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Fabricaci�n de bloques de cemento utilizando como parte de los �ridos relaves mineros que generan las plantas de beneficio Aproplasmin de Zaruma � Portovelo

 

Manufacture of cement blocks using mining tailings generated by the Zaruma � Portovelo Aproplasmin processing plants as part of the aggregates

 

Fabrica��o de blocos de cimento utilizando rejeitos de minera��o gerados pelas plantas de beneficiamento de Aproplasmina Zaruma � Portovelo como parte dos agregados

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: darwin.guaypacha@espoch.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 15 de febrero de 2025 *Aceptado: 27 de marzo de 2025 * Publicado: �14 de abril de 2025

 

        I.            Investigador Independiente, Ecuador.

      II.            Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), Ecuador.

   III.            Facultad de Inform�tica y Electr�nica de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), Ecuador.

Resumen

La industria minera abarca problem�ticas de tipo ambiental como social; el relave que es desechado a la intemperie presenta metales pesados y agentes qu�micos que son utilizados durante la extracci�n de metales preciosos lo que genera niveles considerables de contaminaci�n. Por este motivo, en el presente trabajo de investigaci�n se desarroll� una metodolog�a para la elaboraci�n de bloques de hormig�n de Clase C incluyendo al relave como parte de los �ridos, con el fin de encontrar la dosificaci�n que presente mejores resultados reutilizando los residuos mineros que contribuyen a la contaminaci�n ambiental. Para el desarrollo de la investigaci�n, se empez� con la recolecci�n de las materias primas para proceder a su respectiva caracterizaci�n y an�lisis con el objetivo de que cumplan con los requerimientos estipulados en las Normas NTE INEN 872 �ridos para Hormig�n Requisitos y en la NTE INEN 152 Cemento Portland Requisitos. Posteriormente se inici� con el planteamiento del dise�o experimental en el que en base de una investigaci�n previa se propusieron 7 dosificaciones con diferentes porcentajes de cada �rido (incluyendo el relave) que constituye los bloques con el prop�sito de analizar si al variarlos presentan diferentes resultados en comparaci�n al variar �nicamente el porcentaje de arena.

Por medio de esta metodolog�a y de las pruebas realizadas que se encuentran impuestas en la Norma NTE INEN 3066 Bloques de Hormig�n Requisitos y M�todos de Ensayo se obtuvo que de las 7 dosificaciones investigados, la dosificaci�n 3 con una composici�n de 15 % de relave es la que mejores resultados presenta, tanto en el valor de resistencia a la compresi�n, como en los resultados de densidad y absorci�n de agua que son las datos de m�s relevancia en un bloque para ser categorizado; tambi�n se pudo determinar que el porcentaje de plomo que presenta el bloque fabricado bajo dicha dosificaci�n es de 0,1604 ppm que no representa un riesgo para la salud. Con esta metodolog�a se obtuvo una dosificaci�n para la fabricaci�n de bloques de clase C a partir de �ridos utilizados en la fabricaci�n de bloques de manera artesanal y la inclusi�n de 15 % de relave que contribuyen a la reducci�n de la contaminaci�n y el aprovechamiento eficiente de residuos mineros.

Palabras clave: relave; bloque de hormig�n; dosificaci�n; �ridos; norma NTE INEN 872; norma NTE INEN 3066.

 

 

Abstract

The mining industry faces both environmental and social issues. The tailings dumped in the open contain heavy metals and chemicals used in precious metal extraction, generating significant levels of pollution. For this reason, this research developed a methodology for producing Class C concrete blocks, including tailings as an aggregate. This methodology was used to determine the dosage that provides the best results by reusing mining waste, which contributes to environmental pollution. This research began with the collection of raw materials for their characterization and analysis, ensuring they meet the requirements stipulated in NTE INEN 872 Aggregates for Concrete Requirements and NTE INEN 152 Portland Cement Requirements. Subsequently, the experimental design approach was started, in which, based on previous research, 7 dosages were proposed with different percentages of each aggregate (including tailings) that make up the blocks with the purpose of analyzing whether varying them presents different results compared to varying only the percentage of sand.

