Los áridos en el mundo actual y su relación con la geología y la ordenación territorial

13Palabras clave. Árido, hormigón, recursos naturales, técnicas geológico-geofísicas, obras singularesKeywords: Aggregate, concrete, natural resources, geological and geophysical techniques, unique Works.

ARTÍCULO

IndustriayMinería

Actualmente, la construcción, y den-tro de ella la creación de infraestruc-turas, se ha convertido en la actividadhumana que mejor define el grado dedesarrollo de un país. En el caso deEspaña, constituye, desde finales delos 80, el principal motor de su econo-mía. A simple vista se puede observarque el bienestar de nuestra sociedad seapoya en el crecimiento global conti-nuo de las ciudades fomentando todaslas infraestructuras necesarias parasu interconexión y mantenimiento,como son los puertos, los aeropuertos,las grandes obras hidráulicas y todaslas redes de comunicación viarias,desde carreteras hasta las más moder-nas líneas ferroviarias de Alta Veloci-dad. Este desarrollo se fundamentasobre algo tan normal a nuestra vistacomo desconocido para la inmensamayoría de la sociedad, en el recursogeológico-minero de los áridos.

AGGREGATES IN THE WORLD TODAY

AND ITS RELATION TO GEOLOGY AND

LAND PLANNING. Currently, construc-tion, and within it the development ofinfrastructures, has become the humanactivity that best defines the degree ofdevelopment of a country. In the case ofSpain is, from the late 80s, the mainengine of its economy. At first glance,one can observe that the welfare of oursociety depends on continued globalgrowth of cities, by encouraging all thenecessary infrastructure for its inter-connection and maintenance, inclu-ding ports, airports, large hydraulicstructures and all terrestrial commu-nication networks, from roads to moremodern high-speed rail lines. This de-velopment is based on something sonormal to our eyes as unknown for thevast majority of society, the geological-mining resource of the aggregates.

José Luis Sanz ContrerasDr. Ingeniero de Minas

Profesor titularE.T.S. de Minas. UPM

ConsejeroAEPA Castilla la Mancha

Carlos Panadero GarcíaGeólogo

Director TécnicoIngeo Estudio

Introducción

Si recordamos la historia de la huma-nidad, a partir del momento en queel hombre se organiza en comunida-des comienza su necesidad de en-contrar y transportar piedra, arena ybarro a los sitios donde se establece,para crear las estructuras de supervi-vencia que facilitarán su vida e im-pulsarán el desarrollo de la civiliza-ción. Construye poblados con sus re-cintos defensivos y calzadas, así co-mo puertos para facilitar las comuni-caciones, donde éstas van creciendoen complejidad. Estas actuacionesson un reflejo de cómo el hombre vaincrementando su necesidad en losmateriales que utiliza como áridos,hasta que, a finales del s. XIX, el des-cubrimiento del hormigón y el aceroocasionan un impulso insólito en sufabricación y consumo, dando lugara que la “construcción” se convierta

14

en el factor de referencia económicode todo país (figura 1).

En esta búsqueda, el papel de la Geología ha sido de especial rele-vancia, por cuanto una de sus fun-ciones ha consistido en la identifica-ción y clasificación de los materialesde la corteza terrestre bajo aspectosmineralógicos y petrológicos relacio-nados con los distintos ambientesgeológicos que los han generado, ycuya expresión más práctica ha de-venido en un registro cartográfico,cada vez más amplio y detallado. Es-ta cartografía hoy día se integra enlos Servicios de Información Geográ-fica (S.I.G.), esenciales en la Ordena-ción Territorial de las Comunidades.Si además le añadimos el apoyo deotras ciencias afines (especialmentela Geofísica), la Geología se convier-te en una herramienta fundamentalen la determinación de las mejoreszonas de aporte de áridos, para cadasituación concreta, así como para es-tablecer, a nivel general, qué “for-maciones” constituyen los depósitosmás óptimos para su explotacióncon menores recursos económicos.En este sentido, la Geología ha con-tribuido a hacer, de un recurso geo-lógico-minero como los áridos, ma-teriales de reservas ilimitadas, ayu-dando enormemente al progreso deotras ramas de la ciencia y la inge-niería aplicadas a los materiales de laconstrucción.

Pero todo progreso implica conti-nuos cambios que también afectana la idea que tenemos de las cosas,

y no ha sido menos en este tema. Elcamino recorrido por el hombrepara suministrarse materiales queha utilizado como áridos ha hechoque, en la actualidad, su concepto,simplificado en las palabras grava yarena o áridos gruesos y finos, nohaga referencia a una génesis geo-lógica determinada, sino que esta-blece dos conjuntos de materiales,de origen natural, artificial o reci-clado, separados por un tamaño lí-mite. Así, se denomina gruesos alos tamaños superiores a 4 mm,arenas a los que se sitúan entre 4 mm y 63 micras, y finos a los quese sitúan por debajo de las 63 mi-cras, y cuya aplicación principal es-tá destinada a la construcción o aotros usos industriales dependien-tes de los mismos.

