UTILIZACION DE ARIDO SIDERURGICO EN OBRAS MARITIMAS

Jornada sobre RECICLAJE de RESIDUOS como MATERIALES ALTERNATIVOS de CONSTRUCCION. UTILIZACION DE ARIDO SIDERURGICO EN OBRAS MARITIMAS POR LA AUTORIDAD PORTUARIA DE BILBAO. Aplicación actual en la Prolongación del Dique-­‐Muelle de Punta Sollana UTILIZACION DE ARIDO SIDERURGICO EN OBRAS MARITIMAS POR LA AUTORIDAD PORTUARIA DE BILBAO. 1.  ANTECEDENTES GENERALES – 
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DEFINICION ARIDO SIDERURGICO FABRICACION ACERO EN EL PAIS VASCO MARCO LEGAL Y NORMATIVA TECNICA FENOMENOS DE INESTABILIDAD/EXPANSIVIDAD 2.  UTILIZACION DEL ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO –  USOS DECRETO 34/2003 CAPV ( PRODUCTO FINAL O MATERIA PRIMA) –  EMPLAZAMIENTOS Y VOLUMENES TOTALES –  APLICACIÓN ACTUAL OBRAS PROLONGACION DEL DIQUE-­‐MUELLE PUNTA SOLLANA 3.  CONCLUSIONES –  RESUMEN EXPERIENCIAS –  VIABILIDAD TECNICA EN OBRAS MARITIMAS –  REFLEXIONES FINALES 1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ DEFINICION ARIDO SIDERURGICO. Origen y procedencia PROCESO FABRICACION ACERO EN HORNO ELECTRICO ESCORIA NEGRA: subproducto de origen industrial procedente de la fabricación de acero en el proceso de fusión de la chatarra. ESCORIA BLANCA: subproducto de origen industrial procedente de la fabricación de acero durante la operación de afino del acero fundido. VALORIZACION DE ESCORIAS: procedimiento que permite el aprovechamiento de los recursos contenidos en las escorias obteniendo a parYr de las mismas, materiales inorgánicos susYtuYvos de los áridos naturales. ARIDO SIDERURGICO: árido según UNE-­‐EN 12.620, 13.043 ó 13.242 como producto resultante de la valorización de las escorias negras de horno eléctrico. 1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ DEFINICION ARIDO SIDERURGICO. Instalaciones para valorización de escorias PRODUCCIÓN Y
ENVEJECIDO INICIAL
ESCORIA BRUTA
MOLINO PRIMARIO
SEPARACION MAGNETICA
CHATARRA
SEPARACION MAGNETICA
CRIBADO
RECHAZO
Tamaño >40mm
ARIDO CLASIFICADO
ENVEJECIDO FINAL
Y SUMINISTRO A OBRA
MOLINO SECUNDARIO
1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ DEFINICION ARIDO SIDERURGICO. Caracterización Rsica y química COMPOSICION QUIMICA ESCORIA NEGRA ACERIA. (Condicionada por las materias primas uYlizadas: chatarra y pre-­‐
reducidos) FeO Fe2O3 CaO CaO libre SiO2 Al2O3 MgO MnO Rango % 7,0-­‐35,0 11,0-­‐40,0 23,0-­‐32,0 0-­‐4,0 8,0-­‐15,0 3,5-­‐7,0 4,8-­‐6,6 2,5-­‐4,5 PROPIEDADES FISICAS ESCORIA NEGRA ACERIA. (Condicionada por el proceso de e n f r i a m i e n t o p o s t e r i o r a l a extracción desde el horno de fusión) Rango Peso específico(Ton/m3) 3,40 -­‐ 3,82 Absorción (%) 2,84 -­‐ 3,29 Porosidad (%) 10,5 – 12 Desgaste de Los Ángeles (%) 14 -­‐ 17 Finos (%) 1,7 – 3 PlasYcidad
no plásYco Ph