Using this methodology and the tests required by Standard NTE INEN 3066, Concrete Blocks, Requirements and Test Methods, it was determined that of the seven dosages investigated, dosage 3, with a 15% tailings composition, presented the best results, both in terms of compressive strength, density, and water absorption, which are the most relevant data for a block to be categorized. It was also determined that the lead percentage in the block manufactured with this dosage is 0.1604 ppm, which does not pose a health risk. This methodology yielded a dosage for the manufacture of class C blocks from aggregates used in artisanal block making and the inclusion of 15% tailings, which contributes to reducing pollution and the efficient use of mining waste.

Keywords: tailings; concrete block; dosage; aggregates; Standard NTE INEN 872; NTE INEN 3066 standard.

 

Resumo

A ind�stria de minera��o abrange quest�es ambientais e sociais; Os rejeitos despejados a c�u aberto cont�m metais pesados ​​e agentes qu�micos utilizados na extra��o de metais preciosos, gerando n�veis consider�veis ​​de polui��o. Por isso, nesta pesquisa foi desenvolvida uma metodologia para produ��o de blocos de concreto Classe C, incluindo rejeitos como parte dos agregados, a fim de encontrar a dosagem que produza os melhores resultados por meio do reaproveitamento de rejeitos de minera��o que contribuem para a polui��o ambiental. Para o desenvolvimento da pesquisa, iniciou-se a coleta de mat�rias-primas para proceder � sua respectiva caracteriza��o e an�lise com o objetivo de atender aos requisitos estipulados nas Normas NTE INEN 872 Requisitos de Agregados para Concreto e NTE INEN 152 Requisitos de Cimento Portland. Posteriormente, foi iniciada a abordagem do delineamento experimental, onde, com base em pesquisas anteriores, foram propostas 7 dosagens com diferentes porcentagens de cada agregado (incluindo rejeitos) que comp�em os blocos com o objetivo de analisar se vari�-los apresenta resultados diferentes em rela��o � varia��o apenas da porcentagem de areia.

Por meio desta metodologia e dos ensaios realizados que s�o impostos na Norma NTE INEN 3066 Requisitos e M�todos de Ensaios para Blocos de Concreto obteve-se que das 7 dosagens investigadas, a dosagem 3 com composi��o de 15% de rejeitos � a que apresenta os melhores resultados, tanto no valor de resist�ncia � compress�o, como nos resultados de densidade e absor��o de �gua que s�o os dados mais relevantes em um bloco a ser categorizado; Foi determinado tamb�m que a porcentagem de chumbo no bloco fabricado com essa dosagem � de 0,1604 ppm, o que n�o representa risco � sa�de. Essa metodologia produziu uma dosagem para fabrica��o de blocos classe C utilizando agregados utilizados na fabrica��o artesanal de blocos e a inclus�o de 15% de rejeitos, que contribuem para a redu��o da polui��o e o aproveitamento eficiente dos rejeitos da minera��o.

Palavras-chave: rejeitos; bloco de concreto; dosagem; �rido; Norma NTE INEN 872; Norma NTE INEN 3066.

 

Introducci�n

La contaminaci�n ambiental derivada de los relaves mineros abandonados y mal administrados es una preocupaci�n creciente en muchas regiones mineras del mundo. Estos relaves, que son los residuos generados despu�s de la separaci�n de la fracci�n valiosa (mena) de la fracci�n no econ�mica (ganga) de un mineral, contienen metales pesados y agentes qu�micos utilizados en la miner�a. En el Ecuador, espec�ficamente en el distrito minero de Portovelo-Zaruma, la explotaci�n minera para la obtenci�n de oro ha generado una acumulaci�n significativa de relaves. Estos residuos no solo representan un riesgo ambiental, sino tambi�n un desaf�o para la gesti�n de residuos en la regi�n (Cruz & Sotomayor, 2022).

Seg�n el estudio realizado por Vitti & Arnold (2022), las actividades mineras producen grandes cantidades de desechos s�lidos y l�quidos, incluidos los relaves mineros. Estos relaves contienen sustancias t�xicas como minerales sulfurados generadores de �cido y metales pesados y metaloides t�xicos como zinc (Zn), mercurio (Hg), cobre (Cu) y plomo (Pb), entre otros. La presencia de estos elementos en los relaves mineros puede tener efectos nocivos en el medio ambiente y la salud humana, contaminando suelos, aguas superficiales y subterr�neas, y afectando la biodiversidad local. La gesti�n adecuada de los relaves mineros es esencial para mitigar su impacto ambiental. Sin embargo, en muchas regiones, estos residuos son abandonados o mal administrados, lo que agrava la problem�tica de la contaminaci�n. En el distrito minero de Portovelo-Zaruma, la acumulaci�n de relaves mineros es una consecuencia directa de la intensa actividad minera para la extracci�n de oro. Esta situaci�n plantea la necesidad de buscar soluciones innovadoras y sostenibles para la gesti�n de estos residuos.

