Àrids per a formigó estructural a partir d’una calcària dolomítica
Una pedrera de Menorca explota calcàries del Mesozoic per produir àrids per a formigó estructural. La roca és una calcària dolomítica grisa, amb intercalacions argiloses de 5-15 cm i nòduls de sílex. Els assajos donen: densitat aparent 2,55 g/cm³, absorció 2,8 %, resistència a compressió 78 MPa, desgast de Los Angeles 28 %, contingut de sulfats 0,8 % i contingut de fins <0,063 mm del 9 %. El client vol usar l’àrid en formigó armat per a un port. La planta de rentat pot reduir els fins fins al 3 %, però no elimina els sulfats ni el sílex. Un assaig preliminar d’expansió per alkali-sílice dona 0,18 % als 14 dies, per sota del límit de 0,20 %, però la norma exigeix 0,10 % als 28 dies. El promotor proposa barrejar amb àrid calcari de cantera veïna.
1. Classifica la roca i avalua si compleix els requisits per a formigó armat. Quins paràmetres són crítics?
Read the worked answer
És una roca sedimentària carbonàtica, una calcària dolomítica, amb intercalacions argiloses i sílex; per tant, no és homogènia. Per a formigó armat en ambient portuari, els paràmetres crítics són els sulfats, el contingut de fins i argiles, la reactivitat alcalina i la durabilitat. La resistència a compressió de 78 MPa indica una roca compacta, i el desgast de Los Angeles del 28 % pot ser acceptable per a molts usos estructurals, però no compensa els altres problemes. Els sulfats del 0,8 % són alts i poden generar etringita o guix, amb expansió i fissuració; a més, en ambient marí cal controlar clorurs. Els fins del 9 % són excessius, tot i que el rentat els pot reduir al 3 %. L’assaig d’alkali-sílice a 14 dies no és concloent i el sílex és potencialment reactiu. Amb les dades actuals, no aprovaria l’àrid per a formigó armat sense assajos addicionals i sense separar les intercalacions.
2. Interpreta els resultats de durabilitat, especialment els sulfats i l’alkali-sílice. Què faries amb la proposta de barreja?
Read the worked answer
Els sulfats poden reaccionar amb els aluminats del ciment i formar etringita secundària, o precipitar guix, provocant expansió i deteriorament; en un port, la presència d’aigua i sals agreuja el risc. L’alkali-sílice és una reacció entre àlcalis del ciment i sílice reactiva del sílex; el resultat de 0,18 % als 14 dies no es pot comparar amb un límit de 0,10 % als 28 dies, i per tant no demostra innocuïtat. La barreja amb àrid calcari pot diluir la fracció reactiva, però l’efecte no és necessàriament lineal i caldria assajar la proporció real i la combinació amb el ciment previst. També caldria comprovar que la barreja no introdueixi més argila ni sulfats. La meva decisió seria no acceptar la barreja com a solució automàtica: primer faria assajos de barreges representatives a 28 dies i un estudi petrogràfic, i mentrestant segregaria els nivells amb sílex i argiles.
3. Proposa assajos addicionals i condicions d’acceptació per a l’ús de l’àrid.
Read the worked answer
Faria una caracterització petrogràfica detallada i difracció de raigs X per quantificar minerals, sulfats i sílice reactiva. Caldria repetir l’assaig d’alkali-sílice a 28 dies i, si cal, amb mètodes més llargs, sobre la barreja exacta que es vol usar. També assajaria sulfats solubles, clorurs, matèria orgànica, terrossos d’argila, absorció, densitat, desgast de Los Angeles i resistència al gel-desgel. Per a l’aplicació portuària, caldria avaluar la resistència a la penetració de clorurs i la durabilitat del formigó, no només de l’àrid. Les condicions d’acceptació haurien d’incloure límits contractuals per a sulfats, fins, argiles i expansió, rentat obligatori, separació de stocks i mostreig per lots. Si la barreja no compleix els límits, caldria rebutjar l’ús estructural o limitar-lo a aplicacions no armades i no exposades a sulfats.