LA INDUSTRIA VIAL COMO UNA ALTERNATIVA DE MITIGACIÓN AMBIENTAL: CARACTERIZACIÓN DE ESCOMBRERAS DE MÁRMOLES PARA SU APROVECHAMIENTO EN CAPAS GRANULARES, LAS CALERAS, CÓRDOBA

BIN, IGNACIO HUGO; POKLEPOVIC, MARÍA FERNANDA; CONIGLIO, JORGE ENRIQUE; DEMARTIS, MANUEL; PINOTTI, LUCIO PEDRO; D'ERAMO, FERNANDO JAVIER; CARRANZA, FACUNDO

San Luis

Congreso; 1º Congreso Argentino de Geología Aplicada a la Ingeniería y al Ambiente; 2018

Asociación Argentina de Geología Aplicada a la Ingeniería - ASAGAI

En los alrededores de la localidad de Las Caleras, a 15 km al Oeste deBerrotarán, Provincia de Córdoba, se desarrollan hace más de 70 años numerosasexplotaciones de mármoles calco-dolomíticos cuya producción es procesada en lazona y utilizada como componente esencial en diversos productos como plásticos,pinturas, agroquímicos, pastinas-enduidos-masillas, pegamentos, cerámicos,vidrios, cosmética, cauchos, etc. y como materia prima en industrias como laspapeleras, agrícola (como mejorador de suelos), de alimentos balanceados, entreotras. En esta región, la primera etapa del circuito productivo está a cargo depequeños productores que desarrollan la actividad a escala familiar y quevenden casi la totalidad de su producción a unas pocas empresas de molienda yprocesamiento de minerales radicadas en la zona, siendo la etapa productivasecundaria la de mayor beneficio económico, por lo que ha sido el segmento queha atraído las mayores inversiones en tecnologías y maquinarias. Las canterasde mármoles se han caracterizado históricamente por explotaciones pocomecanizadas y de bajo nivel tecnológico, generalmente carecen de asesoramientotécnico y cuentan con bajos estándares en lo que respecta al cuidado delambiente. Esto ha derivado en laboreos poco planificados, la ausencia decriterios de optimización de recursos y baja rentabilidad para los productores.El trabajo en cantera consiste en la voladura, grillado del material por unamalla de barras paralelas de 10 cm de separación, y en la carga y transportesólo de la fracción gruesa a las plantas de molienda para ser utilizado comofuente de Ca y Mg. De la fracción fina que pasa por dicha malla, una parte esaprovechada como materia prima para la fabricación de cal mientras que el restose descarta y es acumulado en acopios. El desfasaje existente entre lageneración de material y el consumo por parte del único horno calero que existeactualmente en la zona, sumado a la ausencia de alternativas ore-procesamientos que permitan darle un valor agregado al estéril, ha generadola acumulación de una importante cantidad de material en escombreras queconstituyen un verdadero pasivo ambiental de escala local, situación que irá enaumento en los próximos años. La búsqueda de una solución aesta problemática ambiental, sumado a la planificación de obras vialesprovinciales de envergadura cercanas a las canteras mencionadas, ha impulsadoel estudio de las escombreras de mármoles para evaluar su aptitud de uso enterraplenes, sub-bases y/o bases granulares, teniendo en consideración elbeneficio ambiental que esto significaría. A modo de ejemplo, en este trabajo,se presenta la caracterización técnica, -bajo los lineamientos establecidos enlos pliegos particulares de especificaciones técnicas de la DirecciónProvincial de Vialidad de Córdoba (PPET-DPV-Cba) en obras vigentes- de un conjuntode 5 escombreras que suman un total de 7500 toneladas aproximadamente, algunasde las cuales datan de al menos 25 años en el sitio y otras corresponden aproducciones recientes. Debido a que los pliegos no admiten un tamaño deagregado mayor a 31,75mm para capas granulares, se separó en laboratorio elretenido en dicho tamiz (que representa aproximadamente un 12% del total delmaterial) y a la fracción pasante se le realizaron los ensayos decaracterización. Éstos incluyeron: granulometría, desgaste Los Ángeles (LA),límites de Atterberg (pasante tamiz 0,420 y 0,075mm), Proctor (según NormaVN-E5-93, Método