10,5 – 10,9 1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ FABRICACION ACERO EN PAIS VASCO 48 % CAPV PRODUCCION ACERO CAPV BIZKAIA 47% GIPUZKOA 41% Producción nacional acero hasta 13,7 Mtons. 24 acerías (14 en CAPV) Generación escorias negras 110 – 150 kgs./ton acero PRODUCCIÓN ESCORIAS NEGRAS CAPV > 800.000 tons /año ARABA 12% Información UNESID 2007 1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ MARCO LEGAL Y NORMATIVA TECNICA Publicación en 1.999 por IHOBE EL “Libro Blanco para la minimización de residuos y emisiones de escorias de acería.” Publicación en el BOPV del Decreto 34/2.003, por el que se regula la valorización y posterior uYlización de escorias procedentes de la fabricación de acero, en el ámbito de la CAPV. Publicación en el BOE de la Ley 22/2.011, de residuos y suelos contaminados. PG-­‐3. Arrculos 330, 510, 542 y 543 UNE-­‐EN 13.043 y 13.242 UNE-­‐EN 12.620 EHE-­‐08. Arrculo 28º. Áridos Anejo 18. Hormigón no estructural UNE – EN 1744-­‐1 capítulos 18 y 19 1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ FENOMENOS DE INESTABILIDAD/EXPANSIVIDAD PRINCIPALES COMPUESTOS POTENCIALMENTE EXPANSIVOS ARIDO SIDEDURGICO CaO libre CAL
MgO libre PERICLASA CaO + H2O = Ca(OH)2 PORLANDITA MgO + H2O = Mg(OH)2 BRUCITA INESTABILIDAD VOLUMETRICA DIFERENCIAL PARA ARIDO GRUESO Y FINO PROCESO ENVEJECIMIENTO DURANTE VALORIZACION ESCORIAS Someter acopios escoria bruta y árido procesado a ciclos humectación-­‐secado y volteo Plazo mínimo recomendado aprox 4 meses según experiencia APB para árido grueso ENSAYO 19.3 DETERMINACION DE LA EXPANSION ESCORIAS DE FUNDICION DE ACERO uestra por l a acción de una corriente de vapor de 100ºC a presión atmósferica
Aumento de volumen en m
Muestra según granulometría determinada compactada con volumen de huecos 25+-­‐3%
Duración del ensayo condicionado a composición química de la escoria
si MgO total según norma UNE 196-­‐2 menor o i gual que 5% son 24 h
si MgO total según norma UNE 196-­‐2 mayor que 5% son 168 h
1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ FENOMENOS DE INESTABILIDAD/EXPANSIVIDAD. Ensayo 19.3 UNE -­‐1744 1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
8. 
9. 
UNIDAD DE VAPOR
UNE-EN 1744-1:2010
Cilindro de ensayo .
Manómetro de agua.
Indicador de desplazamiento.
Probeta de escoria.
Camisa calefactora.
Base perforada.
Vapor.
Agua.
Elementos calefactores.
1. ANTECEDENTES GENERALES -­‐ FENOMENOS DE INESTABILIDAD/EXPANSIVIDAD. Ensayo 19.3 UNE -­‐1744 UNA PROBETA COMPACTADA DE
ESCORIA, OBTENIDA A PARTIR DE
TAMAÑOS DE PARTÍCULAS
CONOCIDOS, SE SOMETE A LA
ACCIÓN DE UNA CORRIENTE DE
VAPOR DE 100 ºC
LA HUMEDAD DIRIGIDA DE FORMA
CONTÍNUA Y UNIFORME POR TODA
LA PROBETA REACCIONA CON LA
CAL LIBRE (CaO) Y EL ÓXIDO DE
MAGNESIO LIBRE (MgO)
1. 
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3. 
4. 
5. 
6. 
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8. 
Cilindro con base perforada, 49 agujeros de
Ø3 mm .
Papel de filtro.
Probeta de escoria compactada.
Esferas de vidrio de Ø5 mm.
Masa de carga.
Indicador del desplazamiento.
Soporte de la carga que permite que pase el
vapor.
Placa perforada, con área abierta del (30±5)%.
2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ USOS CONFORME DECRETO 34/2.003 CAPV Arbculo 3.-­‐ AUTORIZACIONES PARA LA VALORIZACION DE ESCORIAS. “ … acbvidad regulada por el órgano ambiental de la CAPV, previa comprobación de las instalaciones…” Arbculo 4.-­‐ REGISTROS. “…obligación de registro documental en el que figuren la canbdad de escorias valorizadas, evacuadas de sus instalaciones y la idenbficación de su desbnatario final..” Arbculo 5.-­‐ USOS ADMISIBLES DE LAS ESCORIAS NEGRAS VALORIZADAS. 1. 