Materiales baratos y reservas ilimitadas

La dificultad que conlleva el trans-porte de los áridos hasta su lugar deutilización ha obligado, desde elprincipio, al aprovechamiento y op-timización de los recursos naturalesde cada zona, derivando la búsque-da hacia yacimientos localizados enlas proximidades del lugar donde seiban a emplear, a fin de que resulta-ran fáciles de transportar y rentableseconómicamente. Este inconvenien-te se solucionó, en gran medida, alcomprobarse que se podía utilizarun amplio abanico de rocas, sueltaso agregadas, como áridos, condicio-nadas por la naturaleza y génesis geológica, la dificultad de su extrac-ción y la aplicación a la que se desti-narían. En consecuencia, las áreasmás superficiales de la corteza conti-nental terrestre se han convertido,independientemente de la mayor omenor dificultad en su extracción,en almacenes prácticamente ilimita-dos de áridos, sometidos a condicio-nantes medioambientales y de Or-denación Territorial, acotados por lalegislación vigente.

Bajo esta perspectiva, es normal quelas rocas que sirven de suministro deáridos sean muy variadas, ocupandocasi todo el espectro geológico. Noobstante, en España, más de la mi-tad de la producción de áridos pro-cede de calizas (56%), seguidas degravas y arenas (30%), y un amplio

Figura 1. Algunas construcciones, formadas por acumulación directa de áridos de gran tamaño,como este puerto de Estaca de Bares, remontan su origen a la época Fenicia.

Figura 2. Tipos de sustancias en el consumo de áridos.

abanico para el restante 14%, delcual, el granito ocupa el lugar pre-ponderante (4,3%) (figura 2).

Visto así, no es de extrañar que entodas las clasificaciones de consumoy producción de áridos, el principalgrupo que las integra sea el de losáridos naturales que hace menciónexplícita a esta parte superficial de lacorteza terrestre y que, a nivel deaplicación en construcción e ingenie-ría, se subdivide en granulares (gra-vas y arenas que se extraen directa-mente de graveras) y de machaqueo(rocas químicas, metamórficas o en-dógenas que se extraen de canterasy se someten a trituración y molien-da) (figura 3).

La importancia de los áridos comoprincipal constituyente de las obrasde ingeniería implica, a su vez, lacondición de material “barato”. Así,en los proyectos de ejecución deconstrucción de autovías y carreterases obligado contemplar un estudioprevio de puntos de extracción(préstamos) cercanos a la obra, don-de se instalan centros de explotaciónde áridos y/o plantas de fabricaciónde hormigón y de mezclas asfálticas(figura 4). Prueba de que esto es unhecho que se viene realizando desdesiempre lo encontramos en los restosde antiguas canteras o de graverasen las inmediaciones de lugares don-de se han llevado a cabo importan-tes construcciones, constituyendo un

importante pasivo ambiental a resti-tuir. Actualmente, este tipo de ex-plotaciones deben de integrarsedentro de los Planes de OrdenaciónTerritorial, con programas de de-sarrollo sostenible donde se contem-plen los tres pilares básicos: técnico,ambiental y social (figura 5).

Los áridos como principalconstituyente del hormigón

Términos como hormigón y cemen-to son de uso muy normal en el ám-bito de la construcción y, de hecho,no tenemos problemas en señalarfácilmente su presencia allí pordonde miremos. No obstante, esmás desconocido el hecho de queel componente fundamental delhormigón son los áridos, en canti-dades que pueden suponer hastaun 80% de su peso, dependiendode las dosificaciones realizadas; esdecir, de cada metro cúbico de hor-migón, en torno a 1.800-2.000 kgcorresponden a áridos, que puedenser de distintos tipos.

Importancia y consumo de los áridos

Una idea de la importancia y la apli-cación de los áridos en la vida co-rriente nos la ofrecen los datos refe-ridos a su consumo en el año 2006.De casi 600 millones de toneladasconsumidas en este periodo en Espa-ña, el 85 % se destinaron a la cons-trucción, y, dentro de ésta, la mayorparte se empleó en la elaboraciónde hormigón, seguida a distanciapor los utilizados en la ejecución decarreteras; el restante 15 % se dedi-có para usos industriales, de los cua-les la fabricación del cemento, alcan-zó un 80 % de este último valor. Portanto, en un hormigón podemos de-cir que, a excepción del agua deamasado y un porcentaje mínimo deaditivos químicos, el resto es unamezcla de áridos naturales, granula-res o de machaqueo (actualmentetambién entra cierta cantidad de ári-dos artificiales) de los que la porcióncorrespondiente al cemento sufreun tratamiento de molienda, tosta-ción y adicción de otros elementos,que le confirieren las propiedadesaglomerantes y lo hacen diferentede los otros áridos, que, por defini- 15

IndustriayMinería

Figura 3. Frentes de arranque en una cantera.

Figura 4. Planta provisional de elaboración de hormigón montada en las inmediaciones de un tramo de AVE. Se pueden apreciar los acopios de áridos de distintos tamaños.

16

na-finos). Estos hormigones puedenresultar de alta resistencia. Dar conlas proporciones adecuadas de ári-do-cemento-agua es lo que se deno-mina dosificación y es un aspectofundamental de cara a que el pro-ducto resultante sea duradero des-pués de su fraguado (solidificaciónde todos los componentes a partirde las reacciones químicas que seproducen por la hidratación del ce-mento) y trabajable durante su faselíquida.