En respuesta a la creciente preocupaci�n por la contaminaci�n ambiental y la gesti�n de residuos mineros, se han propuesto diversas estrategias para reutilizar los relaves mineros en aplicaciones industriales. Una de estas estrategias es la fabricaci�n de bloques de cemento utilizando los relaves mineros como parte de los �ridos. Los prefabricados de cemento son productos ampliamente utilizados en la construcci�n de infraestructuras alrededor del mundo debido a su durabilidad, resistencia y versatilidad (Mor�n, 2018).

La reutilizaci�n de los relaves mineros en la fabricaci�n de bloques de cemento ofrece m�ltiples beneficios. En primer lugar, permite reducir la cantidad de residuos mineros que se acumulan en el medio ambiente, disminuyendo as� su impacto negativo. En segundo lugar, aprovecha los metales presentes en los relaves, aunque sea en bajas concentraciones, para crear productos de valor a�adido. En tercer lugar, contribuye a la sostenibilidad de la industria de la construcci�n al incorporar materiales reciclados en los procesos de fabricaci�n.

En Ecuador, menos del 10% de las viviendas son construidas con productos prefabricados de cemento. La fabricaci�n de bloques de cemento utilizando relaves mineros puede aumentar significativamente este porcentaje, proporcionando una alternativa viable y sostenible para la construcci�n de viviendas y otras infraestructuras como edificios y puentes (Cabezas, 2014). Adem�s, esta estrategia puede fomentar la innovaci�n en la industria de la construcci�n y promover pr�cticas m�s ecol�gicas y responsables.

La fabricaci�n de productos prefabricados de cemento utilizando los relaves desechados en las plantas de beneficio "APROPLASMIN" de Zaruma-Portovelo no solo ofrece una soluci�n para la gesti�n de residuos mineros, sino que tambi�n proporciona una alternativa viable para la construcci�n de viviendas. Esta iniciativa puede beneficiar tanto a las constructoras como a la poblaci�n en general, ofreciendo productos de alta calidad y contribuyendo a la reducci�n de la contaminaci�n ambiental.

El objetivo general de esta investigaci�n es fabricar bloques de cemento utilizando como parte de los �ridos los relaves mineros generados por las plantas de beneficio "APROPLASMIN" de Zaruma-Portovelo. Para alcanzar este objetivo, se plantean los siguientes objetivos espec�ficos:

�         Caracterizar los relaves** de las plantas de beneficio de Zaruma-Portovelo en base a la Norma T�cnica NTE INEN 872-1982-12 �ridos para Hormig�n Requisitos.

�         Dise�ar experimentalmente y fabricar los bloques de cemento**, utilizando los relaves como �rido.

�         Caracterizar los bloques prefabricados de cemento** basados en la Norma T�cnica NTE INEN 3066, 2016-11 Bloques de Hormig�n. Requisitos y M�todos de Ensayo.

�         Aplicar un m�todo estad�stico** para la discriminaci�n de datos de la investigaci�n.

La importancia de esta investigaci�n radica en su potencial para ofrecer soluciones pr�cticas y sostenibles a la problem�tica de los relaves mineros en el distrito de Portovelo-Zaruma. Al reutilizar estos residuos en la fabricaci�n de bloques de cemento, se contribuye a la reducci�n de la contaminaci�n ambiental y se promueve la sostenibilidad en la industria de la construcci�n. Adem�s, esta iniciativa puede servir como modelo para otras regiones mineras que enfrentan desaf�os similares, demostrando que es posible transformar los residuos en recursos valiosos.

