¿Por qué son importantes los agregados en la fabricación del concreto?
Enero, 2025
Cuando pensamos en el concreto, es fácil imaginar una mezcla simple que se endurece y ya. Pero lo cierto es que este material tiene su ciencia, y gran parte de su resistencia, durabilidad y calidad dependen de los agregados como la gravilla, que se utilizan en su producción.
Los agregados son los materiales granulares, como arena, gravilla o grava y piedras trituradas, que constituyen hasta el 75% del volumen total del concreto. Según la calidad de estos materiales hay consecuencias tanto positivas como negativas en nuestro concreto.
Estos materiales son los más económicos que hay para llenar el volumen del concreto cúbico de concreto, su principal función es rellenar vacíos y brindarle al concreto mayor calidad, resistencia, durabilidad y buena adherencia, razón por la que la gravilla y otros agregados son importantes en la producción de la mezcla de concreto.
En Colombia, no existe alguna norma específica que indique cómo diseñar el concreto, sin embargo, la proporción óptima de los agregados debe regirse según guías técnicas, ensambles granulares óptimos y combinaciones ideales que permitan comprobaciones de mezclas en laboratorio previas a su uso, los más comunes en la región son la guía americana ACI 211 o criterios de máxima compacidad para lograr buscar cuál es la proporción óptima en el diseño de la mezcla del concreto.
¿Qué hacen los agregados en el concreto?
Cargando gravilla triturada | Foto: Holcim Colombia S.A.
En el estado fresco del concreto
Los agregados en el estado fresco del concreto proveen un relleno relativamente económico, es decir:
- La forma y granulometría de las partículas debe conducir a un bajo contenido de vacíos.
- La distribución de partículas en una suspensión acuosa aporta cohesión a la mezcla de concreto, por lo tanto, es indispensable para mejorar la bombeabilidad y la apariencia.
- Facilitan el mezclado de la pasta en sus intersticios actuando como lubricante.
En el estado endurecido del concreto
Los agregados aportan estabilidad volumétrica al concreto mediante:
- La reducción de las retracciones debido al efecto de relleno y al efecto de restricción de las retracciones de la pasta.
- Reducen la generación de calor por el efecto de relleno.
- El agregado grueso mejora la adherencia con el acero.
- Usualmente los agregados son más estables que la pasta de cemento y hacen más durable el concreto.
- Los agregados de peso normal aumentan la densidad, el módulo de elasticidad y la tenacidad del concreto.
- Los agregados livianos reducen la densidad, el módulo de elasticidad, la conductividad térmica y la resistencia.
Otros beneficios de usar agregados de calidad en la mezcla de concreto
Gravilla triturada | Foto: Holcim Colombia S.A.
Algunos de los beneficios de usar estos materiales en la preparación de la mezcla de concreto son:
- Reducir el costo del concreto: Los agregados son más económicos que el cemento y aditivos, como estos ocupan entre el 60% y el 80% del volumen total del concreto, ayudan a economizar los costos por metro cúbico.
- Aumentar la durabilidad: Si los agregados son de buena calidad como los que tenemos en Holcim (producidos en Mondoñedo), el concreto dura más, resiste mejor a la intemperie y a agentes nocivos a los que puede estar expuesto por el ambiente o suelos.
- Mejorar la resistencia: Los agregados le meten fuerza bruta al concreto. La calidad y la dureza de la gravilla y la arena influyen directamente en la resistencia final del concreto. Un buen agregado es el refuerzo natural de la mezcla.
- Controlar el volumen: Evitan que el concreto se contraiga demasiado al secarse, reduciendo grietas y otros problemas.
- Son más trabajables: Los agregados bien seleccionados ayudan a que la mezcla fluya de manera óptima, fácil de trabajar y sin huecos y fisuras después de fraguar.
¿Formas, tamaños y texturas de los agregados?
Los agregados como la gravilla pueden tener distintas formas, tamaños y texturas, y cada uno de estos aspectos juega un papel importante en la calidad del concreto.
