Anexo 9 Tarea B 2 3 rev0

 Valorisation of Waste Water Treatment Plants and
aggregates processing sludges for lightweight
aggregates production.
SLUDGE4AGGREGATES - LIFE 12/ENV/ES/123 ANEXO9 Caracterizacióntecnológicaymedioambientalde
losáridosligerosobtenidosenellaboratorio
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INTROMAC
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Fecha: 15/09/2015
LIFE12 ENV /ES/ 0123 Tabladecontenido
1. Antecedentes. ...................................................................................................................................... 3 2. Caracterización tecnológica y medioambiental de los áridos ligeros obtenidos en el laboratorio. ... 3 2.1.‐ Caracterización tecnológica de los áridos ligeros ................................................................................... 4 2.1.1.‐ Metodología de caracterización ....................................................................................................... 5 2.1.2.‐ Resultados y discusión ................................................................................................................... 13 2.1.3.‐ Conclusiones ................................................................................................................................... 15 2.2.‐ Caracterización medioambiental de los áridos ligeros ......................................................................... 17 2.2.1.‐ Metodología de caracterización ..................................................................................................... 17 2.2.2.‐ Requisitos medioambientales conforme a la Decisión 2003/33/CE .............................................. 20 2.2.3.‐ Resultados y discusión ................................................................................................................... 21 2.2.4.‐ Conclusiones ................................................................................................................................... 27 CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina2
LIFE12 ENV /ES/ 0123 1. Antecedentes.
El establecimiento de las dosificaciones óptimas de los lodos, procedentes tanto de la depuradora como de
la fabricación de áridos, para la fabricación semi-industrial de áridos ligeros en la planta piloto, pasa por la
realización de una serie de tareas previas a escala de laboratorio. Las acciones y tareas a realizar, aparecen
recogidas en la ACTION B.2 del proyecto S4A.
En esta acción (ACTION B.2) aparece una tarea específica destinada a la caracterización tecnológica y
medioambiental de los áridos obtenidos a escala de laboratorio, con el fin de conocer a priori sus
propiedades y predecir su comportamiento a escala semi-industrial.
Gran parte de las caracterizaciones tecnológicas de los áridos fabricados en laboratorio, fueron realizadas
en las instalaciones de INTROMAC, por técnicos asignados al proyecto. Hay que señalar, que
inicialmente INTROMAC no contaba con partida presupuestaria de personal para esta tarea B.2,
con lo que ha sido necesario habilitar esta partida presupuestaria, mediante el reajuste de otras
tareas del proyecto.
2. Caracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridos
ligerosobtenidosenellaboratorio.
La caracterización tecnológica y medioambiental se realizó sobre los áridos fabricados a escala de
laboratorio en las instalaciones de la Universidad de Castilla La Mancha.
Estos áridos fueron fabricados de acuerdo a la mejor de las dosificaciones obtenidas en los estudios previos
realizados en subtareas anteriores del proyecto.
En marzo de 2015, se recibió en INTROMAC una muestra de árido ligero identificado como LWAS-S.ED
(3)-1225º C-(2+10) min. Se recibieron 10 bolsas de plástico de 1 litro de capacidad cada una, lo que supone
un total de 10 litros de muestra para ensayo.
Los áridos presentan una forma esférica, una coloración grisácea y una granulometría similar (Fig 1)
Figura 1: a) Detalle de los áridos ligeros recibidos en el laboratorio. b) Muestra recibida en INTROMAC,
identificada como LWAS-S.ED (3)-1225º C-(2+10) min
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina3
LIFE12 ENV /ES/ 0123 2.1.‐Caracterizacióntecnológicadelosáridosligeros
Los ensayos básicos que inicialmente se habían contemplado como parte de la caracterización tecnológica
en la tarea B.2 del proyecto, se recogen en la siguiente tabla junto con una estimación inicial del volumen
de muestra necesaria en cada caso, con el fin de optimizar la muestra a fabricar en la fase de laboratorio.
(Tabla 1)
Ensayos según Anejo 16 EHE-08. Recomendaciones para la utilización de hormigones ligeros
DENOMINACIÓN
NORMA
Tipo
ensayo
Ár. Fino
Ár. Grueso
Granulometría
UNE-EN 933-1
ND
0,5 l.
2 l.
Índice de lajas
UNE-EN 933-3
ND
-
2 l.
Densidad de partículas y absorción de agua
UNE-EN 1097-6 Anexo C
-
1,5 l.
Densidad aparente
UNE-EN 1097-3
4 l.
4 l.
ND
Ensayos según UNE-EN 13055-1: Áridos ligeros. Parte 1: Áridos ligeros para hormigón, mortero e inyectado
(ADICIONALES)
Caras de fractura en árido grueso
UNE-EN 933-5
ND
-
2 l.
Determinación del contenido en cloruros
UNE-EN 1744-1
Re
2,5 l.
2,5 l.
Determinación del contenido en azufre total
UNE-EN 1744-1
Re
1,5 l.
1,5 l.
Determinación del contenido en sulfatos solubles
UNE-EN 1744-1
Re
1,5 l.
1,5 l.
Determinación de C.O. Húmicos
UNE-EN 1744-1
Re
1,5 l.
1,5 l.
Reactividad álcali-sílice
UNE 146508
Re
6 l.
6 l.
Resistencia al machaqueo
UNE-EN 13055-1 Anexo A
6 l.
Resistencia a la desintegración
UNE-EN 13055-1 Anexo B
2 l.
Resistencia a ciclos de hielo-deshielo
UNE-EN 13055-1 Anexo C
3 l.
Ensayos según UNE-EN 13055-2: Áridos ligeros. Parte 2: Áridos ligeros para mezclas bituminosas,
tratamientos superficiales y aplicaciones en capas tratadas y no tratadas (ADICIONALES)
Resistencia a ciclos de hielo-deshielo
UNE-EN 13055-2 Anexo B
-
3 l.
Solubilidad al agua
UNE-EN 1744-1
-
2 l.
Compatibilidad del árido con el betún
UNE-EN 12697-11
1,5 l.
-
Resistencia al pulimento acelerado
UNE-EN 1097-8
-
3 l.
Resistencia al choque térmico
UNE-EN 1367-5
-
12 l.
ND: No destructivo; Re: Reutilizada
Tabla 1. Ensayos exigibles a los áridos ligeros en construcción y obra civil. Estimación de cantidades de muestra
necesaria.
En esta primera parte de la caracterización de los áridos ligeros fabricados en laboratorio, se han evaluado
las propiedades físico-mecánicas y químicas (en cuanto a composición) de la muestra obtenida en las
instalaciones de la Universidad de Castilla La Mancha. Los ensayos planteados cubren los usos en
construcción y obra civil de acuerdo a los requisitos mínimos exigidos a nivel europeo por la certificación
de Marcado CE para la comercialización de materiales de construcción (según UNE-EN 13055-1: Áridos
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina4
LIFE12 ENV /ES/ 0123 ligeros. Parte 1: Áridos ligeros para hormigón, mortero e inyectado y UNE-EN 13055-2: Áridos ligeros.
Parte 2: Áridos ligeros para mezclas bituminosas, tratamientos superficiales y aplicaciones en capas
tratadas y no tratadas), así como la normativa técnica de aplicación nacional para los usos considerados
(Instrucción de hormigón estructural EHE–08 y su Anejo 16 y el Pliego de Prescripciones Generales para
obras de carreteras y puentes PG-3).
