Estudio relativo a la utilización de escorias de incineradora en morteros hidráulicos

Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 11 3 CARACTERIZACIÓN DE LAS ESCORIAS COMO ÁRIDO FINO 3.1 In oducción y Obje i o. Una ez p esen ados en el capi ulo an e io los aspec os más ele an es ela i os a los mo e os y ho migones con esco ias de incine ado a, en el p esen e capí ulo se exponen las dis in as ace as ela i as al es udio ealizado pa a la ca ac e ización de las esco ias como á ido ino pa a mo e os. Es e es udio se ha basado en la e aluación de di e en es ca ac e ís icas ísicas de las esco ias en elación a las de un á ido ino na u al. Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 12 En p ime luga se p esen an las ca ac e ís icas de los ma e iales u ilizados en cuan o a su o igen y a amien o pa a su ob ención. Seguidamen e se explican los p ocedimien os de ensayos seguidos y inalmen e los esul ados ob enidos y un análisis de los mismos. 3.2 O igen de los ma e iales El ino na u al o á ido pa ón de e e encia es un á ido de o igen calizo y pe enecien e a la acción 0/5 mm. y o o pe enecien e a la acción 0/2. A pa i de es e momen o es e á ido se á designado como á ido pa ón. En segundo luga ca ac e iza emos a las esco ias. Es as p o ienen de la combus ión de esiduos u banos en una plan a incine ado a. Conc e amen e se han es udiado dos incine ado as: - Plan a de Ma a ó. Ped e es Rusc. En es a plan a se a an los esiduos que llegan en camiones de ecogida di ec a y el echazo de la plan a de eciclaje y i u ación que se encuen a en la na e con igua. La incine ación se ealiza con dos ho nos del ipo pa illa mó il de ba o es. Como da o signi ica i o du an e el eje cicio de 1.999 se incine a on 170.000 oneladas p oduciéndose 40.000 oneladas de esco ias. Pos e io men e, en Ped e es Rusc, se ealiza un a amien o mecánico que sepa a las acciones g uesas y inas. También se ealiza un a amien o ísico que sepa a los me ales, más áciles de eu iliza . Las mues as se oma on di ec amen e del acopio de Ped e es Rusc con un en ejecimien o supe io a es meses. Las que nos in e esa án a noso os se án la acción de 0 a 3 mm. y la acción de 3 a 5 mm. A pa i de es e momen o nos e e i emos a ellas como MAT 0-3 y MAT 3-5 espec i amen e. Figu a 3.2.(1)Plan a Incine ado a de Ma a ó. Figu a 3.2.(2)Esco ias de Ma a ó pa a ensayos. - Plan a de Ta agona. En es a plan a se ecogen e incine an los esiduos sólidos u banos de la zona de Ta agona. Los dos ho nos de pa illa con odillos asegu an una empe a u a que oscila Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 13 en e los 850ºC y los 1000ºC. La can idad a ada du an e el 1.999 asciende a 144.000 oneladas con una p oducción de 36.000 oneladas de esco ias (25%). Es as esco ias son conducidas desde la salida del ho no a un sepa ado que sepa a los me ales y las dis ibuye pa a su en ejecimien o. Las mues as que se oma on enían un en ejecimien o supe io a es meses. Es as mues as ue on amizadas en acciones, ob eniéndose las acciones de 0 a 3 mm. y de 3 a 5 mm. A pa i de es e momen o nos e e i emos a ellas como TAR 0-3 y TAR 3-5 espec i amen e. Figu a 3.2.(3). Plan a Incine ado a de Ta agona Figu a 3.2.(4). Esco ias de Ta agona pa a ensayos.. 3.3 P opiedades e aluadas Las p opiedades ísicas que se han de e minado han sido: - Densidades y abso ción. - G anulome ía. - Equi alen e de a ena. Es as p opiedades son básicas pa a una co ec a dosi icación a pos e io i de los mo e os. P e iamen e a la ealización de cualquie ensayo se ha p ocedido al cua eo de las mues as según la no ma i a pa a oma una mues a ep esen a i a y del amaño necesa io pa a el ensayo (EN 932-2: Ensayos pa a de e mina las p opiedades gene ales de los á idos. Mé odos de educción de mues as de labo a o io). Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 14 Figu a 3.3.(1). Cua eado pa a g andes olúmenes Figu a 3.3.(2). Cua eado pa a pequeños olúmenes. 3.4 P ocedimien os de ensayo 3.4.1 Densidad y abso ción Una de las p opiedades ísicas más impo an es de nues os ma e iales es la densidad pues o que nos se á necesa ia en el cálculo de olúmenes y nos se i á como c i e io de compa ación con la a ena pa ón. Al ealiza es e ensayo podemos deci que de acue do a los ipos de ag egados encon a emos pa ículas que ienen po os sa u ables y o as con po os no sa u ables que dependiendo de su pe meabilidad pueden es a acíos pa cialmen e sa u ados o o almen e llenos de agua, gene ando así una se ie de es ados de humedad y densidad. Lo que más in e esa en el diseño de la mezcla es la densidad apa en e de los ag egados. Es e ac o es impo an e pa a el diseño de la mezcla po que con él podemos de e mina la can idad de ag egado o á ido ino eque ido pa a un olumen uni a io de mo e o o ho migón. El ensayo se desa olla en es ases. En una p ime a ase se selecciona una mues a y se deja sa u a du an e 24 ho as. Pasado es e pe íodo, se p ocede a la eliminación len a y p og esi a del agua median e secado po en ilación has a consegui el pun o en que la mues a es é sa u ada y la supe icie seca. Es e es ado de humedad se e alúa median e el ensayo del piezocono, in oduciendo una pa e de la mues a en un molde cónico, se apisona unas 25 eces dejando cae el pisón desde una al u a ap oximada de 1 cm, pos e io men e se ni ela y si al qui a el molde la mues a se deja cae es po que no exis e humedad lib e, si es lo con a io se sigue secando y se epi e el p oceso has a que cumpla con la condición. Cuando se cae el ag egado al qui a el molde cónico es po que se ha alcanzado una condición sa u ada con supe icie seca. Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 15 Figu a 3.4.1.(1). Mues a en sa u ación. Figu a 3.4.1.(2). E aluación de la humedad con el cono. A con inuación se oman pesos y olúmenes de la mues a después de habe -la man enido en un baño a 25ºC. Finalmen e se deposi a és a en el ho no pa a un comple o secado de 24h. La úl ima ase consis e en el peso de la mues a sin agua. Figu a 3.4.1.(3). Mues a en los ma aces. Figu a 3.4.1.(4). Baño a 25ºC. De la oma de es a se ie de da os necesa ios y de la aplicación de las ó mulas elemen ales que elacionan densidades, pesos y olúmenes ob enemos los siguien es pa áme os: - Peso especí ico apa en e del á ido seco. - Peso especí ico apa en e del á ido sa u ado supe icie seca. - Peso especí ico eal del á ido. - Abso ción. La e aluación de es as p opiedades se ha ealizado según la no ma i a eu opea EN 1097-6. Ensayos pa a de e mina las p opiedades gene ales de los á idos. De e minación de la densidad de la pa ícula y abso ción de agua. En un p incipio se ealizó el ensayo la ando el ma e ial pa a elimina el ma e ial que pasa po el amiz 0.063 mm, siguiendo los c i e ios de la no ma. Aunque se incluyen es os Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 16 esul ados, no se conside an ele an es a e ec os p ác icos pues o que el obje i o de es a ca ac e ización es la co ec a dosi icación de los mo e os. A al in se conside a más e osímil la ealización del ensayo sin la ado de inos, pues o que es ealmen e el ma e ial pa a la ab icación de los mo e os. 3.4.2 G anulome ía Pa a la co ec a ca ac e ización del ma e ial y la comp obación de su idoneidad pa a el uso como á ido pa a mo e os, debemos de e mina la dis ibución del amaño de las pa ículas. Se ha seguido el p oceso desc i o en la no ma EN 933-1: Ensayos pa a de e mina las p opiedades geomé icas de los á idos. Mé odos del amiz. Es e mé odo consis