La trabajabilidad es otra propiedadmuy importante del hormigón, queha supuesto un avance considerableen las construcciones realizadas porel hombre. Si hasta finales del s. XIXse recurría a extraer trozos de rocaque se tallaban en unas dimensionesdeterminadas y se transportaban encantidades muy limitadas, y congran esfuerzo, para posteriormenteapilarlas según los diseños arquitec-tónicos del momento, el hormigón,como mezcla fluida, permite que laspartículas de las fracciones granulo-métricas de unas rocas puedan sertransportadas por medios mecánicosen grandes cantidades, impulsarlas agrandes distancias o alturas, me-diante sistemas de bombeo, paraque, puesto en moldes con la formaque se desea (encofrados), ir cons-truyendo estructuras cada vez máscomplicadas y audaces, que queda-rán con las consistencias y resisten-cias de una roca dura, o muy dura,tras su fraguado.

Ya que los áridos son el constitu-yente principal del hormigón, se-rán los que condicionen su resisten-cia final, en gran medida, por loque cobra especial relevancia sunaturaleza, forma, textura y, espe-cialmente, lo que hemos denomi-nado dosificación. Dosificar un hor-migón consiste, en esencia, en darcon la distribución adecuada de ta-maños de partícula, de cara a quelos huecos mayores sean ocupadospor otras partículas de menor ta-maño y así sucesivamente, de for-ma que la porosidad intergranularsea suficiente para ser ocupada porla mezcla agua-cemento. Esta últi-ma es la encargada de cementartodas las partículas de una pastaque, tras su fraguado, dará lugar a

Figura 5. Cantera de caliza, donde la extracción es mediante voladuras con incidencia en el medio.

Figura 6. Consumo de áridos para la construcción.

ción, deben ser la parte inerte de es-ta mezcla. Por tanto, es fácil com-prender la cantidad ingente de ári-dos que hay que buscar para poderfabricar y abastecer de hormigón auna obra, o bien la necesidad de aco-piar primero y suministrar despuésestos materiales para su uso, sin li-gantes, en grandes obras de ingenie-ría civil que tienen lugar en nuestropaís. A todo ello hay que añadir elconsumo de mantenimiento de lasobras de nuestras ciudades (figura 6).

Siendo más explícitos, podemos de-cir que en los últimos años, en Espa-ña, el ratio de consumo de áridos hasido superior a las 10 t por habitantey año.

Dosificación y trabajabilidad: un avance importante en la construcción

El producto final que ve el ciudada-no corresponde, la mayor parte delas veces, a hormigón, o dicho deotra forma, a áridos unidos entre símediante aglomerantes o ligantes,de los cuales, el más conocido es elcemento. Bajo unas proporcionesadecuadas de áridos con distintasgranulometrías, a las que añadimosotras cantidades dosificadas de ce-mento y agua, obtenemos un hormi-gón (cuando las granulometríascomprenden grava, arenas y finos) oun mortero (cuando las granulome-trías están dentro del intervalo are-

una estructura sólida y compacta,resistente y duradera (figura 7 iz-quierda).

En este juego de granulometrías, pa-ra obtener una estructura compacta,también es fundamental la forma ytextura de los áridos, para cuando serequiera una porosidad intergranu-lar determinada.

Actualmente, los requisitos de cali-dad del producto hormigón, sonmuy variables, gracias al amplio es-pectro de mezclas de áridos y cemen-tos que se pueden unir, generandoasí un producto de resistencias fina-les muy distintas, que permiten reali-zar desde simples obras hasta com-plicadas soluciones técnicas con es-pecificaciones y estándares precisos yrigurosos. Un hormigón bien dosifi-cado dará siempre la resistencia re-querida y quedará reflejado en unvalor de rotura a compresión simple,obtenido a partir de muestras-pro-beta. Este valor de rotura debe serinferior al de rotura del árido, tam-bién ensayado a compresión simple,por lo que el agrietamiento y la rotu-ra de la probeta en condiciones desolicitación extrema en la ejecucióndel ensayo se producirá a través delcontacto de la pasta de cemento conel árido. Por este motivo, los áridossiliceos con valores de rotura muyelevados (superiores a 100 MPa) sonpreferibles respecto a otras rocas, co-mo las calizas.

Similitudes entre algunas rocasdetríticas, el hormigón y los morteros

Desde un punto de vista geológico,o más bien petrológico, los hormigo-nes y los morteros no dejan de ser

una reproducción artificial de loque la naturaleza y el tiempo, enforma de compactación (deposicióny acumulación: diagénesis), solicita-ciones y deformaciones han dadolugar a algunas rocas denominadasconglomerados y areniscas. Estasforman parte del grupo de las rocasdetríticas que proceden del des-mantelamiento por erosión deotras rocas madre de muy variadanaturaleza y que, mediante agen-tes como el transporte por corrien-tes de agua o el aire, se seleccionany acumulan para que con el tiempoy, por el peso de sucesivas capas, setransformen en rocas de materialessueltos. Dependiendo de la energíadel medio que las transporta, ten-dremos granulometrías muy varia-das, siendo las corrientes líquidas(medios fluviales) las más efectivas,al ser capaces de transportar desdelimos hasta grandes bloques; encambio, el viento sólo movilizarápartículas muy finas.

