El agregado de construcción , o simplemente agregado , es una categoría amplia de material particulado de grano grueso a medio utilizado en la construcción , que incluye arena , grava , piedra triturada , escoria , concreto reciclado y agregados geosintéticos. Los agregados son los materiales más extraídos del mundo. Los agregados son un componente de materiales compuestos como el concreto y el asfalto ; el agregado sirve como refuerzo para agregar resistencia al material compuesto en general. Debido al valor de conductividad hidráulica relativamente alto en comparación con la mayoría de los suelos, los agregados se usan ampliamente en aplicaciones de drenaje, como cimientos y drenajes franceses , campos de drenaje séptico, drenajes de muros de contención y drenajes de bordes de carreteras. Los agregados también se utilizan como material base debajo de cimientos, carreteras y vías férreas . En otras palabras, los agregados se utilizan como cimientos estables o bases para carreteras o vías férreas con propiedades uniformes y predecibles (por ejemplo, para ayudar a evitar el asentamiento diferencial debajo de la carretera o el edificio), o como un extensor de bajo costo que se une con cemento o asfalto más caros. para formar concreto. Aunque la mayoría de los tipos de agregados requieren una forma de agente aglutinante, existen tipos de agregados autoaglutinantes que no requieren ningún tipo de agente aglutinante. [1]
En Europa, los rangos de tamaño se especifican como d / D , donde d muestra la rejilla de malla cuadrada más pequeña y D muestra la rejilla de malla cuadrada más grande por la que pueden pasar las partículas. Los dimensionamientos preferidos para aplicaciones específicas están cubiertos en la norma europea EN 13043 para construcción de carreteras, EN 13383 para piedras de armadura de mayor tamaño, EN 12620 para agregados de hormigón, EN 13242 para capas base de construcción de carreteras y EN 13450 para balasto de ferrocarril.
La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales publica una lista exhaustiva de especificaciones que incluyen ASTM D 692 y ASTM D 1073 para diversos productos agregados de construcción que, por su diseño individual, son adecuados para propósitos de construcción específicos. Estos productos incluyen tipos específicos de agregados gruesos y finos diseñados para usos como aditivos para mezclas de asfalto y concreto, así como otros usos en la construcción. Los departamentos de transporte estatales refinan aún más las especificaciones de los materiales agregados para adaptar el uso de los agregados a las necesidades y el suministro disponible en sus ubicaciones particulares.
Las fuentes de estos materiales básicos se pueden agrupar en tres áreas principales: extracción de depósitos de agregados minerales, incluidas arena, grava y piedra; aprovechamiento de escorias residuales de la fabricación de hierro y acero; y el reciclaje de hormigón, que a su vez se fabrica principalmente a partir de áridos minerales. Además, hay algunos materiales (menores) que se utilizan como agregados ligeros especiales: arcilla , piedra pómez , perlita y vermiculita .
La gente ha utilizado arena y piedra como cimientos durante miles de años. Durante el Imperio Romano se produjo un refinamiento significativo de la producción y el uso de áridos , que utilizó áridos para construir su vasta red de caminos y acueductos. La invención del hormigón, esencial para la arquitectura mediante arcos, creó una demanda inmediata y permanente de agregados para la construcción.
Vitruvio escribe en De arquitectoura:
Economía denota la adecuada gestión de los materiales y de la obra, así como un ahorrativo equilibrio de costes y sentido común en la construcción de las obras. Esto se observará si, en primer lugar, el arquitecto no exige cosas que no se pueden encontrar o preparar sin grandes gastos. Por ejemplo: no en todas partes abunda la arena de pozo, los escombros, los abetos, los abetos claros, el mármol... Donde no hay arena de pozo, debemos utilizar la que arrastran los ríos o el mar. ... y otros problemas que debemos resolver de manera 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 lecho rocoso competentes con calidad de agregado. En muchos lugares no existen buenos depósitos de piedra caliza , granito , mármol u otro lecho rocoso de calidad. En estas zonas se extrae arena y grava natural para utilizarla como árido. Cuando no se dispone de piedra, arena o grava, la demanda de construcción suele satisfacerse mediante el envío del agregado por ferrocarril, barcaza o camión . Además, la demanda de áridos puede satisfacerse parcialmente mediante el uso de escorias y hormigón reciclado . Sin embargo, los tonelajes disponibles y la menor calidad de estos materiales impiden que sean un sustituto viable de los áridos extraídos a gran escala.
