El uso de agregados en la construcción es esencial para asegurar la base y resistencia de cualquier estructura o pavimento. Estos materiales que incluyen: arena, grava, piedra triturada y rellenos, se extraen principalmente de canteras, aunque también pueden provenir de ríos, lechos fluviales o de procesos de reciclaje.
Los agregados desempeñan una función crucial al aportar resistencia y durabilidad al concreto y otros materiales. Gracias a ellos, el concreto puede soportar cargas y resistir el desgaste a lo largo del tiempo. Además, al ser abundantes y económicos, contribuyen a reducir gastos totales de los proyectos, siempre que se asegure su calidad. La combinación de agregados naturales con reciclados promueve una oferta más sostenible, ya que se reutiliza el material ya construido para aplicarlo en nuevos usos en lugar de generar más desechos, ello aporta a disminuir el impacto ambiental en la industria.
La aplicación más común de los agregados es en el concreto, donde constituyen aproximadamente entre el 60% y el 75% de su volumen. Esto demuestra la importancia de los agregados en la integridad estructural del material. Los agregados gruesos, como la grava o la piedra triturada, proporcionan resistencia a la compresión, mientras que los agregados finos, como la arena, rellenan los vacíos entre los agregados gruesos, reduciendo la cantidad de cemento y agua necesarios. Esta combinación mejora la estabilidad, durabilidad y resistencia del concreto, además de reducir los costos.
Los agregados influyen directamente en la calidad del concreto por su capacidad para cumplir varias funciones técnicas clave como:
- Resistencia a la compresión: Los agregados gruesos forman el esqueleto del concreto, distribuyendo las cargas de manera uniforme y evitando puntos de tensión que podrían generar fallos estructurales. La interacción entre los agregados y la pasta de cemento (mezcla de cemento y agua) es clave para garantizar la resistencia general del concreto.
- Durabilidad: Los agregados de alta calidad, obtenidos de rocas duras y densas, mejoran la resistencia del concreto frente al desgaste y lo hacen más duradero frente a la abrasión y los ataques químicos.
- Trabajabilidad: Una correcta combinación de agregados finos y gruesos mejora la trabajabilidad del concreto, facilitando su mezcla, colocación y compactación. Una buena trabajabilidad permite un llenado uniforme de los moldes y una mejor consolidación, reduciendo los vacíos que podrían debilitar la estructura.
- Costos: Al ocupar un volumen significativo, los agregados permiten reducir la cantidad de cemento necesario, disminuyendo así los costos en la obra. Sin embargo, es importante que cada mezcla de concreto se realice correctamente según la estructura para garantizar su durabilidad.
Los agregados en los pavimentos
Entre los materiales que se trabajan en conjunto con los agregados se encuentran los geomateriales. Estos están diseñados a partir de suelos naturales y juegan un papel fundamental en la construcción. En algunos casos, se pueden controlar y seleccionar características como la dureza, los minerales y los tamaños de las partículas. Los pavimentos, por ejemplo, son geomateriales diseñados para disipar eficientemente las cargas generadas por el tráfico, llevándolas a niveles admisibles para la subrasante. En este contexto, los agregados son esenciales, ya que tienen la responsabilidad de transmitir los esfuerzos y garantizar la estabilidad de las capas.
Entre otras soluciones como en las capas cementadas, las capas asfálticas, pavimentos de concreto y bases estabilizadas, la combinación de agregados forma el esqueleto mineral que regula la resistencia frente a las cargas verticales. Aumentar el módulo de los agregados puede reducir los espesores y la fragilidad de las mezclas, mejorando así su desempeño.
En el caso de las mezclas asfálticas, los agregados proporcionan la estructura necesaria para soportar cargas pesadas sin deformarse, mientras que en el concreto optimizan el uso del cemento. Una adecuada proporción de tamaños de agregados y cementante asegura la estabilidad de las mezclas asfálticas, evitando deformaciones bajo cargas repetitivas. Características como una distribución equilibrada de tamaños de los agregados, su dureza (evaluada mediante ensayos de desgaste) y el porcentaje de partículas finas (pasantes del tamiz #200) son fundamentales para garantizar la durabilidad y la economía de las mezclas.
Como dato interesante, en los pavimentos, tanto asfálticos como de concreto, la fatiga es responsable de aproximadamente el 90% de las fallas en pavimentos asfálticos. Este fenómeno se puede mitigar controlando tres factores: el tamaño de los agregados, su textura y su proporción en la mezcla. Aunque la fatiga no es tan crítica en los pavimentos rígidos, en estos, la trabazón de los agregados favorece la adherencia del agente cementante a las partículas que conforman el pavimento.
En relación a los agregados con superficies rugosas y angulares, mejoran la macro y microtextura del pavimento, lo que aumenta la adherencia de los neumáticos y reduce el riesgo de deslizamiento e hidroplaneo en condiciones húmedas. Estas características están directamente relacionadas con la forma y el porcentaje de caras fracturadas del agregado, y son esenciales para la seguridad vial en calles, carreteras y autopistas.
Finalmente, en las bases estructurales de los pavimentos, los agregados actúan como capas de drenaje, permitiendo que el agua fluya sin dañar la estructura superior. Además, los agregados contribuyen a reducir los espesores de las capas asfálticas y a regular la rigidez entre las losas de pavimentos rígidos y la subrasante. En bases estabilizadas, los agregados mejoran el desempeño del pavimento, reducen su fatiga y optimizan los espesores.
En resumen, los agregados, junto con una ingeniería adecuada, constituyen uno de los mayores aportes que la naturaleza puede ofrecer a la industria de la construcción. A través de ellos, es posible mejorar la calidad, sostenibilidad y durabilidad de las estructuras, contribuyendo al desarrollo de infraestructuras más seguras y eficientes.
