Rocas Asfalticas Para Pavimentos
4
JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSI O MATERIA 2003 09 -27 536 ESTUDIO DE ROCAS BASÁLTICAS ALTERADAS PARA USO VIAL. PRIMEROS AVANCES N. R. Siv ier o a , J. A. Escobar a , R. R. Córdoba a y C. E. Schvezov a,b a Dirección Provincial de Vialidad. (3300). Posadas. Misiones, Argentina. <nrsiviero@hotmai l.com> b FCE QyN, Un aM, F. De Azara 1552. (3300 ) Posadas. Misiones. Argentina. schvezov@fceqyn .unam.edu.ar c CEDIT.F. de Azara 1890, 5to. Piso. (3300) Posadas. Misiones. Argentinan. gob_c [email protected] El saprolito basáltico (tosca) se utiliza en conservación de calzadas naturales de la Provincia de Misiones, dado que no se ha desarrollado una tecnología de estabilización de suelos rojos adaptada a las fuertes pendientes y elevado régimen pluviométrico local. El presente estudio tiene por objeto realizar algunos aportes que contribuyan al conocimiento de la durabilidad de los saprolitos desde el punto de vista de resistencia química (envejecimiento mineralógico), ya que pueden sufrir una descomposición intensa por meteorización, fisurándose en primer lugar para convertirse poste riorme nte en agr egado s granul ares inc onsis tentes. Los parámetros a analizar también comprenden aquellos que contribuyan a elaborar un método de selección que permita la p osibilidad del reemplazo del triturado basáltico por el saprolito en s ub-base s y b ases del pavime nto asfáltico, lo que permitiría un ahorro significativo de entre 14.000 a 60.000 dólares por kilómetro. El conjunto de ensayos a realizar y poner a punto en este estudio incluyen ensayos de intemperismo natural y acelerado en cámara húmeda que permitan simular, acelerar y evaluar los procesos de alteración que sufren los saprolitos basálticos correlacionándolos con las modificaciones mecánicas, mineralógicas y químicas que experimentan en forma natural. En el presente reporte se presentan los avances realizados en el proyecto consistentes en la construcción de la cámara de intemperismo; los resultados preliminares acerca del debilitamiento del esqueleto mineral de muestras extraídas de canteras; los resultados de ensayos cristalográficos y el posible rol de algunas arcillas expansivas entre los componentes del saprolito local. Palabras claves : Minerales, Saprolitos, Cami nos, Intemperismo. 1. INTRODUCCIÓN Si bien desde hace muchos años se utiliza el saprolito de basalto (tosca), para mejoramiento de caminos “terrados” (de difícil transitabilidad durante los días de lluvias), en los últimos años se comenzó a utilizar este material como integrante de las capas estructurales de los pavimentos, ya sean de las bases y/o subbases. El fenómeno de alteración de las rocas ha merecido numerosos estudios científicos (geología, ingeniería, etc.). Como producto de su uso, existen un sinnúmero de problemas por el cambio en las características iniciales de la roca debido a los procesos de alteración que a través de la acción de los agentes meteorizantes (temperatura, agua, dióxido de carbono, radiación ultravioleta y radiación solar). Esta alteración produce la degradación mineralógica de los agregados, por lo tanto la disminución de la resistencia de las estructuras donde fueron utilizadas. La alterabilidad es un problema complejo que la ingeniería civil enfrenta, particularmente en Misiones con la roca mencionada y en su uso en estabilización de calzadas naturales La selección de los materiales siempre estuvo basada en la experiencia personal de quien lo utilizaba no llevándose un registro de sus perfomances por lo tanto se desconoce el historial de su comportamiento vial. Las características mecánicas de los saprolitos basá ltic os son datos fund amen tales en los proy ecto s de obras viales. Estas características están ligadas al estado de alteración de los materiales y son por lo tanto mutables por la acción de los agentes del intemperismo. Los criterios de clasificación y aceptación de estos agregados rocosos constituye un problema de importancia. La disminución o no de la resistencia mecánica es verificada a través de los diferentes ensayos de laboratorio. Este trabajo tine por objeto sistematizar la selección basá ndo se en sus cual idad es macr oscó pica s y físi cas. En el presente reporte se presentan los avances obtenidos a la fecha. 2. PROCESO DE FORMACION DEL SAPROLITO El saprolito del basalto denominado “tosca” en la región, se refiere a la roca alterada “in-situ” que conserva su estructura primaria, es poco compacta y algunas fácilmente desagregables en agua, los fragmentos forman bochones recubiertos por lo general de una película de color amarillo pardusco produc to de la presenc ia de mineral es secund arios de hierro. La Provincia de Misiones, cuyo ter ritorio se en cuentra cubierto en un 65 % por rocas basálticas sanas y/o en diversos estadios de alteración, conforma un apéndice del gran derrame sucedido hace 100 millones de años