Como producto final: -­‐ 
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En viales de trafico rodado en cualquiera de sus capas estructurales( MBC, subbases y explanada mejorada) En proyectos de urbanización de áreas industriales Como material cubrición vertederos y pistas provisionales. 2. Como materia prima de una transformación posterior: -­‐ 
-­‐ 
En la fabricación del cemento Como árido para el hormigón 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ USOS CONFORME DECRETO 34/2.003 CAPV. PRODUCTO FINAL •  FORMACION DE PRECARGAS EN CONSOLIDACION DEL TERRENO PREVIO A LA EJECUCION DE CIMENTACIONES DE ALMACEN •  ALTURA 6 M •  DENSIDAD APARENTE >1,85 T/M3 •  EXTENDIDO DE CAPA DE FIRME PARA SUELO ADECUADO EN CORONACION RELLENOS •  ESPESOR CAPA 0,50 M •  CBR > 20 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ USOS CONFORME DECRETO 34/2.003 CAPV. MATERIA PRIMA •  MUELLE AZ3 –  EJECUCION DE PRUEBAS HORMIGON EN LABORATORIO –  EJECUCION PRUEBAS HORMIGON EN CONDICIONES DE OBRA –  AJUSTE Y CORRECCION DE DOSIFICACIONES DE LABORATORIO –  APLICACIÓN EN VIGA CANTIL (REGULARIZACIÓN Y SUPERESTRUCTURA) 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ USOS CONFORME DECRETO 34/2.003 CAPV. MATERIA PRIMA •  REPOSICION DE BLOQUES EN EL MORRO DEL DIQUE DE PUNTA LUCERO •  4.020 UDS BLOQUE 20 TONS •  494 UDS BLOQUE 100 TONS CARACTERISTICAS HORMIGON PROYECTO HM-­‐25/B/20/Q b DENSIDAD 2,35 TON /M3 DOSIFICACION Nº 3 Cemento Ypo III-­‐A 42,5 N / SR Agua
AdiYvos
Arena 0-­‐4 caliza
Árido grueso 6-­‐12 siderúrgico
Árido grueso 12-­‐25 siderúrgico
Árido grueso 25-­‐40 siderúrgico
Consistencia esYmada Densidad obtenida en obra
300 kgs./m3 150 l/m3 4,55 kgs./m3
925 kgs./m3 460 kgs./m3 490 kgs./m3 425 kgs./m3 6 -­‐ 8 cms. 2,75 Ton/m3
2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ EMPLAZAMIENTO Y VOLUMENES TOTALES Emplazamiento Aplicación 1. Concesión silo almacenamiento GSN Formación de precargas 2. Muelle AZ-­‐3 Áridos para hormigón en viga canYl 3. Refuerzo morro dique Punta Lucero Medición (ton) 100.000 Fecha 2008-­‐2009 1.500 2009 Áridos para hormigón en bloques 70.000 2010-­‐2011 4. Ampliación concesión Depósito Franco Explanada mejorada 15.000 2011 5. Nuevo muelle de cruceros Explanada mejorada 23.000 2014 200.000 2014-­‐ 2015 6. Prolongación dique-­‐muelle Punta Sollana Áridos para hormigón en bloques > 400.000 tons desde 2008 UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN OBRAS DE LA APB 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Planta. q 
q 
q 
q 
q 
q 
Muelle de cajones al abrigo de un dique en talud Dirección prolongación → W-­‐E Longitud canYl de muelle → 350 m Superficie explanada úYl → 20.000 m2 Calado muelle → 20 m Anchura nueva bocana → 360 m (análisis de maniobras: SIPORT21, CEDEX) 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Sección bpo. q  Muelle: –  11 cajones: 35 m (eslora) x 17,16 m (manga) x 24 m (puntal) q  Dique: –  Oleaje de diseño: Hs = 8,50 m (TR = 250 años) –  Talud → 1,50H:1V –  Manto principal (Bloques 75 t) → cota coronación +12 –  Filtro (Bloques 8 t + escollera 500 kg) –  Berma de apoyo manto (Bloques de 8 t) → cota coronación -­‐14 –  Espaldón → cota coronación +17 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Situación actual. q 
Mediciones ejecutadas a origen: –  Todo-­‐uno en núcleo (vía maríYma) → 535.000 m3 –  Pedraplén en trasdós de cajones → 2.800 m3 –  Escollera 500 kg en filtro de dique y protección de cimiento cajones→ 72.200 m3 –  Bloques de 8 ton → 15.600 uds (fabricados) → 10.700 uds (verYdos) –  Bloques de 75 ton → 2.110 uds (fabricados) –  Cajones → 8 uds de 47 m (eslora) x 17,16 m (manga) x 24 m (puntal) –  Relleno hidráulico celdas de cajones → 105.100 m3 –  Hormigón armado en cajones → 42.400 m3 –  Hormigón en masa en bloques → 103.800 m3 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Instalaciones. 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Comparación. CARACTERISTICAS BLOQUES PROYECTO HORMIGON CONVENCIONAL HM-­‐30/B/20/Qb DENSIDAD 2,35 Ton/m3 V 8t = 3,40 m3 /UD 15.226 uds V 75t = 31,91 m3 /UD
