Introducción

Las operaciones de explotación de bancos de materiales para construcción, son esenciales para el desarrollo de la economía de varios países. Sin embargo, durante la producción de estos materiales grandes cantidades de subproductos, como el polvo y lodos derivados de procesos de corte, son generados. La manipulación y eliminación de estos subproductos plantea graves problemas ambientales ya que contribuyen en gran medida a la acumulación y dispersión perjudicial en el aire, el agua y el suelo de partículas sólidas finas (Galetakis & Soultana, 2016) En la actualidad, los bancos de material en varias partes de México, con la finalidad de disminuir la contaminación paisajística (Méndez, 2013) y dar cumplimiento a las exigencias en materia de cuidado ambiental (Diario Oficial de la Federación, 2011), han realizado procesos para incorporar sus residuos en nuevas mezclas, sin considerar los efectos que producen diferentes dosificaciones así como la naturaleza química de los compuestos. Por tal motivo, los objetivos de esta investigación fueron 1) Realizar una revisión bibliográfica a nivel nacional e internacional sobre el uso de residuos procedentes de la actividad de extracción de piedra de cantera, estratificando las alternativas sustentables en la aplicación de estos materiales para determinar la estrategia en la disposición de los residuos de cantera 2) Realizar análisis químicos y geotécnico del polvo derivado de procesos de corte, proveniente de tobas volcánicas del distrito minero de la región Huichapan Hidalgo México para orientar su disposición de re uso y 3) Analizar el comportamiento mecánico originado por la presencia del residuo en diferentes mezclas elaboradas a través de un diseño experimental (Montgomery, 2009), manteniendo porcentajes del residuo de 50% a 80% con relación a la cantidad de cemento y utilizando la menor relación agua/agregados posible. El objetivo 3, surge de la hipótesis de que el residuo por su naturaleza volcánica y aspecto físico, podría comportarse como una puzolana natural (Sánchez & Rivera, 2001)

Múltiples estudios se han realizado en torno al aprovechamiento de residuos debido a las leyes que restringen la contaminación del medio ambiente (Menéndez & Bonavetti, 2008). Tal es el caso de los residuos generados del trabajo en las minas de Panasqueira (Covilhã, Portugal), los cuales son utilizados como componente principal en la fabricación del molde refractario para la fundición de metales no ferrosos moldeados en verde (Montoya & Durán, 2013). Los lodos estudiados en el trabajo de PINACAL (2007) han sido utilizables para su comercialización de arenas silícico feldespáticas para morteros de construcción con una importante limitación de precio y porcentaje en la masa total. La propuesta de IFOMEGEM (2005) de eliminar los sitios de disposición de residuos procedentes de la construcción y trasladarlos a sitios donde los materiales se convierten en subproductos como gravas, piedra y arena, para utilizarlos como baldosas y bloques. Por otra parte, Ruiz et al. (2012), reporta el empleo de botellas PET llenas de tierra respaldando la propuesta con pruebas de resistencia mecánica a la compresión y pruebas de comportamiento mecánico.

La elaboración de concretos reciclados ha sido en los últimos años una alternativa para la disposición de residuos, Medina et al. (2011) plantea la posibilidad de reutilizar los residuos cerámicos de sanitarios como árido grueso sustituyendo de forma parcial 15, 20 y 25% resultando posible la utilización de este tipo de residuo cerámico en la elaboración de hormigones con fines estructurales. En otros casos, se han elaborado concretos con un contenido muy bajo de agua, en el cual, al menos 50% de la masa del cemento Portland (CP), es reemplazado con una ceniza volante (FA) tipo F o C conforme a lo establecido en las normas ASTM. (Valdez, Durán & Rivera, 2007). La investigación de Martínez & Torres (2015) resalta el uso de agregados triturados provenientes de la demolición de concreto hidráulico que se aprovechan para generar concreto Hidráulico Reciclado. En la elaboración de concretos, la resistencia es la característica de calidad más valiosa, por estar directamente relacionada con la estructura de la pasta de cemento (Neville & Brooks, 2010). Se ha demostrado que el empleo de Metacaolín adicionados a la elaboración de concretos alcanza una resistencia de 66,4 MPa a los 180 días de curado (Mejía de Gutiérrez et al., 2009)