-
Upload
jf-carranza -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
Transcript of Rocas Asfalticas Para Pavimentos
8/18/2019 Rocas Asfalticas Para Pavimentos
http://slidepdf.com/reader/full/rocas-asfalticas-para-pavimentos 1/4
JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 09-27
536
ESTUDIO DE ROCAS BASÁLTICAS ALTERADAS PARA USO VIAL. PRIMEROSAVANCES
N. R. Sivieroa, J. A. Escobar
a, R. R. Córdoba
a y C. E. Schvezov
a,b
aDirección Provincial de Vialidad. (3300). Posadas. Misiones, Argentina. <[email protected]>
b FCEQyN, UnaM, F. De Azara 1552. (3300) Posadas. Misiones. Argentina. [email protected]. de Azara 1890, 5to. Piso. (3300) Posadas. Misiones. Argentinan. [email protected]
El saprolito basáltico (tosca) se utiliza en conservación de calzadas naturales de la Provincia de Misiones, dado
que no se ha desarrollado una tecnología de estabilización de suelos rojos adaptada a las fuertes pendientes y
elevado régimen pluviométrico local.
El presente estudio tiene por objeto realizar algunos aportes que contribuyan al conocimiento de la durabilidad
de los saprolitos desde el punto de vista de resistencia química (envejecimiento mineralógico), ya que pueden
sufrir una descomposición intensa por meteorización, fisurándose en primer lugar para convertirse
posteriormente en agregados granulares inconsistentes.
Los parámetros a analizar también comprenden aquellos que contribuyan a elaborar un método de selección que
permita la posibilidad del reemplazo del triturado basáltico por el saprolito en sub-bases y bases del pavimento
asfáltico, lo que permitiría un ahorro significativo de entre 14.000 a 60.000 dólares por kilómetro.El conjunto de ensayos a realizar y poner a punto en este estudio incluyen ensayos de intemperismo natural y
acelerado en cámara húmeda que permitan simular, acelerar y evaluar los procesos de alteración que sufren los
saprolitos basálticos correlacionándolos con las modificaciones mecánicas, mineralógicas y químicas que
experimentan en forma natural.
En el presente reporte se presentan los avances realizados en el proyecto consistentes en la construcción de la
cámara de intemperismo; los resultados preliminares acerca del debilitamiento del esqueleto mineral de muestras
extraídas de canteras; los resultados de ensayos cristalográficos y el posible rol de algunas arcillas expansivas
entre los componentes del saprolito local.
Palabras claves: Minerales, Saprolitos, Caminos, Intemperismo.
1. INTRODUCCIÓN
Si bien desde hace muchos años se utiliza el saprolito
de basalto (tosca), para mejoramiento de caminos
“terrados” (de difícil transitabilidad durante los días de
lluvias), en los últimos años se comenzó a utilizar este
material como integrante de las capas estructurales de
los pavimentos, ya sean de las bases y/o subbases.
El fenómeno de alteración de las rocas ha merecido
numerosos estudios científicos (geología, ingeniería,
etc.).
Como producto de su uso, existen un sinnúmero de
problemas por el cambio en las características iniciales
de la roca debido a los procesos de alteración que a
través de la acción de los agentes meteorizantes(temperatura, agua, dióxido de carbono, radiación
ultravioleta y radiación solar).
Esta alteración produce la degradación mineralógica
de los agregados, por lo tanto la disminución de la
resistencia de las estructuras donde fueron utilizadas.
La alterabilidad es un problema complejo que la
ingeniería civil enfrenta, particularmente en Misiones
con la roca mencionada y en su uso en estabilización
de calzadas naturales
La selección de los materiales siempre estuvo basada
en la experiencia personal de quien lo utilizaba no
llevándose un registro de sus perfomances por lo tanto
se desconoce el historial de su comportamiento vial.
Las características mecánicas de los saprolitos
basálticos son datos fundamentales en los proyectos
de obras viales. Estas características están ligadas al
estado de alteración de los materiales y son por lotanto mutables por la acción de los agentes del
intemperismo. Los criterios de clasificación y
aceptación de estos agregados rocosos constituye un
problema de importancia.
