Este documento describe los diferentes tipos y usos de los áridos, incluyendo áridos naturales y artificiales. Explica cómo la litología y las propiedades de los áridos afectan su aplicación en hormigón, carreteras y balasto ferroviario. También cubre la caracterización de los yacimientos de áridos y los ensayos necesarios para evaluar las propiedades de los áridos y su potencial reactividad.

1. Materiales Utilizados como
Áridos
José-Luis Parra y Alfaro

2. RECURSOS
GEOLÓGICOS
RMI
USOS
DE RMI
INFLUENCIA EN EL
DESARROLLO SOSTENIBLE
ÁRIDOS Gran impacto medioambiental
en la explotación
TIPOS
APLICACIONES
Influencia de la
Litología
PROPIEDADES
CARACTERIZACIÓN
Evaluación de
CUESTIONES Yacimientos
MEDIOAMBIENTALES
REACTIVIDAD ÁRIDOS RECICLADOS
(Problema) (Solución)

3. División convencional de los
recursos geológicos

4. Definición de RMI
(Kuzvart, 1984)
t Materias primas que se emplean en la industria en forma de mineral
(talco, diamante) o de roca (granito, ocre)
t Las materias primas para obtención de elementos no metálicos
(pirita, apatito, fluorita)
t “Menas” de aspecto no metálico (berilo, magnesita, circón)
t Materiales de construcción (arcilla, arena, yeso, granito, caliza)

5. Peculiaridades de las RMI
t Múltiples usos (necesidad de optimización)
t Falta de exploraciones sistemáticas
t Diversidad de valores unitarios (de arcillas a diamantes)
t En general, valores bajos a pie de cantera, por lo que el transporte
ha de ser corto (mercados locales)
t Baja incidencia del coste energético

6. Peculiaridades de las RMI
t Explotaciones poco racionales (en España, 3500 explotaciones con
una media de 7 trabajadores por explotación)
t Importancia de los aspectos legales, normativos y medioambientales
t Oscilaciones cíclicas de largo período en los precios de mercado,
generalmente ligadas a cambios tecnológicos
t Menores necesidades de inversión inicial

7. Usos generales de las RMI
t Áridos t Lubricantes
t Piedra natural t Aislantes
t Cementos t Fertilizantes
t Otros aglomerantes t Correctores de suelos
t Cerámica t Cargas
t Vidrio t Fundentes
t Refractarios t Materias primas para nuevas
t Abrasivos tecnologías

8. Rocas y minerales industriales
t Materias primas minerales que se usan en la industria por sus
características físicas o químicas, no por su riqueza metalúrgica
t Son las materias primas minerales del siglo XXI
t En los países desarrollados, son las primeras materias primas
minerales en volumen y las segundas en valor económico
t Son muy interesantes para países en desarrollo

9. Desarrollo Sostenible
t Se entiende por Desarrollo Sostenible aquel que permite abastecer
las necesidades del PRESENTE sin comprometer a las generaciones
FUTURAS
Existe una gran diferencia en lo que se entiende por desarrollo
sostenible en países desarrollados y en vías de desarrollo.

10. Crecimiento de la población y
desarrollo económico (ONU, 1992)
Población países en desarrollo, miles de millones
Población países desarrollados, miles de millones
12
10
8
6
4
2
0
1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050

11. Crecimiento de la población y
demanda de recursos
minerales
(FAO, 1996)
153
Población, cientos de millones
Tractores, millones
Fertilizantes, millones de toneladas métricas
66
53
37
25 26,5
17 15,5
5,6
1950 1970 1990
Año

12. Importancia de las rocas y
minerales industriales en el
desarrollo
t Volúmenes muy grandes, bajo precio unitario, alto valor añadido
t Transportes cortos, consumo local
t Baja incidencia en el PIB, alto valor estratégico
t Menores exigencias de capital y tecnificación
t Menor impacto ambiental que la minería metálica o energética
t En ocasiones, necesidad de explotaciones a nivel regional

13. Producción minera de españa
(en tonelaje)

14. Producción minera de España
(en valor )

15. Concepto de árido
t Materiales minerales, sólidos inertes, que, con las granulometrías
adecuadas, se usan para fabricación de productos artificiales
resistentes, mediante adición con aglomerantes hidráulicos o
ligantes bituminosos
t Por extensión, materiales granulares sueltos de aplicación en
carreteras, taludes, vías férreas o escolleras
t Tamaño de grano: desde 60 micras a varios metros