Se encuentran investigaciones que incluyen el análisis de dosificación adecuada para obtener mejores resultados, algunos de ellos resaltando el modelo matemático en cuestión. Al respecto se tienen los trabajos de Hassan, Fattah, & Tamimi (2017) y Gulfam & Tighe (2016) el primero, modeló mediante el uso del diseño de experimentos, el comportamiento del uso potencial de nano partículas en la preparación de hormigón. Gulfam por su parte, diseñó un experimento para analizar los efectos del clima, los materiales y la estructura del pavimento, sobre la fractura térmica del hormigón asfáltico. Por otra parte Ramírez de Alba & Camacho (2016) proponen un procedimiento alternativo para construir placas plegadas de concreto reforzado por medio de sub ensambles adheribles y se reportó el trabajo experimental sobre un modelo representativo.

Materiales y métodos

Materiales

Las mezclas preparadas en los experimentos se conformaron de los siguientes materiales

1. 1. Cemento Portland CPC 30 Moctezuma
2. 2. Agua potable
3. 3. Residuo (polvo derivado del proceso de corte de piedra de cantera)

Población y muestra

Se consideró como población el depósito de residuos de la empresa “Canteras” Jaramillo ubicada en Ranchó Dandhó s/n Huichapan Hidalgo México (Gráfica 1). De este depósito se realizó un muestreo estratificado (Montgomery, 2009), segmentando los montículos de polvo en divisiones de 2 m de longitud, de cada estrato se tomaron 10 muestras aleatorias de aproximadamente 1kg.

Preparación de la muestra

Una vez tomadas las muestras estas se mezclaron nuevamente de forma manual, esta nueva mezcla sirvió para: 1) El análisis geotécnico del material y 2) Volver a seleccionar 10 muestras de modo aleatorio las cuales para los análisis químicos fueron deshidratadas en mufla a 50 °C durante 20 min, posteriormente trituradas en mortero de porcelana, y tamizadas en malla de abertura de tamiz de 0.1 mm especificaciones necesarias para introducir las muestras en los equipos de Difracción y Fluorescencia de Rayos X.

Técnica estadística empleada

Para el análisis estadístico de los datos, se empleó el diseño de experimentos factorial completo 3^{3(Montgomery, 2009)}. A través del Software MINITAB 16^®

Procedimientos empleados

Se realizó una investigación bibliográfica a nivel nacional e internacional sobre el uso de residuos procedentes de la actividad minera, para estratificar las alternativas sustentables en la aplicación de estos materiales y tener la pauta para el re uso del residuo de piedra de cantera.

Conceptualización del modelo estadístico.

• Se eligió un diseño factorial completo, por la naturaleza del problema como lo recomienda Fernández et al. (2008). La variable de respuesta seleccionada fue la resistencia a la compresión. (Neville & Brooks, 2010). Los factores a considerar en el experimento fueron tres: Agua (A), Cemento Portland (CPC 40-Moctezuma) (B) y Residuo (Polvo de cantera). (C), en tres niveles cada uno, es decir, un Diseño factorial 3³ (Tabla 1). Cualitativamente se asignan a tres niveles de un diseño experimental las etiquetas bajo, medio y alto (Montgomery, 2009)

• Los niveles corresponden a las cantidades de cada sustancia (Factor) a combinar, se eligieron estas cantidades considerando: 1) Tener la mezcla suficiente para el tamaño de los especímenes a realizar (0,1 m de altura por 0,05 m de diámetro) y 2) Trabajar sobre el objetivo de combinar una mayor proporción de residuo (polvo de cantera) respecto al cemento en la mezcla de agregados (residuo (polvo de cantera) + cemento ) de esta forma dentro de las combinaciones posibles, la mínima cantidad de residuo a utilizar respecto de la de cemento es del 50%, esta cantidad es mayor a la reportada en otras investigaciones, ya que en ellas se ha sustituido hasta 30% máximo (Santaella & Salamanca, 2004), (Medina et al., 2011).

• Para el desarrollo exitoso del experimento, se consideraron algunas recomendaciones definidas por Fernández et al. (2008), como: a) Medir respuestas cuantitativamente. En este caso la respuesta a medir fue la resistencia a la compresión, en Mega pascal (MPa). b) Replicar para amortiguar la variación incontrolable (ruido), por lo que se decidió realizar tres réplicas de cada combinación; y c) Generar un orden aleatorio de las corridas.

