Fosfoyeso

Las características de los fosfoyesos que se recogen a continuación corresponden a siete muestras procedentes de siete fábricas distintas de Florida (EE.UU).

Propiedades físicas

·       Granulometría: los fosfoyesos se pueden considerar limos yesíferos, por el tamiz UNE 0.25 (ASTM 60) pasa más del 96%. El porcentaje de finos (% pasa por el tamiz UNE 0.08) está comprendido entre el 51 % y el 80%. Los tamaños inferiores a 0.01 mm, están en una proporción inferior al 10%. Según la clasificación AASHTO se corresponde con un suelo tipo A-4.

·       La densidad del sólido varía entre 2,3 gr/cm³ y 2,4 gr/cm³.

·       La permeabilidad sobre probetas compactadas con el Proctor modificado han dado resultados comprendidos entre 9,7x10^-5 y 1,5x10^-5 cm/seg y en el caso de muestras compactas con el Proctor normal las permeabilidades han variado entre 3,5x10^-5 y 4,6x10^-5 cm/seg.

Propiedades químicas

·       El contenido en yeso en seis de las siete muestras está comprendido entre 81% y el 99%.

·       El pH de las disoluciones varía entre 2,5 y 5,2.

Propiedades mecánicas

·       En el ensayo Proctor modificado se han obtenido densidades entre 1,44 y 1,64 gr/cm³ para unas humedades óptimas comprendidas entre 18% y 14 % y con el Proctor Normal, en muestras de fosfoyesos dihidratados la densidad máxima es de 1.47 gr/cm³ para una humedad óptima de 17%.

·       La resistencia a compresión simple en muestras preparadas por compactación bajo presión estáticas está comprendida entre 3,4 N/mm² y 12,4 N/mm², no habiéndose desmoronado las muestras al saturase. Sin embargo, muestras preparadas bajo compactación dinámica, se desmoronan en la saturación, poniendo de manifiesto la sensibilidad de este material al agua.

·       De los ensayos triaxiales realizados con presiones de confinamiento bajas: 0,7; 1,4 y 2,1 kg/cm² se ha obteniendo en todos los casos una cohesión nula, y ángulos de rozamiento comprendidos entre 43,5º y 50º.

·       Según los resultados obtenidos en los ensayos de placa de carga dinámicos realizados sobre una capa de fosfoyeso de 27 cm de espesor, este material no se puede considerar adecuado para capas de base en carreteras.

·       La resistencia a tracción determinada sobre probetas preparadas en las condiciones del Proctor Modificado, es aproximadamente un 10% de la resistencia a compresión. En probetas preparadas por compactación estática, la resistencia a tracción varía entre el 10% y el 18 % de la resistencia a compresión.

A continuación se recoge un resumen del estudio de una muestra de fosfoyesos procedente de Huelva, realizado en el CEDEX.

Propiedades físicas

·       Granulometría: más del 85% del material pasa por el tamiz 0,08, por lo que se puede considerar un limo yesífero. Si se compara la granulometría del fosfoyeso de Huelva con la de los fosfoyesos de las siete fábricas de Florida, se observa que los fosfoyesos de Huelva son más finos, e incluso por el tamiz 0,08 pasa un porcentaje (88%) superior al de aquellos.

·       Densidad: La densidad de las partículas de fosfoyeso de Huelva es de γ = 2,36 gr/cm³, siendo un valor intermedio entre las densidades de partículas obtenidas en las siete fábricas de Florida .

·       Permeabilidad: se han realizado ensayos de permeabilidad sobre probetas preparadas con la densidad del ensayo Proctor Normal y con la densidad del ensayo Proctor Modificado. Con la densidad del ensayo Proctor Normal, el coeficiente de permeabilidad obtenido es de   k = 4,8x10^-5 cm/seg. Con la densidad del ensayo Proctor Modificado, se obtuvo un coeficiente de permeabilidad de k = 2,3x10^-5, menor que el coeficiente obtenido con las muestras compactadas con la energía del Proctor Normal.