2.1.1.‐Metodologíadecaracterización
Aún haciendo la consideración de que determinados ensayos no alteran la calidad y características de la
muestra (ensayos de forma y clasificación principalmente), la cantidad de muestra disponible llevó a
seleccionar los ensayos que podían aportar información más relevante para esta fase de caracterización de
áridos ligeros fabricados en laboratorio. Por ello los trabajos realizados en esta tarea se enfocan a la
determinación de las propiedades físicas, mecánicas y químicas, dejando aparcadas las características
relativas a la durabilidad para futuras caracterizaciones. Por otro lado, dados el tamaño y la forma esférica
de la muestra, se centró la caracterización en los métodos aplicables a árido grueso, excepto aquello en lo
que se exige triturar la muestra a tamaños inferiores a 4 mm.
El esquema general de trabajo consistió por tanto en la ejecución “en serie” primeramente de los ensayos
“no destructivos” (granulometría y forma, densidades, reutilizando muestra para determinados ensayos),
ensayos “destructivos” (resistencia al pulimento acelerado, solubilidad al agua y resistencia al machaqueo)
y finalmente ensayos en que la muestra requería ser triturada, aprovechando y reutilizando la empleada en
el ensayo de resistencia al machaqueo (composición química y reactividad a los álcalis).
2.1.1.1.- Características geométricas:
 Granulometría
La determinación de la granulometría de las partículas se ha llevado a cabo siguiendo el procedimiento
operatorio recogido en la norma UNE-EN 933-1 “Ensayos para determinar las propiedades geométricas de
los áridos. Parte 1: Determinación de la granulometría de las partículas. Método del tamizado”.
El ensayo consistió en dividir y separar, mediante una serie de tamices, la muestra del árido ligero en
varias fracciones granulométricas de tamaño decreciente. Los tamaños de abertura y el número de tamices
se seleccionaron según su naturaleza y según la precisión requerida.
Figura 2. Granulometría por tamizado en seco mediante tamices de abertura cuadrada.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina5
LIFE12 ENV /ES/ 0123  Forma
La forma de la muestra de árido ligero se evaluó siguiendo el método de ensayo descrito en la norma UNEEN 933-3 “Ensayos para determinar las propiedades geométricas de los áridos. Parte 3: Determinación de
la forma de las partículas. Índice de lajas”.
El ensayo consistió en dos operaciones de tamizado. En primer lugar, mediante el uso de tamices se dividió
la muestra en fracciones granulométricas d¡/D¡. Cada una de las fracciones granulométricas d¡/D¡ se cribó a
continuación empleando para ello tamices de barras paralelas (Figura X) y separadas D¡/2.
El índice de lajas global se calcula a partir de la masa total de las partículas que pasan por los tamices de
barras expresado como porcentaje del total de la masa seca de las partículas sometidas a ensayo.
Figura 3. Tamiz de barras empleado en ensayo de índice de lajas.
 Caras de fractura
La determinación de las caras de fractura de la muestra de árido ligero se evaluó siguiendo el método de
ensayo descrito en la norma UNE-EN 933-5 “Ensayos para determinar las propiedades geométricas de los
áridos. Parte 5: Determinación del porcentaje de caras de fractura de las partículas del árido grueso”.
El ensayo consiste en la separación manual de las partículas del árido en dos grupos principales: las
partículas trituradas, incluyendo las totalmente trituradas, y las partículas redondeadas, incluyendo las
totalmente redondeadas.
Como ya se ha comentado, el árido sintetizado y fabricado en laboratorio tiene forma esférica. Por ello, la
gran mayoría de las partículas pueden considerarse como totalmente redondeadas, si bien existe un
pequeño porcentaje de partículas fracturadas (por el transporte y manipulación; en ningún caso por un
proceso de trituración), que se consideran como parcialmente trituradas.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina6
LIFE12 ENV /ES/ 0123 Figura 4. Detalle de la separación de partículas total y parcialmente redondeadas.
2.1.1.2.- Características físicas y mecánicas:
 Densidad y absorción
Debido a la importancia de la densidad y su variación significativa respecto a los áridos habituales, en este
tipo de muestras, se optó por la determinación de la misma mediante dos métodos.
a. Determinación de la densidad de partícula mediante balanza hidrostática
La determinación de la densidad de partícula mediante el método de la balanza hidrostática se ha realizado
siguiendo el procedimiento de ensayo descrito en la norma UNE-EN 1097 “Ensayos para determinar las
propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 6: Determinación de la densidad de partículas y la
absorción de agua”.
Figura 5: a) Pesada del árido en balanza hidrostática; b) Detalle secado superficial de partículas
La submuestra de ensayo preparada se sumerge en un deposito con agua a (22 ± 3) ºC durante (24 ± 0,5)
horas. Transcurrido dicho período, se determina la masa aparente en el agua de la cesta vacía sumergida en
agua , se introduce en ella el árido, se eliminan las posibles burbujas de aire y se anota la masa aparente en
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina7
LIFE12 ENV /ES/ 0123 el agua de la cesta con el árido saturado , así como la temperatura del agua en el momento de la
determinación de las 2 medidas.
Una vez determinada la pesada hidrostática, se extrae la cesta con el árido y se deja escurrir durante varios
minutos.
A continuación, la submuestra se expande en unicapa sobre unos paños absorbentes, eliminando
manualmente la película de agua que recubre las partículas. La submuestra debe estar alejada de toda
fuente de calor (luz solar, estufas,...).
Una vez eliminada la película de agua de la totalidad de partículas de la submuestra, se pesa el árido.
La submuestra se introduce en una estufa a (110 ± 5) ºC hasta la obtención de masa constante, anotando
ésta.
b. Determinación de la densidades de partícula de partícula mediante picnometría
La determinación de la densidad de partícula mediante el método del picnómetro se ha realizado siguiendo
el procedimiento de ensayo descrito en la norma UNE-EN 1097 “Ensayos para determinar las propiedades
mecánicas y físicas de los áridos. Parte 6: Determinación de la densidad de partículas y la absorción de
agua”
La densidad de partículas se calculó a partir de la relación masa y el volumen. La masa se determinó
pesando la muestra de árido ligero en condiciones de saturación, y pesándola de nuevo tras el secado en
estufa. El volumen se determinó a partir de la masa de agua desplazada por el método del picnómetro.
 Densidad de conjunto
La determinación de la densidad de conjunto se determinó siguiendo el método de ensayo recogido en la
norma UNE-EN 1097-3 “Ensayos para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte
3: Determinación de la densidad aparente y la porosidad”.
Previamente a la realización del ensayo como tal, se secó la muestra necesaria para la realización del
ensayo a 110 ºC. Posteriormente se procedió al pesado de un recipiente vacío de volumen conocido (1
litro) y a llenarlo con la muestra de árido ligero, retirando el exceso de muestra de la parte superior del
mismo. Se niveló la superficie con una regla de acero, teniendo cuidado de no producir compactación y se
pesó.
Dada la forma esférica de las partículas la operación de enrase fue dificultosa; por este motivo se realizó el
ensayo por duplicado de modo que el valor medio fuera más ajustado a esta característica del árido ligero
(ver figura 6).
