*Por Rocío V. Insaurralde, J. Julián Rivera, Oscar R. Rebollo del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales UTN FRLP – CIC PBA; Mabel E. Lanfranchini del Instituto de Recursos Minerales UNLP FCNyM – CIC PBA (INREMI); y María F. Lajoinie del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales UTN FRLP – CIC PBA, Instituto de Recursos Minerales UNLP FCNyM – CIC PBA (INREMI) y Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).
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INTRODUCCIÓN
El ensayo de Micro Deval (MD), desarrollado en Francia en el año 1900, determina el desgaste que sufren los agregados gruesos al ser sometidos a la acción combinada de abrasión y molienda con bolas de acero en presencia de agua (Hoare et al., 2003). Este ensayo, es de gran utilidad para caracterizar la resistencia general de un determinado agregado durante su uso, principalmente en obras viales (Cooley y James, 2003), e identificar variaciones de resistencia en agregados secos y húmedos. Por otro lado, también se emplea como un método de control de calidad durante el procesamiento de agregados. En este último caso, la detección de cambios en la resistencia de los agregados producidos podría estar indicando cambios en el estado físico de la roca, variaciones en sus características mineralógicas y/o texturales o inclusive un cambio litológico. En síntesis, el ensayo MD tiene como finalidad representar el desgaste real que sufren los agregados pétreos, tanto en su procesamiento como durante su uso. Por ejemplo, en el caso de las vías de comunicación terrestres automotores que son de jurisdicción nacional (Argentina) y sus capas superficiales de calzadas son materializadas con mezclas asfálticas en caliente, las rocas empleadas como agregados deben cumplir con una serie de características que se detallan en el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales para Concretos Asfálticos en Caliente de la Dirección Nacional de Vialidad (DNV, 2017 y 2020).
Teniendo en cuenta que la resistencia de los agregados pétreos está condicionada por una serie de características combinadas como la textura, estructura o fábrica y composición mineralógica, presentes en las rocas utilizadas (Åkesson et al., 2001; Correa et al., 2012), es necesario que dichas características se analicen en forma aislada para determinar cuál es su grado de influencia en la resistencia final. En el presente trabajo de investigación se determinó el grado de desgaste de diferentes agregados “graníticos” de similar textura y mineralogía y diferente estructura. De esta forma, se espera iniciar estudios que puedan establecer relaciones entre las características estructurales y los coeficientes de desgaste de MD de diferentes rocas denominadas comercialmente como graníticas, con el fin de definir el mejor destino para el recurso pétreo.
EXPLOTACIÓN DE AGREGADOS GRANÍTICOS EN LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES
El basamento del Sistema de Tandilla, o de las Sierras Septentrionales de la provincia de Buenos Aires (Figura N° 1), está compuesto mayoritariamente por rocas de aspecto “granítico” general y constituye un recurso natural no renovable de gran impacto en el desarrollo de la industria de la construcción y de la obra pública y privada, ya sea como fuente de piedra partida (agregados obtenidos mediante la trituración de roca) o roca ornamental. Históricamente, este basamento ha provisto de gran cantidad de materiales para la construcción y de obras ejecutadas tanto en la provincia de Buenos Aires como en otras provincias de nuestro país e inclusive en el extranjero (Caballé y Coriale, 2003). La producción actual de áridos de trituración de naturaleza granítica en la provincia proviene de la explotación de 21 canteras cuya producción para el año 2017 fue de poco más de 17.500.000 t que representaron el 30% de la producción minera total provincial. Por ejemplo, en el área de Sierras Bayas del partido de Olavarría (Figura N°1), se encuentran en producción 13 de estas canteras, generando el 77% (13.500.000 t) de áridos graníticos (actualizado de Coriale et al., 2014). Cabe mencionar que gran parte de las áreas donde el basamento está expuesto o sub-expuesto, constituye en la actualidad canteras de extracción de materiales pétreos. Sin embargo, en los últimos años, en algunos sectores de estas Sierras se han restringido las tareas de extracción de estas rocas por razones de índole ambiental. La ejecución de estas medidas ha sido motorizada por el avance del desarrollo urbano y geoturístico de la región (Municipio de Tandil). De esta forma, la selección de áreas aptas para la producción de áridos debe contemplar no sólo las características geológicas y geotécnicas de las rocas en cuestión, sino también la normativa ambiental vigente y la actitud de consenso de los propietarios de estas áreas. En este contexto, es necesario desarrollar metodologías que permitan optimizar el aprovechamiento de los recursos pétreos.