El mecanismo de deposición y ente-rramiento de estas rocas da lugar aun proceso, salvando las distancias,similar a la dosificación y posteriorfraguado de una mezcla de áridos,cemento, agua y los correspondien-tes aditivos. Las variaciones de ener-gía de sedimentación ocasionan unaalternancia de tamaños de partícu-las y clastos que facilitan una estruc-tura donde los huecos dejados porlos más grandes los ocupan otros demenor tamaño. La posterior com-pactación crea una reorganizaciónestructural de la mezcla a fín de dis-minuir la porosidad, además de po-ner en movimiento los fluidos oclui-dos en esta masa que, por contactocon las partículas minerales, se car-gan en elementos que precipitarán

en los huecos residuales (general-mente, compuestos carbonáticos yaluminatos). Como paso final al cie-rre total de la porosidad, con el au-mento en el tiempo de solicitacionesy deformaciones del terreno, se ge-nerarán presiones intergranularescuyo resultado final será el de unaarenisca o un conglomerado muy re-sistente (figura 7 derecha).

Dependiendo del espesor acumula-do, se tendrá un valor de presiónque será fundamental en el resulta-do final, bien generando una rocacementada, bien un material suelto(que en Geotecnia se denominaríasuelo con un significado distinto alsuelo, geológico). Por tanto, los de-pósitos fluviales (en todas sus varie-dades: abanicos, coluviones, eluvia-les, etc.) formados recientemente(Cuaternarios), es decir, sin tiempopara que se produzcan grandesacumulaciones y que los procesosgeológicos transformen el sedimen-to en roca, constituyen yacimientospotenciales de áridos, por su facili-dad de extracción y por su naturale-za litológica.

Yacimientos de áridos naturalesgranulares

Si en un hormigón tenemos áridosen fracciones granulométricas degrava-arena-finos y cemento, agua yaditivos, en un conglomerado tene-mos también los mismos componen-tes, llamándose al conjunto grava-arena, esqueleto, y al elemento quelos liga, igualmente cemento. Esmás, el parecido o la imitación de lanaturaleza llega hasta el límite deque en un hormigón los áridos pue-den ser redondeados o bien angulo-sos (generalmente fruto de un pro-ceso de trituración y machaqueo) yen una roca conglomerática puedeser bien una pudinga (de partículasredondeadas) bien una brecha (declastos angulosos). Vistas estas simili-tudes, es normal, entonces, que unade las fuentes de abastecimiento deáridos más buscadas sean los depósi-tos detríticos continentales, que a ni-vel de explotación se denominangraveras y forman el subgrupo delos áridos naturales granulares. Susventajas principales radican en la fa-cilidad de explotación, directamente 17

IndustriayMinería

Figura 7. Fotografías de láminas delgadas observadas al microscopio. La imagen izquierdacorresponde a un hormigón y la derecha a una roca detrítica de tipo conglomerado. Se pueden

apreciar las similitudes que existen entre ambas.

18

con palas y/o retroexcavadoras, sien-do los procesos de preparación sen-cillos.

En el otro extremo del grupo de losáridos naturales se encontrarían losque se explotan en canteras desarro-lladas en macizos rocosos, e integra-rían el resto de rocas, sedimentarias,metamórficas o ígneas que necesi-tan de arranque con voladuras con-troladas y procesos de molienda has-ta obtener los tamaños requeridos,denominándose estos materiales ári-dos de machaqueo.

Desde el ámbito geomorfológico losdepósitos que dan lugar a los áridosnaturales granulares caracterizanambientes de sedimentación muyvariados:

• Eluviales: normalmente, arenasgruesas, procedentes de la altera-ción in situ de rocas graníticas.Forman los típicos suelos denomi-nados ranker.

• Coluviales: son depósitos gravita-cionales apoyados sobre laderas yprocedentes de la denudación, enmuchos casos, del material sobre elque apoyan.

• Abanicos aluviales: pueden relle-nar grandes extensiones (Cuencade Madrid) y presentar espesoresimportantes, con rangos granulo-métricos muy amplios, que vandesde arenas gruesas hasta impor-tantes contenidos de finos.

• Depósitos fluviales tipo braided ymeandriforme: generan las típicasbarras y terrazas que dan lugar aun material con predominio degravas, generalmente redondea-das y de superficie no muy lisa, eimportantes intercalaciones dearenas. Se consideran los yacimien-tos más idóneos para la elabora-ción de hormigones, ya que necesi-tan de muy poco o nulo tratamien-to para su uso.

• Mantos eólicos: generalmente for-mados por niveles arenosos finosmuy seleccionados.

De todos ellos, son los depósitosfluviales los que ofrecen unos ári-dos de mayor calidad, en cuanto anaturaleza, forma y textura y, sobretodo, por facilidad de extracción yprocesos de tratamiento sencillos.

Es, prácticamente, un material deuso inmediato, con el que se reali-zan las dosificaciones de los hormi-gones que alcanzan importantes ni-veles de calidad.

