Elaboración y caracterización tecnológica de agregados porosos a partir de lutitas de la provincia de Buenos Aires, Argentina

Abstract

Los agregados porosos según sus características fisicoquímicas, densidad y resistencia pueden ser utilizados para aislamiento térmico y acústico, como agregado liviano en elementos estructurales prefabricados y hormigón, en aplicaciones geotécnicas, jardinería e hidroponía. En la región de Olavarría, centro de la provincia de Buenos Aires, se cuenta con un amplio stock de lutitas, obtenido del destape de las canteras de caliza utilizada para la elaboración del clinker Portland. Las lutitas son una materia prima potencialmente viable para elaborar agregados porosos, a la vez que se genera una alternativa con valor agregado para las lutitas de la región. El objetivo del trabajo es evaluar la composición mineralógica, las principales propiedades físicas, la estructura de poros y la resistencia mecánica de agregados porosos obtenidos a partir de dos lutitas (L1 y L2), con diferente composición química y mineralógica, utilizando distintos tratamientos térmicos: un calentamiento gradual (G) y uno directo (D) hasta temperaturas máximas de 1150 °C y 1200 °C. Las fases mineralógicas presentes en las lutitas contribuyeron a la formación de fases cristalinas y fase vítrea, necesaria para atrapar los gases y generar porosidad cuando se encuentra en estado líquido viscoso. Considerando las fases cristalinas, se identificó la formación de hematita en todos los agregados sinterizados; la formación de feldespato anortita en la lutita con mayor contenido de calcita (L1) y la formación de una espinela en la lutita con mayor contenido de Fe y Mg (L2). El tipo de tratamiento térmico realizado modifica la porosidad del agregado: cuanto mayor es la porosidad alcanzada, menor es la densidad, pero a su vez disminuye la resistencia a compresión. Para seleccionar el tratamiento adecuado se debe considerar qué propiedad es la determinante de acuerdo a la aplicación tecnológica que tendrá el agregado. Los valores de absorción obtenidos en todos los agregados sinterizados son inferiores al 0,1%. La sinterización y formación de fase vítrea en la superficie exterior explica la baja absorción de los agregados porosos obtenidos. Para aplicaciones en construcción, los agregados no presentarán entonces una variación en el contenido de humedad significativo que deba considerarse en la relación agua/cemento y trabajabilidad. Fue posible sinterizar en el laboratorio agregados porosos con propiedades tecnológicas comparables a los agregados livianos de calidad disponibles en el mercado: los agregados porosos obtenidos a 1200 °C y tratamiento directo (L1 D 1200 y L2 D 1200) presentan diámetro, densidad de partícula y resistencia a compresión similares a Liapor® 6,5 2/10.

According to their physicochemical characteristics, density and resistance, porous aggregates can be used for thermal and acoustic insulation, as building blocks, lightweight aggregate concrete, structural concrete and for geotechnical, gardening and hydroponics applications. In and around Olavarría in central Buenos Aires province, a large stock of lutites is extracted from the upper layers of limestone quarries used to produce Portland clinker. Lutites are a potentially viable raw material for manufacturing porous aggregates, while generating a value-added alternative for regional lutites. The aim of this work is to evaluate the mineralogical composition, main physical properties, pore structure and mechanical resistance of porous aggregates obtained from two lutites (L1 and L2) with different chemical and mineralogical compositions. Different thermal treatments were used: gradual heating (G) and direct heating (D) up to maximum temperatures of 1150 °C and 1200 °C. The mineralogical phases in the lutites contribute to the formation of crystalline and vitreous phases, necessary to trap gases and generate porosity when at viscous liquid state. Considering the crystalline phases, formation of hematite was identified in all sintered aggregates; formation of anorthite (feldspar) in the lutite with higher calcite content (L1) and formation of a spinel in the lutite with higher Fe and Mg content (L2). The type of heat treatment influenced the porosity of the aggregate: with increasing porosity, particle density decreased, as also did its compressive strength. Selection of the heat treatment will depend on the properties required according to the technological application intended for the aggregate. The absorption values in all sintered aggregates were less than 0.1%. The sintering and vitreous phase formation on the outer surface explain the low absorption of the porous aggregates obtained. Thus, for construction applications, the aggregates do not present significant variation in moisture content that should be considered in the water/cement ratio and workability. It was possible to sinter porous aggregates in the laboratory with technological properties comparable to quality lightweight aggregates available on

Os agregados porosos, de acordo com suas características físico-químicas, densidade e resistência, podem ser utilizados para isolamento térmico e acústico, como agregado leve em elementos estruturais pré-fabricados e concreto, em aplicações geotécnicas, jardinagem e hidroponia. Na região de Olavarría, no centro da província de Buenos Aires, existe um grande estoque de lutitos, obtido a partir da abertura de pedreiras de calcário utilizado para a produção de clínquer Portland. Os lutitos são uma matériaprima potencialmente viável para a produção de agregados porosos, ao mesmo tempo que geram uma alternativa com valor agregado aos lutitos da região. O objetivo do trabalho é avaliar a composição mineralógica, as principais propriedades físicas, a estrutura dos poros e a resistência mecânica de agregados porosos obtidos de dois lutitos (L1 e L2), com diferentes composições químicas e mineralógicas, utilizando diferentes tratamentos térmicos: um aquecimento gradual (G) e um direto (D) até temperaturas máximas de 1150 °C e 1200 °C. As fases mineralógicas presentes nos lutitos contribuíram para a formação de fases cristalinas e fase vítrea, necessária para reter os gases e gerar porosidade quando em estado líquido viscoso. Considerando as fases cristalinas, foi identificada a formação de hematita em todos os agregados sinterizados; a formação de feldspato anortita no lutito com maior teor de calcita (L1) e a formação de espinélio no lutito com maior teor de Fe e Mg (L2). O tipo de tratamento térmico realizado modifica a porosidade do agregado: quanto maior a porosidade alcançada, menor é a densidade, mas ao mesmo tempo diminui a resistência à compressão. Para selecionar o tratamento adequado, deve-se considerar qual propriedade é determinante de acordo com a aplicação tecnológica que o agregado terá. Os valores de absorção obtidos em todos os agregados sinterizados são inferiores a 0,1%. A sinterização e formação de fase vítrea na superfície externa explica a baixa absorção dos agregados porosos obtidos. Para aplicações em construção, os agregados não apresentarão então uma variação significativa no teor de umidade que deva ser considerada na relação água/cimento e trabalhabilidade. Foi possível sinterizar em laboratório agregados porosos com propriedades tecnológicas comparáveis aos agregados leves de qualidade disponíveis no mercado: os agregados porosos obtidos a 1200 °C e tratamento direto (L1 D 1200 e L2 D 1200) possuem diâmetro, densidade de partícula e resistência à compressão semelhantes ao Liapor® 6,5 2/10.