CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE

MATERIALES DE ORIGEN CALIZO PARA

SU USO EN ESTRUCTURAS DE

PAVIMENTOS DE COSTA RICA

Gustavo A. Badilla VargasTania Ávila Esquivel

Jorge Salazar DelgadoLuis Guillermo Loría Salazar

Alejandro Navas Carro

A infraestrutura rodoviária é um meio para A infraestrutura rodoviária é um meio para melhorar a qualidade de vidamelhorar a qualidade de vida

¿Qué es el LanammeUCR?

LanammeUCR es un laboratorio de la LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a:Universidad de Costa Rica dedicado a:

•• Investigación aplicadaInvestigación aplicada•• DocenciaDocencia•• Transferencia tecnológicaTransferencia tecnológica•• Cooperación técnica Cooperación técnica

•Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana

•80 ensayos acreditados

Áreas de Especialidad

• Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo.

• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).

• Ingeniería Estructural.

• Ingeniería de Materiales de Construcción.

• Ingeniería Vial (Programa PITRA –

Ley 8114 y 8603).

• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia

•LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y

Conservación de la Red Vial Costarricense

• LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios,

evaluación de redes viales y puente especificación vial

costarricense 1.0% Impuesto al combustible

Objetivo General

•Analizar las propiedades físico-químicas de materiales de origen calizo (ubicación geográfica, la génesis y la composición mineralógica) y su influencia en el proceso de producción de cal para su aplicación como agente estabilizador.

Formaciones calizas

Formación

Barra Honda

San Miguel

Las Ánimas

Brito

GeneralidadesLas calizas son rocas sedimentarias Las calizas son rocas sedimentarias compuestas en su mayoría por calcita calcita CaCOCaCO33.

Generalmente es de color blanco en diferentes grados de intensidad, dependiendo de su pureza química

GeneralidadesExisten 3 factores esenciales en la cinética de la descomposición:  •La piedra debe ser calentada hasta la temperatura de disociación de los carbonatos.•Esta temperatura mínima debe tener un período de duración.

•El gas de dióxido de carbono (CO2) que se desprende debe ser removido.

Proceso de Calcinación Artesanal

1.Nivel del Suelo

2.Bóveda

3.Trasquiles

4.Encañaderas

5.Calzos

6.Repisa o aparador

7.Caldera

8.Reblo: piedras pequeñas, para guardar calor

9.Cuño: piedra que cierra la bóveda

10.Brazas

Proceso de Calcinación Artesanal

El uso de métodos analíticos

Ofrecen la posibilidad de trabajar con muestras de unos pocos muestras de unos pocos miligramos miligramos y un tiempo de análisis de unas pocas horas, hasta simular el proceso industrial.

Permiten establecer parámetros para:

•Los materiales a calcinar

•Los instrumentos

•Condiciones del proceso

Análisis termogravimétricos (TGA)

Se tomaron 2 piedras calizas procedentes de dos puntos diferentes del país:

•1212-12 Formación Barra Honda (Valle del 1212-12 Formación Barra Honda (Valle del Tempisque): Tempisque): Caliza de color blanco amarillento, con una pureza de 98.9% de CaCO3

•1488-12 Formación San Miguel (Sur del 1488-12 Formación San Miguel (Sur del Valle Central): Valle Central): Caliza de color amarillo, con una pureza entre 70-85% de CaCO3

Análisis de TGA

Inicio de descomposición de carbonatos (600°C)

Finaliza calcinación de carbonatos (850°C)

Análisis TGA¿Cuánto debería ser el tiempo de calcinación?

Análisis TGA¿Cuáles son los efectos de aplicar una temperatura de calcinación menor?

Análisis TGASe tomaron muestras de cal viva obtenidas del proceso de calcinación durante 72 horas a las temperaturas de 850 °C y 640 °C,

Las muestras fueron hidratadas o "apagadas" con agua para obtener los hidróxidos de calcio y magnesio.

Se midió la evolución de la temperatura durante el apagado e hidratación de la cal viva.

 

Análisis TGA

 

Análisis TGA

 

Análisis TGAEvolución de la temperatura durante el apagado o

hidratación de la cal viva

20

30

40

50

60

70

80

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100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Tem

pera

tura

(�C

)

Tiempo (s)

1212-12 a 850� C por 72h

1488-12 a 850� C por 72h

1212-12 a 640� C por 72h

1488-12 a 640� C por 72h

Análisis TGA¿Cuáles son los efectos de aplicar una temperatura de calcinación menor?

Evaporación de agua

Descomposición de hidróxidos de

calcio y magnesio

Descomposición de carbonatos

de calcio

Conclusiones• Se determinó que la temperatura óptima de

calcinación es de 850°C, sin embargo se observó que la reacción comienza a partir de los 600°C.

• Deficiencias en el control de calidad del proceso de Horneado o Calcinación puede producir las variaciones en el comportamiento.

• Es necesario implementar un método de control de la calidad en el proceso de hidratado y horneado para garantizar resultado químico final de la cal producida.

Aplicaciones

Antes Después

Aplicaciones• La cal es una alternativa que ofrece

tanto beneficios ecológicos, como económicos para la conservación de las vías de lastre del país.

• La aplicación de los cambios necesarios en la producción de las caleras nacionales puede convertir a la cal como una alternativa rentable para la aplicación en las vías nacionales.

¡Muchas Gracias!

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