Técnicas geológicas aplicadas en la identificación y valoración de yacimientos naturalesgranulares (graveras)

La figura del especialista en Geolo-gía es imprescindible en la localiza-ción y valoración de yacimientos deáridos, y no sólo desde el lado de laaplicación pura de esta especialidad,que le permite determinar las zonasmás óptimas, sino también, en uncompromiso cada vez más importan-te con el conocimiento técnico de losmétodos de extracción y producción:la implicación con el medioambientey el ámbito de la seguridad, así co-mo, en la evaluación económica delproyecto (figura 8).

bajos de campo, los geólogos e inge-nieros, pueden determinar zonaspotencialmente idóneas para suaprovechamiento como canteras ygraveras (figura 9).

Una vez localizada la zona, viene elestudio de detalle, para establecersuperficies y volúmenes de explota-ción, así como la obtención de mues-tras para su análisis, que califiquenel material de cara a su utilizacióncomo árido.

Este paso debe implicar rapidez yeconomía de medios ya que muchasveces, tras estos preliminares, quedadescartada la zona como aprovecha-miento, perdiéndose el dinero inver-tido. Por ello, en el caso de los yaci-mientos de tipo gravera se recurre auna combinación de métodos geo-mecánicos (sondeos y catas) y geofí-sicos (tomografía eléctrica y méto-dos radiactivos), que reducen el di-nero invertido en el reconocimiento.La secuencia óptima de un estudiotipo viene siendo la siguiente, pororden de ejecución:

1. Localización de yacimientos po-tenciales, a partir de geología decampo y técnicas geofísicas.

2. Delimitación, mediante perfilesde Tomografía Eléctrica, de la ex-tensión del yacimiento. Con la in-terpretación de los datos, se se-leccionarán las ubicaciones másidóneas de los ensayos geomecá-nicos (sondeos a rotación y/o ro-topercusión, catas), a fin de mini-mizar su número.

3. Ejecución de sondeos geomecáni-cos (rotación y/o rotopercusión),instrumentados con tuberías pie-zométricas de PVC y la realizaciónde catas.

4. Testificación radiactiva de los son-deos instrumentados.

5. Toma de muestras y realización deensayos.

La Tomografía Eléctrica es una téc-nica geoeléctrica de medición, nodestructiva, que proporciona unasección vertical con la distribuciónde resistividades del subsuelo a lolargo de un perfil longitudinal, ycon la forma de una sección gráficabidimensional. Aunque existen va-rias técnicas de campo para la ob-

Figura 8. Gravera restaurada.

En definitiva, en el desarrollo soste-nible de un determinado área, la Geología, y dentro de ella la Geofísi-ca, cuenta con una serie de recursosy medios propios, que se han idodesarrollando con el tiempo y que lehan permitido corroborar ciertas hi-pótesis y explicar interrogantes queeran respondidas con meras especu-laciones.

Como punto de partida para la loca-lización de un yacimiento, la carto-grafía geológica realizada en el pro-yecto MAGNA de España, ofrece unconocimiento en detalle de los ma-teriales que afloran en superficie, encuanto a litología, génesis y relacio-nes cronoestratigráficas. Apoyándo-se, además, en las modernas técnicasde fotografía aérea y de informa-ción por satélite, así como en los tra-

tención de tomografías eléctricas,la mayoría de ellas se ejecutan me-diante la ubicación de una serie deelectrodos dispuestos a una distan-cia determinada sobre la superficiedel terreno.

Los datos así obtenidos se analizane interpretan y, a partir de la distri-bución de resistividades del subsue-lo, se consigue representar las es-tructuras y sus límites, de una ma-nera lo más aproximada posible a larealidad geológica existente en elsubsuelo.

El objetivo que se persigue con la realización de estas tomografíaseléctricas es obtener un modelo aescala reducida de la disposición delos distintos materiales del subsuelode la zona de estudio, de forma rá-pida y abarcando grandes extensio-nes, con vistas a minimizar el núme-ro de sondeos geomecánicos a reali-zar y, también, a indicar la ubicaciónde los mismos en puntos de empla-zamiento idóneos. Como anterior-mente se ha citado, la disposición delos materiales del subsuelo en elmodelo está en función de su res-puesta eléctrica ante el parámetrode la resistividad (figura 10).

De todos los métodos conocidos, losSondeos Geomecánicos constituyenla prueba más cara y, en consecuen-cia, la que se debe reducir al máxi-mo. A partir de la información apor-tada por la tomografía eléctrica, semarcarán los puntos de ejecución de

sondeo sobre las zonas que presen-tan más interrogantes. De no ser así,habría que realizar una cantidad im-portante para reconocer toda la ex-tensión del yacimiento. Hay que re-

saltar que, a diferencia de los maci-zos rocosos (canteras), donde los son-deos recuperan una columna testigomuy fiable para su estudio, las gra-vas, como depósito sedimentario, serevelan como uno de los materialesmás complicados de perforar, e invo-lucran equipos muy preparados, tan-to a nivel humano como mecánico, yno proporcionando una informaciónadecuada, si la experiencia en este ti-po de trabajos es poca (figura 11).

El sondeo geomecánico abarcaunos diámetros de perforación queoscilan entre 36 mm y 146 mm, pe-ro en el caso de las gravas es nece-sario trabajar en el límite superiorde este intervalo, pues, sólo las par-tículas que tengan un diámetro máspequeño entrarán en el tubo saca-testigo (batería), teniéndose quecortar a rotación aquellas que lossuperen, para lo cual, será necesa-rio el empleo de un fluido de refri-

19

IndustriayMinería

Figura 9. Actividades extractivas.

