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Universidad
Autónoma de Sinaloa
Distrito Sinaloa
Autores:
Edwin Camacho Arce
M.I. Olimpia Alvarado Fierro
Ing. Julio César González Félix
M.I. Carlos Hernán Lora Urías
“OBRAS
COMPLEMENTARIAS
PARA CARRETERAS,
PREFABRICADOS CON
JALES MINEROS
RECICLADOS”
OCTUBRE DEL 2015. ACAPULCO, GRO.
INTRODUCCIÓN
*  Los desechos sólidos mineros (jales) son poco o
nada usado como agregado en prefabricados de la
industria de la construcción.
*  Con el ideal de contribuir a la mejora del medio
ambiente, se pretende reciclar a esos desechos,
reconvirtiéndolos en prefabricados para la
construcción de Obras Complementarias para
Carreteras, en específico: BORDILLOS
INTRODUCCIÓN
*  México alberga a una gran diversidad de distritos
mineros, distribuidos principalmente en Estados
como: Chihuahua, Nuevo León, Sonora, Coahuila,
Durango, Zacatecas, Guanajuato, Guerrero,
Hidalgo, San Luis Potosí, Querétaro, Estado de
México y Sinaloa.
INTRODUCCIÓN
*  En el caso del Estado de Sinaloa, actualmente
operan minas en los Municipios de Choix, Sinaloa
de Leyva, Mocorito, Culiacán, Concordia y Cosalá.
*  En el Municipio de Cosalá, se encuentra ubicada
una mina cerrada de nombre “Mineral de Nuestra
Señora de la Candelaria”, convertida hoy en una
reserva de la biósfera: “Reserva Ecológica del
Nuestra Señora Mundo Natural”.
INTRODUCCIÓN
*  Características de la Reserva Ecológica:
1.  Es propiedad de la Universidad Autónoma de Sinaloa.
2.  Albergar a cientos de metros cúbicos de jales mineros.
3.  Su ubicación geográfica que la hace accesible en
cualquier época del año.
4.  Logra un buen comportamiento químico (ausencia de
expansiones y agrietamientos) entre los componentes
mineralógicos de los jales al mezclarse con cemento
portland (Sarabia Cabrera)1 (Sánchez Dagnino)2.
5.  Excelente opción para utilizarlo como banco de agregados
para la industria del prefabricado para la construcción.
1,2 Tesis
de Licenciatura en Ingeniería Civil (2011)
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
*  El procedimiento para reciclar los jales mineros
será su reconversión como agregados en la
industria de la construcción, en específico, en la
prefabricación de bordillos para carreteras.
*  Los costos de producción de piezas de bordillos
elaborados con agregados reciclados de
desechos mineros, se presumen más
económicos versus sus similares prefabricados
con agregados tradicionales.
INTRODUCCIÓN
Objetivo General:
“Caracterizar el comportamiento mecánico del
prototipo de bordillo trapezoidal con machimbre,
prefabricado con mortero de jal minero optimizado
con arena, mezclado con cemento portland y aditivo
impermeabilizante, para que éstos sean usados
como obras complementarias provisionales
sustentables en carreteras”
METODOLOGÍA
Materiales:
*  Desechos Sólidos Mineros (agregados).
*  Cementos de Referencia.
*  Arena.
*  Aditivo Impermeabilizante.
METODOLOGÍA
Desechos Sólidos Mineros (Agregados).
Muestreo:
*  Se realiza de acuerdo a lo que dicta la Norma
NMX-C-030-ONNCCE3, la que establece que
el muestreo de agregados que se utilicen de
fuentes potenciales de suministro, para
bancos de materiales donde los modos de
almacenamiento sean amorfos, el muestreo
debe realizarse en puntos aleatorios y a
distintas profundidades.
3Organismo
Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y la Edificación
METODOLOGÍA
Desechos Sólidos Mineros
(Agregados).
Muestreo:
METODOLOGÍA
Cementos de Referencia.
›  Se
selecciona tomando en cuenta, básicamente,
la demanda de dichos cementos en el mercado
de la región central del Estado de Sinaloa, cuya
característica los convierte en los comúnmente
utilizados en la industria de la construcción y
autoconstrucción.
METODOLOGÍA
Cementos de Referencia.