• Para la construcción del modelo se tienen:

  • 81 combinaciones con 3(3³)^-1=79 grados de libertad, y (3³)(3-1)=54 grados de libertad para el error (Montgomery, 2009)

  • Las interacciones de los efectos a considerar son:

  • (Montgomery, 2009)

Caracterización Físico-química y Geotécnica del material.

• La caracterización mineralógica para la determinación de especies minerales primarias (asociaciones minerales del yacimiento), se realizó por Difracción de Rayos-X (DRX) en un equipo marca Bruker D8-Advance con espejo Göebel (muestras no planas), con cámara de alta temperatura (hasta 900ºC), con un generador de rayos-x KRISTALLOFLEX K 760-80F (Potencia: 3000W, Tensión: 20-60KV y Corriente: 5-80mA) y un Seifert modelo JSO-DEBYEFLEX 2002 que está provisto de un cátodo de cobre y un filtro de níquel.

• Los análisis químicos de los polvos, se realizaron con un analizador de Fluorescencia de Rayos X, el cual cuenta con cristales analizadores, trabaja con un tubo con ánodo de Rodio, dependiendo del elemento y su concentración es el cambio de potencia que se administra (KV-mA).

• Análisis Geotécnico del material: Se realizó el análisis granulométrico (ASTM D422-63, 2007), la determinación de los límites líquido y plástico (ASTM Standard D 4318-10 , 2010) y la clasificación del material según el Sistema Unificado de Clasificación de suelos (ASTM Standard D 2487-93, 1993).

Estratificación de información.

• La información derivada de la revisión bibliográfica que se efectuó a nivel nacional e internacional sobre la aplicación en materiales de construcción, fue dividida en grupos homogéneos, categorizando las aplicaciones conforme a la naturaleza de los residuos, con la finalidad de establecer la relación de semejanza entre las alternativas y los resultados de análisis mineralógicos y granulométrico realizados a los polvos de deshecho de corte.

Ejecución del experimento

• Una vez planeado el Diseño de experimentos, se llevaron a cabo las 81 mezclas (ASTM C31 / C31M-17, 2017) para ello se preparó el residuo (polvo de cantera) pasándolo por una criba de arena para albañilería, con la finalidad de retirar elementos de otra naturaleza, ya que este residuo se encuentra depositado a cielo abierto a orillas de carreteras.

• Tras pesar las proporciones de residuo y cemento Portland, estas se combinaron hasta obtener una mezcla homogénea, (Brown et al., 1993) posteriormente se añadió agua potable y se mezcló durante un minuto aproximadamente. (Neville & Brooks, 2010). (Gráfica 2)

• Las mezclas se vaciaron y varillaron en probetas cilíndricas de policloruro de vinilo (PVC) hidráulico, con dimensiones de 0.05 m de diámetro y de 0.1 m de altura. Se desmoldaron a los tres días de edad y se dejaron en reposo para continuar con su proceso de curado. (gráfica 3) (ASTM C31 / C31M-17, 2017)

• Se replicó la preparación de probetas para los mejores 10 valores de resistencia a la compresión, para observar su comportamiento a 3, 7, 14 y 28 días de edad.

Ensayos a especímenes preparados

• Para las primeras 81 probetas, a la edad de 70 días se determinaron, masa, diámetro y longitud; posteriormente, se depositaron en agua para medir la absorción tras 24 horas. (Neville & Brooks, 2010)

• Se calcularon la densidad y los porcentajes de humedad de cada probeta

• Se calculó el porcentaje de polvo de cantera (Ec 1) y la relación agua/agregados (polvo de cantera + cemento) (Ec. 2) con base en las proporciones de materia prima.

• A la edad de 90 días, se determinó la resistencia a la compresión (ASTM International, 01) de cada probeta (Gráfica 4). Para ello se utilizó una prensa hidráulica TRUPER PREH 20 toneladas, con sensor de Presión WIKA modelo A10, de 0 a 200 Bar y salida analógica de 0 a 10 Vdc.

• Así mismo se determinó la compresión para las réplicas de los mejores 10 resultados, a 3,7, 14 y 28 días de edad.

Resultados y discusión

Difracción de Rayos X: Análisis Cualitativo

Milán et al. (1993) indica que la geología de la caldera de Huichapan corresponde a una Riolita superior con fracturamiento columnar y parcialmente soldada. Contienen fragmentos líticos de andesitas y cuarzo y feldespatos en matriz vítrea. Presenta fragmentos vítreos ligeramente aplastados.

