objeto evitar agrietamiento en las piezas. Durante 6 horas el autoclave funciona a la máxima temperatura y presión, posteriormente se deja enfriar lentamente en un tiempo aproximado de 5 horas. Se procede entonces a retirar las piezas ya endurecidas, se quitan las tapas laterales de los moldes y el producto es transportado al lugar donde se almacenará hasta su total secado.La descripción anterior del proceso es general y los distintos fabricantes perfeccionan algunos de lo puntos con sus desarrollos particulares.Con los ajustes de materiales y dosificación se alcanzan densidades que van desde los 4090 kg/m3 a los 1400 kg/m3.Desde 1929, año en el que se inició en Suecia la producción industrial de este tipo de hormigón, ha habido varias empresas que agregaron sus modificaciones. En nuestro país desde la década del 70, se encuentra en producción una fábrica de este hormigón en Victoria provincia de Entre Ríos, que cuenta con tecnología sueca. Se fabricaron allí, paneles y losas para el sistema constructivo CONAL, también bloques para mampostería.Suecia ha sido el país donde más se ha trabajado este producto, que permite ser serruchado y perforado con técnicas similares a las de madera.En nuestro país se asoció inicialmente el producto con el nombre de uno de sus principales fabricantes: SIPOREX.Se lo puede clavar, canaletear y serruchar sin dificultad.Los paneles y losas de este material deben ser revocados o revestidos para evitar su deterioro o absorción de agua. Por su capacidad de acumular agua, este material no debe ser revestido exteriormente con materiales que sean barrera de vapor e impidan su secado ante eventuales ingresos de agua.Las armaduras deben tener un tratamiento para preservarlas de la corrosión.Este hormigón gaseado, se ha usado también en Alemania y cuenta con Normas DIN que orientan al proyectista sobre las cualidades del producto y las formas de control.Existen otras técnicas que son variantes del procedimiento descripto. Ciertas fábricas usaron en lugar del polvo de Aluminio, ácido clorhídrico con cal para generar el gas. También se ha empleado una mezcla de Agua oxigenada y polvo blanqueador (Ca CI (OH) que libera gas oxígeno.Es frecuente el uso exclusivo de cal como aglomerante, en este caso el producto ya no se trata de hormigón alveolar sino de Silicato alveolar o Gaseado y su uso es destinado a bloques de mampostería. Este Silicato a diferencia del Hormigón Gaseado, necesita inevitablemente del curado en autoclave para endurecer.

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2. Hormigones Espumados:Para conseguir este tipo de hormigones se preparan por separado el mortero y la espuma.El mortero será de algún aglomerante como el cemento o cal aérea, un agregado fino como arena y finalmente agua.La espuma preformada se prepara en recipientes, con paletas batidoras o bombas centrífugas que agitan el agua donde se encuentran los espumigenos. Estos pueden ser de diversos tipos y la mayoría de los que se emplean se encuentran protegidos por patentes de las empresas que los comercializan. Se han empleado como espumantes resinas de saponina, detergentes, etc. además de los sintéticos: también debe haber estabilizadores que permitan que la espuma obtenida no desaparezca al entrar en contacto con el mortero.Según la densidad deseada, se agrega más o menos arena y sobre todo será el volumen de espuma a mezclar, se pueden lograr hormigones espumosos de 300 Kg/m3 a 1800 Kg/m3.La producción de estos hormigones se puede hacer con instalaciones móviles y de pequeña envergadura. El hormigón espumado por lo gral. no se cura en autoclave, lo corriente es curarlo al vapor sin presión o al aire.Esto provoca contracciones más importantes que en los procesos de curado a vapor de alta presión, que deben ser tenidos en cuenta en las tolerancias de las juntas y uniones.Las características de bajo peso y alta capacidad aislante de estos hormigones los hacen sumamente interesantes para el uso en viviendas donde los requerimientos de resistencias no son elevados.A diferencia del hormigón convencional, el alejarse levemente de las dosificaciones, o las diferencias en la calidad de los agregados, pueden ocasionar problemas que comprometan la vida útil de los hormigones aireados. Lo mismo ocurre cuando no son respetados los tiempos de curado. Los elementos de hormigón aireado deben ser siempre controlados en fábrica y muy especialmente en su recepción en obra.Los hormigones aireados o alveolares, son conocidos también como celulares por su estructura.Se busca que éstas sean cerradas, en ocasiones y por diversas razones, esto no se logra. Estos poros abiertos se comunican por conductos o fisuras. La existencia de células abiertas y conductos de distintos tamaños, provoca movimientos capilares del agua que pueda entrar en contacto con el hormigón. La humedad avanza de las cavidades amplias hacia las mas estrechas. Estas consideraciones sirven para entender la facilidad que tienen los hormigones aireados para absorber agua. Esto debe ser tenido en cuenta, en el diseño de las aislaciones y barreras hidrófugas, es un punto crítico en los sistemas que usan elementos con hormigón aireado.

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