Prácticamente cerca de todos los centros de población existen grandes canteras de piedra y operaciones de arena y grava debido al alto costo del transporte en relación con el bajo valor del producto. Transportar agregados en camiones por más de 40 kilómetros generalmente no es económico. [3] Se trata de operaciones que requieren mucho capital y que utilizan grandes equipos de movimiento de tierras, cintas transportadoras y máquinas diseñadas específicamente para triturar y separar diversos tamaños de agregados, para crear distintas pilas de productos.
Según el USGS , la producción de piedra triturada en Estados Unidos en 2006 fue de 1.720 millones de toneladas valoradas en 13.800 millones de dólares (en comparación con 1.690 millones de toneladas valoradas en 12.100 millones de dólares en 2005), de las cuales 1.080 millones de toneladas fueron de piedra caliza valoradas en 8.190 millones de dólares procedentes de 1.896 canteras, 268 de granito. millones de toneladas valoradas en 2,59 mil millones de dólares de 378 canteras, la roca trapezoidal fue de 148 millones de toneladas valoradas en 1,04 mil millones de dólares de 355 canteras, y el resto, otros tipos de piedra de 729 canteras. La piedra caliza y el granito también se producen en grandes cantidades como piedra dimensional . La gran mayoría de la piedra triturada se transporta en camiones pesados desde la cantera/planta hasta el primer punto de venta o uso. Según el USGS , la producción estadounidense de arena y grava en 2006 fue de 1.320 millones de toneladas valoradas en 8.540 millones de dólares (en comparación con 1.270 millones de toneladas valoradas en 7.460 millones de dólares en 2005), de las cuales 264 millones de toneladas valoradas en 1.920 millones de dólares se utilizaron como agregados de hormigón. La gran mayoría de estos vehículos se trasladaron nuevamente en camión, en lugar de en tren eléctrico .
Actualmente, la demanda agregada total de Estados Unidos por sector del mercado final era de 30% a 35% para edificios no residenciales (oficinas, hoteles, tiendas, plantas de fabricación, edificios gubernamentales e institucionales, y otros), 25% para carreteras y 25% para viviendas. . [4]
El material reciclado, como la escoria de alto horno y de hornos de acero, se puede utilizar como agregado o como sustituto parcial del cemento Portland . La escoria de alto horno y de acero se enfría por aire o por agua. Como agregado se puede utilizar escoria enfriada por aire. La escoria enfriada por agua produce partículas similares al vidrio del tamaño de arena (granuladas). La adición de cal libre al agua durante el enfriamiento confiere a la escoria granulada propiedades cementosas hidráulicas.
En 2006, según el USGS , la escoria de alto horno enfriada por aire vendida o utilizada en los 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 los EE.UU. fue de 4,2 millones de toneladas valoradas en 318 millones de dólares, y el acero La escoria de horno vendida o utilizada en Estados Unidos 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 fueron para uso en bases y superficies de carreteras (41%), concreto asfáltico (13%), concreto premezclado (16%) y el resto para otros usos. Las ventas de escoria granulada de alto horno en 2006 se destinaron a uso en materiales cementantes (94%), y el resto a otros usos. Las ventas de escoria de hornos de acero en 2006 fueron para uso en bases y superficies de carreteras (51%), concreto asfáltico (12%), relleno (18%) y el resto para otros usos.