e en hace pasa un mues a ep esen a i a po una se ie de amices UNE y calcula el po cen aje que queda e enido en cada uno. El análisis g anolumé ico iene como obje i o de e mina la p opo ción de las di e en es g anolume ías que p esen a un suelo. Es deci , median e es e análisis sabemos que can idad de suelo comp ende cada in e alo g anolumé ico. Pa a ealiza es e ensayo omamos la mues a inicial. Nues o ma e ial es una acción meno de 5mm po lo que se a a como inos. Pesamos la mues a y luego se la a el ma e ial con el in de elimina las pa ículas más inas que pueden queda enganchadas en la supe icie de los g anos. Después de habe la ado la mues a, se pone en el ho no y una ez seca se uel e a pesa . Se pasa la mues a po la se ie de amices, en es e caso se a a de la se ie UNE que es la siguien e: 5 mm 4 mm 2 mm 1 mm 0,5 mm 0,25 mm 0,125 mm 0,063 mm El amizado se suele ealiza con una amizado a au omá ica, aunque en es e es udio se hizo manualmen e. Una ez conocidas la can idad de suelo (en peso) e enida en cada in e alo g anolumé ico, se hace una g á ica donde se ep esen a la can idad de suelo espec o el amaño de g ano. De es e g á ico se ob iene una cu a más o menos ec a en unción de las ca ac e ís icas del suelo. De es a o ma suelos con cu as simila es end án un compo amien o g anolumé ico simila . 3.4.3 Equi alen e de a ena Es e ensayo pe mi e sabe la can idad de inos que se encuen an en nues a mues a. Nues o obje i o es ob ene el po cen aje de ma e iales inos indeseables, p incipalmen e las a cillas que son los ma e iales que en con ac o con el agua pueden p oduci e ec os indeseables en los mo e os y ho migones. El equi alen e de a ena (EA) se de ine como el cocien e, mul iplicado po 100, de la al u a de la pa e a enosa sedimen a ia y de la al u a o al de inos loculados deposi ados en una p obe a. El ensayo de desa olla según el siguien e p oceso: 1.- Se ob iene una can idad de ma e ial ap oximadamen e de unos 500 g ., se cua ea y se oman es mues as ep esen a i as del ma e ial con un peso de 120 g cada una de las cuales se pesa en una cápsulas. Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 17 2.- Se p epa a una solución de líquido des loculan e pa a añadi a la mues a. 3.- Se ag ega a la p obe a la solución de abajo has a la ma ca de 10 cm. Seguidamen e in oducimos den o de la p obe a el con enido en una de las cápsulas p ocu ando que la solución imp egne el ma e ial dándole unos golpes en la pa e in e io de la p obe a y deja en eposo du an e 10 min. Pa a que se homogenice la mues a. Pasado es e iempo se apa y se lle a al agi ado , donde man eniéndola ho izon al, ha á unos 90 ciclos de agi ación du an e unos 30 segundos. 4.- Se e i a del agi ado y se le ag ega más solución de abajo has a la ma ca inal ( 38 cm). Pa a con inua con el p oceso debe da se un picado con una a illa acanalada po la que luye la solución pa a que las pa ículas inas iendan a subi y no queden a apadas debajo de la a ena. Seguidamen e se a subiendo len amen e el ubo egado y se i á la ando las pa edes de la p obe a. A con inuación se baja nue amen e el ubo pa a p o ocándole a la mues a una u bulencia con el mismo. Cuando el ni el de la mues a llega a la ma ca inal se cie a la mangue a del i igado y es a solución se deja en eposo du an e 20 min. 5.- Después de es e iempo se lee di ec amen e en la p obe a la al u a a la que se encuen a los inos. Es e alo se le llama lec u a de a cilla. 6.- A con inuación, se in oduce el pisón len amen e pa a e i a u bulencias. Cuando ya no baje más se le da un pequeño gi o sin aplica p esiones y con la ayuda de la ma ca del pisón se oma la al u a ( espec o a la base) a la que se encuen a la a ena. 7.