Influencia del proceso de trituración en la calidad del árido

Abstract

Aun cuando la tecnología vial ha avanzado en el estudio y la caracterización de los materiales intervinientes en las capas estructurales, no es simple conseguir mezclas asfálticas u hormigones que cumplan íntegramente con las exigencias de las especificaciones técnicas. Esto puede estar asociado, en gran parte, a que su principal componente en peso y volumen, los agregados pétreos, no cumplen con algún requerimiento de calidad. Es ampliamente reconocido que la morfología de los agregados pétreos tiene un impacto considerable en mezclas asfálticas y hormigones. Sin embargo, a pesar de esta relevancia evidente, es común observar que algunas canteras que proveen piedra partida para este fin no otorgan la importancia necesaria al control de la calidad de los agregados en términos de su morfología. Sumado a esto, el control de las metodologías utilizadas en el procesamiento y el estudio de la litología del agregado, ambos parámetros con potencial impacto en la morfología resultante, prácticamente quedan fuera de consideración. Esta carencia de control supone que gran parte de los áridos comercializados no alcancen estándares aceptables para su uso y por ende se ve afectada su incorporación como material de construcción. La utilización de los mismos implicaría no cumplir con algunos o con la totalidad de parámetros de calidad exigidos, comprometiendo el desempeño futuro de las obras. Si bien los controles contribuyen significativamente a mejorar el producto final y consecuentemente, las prestaciones de servicio de un camino, tales controles no son suficientes para garantizar una calidad razonablemente uniforme de los áridos triturados elaborados en una cantera. La variabilidad obedece a una serie de factores intervinientes en el proceso de producción que pueden provocar cambios físicos en el material granular (tamaño máximo, granulometría, forma y macrotextura). A su vez, la falta de especificaciones en cuanto a la granulometría que debe producir una cantera provoca un serio problema en la cadena productiva, impidiendo por un lado a las canteras ajustar sus procesos para obtener productos cuyas propiedades se encuentren dentro del rango requerido por los consumidores y, por otra parte, dificultando a los clientes el proceso de diseño de mezclas, que se ajusten a las curvas granulométricas límites establecidas en las normativas. Resulta, entonces, fundamental el desarrollo de curvas granulométricas límites para productores de áridos, adaptadas al requerimiento de los clientes. Al respecto, se desarrolló una metodología para la creación de dichas curvas. Además, se elaboró un procedimiento para el control de calidad adaptado a canteras que ayuda a mitigar los efectos del proceso productivo en la variabilidad de la calidad resultante. El sistema incluye la recopilación de información del proceso, su trazabilidad con resultados de ensayos, la elaboración de gráficos de control y el análisis de capacidad acorde a las especificaciones establecidas. Por medio del análisis estadístico de los datos relevados en la cantera de estudio, se evaluó cómo distintas variables presentes en el procesamiento de los áridos afectan a la morfología resultante. A su vez, el estudio contempló una fase experimental que posibilitó analizar el efecto de los agregados con cubicidad controlada en el desempeño de mezclas asfálticas y, por otro lado, realizar determinaciones en una trituradora de mandíbulas de laboratorio para analizar el impacto de la litología y la morfología de proceso en la calidad obtenida.Even though road technology has advanced in the study and characterization of the materials involved in the structural layers, it is not easy to obtain asphalt mixtures or concrete that fully comply with the requirements of the technical specifications. This may be associated, in large part, with the fact that its main component in weight and volume, the stone aggregates, do not meet some quality requirement. It is widely recognized that the shape of the aggregates has a considerable impact on asphalt mixtures and concrete. However, despite this obvious relevance, it is common to observe that some quarries that provide broken stone for this purpose do not give the necessary importance to the quality control of the aggregates in terms of their morphology. In addition to this, the control of the methodologies used in the processing and the study of the lithology of the aggregate, both parameters with a potential impact on the resulting morphology, are practically left out of consideration. This lack of control means that a large part of the aggregates sold do not meet acceptable standards for their use and therefore their incorporation as construction material is affected. Using them would imply not complying with some or all of the required quality parameters, compromising the future performance of the works. Although controls contribute significantly to improving the final product and consequently, the service performance of a road, such controls are not sufficient to guarantee a reasonably uniform quality of the crushed aggregates produced in a quarry. The variability is due to a series of factors involved in the production process that can cause physical changes in the granular material (maximum size, granulometry, shape and macrotexture). In turn, the lack of specifications regarding the granulometry that a quarry must produce causes a serious problem in the production chain, preventing quarries from adjusting their processes to obtain products whose properties are within the range required by consumers and, on the other hand, making it difficult for customers to design mixtures that conform to the limit granulometric curves established in the regulations. It is therefore essential to develop limit granulometric curves for aggregate producers, adapted to the requirements of customers. In this regard, a methodology was developed for the creation of these curves. In addition, a quality control procedure adapted to quarries was developed that helps mitigate the effects of the production process on the variability of the resulting quality. The system includes the collection of information on the process, its traceability with test results, the preparation of control charts and the analysis of capacity according to the established specifications. Through statistical analysis of the data collected at the quarry under study, it was evaluated how different variables present in the processing of aggregates affect the resulting morphology. In turn, the study included an experimental phase that made it possible to analyze the effect of aggregates with controlled cubicity on the performance of asphalt mixtures and, on the other hand, to carry out determinations in a laboratory jaw crusher to analyze the impact of the lithology and the process morphology on the quality obtained.