Figura 10. Perfiles de tomografía eléctrica de un aluvial: las arenas y gravas se caracterizan porvalores de resistividad altos. En este caso, son anormalmente altos, ya que las gravas y cantosson de cuarcita. Por otra parte, se observa claramente la forma canalizada que adoptan estos

depósitos. Tienen espesores de no más de 7 m, y son muy superficiales, teniendo una granextensión lateral. Se encuentran englobados en materiales arcillosos de resistividades del orden

de 30 ohmios por metro, correspondientes a una llanura de inundación.

20

geración de la corona de corte (nor-malmente agua), que eliminará, porlavado, gran parte de las fraccionesfinas. Además, las gravas conllevanuna elevada abrasividad que obliga-rá, normalmente, a utilizar coronasde diamante. Para que se manten-gan estables las paredes del sondeo,deberán instalarse tuberías de re-vestimiento. Es posible que en estossondeos se detecte la presencia deagua correspondiente a un nivel freático, parámetro que deberemosdatar y controlar. En resumen, lossondeos en gravas dependen deequipos de perforación muy espe-ciales y caros, ya que son necesariosdiámetros de perforación grandes,con útiles de corte (coronas) fre-cuentemente de diamante, para ob-tener una información relevante delmaterial real que existe.

Toda esta problemática hace que seamuy normal, para abaratar costes yaumentar rendimientos, recurrir directamente a sondeos destructivoso perforaciones a destroza, que emplean la rotopercusión (martillosen fondo o en cabeza) para avanzary extraer, no ya un testigo, sino un ri-pio, sobre el cual se puede cometer elerror de testificar una columna quese desviará de manera notable sobrela vertical en el terreno real. Esto sedebe a que la rotopercusión producela fracturación de las gravas, disgre-gándolas en fragmentos menores,que no son representativos del tama-ño y forma reales y que, por necesitarde aire para percutir, también daránlugar a un “lavado” de los finos.

Además, cualquier testificación debetener en cuenta que el detritus quesale al exterior vendrá contaminadode las pareces durante el ascenso des-

de el fondo del sondeo. No obstante,este tipo de perforaciones, sobre to-do las que se realizan con el métodoODEX (figura 12), consiguen rendi-mientos altísimos, pudiéndose atra-vesar depósitos aluviales de poten-cias considerables, con la ventaja deir revistiendo al mismo tiempo que seprofundiza, por lo que se podrán de-jar colocadas tuberías de PVC, piezo-métricas, para control del nivel freáti-co, así como, para la introducción porsu interior de sondas radiactivas conlas que se pueden realizar ensayos ti-po gamma natural, conductividad yresistividad. Los datos obtenidos nosservirán para interpretar los sondeosy una posible correlación, y tambiénconfigurar espacialmente las distin-tas capas del aluvial.

En muchas ocasiones, si la potenciadel aluvial no es importante, se recu-rre a sustituir los sondeos por catas enlas que, ejecutadas por retroexcava-

doras convencionales, se pueden al-canzar profundidades de entre 5-7 m.Los trabajos de campo a desarrollarvan a permitir testificar su litología ytomar muestras en buenas condicio-nes para analizar en laboratorio. Estetipo de reconocimiento es rápido ybarato, por lo que siempre se realiza.

El último paso consiste en la testifica-ción radiactiva de los sondeos geo-mecánicos, que han quedado entu-bados con PVC, mediante una sondaemisora de radiación, que se hacedescender por el interior de la tube-ría. La más empleada es la gamma-natural y permite obtener datosmuy valiosos, que completan la in-formación recogida con las técnicasanteriores. Las diagrafías de rayosgamma posibilitan la identificaciónde las formaciones geológicas, enfunción de sus niveles de emisión deradiactividad natural. Las formacio-nes con elevado contenido en arci-

Figura 11. Máquina de sondeos, para perforar a rotación, con extracción de testigo continuo en terraza aluvial del Río Júcar. Las gravas y arenas se han podido recuperar ya que el tamaño de partícula en general es inferior al de la batería y no es un material altamente agresivo,

por lo que no ha sido necesario emplear agua, ni diamante.

Figura 12. Sistema Odex de perforación a destroza, inventado por las casas Atlas Copco/Sandvik. Consiste en un martillo de fondo dotado

de excéntrica y cabeza de golpeo, que arrastra una tubería de revestimiento, la cual facilitacolocar por su interior otro tipo de tuberías para distintos ensayos. Este método, basado en la rotopercusión, avanza rompiendo el terreno, por lo que si el tamaño de la partícula

es grande (grava) sufre una fracturación que lo reduce en tamaño y forma respecto a sus dimensiones originales. Además, la inyección de aire “lava” las partículas finas.

llas, feldespatos, micas o esquistos,son ricas en isótopos radiactivos y,por lo tanto, se caracterizan por al-tas emisiones de radiación gamma.Por el contrario, las arenas, arenis-cas, gravas, etc., compuestas esen-cialmente por sílice estable, emitenbaja radiactividad, al igual que lascarbonatadas. La entubación, a suvez, permitirá llevar un control delnivel freático, mediante medida di-recta de su cota. (figura 13).