La fabricaci�n de bloques de cemento utilizando relaves mineros tambi�n puede tener un impacto positivo en la econom�a local. Al crear productos de construcci�n a partir de residuos mineros, se generan nuevas oportunidades de empleo y se fomenta el desarrollo de tecnolog�as innovadoras. Esto puede fortalecer la industria de la construcci�n en la regi�n y mejorar la calidad de vida de sus habitantes. La fabricaci�n de bloques de cemento utilizando relaves mineros de las plantas de beneficio "APROPLASMIN" de Zaruma-Portovelo representa una soluci�n viable y sostenible para la gesti�n de residuos mineros y la construcci�n de infraestructuras. Esta investigaci�n tiene el potencial de contribuir significativamente a la reducci�n de la contaminaci�n ambiental, promover pr�cticas sostenibles en la industria de la construcci�n y mejorar la econom�a local.

 

 

 

Metodolog�a

Tipo de investigaci�n

El presente proyecto de investigaci�n es un estudio de tipo exploratorio, descriptivo y explicativo con un dise�o experimental debido a que nos posibilita ensayar los determinantes de correlaci�n eficiencia de resistencia con la conexi�n de residuos mineros (relave), permiti�ndonos valorar el sistema de resistencia para comprobar la calidad del producto mediante los an�lisis f�sicos.

Enfoque de la investigaci�n

El presente trabajo de investigaci�n tiene un enfoque sistem�tico mixto, es decir, tiene un enfoque cuantitativo y uno cualitativo. El primer enfoque se relaciona con la representaci�n num�rica, como lo son las cantidades a nivel estad�stico, la recolecci�n de datos num�ricos, medidas y asignaci�n de un valor num�rico a los resultados obtenidos; y el enfoque cualitativo se presenta en la utilizaci�n de normas t�cnicas para saber el estado del producto fabricado.

Identificaci�n de variables de las etapas de elaboraci�n de bloques

 

Tabla 1-2: Identificaci�n de variables de las etapas de elaboraci�n de bloques

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Hip�tesis

Hip�tesis nula

El uso de relave como parte de los �ridos en la fabricaci�n de bloques de concreto no influye en la resistencia a la compresi�n, densidad y absorci�n m�xima de agua.

Hip�tesis alternativa

El uso de relave como parte de los �ridos en la fabricaci�n de bloques de concreto influye en la resistencia a la compresi�n, densidad y absorci�n m�xima de agua.

 

Unidad de an�lisis

Unidad de an�lisis de los �ridos

La unidad experimental se encuentra conformada por muestras de los diferentes �ridos que son utilizados en la elaboraci�n de los bloques con relave.

Unidad de an�lisis de los bloques

La unidad experimental est� constituida por los diferentes tipos de bloques fabricados bajo distintas condiciones de las variables independientes.

 

Poblaci�n de estudio

Poblaci�n de estudio de los �ridos

En el presente trabajo, la poblaci�n de estudio se encuentra representada por los 5 �ridos que son utilizados en la elaboraci�n de bloques, resultando un total de 5 unidades experimentales.

Poblaci�n de estudio de los bloques

En la presente investigaci�n, la poblaci�n de estudio se encuentra representada por 7 combinaciones con diferente dosificaci�n en relaci�n con cada material participante de la mezcla para la elaboraci�n de bloques de concreto y 6 repeticiones, resultando un total de 42 unidades experimentales.

 

Tama�o de muestra

Tama�o de muestra de �ridos

El tama�o de la muestra se encuentra constituido por 500 gramos de cada uno de los �ridos.

Tama�o de muestra de bloques

El tama�o de la muestra se encuentra constituido por la poblaci�n de estudio.

 

Selecci�n de la muestra

Selecci�n de la muestra de los �ridos

Para la selecci�n de las muestras de cada �rido se lo realiza mediante un muestreo aleatorio simple de los �ridos almacenados en sacos para ensayarlos y analizar si cumplen con lo impuesto en la Norma NTE IEN 872.

 

Selecci�n de la muestra de los bloques

Para la selecci�n de la muestra se lo realiza mediante un muestreo no probabil�stico por conveniencia para ensayar cada uno de los bloques seg�n las pruebas impuestas que deben cumplir por la Norma NTE INEN 3066.

 

Dise�o experimental

Por medio de los trabajos realizados por (Paguay, 2019) y (Balegamire et al., 2022) se puede observar que las dosificaciones utilizadas para la elaboraci�n de bloques de manera comercial presentan la proporci�n de los agregados de la siguiente manera: 1: 3: 6; siendo el orden de los agregados cemento, macad�n y chasqui/piedra p�mez respectivamente, pero al incluir como parte de los �ridos el relave se baja en un 20, 30 y 40 % �nicamente la proporci�n del �rido fino manteniendo intacta la de los dem�s �ridos.