La gráfica 5 muestra el espectro de Difracción de Rayos X obtenido del análisis realizado al residuo (polvo de cantera). Se determina la presencia de sílice como componente mayoritario

Fluorescencia de Rayos X: Análisis Cuantitativo

Los resultados del análisis de Fluorescencia de Rayos X realizado al residuo (polvo de cantera), proyectaron el porcentaje de sus compuestos presentes, lo cual se comparó con el porcentaje en composición del cemento Portland, la gráfica 6 muestra esta relación.

Los datos indican compuestos similares pero en diferentes proporciones, cuatro de ellos son de resaltar: 1) Dióxido de silicio, siendo el componente mayoritario y presente en 76% en el polvo de cantera; como lo indican Neville & Brooks (2010), los silicatos, son los componentes más importantes y los causantes de la resistencia de la pasta hidratada de cemento, también son benéficos durante la elaboración del cemento, porque favorecen la combinación de cal y sílice, este compuesto presenta una diferencia significativa entre el residuo y el cemento, ya que éste último requiere tan solo el 25% de contenido. Basado en Valdés (2015) este exceso de sílice favorecerá la reducción de la porosidad de la mezcla, lo que logra mejorar la inter fase de la pasta de cemento Portland adherida al agregado derivándose en un producto más resistente y duradero, aumentando también la compacidad del producto final. 2) CaO es el compuesto que brinda la mayor resistencia al cemento (Neville & Brooks, 2010). El residuo de Riolita, presenta cantidades menores que el cemento, 2.4% contra 67%, respectivamente. Se esperaría que las mezclas que contienen altos porcentajes de residuo, presenten bajas resistencias. 3) Los compuestos alcalinos como Na2O, causan desintegración del concreto. y afectan el índice de incremento de la resistencia del cemento (Neville & Brooks, 2010); este compuesto presente en 0.96% en la Riolita se encuentra dentro del rango permisible del 0.2 a 1.3 % del cemento. 4) El óxido de magnesio (MgO), (Neville & Brooks, 2010) indica, que es llamado también magnesia, es una sustancia que frecuentemente acompaña al óxido de calcio. La magnesia no se combina durante el proceso de cocción del cemento Portland, es decir, no forma componentes hidráulicos, sino que permanece como magnesia libre. Dado que la magnesia, similarmente a la cal, en contacto con el agua se hidrata y aumenta su volumen, un porcentaje elevado de magnesia implica peligro de expansión (Irassar et al., 2010). La expansión por magnesia es más peligrosa porque se manifiesta con gran lentitud, a través de los años, y por lo tanto no se puede determinar con certeza mediante pruebas breves de constancia de volumen. Por este motivo la norma de cemento estipula un límite máximo de 5% para el contenido de MgO, favorable en el caso de los residuos ya que se encuentra en 0.15%. El color verde grisáceo del cemento Portland se debe a la magnesia (Neville & Brooks, 2010).

Caracterización Geotécnica del residuo

La identificación de campo, el análisis granulométrico (ASTM D422-63, 2007) y la determinación de los límites líquido y plástico (ASTM Standard D 4318-10, 2010) realizados a las muestras de los residuos, proporcionó el siguiente resultado:

Identificación de campo: Material con baja tenacidad nula y dilatancia lenta, presenta muy baja resistencia en estado seco. No se percibe olor. El color del material se observa en tonos claros del café al blanco.

El material es un suelo limoso (ASTM Standard D 2487-93, 1993) o polvo de roca con poco contenido de arcilla inorgánica ligeramente plástica, que se ubica por debajo de la línea "A" en la carta de plasticidad, con alto contenido de finos. Más del 90% del material pasa la malla de abertura de tamiz de 0.1 mm. Limite Liquido de 24.98%, Límite Plástico de 21.25% e Índice Plástico = 4% en promedio (ASTM Standard D 4318-10 , 2010).

La clasificación del material según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (ASTM Standard D 2487-93, 1993) es un ML (Limo inorgánico de baja compresibilidad), por lo que basados en Cabrera & Beira (2007) tienen las siguientes propiedades importantes de ingeniería estando compactado y suturado: presenta un estado de permeabilidad de semipermeable a impermeable, presenta una resistencia aceptable al esfuerzo cortante, compresibilidad media y una trabajabilidad aceptable como material de construcción.