16. Tipos de áridos
1.- Áridos naturales y artificiales
2.- Áridos naturales (en España) y de trituración o machaqueo
ÁRIDOS NATURALES (en general)
Los que se usan tras haber sufrido únicamente una conminución
mecánica para adaptarse a las exigencias de su utilización en obra
ÁRIDOS NATURALES (en España)
Los que se usan tras haber sufrido exclusivamente una clasificación
por granulometrías (es decir, los procedentes de graveras y
areneras)

17. Áridos artificiales
t Subproductos de procesos industriales o urbanos que reúnen
las condiciones para su utilización como áridos:
• Estériles de explotaciones mineras
• Cenizas volantes de centrales térmicas
• Residuos de incineración de residuos urbanos
• Materiales de demolición
• Escorias de procesos siderúrgicos o metalúrgicos

18. Impacto de los áridos en el
desarrollo sostenible
t Necesidad de su extracción
t Grandes volúmenes extraídos (> 10 t/h)
t Escasez de suelo
t Problemas de restauración
t Afectación al nivel freático

19. Soluciones
t Explotaciones planificadas hasta la restauración
• Equipos multidisciplinares
• Banqueo descendente
t Coordinación con el ordenamiento territorial
t Creatividad técnica y empresarial
t Un ejemplo: La gravera y planta de “EL PORCAL”
(ARIPRESA – Grupo PORTLAND VALDERRIVAS)

20. El ejemplo de la CAM
t Aumento de los áridos de machaqueo (>70%)
t Disminución de los áridos granulares
t Tendencia al crecimiento de los áridos artificiales (o secundarios)
t Dificultad en la apertura de nuevas explotaciones y limitaciones a las
existentes

21. Propiedades de los áridos
t Las propiedades de los productos finales elaborados con áridos
dependen de las proporciones de la mezcla, del aglomerante
utilizado y de la naturaleza y propiedades del árido
t Los ensayos de áridos tienen por finalidad:
• Atender a su correcta dosificación
• Anticipar su comportamiento en servicio

22. Propiedades más
importantes de los áridos
t Naturaleza petrológica (mineralogía y textura)
t Resistencia a la compresión, choque y rozamiento (calidad
mecánica)
t Textura superficial de las partículas
t Compacidad (absorción de agua y de ligante)
t Actividad superficial de las partículas (reactividad potencial)

23. Clasificación de los áridos por
su utilización industrial
t Áridos para hormigones y morteros
t Áridos para aglomerados asfálticos
t Áridos para carreteras
t Balasto y Escollera
t Áridos para aplicaciones industriales
t Áridos ligeros

24. Áridos para hormigones
t Los áridos constituyen aproximadamente el 80% del volumen del
hormigón
t Tienen una gran influencia en sus propiedades
t Se consideran materiales resistentes e inertes, pero no siempre lo
son (influencia en la durabilidad del hormigón)
t Su conocimiento es esencial para determinar las características del
hormigón
t Consideración reciente de su importancia

25. influencia de la litología en los
áridos para hormigones
t Problemas de resistencia al desgaste (granitos en Galicia)
t Limpieza de los finos (Presencia de arcillas en las arenas)
t Reactividad con los otros componentes (agua, cemento) debido a la
presencia de ciertas sustancias minerales (Sulfuros oxidables,
Sílices microcristalinas)

26. áridos para carreteras
t El porcentaje de los áridos en las diversas capas que constituyen los
firmes de las carreteras supera el 90%
t Existen fuertes limitaciones económicas, por lo que las distancias de
aporte son muy restringidas
t Suele haber problemas de homogeneidad, por los elevados
volúmenes que se mueven

27. Influencia de la Litología en los
áridos para carreteras
t Las calizas no se suelen usar como árido grueso en capas de
rodadura, por ser excesivamente pulimentables. Tienen buena
adhesividad con mezclas bituminosas y buena afinidad con
cementos
t Los áridos silíceos proceden de machaqueo de gravas naturales.
Tienen buena resistencia mecánica, pero pueden presentar
problemas de adhesividad a los ligantes. Es necesario garantizar un
número mínimo de caras de fractura
t Los áridos ígneos y metamórficos son especialmente adecuados
para capas de rodadura. Tienen buena resistencia al pulimento