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina8
LIFE12 ENV /ES/ 0123 Figura 6. Molde para determinadas de la densidad aparente y porosidad
 Resistencia al machaqueo
El método de ensayo empleado para establecer la resistencia al machaqueo del árido ligero ha sido el
recogido en la norma UNE-EN-13055-1, anexo A “Determinación de la resistencia al machaqueo”. Se
aplicó el procedimiento 1, dada la granulometría y la densidad aparente del árido ligero ensayado.
La muestra de ensayo preparada, con una granulometría comprendida entre 4 mm y 10 mm
aproximadamente, se colocó en el interior de un cilindro de acero especificado, y se vibró en una mesa
vibratoria durante unos 20 segundos para acomodar las partículas de árido. Tras el vibrado se introdujo un
émbolo a presión un recorrido de 20 mm, midiendo la fuerza aplicada para determinar la resistencia al
machaqueo del árido ligero.
Figura 7. a) Ejecución de ensayo en prensa multiensayo; b) Detalle de muestra en cilindro tras ensayo
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina9
LIFE12 ENV /ES/ 0123  Resistencia al pulimento
El método de ensayo empleado para establecer la resistencia al pulimento acelerado del árido ligero ha
sido el recogido en la norma UNE-EN-1097-8 “Propiedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 8:
Determinación del coeficiente de pulimento acelerado”.
Este ensayo evalúa la resistencia al pulimento de las partículas de un árido, o lo que es lo mismo, su
resistencia a perder aspereza en su textura superficial. Es de gran importancia en áridos que van a ser
utilizados en capas de rodadura de naturaleza bituminosa.
Con una muestra de los áridos a utilizar se preparan unas probetas de resina epoxi que posteriormente son
sometidas a ciclos de pulido por medio de abrasivos de dos tipos (grueso, compuesto por grano de esmeril,
y fino, compuesto por polvo de esmeril) introducidos en húmedo entre las probetas y la rueda de goma que
produce el desgaste. Los ciclos de pulido duran 3 horas con cada abrasivo.
El coeficiente de rozamiento se mide por medio del péndulo de fricción TRRL al final del ensayo, y
permite caracterizar al árido, en comparación con el coeficiente de rozamiento de un árido de control CPA,
mediante el coeficiente de pulido acelerado (CPA) o valor final del coeficiente de rozamiento medido con
el péndulo.
Al árido grueso de la capa de rodadura se le exigirá un CPA mínimo dependiendo del tráfico que vaya a
tener que soportar el pavimento.
En el caso del árido ligero ensayado, por su tamaño uniforme, y además inferior al recogido en el método
normalizado, las probetas fabricadas sobrepasan el número máximo de partículas, y por su forma esférica,
abarcan menos superficie expuesta al pulimento que en el caso de un árido normal.
Figura 8: a) Detalle probeta antes del ensayo; b) Detalle probeta tras primer ciclo de pulimento acelerado; c) Detalle
de probeta en péndulo de fricción; d) Probeta ensayada en péndulo de fricción.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina10
LIFE12 ENV /ES/ 0123 2.1.1.3.- Sustancias perjudiciales
 Sulfatos solubles
La determinación de los sulfatos solubles en las muestras de árido ligero (fracción fina procedente del
machaqueo) se ha realizado siguiendo el método de ensayo recogido en la norma UNE-EN 1744-1
apartado 12 “Ensayos para determinar las propiedades químicas de los áridos. Parte 1: Análisis químico.
Determinación de los sulfatos en ácido”.
Los sulfatos se extraen de una porción de la muestra de árido ligero empleando una disolución de ácido
clorhídrico diluido. El contenido en iones sulfato se determina por gravimetría y se expresa como
porcentaje en masa del árido.
 Compuestos totales de azufre
La determinación de los compuestos totales de azufre en las muestras de fracción fina procedente del
machaqueo del árido ligero, se ha realizado siguiendo el método de ensayo recogido en la norma UNE-EN
1744-1 apartado 11 “Ensayos para determinar las propiedades químicas de los áridos. Parte 1: Análisis
químico. Determinación del contenido total en azufre”.
Una probeta de ensayo del árido se trata con peróxido de hidrógeno y ácido clorhídrico para transformar
todos los compuestos de azufre en sulfatos. Posteriormente, todos los sulfatos se precipitan como sulfato
de bario (BaSO4) en un medio alcalino por adición de hidróxido de amonio y posterioremente cloruro de
bario. La disolución con el sulfato de bario precipitado se deja reposar durante unas 12 horas en un lugar
caliente. Se filtra y se calcina el precipitado en un crisol de porcelana a unos 925 ± 25 ºC con un horno
mufla eléctrico hasta observar una constancia de masa en el crisol. El contenido en azufre se expresa como
SO3 soluble en porcentaje con respecto a la masa del árido.
Figura 9. a) Disolución con adición de cloruro de bario; b). Precipitado tras calcinación
 Cloruros
La determinación de los cloruros se ha realizado siguiendo el método de ensayo descrito en la norma UNEEN 1744-1 apartado 8 “Ensayos para determinar las propiedades químicas de los áridos. Parte 1: Análisis
químico. Determinación de los cloruros solubles por potenciometría (Método alternativo)”.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina11
LIFE12 ENV /ES/ 0123 En este ensayo se lleva a cabo la extracción de cloruros con unos 100 g de árido ligero y un litro de agua
introducida en botellas de polietileno de boca ancha y tapón roscado. El conjunto se somete a agitación
durante 1 hora en un agitador de rodillos. El extracto final obtenido se filtra mediante vacío suave a través
de un papel de filtro de textura media. Sobre el líquido claro obtenido se analiza el contenido de cloruros.
El método de análisis de los cloruros soluble extraídos se basa en la medida potenciométrica de unos 100
ml de disolución, sobre la cual se van añadiendo progresivamente volúmenes conocidos de nitrato de plata
de concentración 0.02 N, esto permite precipitar los cloruros como cloruro de plata. El potencial de la
disolución se registra con cada adición de nitrato de plata medido con un electrodo selectivo de plata. Se
considera que los cloruros están completamente valorados cuando se alcanza el punto de equivalencia. Esto
se produce cuando se observa un brusco salto del potencial a pequeñas variaciones de volumen de plata
adicionada. A partir del volumen de nitrato de plata que es necesario adicionarlo, se puede determinar el
porcentaje de los mismos con respecto a la masa de árido.
 Reactividad árido-álcali
El método de ensayo aplicado para determinar la reactividad árido álcali-sílice de la fracción fina
procedente del machaqueo del árido ligero es el descrito en la norma UNE 146508 “Ensayo de áridos.
Determinación de la reactividad potencial álcali-sílice y álcali-silicato de los áridos. Método acelerado de
las probetas de mortero”.
El ensayo realizado por este método permite evaluar la reactividad potencial de tipo álcali-sílice o álcalisilicato de los áridos, a través de la determinación de la expansión de probetas de mortero sumergidas en
una disolución de NaOH a elevada temperatura. Para la fabricación de las probetas, la distribución
granulométrica del árido ligero se ha hecho por volumen, dada su baja densidad en comparación con un
árido de peso normal. Además, dada la elevada absorción de agua, para conseguir una mezcla trabajable
fue necesario añadir más cantidad de agua de la establecida en el procedimiento normalizado del ensayo.
