Download introducción al curso tecnología de áridos

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Benjamín Calvo Pérez
Cátedra “ANEFA” de Tecnología de Áridos
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas
Universidad Politécnica de Madrid
Esquema de la Introducción (1)
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Concepto de árido. Su empleo en
construcción
 Los
áridos como materia prima mineral
 Los áridos como roca industrial
 Los áridos como material de construcción
 Pasado, presente y futuro de los áridos.
Aumento de los requerimientos y prestaciones
 Incidencia económica y medioambiental
 Ejemplo de un tema de estudio de áridos con
importancia industrial: la reactividad.
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Importancia económica, tipos y
propiedades generales. Tendencias de
futuro.
Usos de los áridos: fabricación de
hormigón, bases y subbases de
carreteras, aglomerados asfálticos, áridos
para drenaje, balasto, escollera, cargas y
usos industriales.
Áridos especiales: ligeros, pesados, de
demolición, de residuos industriales.
Esquema de la Introducción (3)
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Propiedades de los áridos
Calidad, normalización y certificación.
Especificaciones y ensayos
Estudio de la reactividad de los áridos
para hormigones. Causas y efectos de la
reactividad.
Prevención de las reacciones
en el hormigón debidas
al árido.
Diversos tipos de áridos
Yacimientos de áridos
Explotaciones de áridos
Concepto de áridos
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Materiales minerales,
sólidos inertes, que con las
granulometrías adecuadas
se usan para fabricación de
productos artificiales
resistentes, mediante
adición con aglomerantes
hidráulicos o ligantes
bituminosos.
Por extensión, materiales
granulares sueltos de
aplicación en carreteras,
taludes, vías férreas o
escolleras.
Tamaño de grano: desde
60 micras a varios metros.
Clasificación de los áridos
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Por su origen:
Granulares, de machaqueo, artificiales,
reciclados.
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Por su utilización:
Para hormigones, para viales, para
aglomerantes asfálticos, balastos,
escolleras, rellenos, materias primas para
la industria (cemento, filtros,
cargas, micronizados, etc.)
¿En qué se usan los áridos?
http://www.gravelbc.ca/aggregate/whereisaggregateused.html
¿En qué se usan los áridos?
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Aplicaciones de los áridos en la industria
Aplicaciones de los áridos en la industria
¿Cuánto árido consumimos?
¿Cuánto árido consumimos?
Utilización estimada de áridos, en toneladas
métricas
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Camión normal de transporte: 5 t
Vivienda tipo medio de unos 120 metros cuadrados, incluyendo su
contribución proporcional a la construcción de nuevas calles,
escuelas, iglesias y otras construcciones municipales: 330 t
Residencia unifamiliar en Estados Unidos: Entre 83 y 166 t
Escuela tipo medio u hospital: 14000 t
Carretera de dos vías, equipada con servicios: 18500 t/km
Autopista de cuatro vías (Meador, Layher 1998): 40000 t/km
Reparación o reconstrucción de carreteras existentes: 40 a 320 t/km
Consumo nacional de áridos para la construcción
Período 2000-2004
Millones de toneladas
450
400
356
377
400
420
438
350
300
250
200
2000
2001
2002
2003
2004
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Evolución del consumo de áridos para
la construcción en España
En millones de toneladas
Período 1980-2005
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Evolución de la producción de
áridos (1998-2001)
http://www.igme.es/internet/RecursosMinerales/panoramaminero/mineral
es/aridos03.htm
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La producción de áridos en
España alcanzó los 395 Mt
en 2002 y sigue aumentando
a un ritmo del 5% anual
La previsión es alcanzar los
21000 Mt de producción
mundial en 2007
Los precios en EEUU se
sitúan en unos 6 $/t para
áridos naturales y 8 $/t para
áridos de machaqueo
Características del sector de los
áridos, en España
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Producción en ascenso, dependiendo de la situación
económica y de la actividad constructiva
Alto número de canteras y graveras. Dispersión y
atomización de explotaciones.
Tendencia a la apertura de grandes canteras
Baja tecnificación: 7,8 personas / explotación en
canteras pequeñas. Dificultades en seguridad y
calidad.
Alta incidencia del coste del transporte (< 40 km)
Problemas medioambientales
Presencia creciente de grupos internacionales
Tendencias futuras en la
explotación de áridos (1)
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Mayor dimensión de las explotaciones. Apertura de
supercanteras (>1.000.000 t/año)
Mayor uso de dispositivos contra polvo y ruido
Tratamiento de lodos de lavado
Mayor uso de áridos de trituración (70%), con respecto
a los granulares (30%)
Posible agotamiento de arenas y gravas en ciertas
zonas. Protección ambiental en otras
Mayor exigencia (y por lo tanto mayor investigación)
de prestaciones y calidad
Legislación y normativa.
Normalización y certificación.
Tendencias futuras en la
explotación de áridos (2)
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Revalorización de los áridos como recurso
Intervención de compañías mineras metálicas
Uso creciente de áridos reciclados y marinos
Investigación sobre el menor consumo de energía
(rotura a tracción, etc.)
Control de calidad (resistencia
mecánica, índice de forma,
reactividad potencial, etc.)
