La valorización de los materiales de desecho es una estrategia clave para lograr una economía circular. En Sustainability, un equipo de investigadores de Arabia Saudí y Australia ha investigado el uso de los residuos de mármol en la construcción de carreteras.

Fuente: AZO Materials

La necesidad de infraestructuras debida al crecimiento de la población, la rápida urbanización y la industrialización en todo el mundo ha llevado a la explotación de grandes cantidades de recursos vírgenes. La construcción de carreteras está muy extendida y utiliza enormes cantidades de áridos y materias primas.

Aparte de la explotación de los recursos que se agotan, la construcción de carreteras y pavimentos emite cantidades importantes de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Además, el coste de extraer los áridos y utilizarlos para las carreteras es caro, y el proceso es perjudicial para el medio ambiente y requiere mucha mano de obra. El rendimiento de las capas de la carretera está influido por los áridos utilizados y su comportamiento en la matriz del material.

Etapas del proceso de trituración de los residuos de mármol. 
Crédito de la imagen: Benjeddou, O & Mashaan, N et al., Sostenibilidad

Utilización de residuos industriales como materiales de agregado

Debido a los daños ambientales causados por la extracción, el procesamiento y la utilización de materias primas finitas en la construcción de carreteras, los investigadores se han centrado en la utilización de materiales de desecho industriales en las últimas décadas. El reciclaje y la reutilización de los materiales de desecho reducen la demanda de recursos naturales en bruto, mejoran la sostenibilidad en la construcción y reducen los costes asociados a la extracción y el procesamiento.

Los materiales de desecho industriales, como las cenizas volantes, las escorias de alto horno, la arena de fundición y los residuos plásticos, se han investigado a fondo para su uso como materiales agregados. Sus propiedades físicas, químicas y mecánicas han demostrado ser ventajosas para sustituir a los áridos tradicionales.

Otros materiales evaluados como rellenos para pavimentos flexibles son los residuos cerámicos y el polvo de mármol. Los estudios han demostrado que los residuos cerámicos y de mármol cumplen los requisitos mínimos de las normas internacionales para los rellenos minerales utilizados en las mezclas bituminosas.

La prueba del microscopio electrónico de barrido (SEM). 
Crédito de la imagen: Benjeddou, O & Mashaan, N et al., Sostenibilidad

Residuos de mármol

Los residuos de mármol han sido evaluados para su uso en muchos materiales de construcción. Se han realizado estudios sobre su capacidad para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón, como material para incorporar al cemento Portland y como aditivo en ladrillos industriales. También se ha investigado el uso de este material de desecho para la estabilización de suelos.

Sin embargo, pocos estudios se han centrado en su uso como agregado para la construcción de carreteras. Un estudio ha investigado su inclusión como agregado en las capas de base, con resultados de pruebas que demuestran que los agregados de residuos de mármol satisfacen los requisitos mínimos estándar para los materiales de las capas de base.

Otros estudios han evaluado el polvo de residuos de mármol como relleno para el asfalto de hormigón y el uso de residuos de mármol para sustituir a la arena en pavimentos de hormigón de alta calidad. Las investigaciones han indicado que la incorporación de este material en el asfalto proporciona un rendimiento de flexibilidad superior. El polvo de mármol puede sustituir al 20-30% de la tierra en las preparaciones de la subrasante, mejorando la resistencia y la estabilidad de la capa.

En general, las observaciones han demostrado que los residuos de mármol utilizados como áridos poseen propiedades aceptables para la construcción de carreteras y pavimentos flexibles, sin que ello afecte a la calidad de los materiales utilizados para este fin.

El estudio

El estudio publicado en la revista Sustainability ha investigado el uso de residuos de mármol triturados como áridos para sustituir a los convencionales en la construcción de carreteras. Los investigadores recogieron el material de desecho de una fábrica de mármol. Se utilizó un método de tres pasos para obtener muestras finas y gruesas. Este método utilizó un martillo, una máquina trituradora y un paso final de cribado.

Se utilizó un calcímetro para investigar el contenido de carbonato de calcio en las muestras. Se utilizó la DRX y la microscopía electrónica de barrido para analizar la microestructura de las muestras y proporcionar información sobre la composición mineralógica y la morfología de las muestras de residuos de mármol preparadas. Se estudiaron las propiedades hidráulicas del material de desecho.

Curvas de distribución granulométrica de los áridos de mármol. 
Crédito de la imagen: Benjeddou, O & Mashaan, N et al., Sostenibilidad

Además, los autores analizaron el tamaño de las partículas, midieron las densidades absolutas y las densidades aparentes de las muestras de áridos finos y gruesos, y obtuvieron el coeficiente de absorción de agua de la muestra. En la investigación se llevaron a cabo los ensayos Micro-Deval y Los Ángeles para medir la abrasión y la tenacidad de los áridos. Además, en la investigación se determinaron los índices de descamación y alargamiento de las muestras.

Los resultados de los análisis demostraron las propiedades ventajosas de los residuos de mármol. Las observaciones incluían una resistencia aceptable a la abrasión y a la fragmentación, no hay fracción de arcilla, el coeficiente de absorción de agua es inferior al valor aceptable para los áridos convencionales, una falta de actividad puzolánica en presencia de agua, y unos índices de descamación y alargamiento máximos muy inferiores a los estándares aceptables.

Los autores también propusieron un sistema de cuatro pasos para la trituración y el almacenamiento de los áridos de residuos de mármol. Basándose en su análisis, los autores han llegado a la conclusión de que los residuos de mármol poseen propiedades físicas, químicas y mecánicas aceptables para su uso como áridos para carreteras. Han afirmado que los trabajos futuros incluirán la preparación de muestras de hormigón asfáltico con áridos de residuos de mármol para su observación experimental.

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