Áridos de construcción

El agregado de construcción , o simplemente agregado , es una amplia categoría de material particulado de grano grueso a medio utilizado en la construcción . Tradicionalmente, incluye materiales naturales como arena , grava y piedra triturada . Al igual que otros tipos de agregados , es un componente de materiales compuestos , en particular hormigón y asfalto . Los agregados son los materiales más extraídos en el mundo, ^{[ 1 ] [ 2 ]} constituyendo una parte significativa de los 6 mil millones de toneladas de hormigón que se producen anualmente. ^{[ 3 ]}

Los agregados sirven como refuerzo para aumentar la resistencia del material resultante. Debido a su conductividad hidráulica relativamente alta en comparación con la mayoría de los tipos de suelo , se utilizan ampliamente en aplicaciones de drenaje , como drenajes de cimentación y drenajes franceses , campos de drenaje séptico, drenajes de muros de contención y drenajes de bordes de carreteras. También se utilizan como material de base bajo las cimentaciones de edificios , carreteras y vías férreas ( base de agregados ). Poseen propiedades uniformes y predecibles, lo que evita asentamientos diferenciales bajo la carretera o el edificio.

Los agregados también se utilizan como un extensor de bajo costo que se une al betún, más caro, para formar hormigón asfáltico o al cemento Portland para formar hormigón .

El agregado autoligable se refiere a material triturado angular ( escombros de cantera ) compuesto por una mezcla de partículas más finas y más gruesas que se entrelazan después de ser compactadas. ^{[ 4 ]} Más recientemente, también se han utilizado como agregados hormigón reciclado , acero y fibras de carbono, así como materiales geosintéticos .

Las fuentes de estos materiales básicos se pueden agrupar en tres áreas principales: la extracción de depósitos de agregados minerales, como arena, grava y piedra; el uso de escoria residual de la fabricación de hierro y acero; y el reciclaje de hormigón, que se fabrica principalmente a partir de agregados minerales. Además, existen algunos materiales (menores) que se utilizan como agregados ligeros especiales: arcilla , piedra pómez , perlita y vermiculita . Otros minerales incluyen:

• basalto
• dolomita
• granito
• grava
• piedra caliza ^{[ 5 ] [ 6 ]}
• arena
• arenisca

En Europa, los rangos de tamaño se especifican como d / D , donde d indica la malla cuadrada más pequeña y D la más grande a través de la cual pueden pasar las partículas. Los tamaños preferidos específicos para cada aplicación se recogen en la norma europea EN 13043 para la construcción de carreteras, EN 13383 para piedra de protección de mayor tamaño, EN 12620 para áridos de hormigón, EN 13242 para capas base de la construcción de carreteras y EN 13450 para balasto ferroviario.

La Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) publica una lista exhaustiva de especificaciones, incluidas las normas ASTM D 692 y ASTM D 1073, para diversos productos de agregados para la construcción, los cuales, por su diseño individual, son adecuados para fines constructivos específicos. Estos productos incluyen tipos específicos de agregados gruesos y finos, diseñados para su uso como aditivos en mezclas de asfalto y concreto, así como para otros usos en la construcción. Los departamentos de transporte estatales perfeccionan aún más las especificaciones de los materiales agregados para adaptar su uso a las necesidades y la disponibilidad en sus respectivas jurisdicciones.

La base de agregados se compone típicamente de roca triturada capaz de pasar a través de una criba de roca de 20 milímetros ( 3/4 pulg .) . Las partículas componentes varían en tamaño desde 20 mm hasta polvo. El material puede estar hecho de roca virgen (recién extraída) o de asfalto y hormigón reciclados. La base se utiliza como capa base en carreteras , como capa base para losas y cimientos de cemento, y como material de relleno para tuberías subterráneas y otros servicios subterráneos. La capa base es la subcapa de una carretera asfáltica . Generalmente consiste en agregados de granulometría más gruesa, extendidos y compactados para proporcionar una base estable para capas posteriores de agregados o pavimento asfáltico . La capa base de agregados a menudo se denomina ABC.  

