La mayor parte del árido de piedra machacada producido en Turquía procede de canteras de caliza; en la franja costera del Egeo y el Mediterráneo esta proporción es aún más marcada. Aun así, en el sector circulan dos visiones extremas sobre la caliza: para algunos canteros la caliza sirve para cualquier obra, mientras que para algunos ingenieros es una piedra blanda y poco fiable. Ambas son incompletas. Si se conoce cómo se forma la caliza, cómo dialoga su química con el cemento y en qué uso entra en juego cada uno de sus límites, se sabe leer correctamente tanto la selección de materiales como los informes de ensayo. Esta guía construye ese marco desde la perspectiva de un productor que explota una cantera de caliza en Milas.
Cómo se forma la caliza: la breve historia de una roca sedimentaria
La caliza, comúnmente conocida también como piedra caliza, es una roca sedimentaria cuyo componente principal es el carbonato de calcio (CaCO3). Desde el punto de vista mineralógico, este carbonato se presenta mayoritariamente en forma de calcita, acompañada en menor proporción de aragonito y de dolomita, que contiene magnesio. La mayor parte de la roca se acumuló en ambientes marinos someros y cálidos. Cuando mueren corales, organismos con concha, algas y plancton microscópico, sus restos se depositan en el fondo marino; la presión del sedimento suprayacente y las aguas carbonatadas que se filtran con el tiempo transforman esta acumulación de conchas en roca. Algunas calizas se forman directamente por precipitación química, cuando el agua alcanza la saturación de carbonato y deposita calcita; la travertina y la caliza oolítica pertenecen a este grupo.
Este modo de formación determina varias características fundamentales de la caliza. En primer lugar, la roca está estratificada; en la cantera se observa capa sobre capa, y cada estrato puede diferir del anterior en densidad, color y contenido de arcilla. En segundo lugar, la caliza pura es escasa; la mayoría de las calizas contienen arcilla, limo, materia orgánica o nódulos silíceos (chert, sílex). En tercer lugar, como el carbonato es soluble en agua y en ácido, las masas calizas se karstifican con el tiempo: se forman cuevas, cavidades de disolución y grietas rellenas de tierra roja. Estas tres características explican por qué la piedra extraída de distintos frentes de una misma cantera puede arrojar resultados de ensayo diferentes.
Hay dos rocas que a menudo se confunden con la caliza. La dolomita está formada por carbonato de calcio y magnesio; se parece mucho a la caliza, pero reacciona más débilmente con el ácido diluido y suele ser algo más dura y densa. El mármol, por su parte, es caliza que ha vuelto a cristalizar bajo alta temperatura y presión, es decir, que ha sufrido metamorfismo. Los famosos mármoles de Muğla son precisamente el resultado de esta transformación; su composición química es la misma que la de la caliza, pero su textura es distinta.
La prevalencia de la caliza en la zona de Muğla y Milas
El suroeste de Anatolia es una región geológicamente dominada por rocas carbonatadas. Amplias áreas de Muğla y sus alrededores están cubiertas por los restos de gruesas plataformas carbonatadas acumuladas en mares poco profundos durante el Mesozoico. Al norte de la región se encuentran las rocas metamórficas y los mármoles del Macizo de Menderes, mientras que al sur y al oeste se hallan las masas de caliza y dolomita estratificadas y apiladas por cabalgamiento conocidas como napas de Licia. Milas y sus alrededores inmediatos se sitúan en la intersección de estas dos grandes unidades, por lo que allí se encuentran tanto calizas duras y recristalizadas como capas carbonatadas más jóvenes y menos compactadas.
En el terreno esto significa lo siguiente: encontrar reservas de caliza en la región no es difícil, encontrar la caliza adecuada sí lo es. En una ladera de la misma colina puede aparecer una caliza densa, gris azulada, sólida, que al romperse da bordes afilados, mientras que en la otra ladera se observa un nivel amarillento, más poroso, con intercalaciones arcillosas. En las zonas kársticas, la arcilla roja que se acumula como relleno de fisuras deteriora la calidad de los finos del producto si llega a mezclarse en la planta de trituración y cribado. Por eso, la elección de la cantera, qué nivel excavar en el frente y cómo gestionar el estéril son el primer y más determinante paso para la calidad del producto.
Otra ventaja de la caliza de la región es la logística. A lo largo del litoral del Egeo y el Mediterráneo la actividad de hormigón preparado, carreteras e infraestructuras es intensa; y como el árido es un material voluminoso y pesado, el coste de transporte pesa de forma considerable incluso en distancias cortas. Que la fuente esté cerca del punto de consumo reduce tanto el coste como la huella de carbono. Explicamos en detalle cómo se calculan las toneladas y los metros cúbicos en el transporte en el artículo conversión de m3 a toneladas de árido y transporte.
Los puntos fuertes de la caliza como árido
La propiedad más valorada de la caliza como árido es su relación con la pasta de cemento. El clínker de cemento ya se fabrica en gran medida a partir de piedra caliza; el gel de silicato cálcico hidratado y el hidróxido de calcio que se forman durante la hidratación comparten un entorno químicamente afín con la superficie de la calcita. Esta afinidad ayuda a que la zona de transición donde se encuentran el árido y la pasta de cemento (la interfaz) sea más densa y menos porosa. En los áridos silíceos, la interfaz suele ser el eslabón más débil; en la caliza, este eslabón se une mejor. El resultado es una mejor adherencia con la misma dosificación de cemento y, con frecuencia, una resistencia a tracción y flexión ligeramente superior.