aplicación de materiales de alta cali-dad y un control exhaustivo. Estasobras, denominadas singulares, nosólo hacen referencia a aquellas queutilizan el árido directamente, sin ne-cesidad de elementos aglomeranteso ligantes, sino que la singularidadimplica, entre otras condiciones, queno vale cualquier tipo de áridos, ni decementos. Así, por ejemplo, las pres-taciones que se requieren a algunoshormigones deben cumplir con nive-les muy altos de resistencia, trabajabi-lidad y durabilidad. Igualmente, losáridos deben ser de unas granulome-trías, naturaleza y formas muy con-cretas. También, es frecuente que elárido sea mezcla de distintas litolo-gías y fracciones granulométricas, yque procedan de yacimientos más es-pecíficos, que, a su vez, pueden reque-rir de técnicas mineras de arranque,como las voladuras controladas para, acontinuación, el todo uno pasar a lasplantas de tratamiento del material(plantas de trituración, molienda y cla-sificación (figura 14) hasta la obten-ción de la granulometría requeridapara la construcción de la obra.

En ambos casos hay numerososejemplos, de los que comentaremosalgunos de clara actualidad, y es se-guro que surgirán nuevas aplicacio-nes que requerirán el empleo de ári-dos cada vez más exclusivos.

Áridos sin ligantes

– Las modernas líneas de AVE son unclaro ejemplo de uso de áridos sin

ligantes, que necesitan un exhaus-tivo control en su calidad y puestaen obra. En este ejemplo, la partemás sensible y complicada de dise-ñar es el terraplén sobre el queemplazar las vías. El terraplénconsta, esencialmente, de una pla-taforma formada de áridos selec-cionados, que, debidamente com-pactados, permiten obtener unsuelo geotécnico con unas propie-dades iguales o superiores a las deun suelo natural de alta capacidadportante. Sobre esta plataforma se extiende otra capa llamada subalasto (figura 15), a la que si-gue otra, denominada balasto, in-tegrada de árido de granulometríagruesa, de alta resistencia, con ca-ras de fractura y formas donde lapresencia de lajas debe ser míni-ma, y limpio de finos, por lo quenormalmente será de naturalezasilicea y procedente de macha-queo, con un intervalo de granulo-metrías que oscila entre 32 y 50 mm. El balasto tiene que formaruna estructura muy estable, dondelas partículas encajen entre sí ypermitan un buen drenaje. Al mis-mo tiempo, debe aguantar la fuer-te abrasión que suponen estadosde tensiones estáticas y dinámicastransitorias, muy elevadas debidasal paso de los trenes. Los espesoresde la plataforma de subalasto y debalasto deben ser obtenidos porlos cálculos estructurales necesa-rios, con el objetivo de reducir almínimo las deformaciones y asien-tos de las vías (figura 16).

21

IndustriayMinería

Figura 13. Entubación de un sondeorealizado a rotopercusión, con PVC ranurado

y colocación de macizo de grava (para filtro de finos). Por el interior del PVC

se puede hacer descender una sonda para testificación radiactiva del sondeo

(imagen inferior).

La información adquirida en la se-cuencia de pasos descrita, una vez in-terpretada por el especialista en Geo-logía, dará una idea muy completa delas posibilidades del recurso, en cuan-to a materiales que la integran, volú-menes y facilidad de en su extracción.

Aplicación de los áridos a obrassingulares: ejemplos

La ejecución de construcciones civilesy la edificación son cada vez más exi-gentes técnicamente y requieren la Figura 14. Planta de tratamiento.

22

– Terrenos con resistencias a cortemuy bajas (cohesiones cu< 0,2-0,6 Kp/cm2) y valores de golpeo(N) del ensayo SPT entre 5-15,tanto granulares con finos, suel-tos, y cohesivos blandos, son tra-tados con métodos que empleanlas técnicas de mejora de terrenosde vibrodesplazamiento y vibro-sustitución, con las cuales se con-sigue aumentar la densidad rela-tiva, elevando su resistencia y re-duciendo los asientos.

Estas técnicas consisten en crear unhueco, mediante un vibrador degrandes dimensiones, que entra enel terreno, por su propio peso o conla ayuda de un fluido de barrido (ai-re o agua). El hueco se rellena degrava a través de un tubo acopladoal vibrador, según avanza la perfora-ción, o bien, mediante grava dis-puesta en superficie de tal formaque se permita caer por su propiopeso, conforme avanza el vibrador.La grava puede ser redondeada o demachaqueo, uniforme, y con diáme-tros variables entre 25 y 50 mm. Elárido es compactado por el vibrador,generando una columna-pilote, de-nominada columna de grava, produ-ciéndose, al mismo tiempo, una es-

tabilización del terreno circundantea la columna, por el empuje lateraldel vibrador y la presencia de la gra-va. Sobre estas columnas se podríanapoyar cimentaciones directas o in-cluso realizar los terraplenes para lí-neas de AVE (figuras 17 y 18 ).