En otro trabajo realizado por (Villacis et al., 2020) se encuentra presentada la dosificaci�n que fue usada para la elaboraci�n de bloques comerciales en el que se tiene como parte de los �ridos dos componentes finos (macad�n y arena) la proporci�n requerida fue: 1: 2,04: 2,34: 2;52, siendo el orden de los �ridos cemento, arena, macad�n y chasqui/piedra p�mez y 2,02 de agua, obteniendo bloques de clase C de alto rendimiento en cuanto a resistencia a la compresi�n y densidad.

Para el presente trabajo de investigaci�n tomando en cuenta la dosificaci�n presentada por (Villacis et al., 2020) se generan 7 dosificaciones experimentales para la elaboraci�n de bloques de hormig�n con relave variando la proporci�n de todos los �ridos en diferentes combinaciones con 6 repeticiones que se encuentran plasmados en el Tabla 3-2, teniendo un total de 42 unidades experimentales, de las cuales se realiza una base de resultados con los valores que se obtienen de cada uno de los ensayos a realizar para la elaboraci�n del an�lisis estad�stico utilizando un estudio chi � cuadrado.

 

Tabla 2-2: Descripci�n del dise�o del experimento

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

En la Tabla 2-2 se especifica que el factor de estudio es 1 dado que el factor de m�s importancia en el presente trabajo de investigaci�n es la resistencia a la compresi�n de los bloques fabricados con relave.

 

Tipo de dise�o

El tipo de dise�o utilizado en la elaboraci�n de bloques de hormig�n con relave es el Dise�o completamente aleatorio (DCA), el cual permite la relaci�n entre las variables de estudio: peso, resistencia a la compresi�n, absorci�n, densidad, entro otros.

 

Nomenclatura del dise�o de fabricaci�n

El factor de estudio pertenece a combinaciones de �ridos y las dosificaciones con un �rido agregado basado en desechos mineros (relave) que se identifican con el c�digo �T�.

Las repeticiones de cada una de las dosificaciones se identifican con el c�digo �B�.

 

Tabla 3-2: Tabla matriz

 

�         Dosificaci�n

T1 = Dosificaci�n 1

T2 = Dosificaci�n 2

T3 = Dosificaci�n 3

T4 = Dosificaci�n 4

T5 = Dosificaci�n 5

T6 = Dosificaci�n 6

T7 = Dosificaci�n 7

�         Repetici�n = Bloque

B1 = Bloque 1

B2 = Bloque 2

B3 = Bloque 3

B4 = Bloque 4

B5 = Bloque 5

B6 = Bloque 6

 

Tabla 3-2: Dise�o experimental

Materia prima	T1		T2		T3		T4		T5		T6		T7
	�%	Kg	�%	Kg	�%	kg	�%	kg	�%	kg	�%	kg	�%	kg
Cemento	12,66	1	11,3924	0,9	10,7595	0,85	10,1266	0,8	9,4937	0,75	8,8608	0,7	8,2278	0,65
Chasqui	29,6203	2,34	26,6582	2,106	25,1772	1,989	23,6962	1,872	22,2152	1,755	20,7342	1,638	19,2532	1,251
Macad�n	31,8987	2,52	28,7089	2,268	27,1139	2,142	25,5190	2,016	23,9241	1,89	22,3291	1,764	20,7342	1,638
Arena	25,8228	2,04	23,2405	1,836	21,9494	1,734	20,6582	1,632	19,3671	1,53	18,0759	1,428	16,7848	1,326
Relave	0	0	10	0,79	15	1,185	20	1,58	25	1,975	30	2,37	35	2,765
Agua	-	2,02	-	2,10	-	2,15	-	2,15	-	2,30	-	2,30	-	2,40

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

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Ubicaci�n de la investigaci�n

El presente proyecto de investigaci�n se lo realiz� en un �nico lugar, las etapas de secado, elaboraci�n, fraguado y curado de los bloques de concreto con relave se ejecutaron en los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la ESCUELA SUPERIOR POLIT�CNICA DE CHIMBORAZO, ubicada en la Panamericana Sur, Km 1 1/2 Cant�n Riobamba, Provincia de Chimborazo, a una altitud de 2754 metros sobre el nivel del mar con una temperatura media de 9-18 �C, humedad media de 75-90 % y una presi�n atmosf�rica de 760 mm Hg.