Propiedades de los áridos como
elementos granulares aislados
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Propiedades físicas macroscópicas: Dimensión, forma,
redondez, densidad, propiedades superficiales, porosidad,
permeabilidad, dureza, módulo elástico, conductividad térmica,
dilatación, etc.
 Propiedades químicas: Estabilidad mineral, presencia de
sulfatos y sulfuros, cloruros, óxidos, sílice reactiva, etc.
 Propiedades mineralógicas: Composición, textura, tamaño
de grano, cristalinidad, etc.
Propiedades de los áridos como
conjunto de partículas
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Composicionales: Áridos monogénicos y
poligénicos. Madurez mineralógica y textural.
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Distribución de tamaños: Husos
granulométricos
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Influencia de la redondez y esfericidad de las
partículas en las propiedades.
Índice de lajas y agujas
Los ensayos: comprobación de
las propiedades de los áridos
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Las propiedades de los productos finales
elaborados con áridos dependen de las
proporciones de la mezcla, del aglomerante
utilizado y de la naturaleza y propiedades del
árido.
Los ensayos de áridos tienen por finalidad:
* Atender a su correcta dosificación.
* Anticipar su comportamiento en servicio.
Propiedades más importantes de los
áridos para su uso en construcción
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Naturaleza petrológica (mineralogía y textura).
Resistencia a la compresión, choque y rozamiento
(calidad mecánica).
Textura superficial de las partículas.
Compacidad (absorción de agua y de ligante).
Actividad superficial de las partículas (reactividad
potencial, oxidación, hidratación).
Granulometría de un árido
Propiedades petrológicas
de un árido
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Mineralogía, textura y modo de fractura.
Homogeneidad (versus calidad).
Dureza (Mohs, Vickers, Knoop).
Adherencia con los ligantes hidráulicos (por
rugosidad superficial y por epitaxia).
Adhesividad con los ligantes bituminosos.
Densidad y absorción de agua (distintas
densidades aparentes y reales).
Porosidad, permeabilidad e higroscopicidad.
Heladicidad.
Aspecto de áridos calizos antes y
después de ser sometidos a disoluciones
de sulfato magnésico
www.hotmix.ce.washington.edu/. ../03-2_body.htm
Propiedades mecánicas de un árido
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Relativas a la resistencia a la fragmentación
bajo solicitaciones mecánicas.
Relativas a la resistencia a la fragmentación
por choques repetidos.
Relativas a la resistencia al desgaste por
rozamiento (atrición)
Descripción de rocas para áridos
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Una buena descripción debe contener
(BS5930/91):
a.- Nombre de la roca (en mayúsculas).
b.- Color.
c.- Tamaño de grano.
d.- Textura y estructura.
e.- Estado de meteorización.
f.- Resistencia (cualitativa).
g.- Otras características y propiedades.
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Ejemplo: BASALTO gris oscuro verdoso, de
grano fino, con bandeado de flujo muy fino,
ligeramente meteorizado, muy resistente, con
disyunción columnar a gran escala.
Otras formas usadas para describir
rocas para áridos (en ingeniería)
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Por el grado de meteorización (Sociedad
Geológica, 1977).
Por sus propiedades mecánicas (forma de
la partícula y resistencia al impacto)
(Ramsay, 1974).
Por la porosidad, humedad de saturación
y peso específico normalizados (Leverett,
1970).
Empleo de términos locales o
tradicionales.
Sugerencias para la clasificación de
áridos
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El sistema de clasificación debe contener:
* Una descripción del tipo de árido.
* Una descripción de las características
físicas.
* Una clasificación petrológica.
La descripción petrológica debe ser precisa,
porque sirve:
* Para ayudar a clasificar el árido.
* Para ayudar a evaluar su comportamiento.
* Para detectar componentes perjudiciales.
Caracterización de las rocas
canterables para áridos
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Para utilizarse como áridos, las rocas canterables han de
tener:
* Composición química y mineralógica que las hagan poco
meteorizables.
* Elevada resistencia a la compresión simple.
* Baja absorción de agua.
* Elevada densidad.
* Coeficiente de forma adecuado. Poca lajosidad
* Alta resistencia al desgaste.
Parámetros a considerar en la valoración
previa de un yacimiento de áridos
A.- Parámetros geométricos
Forma y volumen del material, variaciones de
espesor, límites naturales, recubrimiento, etc.
B.- Parámetros hidrogeológicos
Nivel freático, acumulaciones de agua, eutrofización,
etc.
C.- Parámetros del material extraíble
Granulometría, mineralogía, forma, densidad,
resistencia mecánica, etc.
Vista aérea de una explotación
Características intrínsecas y
extrínsecas de un yacimiento
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Características intrínsecas
Naturaleza del afloramiento, posición topográfica,
cobertera, nivel freático, composición, estabilidad
química y mineralógica, friabilidad, materia
orgánica, forma de los granos, curva
granulométrica, características mecánicas, etc.
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Características extrínsecas
Distancia al centro de consumo, instalación de
clasificación y trituración, impacto ambiental, red
de carreteras, presencia de viviendas humanas,
etc.