La disminución o no de la resistencia mecánica es
verificada a través de los diferentes ensayos de
laboratorio.
Este trabajo tine por objeto sistematizar la selección
basándose en sus cualidades macroscópicas y físicas.
En el presente reporte se presentan los avances
obtenidos a la fecha.
2. PROCESO DE FORMACION DEL
SAPROLITO
El saprolito del basalto denominado “tosca” en la
región, se refiere a la roca alterada “in-situ” que
conserva su estructura primaria, es poco compacta y
algunas fácilmente desagregables en agua, los
fragmentos forman bochones recubiertos por lo
general de una película de color amarillo pardusco
producto de la presencia de minerales secundarios de
hierro.
La Provincia de Misiones, cuyo territorio se encuentra
cubierto en un 65 % por rocas basálticas sanas y/o en
diversos estadios de alteración, conforma un apéndice
del gran derrame sucedido hace 100 millones de años
8/18/2019 Rocas Asfalticas Para Pavimentos
http://slidepdf.com/reader/full/rocas-asfalticas-para-pavimentos 2/4
JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 09-27
537
aproximadamente, que cubrió una superficie de
1.200.000 km2 y se calcula una potencia de 3*1015
m3, por lo que constituye el mayor campo lávico del
mundo, siendo en la provincia la principal roca de
construcción.
La alterabilidad, es definida como la potencialidad en
mayor o menor grado de la roca a alterarse o sea de
presentar mayor o menor grado de modificación ensus propiedades a lo largo del tiempo.
El fenómeno de alteración de las rocas es dependiente
de los factores internos y externos. Dentro de los
primeros se encuentran los relativos a las propiedades
de la roca en si misma como la composición
mineralógica (características químicas) y estado de
microfisuración (influyen en la porosidad y en la
permeabilidad).
Como elementos de acción destructiva externa
podemos mencionar: el agua, el oxígeno, el anhídrido
carbónico y las sustancias humosas. La labor de los
mismos es lenta pero profunda, especialmente en las
zonas de clima cálido y húmedo como en estaProvincia.
3. PLANTEO DEL PROBLEMA
Cuando el saprolito es usado como mejoramiento
superficial de caminos, no se presta tanta atención a la
durabilidad del mismo, entendiendo por durabilidad la
permanencia de sus propiedades mecánicas a través
del tiempo.
Este factor es de suma importancia en la evaluación de
la alterabilidad, pues diferentes tipos de roca se
pueden alterar con intensidades diferentes para unmismo tiempo.
Se verificaron casos que se transformaron en suelos en
periodos muy cortos, 4 años, 4 meses y o en algunos
días. (UFRGS-Intemperismo de suelos residuales).
Es característica del saprolito la gran heterogeneidad
de sus propiedades químicas y fisicas, presentándose
en diferentes estados de descomposición, lo que
genera la presencia de granos de variada resistencia.
Figura 1: Alteración de un tipo de Saprolito Basáltico
al cabo de tres semanas de extracción del yacimiento.
Como un saprolito que puede clasificarse de bueno
por sus propiedades, no necesariamente demorará más
tiempo en perderlas que otro que arroje valores
inferiores en las mencionadas propiedades.
Los saprolitos, sean de buena o mala calidad, una vez
extraídos de las canteras se encuentran bajo las
mismas condiciones climáticas, uniformizàndose las
condiciones de intemperismo, por lo tanto se dedujo
que la alterabilidad debía depender de otros factores
mas, como ser la constitución mineralógica almomento de su extracción.
La duda al trabajar con un material producto de
alteración fue siempre el tiempo de durabilidad, dado
su empleo normal en rehabilitación de caminos no se
le daba la importancia necesaria a su investigación,
todo se reducía al empleo de un material que resista un
periodo acorde a las urgencias de los habitantes
rurales y no se efectuaba un seguimiento de la
respuesta.. El tema fue cambiando cuando se comenzó
a usarlo como integrante de las estructuras del
pavimento y se observaron algunos deterioros o fallas
atribuidos a la descomposición de este material,
aunque el motivo del colapso no siempre se debió almaterial sino a otros factores ajenos al mismo pero el
resultado final siempre fue la resistencia a usar este
material como constituyente de las estructuras
discriminándose su empleo como material vial.