 

Figura 1-2: Localizaci�n de la elaboraci�n del proyecto de investigaci�n

Fuente: Google Earth, 2023

 

Resultados

An�lisis e interpretaci�n de resultados

Con la finalidad de llevar una secuencia l�gica en el an�lisis de los resultados, se describe el procedimiento a continuaci�n.

 

Ensayos f�sicos y organol�pticos a las materias primas

An�lisis granulom�trico

La prueba de granulometr�a se ha realizado con la finalidad de analizar si los materiales a usar en la elaboraci�n de bloques cumplen con los requisitos se�alados en la Norma NTE INEN 872.

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 1-3: Granulometr�a de relave

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Tabla 2-3: L�mites granulom�tricos para an�lisis de �ridos

Fuente: (Demera & Romero, 2018)

 

Gr�fico 1-3: Granulometr�a de relave

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Interpretaci�n

De acuerdo con los valores obtenidos al pasar la muestra de relave por los tamices disponibles se presenta la Tabla 1-3 que en conjunto con la Tabla 2-3 permiten la elaboraci�n del Gr�fico 1-3 de donde se deduce que el ensayo de granulometr�a cumple parcialmente debido a que los valores obtenidos cumplen con los valores limitantes presentados por la Norma ASTM C 33-84 Especificaciones T�cnicas de Granulometr�a en los tamices No. 5, 10, 14 y 18, sin embargo, en los tamices No. 35, 45, 60 y 70 no cumplen de acuerdo a la Norma.

Conclusi�n

Basado en los resultados de la curva granulom�trica del relave se considera que es factible utilizar como �rido fino en la mamposter�a.

 

Tabla 3-3: Granulometr�a de macad�n

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Tabla 4-3: L�mites granulom�tricos para an�lisis de �ridos

Fuente: (Demera & Romero, 2018)

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Gr�fico 2-3: Granulometr�a del macad�n

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Interpretaci�n:

Por medio de los datos obtenidos al pasar la muestra de macad�n por los tamices necesarios se presenta la Tabla 3-3, en conjunto con la Tabla 4-3 son plasmados en el Gr�fico 2-3 de donde se infiere que el macad�n cumple satisfactoriamente con los l�mites presentados en la Norma ASTM C 33-84 en todos los tamices.

Conclusi�n

Es apto para ser utilizado como �rido fino dentro del campo de la mamposter�a.

 

Tabla 5-3: Granulometr�a del cemento

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Tabla 6-3: L�mites granulom�tricos para an�lisis de �ridos

Fuente: (Demera & Romero, 2018)

Gr�fico 3-3: Granulometr�a del cemento

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Interpretaci�n

A trav�s de los datos reflejados en la Tabla 5-3 y la Tabla 6-3 se elabor� el Gr�fico 3-3 demostrando que los valores obtenidos en la mayor�a de los tamices cumplen con los l�mites de la Norma ASTM C 33-84, sin embargo, en los tamices No. 60 y 70 no cumplen mencionada Norma.

Conclusi�n

El cemento puzol�nico Chimborazo es apto para ser usado como �rido fino en la mamposter�a.

 

Tabla 7-3: Granulometr�a de la arena

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Tabla 8-3: L�mites granulom�tricos para an�lisis de �ridos

Fuente: (Demera & Romero, 2018)

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Gr�fico 4-3: Granulometr�a de la arena

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Interpretaci�n

De acuerdo con el Gr�fico 4-3 elaborado a partir de los datos obtenidos en la experimentaci�n se expresa la Tabla 7-3 que en conjunto con la Tabla 8-3 se entiende que los valores obtenidos en el ensayo de granulometr�a para la arena cumplen con el requisito de los l�mites permitidos por la Norma ASTM C 33-84, recalcando que en los tamices No. 35, 45, 60 y 70 lo hacen con valores cercanos al l�mite superior.

Conclusi�n

La arena negra es apta para ser usada como �rido fino en la mamposter�a cumpliendo con los requerimientos de granulometr�a necesarios.