Estratificación de alternativas sustentables

La gráfica 7 muestra una estratificación a partir de la revisión bibliográfica realizada en Alba & Camacho (2016), Álvarez & Torres (2006), Carvalho (2008), Castells, (2000), Gulfam & Tighe (2016), Hassan et al. (2017), IFOMEGEM (2005), ITGE (1995), López (2007), Martínez & Torres (2015), Medina et al. (2011), Mejía de Gutiérrez et al. (2009), Montoya & Durán (2013), PINACAL (2007), Ruiz et al. (2012),UNEP (1996),Vadillo et al. (1995),Valdez et al. (2007) y Zárraga et al. (2006), la cual permitió identificar acciones en la disposición de los residuos basados en sus características geotécnicas y químicas. Dentro de las opciones se observa lo siguiente:

Se recomienda utilizarlos para reestructurar las zonas explotadas así como otros terrenos, estrategia que han seguido los empresarios a cargo de los banco de material de la región, con el fin de recuperar algunas áreas explotadas, pero que en la actualidad ya no es suficiente para disponer de la gran cantidad de residuo generado.

Dentro de las alternativas sustentables en la reutilización de estériles como áridos en el área de la construcción se encuentran: arena silícea, balasto, mortero, hormigón, macadam y bloques. De estas opciones el balasto quedaría descartado ya que con base en los resultados geotécnicos (ASTM Standard D 2854-10, 2010) no cumpliría las características del tamaño de partícula.

La gráfica 8 muestra las curvas granulométricas del residuo (polvo de cantera) y la de arena utilizada en la región de Huichapan Hidalgo como agregado en el área de construcción. Para el caso del polvo, más del 99% en masa pasa el tamiz con abertura de malla de 1 mm mientras que para la arena corresponde al 80% de masa el que pasa el tamiz con abertura de malla de 1 mm. Como lo indica PINACAL (2007) se recomienda utilizarlo como arena para morteros de construcción en el 100% de su masa.

La granulometría y composición elemental sugieren la pertinencia para emplearse como arena silícea (PINACAL, 2007) y como material cementante. Para evaluar esta premisa que en un principio se estableció como hipótesis, se realizaron las mezclas correspondientes para analizar los efectos que este residuo genera dentro de una mezcla cementante.

Ensayos a especímenes preparados

La Tabla 2, muestra los 81 resultados de los ensayos a compresión. En la determinación experimental de la resistencia a la compresión, se observaron valores desde los 2 MPa hasta 12.9 MPa; los valores más bajos los reportan las mezclas que en la proporción de polvo de cantera/(cemento + Polvo de cantera) rebasan el 70%, y con relaciones de agua/(cemento + Polvo de cantera) superiores a 0.4 y a su vez inferiores a 0.33.

Derivado de los resultados de la Tabla 2, se seleccionaron las 10 combinaciones que presentaron los valores más altos en cuanto a la resistencia, asociando a ellas el % de residuo en la mezcla, la relación Agua/agregados (polvo de cantera + cemento), la densidad y el % de humedad. Los datos se muestran en la Tabla 3

Al comparar las mezclas con porcentaje similar de polvo de cantera, se observa que la mayor humedad y menor densidad, lo presentan las probetas con mayor relación agua/ agregados, como lo reporta Moreno et al. (2004), denotando una relación entre la pérdida de masa por secado al ambiente y el tipo de mezcla; a mayor relación agua/ agregados, mayor porcentaje de pérdida de masa.

A la edad de 90 días, se registraron valores de resistencia, de 12 y 13 MPa, correspondientes a las siguientes combinaciones: 1) 50% de polvo de cantera en relación a la cantidad de agregados (polvo de cantera + cemento) en la mezcla, con una relación de agua/ agregados de 0.38.

Y 2) 67% de polvo de cantera en relación a la cantidad de agregados (polvo de cantera + cemento) en la mezcla, con relación de 0.33 de agua/ agregados.

Entre estas dos combinaciones, la de mejor trabajabilidad fue la 1.

