Hormigones de Cemento Pórtland elaborados con Raf obtenidos en diferentes procesos de fundición

Las arenas de moldeo y noyeria son el principal residuo generado por las industrias de fundición. Las mismas se reutilizan parcialmente en el proceso productivo (recirculación), aunque una proporción es necesariamente descartada, instancia donde se generan los Residuos de Arenas de Fundición (RAF). Los grandes volúmenes generados y la necesidad de gestionarlos abren como alternativa la incorporación de los mismos como agregados a hormigones para, de esta forma, transformar un residuo en un insumo para otra actividad; es decir, para valorizar el residuo.

El presente trabajo expone los resultados comparativos entre RAF originados en diferentes procesos de fundición al usarlos como parte del diseño de mezclas de hormigones de cemento Pórtland y su comportamiento desde el punto de vista ambiental. Los mismos ponen en evidencia la factibilidad de incorporar los RAF a hormigones de cemento Pórtland de uso vial.

Introducción

Las fundiciones son industrias que producen piezas a partir de la fusión de metales y su incorporación a un molde de arena; cuando el metal se solidifi ca, la pieza es extraída colapsando el molde. Las arenas utilizadas en los moldes y noyos (generan huecos o cavidades en las piezas) son el principal residuo generado por las industrias de fundición. Los moldes se elaboran empleando distintos aditivos que dependen del proceso productivo y del tipo de pieza a producir.

La generación de arenas de moldeo y noyo se estima en 1 kilogramo (Kg) cada 1 Kg de pieza de hierro/acero terminada, y esta relación aumenta 4 en 1 para aleaciones livianas como el aluminio, por lo que los volúmenes generados son de gran magnitud. Existen tecnologías internas en algunas empresas que permiten recircular parte de las arenas. Sin embargo, una proporción debe descartarse y es en esta instancia cuando se generan los RAF. La gestión de los RAF como residuos industriales no especiales o especiales representa un costo importante a absorber por las fundiciones, siempre y cuando la gestión se realice en el marco de la ley vigente.

Cuando esto no sucede, los RAF son dispuestos como material de relleno en cavas o terrenos bajos con la potencial contaminación del medio ambiente, en particular del recurso hídrico subterráneo. Utilizar los RAF como materia prima del hormigón es una alternativa que permitiría valorizar el residuo, disminuyendo así los costos para las empresas que lo gestionan correctamente y el riesgo de contaminación para aquéllas que los manejan en forma deficiente. Al analizar el comportamiento de los hormigones con incorporación de RAF es importante realizar ensayos de lixiviación que pongan en evidencia la fijación de los compuestos químicos presentes en ellos.

Objetivo del trabajo

Analizar comparativamente el comportamiento de hormigones con incorporación de RAF obtenidos en distintos procesos productivos de fundición.

Tipos de raf utilizados

Los RAF utilizados para este trabajo corresponden a dos procesos productivos diferentes (se especifican en la tabla 1). El tipo de arena utilizada para la elaboración de molde, el aglomerante utilizado y la recirculación interna son los factores de mayor importancia a la hora de caracterizar los RAF, ya que al colapsar el molde los RAF 1 lo hacen en forma desagregada y conglomerada en terrones, mientras que los RAF 2 lo hacen de manera desagregada. Es de destacar que los RAF poseerán compuestos químicos absorbidos a lo largo del proceso, especialmente por el tipo de aglomerante utilizado.

En la tabla 2 se observan los valores obtenidos para las determinaciones de metales pesados para los RAF 1 (a) – (b) y RAF 2 (a) y (b) extraídos por ensayos de lixiviación. Estos ensayos se realizaron bajo la norma EPA SW (1986), donde las muestras son trituradas y agitadas durante 24 horas a un pH 5. Los resultados obtenidos en las determinaciones de metales en el lixiviado evidencian que para el RAF 1 (a) y (b) el plomo lixivió en una proporción muy significativa, al igual que el cinc para el 1 (b). Para el caso de los RAF 2 (a) y (b) el cobre es el metal extraído más significativo.

Estudios de los hormigones

Para el estudio de los hormigones se elaboraron para cada RAF dosificaciones específicas con un patrón de referencia. De esta forma se pretendió obtener resultados comparables en los hormigones con y sin incorporación de RAF en asentamiento, resistencia a la compresión (f´c ) (tabla 3) y succión capilar (tabla 4). En la tabla 5 se resumen las determinaciones de los lixiviados obtenidos sobre los hormigones a los 90 días y procesador según lo especificado en las normas EPA.

Análisis de los resultados

De los resultados obtenidos con los hormigones estudiados se infiere que, independientemente del origen de los RAF, si se tiene un conocimiento apropiado del residuo se pueden lograr hormigones que cumplan con las especificaciones de las normas de medio ambiente y no modifiquen su prestación en las obras para las que fueron diseñados. Los RAF que tienen como contaminantes hidrocarburos pueden ser fijados en hormigones con aire intencionalmente incorporado con buenos resultados, disminuyendo la velocidad y capacidad de la succión capilar con una reducción de la resistencia a medida que aumenta este contaminante. En estos hormigones el reemplazo es por el agregado grueso debido a las características físicas del residuo. En el caso de los RAF procedentes de fundiciones de hierro los hormigones con aditivos súperfluidificantes (para mantener la trabajabilidad) favorecen su fijación manteniendo las características del hormigón patrón, no viéndose afectada la resistencia y manteniendo los valores de succión capilar. El RAF reemplaza al agregado fino en estos hormigones. Todos los hormigones se comportan satisfactoriamente como medio de fijación estable de los compuestos de los RAF que pueden ser contaminantes al medio ambiente.

Consideraciones finales

En este trabajo se pudo comparar la respuesta del comportamiento de un medio de fijación cálcico para RAF resultantes de diferentes procesos de fundición. Los valores de lixiviados contaminantes en todos los hormigones analizados están por debajo de lo especificado en las normas de control del medio ambiente. Si bien en las experiencias ejecutadas hay un buen comportamiento de los hormigones comparativamente ante la presencia de los RAF, se hace necesario tener en cuenta variables en su composición en función del residuo fijado.