4. PROPIEDADES DE LOS SAPROLITOS
En estudios realizados recientemente (Estudios de
Rocas Alteradas, 32ª Reunión Del Asfalto) se logró
clasificar al material de varias canteras, según su
desempeño en: muy bueno, bueno, regular, malo y
muy malo, basándose en los guarismos emergentes delos ensayos físicos mecánicos, y su comportamiento
posterior en obra.
Esta clasificación no es concluyente, solo es aplicable
para una mejor selección de cantera y minimizar el
riesgo de fallas prematuras en la estructura, no debe
atribuírsele el carácter de definitivo, dado que
materiales clasificados como muy bueno pueden
cambiar de categoría en poco tiempo.
Para lograr una clasificación que otorgue mayor
alcance en función del tiempo, estimamos debe ser
analizada su composición mineralógica, mediante
cualquier técnica que permita determinar la presencia
de minerales inestables, entendiendo la inestabilidadcomo cualquier modificación en la estructura o
composición química.
Ejemplo de esto es la arcilla trioctaédrica llamada
Celadonita o Hidrobiotita, mencionado por Rimoldi,
Et. Al. en su trabajo: Sobre La Inestabilidad De Los
Basaltos De Ayui [4].
Las muestras de las canteras fueron sometidas a los
ensayos de Los Angeles, Etilen Glicol, Sulfato de
Sodio y calcinación, por ser fácil de realización en
obra y considerados de rutina en la rama vial.
El análisis de la composición mineralógica, requiere
de un equipamiento que solo se encuentran en los
centros especializados en la materia, por eso se hanenviado las muestras al Instituto de Sedimentología de
la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad
Nacional de Tucumán, donde se realizaron
8/18/2019 Rocas Asfalticas Para Pavimentos
http://slidepdf.com/reader/full/rocas-asfalticas-para-pavimentos 3/4
JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 09-27
538
difractometría Rayos X y observación microscópica
de cortes delgados.
5. RESULTADOS
Desde siempre nos llamó la atención la existencia en
algunos basaltos, de un material verde azulado, verdeoliva o verde manzana, que se encuentra rellenando
fisuras, otras en amígdalas 3/5 mm y también en la
pasta.
Confirmando su presencia a través de publicaciones de
otros autores en los basaltos en los lugares afectados
por el vulcanismo de la Cuenca del Paraná [6]
La presencia en los basaltos de la asociación
mineralógica enunciada, produce un efecto de
descomposición intensa por meteorización,
fisurándose capilarmente en primer lugar, para
convertirse posteriormente en agregados granulares
inconsistentes [4].
Debido a que la coloración verdosa persiste enalgunos saprolitos, con un tinte más homogéneo, se
pensó en una correlación entre el mineral presente en
la roca sana y la roca alterada.
Se determinó que se trata de rectorita.(arcilla
interestraficada de illita y montmorillonita).
Por esto se inició una búsqueda entre los ensayos que
se correspondan, o correlacionen, intentando hallar
alguna relación entre ellos, que nos conduzca a una
mejor identificación y seguridad en el uso del
saprolito minimizando la subjetividad.
La experiencia de trabajar con este material nos indica
que su presencia siempre fue perjudicial para la
estructura donde se usó.Se extrajeron muestras de toda la provincia, de zonas
donde se está usando este recurso natural. De los
ensayos realizados en el laboratorio surgen los
guarismos expresados en las tablas y gráficos
siguientes .
Se buscó la correlación con el ensayado de los
Angeles, siendo este del tipo mecánico y con el
Etilenglicol, desgaste químico que permite el
hinchamiento de la arcilla logrando la rotura de la
estructura de la roca.
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15
% de Celadonita
L o s
a n g e l e s
X Resaltado las muestras con celadonita
3
7
4
2
51-1
Figura 2. Resultado del ensayo Los Angeles en
función del porcentaje de Celadonita.
A lo ya mencionado se le agregaron los análisis de
calcinación que determina la presencia de agua en la
estructura y el sulfato de sodio que al igual que el
etilenglicol actúa químicamente.
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15
% de Celadonita
e t i l e n g l i c o l
X Resaltado las muestras con celadonita
37
4
2
5
-
Figura 3. Resultado del ensayo con etilenglicol en
función del porcentaje deCeladonita.