Este método está basado en la medida del cambio de longitud experimentado por una serie de probetas de
mortero (Figuras 10b y 10c ) elaboradas con el árido que se quiere estudiar, después de haber sido
sumergidas en agua a 80 °C ±2 °C (durante el primer día) y en una disolución de NaOH 1N a 80 °C ±2 °C
(durante los 14 días siguientes).
Figura 10. a) Preparación de granulometría para ensayo; b) Fabricación en moldes de probetas de mortero; c) Detalle
de probetas de ensayo.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina12
LIFE12 ENV /ES/ 0123  Solubilidad al agua
La determinación de los cloruros se ha realizado siguiendo el método de ensayo descrito en la norma
UNE-EN 1744-1 apartado 16 “Ensayos para determinar las propiedades químicas de los áridos. Parte 1:
Análisis químico. Determinación de la solubilidad al agua”.
Para la realización de este ensayo se empleó un volumen aproximado de 1 litro de árido ligero, con el
equivalente al doble de su masa en agua. Se introduce todo en una botella herméticamente cerrada. Se
mezcla su contenido continuamente por medio de un agitador rotatorio durante al menos 24 horas. Se
dejan decantar los sólidos y se filtra la mayor parte del líquido sobrenadante haciéndolo pasar por un papel
de filtro de textura media seco y previamente tarado. Se transfiere árido decantado de la botella de
extracción a una cápsula de evaporación. Se añade el papel de filtro y las partículas retenidas al árido
contenido en la cápsula. Se seca y enfría el contenido de la cápsula hasta masa constante y se pesa. Se
cálcula la masa de árido soluble restando el valor anterior a las masas de la cápsula y papel de filtro. El
valor se expresa como porcentaje con respecto a la masa de árido antes de la extracción.
Indicar que si bien el valor obtenido de los componentes solubles es prácticamente insignificante, la
muestra del árido se disgregó y deshizo tras el proceso de agitación llevado a cabo para la preparación del
extracto.
2.1.2.‐Resultadosydiscusión
En esta fase del proyecto, los ensayos realizados se han centrado en determinar las principales propiedades
dependientes de la naturaleza del árido y más condicionantes para comprobar su adecuación al uso que se
le plantea, este es, como árido ligero para construcción y obra civil (granulometría, densidades, absorción
de agua, resistencia al machaqueo, reactividad, etc.), teniendo en cuenta la tipología y características de
esta muestra de árido ligero obtenida a escala de laboratorio. A continuación (Tabla 2), se resumen los
ensayos realizados y los resultados obtenidos en los mismos de la muestra referida anteriormente.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina13
LIFE12 ENV /ES/ 0123 DENOMINACIÓN
RESULTADO
Tamaño máx. D= 10mm. Tamaño mín. d=6,3 mm.
Determinación de la granulometría de partículas por el método del
tamizado. (Tamizado en seco)
Cu próximo a 1. Muy uniforme
Contenido en finos (F) = 0,00%
Determinación de la forma de las partículas. Índice de lajas
Determinación de la forma de las partículas. Porcentaje caras de
fractura del árido grueso
Determinación de la densidad aparente y la porosidad
Árido grueso. Determinación de la densidad de partículas y
absorción de agua. Método del picnómetro.
Árido grueso. Determinación de la densidad de partículas y
absorción de agua. Método de la balanza hidrostática.
IL= 0
CC
0
CR
100
CTC
0
CTR
99
D
0,820 Mg / m³
%Huecos (v)
63,7 %
ρa
2,257 Mg / m³
ρrd
1,393 Mg / m³
ρssd
1,775 Mg / m³
WA24
27,438 %
ρa
2,331 Mg / m³
ρrd
1,431 Mg / m³
ρssd
1,816 Mg / m³
WA24
26,893 %
Resistencia al machaqueo de áridos ligeros. (Procedimiento 1)
Ca= 5,1 N/mm2
Determinación del coeficiente de pulimento acelerado
CPA= 76
Cloruros solubles en agua por el método de Volhard
0,0044%
Determinación del contenido total en azufre
0,1%
Determinación de los sulfatos solubles en ácido
0,1%
Solubilidad al agua
0,05 %
UNE 146508:1999EX
Árido NO REACTIVO
Tabla 2. Resumen de resultados de ensayos de caracterización tecnológica.
Vistos los valores obtenidos de densidad aparente de partículas y a la densidad aparente del conjunto, el
árido cumple una de las dos condiciones para ser considerado como árido ligero según las normas
armonizadas de producto UNE-EN 13055-1 y UNE-EN 13055-2 (valor de densidad aparente inferior a
1,20 Mg/m3).
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina14
LIFE12 ENV /ES/ 0123 Según lo recogido en el anejo 16 de la EHE-08: Recomendaciones para la utilización de hormigón ligero,
y dados los resultados de la densidad aparente de partículas y la densidad aparente de conjunto, el árido
ligero fabricado puede clasificarse para su empleo en hormigones ligeros estructurales (HLE), al nivel de
la arcilla expandida, la piedra pómez u otro tipo de árido ligero sintético.
En cuanto al tamaño máximo y mínimo del árido en volumen, se corresponden con los mismos que los
referidos a la masa, dada la gran uniformidad de tamaños en la muestra ensayada. Se correspondería a una
fracción granulométrica 6,3/10 mm. (Serie Básica+Serie 2).
El índice de lajas resulta ser 0, dada la forma esférica casi perfecta de las partículas del árido ligero, al
igual que las caras de fracturas nulas, puesto que en la síntesis las partículas adquieres esta forma de esfera
y no han sufrido ningún tratamiento ni modificación previa.
En cuanto a los requisitos físico-mecánicos, no se realizó el desgaste de Los Ángeles por no ser de
aplicación. La absorción de agua, como era esperable, sí resulta elevada, una media de un 27%. Como
recoge la EHE-08, no obstante, para evitar que este fenómeno altere las propiedades del hormigón fresco
(asentamiento, etc) habrá que adoptar métodos o tratamientos previos (como presaturación) que los evite.
No resultó posible en esta primera fase realizar ensayos que evalúen la durabilidad de los hormigones
fabricados con este árido ligero.No obstante, es destacable el valor obtenido en el ensayo de resistencia al
machaqueo de árido ligeros, lo que refuerza su idoneidad para empleo en hormigones ligeros estructurales,
como se ha comentado previamente.
Respecto a las aplicaciones en obra civil, la caracterización se ha centrado en su uso como componente en
mezclas bituminosas, al hilo de lo exigido en la norma UNE-EN 13055-2: Áridos ligeros. Parte 2: Áridos
ligeros para mezclas bituminosas, tratamientos superficiales y aplicaciones en capas tratadas y no tratadas.
Tomando no obstante como referencia el PG-3, y en concreto sus artículos 542 y 543, analizando los
parámetros ensayados, señalar como se dijo que la forma y limpieza de las partículas del árido ligero
fabricado es buena, pero no en lo que respecta a las caras de fractura (parámetro modificable en un proceso
de producción industrial); y destaca sobremanera el valor obtenido de CPA, aunque es necesario realizar
consideraciones al respecto. No se pudo en cualquier caso en esta caracterización inicial analizar la
compatibilidad del árido ligero fabricado con el betún.
Por último indicar que de cara a otras aplicaciones previstas, como agricultura, jardinería, hidroponía, etc,
el parámetro de absorción de agua (27%) resulta idóneo para estos usos.
