Comportamiento de las rocas cuarcíticas de las Sierras Septentrionales de la provincia de Buenos Aires frente a la reacción álcali-sílice (RAS)

Abstract

La roca cuarcítica que se explota como agregado en el partido de General Pueyrredón, en cercanías de Mar del Plata se conoce comercialmente como cuarcita Mar del Plata y pertenece a las arenitas cuarzosas de la Formación Balcarce. Estas rocas contienen cuarzo tensionado y/o microcristalino que puede ocasionar la reacción álcalisílice en el hormigón de tipo diferida o lenta. El análisis de las características microtexturales de estas rocas permite determinar el grado de deformación del cuarzo, además de la presencia y tipos de matriz o cemento que pueden contener componentes deletéreos como ópalo, calcedonia o alguna otra forma de sílice metaestable, mediante lo cual será posible calificar el comportamiento de estos materiales como agregado en hormigón. La complejidad de la temática requiere cada vez más investigaciones donde se efectúan trabajos interdisciplinarios entre la ingeniería civil y la geología, asegurando una mejor comprensión e interpretación de la problemática. En el presente trabajo se procedió a resumir la geología y sedimentología de las Sierras Septentrionales mediante una recopilación bibliográfica extensa. También se tratan aspectos de la geoquímica de las rocas cuarcíticas en relación a su estabilidad bajo distintas condiciones ambientales tanto naturales como en el hormigón y se abordan los antecedentes de la reacción álcalisílice (RAS) y los métodos utilizados para su estudio. Para esta Tesis se relevaron y muestrearon cinco canteras, realizando además perfiles estratigráficos de los frentes estudiados. Los análisis se orientan a la petrografía del agregado cuarcítico, de los hormigones de laboratorio post-ensayo y de casos de obra de pavimentos de hormigón confeccionados con dichos agregados. Se utilizaron técnicas de microscopía óptica, electrónica de barrido y de fluorescencia con luz UV y difracción de rayos X. Para calificar adecuadamente los agregados se realizaron ensayos físicos de expansión en barras de mortero y prismas de hormigón según las normativas vigentes en Argentina. El trabajo aporta información original e inédita sobre las características petrográficas de las rocas cuarcíticas de canteras de la zona de Mar del Plata y zona de influencia, y del área de Balcarce para su uso como agregado para hormigón. Esto contribuye a implementar métodos y diseños de explotación de canteras para agregados ya que se deberán tener en cuenta los porcentajes de cada litotipo potencialmente reactivo como componente de la mezcla final de los agregados producidos en planta.

The quartzite currently exploited as aggregate in the area of General Pueyrredón, nearly of the city of Mar del Plata, is commercially named Mar del Plata quartzite and belongs to the quartz arenite from Balcarce Formation. These rocks have tensioned and microcrystalline quartz that can cause delayed or slow alkali-silica reaction in concrete. The analysis of the micro-textural characteristics of these rocks allows determining the deformation degree reached by quartz and the presence and types of matrix or cement that can be constituted by deleterious components, such as opal, chalcedony or some other variety of metastable silica. This study will allow qualifying the behavior of these materials as aggregate in concrete. The complexity of the subject requires more researches, where interdisciplinary works are carried out between civil engineering and geology, contributing to a better understanding and interpretation of the problem. In the present work, the geological and sedimentological characteristics of Sierras Septentrionales were summarized by means of an extensive bibliographic compilation. The geochemistry of quartzite rocks are also discussed related with their stability under different environmental conditions, both natural and in concrete. Also the alkali-silica reaction (ASR) and the methods used for their study are evaluated. For this work five quarries were sampled, and stratigraphic profiles of the fronts were studied. The main analyzes are oriented to the petrography of the quartzite aggregate, the post-test laboratory concretes and the concrete pavements cases of study, made with these aggregates. Optical, scanning electron, and fluorescence UV light microscopy, and X-ray diffraction techniques were used. To characterize the aggregates, physical tests of expansion in mortar bars and concrete prisms were carried out according to Argentina standards. This Thesis provides original and unpublished information about the petrographic characteristics of quartzite from quarries of Mar del Plata and Balcarce areas, for their use as aggregate for concrete. This also contributes to implement methods for mining quarries for aggregates, considering the percentages of each reactive lithotype as components of the final mixture of the aggregates produced in plant.