METODOLOGÍA
Teniendo en cuenta las indicaciones que figuran en el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales para Concretos Asfálticos en Caliente y Semicaliente del tipo Densos (DNV, 2017 y 2020), previo a los ensayos de MD, los agregados, fueron evaluados según los índices de Lajas y Agujas (normas IRAM 1687-1 y 2), mediante el equipamiento específico para tal caso. Para el índice de elongación, su determinación sólo consiste en una exigencia obligatoria, es decir, no especifica grado de aceptación. En cambio, para el índice de lajosidad se indica que el mismo no debe superar el 25% de la masa tomada para el ensayo. En este sentido, se destaca que todas las muestras que fueron seleccionadas para su estudio cumplieron con la mencionada exigencia.
Por otro lado, se realizó una caracterización petrográfica bajo lupa binocular y microscopio petrográfico (normas IRAM 1702 y 1703). Dicha caracterización incluyó una descripción de la textura (tamaño de grano y morfología de los cristales), la composición mineralógica y la fábrica o estructura de los agregados. La fábrica o estructura hace referencia a la presencia o ausencia de elementos orientados en las distintas rocas y tiene implicancias sobre la interpretación de los procesos geológico-genéticos ocurridos.
Para llevar a cabo la descripción petrográfica se seleccionaron fragmentos adecuados y representativos con el fin de realizar las láminas delgadas necesarias para completar el estudio. La confección de las láminas delgadas se realizó mediante el desbastado y pulido de los fragmentos seleccionados que luego fueron montados en portaobjetos de vidrio (de 7,5 x 2,5 cm) mediante el uso de resina epoxy. Con posterioridad, las muestras fueron cortadas para obtener secciones de aproximadamente 80 µm de espesor. Estas últimas, fueron pulidas en condiciones húmedas utilizando carburo de silicio y óxido de aluminio, hasta alcanzar un espesor de aproximadamente 30 µm. Finalmente, fueron protegidas utilizando cubreobjetos de vidrio que fueron fijados mediante resina epoxy.
ENSAYO MICRO DEVAL
El procedimiento se llevó a cabo según norma IRAM 1765. Se prepararon muestras de 1 kg de agregados con granulometría comprendida entre los tamices IRAM 10 mm (3/8”) y 14 mm (5/8”) y cuyas curvas granulométricas responden a alguna de las siguientes condiciones: el 70% de los agregados deben pasar a través del tamiz IRAM 12.5 mm (1/2”) y quedar retenidos por el tamiz IRAM 10 mm (3/8”), el 30% restante pasar por el tamiz IRAM 14mm (5/8”) y quedar retenidos por el tamiz IRAM 12.5 mm (1/2”). Las muestras modificadas se lavaron mediante rebalse y se secaron en estufa a 100°C durante 24 horas. Cada muestra, de 1 kg, fue separada mediante un partidor mecánico en 2 muestras, para poder ensayar por duplicado (Figura N° 2a). La masa de 500 ±5 g, indicada como m1, corresponde a la masa inicial.
El equipo de ensayo cuenta con 4 cilindros huecos de acero inoxidable (Figura N° 2b), cerrados en un extremo, en los cuales se colocó una fracción de muestra de 500 g ±5 g. Además de la fracción de muestra, en cada cilindro se adicionaron 5 kg de bolillas esféricas de acero inoxidable, que materializan la carga abrasiva, junto con 2,5 ± 0,05 l de agua (Figura N° 2c). Una vez completados, cada cilindro fue tapado y verificado para comprobar un correcto sellado que impida pérdida de material. Finalmente, los cilindros fueron colocados en los soportes que se encuentran ubicados en el equipo (Figura N° 2d).
De acuerdo con la norma, los cilindros deben girar a una velocidad de rotación de 100 ±5 v/min, durante 2 horas.
Luego de los ensayos, el material (agregado + bolillas + agua) de cada cilindro, fue volcado en bandejas, evitando cualquier pérdida. Dicho material fue lavado por rebalse y las bolas de acero retiradas mediante un imán. El agregado ensayado fue llevado a estufa a 110 ± 5 °C durante 24 horas. Posteriormente, se tamizó la muestra mediante tamiz IRAM 1,6 mm (12”) y se pesó el material retenido, denominado como m2 (masa final del agregado).
Para cada fracción de muestra, se calculó el coeficiente Micro Deval MD, a partir de la siguiente ecuación (ACÁ HAY QUE PEGAR LA ECUACIÓN):
Siendo:
MD: Coeficiente Micro Deval
m1: Peso de la muestra en gramos, antes del ensayo.
m2: Peso del material retenido en el tamiz 12”, luego del ensayo.