El comportamiento de las 10 mejores muestras a través de los días se presenta en la Tabla 4 las mezclas conformadas por polvo de cantera (Q), cemento (C) y agua (W)

La tabla 5 muestra las mezclas con los valores más altos de resistencia a la compresión calculados a 28 días de edad, siendo el valor más alto de resistencia 14 Mpa

En la gráfica 9 se presenta el comportamiento de las mejores mezclas a través del tiempo. Se observa un incremento significativo de 7 a 14 días de edad. A su vez, se observa el efecto entre la cantidad de polvo de cantera y la relación de agua en la mezcla, para una misma proporción de sustitución del residuo se observa una mejor resistencia a la compresión a menor relación de agua/ agregados entre los límites de 0.5 y 0.3,

Análisis del diseño experimental

En la tabla 6, se presenta el análisis de varianza realizado al diseño de experimentos factorial, ubicados en las dos últimas columnas de la matriz se examinan los valores F (Medida de divergencia entre la distribución de sus datos y una distribución esperada) y p (probabilidad de obtener una estadística de prueba que sea por lo menos tan extrema como el valor calculado) respectivamente. Estos valores se calculan para determinar si se tienen efectos significativos o no. Un efecto no significativo indica que los resultados no son afectados por la forma en cómo se realizaron las mezclas de concreto. Los valores significativos corresponden a aquellos que cumplen en que donde es el nivel de significancia del experimento, en este caso se estableció un . (Montgomery, 2009)

Por lo tanto, se observa que las relaciones significativas (p ) que afectarán la resistencia de las mezclas, son los efectos entre agua y polvo de cantera y por ende agua con cemento con valores p de 0.026 y 0.002 respectivamente.

Para poder dar detalle sobre la validez del modelo obtenido, se evaluará el coeficiente de determinación (R²) del modelo de regresión obtenido del análisis del diseño de experimentos (Montgomery, 2009).

R² (R-cuadrado) es el porcentaje de variación de la variable de respuesta que se explica por su relación con una o más variables predictoras. En general, mientras más alto sea R², mejor se ajustará el modelo a los datos. R² está siempre entre 0 y 100%. Valores mayores al 70% hay relación aceptable, entre 40% y 70 % hay baja relación y valores menores a 40% indican que no existe relación. (Montgomery, 2009)

El coeficiente de Determinación (R²) del modelo, calculado junto con la tabla ANOVA por el software Minitab 16® tiene un valor de 71.16%, es decir, el 71.16% de variación de la resistencia a la compresión se explica por su relación con uno o más de sus tres factores. En teoría, si un modelo pudiera explicar 100% de la varianza, los valores ajustados siempre serían iguales a los valores observados (Montgomery, 2009).

El modelo matemático obtenido por Minitab 16® para este proceso es (ec3):

Donde

X1= Agua (A), X2= Cemento (B), X3= Polvo de cantera (C)

Es la resistencia a la compresión determinada por la cantidad de materia prima en la mezcla. En la ejecución del experimento, representa el promedio de todas las observaciones (Montgomery, 2009)

Conclusiones

La composición del polvo de Riolita se basa en fragmentos líticos de andesitas y cuarzo y feldespatos en matriz vítrea. Presenta fragmentos vítreos ligeramente aplastados. Contiene Si2O como compuesto mayoritario con un 76%. La Riolita tiene una distribución mundial (Lagomarsino, 2009), por lo que el estudio puede ser reproducido donde se tenga la explotación de esta roca.

Basado en Valdés (2015) el exceso de sílice favorecerá la reducción de la porosidad de la mezcla, lo que logra mejorar la inter fase de la pasta de cemento Portland adherida al agregado derivándose en un producto más resistente y duradero, aumentando también la compacidad del producto final.

El CaO presente en el residuo, en cantidades mucho menores que el cemento, 2.4% contra 67%, respectivamente, provocó que las mezclas que contienen porcentajes de residuo superiores al 70%, presentaran muy bajas resistencias, alrededor de 2 MPa.

El ahorro en cemento es factible en un 50% ya que los datos indican que los mejores valores de resistencia a la compresión fueron 12 y 13 MPa y corresponden a las mezclas con 50% y 67% de polvo de cantera en relación a la cantidad de agregados. Estos valores de resistencia resultan viables para aplicación de firmes y plantillas. (González, 2012).

Dentro de los compuestos que pudieran afectar el comportamiento mecánico están los alcalinos como Na2O, y el óxido de magnesio, sin embargo en el residuo se encuentran por debajo de los límites permisibles enmarcados para el cemento.