2.1.3.‐Conclusiones
A la vista de los resultados obtenidos en esta fase de caracterización inicial y de su análisis, señalar que
respecto a las aplicaciones en construcción y obra civil, el árido ligero fabricado presenta excelentes
propiedades en cuanto a forma, densidad y resistencia (al machaqueo) para su uso en hormigones ligeros
estructurales (HLE), salvedad hecha de la absorción del agua, pero este es un factor conocido y controlable
en la fabricación de hormigones con áridos ligeros.
En concreto en relación con la resistencia al machaqueo, el valor obtenido de 5.1 N/mm2 es bastante
superior a referencias encontradas de áridos ligeros comerciales tipo arcilla expandida de altas resistencias,
con resistencias al machaqueo en el entorno de 1 N/mm2.
Respecto a la posible aplicación en mezclas bituminosas, resulta muy prometedor su valor de CPA, lo que
unido a una densidad de partículas no excesivamente baja, hacen que se considere viable su uso en esta
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina15
LIFE12 ENV /ES/ 0123 aplicación en zonas puntuales que requieran una elevada adherencia o bien que necesiten un mayor grado
en seguridad vial. No obstante, es necesario realizar algunas puntualizaciones al respecto:
‐
Como ya se ha comentado, las probetas ensayadas cuentan con un número de partículas superior al
máximo marcado por la norma de ensayo (una media de 59,5 frente al límite de 46), y debido a su
forma redondeada, la superficie expuesta a la rueda y al abrasivo resulta ser menor que en el caso
de un árido de machaqueo procedente de cantera.
‐
Al tacto la superficie pulida de las partículas resulta muy rugosa, pero aparentemente alguna de las
partículas se ha partido directamente durante el proceso de pulimento acelerado, creando una
macrotextura más desigual (además de rugosa). Esto podría ser una de las causas de un valor tan
elevado de CPA.
‐
Al hilo del último comentario, señalar que si bien la resistencia al pulimento es muy elevada, es
esperable igualmente un desgaste rápido por la porosidad propia del material y su baja resistencia
mecánica en comparación con un árido de cantera, lo que puede ser un inconveniente a la hora de
su aplicación práctica en capas de rodadura de carreteras.
En general, se considera que los resultados son muy prometedores de cara a la aplicación del árido ligero
en construcción y obra civil, si bien esto deberá refrendarse con la caracterización completa que debe ser
realizada a los áridos ligeros que se fabriquen en la planta piloto en la siguiente fase del proyecto.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina16
LIFE12 ENV /ES/ 0123 2.2.‐Caracterizaciónmedioambientaldelosáridosligeros
Bajo esta tarea se llevaron a cabo los trabajos de caracterización tecnológica, química y medioambiental de
los áridos ligeros de cara a su aplicación en agricultura (hidroponía) y construcción. Se realizó
fundamentalmente la caracterización de los áridos ligeros mediante ensayos químicos basados en procesos
de lixiviación y percolación ascendente. El estudio se realizó sobre los áridos ligeros originales tal y como
se recibieron en su forma esférica, así como con los mismos áridos triturados parcialmente con el objeto de
ver posibles diferencias en el comportamiento respecto a su lixiviación. El hecho de estudiar los áridos
triturados permitió determinar si existía una mayor liberación de componentes tóxicos, ya que durante su
aplicación en el ámbito de la construcción es muy probable que puedan llegar a romperse o fracturarse.
El conocimiento de estos resultados permitirá clasificar si existe o no un riesgo potencial en el uso de estos
áridos ligeros, mediante comparación de los valores obtenidos en la caracterización medioambiental con
respecto a valores límites establecidos por la Decisión del Consejo 2003/33/CE a nivel europeo y el Real
Decreto 865/2010. La primera permite establecer requisitos y límites para el uso de residuos granulares y
lodos a todos los ámbitos, esto incluiría tanto agricultura como construcción. Por otro lado, el Real Decreto
establece requisitos fundamentalmente para el uso de arcillas expandidas en agricultura. Los parámetros
definidos por este decreto son igualmente aplicables a áridos ligeros procedentes de lodos para su empleo
en sustratos de cultivo. De este modo, se podrá adecuar la gestión controlada de los áridos para su
aplicación, así como su gestión y disposición adecuada como futuro residuo en materia de medioambiente.
2.2.1.‐Metodologíadecaracterización
2.2.1.2.- Preparación previa de la muestra
La caracterización se realizó sobre 2 kg de muestra de árido ligero original y 2 kg de muestra triturada a un
tamaño de 1 mm con un contenido en humedad inferior al 0.02 %. Para los ensayos de lixiviación se
tomaron dos porciones de cada tipo de muestra a caracterizar, una porción de árido ligero original y otra del
triturado, y se secaron en estufa a no más de 40 ºC durante 24 horas.
2.2.1.3.- Ensayos de lixiviación
Los ensayos de lixiviación se han realizado siguiendo el procedimiento normativo UNE-EN-12457-4:2003
“Caracterización de residuos. Lixiviación. Ensayo de conformidad para la lixiviación de residuos
granulares y lodos”. Este tipo de ensayo se realizó utilizando una cantidad de masa equivalente a 0.090 ±
0.005 Kg de residuo seco a 110 ºC. A esta fracción de residuo se le añadió agua desionizada calidad miliQ
como agente lixiviante. La cantidad de agua añadida fue la necesaria para que la relación líquido/sólido
(L/S) fuera igual a 10 l/kg. Dicha relación es la indicada por la norma utilizada para comparar los
resultados obtenidos con los valores límite especificados de acuerdo con la Decisión 2003/33/CE.
El conjunto residuo-líquido se llevó a agitación constante durante 24 horas a una temperatura de 20 ºC.
Posteriormente se filtró el líquido resultante a vacío utilizando un filtro de celulosa con un tamaño de poro
menor a 0.45 µm. Sobre el eluato se determinaron los contenidos de As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb,
Sb, Se, Zn, cloruros, sulfatos, fluoruros, índice de fenol, carbono orgánico disuelto (COD) y sólidos totales
disueltos (STD) Además, se determinaron características del lixiviado como el pH y la conductividad.
Por otro lado, para evaluar los requisitos según el Real Decreto 865/2010 para el uso de áridos ligeros en
cultivos hidropónicos se siguió el procedimiento aplicable al de las arcillas expandidas. Este consistió en
tomar unos 100 g de árido ligero, secado en estufa previamente a 105 ºC, y mezclarlo con agua
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina17
LIFE12 ENV /ES/ 0123 desionizada en la proporción 1:10. Se agitó durante 2 horas y se filtró el eluato resultante del cual se
determinaron el pH, conductividad (expresada como KCl), Ca, Na, Mg, cloruros, fluoruros, sulfatos y
carbonatos. Estos análisis se llevaron a cabo de la misma manera sobre el árido ligero triturado.
2.2.1.4.- Ensayo de lixiviación mediante el método de percolación
Los ensayos de lixiviación por percolación se han realizado siguiendo un método interno basado en el
proyecto de norma prEN-14405 “Caracterización de residuos. Prueba de comportamiento de lixiviación:
ensayo de percolación de flujo ascendente para componentes inorgánicos”. El interés de esta
caracterización radica en someter al árido ligero, tanto triturado como en su forma original, a todo de tipo
de condiciones susceptibles de dar lugar a la lixiviación de sus componentes. En entre ellas, el ensayo de
percolación mediante el flujo ascendente constituye un método de lixiviación de componentes en
condiciones más agresivas y complementarias a las del ensayo de lixiviación convencional descrito más
arriba. En la percolación las muestras de árido son sometidas a condiciones hidráulicas dinámicas, por
medio de las cuales se liberan los componentes del material en estudio.