RESULTADOS
El estudio petrográfico permitió determinar que las rocas correspondientes a las 6 muestras presentan textura equigranular a inequigranular seriada y un tamaño de grano comprendido entre 1 y 4 mm (Figura N° 3). La mineralogía presente en estos diferentes tipos litológicos es similar y se encuentra constituida principalmente por cuarzo, feldespato potásico y, en menor proporción, por plagioclasas, biotita y anfíboles (Figuras N° 3a, b, c, d, e y f). Todas las rocas presentan un buen estado de preservación con escasas evidencias de alteración tales como minerales de arcilla reemplazando algunas plagioclasas y una incipiente cloritización de las biotitas (Figuras 3a y c). Las principales diferencias identificadas en las rocas estudiadas están relacionadas a su fábrica. Las muestras G1, G2 y G3 (Figuras N° 3a, b y c) poseen una disposición aleatoria de los cristales que los componen, o fábrica isótropa, mientras que las muestras G4, G5 y G6, manifiestan minerales orientados en una dirección dominante, o fábrica anisótropa (Figuras N° 3d, e y f). De estas últimas, en las primeras dos muestras esta orientación está dada por estiramiento y elongación de cintas de cuarzo recristalizado, en tanto que, en la muestra G6, está relacionada a la disposición preferencial de minerales de hábito planar como las biotitas. De acuerdo con las características identificadas las muestras G1, G2 y G3, corresponden a granitos, las muestras G4 y G5 a milonitas y la G6 a un gneis. Además, algunos agregados de granito (Figuras N° 4a y b), milonita (Figura N° 4c y d) y gneis (Figura N° 4e y f), fueron retratados pre y post ensayo para comprobar el grado de desgaste resultante.
Los resultados obtenidos luego del ensayo Micro Deval, se detallan en la Tabla 1. Los valores más bajos corresponden a las muestras G4 y G5, los intermedios a las muestras G1, G2 y G3 y el más alto a la muestra G6.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
En el ámbito del Sistema de Tandilia, provincia de Buenos Aires, las rocas comercialmente denominadas como graníticas corresponden al menos a tres tipos litológicos: granitos, gneises y milonitas (Caballé y Coriale, 2003). Esto se debe a que el término “granítico” hace referencia a rocas cuarzo-feldespáticas, con escasa proporción de micas y/o anfíboles, tamaño de grano medio y sin especificación de sus fábricas. La fábrica de una roca se define por la presencia o ausencia de elementos orientados que se generan por procesos dinámicos y/o térmicos ocurridos durante la formación de la roca. En este sentido, pueden diferenciarse dos tipos de fábricas: anisótropas (comunes en gneises y milonitas) e isótropa (común en granitos). Los primeros resultados de los ensayos de desgaste obtenidos sobre estas muestras indican que los valores promedio más altos de coeficientes MD se registraron en agregados correspondientes a un gneis con fábrica anisótropa (~9), mientras que los valores más bajos (3-4), en milonitas también con fábrica anisótropa. Por otro lado, los granitos con fábrica isótropa presentan valores medios (6-7). Si bien estos resultados son preliminares, se podría concluir que mientras que las fábricas anisótropas de las rocas gnéisicas graníticas, generadas por la orientación de minerales, disminuyen la resistencia de los agregados, aquellas fábricas anisótropas presentes en las milonitas graníticas, producto de la deformación plástica y recristalización dinámica, aumentan su resistencia.
En el primero de los casos, la fábrica anisótropa planar corresponde a un bandeado composicional en el que existe una elevada participación de minerales de hábito planar y baja dureza como las micas, que serían responsables de los menores coeficientes MD para los gneises. Por otro lado, la fábrica anisótropa planar (o foliación milonítica) de las milonitas involucra en su formación procesos dinámicos que llevan a la recristalización de minerales como cuarzo y feldespato. La disminución del tamaño de grano y de minerales con retículos menos deformados, así como la compactación y aplanamiento de estos, son algunas de las causas que produjeron un incremento en los coeficientes MD en las milonitas.
Cabe destacar que si bien, en general, los agregados graníticos poseen coeficientes MD aceptables para uso vial (menores a 20), este tipo de información sería de gran utilidad para la optimización del uso y destino de los recursos pétreos de canteras de agregados graníticos. Más aún, considerando la reducción de las áreas aptas para prospección y explotación de rocas que ha ocurrido en el ámbito del Sistema de Tandilia en los últimos años.
Finalmente, cabe destacar que, las migmatitas también son rocas ampliamente distribuidas en el basamento del Sistema de Tandilia. Sin embargo, la complejidad de estas rocas en torno a su génesis de naturaleza heterogénea metamórfica-ígnea, requieren en futuros estudios, ser abordadas como casos particulares. Por otro lado, existen en la naturaleza diferentes tipos litológicos aptos para uso vial, además de las rocas graníticas, tales como basaltos y cuarcitas, entre otros. Se recomienda, que para cada tipo litológico se realice una evaluación aislada de rasgos geológicos que permitan la estimación de un coeficiente aproximado de MD. Por ejemplo, evaluar basaltos con y sin presencia de vesículas, amígdalas o fenocristales, o en el caso de las cuarcitas, se podría evaluar el desgaste asociado a diferente proporción de matriz-cemento-clastos o distinto grado de diagénesis.