La granulometría y composición elemental sugieren la pertinencia para emplearse como arena silícea (PINACAL, 2007)

Se consigue un beneficio ambiental al obtener un material elaborado con residuo de polvo de cantera. En específico como un concreto, se pueden retirar los residuos de los depósitos y entrar directamente al proceso sin algún tratamiento ya que como lo ha reportado el análisis de difracción de rayos X, no contienen elementos contaminantes y en segundo lugar al utilizar menor cantidad de cemento Portland en la mezcla se pueden reducir las emisiones de contaminantes que se generan por el proceso de producción del cemento; aunado al ahorro por consumo del cemento.

Dentro de las alternativas sustentables para la reutilización de estériles como áridos en el área de la construcción se encuentran: arena silícea, balasto, mortero, hormigón, macadam y bloques. De estas opciones el balasto quedaría descartado ya que con base en los resultados geotécnicos (ASTM Standard D 2854-10, 2010) no cumpliría las características de tamaño de partícula.

Referencias bibliográficas

Álvarez, M.; Torres, G. A. y Luis, C. (2006) Síntesis y Caracterización de Vitrocerámicos a partir de residuos sólidos inorgánicos industriales. Ciencia UANL 143-148. México.

ASTM C31 / C31M-17. (2017). Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field, ASTM International. West Conshohocken, PA.

ASTM D422-63. (2007). Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. ASTM International. West Conshohocken.

ASTM International. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. [En línea] (2016) de Agosto de 01. [Citado el: 10 de Abril de 2017.] www.astm.org.

ASTM Standard D 2487-93. (1993). Standard Test Method for Classification of Soils for Engineering Purposes. Annual Book of ASTM Standards. West Conshohocken, United States.

ASTM Standard D 2854-10. (2010). Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer. Annual Book of ASTM Standards, West Conshohocken United States.

ASTM Standard D 4318-10. (2010). Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of soils. Annual Book of ASTM Standards. West Conshohocken, PA.

Brown, T L.; LeMay, E.; Bursten, B. (1993). Química. La Ciencia Central. Prentice-Hall. México.

Cabrera, P.M.; Beira, E. (2007). Geotechnical characterization of the experimental field at the civil engineering from the University of Oriente. Universidad Autónoma de Yucatán. 2. Vol. 11. 57-66. Yucatán. México.

Carvalho, J. H. (2008). Decision criteria for the exploration of ornamental stone deposits: Application to the marbles of the Portuguese Estremoz Anticline. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 45. 1306-1319. Granada.

Castells, J. (2000). Reciclaje de Residuos Industriales. Aplicación a la fabricación de materiales para la construcción. Diaz de Santos. Madrid.

Diario Oficial de la Federación. (2011). NORMA Oficial Mexicana NOM-161-SEMARNAT-2011. México.

Fernández, N.; Eutimio, G.; Fernandez,M.; Perez, I.; Morón, Y.; García, V.; Perdomo, I.; Perez, N. (2008). Diseños de experimentos en tecnología y control de los medicamentos. Revista Mexicana de Ciencias Farmacéuticas. 2. Vol. 39. 28-40. México.

Galetakis, M.; Soultana, A. (2016). A review on the utilisation of quarry and ornamental stone industry fine by-products in the construction sector. Construction and Building Materials. Vol. 102. 210-220. Grecia.

González, F. (2012). Manual de supervisión de obras de concreto. Limusa, México.

Gulfam, J.; Tighe, S.L. (2016). An experimental design-based evaluation of sensitivities of MEPDG prediction: investigating main and interaction effects. International Journal of Pavement Engineering. 7. Vol. 17. 615-625. Canadá.

Gutierrez, H.; De la Vera, R. (2012). Análisis y Diseño de Experimentos. Mc Graw-Hill. México

Hassan, M.; Fattah, K.P.; Tamimi, A.K. (2017). Modelling mechanical behavior of cementitious material incorporating CNTs using design of experiments. Construction and Building Materials, Vol. 154. 763-779. United Arab Emirates.

IFOMEGEM. (2005). Anuario estadístico de la minería en el estado de México. Estado de México. Instituto de fomento Minero y Estudios Geológicos del Estado de México. México.

Irassar, E.F.; Bonavetti, V.L.; Menéndez, G.1. (2010). Cementos con Material Calcáreo: Formación de Thaumasita por Ataque de Sulfatos. Revista de la Construcción. Vol. 9. 63-73. Santiago, Chile.

