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Dos frentes de áridos para hormigón estructural

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Dos frentes de áridos para hormigón estructural

Una empresa solicita autorización para explotar áridos destinados a hormigón estructural en dos frentes próximos a un pueblo de La Rioja. El frente A es una caliza jurásica con nódulos de sílex (chert) que suponen entre el 8 y el 12 % del volumen y pirita diseminada (0,3 %); el frente B es una serie evaporítica con yeso y anhidrita (85 % de sulfato cálcico) interestratificada con arcillas. El frente A está a 900 m del casco urbano y a 1,2 km de un río del que se abastece una potable; el frente B está a 300 m de unas viviendas y sobre una zona de recarga. La planta de hormigón prevista consumirá 150.000 t/año durante 8 años para una obra pública. La empresa argumenta que «son rocas sedimentarias y sirven ambas».

1. Clasifica ambas rocas y explica por qué la afirmación de la empresa es incorrecta desde el punto de vista petrográfico y normativo.

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Clasificación:

  • Frente A: roca sedimentaria carbonática, caliza (más del 50 % de carbonato cálcico), de origen marino somero, con sílex (chert) de origen diagenético (silicificación) y pirita.
  • Frente B: roca sedimentaria evaporítica, yeso y anhidrita, formada por precipitación química en cuencas con fuerte evaporación; el yeso es la fase hidratada y la anhidrita la anhidra.

Por qué «son sedimentarias y sirven ambas» es falso: la idoneidad como árido no depende de la génesis, sino de la composición, la estabilidad química y las propiedades físicas.

  • Sílex o chert: es sílice criptocristalina muy reactiva. En presencia de los álcalis del cemento y de humedad puede producir la reacción álcali-sílice (ASR), que genera un gel expansivo, fisuración y pérdida de durabilidad. Muchas especificaciones limitan el chert a menos del 1-5 %; un 8-12 % es claramente excesivo sin ensayos de expansión.
  • Pirita: se oxida y libera sulfatos y ácido, provocando eflorescencias, manchas de óxido y ataque sulfático.
  • Yeso y anhidrita: son sulfatos solubles. En el hormigón reaccionan con el aluminato tricálcico formando etringita expansiva (ataque sulfático interno), y en el terreno generan aguas agresivas. Además son blandos (dureza 2) y se disuelven, por lo que no son adecuados como árido estructural.

Conclusión: ninguno de los dos frentes sirve tal cual para hormigón estructural; el A podría servir con selección y ensayos, el B no.

2. Decide qué frente autorizarías, con qué condiciones y qué uso alternativo darías al frente rechazado.

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Decisión: autorizar el frente A con condiciones estrictas; denegar el frente B para este uso.

Condiciones para el frente A:

  • Extracción selectiva: separar niveles ricos en sílex y rechazar el material con más del umbral de chert fijado en el pliego (habitualmente 1-5 %).
  • Trituración y clasificación con lavado; si es necesario, separación densimétrica o gravimétrica para retirar el sílex.
  • Ensayos previos obligatorios: petrografía, reactividad potencial (método acelerado de barras de mortero y, si procede, ensayo de prismas), contenido de sulfatos, cloruros, materia orgánica y absorción.
  • Plan de restauración y control de aguas: la pirita puede generar drenaje ácido; hay que impermeabilizar escombreras y monitorizar el río, del que se abastece una potable, con analítica de sulfatos y pH.
  • Distancia al casco urbano: limitar voladuras a horarios, control de vibraciones y de polvo.

Frente B: denegado para árido estructural. Razones: contenido en sulfato incompatible con el hormigón, baja dureza, solubilidad y riesgo para la zona de recarga y para las viviendas próximas.

Uso alternativo: el yeso tiene salida como yeso de construcción, como retardador en la fabricación de cemento (regulador del fraguado) y como enmienda agrícola en suelos sódicos, siempre con controles de pureza y sin afectar al acuífero. La anhidrita puede emplearse como aditivo en cementos. Es decir, el recurso no es inútil: es inadecuado para el uso solicitado.

3. Explica, en términos del ciclo litológico y de la diagénesis, por qué es previsible que en una misma serie aparezcan calizas con sílex y niveles evaporíticos, y qué implica eso para el diseño de la explotación.

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Contexto del ciclo litológico: ambas rocas son sedimentarias, pero se generan en ambientes distintos dentro de una misma cuenca, y el ciclo las yuxtapone por cambios laterales de facies y por la evolución vertical de la cuenca.

Secuencia razonable:

  1. Una plataforma carbonatada somera deposita calizas con restos de organismos silíceos (espículas de esponjas, radiolarios, diatomeas).
  2. Durante la diagénesis, la sílice se disuelve y reprecipita en los poros como nódulos de chert, con frecuencia siguiendo niveles de porosidad o estratificación. La pirita aparece en ambientes reductores, con materia orgánica y escaso oxígeno.
  3. Una restricción de la cuenca (barrera, descenso del nivel del mar, clima árido) provoca evaporación intensa y precipita yeso, que puede deshidratarse a anhidrita por enterramiento y rehidratarse luego a yeso cerca de la superficie.

Implicación práctica: la serie es heterogénea a escala de metros, no de kilómetros. El modelo de explotación debe ser selectivo: cartografía de detalle de cada nivel, bancos de explotación diferenciados, escombreras separadas y trazabilidad del material. Un enfoque de «todo el frente es una roca» llevaría a mezclar chert y sulfatos en el árido y a un hormigón no conforme. La diagénesis también explica la pirita: si el material se expone al aire, se oxida y genera aguas ácidas, lo que obliga a un plan de gestión de aguas y de restauración.