- Se mide la al u a a la que llegan los inos y ambién la al u a a la que llegan los g uesos. 8.- Pa a ob ene el alo del equi alen e de a ena di idimos pa a cada p obe a la al u a de los g uesos en e la al u a de los inos y lo mul iplicamos po 100 de mane a que ob enemos un alo pa a cada p obe a, Pa a que es e ensayo se conside e ep esen a i o y ealizado co ec amen e se ealiza á 3 eces y se debe á ob ene una a iación meno al 5%. Figu a 3.4.3.(1). Ma e ial pa a el ensayo. Figu a 3.4.3.(2). P obe as con las esco ias. En odo momen o se ha seguido el p ocedimien o de inido en la no ma UNE-EN 933- 8:2000, “Ensayos pa a de e mina las p opiedades geomé icas de los á idos. E aluación de los inos. Ensayo del equi alen e de a ena.”. Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 18 3.5 Resul ados y análisis de esul ados 3.5.1 Densidades y abso ción Los esul ados de es e ensayo pa a los di e en es ma e iales son los siguien es: PATRÓN MATARÓ TARRAGONA 0-2 0-5 0-3 3-5 0-3 3-5 Peso especí ico apa en e á ido seco (g/cm3) 2,387 2,480 1,814 1,968 1,566 1,854 Peso especí ico apa en e á ido sss (g/cm3) 2,493 2,552 2,104 2,207 1,961 2,133 Peso especí ico eal (g/cm3) 2,669 2,673 2,559 2,587 2,587 2,570 Abso ción (%) 4,4 2,9 16,0 12,2 25,2 15,0 Tabla 3.5.1.(1). Tabla de densidades y abso ción. Elabo ación p opia. G á ico de las densidades (0-3) 1,600 1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 Peso especí ico apa en e á ido seco (g/cm3) Peso especí ico apa en e á ido sss (g/cm3) Peso especí ico eal (g/cm3) (g/cm3) MAT - 0/3 TAR - 0/3 Pa ón 0/2 Figu a 3.5.1.(1). Rep esen ación g á ica de densidades y abso ciones pa a á idos de 0-3 mm. Elabo ación p opia. G á ico de las densidades (3-5) 1,900 2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 Peso especí ico apa en e á ido seco (g/cm3) Peso especí ico apa en e á ido sss (g/cm3) Peso especí ico eal (g/cm3) (g/cm3) MAT- 3/5 TAR - 3/5 Pa ón 0/5 Capí ulo núm.3: Ca ac e ización de las esco ias como á ido ino Pág 19 Figu a 3.5.1.(2). Rep esen ación g á ica de densidades y abso ciones pa a á idos de 0-3 mm Elabo ación p opia. Se obse a que el peso especí ico eal es muy pa ecido en e esco ias y la a ena pa ón. En cambio se obse a una g an di e encia en e los pesos especí icos apa en es. Los esul ados después de la eliminación de la acción in e io a 0,063 mm son: PATRÓN MATARÓ TARRAGONA 0-2 0-5 0-3 3-5 0-3 3-5 Peso especí ico apa en e á ido seco (g/cm3) 2,387 2,480 2,010 2,086 1,678 1,916 Peso especí ico apa en e á ido sss (g/cm3) 2,493 2,552 2,248 2,289 2,027 2,183 Peso especí ico eal (g/cm3) 2,669 2,673 2,637 2,618 2,579 2,614 Abso ción (%) 4,4 2,9 11,8 9,7 20,8 13,9 Tabla 3.5.1.(2). Tabla de densidades y abso ción sin la acción ina. Elabo ación p opia. Es in e esan e obse a la di e encia que exis e en e los esul ados con los inos y sin ellos. Es e hecho es muy ele an e pues o que in luye en el inc emen o de agua en la dosi icación del mo e o. Es e inc emen o es debido a la po abso ción de agua po el á ido o almen e seco. 3.5.2 G anulome ía En el siguien e abla podemos ap ecia los po cen ajes de las di e en es esco ias y el á ido pa ón. % Pasa TAMIZ M 0-3 M 3-5 T 0-3 T 3-5 Pa ón 0-5 6,3 100,0% 99,4% 100,0% 100,0% 100,0% 5 100,0% 98,0% 100,0% 96,1% 100,0% 4 100,0% 92,6% 100,0% 87,1% 97,5% 2 97,1% 57,9% 98,2% 51,2% 89,5% 1 68,7% 36,4% 76,5% 27,7% 57,5% 0,5 40,6% 26,2% 51,1% 17,7% 37,0% 0,25 25,7% 20,0% 33,6% 13,3% 18,0% 0,125 18,7% 14,5% 23,5% 11,0% 8,0% 0,063 14,6% 10,6% 17,2% 9,2% 0,5% Tabla 3.5.2.(1). Tabla de G anulome ias. Elabo ación p opia. Se obse a un ele ado po cen aje de ma e ial in e io a 0,063 milíme os, ambién denominado ille , que es á elacionado con la ele ada abso ción. Se han seguido las ecomendaciones de la No ma ASTM C-33-97 “S anda d