Este método consiste en introducir la muestra de árido compactado, con o sin reducción de tamaño, en una
columna a través de la cual se hace pasar un flujo ascendente de agua desionizada tipo mili-Q. A partir del
ensayo de percolación se obtienen diferentes fracciones acumuladas de eluato en diferentes etapas del
proceso; las cuales equivalen a una relación líquido/sólido (L/S) determinada. Según la norma empleada las
fracciones recolectadas de eluato oscilan desde 0.1-10 l/kg.
Según la Decisión 2003/33/CE los límites establecidos de componentes inorgánicos estudiados se aplican a
la fracción 0.1 l/kg. Sin embargo, en lo referente a las muestras de árido, se optó por analizar la fracción
equivalente a una relación equivalente a 10 l/kg. Esto permitió por un lado, comparar con los resultados
del ensayo de lixiviación convencional, descritos anteriormente. Por otro lado, establecer condiciones
extremas de lixiviación en las dos tipos de muestras estudiadas. Se consiguió evaluar de manera clara su
idoneidad desde el punto de vista medioambiental y de acuerdo con los criterios establecidos que marca la
normativa vigente. Los componentes inorgánicos estudiados en la fracción mencionada fue restringida sólo
a componentes inorgánicos metálicos tales como As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Zn.
2.2.1.5.- Determinación de parámetros orgánicos
Sobre las muestras de árido ligero original y el mismo triturado se determinaron parámetros orgánicos de
interés tal y como se especifican en la decisión 2003/33/CE. Entre ellos se incluye el carbono orgánico total
(COT), Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xilenos (BTEX), Policlorobifenilos (PCB), Hidrocarburos
policíclicos aromáticos (HPA), aceites minerales e hidrocarburos totales C10-C40.
Para complementar con estos resultados se llevó a cabo el análisis elemental sobre cada muestra, antes y
después de ser sometida al ensayo de lixiviación para la determinación de parámetros hidropónicos. Se
determinaron los porcentajes de carbono, hidrógeno, nitrógeno y azufre, los cuales están asociados a
compuestos orgánicos presentes en el árido. Sus valores proporcionan una idea aproximada de los
contenidos orgánicos en relación a los determinados de acuerdo a la Decisión 2003/33/CE.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina18
LIFE12 ENV /ES/ 0123 PROPIEDAD/PARÁMETRO
Ensayo de lixiviación (Decisión 2003/33/CE)
MÉTODO DE ANÁLISIS
UNE-EN 12457-4
pH
UNE-ISO 10523
Conductividad
UNE-ISO 7888 y UNE-EN 27888
As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Mo,
Ni, Se y Zn
UNE-EN-ISO 17852, UNE 6966, UNE-EN-ISO 11885 y
UNE-EN-ISO 17294-2,
Análisis del lixiviado Cloruro
(Decisión
Fluoruro
2003/33/CE)
Sulfato
UNE-N-ISO 10304-1
UNE-EN-ISO 10304-1
UNE-EN-ISO 10304-1
Índice de fenol
UNE-EN-ISO 14402
Carbono orgánico disuelto (COD)
UNE-EN 1484
Sólidos totales disueltos (STD)
UNE-EN 15216
Ensayo de percolación según Decisión 2003/33/CE
pH
Método interno basado en la norma prEN-14405
UNE-ISO 10523
Análisis del percolado Conductividad
UNE-ISO 7888 y UNE-EN 27888
(Decisión 2003/33/CE) As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Mo,
Ni, Se y Zn
UNE-EN-ISO 17852, UNE 6966, UNE-EN-ISO 11885 y
UNE-EN-ISO 17294-2,
Componentes
Orgánicos
(Decisión 2003/33/CE)
COT
UNE-EN 13137
BTEX
Método propio mediante GC-MS
PCB
Método propio (extracción acetona/hexano). GC-MS
Aceite mineral
Método propio (extracción acetona-hexano). GC-FID)
Hidrocarburos totales (C10-C40) UNE-EN-ISO 16703
HPA
Capacidad de neutralización ácida (CNA)
Método propio (extracción con acetona/hexano) GC-MS)
Método propio
Ensayos hidropónicos (extracción en agua desionizada) Real Decreto 865/2010
Análisis de la
extracción
pH
Método propio
Conductividad
Método propio
Ca, Na, Mg
Método propio por cromatografía iónica
Cloruro
Método propio por valoración potenciométrica
Fluoruro
Método propio por cromatografía iónica
Sulfato
UNE-83956:2008
Carbonatos
Método propio con HCl
C. orgánico del árido ligero antes y después lixiviación
Análisis elemental de C, H, N y S
Tabla 3. Parámetros y métodos de análisis empleados en la caracterización medioambiental de los áridos ligeros.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina19
LIFE12 ENV /ES/ 0123 La tabla anterior (Tabla 3) recoge una recopilación de los ensayos y análisis realizados para determinar la
idoneidad medioambiental del árido ligero según la Decisión 2003/33/CE y el Real Decreto 865/2010, así
como los métodos y procedimientos empleados en cada uno de ellos.
El cumplimiento de los valores obtenidos con respecto a los requisitos especificados en Real Decreto
865/2010 y la Decisión 2003/33/CE, permitirá clasificar el árido ligero estudiado como material inerte, no
peligroso o peligroso siempre que se cumplan los límites de estos parámetros junto con los de tipo
inorgánico marcados por la normativa. Por supuesto, conviene destacar que el interés de estos análisis es
demostrar que los áridos ligeros obtenidos a partir de lodos para su uso en construcción, como áridos
ligeros, y en agricultura como sustituto al uso de arcillas expandidas, constituyan una alternativa química y
biológicamente inerte.
Estos análisis se han realizado en los laboratorios del Servicio de Apoyo a la Investigación de la
Universidad de Extremadura (SAIUEX) y los laboratorios de AlCONTROL LABORATORIES.
2.2.2.‐RequisitosmedioambientalesconformealaDecisión2003/33/CE
Complementariamente a la información proporcionada Real Decreto 865/2010, en relación a los requisitos
que deben cumplir los áridos para su uso en agricultura y como residuo para construcción, a continuación
se detallan los valores máximos tolerables conforme a la Decisión 2003/33/CE en relación a los parámetros
de lixiviación y componentes orgánicos totales (Tabla 4).