28. Áridos para Balasto
t Deben presentar una muy buena resistencia al desgaste por
abrasión (ensayo Micro Deval)
t Los elementos del agregado han de ser resistentes y angulosos
t Igualmente, deben tener buena resistencia al impacto (ensayo Los
Ángeles)
t Es importante la exclusión de finos la homogeneidad y estabilidad
dimensional

29. influencia de la litología en los
áridos para balasto de
ferrocarril (requisitos)
t Se precisan materiales compactos, duros y densos
t Las rocas ígneas y metamórficas no alteradas son idóneas
(Basaltos, Ofitas)
t No es conveniente el uso de rocas carbonatadas

30. áridos ligeros
Densidad ≤ 2
t Clasificación RILEM:
• Materiales naturales no tratados (lapilli, diatomitas)
• Materiales naturales preparados (arcillas y pizarras expandidas)
• Residuos industriales no tratados (escorias de horno alto)
• Residuos industriales preparados (cenizas volantes expandidas)
• Materiales orgánicos (cáscaras de cereales, fibras de madera)

31. áridos para filtrado
t Suponen un volumen total pequeño, pero tienen una importancia
grande en la industria
t Sus tres aplicaciones principales son:
• Filtrado de aguas para el consumo
• Tratamiento de aguas residuales
• Filtros de drenaje en obras de ingeniería civil
t Cada aplicación tiene sus especificaciones concretas
t Normalmente, son arenas, gravas, rocas trituradas y agregados
artificiales (escorias de alto horno)

32. Parámetros a considerar en la
valoración previa de un
yacimiento de áridos
t A.- Parámetros geométricos (forma y volumen del material,
variaciones de espesor, límites naturales, recubrimiento)
t B.- Parámetros hidrogeológicos (nivel freático, afecciones a la
calidad)
t C.- Parámetros del material extraíble (Caracterización)

33. características intrínsecas y
extrínsecas de un yacimiento
de áridos
t Características intrínsecas:
• Naturaleza del afloramiento, posición topográfica, cobertera, nivel
freático,composición, estabilidad química y mineralógica, friabilidad,
materia orgánica, características mecánicas
t Características extrínsecas:
• Distancia al centro de consumo, instalación de clasificación y trituración,
impacto ambiental, red de carreteras, presencia de viviendas humanas

34. caracterización de áridos
CARACTERÍSTICAS GENERALES
PROPIEDADES GEOMÉTRICAS
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
PROPIEDADES QUÍMICAS
ALTERABILIDAD

35. ensayos sobre propiedades
generales
t Análisis mineralógico (DRX) y Petrológico (Descripción
petrográfica)
t Métodos de muestreo y reducción de muestras

36. ensayos sobre propiedades
geométricas
t Análisis granulométrico
t Coeficiente de forma
t Contenido en finos
• Equivalente de arena
• Azul de metileno
t Caras de fractura

37. ensayos sobre propiedades
físicas y mecánicas
t Friabilidad (ensayo Micro Deval)
t Desgaste “Los Ángeles”
t Determinación de densidad y
coeficiente de absorción
t Pulimento acelerado

38. ensayos de alterabilidad
t Hielo-deshielo
t Resistencia al sulfato magnésico

39. ensayos sobre propiedades
químicas
t Cloruros
t Materia orgánica
t Compuestos de azufre
t Reactividad árido-álcali
(3 Métodos)

40. Problemas de reactividad
Oxidación de áridos sulfurosos
t Algunos sulfuros (pirita, marcasita,
pirrotina) se oxidan a sulfatos en
contacto con el aire atmosférico
t En contacto con la portlandita puede
transformarse a sulfato cálcico
t Los sulfatos reacccionan con el
aluminato tricálcico del cemento
portland, dando lugar a la formación
de etringita expansiva
(3CaO.Al 2O3.3CaSO4.31H2O)

41. Problemas de reactividad
reacción árido-álcali (RAA)
t Ciertos tipos de áridos + álcalis de la solución de poro de la pasta de cemento
à gel de sílice (R) o productos de la reacción del carbonato.
t En presencia de humedad el gel se expande, manifestándose con
agrietamiento y movimientos diferenciales
t 1. álcalis + sílice reactiva à gel
t 2. Gel + humedad à expansión
t Por ejemplo, la expansión del hormigón de plantas hidroeléctricas y presas,
debido a RAA, puede originar:
• Deformaciones excesivas y agrietamiento de presas
• Descuadre de puertas de aliviaderos
• Distorsión de las partes mecánicas

42. Reacción álcali - sílice (RAS)
t Reacción de los álcalis con áridos
con formas de sílice pobremente
cristalinas: ópalo, calcedonia,
tridimita, cristobalita y vidrio
volcánico.
t Los áridos son peligrosos cuando
éstos minerales se presentan en
cantidades entre 1 y 5 %.(Efecto
pésimo)
t La expansión del hormigón es
relativamente rápida; el
agrietamiento de las estructuras se
observa dentro de los 10 años
posteriores a su construcción.