Propiedades químicas

·       Composición química: en la siguiente tabla se muestran los elementos, resultado del análisis químico, cuyos contenidos en este tipo de material son superiores al 0,1% de peso en muestra. Los valores más altos corresponden a los componentes del yeso, CaSO₄^.2H₂O, que son el CaO + SO₃ + 2H₂O, dando una proporción de yeso en los fosfoyesos de 93,6%. El resto está constituido fundamentalmente por los fosfatos (PO₄^3- = 3%).

Tabla1: Elementos que aparecen en una proporción mayor del 0,1% en los fosfoyesos de Huelva

·        Una característica interesante es el grado de acidez de los fosfoyesos, ya que el yeso aumenta su solubilidad en ambiente ácido. Los fosfoyesos de Huelva tienen un ambiente ácido pH = 3,7, que los sitúa en una posición intermedia entre los pH de las fábricas de Florida, pH entre 2,5 y 5,2.

Propiedades mecánicas

Las características de las muestras de los fosfoyesos compactadas se han determinado mediante  la energía del Proctor Normal y la energía del Proctor Modificado.

·       En el ensayo Proctor Normal realizado con la muestra de fosfoyeso, se ha obtenido la densidad máxima, γ = 1,43 gr/cm³ para una humedad óptima de W = 19,1%. Si se comparan estos resultados con los obtenidos en las siete fábricas de Florida, los fosfoyesos de Huelva tienen unos valores de densidad máxima y humedad óptima, intermedios.

             ·      Con la energía del ensayo Proctor Modificado, se ha conseguido una densidad máxima de γ = 1,56 gr/cm³ con una humedad óptima de W = 16,9%. Si se comparan estos resultados con los obtenidos en las siete fábricas de Florida, los fosfoyesos de Huelva alcanzan una densidad máxima alta, solamente superada por los fosfatos de una de las fábricas, concretamente de la planta de Gardinier.

Además, con los fosfoyesos españoles en el ensayo Proctor Modificado se ha conseguido una densidad máxima más alta, para una humedad óptima mayor, de las que se consiguieron con los fosfoyesos de Florida para esta energía de compactación.

·       De los ensayos de compresión simple realizados, dos sobre muestras preparadas con la energía del ensayo Proctor Normal y otras dos preparadas con la energía del ensayo Proctor Modificado, se ha conseguido una resistencia a compresión simple media de qu = 0,147 MPa (1,47 Kg/cm²), en las muestras preparadas con la energía del ensayo Proctor Normal y, en las preparadas con la energía del ensayo Proctor Modificado, se ha conseguido una resistencia a compresión simple media de qu = 0,340 MPa (3,40 Kg/cm²), ambas ensayadas con la humedad de preparación.

·       Se realizaron cuatro ensayos de compresión triaxial: dos consolidados y no drenados, y  otros dos consolidados y drenados. En cada pareja de ensayos, uno se hizo con muestra compactada con la energía del ensayo del Proctor Normal, y la otra con una muestra compactada con la energía del ensayo Proctor Modificado. De los resultados de los ensayos (tabla 2) se puede deducir que el ángulo de rozamiento  está comprendido entre φ = 48º y φ = 54º, correspondiendo el valor más alto, a la muestra con densidad más elevada γ = 1,60 gr/cm³. La cohesión también está comprendida entre C = 0,040 MPa y C= 0,067 MPa. En los fosfoyesos de Florida el valor máximo alcanzado en el ángulo de rozamiento fue de φ = 50º, con una cohesión nula.

Tabla 2: Resultado de los ensayos de compresión Triaxial con fosfoyesos de Huelva

·       Deformabilidad: se realizó un ensayo edométrico con una densidad γ = 1,570 gr/cm³ y contenido de humedad de w = 13,5 %. Hasta una presión de σ’ = 147,19 KPa, apenas se producen asientos diferidos, pero a partir de esta presión, los asientos diferidos aumentan así como el tiempo necesario para su estabilización. Al aumentar la carga a σ’ = 294,30 KPa se aprecia este incremento brusco de asientos. La deformación unitaria, ε, producida hasta alcanzar la carga de σ’ = 294,30 KPa, fue  del 4%.