Agregados

El término «árido» se refiere a materiales minerales como arena, grava y piedra triturada, que se utilizan con un aglutinante (como agua, betún, cemento Portland, cal, etc.) para formar materiales compuestos (como el hormigón asfáltico y el hormigón de cemento Portland). En términos de volumen, el árido generalmente representa entre el 92 % y el 96 % del hormigón asfáltico y entre el 70 % y el 80 % del hormigón de cemento Portland. El árido también se utiliza para las capas de base y subbase de pavimentos flexibles y rígidos.

Los áridos pueden ser naturales o manufacturados. Los áridos naturales generalmente se extraen de formaciones rocosas de mayor tamaño mediante una excavación a cielo abierto (cantera). La roca extraída suele reducirse a tamaños utilizables mediante trituración mecánica. Los áridos manufacturados suelen ser subproductos de otras industrias manufactureras.

Esta sección analizará brevemente las fuentes de áridos y las operaciones de extracción. A continuación, describirá las propiedades minerales, químicas y físicas básicas de los áridos más importantes para los pavimentos, así como las pruebas habituales para determinarlas. La siguiente fuente contiene información más detallada sobre los áridos:

Fuentes agregadas

Los áridos pueden provenir de fuentes naturales o manufacturadas. Los áridos naturales provienen de la roca, de la cual existen tres grandes clasificaciones geológicas (Roberts, et al., 1996):

Roca ígnea: Estas rocas son principalmente cristalinas y se forman por el enfriamiento del material rocoso fundido debajo de la corteza terrestre (magma).
Rocas: sedimentarias Estas rocas se forman a partir de material insoluble depositado (p. ej., restos de roca existente depositados en el fondo de un océano o lago). Este material se transforma en roca por acción del calor y la presión. Las rocas sedimentarias presentan un aspecto estratificado y se clasifican, según su mineral predominante, en calcáreas (caliza, creta, etc.), silíceas (sílice, arenisca, etc.) o arcillosas (pizarra, etc.).
Roca metamórfica: Son rocas ígneas o sedimentarias que han sido sometidas a calor y/o presión lo suficientemente fuertes como para cambiar su estructura mineral, diferenciándola de la roca original.

La roca manufacturada generalmente consiste de subproductos industriales como escoria (subproducto del procesamiento metalúrgico, generalmente producido a partir del procesamiento de acero, estaño y cobre) o roca especial que se produce para tener una característica física particular que no se encuentra en la roca natural (como la baja densidad del agregado liviano).

Producción de agregados

Los áridos se producen en una cantera o mina (Figura 1), cuya función principal es convertir la roca in situ en áridos con características específicas. Generalmente, la roca se extrae mediante voladuras o excavación 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 pavimento. Por lo tanto, al seleccionar una fuente de áridos, conocer las propiedades minerales de la roca de cantera puede proporcionar una excelente pista sobre la idoneidad del árido resultante. Cordon (1979) proporciona algunas directrices generales para los áridos utilizados en el HMA.

En general, las relaciones entre las propiedades minerales y físicas son bastante complejas, lo que hace difícil predecir con precisión cómo se comportará una fuente particular de agregado basándose únicamente en las propiedades minerales.

Propiedades químicas 🧪

Si bien son relativamente poco importantes para los agregados sueltos, las propiedades químicas de los agregados sí lo son en un material de pavimento. En HMA, la química de la superficie de los agregados puede determinar la adherencia del aglutinante de cemento asfáltico a la superficie de los agregados. Una mala adherencia, comúnmente conocida como desprendimiento, puede causar una falla estructural prematura. En PCC, los agregados que contienen formas reactivas de sílice pueden reaccionar de forma expansiva con los álcalis presentes en la pasta de cemento. Esta expansión puede causar agrietamiento, desprendimientos superficiales y desconchado. Tenga en cuenta que algunas propiedades químicas de los agregados pueden cambiar con el tiempo, especialmente después de triturarlos. Un agregado recién triturado puede mostrar una afinidad por el agua diferente a la del mismo agregado triturado y almacenado durante un año.

Propiedades físicas 🧑‍🔬

Las propiedades físicas de los áridos son las más evidentes y también influyen directamente en su rendimiento como componente del pavimento o como material de base o subbase. Las propiedades físicas de los áridos que se miden comúnmente son (Roberts et al., 1996):

Estas no son las únicas propiedades físicas de los áridos, sino las que se miden con mayor frecuencia. Las pruebas utilizadas para cuantificarlas 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 adhesión con un ligante asfáltico.

Agregado como material base

El árido se utiliza a menudo solo como capa base o subbase no ligada. Cuando se utiliza como tal, el árido se caracteriza típicamente por las propiedades físicas mencionadas, así como por la rigidez general de la capa. Esta rigidez se determina mediante las mismas pruebas que se utilizan para caracterizar la rigidez de la subrasante.