Diferentes tamaños y formas de grava| Foto: Holcim Colombia S.A.
Formas de los agregados
- Redondeados: Son los más suaves, como los agregados de río. Estos mejoran la trabajabilidad de la mezcla, pero no se adhieren tan bien al concreto, haciendo que las mezclas no sean tan resistentes.
- Angulares: Tienen bordes afilados, como rocas trituradas. Se adhieren mejor al concreto, aumentando la resistencia y estabilidad.
- Irregulares: Son una mezcla entre redondeados y angulares, pero se usan bastante debido a que ofrecen un equilibrio entre trabajabilidad y resistencia.
- Aplanados: Son partículas de agregados que tienen forma alargada y plana. En general, los agregados demasiado aplanados no son ideales para concreto estructural porque reducen la resistencia y la durabilidad.
- Elongados: Tienen formas alargadas, donde su longitud es mucho más grande que su grosor o ancho. Este tipo de agregados al igual que los aplanados no son recomendados para concreto estructural, debido al impacto negativo en la resistencia y durabilidad.
Diferentes tamaños y formas de grava| Foto: Holcim Colombia S.A.
Tamaños de los agregados
- Finos (arena): Son agregados con tamaños de partícula inferiores a 9.5 mm. Llenan los vacíos entre los agregados más grandes y ayudan a que la mezcla de concreto sea más compacta. Aportan bombeabilidad y buena apariencia las mezclas.
- Gruesos (grava o gravilla): Dan la resistencia mecánica al concreto. El tamaño típico de la gravilla va de 9.5 mm hasta 7.5 cm, dependiendo de la especificación de cada proyecto.
Una regla básica que debes tener en cuenta es que cuanto más grande el agregado, menos cemento necesitas, pero la mezcla será menos trabajable.
El módulo de finura es una relación del tamaño medio de las partículas que componen el agregado fino, teniendo una influencia particular en temas importantes como la apariencia, bombeabilidad y la consistencia de las mezclas.
Texturas de los Agregados
- Lisa: Como las piedras redondeadas. No se adhieren bien a la mezcla reduciendo la resistencia del concreto.
- Áspera: Como las piedras trituradas. Se adhieren mejor a la mezcla haciendo que el concreto quede más fuerte.
- Vítrea: Es una superficie lisa y brillante, similar al vidrio. Principalmente se encuentra en agregados formados por minerales como el cuarzo o en rocas volcánicas con alto contenido de sílice como la obsidiana. Resistentes a agentes químicos y cambios climáticos, pero pueden ser frágiles si tienen fisuras internas.
- Granular: Está compuesto por pequeños granos o partículas visibles, como si estuviera formada por fragmentos individuales unidos entre sí, incrementado la resistencia a la compresión, a la tracción y a las fuerzas cortantes.
- Cristalina: Se refiere a una superficie formada por cristales interconectados que le dan un aspecto rugoso y visible como ocurre con las rocas de granito o algunas calizas cristalinas. Mejora la adherencia mecánica aumentando la resistencia y brindando mayor estabilidad y durabilidad de la mezcla de concreto.
Métodos de ensayo
Las normas colombianas refieren a más de 20 ensayos para caracterizar agregados directamente o a través de su comportamiento en las mezclas de concreto. Estos ensayos pueden dividirse en:
- Mineralógicos: Análisis petrográfico, es decir, un estudio detallado de las características físicas, químicas y mineralógicas de las rocas y los agregados mediante la observación microscópica y pruebas complementarias.
- Geométricos: Relacionado con las formas y el tamaño de las partículas de los agregados.
- Físicos: Permiten calcular la abrasión/desgaste e e integridad de los agregados.
- Químicos: Son pruebas que permiten determinar la composición química y evaluar el comportamiento frente a agentes externos o su interacción con otros componentes.
Función de la gravilla en la producción del concreto
Pila de gravilla en Planta Mondoñedo | Foto: Holcim Colombia S.A.