›  Independientemente
de la Marca Comercial, el
cemento seleccionado es un portland compuesto,
Tipo CPC 30R, que para fines de la presente
investigación, se identifican como: Cemento CE.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Agregados:
Granulometría:
›  La Norma NMX-C-077-ONNCCE, método de
prueba para análisis granulométrico, pone en
manifiesto la distribución por tamaños de las
partículas de una muestra de agregados, se
lleva a cabo el separado de éstos, por medio
de mallas, llamadas también cribas o tamices.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Agregados:
Peso volumétrico:
›  Norma NMX-C-073-ONNCCE, se determinan
los pesos volumétricos, tanto suelto como
compacto de los agregados, también se le
conoce como Método de Prueba para Masa
volumétrica, en la cual se define que el peso
volumétrico es igual a la relación que existe
entre el peso de un material (suelto o
compacto) y su volumen.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Agregados:
Contenido de Impurezas Orgánicas:
›  Se realiza en base a la Prueba de
Colorimetría, bajo la Norma NMX-C-076ONNCCE, que enlista el método de prueba
para determinar el efecto de las impurezas
orgánicas en los agregados finos sobre la
resistencia de los morteros. Detecta
contenidos de materia orgánica en estado de
descomposición.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Cementantes:
Densidad:
›  Esta prueba se rige por la Norma NMXC-152-ONNCCE, para determinar la densidad
de cementantes hidráulicos, el objetivo es
encontrar el volumen líquido desplazado por
el agregado y que no contenga vacíos para
calcular la densidad.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Cementantes:
Consistencia Normal:
›  La Norma NMX-C-057-ONNCCE, es la que
se encarga de establecer la forma en la que
se determina la consistencia normal de
cementantes hidráulicos, midiendo su
resistencia a la penetración de la aguja de
1cm de diámetro del Aparato de Vicat.
METODOLOGÍA
Ensaye de los Materiales.
A los Cementantes:
Tiempo de Fraguado Inicial y Final:
›  Norma NMX-C-059, establece esos tiempo,
se presenta fraguado inicial cuando la aguja
del Aparato de Vicat de 1mm de diámetro,
penetra 25mm en la pasta. El tiempo de
fraguado final será aquel, en el cual la misma
aguja, no consiga penetrar visiblemente la
pasta del cemento de referencia.
METODOLOGÍA
Materiales.
Aditivo:
Aditivo Impermeabilizante Integral del Concreto:
“IMPERINT” FORTE:
›  En polvo, al 1% del peso del Cemento de
Referencia (500gr por saco de 50kg).
METODOLOGÍA
DISEÑO DE MEZCLA JAL MINERO-ARENA-CEMENTO.
Para BORDILLOS:
De las NTCRCDF:
25 kg de cemento.
›  90 kg de jal minero y arena (70% jal y 30% arena).
›  Relación Agua/Cemento= 0.64.
›  0.250 kg de aditivo impermeabilizante en polvo.
› 
METODOLOGÍA
OBRAS COMPLEMENTARIAS PARA CARRETERAS:
“BORDILLOS”
La Normatividad para la Infraestructura del Transporte (S.C.T.,
2000), expresa que en todos los casos, los bordillos se
considerarán como obras provisionales en tanto su talud se vegete
y se proteja por sí mismo, o que sea protegido mediante otro
procedimiento, momento en que deben ser removidos y retirados
de la carretera. Establece también, que la geometría de los
bordillos, al menos que el proyecto indique otra cosa o así lo
apruebe la SCT, tendrán forma trapezoidal con base inferior de 16
centímetros, base superior de 8 centímetros y altura de 12
centímetros.
METODOLOGÍA
OBRAS COMPLEMENTARIAS PARA CARRETERAS:
“BORDILLOS”
METODOLOGÍA
OBRAS COMPLEMENTARIAS PARA CARRETERAS:
“BORDILLOS”
Bordillo de concreto hidráulico,
colado “in situ”.
METODOLOGÍA
OBRAS COMPLEMENTARIAS PARA CARRETERAS:
“BORDILLOS”
Bordillo prefabricado
con agregados
tradicionales
RESULTADOS
DE LOS AGREGADOS.
PRUEBA
RESULTADO
Jal Minero
Tabla 1. Caracterización física de los agregados.
Peso Volumétrico
Suelto
1322 kg/m3
Peso Volumétrico Compacto
1624 kg/m3
Granulometría
Fina
Módulo de Finura
1.06
Contenido de Humedad
4.4%
Impurezas (Colorimetría)
1 (colores
patrón)
Porcentaje de finos
11%
(Diferencia de alturas)
Porcentaje de finos
10%
(Por lavado)
70% Jal +
30% Arena
1669 kg/m3
1801 kg/m3
Fina
2.04
4.6%
1 (colores
patrón)
12%
12%
RESULTADOS
DE LOS CEMENTANTES.
PRUEBA
CEMENTO
Peso Volumétrico Suelto
1461 kg/m3
Densidad
3.0 gr/cm3
Consistencia Normal
10 mm, 33% agua
Tiempo de Fraguado Inicial
180 minutos
Tiempo de Fraguado Final
330 minutos
RESULTADOS
›  Prototipo
de bordillos con geometría rectangular de
15x15x30cm, con sistema de unión machimbre (Dueñas,
Lora, 2012), con resultados favorables en su capacidad
de soporte de carga a la compresión simple (163 kg/
cm2), pero adverso el porcentaje de absorción total de
agua a los 28 días: 16%.
RESULTADOS
›  Bordillo
trapezoidal con machimbre, color amarillo, con
aditivo impermeabilizante, vibrocompactado, de
8x16x12x30cm, con 30% de arena.
RESULTADOS
Bordillo Trapezoidal con machimbre.
