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

En los alrededores de la localidad de Las Caleras, a 15 km al Oeste de Berrotarán, Provincia de Córdoba, se desarrollan hace más de 70 años numerosas explotaciones de mármoles calco-dolomíticos cuya producción es procesada en la zona 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 las papeleras, agrícola (como mejorador de suelos), de alimentos balanceados, entre otras. En esta región, la primera etapa del circuito productivo está a cargo de pequeños productores que desarrollan la actividad a escala familiar y que venden casi la totalidad de su producción a unas pocas empresas de molienda y procesamiento de minerales radicadas en la zona, siendo la etapa productiva secundaria la de mayor beneficio económico, por lo que ha sido el segmento que ha atraído las mayores inversiones en tecnologías y maquinarias. Las canteras de mármoles se han caracterizado históricamente por explotaciones poco mecanizadas y de bajo nivel tecnológico, generalmente carecen de asesoramiento técnico y cuentan con bajos estándares en lo que respecta al cuidado del ambiente. Esto ha derivado en laboreos poco planificados, la ausencia de criterios de optimización de recursos y baja rentabilidad para los productores. El trabajo en cantera consiste en la voladura, grillado del material por una malla de barras paralelas de 10 cm de separación, y en la carga y transporte sólo de la fracción gruesa a las plantas de molienda para ser utilizado como fuente de Ca y Mg. De la fracción fina que pasa por dicha malla, una parte es aprovechada como materia prima para la fabricación de cal mientras que el resto se descarta y es acumulado en acopios. El desfasaje existente entre la generación de material y el consumo por parte del único horno calero que existe actualmente en la zona, sumado a la ausencia de alternativas o re-procesamientos que permitan darle un valor agregado al estéril, ha generado la acumulación de una importante cantidad de material en escombreras que constituyen un verdadero pasivo ambiental de escala local, situación que irá en aumento en los próximos años.La búsqueda de una solución a esta problemática ambiental, sumado a la planificación de obras viales provinciales de envergadura cercanas a las canteras mencionadas, ha impulsado el estudio de las escombreras de mármoles para evaluar su aptitud de uso en terraplenes, sub-bases y/o bases granulares, teniendo en consideración el beneficio ambiental que esto significaría. A modo de ejemplo, en este trabajo, se presenta la caracterización técnica, -bajo los lineamientos establecidos en los pliegos particulares de especificaciones técnicas de la Dirección Provincial de Vialidad de Córdoba (PPET-DPV-Cba) en obras vigentes- de un conjunto de 5 escombreras que suman un total de 7500 toneladas aproximadamente, algunas de las cuales datan de al menos 25 años en el sitio y otras corresponden a producciones recientes. Debido a que los pliegos no admiten un tamaño de agregado mayor a 31,75mm para capas granulares, se separó en laboratorio el retenido en dicho tamiz (que representa aproximadamente un 12% del total del material) y a la fracción pasante se le realizaron los ensayos de caracterización. Éstos incluyeron: granulometría, desgaste Los Ángeles (LA), límites de Atterberg (pasante tamiz 0,420 y 0,075mm), Proctor (según Norma VN-E5-93, Método V, con compensación de material grueso para correlacionar con ensayo de Valor Soporte), Valor Soporte Relativo (VSR) e hinchamiento (según Norma VN-E6-84, Método Dinámico simplificado, con sobrecarga de 4,54 Kg.), peso específico aparente (PEA) y absorción y descripción petrográfica de cortes delgados. Los ensayos Proctor y valor soporte se llevaron a cabo con un material producto de la mezcla de las diferentes escombreras, pero se utilizó como referencia la granulometría de mayor representación volumétrica. Por otro lado, para caracterizar la totalidad de las escombreras y proponer su re-utilización completa, se procedió a la trituración de la fracción retenida en tamiz 31.75mm y ejecución de ensayos de desgaste Los Ángeles, con el objetivo de simular en laboratorio un posible reprocesamiento de las escombreras.El material estudiado está conformado por más del 95% de mármoles calco-dolomíticos bandeados con minerales calcosilicatados, definiendo al material como homogéneo; el porcentaje restante corresponde a agregados de anfibolitas y gneises con diferentes grados de alteración, rocas que se encuentran intercaladas entre los bancos calcáreos. Los mármoles presentan una textura granoblástica y una estructura masiva con una grosera orientación de los cristales de mayor tamaño. Los minerales principales son carbonatos (calcita y dolomita), fosterita y diópsida que representan más del 90% de la roca, mientras que los accesorios son tremolita, flogopita, apatita y epidoto. Como minerales secundarios, se observan principalmente serpentinas, que son generalizadas en todas las muestras analizadas, y carbonatos de crecimiento tardío.Las granulometrías de las distintas escombreras son bastante similares y se encuentran dentro de los entornos propuestos por los pliegos de referencia tanto para sub-bases granulares, donde se acerca al entorno grueso, como para bases, en el cual se asemeja más al entorno fino. Los ensayos de plasticidad de los finos en todos los casos demostraron que el material es no plástico. El PEA y la absorción del material grueso fueron determinados en 2,743 y 1,81% respectivamente. Del material 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 