La gravilla y grava, son una mezcla de piedras de diferentes tamaños, es un componente esencial en la construcción. Su versatilidad permite su uso en una amplia variedad de aplicaciones, desde la construcción de cimientos hasta la fabricación de concreto.
Utilizar gravilla o grava de calidad mejora la resistencia y durabilidad de las estructuras, lo que a su vez se traduce en menos gastos a largo plazo. Además, puede facilitar los procesos constructivos, agilizando las etapas de trabajo y reduciendo el tiempo total de ejecución de los proyectos.
Algunos aspectos a tener en cuenta son:
- Estructura: La gravilla tiene un rol fundamental en el concreto, aportando dureza y soporte, para resistir las cargas al que está sometido.
- Resistencia: Aporta dureza al concreto para que aguante peso, golpes y desgaste.
- Ahorro del cemento: Al llenar espacios con gravilla en la mezcla, se mejora la compacidad de la mezcla, permitiendo reducir la cantidad de cemento que necesitas sin perder calidad.
- Control de la contracción: Ayuda a que el concreto no tenga cambios volumétricos cuando fragua, reduciendo las grietas.
Beneficios adicionales de la gravilla
Planta Mondoñedo Holcim Colombia S.A. | Foto: Holcim Colombia S.A.
Además de la reducción de costos y el mejoramiento de la calidad del concreto, el uso de la gravilla en la construcción aporta otros beneficios significativos
- Versatilidad: La gravilla se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, desde carreteras hasta paisajismo, lo que permite a las empresas diversificar sus servicios y ofrecer soluciones integrales a sus clientes.
- Aumento de la durabilidad: Las estructuras construidas con gravilla de calidad tienden a ser más duraderas y resistentes, lo que reduce el mantenimiento y los costos a largo plazo.
¿Por qué es importante no usar agregados reactivos en nuestro concreto?
Usar agregados no reactivos como los producidos en la Planta de Agregados Mondoñedo operada por Holcim (Colombia) S.A., en la fabricación del concreto es clave para evitar que una estructura presente problemas de calidad y durabilidad, reduciendo la vida útil de las estructuras. Algunos agregados contienen minerales que reaccionan químicamente con los álcalis del cemento en presencia del agua.
Cuando esta reacción ocurre se forma un gel expansivo que genera presión interna en el concreto, causando grietas, fisuras y con el paso del tiempo, un posible colapso de la estructura.
Estas son algunas razones por las que es bueno usar agregados NO reactivos:
Evitan grietas y daños a largo plazo
Los agregados inertes o no reactivos, no generan esa reacción química, por lo que el concreto queda más estable y libre de fisuras que lo debiliten.
Mayor durabilidad
Al usar agregados reactivos, el concreto puede durar menos ya que la reacción álcalis - agregado deteriora la estructura desde dentro.
Estabilidad frente a la humedad
Los agregados no reactivos no generan problema cuando hay agua alrededor, así que no se deforman ni causan expansiones inesperadas.
Ahorro en mantenimientos
Al evitar problemas de reactividad desde el comienzo de tus proyectos, no tendrás que gastar en reparar grietas o reemplazar estructuras dañadas.
Contaminación con otros materiales
Las normas de construcción exigen usar materiales que no comprometan la seguridad ni la vida útil de una estructura.
Superficie de la obra
Para asegurar una correcta aplicación del recebo, es necesario que la superficie esté libre de impurezas o restos de materiales. Esto permitirá una mejor integración y compactación del material.
En la Planta de Agregados Mondoñedo operada por Holcim (Colombia) S.A., no se producen agregados reactivos para la fabricación de concreto, lo que es proporcional a escoger a los mejores trabajadores para un proyecto, te ahorras dolores de cabeza y garantizas que la estructura sea sólida, estable y duradera.
La gravilla y los demás agregados no son simples rellenos; son el alma del concreto. Al aportar resistencia, durabilidad y estabilidad, aseguran que nuestras construcciones puedan resistir el paso del tiempo y las adversidades.
Conoce toda la línea de agregados que tenemos en Holcim haciendo clic aquí.