V, con compensación de material grueso para correlacionar conensayo de Valor Soporte), Valor Soporte Relativo (VSR) e hinchamiento (segúnNorma VN-E6-84, Método Dinámico simplificado, con sobrecarga de 4,54 Kg.), pesoespecífico aparente (PEA) y absorción y descripción petrográfica de cortesdelgados. Los ensayos Proctor y valor soporte se llevaron a cabo con unmaterial producto de la mezcla de las diferentes escombreras, pero se utilizócomo referencia la granulometría de mayor representación volumétrica. Por otrolado, para caracterizar la totalidad de las escombreras y proponer sure-utilización completa, se procedió a la trituración de la fracción retenidaen tamiz 31.75mm y ejecución de ensayos de desgaste Los Ángeles, con elobjetivo de simular en laboratorio un posible reprocesamiento de lasescombreras. El material estudiado estáconformado por más del 95% de mármoles calco-dolomíticos bandeados conminerales calcosilicatados, definiendo al material como homogéneo; elporcentaje restante corresponde a agregados de anfibolitas y gneises condiferentes grados de alteración, rocas que se encuentran intercaladas entre losbancos calcáreos. Los mármoles presentan una textura granoblástica y unaestructura masiva con una grosera orientación de los cristales de mayor tamaño.Los minerales principales son carbonatos (calcita y dolomita), fosterita ydiópsida que representan más del 90% de la roca, mientras que los accesoriosson tremolita, flogopita, apatita y epidoto. Como minerales secundarios, seobservan principalmente serpentinas, que son generalizadas en todas lasmuestras analizadas, y carbonatos de crecimiento tardío. Las granulometrías de lasdistintas escombreras son bastante similares y se encuentran dentro de losentornos propuestos por los pliegos de referencia tanto para sub-basesgranulares, donde se acerca al entorno grueso, como para bases, en el cual seasemeja más al entorno fino. Los ensayos de plasticidad de los finos en todoslos casos demostraron que el material es no plástico. El PEA y la absorción delmaterial grueso fueron determinados en 2,743 y 1,81% respectivamente. Delmaterial pasante del tamiz de 31,75mm, se obtuvieron valores de coeficientes LA(gradación A) de 42, 44 y 53 % en tres escombreras diferentes, siendo el últimoel correspondiente a la de mayor volumen, mientras que el retenido por dichotamiz y re-triturado presentó valores de 38% (gradación A) y 32% (gradación B).La densidad máxima se determinó en 2,13 g/cm3y la humedad óptima de compactación en8,5%. Los hinchamientos medidos en todos los moldes luego de 4 días deinmersión fueron menores al máximo admitido en los pliegos de referencia (2,5%para terraplenes). El VSR fue de 69%, si se considera el 97% de la densidadmáxima correspondiente a los moldes de 56 golpes por capa, y de 82% si se tomacomo referencia el 100% de la densidad máxima. Si bien los coeficientes LA delas escombreras superan el máximo admitido (35% para bases granulares y 40%para sub-bases), el VSR del material resultó ampliamente mayor al mínimoexigido para la conformación de sub-bases granulares y terraplenes. De acuerdo a todos losresultados obtenidos, con un simple grillado por una malla de 32mm de aberturaaproximadamente, el material que conforma las escombreras estudiadas podría serutilizado en terraplenes y sub-bases granulares sin afectar la resistenciasolicitada en los pliegos actuales. Para esto, es necesario incorporar en lasespecificaciones técnicas valores más permisivos en el ensayo de coeficienteLos Ángeles para el uso en capas granulares. Como antecedente, se puedennombrar los PPET de la DPV-Cba que incluyen un anexo donde se consideran a las?toscas? o calcretos como material alternativo para la ejecución de sub-bases ybases granulares. Por otro lado, se podrían plantear criterios diferenciadossegún la intensidad de tránsito, como aplica actualmente la Dirección Nacionalde Vialidad para otras capas estructurales, abriendo la posibilidad