último el correspondiente a la de mayor volumen, mientras que el retenido por dicho tamiz y re-triturado presentó valores de 38% (gradación A) y 32% (gradación B). La densidad máxima se determinó en 2,13 g/cm3 y la humedad óptima de compactación en 8,5%. Los hinchamientos medidos en todos los moldes luego de 4 días de inmersión 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 densidad máxima correspondiente a los moldes de 56 golpes por capa, y de 82% si se toma como referencia el 100% de la densidad máxima. Si bien los coeficientes LA de las escombreras superan el máximo admitido (35% para bases granulares y 40% para sub-bases), el VSR del material resultó ampliamente mayor al mínimo exigido para la conformación de sub-bases granulares y terraplenes.De acuerdo a todos los resultados obtenidos, con un simple grillado por una malla de 32mm de abertura aproximadamente, el material que conforma las escombreras estudiadas podría ser utilizado en terraplenes y sub-bases granulares sin afectar la resistencia solicitada en los pliegos actuales. Para esto, es necesario incorporar en las especificaciones técnicas valores más permisivos en el ensayo de coeficiente Los Ángeles para el uso en capas granulares. Como antecedente, se pueden nombrar 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 y bases granulares. Por otro lado, se podrían plantear criterios diferenciados según la intensidad de tránsito, como aplica actualmente la Dirección Nacional de Vialidad para otras capas estructurales, abriendo la posibilidad de utilizar materiales no convencionales de ciertas características para las vías de menor tránsito. Además, se propone a futuro evaluar la opción de utilizar el material estudiado también en bases granulares con una exigencia de compactación del 100% respecto a la densidad Proctor, ya que, en su máxima densidad, alcanzó el valor mínimo de 80% establecido por los pliegos. No obstante, es necesario profundizar los estudios en laboratorio y en obra para comprobar la viabilidad técnica de su aplicación en bases. Por otro lado, se ha observado que cuando se re-trituran los agregados retenidos en malla 31,75mm, los valores de coeficientes LA descienden por debajo del límite de 40%, por lo que la incorporación de este material a las capas granulares podría mejorar el comportamiento mecánico del agregado y aumentar los valores de VSR, sin perder de vista el factor económico y con el complementario beneficio ambiental de aprovechar la totalidad de las escombreras.En base a los resultados que aquí se presentan, se propone evaluar la utilización de las escombreras de mármoles para la ejecución de terraplenes, sub-bases y bases granulares en obras de la región, analizando incluso la opción de incorporar el material grueso re-triturado con el objetivo de corregir la curva granulométrica y posiblemente mejorar su capacidad portante. Otra alternativa a evaluar es el agregado de materiales adicionales que le brinden a la capa alguna característica particular que se requiere obtener o mejorar, como por ejemplo, arena silícea para facilitar la compactibilidad o agregados convencionales de mayor resistencia para mejorar su comportamiento mecánico.La utilización de este sub-producto de la industria de minerales calcáreos, significaría importantes beneficios fundamentalmente en dos aspectos: 1) ambiental: ya que permitirá diversificar la demanda de áridos entre más fuentes de provisión, lograr el uso integral del recurso no renovable y eliminar un pasivo ambiental de considerable envergadura local; y 2) económico: tanto para los productores de mármoles, ya que podrán darle un valor agregado a un producto que actualmente consideran como descarte; para las obras viales locales, debido a que se disminuirían los costos ejecutivos y de transporte; como para la sociedad en general, ya que se le da utilidad a un producto hoy sub-aprovechado que representó gastos económicos e impactos ambientales para su extracción. En cuanto a la viabilidad técnica, el material mostró un adecuado comportamiento en relación a su resistencia y a otros parámetros que condicionan su servicio. No obstante, no cumple con todos los requisitos establecidos en los pliegos. Es posible que sea necesaria la adecuación de los proyectos y de los cálculos estructurales para el uso de estos materiales no convencionales, sin dejar de ponderar factores económicos y ambientales. Además, la disposición en numerosas escombreras correspondientes a diferentes periodos de producción, puede generar una importante variabilidad de una a otra, por lo que serán necesarias caracterizaciones independientes de cada una y un adecuado manejo de los acopios.En base a todo lo mencionado, se considera que la utilización de las escombreras de mármoles, que se generan en la industria de los minerales calcáreos, para la ejecución de capas granulares que conforman la estructura de un camino, es una alternativa ambientalmente beneficiosa, económicamente conveniente y técnicamente viable.Por último, este trabajo intenta ser una convocatoria a aquellas reparticiones que tienen a su cargo los proyectos de obras viales y civiles a que ejecuten caracterizaciones similares para evaluar la posibilidad de utilizar materiales alternativos o no convencionales, con el objeto de que la industria de la construcción pueda contribuir en la mitigación de los impactos ambientales de las industrias primarias, disminuyendo también el propio impacto y sin afectar la calidad y las prestaciones técnicas de las estructuras en servicio.