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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
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A infraestrutura rodoviária é um meio para A infraestrutura rodoviária é um meio para melhorar a qualidade de vidamelhorar a qualidade de vida
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¿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
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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
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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.
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Formaciones calizas
Formación
Barra Honda
San Miguel
Las Ánimas
Brito
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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
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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.
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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
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Proceso de Calcinación Artesanal
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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
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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
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Análisis de TGA
Inicio de descomposición de carbonatos (600°C)
Finaliza calcinación de carbonatos (850°C)
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Análisis TGA¿Cuánto debería ser el tiempo de calcinación?
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Análisis TGA¿Cuáles son los efectos de aplicar una temperatura de calcinación menor?
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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.
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Análisis TGA
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Análisis TGA
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Análisis TGAEvolución de la temperatura durante el apagado o
hidratación de la cal viva
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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
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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
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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.
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Aplicaciones
Antes Después
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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.