de utilizarmateriales no convencionales de ciertas características para las vías de menortránsito. Además, se propone a futuro evaluar la opción de utilizar el materialestudiado también en bases granulares con una exigencia de compactación del100% respecto a la densidad Proctor, ya que, en su máxima densidad, alcanzó elvalor mínimo de 80% establecido por los pliegos. No obstante, es necesarioprofundizar los estudios en laboratorio y en obra para comprobar la viabilidadtécnica de su aplicación en bases. Por otro lado, se ha observado que cuando sere-trituran los agregados retenidos en malla 31,75mm, los valores decoeficientes LA descienden por debajo del límite de 40%, por lo que laincorporación de este material a las capas granulares podría mejorar elcomportamiento mecánico del agregado y aumentar los valores de VSR, sin perderde vista el factor económico y con el complementario beneficio ambiental deaprovechar la totalidad de las escombreras. En base a los resultados queaquí se presentan, se propone evaluar la utilización de las escombreras demármoles para la ejecución de terraplenes, sub-bases y bases granulares enobras de la región, analizando incluso la opción de incorporar el materialgrueso re-triturado con el objetivo de corregir la curva granulométrica yposiblemente mejorar su capacidad portante. Otra alternativa a evaluar es elagregado de materiales adicionales que le brinden a la capa algunacaracterística particular que se requiere obtener o mejorar, como por ejemplo,arena silícea para facilitar la compactibilidad o agregados convencionales demayor resistencia para mejorar su comportamiento mecánico. La utilización de estesub-producto de la industria de minerales calcáreos, significaría importantesbeneficios fundamentalmente en dos aspectos: 1) ambiental: ya que permitirádiversificar la demanda de áridos entre más fuentes de provisión, lograr el usointegral del recurso no renovable y eliminar un pasivo ambiental deconsiderable envergadura local; y 2) económico: tanto para los productores demármoles, ya que podrán darle un valor agregado a un producto que actualmenteconsideran como descarte; para las obras viales locales, debido a que sedisminuirían los costos ejecutivos y de transporte; como para la sociedad engeneral, ya que se le da utilidad a un producto hoy sub-aprovechado querepresentó gastos económicos e impactos ambientales para su extracción. Encuanto a la viabilidad técnica, el material mostró un adecuado comportamientoen relación a su resistencia y a otros parámetros que condicionan su servicio.No obstante, no cumple con todos los requisitos establecidos en los pliegos. Esposible que sea necesaria la adecuación de los proyectos y de los cálculosestructurales para el uso de estos materiales no convencionales, sin dejar deponderar factores económicos y ambientales. Además, la disposición en numerosasescombreras correspondientes a diferentes periodos de producción, puede generaruna importante variabilidad de una a otra, por lo que serán necesariascaracterizaciones independientes de cada una y un adecuado manejo de losacopios. En base a todo lo mencionado,se considera que la utilización de las escombreras de mármoles, que se generanen la industria de los minerales calcáreos, para la ejecución de capasgranulares que conforman la estructura de un camino, es una alternativaambientalmente beneficiosa, económicamente conveniente y técnicamente viable. Por último, este trabajointenta ser una convocatoria a aquellas reparticiones que tienen a su cargo losproyectos de obras viales y civiles a que ejecuten caracterizaciones similarespara evaluar la posibilidad de utilizar materiales alternativos o noconvencionales, con el objeto de que la industria de la construcción puedacontribuir en la mitigación de los impactos ambientales de las industriasprimarias, disminuyendo también el propio impacto y sin afectar la calidad ylas prestaciones técnicas de las estructuras en servicio