Canteras calcinación Etilen
Glicol
Sulf. de
Na
Los Angeles
1-1 11,8 22 % 77 % 78 %
1-2 1,4 3 % 27 % 35 %
2 4,6 43 % 89 % 84 %
3 4.2 52 % 99 % 83 %
4 1.4 32 % 63 %
5 6.2 34 % 74 %
7 56 % 40 %
8 S/d S/D 14.4 53.5
9 4.12 23.8 1.0 25
10 6.4 100.00 95.3 99.5
11(roca
sana)
9.0 16.0
Tabla I. Resultado de ensayos de muestras de diversas
canteras.
En la Tabla II se muestra un resumen de los trabajos
efectuados en la Universidad Nacional de Tucumán,
mediante la observación microscópica con luz
polarizada.
Cantera Presencia de Minerales deAlteración
% AproxCeladonita.
1-1 Sericita-tremolit a No presenta
1-2 Smectita-Heulandita No presenta
2 Heulandita-tridimita No presen ta
3 Plagioclasas 10%-15 %
4 Smectitas 10%-15 %
5 Pyroaurit a-plagiclasas 3%
7 Pyroaurit a-Plagioclasas y Qz No presen ta
8 Smectita-Feldespato-Illita No presenta
9 Smectita- Feldespato No presen ta
10 Illit a-Feldespato No presen ta
11 (roca) Sericita 3% - 5%
Tabla II. Presencia de Minearales de alteración y
relación con la presencia de Celadonita.
8/18/2019 Rocas Asfalticas Para Pavimentos
http://slidepdf.com/reader/full/rocas-asfalticas-para-pavimentos 4/4
JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 09-27
539
Si bien existe correspondencia entre algunos
resultados Ej: cantera 1-2 los resultados no son
consistentes con lo esperado (está clasificada como
buen material pero , lo de la cantera 1-1 y la cantera 1-
2 siendo excelente en otros no se puede decir lo
mismo, que otorguen consistencia a la relación, dedureza con determinados patrones de composición
mineralógica.
Figura 4. Vista de una cantera en Bernardo de
Irigoyen, Misiones
6. CONCLUSIONES
No siempre es posible encontrar en el campo la
secuencia completa de alteración de una roca, es decir
una colada donde se presente un basalto sano hastallegar a su estado saprolítico, entonces se debe recurrir
al estudio por separado, del basalto sano por un lado y
a este someterlo a un envejecimiento artificial y
estudiar los productos resultantes, o sino se estudia el
estado saprolítico de éste, haciendo una interpolación
de cómo debe haber sido la roca original.
La alteración de los minerales primarios de la roca,
como los piroxenos, o las plagioclasas, no constituye
un riesgo de significación ya que el producto de su
alteración serán minerales opacos u otro producto que
no tiene tendencia a la absorción de agua en su
estructura.
En base a los estudios y antecedentes en el tema se puede inferir que si bien existe algún tipo de relación
que una la composición mineralógica con los ensayos
mecánicos, reflejo de su estado actual de alteración la
misma no pudo ser encontrada. Los estudios
realizados están referidos a un punto y no a la historia
temporal de alteración.
Una manera de poder predecir el tiempo que puede
tardar un saprolito en perder determinadas
propiedades mecánicas es proceder a realizar un
envejecimiento artificial efectuando mediciones
periódicas de parámetros que se establecerán a priori.
Paralelamente muestras testigos en condiciones
naturales de intemperismo deben ser monitoreadas alos fines de poder establecer correlaciones en tiempo
real.
7. REFERENCIAS
[1] Weaveer, E. (1989) Clay, Muds, and shales.
Elsevier N.Y. EE.UU:
[2] Wilson, M. (1977) Authigenic clays in sandstones:
Recognition and influence on reservoir properties and paleoenviromental analysis . Journal of sedimentary
petrology Vol 47.
[3] Chamley, H. (1989) Clay sedimentology. Springer
Verlag.
[4] Rimoldi, H. Roellig, F. Sesana, (1975) L. Sobre la
inestabilidad de los basaltos de Ayui, dique de Salto
Grande. II Congreso Iberoamericano de Geología
Económica. Bs. As. Argentina
[5] Siviero, N. Córdoba R. Escobar A. Angeloni, S.
(2002) Estudio de rocas basálticas alteradas. XXXII
Reunión anual del asfalto, Tucumán Arg.
[6] Hayase, K. Manera, T. (1972). Presencia de
Celadonita en Basaltos de Foz do Iguazú, Paraná,Brasil. Revista Brasilera de Geociencias Vol.2.