La arena y la piedra se han utilizado como cimientos durante miles de años. El Imperio Romano experimentó un perfeccionamiento significativo en la producción y el uso de áridos , que se emplearon para construir su extensa red de caminos y acueductos. La invención del hormigón, fundamental para la arquitectura que utilizaba arcos, generó una demanda inmediata y permanente de áridos para la construcción.

Vitruvio escribe en De arquitectoura :

La economía implica una gestión adecuada de los materiales y del terreno, así como un equilibrio prudente entre costes y sentido común en la construcción de obras. Esto se logrará si, en primer lugar, el arquitecto no exige materiales que no se puedan encontrar o conseguir sin un gran desembolso. Por ejemplo: no en todas partes abunda la arena de cantera, los escombros, el abeto, el abeto limpio y el mármol… Donde no haya arena de cantera, debemos utilizar la que arrastran los ríos o el mar… y otros problemas debemos resolverlos de forma similar.

La llegada de los métodos modernos de voladura permitió el desarrollo de canteras , que ahora se utilizan en todo el mundo, dondequiera que existan depósitos de roca madre adecuados para la extracción de áridos. En muchos lugares, no existen depósitos de roca madre de buena calidad como caliza , granito , mármol u otras piedras . En estas zonas, se extraen arena y grava naturales para su uso como áridos. Cuando no se dispone de piedra, arena ni grava, la demanda de la construcción se suele satisfacer mediante el transporte de áridos por ferrocarril, barcaza o camión . Además, la demanda de áridos puede satisfacerse parcialmente mediante el uso de escoria y hormigón reciclado . Sin embargo, los volúmenes disponibles y la menor calidad de estos materiales impiden que sean un sustituto viable de los áridos extraídos a gran escala.

Las grandes canteras de piedra y las explotaciones de arena y grava se encuentran cerca de prácticamente todos los centros urbanos debido al elevado coste del transporte en relación con el bajo valor del producto. Transportar áridos por carretera a más de 40 kilómetros suele ser antieconómico. ^{[ 8 ]} Se trata de operaciones que requieren una gran inversión de capital , utilizando maquinaria pesada para el movimiento de tierras, cintas transportadoras y máquinas diseñadas específicamente para triturar y separar áridos de distintos tamaños, con el fin de crear pilas de producto diferenciadas.

Según el USGS , la producción de piedra triturada en EE. UU. en 2006 fue de 1720 millones de toneladas, valoradas en 13 800 millones de dólares (en comparación con 1690 millones de toneladas valoradas en 12 100 millones de dólares en 2005), de las cuales 1080 millones de toneladas correspondieron a piedra caliza, valoradas en 8190 millones de dólares, procedentes de 1896 canteras; 268 millones de toneladas de granito, valoradas en 2590 millones de dólares, procedentes de 378 canteras; 148 millones de toneladas de roca basáltica , valoradas en 1040 millones de dólares, procedentes de 355 canteras; y el resto correspondió a otros tipos de piedra procedentes de 729 canteras. La piedra caliza y el granito también se producen en grandes cantidades como piedra de construcción . La gran mayoría de la piedra triturada se transporta en camiones pesados ​​desde la cantera o planta hasta el primer punto de venta o uso. Según el USGS , la producción estadounidense de arena y grava en 2006 fue de 1320 millones de toneladas, valoradas en 8540 millones de dólares (en comparación con los 1270 millones de toneladas valoradas en 7460 millones de dólares en 2005), de las cuales 264 millones de toneladas, valoradas en 1920 millones de dólares, se utilizaron como áridos para hormigón. La gran mayoría de este material se transportó nuevamente en camiones, en lugar de en trenes eléctricos .

Actualmente, la demanda agregada total de EE. UU. por sector de mercado final fue del 30 % al 35 % para edificios no residenciales (oficinas, hoteles, tiendas, plantas de fabricación, edificios gubernamentales e institucionales y otros), del 25 % para carreteras y del 25 % para viviendas. ^{[ 9 ]}

Los materiales reciclados, como la escoria de alto horno y de horno de acero, pueden utilizarse como áridos o como sustituto parcial del cemento Portland . La escoria de alto horno y de horno de acero se enfría al aire o al agua. La escoria enfriada al aire puede utilizarse como árido. La escoria enfriada al agua produce partículas vítreas del tamaño de la arena (granuladas). La adición de cal libre al agua durante el enfriamiento confiere a la escoria granulada propiedades cementantes hidráulicas.