RESULTADOS
›  Las
resistencias finales a la compresión simple, a
los 28 días, de las piezas de prefabricados de los
bordillos, con Cemento CE mezclado con
agregados reciclados de jales mineros
optimizados con arena tradicional, desarrolló una
resistencia a la compresión simple de 207kg/cm2.
La absorción total de agua en los especímenes de
bordillos es de 7.5%.
RESULTADOS
›  Comparativa
de caracterización física y
mecánica de prototipos de bordillos.
PROTOTIPO
Esfuerzo a 28
Promedio de
días ​(𝑲𝒈∕​𝒄𝒎↑𝟐 ) Absorción (%)
1 (Dueñas, Lora, 2012)
163
16.6
2 (Lizárraga, Lora, 2013)
200
12.0
3 (Camacho, Lora 2014)
207
7.5
CONCLUSIONES
›  El
jal minero para ser usado como agregado,
logra un peso volumétrico suelto 1322 kg/m3,
un poco menor (18%) que los agregados
tradicionales de la región, que promedian
1560kg/m3, de los que se presume una buena
calidad y estar bien graduado.
›  Los jales optimizados con arena logran suelto
un peso de 1669 kg/m3, 7% arriba de los
agregados tradicionales.
CONCLUSIONES
›  El
peso volumétrico compacto es de 1624 kg/
m3, mientras los agregados tradicionales de
uso similar, están en el orden de los 1660kg/
m3, por lo tanto, los jales mineros se
disminuyen un 2% que los tradicionales.
›  Los jales optimizados con arena, logran un
peso compacto de 1801 kg/m3, 8% más que
los agregados tradicionales.
CONCLUSIONES
›  El
análisis granulométrico del jal minero arroja un
módulo de finura de 1.06, el cual se ubica fuera
del rango estandarizado (2.3 a 3.1), donde
resultados menores de 2.3 indican agregados
finos y mayores de 3.1 indican agregados gruesos.
Por lo que se concluye que éste, es un agregado
fino.
›  El jal minero optimizado con arena, tiene un
módulo de finura de 2.04, resultando agregado
finos.
CONCLUSIONES
›  La
localización topográfica y geográfica de la
presa de jales mineros en la Reserva Ecológica
Nuestra Señora Mundo Natural y las corrientes
tributarias locales, coadyuvan a la ausencia de
impurezas orgánicas detrimentales que pudiesen
afectar las resistencias a la compresión de las
mezclas de mortero jal minero-cemento.
›  Al mezclarlos con arena, se mantiene la ausencia
de impurezas orgánicas.
CONCLUSIONES
›  E l
prototipo de bordillo trapezoidal de
16x8x12x30cm con encastre machimbre, con
colorante amarillo, vibrocompactado y con aditivo
impermeabilizante en polvo, cumple con las
dimensiones geométricas que establece la
Normatividad para la Infraestructura del Transporte
de la SCT, en específico la Norma:
N-CTR-CAR-1-03-007/00.
CONCLUSIONES
›  La
compresión simple prototipo de bordillo
trapezoidal prefabricado con mezcla de mortero Jal
Minero-Arena-Cemento CE, con las proporciones
descritas en las NTCRCDF, para Mortero Tipo I, la
resistencia promedio desarrollada a los de 28 días
es de 207 kg/cm², un 65% mayor que la esperada de
125 kg/cm².
CONCLUSIONES
›  Los
bordillos rectangulares convencionales,
prefabricado con agregados tradicionales y usados
actualmente en las obras complementarias para
carretera, promedian un porcentaje de absorción de
agua de 8.2%.
›  El prototipo de bordillo trapezoidal con sistema de
machimbre, prefabricado con mezcla de mortero jal
minero-arena-cemento-aditivo, promedia un valor de
absorción de 7.5%, un 9% menor que el los
agregados tradicionales.
CONCLUSIÓN GENERAL
›  Se
concluye de forma general, que los jales
mineros ubicados en la presa de la Reserva
Ecológica de Nuestra Señora Mundo Natural, en el
Municipio de Cosalá, Sinaloa, México, se pueden
reciclar, sus características físicas los hacen
factibles para reconvertirlos como agregados en la
prefabricación de bordillo sustentables para
carreteras, siempre y cuando, se inhiban o se
reduzcan los contaminantes cianúricos que tienen
los jales.
AGRADECIMIENTOS
›  A
los colaboradores del proyecto M.I. Olimpia Alvarado
Fierro y el Ing. Julio César González Félix.
›  Al tesistas Edwin Camacho Arce.
›  A la Universidad Autónoma de Sinaloa, por el
financiamiento otorgado.
›  A la Reserva Ecológica de Nuestra Señora Mundo
Natural.
›  Empresa BCA Block, S.A. de C.V., por sus facilidades
otorgadas para prefabricar los especímenes de prueba.
›  Empresa FORTE, S.A. de C.V., por la Donación del
aditivo impermeabilizante.
AGRADECIMIENTOS