PARAMETRO
VALORES LÍMITES SEGÚN DECISIÓN 2003/33/CE
Lixiviación con relación L/S=10 l/kg, mg/kg de materia seca
Lixiviado
Inertes
No peligrosos
Peligrosos
Arsénico
0,5
2
25
Bario
20
100
300
Cadmio
0,04
1
5
Cromo total
0,5
10
70
Cobre
2
50
100
Mercurio
0,01
0,2
2
Molibdeno
0,5
10
30
Níquel
0,4
10
40
Plomo
0,5
10
50
Antimonio
0,06
0,7
5
Selenio
0,1
0,5
7
Cinc
4
50
200
Cloruros
800
15000
25000
Fluoruros
10
150
500
Sulfatos
1000
20000
50000
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina20
LIFE12 ENV /ES/ 0123 PARAMETRO
VALORES LÍMITES SEGÚN DECISIÓN 2003/33/CE
Índice de fenol
1
N.A
N.A
COD
500
800
1000
STD
4000
60000
100000
Máximo 5 %
Máximo 6 %
sobre materia seca
sobre materia seca
Mínimo 6
N.A
COT
pH
N.A
Percolación con C0= L/S= 0,1 l/kg expresados en mg/l
Percolado
Inertes
No peligrosos
Peligrosos
Antimonio
0,06
0,3
3
Arsénico
4
20
60
Bario
0,02
0,3
1,7
Cadmio
0,1
2,5
15
Cromo
0,6
30
60
Cobre
0,002
0,03
0,3
Mercurio
0,2
3,5
10
Plomo
0,12
3
12
Molibdeno
0,15
3
15
Níquel
0,1
0,15
1
Selenio
0,04
0,2
3
Zinc
1,2
15
60
No peligrosos
Peligrosos
N.A
N.A
Contenido total parámetros orgánicos, mg/kg de materia seca
Componentes orgánicos
Inertes
COT (Carbono orgánico total)
30000
BTEX
6
PCB (7 congéneres)
1
Aceite mineral (C10-C40)
500
HPA (16 congéneres)
55
Tabla 4 Valores máximos tolerables de parámetros inorgánicos presentes en lixiviados, percolados y componentes
orgánicos totales presentes en el residuo según Decisión 2003/33/CE.
2.2.3.‐Resultadosydiscusión
A continuación se muestran los resultados obtenidos en la caracterización medioambiental conforme a la
decisión 2003/33/CE. Tal y como se comentó en la metodología de caracterización, todo los ensayos
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina21
LIFE12 ENV /ES/ 0123 medioambientales realizados sobre el árido ligero se compararon con muestras de árido triturado. El objeto
era evaluar la influencia en los procesos de lixiviación de cualquier proceso de disgregación o rotura que
pudiera sufrir el árido durante su aplicación o a lo largo de su vida útil.
En la tabla 5 se muestran los resultados con las características de los lixiviados obtenidos conforme a los
procedimientos descritos en la tabla 3.
PARÁMETRO, Unidades
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
ÁRIDO LIGERO TRITURADO
pH del lixiviado
10,67
10,10
Temperatura medida pH, °C
20,3
21,20
Conductividad, µS/cm
151,3
104,5
0,045
0,064
+
CNA, mol H3O /kg
Tabla 5 Características del lixiviado obtenido mediante procedimiento UNE-EN 12457-4 con una relación Liquidosólido equivalente a 10, es decir, L/S=10 l/kg.
PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL, mg/kg de
materia seca
ÁRIDO LIGERO TRITURADO,
mg/kg de materia seca
Antimonio
0,039
0,043
Arsénico
0,61
0,68
Bario
<0,1
<0,1
Cadmio
<0,01
<0,01
Cromo
0,25
0,27
Cobre
<0,1
<0,1
Mercurio
<0,001
<0,001
Plomo
<0,1
<0,1
Molibdeno
0,76
0,79
Niquel
<0,1
<0,1
Selenio
<0,039
<0,039
Zinc
<0,2
<0,2
Cloruro
<10
<10
Fluoruro
3,7
3,9
Sulfato
39,3
39,8
Índice de fenol
<0,1
<0,1
COD
<5
6,1
STD
1120
900
Tabla 6 Análisis de componentes en el lixiviado obtenido según mediante procedimiento UNE-EN 12457-4 con una
relación Liquido-sólido L/S=10 l/kg. La metodología y normativa empleada en el análisis para cada parámetro
determinado se indica en la tabla 3
Según los resultados de la tabla 6 los valores de los componentes inorgánicos presentes en el lixiviado de
las muestras estudiadas, se encuentran dentro de los límites que permiten clasificar al árido como inerte
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina22
LIFE12 ENV /ES/ 0123 conforme a la decisión 2003/CE/33. Los resultados tanto del árido, en su forma original, como triturado son
prácticamente idénticos. Se observan algunas diferencias en el carbono orgánico disuelto (COD) y los
sólidos totales disueltos (STD) que no son muy significativas. Estos dos parámetros son especialmente
críticos sino se cumplen al pH y conductividad del lixiviado (tabla 2.13), lo que implicaría unas
condiciones de pH específicas, para asegurar su cumplimiento; sin embargo este no es el caso.
Los datos obtenidos durante el ensayo de percolación ascendente sobre los dos tipos de muestras se recogen
en las tablas 7 y .8.
PARÁMETRO, Unidades
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
ÁRIDO LIGERO TRITURADO
pH del percolado
8,17
7,88
Temperatura medida pH, °C
20,1
19,30
Conductividad, µS/cm
87,1
126,6
Tabla 7 Tabla 2.13 Características del lixiviado obtenido por el procedimiento de percolación en flujo ascendente
mediante procedimiento prEN-14405.
PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL, mg/l
ÁRIDO LIGERO TRITURADO,
mg/l
Antimonio
0,0042
0,005
Arsénico
0,045
0,1
Bario
<0,005
<0,005
Cadmio
<0,0004
<0,0004
Cromo
0,036
0,054
Cobre
<0,005
<0,005
Mercurio
<0,00005
0,00005
Plomo
<0,01
<0,01
Molibdeno
0,078
0,08
Niquel
<0,01
<0,01
Selenio
<0,0039
<0,0039
Zinc
<0,02
<0,02
Tabla 8 Análisis de componentes inorgánicos en el lixiviado obtenido por el procedimiento de percolación en flujo
ascendente mediante procedimiento prEN-14405. Los análisis se realizaron sobre una fracción percolada acumulada
equivalente a un relación L/S=10 l/kg. La metodología y normativa empleada en el análisis para cada parámetro
determinado se indica en la tabla 3
En este ensayo las condiciones estudiadas han sido más extremas, ya que se han llevado a cabo a una
relación L/S=10 l/kg en lugar de 0.1 l/kg, tal y como se indica en la Decisión 2003/33/CE. Aún así, en estas
condiciones el compartamiento observado en los componentes inorgánicos evaluados es muy similar a los
obtenidos en los ensayos de lixiviación (Tabla 6). En las condiciones estudiadas los valores de
concentración se encuentran muy por debajo de los límites que clasifican al material como inerte. La mayor
diferencia se observa en el caso del arsénico para el árido triturado con un 0.1 mg/l. Aun así este dato es
muy inferior al prescrito por la normativa europea el cual debe ser superior a 4 mg/l, en el caso de un
material inerte.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina23
LIFE12 ENV /ES/ 0123 En cuanto a los parámetros orgánicos del residuo, estos se recogen en la tabla 9. Cada parámetro engloba
un grupo de moléculas orgánicas determinadas. Estos parámetros deben ser tenidos únicamente para el caso
de materiales clasificados como inertes o en los que se quiera evaluar su inocuidad medioambiental. Los
valores obtenidos para cada uno de ellos presentan valores pequeños que se encuentran por debajo de los
límites establecidos. Sin embargo, para poder comparar con los límites máximos tolerables establecidos por
la Decisión europea es necesario estudiar la suma total de los congéneres orgánicos de cada grupo (Tabla
10).