2.853 uds CARACTERISTICAS BLOQUES PROYECTO HORMIGON SIDERURGICO HM-­‐30/B/32/Qb DENSIDAD 2,60 Ton/m3 (+ 10% incremento ) V 8t = 3,08 m3 / UD 16.326 uds V 75t = 28,85 m3 / UD 3.157 uds 2. UTILIZACION ARIDO SIDERURGICO EN EL PUERTO DE BILBAO -­‐ APLICACIÓN EN OBRAS PROLONGACION DIQUE PUNTA SOLLANA. Condicionantes PLANIFICACION: Compabbilizar rendimientos de valorización de los áridos con la fabricación de hormigón en obra. DOSIFICACION: Necesidad de ajustar canbdades y granulometrías respecbvamente por árido atendiendo a su procedencia. CANTIDAD: Áridos procedentes de tres acerías ACERIA COMPACTA BIZKAIA. Grupo Arcelor Mital en SESTAO (12 kms) ACERIA NERVOACERO. Grupo Celsa en PORTUGALETE (11 kms) ACERIA ARCELOR-­‐MITTAL GIPUZKOA. En ZUMARRAGA (90 kms) CALIDAD: Todos los áridos empleados disponen de acreditación de calidad UNE-­‐EN 12.620 TRAZABILIDAD: Documento mensual de seguimiento de entradas/consumos, lobficación y validación de acopios de áridos según su procedencia. 3. CONCLUSIONES -­‐ RESUMEN EXPERIENCIAS APB •  ↓ Volumen de hormigón por unidad de bloque (debido a la mayor densidad) •  ↓ Coste fabricación de hormigón (coste árido siderúrgico << árido cantera) •  Obtención de hormigón de elevadas prestaciones –  ↑ densidad –  ↑ resistencias a medio-­‐largo plazo (mayor esqueleto granular y elevado rozamiento interno del árido siderúrgico) •  Necesidad de prestaciones superiores en equipos y medios de puesta en obra (cribas, vibradores) 3. CONCLUSIONES -­‐ RESUMEN EXPERIENCIAS APB •  Necesidad de buena planificación en la generación de acopios de árido condicionado fundamentalmente por plazos de envejecimiento y valorización: –  Procesado escoria bruta –  Envejecimiento por riego con agua –  Obtención de producto valorizado (tras resultados de ensayos) •  Necesidad de disbntas dosificaciones de hormigón –  Disponibilidad de árido siderúrgico de disbntas procedencias con importante dispersión en la densidad –  Una dosificación por cada procedencia del árido (no se han mezclado procedencias) •  Mejora medioambiental y económica –  Aprovechamiento subproducto industrial (↓ consumo recursos naturales: cantera) –  Evita la saturación de vertederos de inertes –  ↓ espacio para acopio de escorias en acería 3. CONCLUSIONES -­‐ VIABILIDAD TECNICA EN OBRAS MARITIMAS Caracterísbca común en las obras maríbmas de abrigo es la necesidad de fabricación de elevados volúmenes de hormigón en masa desbnados a tanto a bloques para mantos de protección como a espaldones en diques. La posible ublización del árido siderúrgico en dichas obras aporta: • 
Incremento densidad hormigón con respecto el hormigón convencional calizo. –  M E J O R A N O T A B L E D E L A ESTABILIDAD LOS BLOQUES EN MANTOS DE PROTECCION. –  REDUCCION IMPORTANTE DEL V O L U M E N N E C E S A R I O E N ESPALDON. • 
γSTD=2,35 tons/m3 γSID=2,75 tons/m3 PBLOQUE γ STD
PBLOQUE γ SID
d STD
3
(
d STD − 1)
1,08
=
=
= 1,89
d SID
0,57
(d SID − 1)3
γSTD=2,30 tons/m3 γSID=2,60 tons/m3 Disponibilidad de árido económicamente compebbvo en coste frente al calizo. 3. CONCLUSIONES -­‐ REFLEXIONES FINALES •  NECESIDAD DE NORMATIVA ESPECIFICA ARIDO SIDERURGICO. •  NECESIDAD DE UNA MAYOR COLABORACION ENTRE LAS PARTES (FABRICANTES DE ACERO Y ADMINISTRACION) PARA FACILITAR LA COMERCIALIZACION DEL ARIDO SIDERURGICO AL MERCADO. OBJETIVO: AMPLIAR EL RANGO DE UTILIZACION DEL ARIDO SIDERURGICO DENTRO DEL SECTOR DE LA OBRA CIVIL COMO CONTRIBUCION NOTABLE AL COMPROMISO ACTUAL DE SOSTENIBILIDAD, RESPETO AL MEDIO AMBIENTE Y NUESTRO ENTORNO. GRACIAS POR SU ATENCIÓN AGRADECIMIENTOS: U.T.E. MUELLE PUNTA SOLLANA