ITGE. (1995) Contaminación y Depuración de suelos. Publicaciones ITGE. España.

Lagomarsino, J. (2009). Rocas y Minerales. Parragon Books Ltd, Reino Unido.

López, F. (2007). La Piedra Natural. El recorrido de los minerales. Dirección General de Industria, Energía y Minas. Consejería de Economía e Innovación Tecnológica. Madrid.

Martínez, W.; Torres, A.A. (2015). Concreto reciclado: una revisión. Revista de la Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción. 3. Vol. 5. 235-248. México.

Medina, C.; Juan, A.; Frías, M.; Sanchez de Rojas, M.I.; Morán, J.M.; Guerra, M.I. (2011). Characterization of concrete made with recycled aggregate from ceramic sanitary ware. Materiales de Construcción. 304. Vol. 61. 533-546. Madrid España.

Mejía de Gutiérrez, R.; Rodriguez, C.; Rodriguez, E.; Torres, J.; Delvasto, S. (2009). Concreto adicionado con metacaolín: Comportamiento a carbonatación y cloruros. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia. 2. Vol. 48. 55-64. Colombia.

Méndez, A. (2013). Visual Pollution. Gestión y Ambiente. 1. Vol. 16. 45-60. Medellín, Colombia.

Menéndez, G.; Bonavetti, V I. (2008). The Experimental Design and the Technology of Concrete. Revista de la Construcción. 1. Vol. 7. 94-104. Buenos Aires.

Milán, M.; Yañez, C.; Navarro, I.; Verma, S.P.; Carrasco, G. (1993). Geología y qeoquímica de elementos mayores de la Caldera de Huichapan Hidalgo México. Geofísica Internacional. 2. Vol. 32. 261-276. México.

Montgomery, D.C. (2009). Desing and Analysis of Experiiments. Wiley. USA.

Montoya, J.; Durán, J.A. (2013). Recycling of aggregates of Panasqueira mines as refractory lining of metal casting. CTMAT. Vol. 25. 129-137. Granada España.

Moreno, E.I.; Dominguez, G.; Cob, E.; Duarte F. (2004). Efecto de la relación agua/cemento en la velocidad de carbonatación del concreto utilizando una cámara de aceleración. Ingeniería. 2. Vol. 8. 117-130. México.

Neville, A.; Brooks, J.I. (2010). Tecnología del concreto. Trillas. México.

PINACAL. (2007). Planes de competitividad, innovacipon y entorno. Valladolid: Unión Europea,

Ramírez de Alba, H.; Camacho, E. (2016). Estudio experimental sobre un procedimiento para construir placas plegadas de concreto reforzado. Ingeniería. 1. Vol. 10. 5-16. México.

Ruiz, D.; López, C.; Cortes, E.; Froese, A. (2012). Nuevas alternativas en la construcción: Botellas PET con relleno de tierra. Revista Javeriana. 2. Vol. 25. 292-303. Bogotá Colombia.

Santos, A.; Villegas, N.; Betancourt, J. (2012). Residuo de mármol como insumo en la construcción civil - diagnóstico de la Comarca Lagunera. Revista de la Construcción. 2. Vol. 11. 17-26. Chile.

Servicio Geológico Mexicano. gob.mx. [En línea] [Citado el: 11 de Noviembre de 2017.] http://mapserver.sgm.gob.mx/Cartas_Online/geologia/1653_F14-C78_GM.pdf

UNEP. (1996). Environmental and Safety Incidents Concerning Tailing Dams at Mines mining. Journal Research Services.

Vadillo, L.C.; López-Jimeno, J.; González-Cañibano, A.; González-Santos, E.; Navarro-Moreno, E.; y Vazquez-García, A. (1995) Manual de reutilización de residuos de la Industria Minera, Siderometalurgica y Termoeléctrica.» Ingeniería Geoambiental.

Valdés, S. (2015). La Adición de Humo de Sílice para Concretos de Alta Resistencia. LIEC México.

Valdez, P.L.; Durán, A.; Rivera, J. (2007). Concretos fluidos con altos volúmenes de ceniza volante. Ciencia UANL. Vol. X. 49-58. México.

Zárraga, R.; Cervantes, J.; Álvarez, D.; Reyez, V. y Salzar M. (2006). La Investigación Científica en la Conservación de Monumentos de Cantera. Acta Universitaria. 38-50. México