 

Tabla 9-3: Granulometr�a del chasqui

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Tabla 10-3: L�mites granulom�tricos para an�lisis de �ridos

Fuente: (Demera & Romero, 2018)

 

Gr�fico 5-3: Granulometr�a del chasqui

Realizado por: Guaypacha, D., 2024

 

Interpretaci�n

Mediante los datos obtenidos y expresados en la Tabla 9-3 al realizar el ensayo de granulometr�a para el chasqui (�rido grueso) con los tamices disponibles se elabora el Gr�fico 5-3 mostrando que est� �rido no cumple con ning�n requisito de los l�mites presentados en la Norma ASTM C 33-84 (Tabla 10-3); sin embargo, se lo utiliz� como �rido grueso para la elaboraci�n de bloques.

En conclusi�n, en el an�lisis granulom�trico realizado para cada uno de los �ridos utilizados en la elaboraci�n de bloques para el presente trabajo de investigaci�n se obtiene que tres �ridos finos (macad�n, arena y cemento) han cumplido con los requisitos establecidos en la Norma ASTM C 33-84, mientras que el �rido grueso y el relave no cumplen con esta. A pesar de lo sucedido se utilizaron todos los �ridos debido a que si se les da un proceso de acondicionamiento (m�dulo de finura, molienda, secado, entre otros) los costos ser�an mayores.

 

Discusi�n

La planta de beneficio �APROPLASMIN� procesa minerales obtenidos de las minas con la finalidad de extraer el metal deseado que representa un beneficio econ�mico, como consecuencia de la actividad realizada se tiene como residuo el relave minero que no es utilizado y que se lo desecha a la intemperie, acumul�ndose y provocando que se generen monta�as de este ocasionando una contaminaci�n visual que es de mal gusto para el turismo en Zaruma. Para resolver esta problem�tica se recolectaron muestras de la planta de beneficio con el fin de caracterizarlas y comprobar si el relave puede ser utilizado como parte de los �ridos en la fabricaci�n de bloques de hormig�n.

Al realizar la caracterizaci�n del relave se obtuvo como resultado que los metales que se encuentran presentes en su composici�n son: Ca, Cu, Mn, Mg, Pb, K y Zn, considerados metales pesados por lo tanto deben de ser tratados antes de ser desechados, el metal de mayor importancia en el �rea de la mamposter�a es el Pb debido a que es peligroso para la salud cuando en el cuerpo humano se presenta una cantidad mayor a 5 �g/dL, es por ello que al elaborar los bloques con relave se realizaron pruebas de contenido de Pb para evaluar si llegaba a ser nocivo. Por medio de los resultados obtenidos se sabe que la mayor concentraci�n de Pb se encuentra en 2,2130 mg/L que en comparaci�n con los presentados por (Enr�quez et al., 2022) con 0,001 mg/L resulta tener una mayor concentraci�n pero no resultando nocivos para la salud porque al utilizar los bloques en alivianamientos de losas (Bloques Clase C) se hace uso de hormig�n creando una capa que rodea a estos por lo que no existe un contacto directo al usarlos en las edificaciones; por ello se recalca tambi�n que el fator del que depende este valor es del tipo de relave con el que se trabaja debido a que son diferentes dependiendo del origen del relave y la dosificaci�n que reciban, por �ltimo se debe tener en cuenta que los resultados presentados en el estudio realizado por (Enr�quez et al., 2022) son para la utilizaci�n del relave en la elaboraci�n de adoquines utilizando diferentes proporciones variando de manera �nica el porcentaje de la arena.

Cabe resaltar que el relave que se utiliz� en el presente trabajo de investigaci�n no tiene un tratamiento previo es por este motivo que contienen una alta concentraci�n de los metales que se presentan en el mismo, por lo tanto en la elaboraci�n de bloques se lo utilizo �nicamente realizando un proceso de secado antes de incluirlo en la mezcla con los dem�s componentes del bloque, en el estudio realizado por (Fr�as & Chicaiza, 2017) se observa que al utilizar diferentes residuos en la fabricaci�n de bloques, estos presentaran distintos comportamientos dado que cada elemento que se agregue en la composici�n de ellos no actuar�n de la misma manera; obteniendo as� que al usar poliestireno expandido granular y tusa de ma�z triturado como sustituto del �rido grueso para elaboraci�n de bloques de Clase C tienen valores de resistencia a la compresi�n de 2,37 MPa y 2,035 MPa que son menores que los bloques fabricados de manera artesanal teniendo 2,605 MPa pero cumpliendo con la Norma INEN 3066 Bloques de Hormig�n Requisitos y M�todos de Ensayo mientras que los fabricados con relave en el presente trabajo de titulaci�n presentan valores mayores y menores a los fabricados artesanalmente, pudiendo deducir as� que las dosificaciones 3 y 4 con 15 % y 20 % de relave con un rendimiento alto son aptos para el uso en la fabricaci�n de bloques de Clase C usado en alivianamientos de losas.

