La escoria cristalizada
Propiedades físicas
El enfriamiento lento y controlado de la escoria fundida genera un material pétreo, la escoria cristalizada, de características similares a las rocas ígneas de origen volcánico: textura rugosa, color gris oscuro, forma predominantemente cúbica y estructura con abundantes poros externos e internos. Presenta una granulometría 0/200, y una absorción de agua del orden del 6%, aunque la escoria se seca con facilidad. Este material se conoce en Asturias como “escoria de foso”.
En la tabla siguiente figuran los valores medios de algunas características físicas de dos fracciones de muestras de escoria cristalizada de los hornos altos de la factoría de Gijón(4).
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Fracción 0-40 |
Fracción 0-50 |
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Densidad aparente (kg/dm3) |
2,38 |
2,32 |
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Densidad real (kg/dm3) |
2,63 |
2,60 |
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Absorción (%) |
3,70 |
4,20 |
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Peso específico real (<80mm) |
2,98 |
2,94 |
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Porosidad aparente (%) |
8,80 |
9,80 |
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Porosidad real (%) |
20,4 |
20,80 |
Tabla 4: Propiedades físicas de la escoria cristalizada
La gran porosidad del material favorece el drenaje y la reactividad química, reduciendo la sensibilidad a la helada y la resistencia mecánica.
La textura rugosa le proporciona un gran rozamiento interno y una capacidad de soporte elevado, pero perjudica su trabajabilidad.
Otras propiedades físicas interesantes de este material son su baja conductividad térmica y su insensibilidad al agua.
Propiedades químicas
Como puede apreciarse de la composición química que figura en el apartado 3.1, hay cuatro óxidos principales –cal, sílice, alúmina y magnesia– que constituyen más del 95%. La composición química de la escoria procedente de un determinado horno alto es bastante constante en el tiempo, como consecuencia de la exigencia de que las distintas coladas proporcionen una fundición homogénea.
La escoria cristalizada puede tener una cierta capacidad de autofraguado debida a la pequeña parte de escoria que no cristaliza y queda en estado vítreo.
La escoria puede presentar una cierta inestabilidad volumétrica debida al disilicato de calcio que corresponde al cambio de fase entre la forma metaestable “beta” y la forma “gamma”. Este cambio de fase viene acompañado de un aumento de volumen del orden del diez por ciento. El disilicato de calcio no se forma en cantidades significativas si la relación entre CaO y MgO a SiO2 permanece por debajo de ciertos límites(6) .
Otro tipo de inestabilidad puede ser la debida a la reacción de los compuestos de hierro. En la tabla siguiente figuran datos sobre los contenidos de azufre, sulfatos y óxido de hierro de la escoria que se produce en nuestro país, que se sitúan en valores bajos pero que si aparecieran en elevadas cantidades podrían dar lugar a procesos expansivos en hormigón(4):
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Fracción 0-40 |
Fracción 0-50 |
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Azufre total (expresado en S) |
1,16% |
1,02% |
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Sulfatos (expresado en S) |
0,62% |
0,59% |
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Óxido de hierro (FeO) |
0,40% |
0,38% |
Tabla 5: Propiedades químicas de la escoria cristalizada
Propiedades mecánicas
La escoria cristalizada es un material no plástico, no susceptible a la helada y con un buen comportamiento drenante. Se extiende y compacta fácilmente y tiene una densidad de compactación frecuentemente inferior a la de los materiales convencionales para terraplén. Es adecuada para su empleo en la estabilización de suelos húmedos y blandos en las primeras etapas de la construcción del terraplén. Las placas de carga efectuadas sobre este material dan valores superiores a 1.000 kg/cm2.
La resistencia mecánica de la escoria cristalizada varía notablemente en relación directa con su porosidad, que es función del método de enfriamiento empleado.
A continuación se presentan ldatos sobre algunas propiedades mecánicas de las escorias cristalizadas de los altos hornos de Gijón(4) y algunos datos obtenidos de bibliografía norteamericana(7) (8).
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Propiedades |
Datos españoles |
Datos americanos |
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Fracción 0-40 |
Fracción 0-50 |
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Desgaste Los Ángeles |
42% |
39% |
35-45% |
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Estabilidad frente al sulfato sódico |
- |
- |
12% |
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Ángulo de rozamiento interno |
45º |
45º |
40º-45º |
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Dureza (escala de Moh’s) |
- |
- |
5-6 |
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CBR |
56 |
133 |
>250 |
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Tabla 6: Propiedades mecánicas de la escoria cristalizada
Los valores del coeficiente de Los Ángeles se sitúan próximos al límite admisible para su utilización en hormigón estructural.