PARÁMETRO
COMPONENTE ORGÁNICO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL,
mg/kg de materia seca
ÁRIDO LIGERO
TRITURADO, mg/kg de
materia seca
COT
COT
<2000
<2000
Benceno
<0,05
<0,05
Tolueno
<0,05
<0,05
Etil benceno
<0,05
<0,05
o-xileno
<0,05
<0,05
p-xileno y m-xileno
<0,05
<0,05
Xilenos
<0,10
<0,10
PCB 28
<1
<1
PCB 52
<1
<1
PCB 101
<1
<1
PCB 118
<1
<1
PCB 138
<1
<1
PCB 153
<1
<1
PCB 180
<1
<1
Fracción C10-C12
<5
<5
Fracción C12-C16
<5
<5
Fracción C16-C21
<5
<5
Fracción C21-C40
<5
6,7
Naftaleno
<0,02
<0,02
Acenaftileno
<0,02
<0,02
Acenafteno
<0,02
<0,02
Fluoreno
<0,02
<0,02
Fenantreno
<0,02
<0,02
Antraceno
<0,02
<0,02
Fluoranteno
<0,02
<0,02
Pireno
<0,02
<0,02
Benzo(a)antraceno
<0,02
<0,02
BTEX
PCB
(7 congéneres)
ACEITE
MINERAL
(Hidrocarburos)
HPA
(16 congéneres)
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina24
LIFE12 ENV /ES/ 0123 PARÁMETRO
COMPONENTE ORGÁNICO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL,
mg/kg de materia seca
ÁRIDO LIGERO
TRITURADO, mg/kg de
materia seca
Criseno
<0,02
<0,02
Benzo(b)fluoranteno
<0,02
<0,02
Benzo(k)fluoranteno
<0,02
<0,02
Benzo(a)pireno
<0,02
<0,02
Dibenzo(a,h) antraceno
<0,02
<0,02
Benzo(ghi)perileno
<0,02
<0,02
Indeno(1,2,3-cd)pireno
<0,02
<0,02
Tabla 9 Parámetros orgánicos extraídos a partir de las muestras de árido según metodología y normativa indicada en la
tabla 3.
Con el fin de comparar los valores de componentes orgánicos en los áridos ligeros estudiados con los
límites máximos tolerables establecidos, se determinó el valor total de cada parámetro orgánico estudiado a
partir de la suma de los congéneres que forman parte de cada grupo que debe ser evaluado (Tabla 10).
Comparando estos datos con los establecidos en la decisión europea de la tabla 5, se confirma que los
contenidos están igualmente muy por debajo de los establecidos.
PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL, mg/kg de
materia seca
ÁRIDO LIGERO TRITURADO,
mg/kg de materia seca
COT
<2000
<2000
BTEX
<0,25
<0,25
PCB
<7,0
<7,0
Aceite mineral C10-C40
<20
<20
HPA
<0,32
<0,32
Tabla 10 Parámetros orgánicos totales presentes en las muestras de árido original y triturado determinados según
metodología y normativa indicadas en la tabla 3.
Los resultados ponen de manifiesto que independientemente del deterioro que presente el árido, su
comportamiento en la lixiviación cumple con los requisitos marcados por la decisión europea 2003/33/CE.
Esto permite considerar al árido como inerte y por tanto su viabilidad en su uso para construcción y
agricultura.
En lo referente a los ensayos hidropónicos, en la siguiente tabla se recopilan los resultados de los
parámetros determinados de acuerdo al Real Decreto 865/2010.
PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
ÁRIDO LIGERO TRITURADO
pH de la extracción
9.67
9.52
Salinidad, gKCl/l
0.067
0.048
Ca, mg/l
30.00
17.75
Na, mg/l
0
0
Mg, mg/l
0.230
0.560
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina25
LIFE12 ENV /ES/ 0123 PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
ÁRIDO LIGERO TRITURADO
Fluoruros, mg/l
0.490
0.400
Sulfatos, mg/l
6.133
6.071
Cloruros, mg/l
5.194
3.568
Carbonatos, %
0.030
0.030
Tabla 11 Parámetros determinados de la extracción realizada de los áridos para su viabilidad para cultivos
hidropónicos. Los análisis se realizaron sobre los áridos ligeros triturados y sin triturar.
Atendiendo a los límites indicados en Real Decreto 865/2010 y la Decisión 2003/33/CE, los valores de los
parámetros se encuentran muy por debajo de los límites marcados. Por tanto puede decirse que, a priori, su
uso para cultivos hidropónicos sería equivalente al de las arcillas expandidas. De este modo, se puede
considerar al material como apto ya que cumple con todos los parámetros establecidos.
Comparando los resultados en las dos muestras analizadas, se observa un menor contenido de calcio y
cloruros en el caso del árido ligero triturado. Esto puede ser debido a posibles fenómenos de adsorción de
estos iones en disolución en presencia del árido triturado, ya que la superficie específica disponible es
mayor que con respecto al árido original sin triturar. Atendiendo a los demás parámetros todo los valores
son muy parecidos entre sí, esto corrobora que no existe influencia del tamaño de partícula en los
fenómenos de disolución y lixiviación de sus componentes como se comentó anteriormente.
PARÁMETRO
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
(ANTES EXTRACCIÓN, %
ÁRIDO LIGERO ORIGINAL
DESPUÉS EXTRACCIÓN, %
ÁRIDO LIGERO
TRITURADO DESPUÉS
EXTRACCIÓN, %
Carbono (C)
<0.3
<0.3
<0.3
Hidrógeno (H)
<0.3
<0.3
<0.3
Nitrógeno (N)
<0.3
<0.3
<0.3
Azufre (S)
<0.3
<0.3
<0.3
Tabla 12. Determinación de análisis elementales antes y después de llevar a cabo la extracción. Estos análisis
permitieron estimar el contenido de materia orgánica en los áridos.
Los análisis elementales para la determinación de C, H, N y S (tabla 12), permitieron estimar el contenido
de compuestos orgánicos en el árido y compararlo después de llevar a cabo la lixiviación. Los contenidos
de estos elementos son muy bajos y similares en todos los casos. Los resultados están en línea con los
parámetros orgánicos totales estudiados conforme a la Decisión 2003/33/CE. Estos son resultados son
lógicos debido al tratamiento térmico a alta temperatura al que ha sido sometido al árido. Esto ha
provocado, con mucha probabilidad, la eliminación de la mayoría de los componentes orgánicos por
combustión, lo que justifica que los valores obtenidos sean tan bajos.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina26
LIFE12 ENV /ES/ 0123 2.2.4.‐Conclusiones
De los trabajos realizados se pueden extraer las siguientes conclusiones:

Los áridos ligeros a partir de lodos de depuradora pueden considerarse aptos para su uso en
construcción y agricultura. Los parámetros estudiados han puesto de manifiesto su carácter inerte desde
un punto de vista medioambiental, puesto que cumplen con todos los requisitos especificados por la
Decisión 2003/33/CE y el Real Decreto 895/2010.

El tamaño de partícula, así como el grado de deterioro que pueda experimentar las esferas de árido
ligero a lo largo de su vida útil (disgregación, fracturas, fisuraciones, etc.) parece no influir en el
comportamiento de la lixiviación de sus componentes y por tanto no afecta en gran medida a los
valores de los parámetros estudiados tanto orgánicos como inorgánicos.
CaracterizacióntecnológicaymedioambientaldelosáridosligerosobtenidosenellaboratorioPágina27