Los mejores resultados de todas las dosificaciones planteadas se obtuvieron en la dosificaci�n 4 con una cantidad del 15 % de relave, presentando una resistencia a la compresi�n de 3,91 MPa y densidad de 2333,33 kg/m3, siendo superiores a los obtenidos en el estudio realizado por Vinueza et al., 2021 en donde introdujeron piedra PET y fibra de maguey, donde manifest� resultados favorables de resistencia a la compresi�n 2,8 MPa y densidad superior a los 2000 kg/m3 para bloques de Clase C. Pero por los dem�s factores que se mencionan a continuaci�n la dosificaci�n que se acopla de mejor manera es la dosificaci�n 3 con 10 % de relave que muestra que la resistencia a la compresi�n es de 3,53 MPa, densidad de 2351,35 kg/m3 y contenido de plomo de 0,1103 ppm cumpliendo con las Norma INEN 3066 y con la concentraci�n m�s baja de plomo para que no presente afecciones en la salud.

 

Conclusiones

�         Se fabricaron bloques de cemento clase C utilizando 6 tipos de dosificaciones donde se agreg� como parte de los �ridos los relaves mineros que generan las plantas de beneficio APROPLASMIN de Zaruma � Portovelo, obteniendo que al introducir el 15 % de relave en la composici�n de bloques prefabricados presentaron mejores propiedades que las impuestas como requisitos en la Norma NTE INEN 3066 Bloques de Hormig�n Requisitos y M�todos de Ensayo.

�         Se caracterizaron las muestras de relaves tomadas de las plantas de beneficio de Zaruma � Portovelo en base a la Norma T�cnica NTE INEN 872-1982-12 �ridos para Hormig�n Requisitos, para analizar si es posible introducirlo en la fabricaci�n de mamposter�a obteniendo que el relave de dicha planta si es apto para agregarlo como �rido fino en la composici�n de bloques prefabricados.

�         Se dise�� experimentalmente 7 tipos de dosificaciones para fabricar bloques de hormig�n usando como �ridos al chasqui, macad�n, cemento y arena y agregando diferentes porcentajes de relave, con la finalidad de obtener la dosificaci�n que presente mejores propiedades f�sicas, qu�micas y mec�nicas que cumplan con los requisitos de la Norma NTE INEN 3066 Bloques de Hormig�n Requisitos y M�todos de Ensayo para bloques de clase C, teniendo como propiedades primordiales la resistencia a la compresi�n, la densidad y el contenido de plomo.

�         Se caracterizaron los bloques de cemento fabricados sin relave y con relave bas�ndose en la Norma T�cnica NTE INEN 3066, 2016 � 11 Bloques de Hormig�n. Requisitos y M�todos de Ensayo para bloques de clase C, de la cual se realizaron las pruebas y los c�lculos permitentes para la obtenci�n de los valores de resistencia a la compresi�n, densidad, absorci�n de agua, porcentaje de humedad y porcentaje de s�lidos, adem�s como un an�lisis extra se realiz� la prueba de contenido de plomo presente en cada bloque con la finalidad de conocer su comportamiento obteniendo que no representan problemas en la salud.

�         Se aplic� el m�todo estad�stico Chi � cuadrado para la discriminaci�n de datos de la investigaci�n, mediante el cual se obtuvo como resultado de la dosificaci�n 3 0,33 < 12,5916 para resistencia a la compresi�n y 147,1396 > 12,5916 para densidad, lo que permite evidenciar que se cumplen las relaciones de X_C^2<X_Crit^2 y X_C^2>X_Crit^2 demostrando la existencia de dependencia de tiempo y cantidad de relave presente en los bloques en la propiedad de resistencia a la compresi�n y de densidad para todas las dosificaciones pero en particular para la dosificaci�n 3 que fue el que mejores resultados present�.

 

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