En 2006, según el USGS , la escoria de alto horno enfriada por aire vendida o utilizada en EE. UU. fue de 7,3 millones de toneladas valoradas en 49 millones de dólares, la escoria granulada de alto horno vendida o utilizada en EE. UU. fue de 4,2 millones de toneladas valoradas en 318 millones de dólares, y la escoria de horno de acero vendida o utilizada en EE. UU. fue de 8,7 millones de toneladas valoradas en 40 millones de dólares. Las ventas de escoria de alto horno enfriada por aire en 2006 se destinaron a su uso en bases y superficies de carreteras (41%), hormigón asfáltico (13%), hormigón premezclado (16%) y el resto a otros usos. Las ventas de escoria granulada de alto horno en 2006 se destinaron a su uso en materiales cementicios (94%) y el resto a otros usos. Las ventas de escoria de horno de acero en 2006 se destinaron a su uso en bases y superficies de carreteras (51%), hormigón asfáltico (12%), para relleno (18%) y el resto a otros usos.

El agregado de vidrio reciclado triturado a un tamaño pequeño se utiliza en muchos proyectos de construcción e infraestructura en lugar de grava fina o roca triturada. El agregado de vidrio no es peligroso de manipular. Puede utilizarse como lecho para tuberías, colocándolo alrededor de las tuberías de alcantarillado, aguas pluviales o agua potable para transferir el peso de la superficie y proteger la tubería. Otro uso común es como relleno para nivelar un piso de concreto con la cimentación. El uso de agregado de vidrio ayuda a cerrar el ciclo del reciclaje de vidrio en muchos lugares donde el vidrio no se puede fundir para producir vidrio nuevo. ^{[ 10 ]}

Los áridos pueden reciclarse como nuevos áridos. Los áridos reciclables suelen concentrarse en zonas urbanas. El suministro de áridos reciclados depende de la descomposición física y la demolición de estructuras. Las plantas de reciclaje móviles eliminan el coste del transporte del material a una planta central. El material reciclado suele ser de calidad variable.

Muchos productos de áridos se reciclan para otros fines industriales. Los contratistas ahorran en costos de eliminación y se reduce la cantidad de áridos que se entierran, apilan y abandonan. En Bay City, Michigan , por ejemplo, existe un programa de reciclaje para productos sin usar, como hormigón premezclado, bloques, ladrillos, grava, piedra caliza y otros materiales usados. El material se tritura para servir como subbase en carreteras y caminos de acceso, entre otros usos.

Según el USGS , en 2006 se reciclaron 2,9 millones de toneladas de hormigón de cemento Portland (incluidos los agregados), valoradas en 21,9 millones de dólares, y 1,6 millones de toneladas de hormigón asfáltico (incluidos los agregados), valoradas en 11,8 millones de dólares, ambas procedentes de operaciones de trituración de piedra. Empresas de construcción y demolición no incluidas en la encuesta del USGS reciclan cantidades mucho mayores de ambos materiales. En cuanto a la arena y la grava, la encuesta mostró que se reciclaron 4,7 millones de toneladas de hormigón de cemento, valoradas en 32 millones de dólares, y 6,17 millones de toneladas de hormigón asfáltico, valoradas en 45,1 millones de dólares. Nuevamente, empresas de construcción y demolición no incluidas en esta encuesta del USGS reciclan cantidades mayores de ambos materiales. La Asociación de Reciclaje de Materiales de Construcción indica que se producen anualmente 325 millones de toneladas de materiales de construcción y demolición recuperables.

• Agregado (compuesto) , base de agregado
• La industria de los áridos en Estados Unidos
• Reacción de agregación alcalina
• Reacción álcali-sílice
• Concreto
• Piedra triturada
• Piedra de construcción : reciclaje y reutilización de la piedra.
• Hoggin
• Zona de transición interfacial (ZTI)
• Mármol
• Reacción puzolánica
• Metal de carretera
• Superficie saturada y seca
• Acabado por volteo