Áridos mezclados para hormigón

Dentro de este grupo, es de destacarel desarrollo actual que están te-

niendo los hormigones de alta resis-tencia (HAR), que tienen valores deresistencia a compresión simple a 28días superiores a 80-100 MPa. Estoshormigones permiten obras de inge-niería singulares, como grandes via-ductos o estructuras muy esbeltas,donde el hormigón tiene que resistirimportantes esfuerzos, tanto a com-presión como a flexotracción. En es-

tos casos no sirven todos los áridos, yse buscan mezclas granulométricasmuy controladas, de áridos siliceosnaturales o de machaqueo, con ce-mentos de alta resistencia. Se incor-pora, en ocasiones, ciertas propor-ciones de áridos artificiales muy fi-nos, como son las cenizas volantes,que permiten incrementar conside-rablemente la resistencia final delhormigón y aumentar la trabajabili-dad, mejorando su respuesta anteciertas agresiones del medio o delterreno donde van a quedar inclui-dos (figura 19).

Futuro de los áridos

El aumento del bienestar de las so-ciedades avanzadas y las que aspi-ran a conseguir un grado de de-sarrollo que las acerque a las ante-riores depende, en un alto porcen-taje, del uso de áridos, en sus múlti-ples aplicaciones. Además, indepen-dientemente de los vaivenes de laeconomía mundial, el crecimientode la población conllevará inexora-blemente un aumento paralelo enel consumo de los áridos.

Es cierto que se puede contar conla superficie terrestre como reser-va. Pero en algunas áreas, el usodesordenado de los recursos natu-rales ha producido desequilibriosmuy importantes, como impactosambientales, agotamiento de re-

Figura 15. Árido subalasto.

Figura 16. Formación del terraplén nuclear, mediante vertido y compactación de áridos finosmezclados con cemento (imagen superior). Se realizan tongadas de poco espesor, que se

ensayan para controlar la densidad, mediante un equipo nuclear (imagen inferior). Sobre esteterraplén se colocará el subalasto y el balasto.

Figura 17. Ejecución de columnas de grava. Esta técnica fue desarrollada por KELLER y, con eltiempo, ha ampliado su campo de actuación a, prácticamente, todos los tipos de “suelos”.

En la imagen se ve el vibrador que se encargará de realizar el hueco.

servas, etc., por lo que, sin renun-ciar al desarrollo social y económi-co, deben aplicarse criterios creati-vos de desarrollo sostenible enaquellas zonas que potencialmentepueden ser yacimientos de áridos,dentro de unos planes de ordena-ción territorial que contemplen es-tos tipos de usos del suelo, y tam-bién dentro del marco legislativo vigente.

Por otra parte, el concepto moder-no de árido no se identifica conuna naturaleza y génesis concretas,pues, a raíz del despegue indus-trial, se vienen consolidando dosnuevas fuentes de suministro demateriales en su utilización comoáridos, a saber:

• Ciertos subproductos generadosen la industria siderúrgica (esco-rias de altos hornos) y en las cen-trales térmicas (cenizas volantes ohumos de sílice), que han dadolugar al subgrupo de los áridosartificiales o secundarios. Consi-derados hasta hace poco comoresiduos, con el problema añadi-do de su eliminación, han pasadoa ser materiales cada vez más so-licitados como aditivos en hormi-gones, morteros y asfaltos, yaque mejoran considerablementesu calidad y resistencia.

• Los materiales reciclados proce-dentes de demoliciones (figura 20).La incorporación de estos materia-les al ciclo de vida ha dado lugar a

los áridos reciclados y, aunque estálimitada su utilización, pueden sus-tituir, en un determinado porcen-taje (8%), a los áridos naturales endeterminadas aplicaciones. Sontambién, una alternativa para eli-minar residuos que, de otra forma,acabarían en vertederos, consi-guiéndose con ello reducir la inci-dencia ambiental.

23

IndustriayMinería

Figura 18. Al tiempo que entra el vibrador en el terreno, se aporta grava, que irá rellenando elhueco y, simultáneamente, será compactada por el vibrador, creando la columna-pilote,

que puede tener diámetros comprendidos entre 80-120 cm.

Figura 19. Puente de la Hispanidad (Valladolid). La utilización de hormigones de alta resistencia(HAR) permite realizar obras de diseños técnicos cada vez más complicados.

Figura 20. Materiales reciclados.

Bibliografía

Acp Estudios. 2005-2006. Geotec-nia y Geología aplicadas a laconstrucción y al estudio de gra-veras.

Adams, A. E.; Mackenzie, W. S. yGuilford, C. 1984. Atlas of Se-dimentary Rocks.

Bustillo, M. et al. 2001. Rocas Indus-triales: tipología, aplicaciones enla construcción y empresas del sec-tor, Editorial Rocas y Minerales.

Geocisa. Laboratorio de Petrolo-gía y Hormigones.

Ingecal. 2004-2007. TomografíaEléctrica aplicada a la construc-ción y a la valoración de graveras.

Martínez, J. y Ruano, P. 1984.Aguas Subterráneas; captacióny aprovechamiento. LongmanGroup Limited. 2ª impresión,1987.

Mingarro, F. y Ordóñez, S. 1982.Petrología Exógena I. Hipergé-nesis y sedimentogénesis alóc-tona. Editorial Rueda.

Romana, M. 2007. III Curso sobretécnicas de mejora del terreno.

Sanz Contreras, J. L. 2006-2007.Los áridos en la construcción:tecnología y requerimientos encalidad, medio ambiente y segu-ridad a estos materiales para susdistintas aplicaciones. Curso dedoctorado. Universidad Politéc-nica de Madrid E.T.S. Minas.