43. Reacción álcali - sílice - silicato
(rass),
o de expansión lenta
t Reacción de los álcalis con áridos con cuarzo deformado o subgranulado
(grauwacas, cuarcitas, gneis, granito, filita, arcosa, arenisca).
t Los porcentajes minerales peligrosos son difíciles de establecer ya que
dependen del grado de deformación del cuarzo.à Cuarzo con extinción
ondulante.
t La expansión del hormigón es lenta; el agrietamiento de las estructuras
puede no hacerse evidente hasta 20 años después de su construcción.

44. reacción álcali - carbonato
(Rac) (1)
t Reacción de los álcalis con áridos de composición caliza dolomítica,
caracterizados por una matriz de calcita fina con romboedros de
dolomita.
• CaMg(CO3)2 + 2MeOH à Mg(OH)2 + CaCO3 + Me2CO3
• Me2CO3 + Ca(OH)2 à CaCO3 + 2Me(OH) (Me= K+,Na+,Li+)
La expansión puede ser debida al crecimiento de los productos de la
reacción (especialmente brucita)

45. reacción álcali - carbonato (rac)
(2)
t Los porcentajes minerales peligrosos son difíciles de establecer ya
que parámetros texturales parecen incidir significativamente.
• Contenido en arcilla o residuo insoluble 5 a 25%
• Relación calcita/dolomita 1/1
t La expansión del hormigón es temprana, el agrietamiento de las
estructuras puede mostrarse dentro de los 5 años posteriores a su
construcción.

46. Acciones respecto a problemas
de reactividad
t Adecuada caracterización previa
• Muestreo bien realizado
• Selección de materiales adecuada
t En la construcción, evitar el exceso de humedad
t En caso de necesidad utilizar adiciones (humo de sílice)
t Ante la detección de un problema, llevar a cabo un diagnóstico
correcto

47. Residuos de construcción y
demolición
Enfoque medioambiental
t Respuesta a un doble problema:
Dificultad en la apertura de Escasez de suelo para
nuevas explotaciones vertederos de RCD
Reutilización de RCD como áridos reciclados

48. plan nacional de residuos de
construcción y demolición
2001 - 2006 (1)
t Objetivos principales:
• Correcta gestión y recogida controlada de un 90 % de RCD en 2006
• Reciclaje o reutilización de un 40 % de RCD en 2005
• Reciclaje o reutilización de un 60 % de RCD en 2006

49. plan nacional de residuos de
construcción y demolición
2001 - 2006 (2)
t Instrumentos:
• Normativa específica de gestión de RCD (demolición selectiva,
deconstrucción)
• Elaboración de normativa específica
• Reducción de la eliminación RCD mediante cánones (tasa mínima de
vertido) o estímulos (prima en la licitación pública del uso de materiales
reciclados)
• Ayudas a la I+D y a la construcción de plantas de tratamiento de RCD

50. materiales reciclados.
aplicaciones
A LUGAR DE DEMOLICIÓN
PRODUCCIÓN
DE RESIDUOS Demolición no selectiva Demolición selectiva
DE
DEMOLICIÓN
I II III IV V
B
PRODUCCIÓN Planta trituradora Planta trituradora
Planta
DE ÁRIDOS regional regional
RECICLADOS (Baja tecnología) móvil (Alta tecnología)
• Consolidación • Gravilla para
C Material Material
UTILIZACIÓN
del terreno hormigón
DE ÁRIDOS
de de • Vertedero • Hormigón
RECICLADOS carretera carretera • Corrección para
de relleno de terrenos carreteras
D
VERTIDO DE Vertedero
RESIDUOS DE controlado
DEMOLICIÓN o no controlado

51. Líneas de Investigación

52. Madrid, 18 de Marzo de 2003