El agregado de vidrio reciclado triturado a un tamaño pequeño se sustituye en muchos proyectos de construcción y servicios públicos por gravilla o roca triturada. El agregado de vidrio no es peligroso de manipular. Se puede utilizar como lecho de tuberías: se coloca alrededor de tuberías de alcantarillado, aguas pluviales o agua potable para transferir el peso desde la superficie y proteger la tubería. Otro uso común es como relleno para nivelar un piso de concreto con una base. El uso de agregados de vidrio ayuda a cerrar el círculo del reciclaje de vidrio en muchos lugares donde el vidrio no se puede fundir para obtener vidrio nuevo. [5]
Los propios áridos pueden reciclarse como áridos. Los agregados reciclables tienden a concentrarse en las zonas urbanas. El suministro de árido reciclado depende del deterioro físico y la demolición de estructuras. Las plantas de reciclaje móviles eliminan el costo de transportar el material a un sitio central. El material reciclado suele ser de calidad variable.
Muchos productos agregados se reciclan para otros fines industriales. Los contratistas ahorran en costos de eliminación y se entierra o apila y abandona menos agregado. En Bay City, Michigan , por ejemplo, existe un programa de reciclaje para productos no utilizados, como hormigón mezclado, bloques, ladrillos, grava, guisantes y otros materiales usados. [ cita necesaria ] El material se tritura para proporcionar una subbase para carreteras y caminos de acceso, entre otros fines.
Según el USGS , en 2006, se reciclaron 2,9 millones de toneladas de hormigón de cemento Portland (incluido el árido) por valor de 21,9 millones de dólares, y 1,6 millones de toneladas de hormigón asfáltico (incluido el árido) por valor de 11,8 millones de dólares, ambos mediante operaciones de piedra triturada. Mucho más de ambos materiales es reciclado por empresas de construcción y demolición no incluidas en la encuesta del USGS. En el caso de la arena y la grava, el estudio mostró que se reciclaron 4,7 millones de toneladas de hormigón de cemento valoradas en 32,0 millones de dólares y 6,17 millones de toneladas de hormigón asfáltico valoradas en 45,1 millones de dólares. Una vez más, las empresas de construcción y demolición que no figuran en esta encuesta del USGS reciclan una mayor cantidad de ambos materiales. La Asociación de Reciclaje de Materiales de Construcción indica que anualmente se producen 325 millones de toneladas de materiales valorizables de construcción y demolición. [ cita necesaria ]
Muchos agregados geosintéticos se fabrican a partir de materiales reciclados. Los plásticos reciclables se pueden reutilizar en agregados. Por ejemplo, las líneas de productos EZflow [6] de Ring Industrial Group se producen con piezas de agregados geosintéticos que son más del 99,9% de poliestireno reciclado . Este poliestireno, que de otro modo estaría destinado a un vertedero, se recolecta, funde, mezcla, reformula y expande para crear agregados de baja densidad que mantienen propiedades de alta resistencia bajo cargas de compresión. Dichos agregados geosintéticos reemplazan la grava convencional y al mismo tiempo aumentan la porosidad, incrementan la conductividad hidráulica y eliminan el polvo fino "fino" inherente a los agregados de grava que de otro modo servirían para obstruir e interrumpir el funcionamiento de muchas aplicaciones de drenaje. [ cita necesaria ]
Varios grupos han intentado utilizar neumáticos triturados como parte del agregado de hormigón. El resultado es más resistente que el hormigón normal, porque puede doblarse en lugar de romperse bajo presión. Sin embargo, los neumáticos reducen la resistencia a la compresión en parte porque el cemento se adhiere mal al caucho. Los poros del caucho se llenan de agua cuando se mezcla el concreto, pero se vuelven vacíos a medida que el concreto fragua. Un grupo presionó el hormigón mientras fraguaba, reduciendo el volumen de los poros. [7]
El árido reciclado en el Reino Unido resulta del procesamiento de material de construcción . Para garantizar que el agregado sea inerte , se fabrica a partir de material probado y caracterizado según los códigos de residuos europeos . [8]
En 2008, se produjeron 210 millones de toneladas de áridos, incluidos 67 millones de toneladas de producto reciclado, según la Quarry Products Association. [9] El Programa de Acción sobre Residuos y Recursos [10] ha elaborado un Protocolo de Calidad para la producción regulada de áridos reciclados. [11]
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