La segunda fortaleza es su comportamiento a la fractura. La caliza se tritura con mayor facilidad en la machacadora que el basalto o la cuarcita, y en una línea de trituración y cribado bien ajustada produce partículas cúbicas y de buena forma. Como la proporción de partículas planas y alargadas puede mantenerse baja, mejora la trabajabilidad del hormigón, se facilita el bombeo y se necesita menos agua y aditivo para el mismo asentamiento. En las capas de firme, además, la partícula cúbica traba y compacta mejor.
En tercer lugar, los finos generados durante la trituración. El polvo de caliza, es decir, el polvo de piedra, no es perjudicial en el hormigón siempre que no contenga arcilla; al contrario, resulta beneficioso: rellena los huecos, aporta una consistencia más rica y cohesionada a la mezcla y reduce la segregación. Por eso el filler calizo se considera un aditivo autogenerado. Que el coeficiente de dilatación térmica de la caliza sea cercano al de la pasta de cemento también limita las tensiones internas ante los cambios de temperatura; en el hormigón en masa y en las losas expuestas al sol, esta es una ventaja que no debe subestimarse.
Por último, la caliza es básica en su química superficial. Se adhiere bien a aglomerantes de carácter ácido como el betún y al cemento; esta propiedad cobra aún más importancia en el asfalto y se tratará por separado más adelante.
Los límites de la caliza: abrasión, ácido y variabilidad
El punto débil más debatido de la caliza es su resistencia al desgaste y al impacto. La calcita es un mineral de dureza media-baja en la escala de Mohs, más blanda que minerales silicatados como el cuarzo, el feldespato y el piroxeno. Por ello, la pérdida por desgaste de Los Ángeles del árido calizo suele ser mayor que la del basalto o el granito. Sin embargo, esta generalización no se aplica con el mismo peso a todas las calizas. Las calizas recristalizadas, de textura densa y baja porosidad, ofrecen un resultado mucho mejor que las calizas sueltas y coquinoides. Aquí es donde entran en juego la selección de la cantera y el control del nivel; los valores de desgaste de dos cotas diferentes en la misma cantera pueden divergir de forma considerable.
El segundo límite son los entornos ácidos. El carbonato de calcio reacciona con el ácido y se disuelve. En estructuras de aguas residuales industriales, en algunas instalaciones agrícolas, en zonas de almacenamiento químico o en terrenos con aguas subterráneas ácidas, la superficie del hormigón fabricado con árido calizo puede desgastarse con el tiempo. En este tipo de entornos se prefiere el árido silíceo o bien se protege el árido mediante la impermeabilidad y el revestimiento del hormigón. En el hormigón de construcción ordinario, en obras de carreteras e infraestructuras este riesgo no se plantea; la sensibilidad de la caliza al ácido es una cuestión que debe plantearse en la fase de proyecto para entornos especiales.
El tercer límite es la porosidad y la absorción de agua. Mientras que algunas calizas presentan un valor de absorción de agua bajo, las variedades con conchas, de tipo tiza o con oquedades de disolución absorben más agua. Una absorción de agua elevada reduce la resistencia a los ciclos de hielo-deshielo, complica el cálculo de la relación agua-cemento en el hormigón y aumenta el consumo de betún en el asfalto. El cuarto límite es la contaminación por arcilla; la arcilla procedente de fisuras kársticas degrada la calidad de los finos y eleva el valor de azul de metileno. Este tema se trata en detalle en el artículo cómo afecta la calidad del árido al hormigón.
El denominador común de estos límites es el siguiente: en el árido calizo, la calidad no se determina por el nombre de la roca, sino por las propiedades medidas de ese nivel concreto en esa cantera concreta. Sin los resultados de absorción de agua, coeficiente de Los Ángeles, equivalente de arena y examen petrográfico, no es correcto declarar una caliza buena o mala.
Árido calizo en el hormigón: grueso, fino y filler
La norma básica vigente en Europa y en Türkiye para el árido de hormigón es la TS EN 12620, que clasifica el árido no según el tipo de roca, sino según sus propiedades medidas. Es decir, un árido calizo puede utilizarse en cualquier clase de hormigón siempre que cumpla los requisitos de granulometría, forma, desgaste, absorción de agua, contenido de arcilla y pureza química. Una parte importante de la producción de hormigón preparado en Türkiye ya se realiza con árido grueso calizo y arena calcárea de machaqueo.
Como árido grueso, la caliza funciona sin problemas en la mayoría de los hormigones estructurales (cimentaciones, columnas, vigas, forjados, muros de cortante). En los hormigones de alta resistencia, en cambio, la resistencia del propio árido empieza a ser determinante; en esta categoría se requieren tipos de caliza densos y de baja porosidad, y la verificación se realiza mediante mezclas de prueba. Como árido fino, la arena de machaqueo caliza requiere algo más de agua que la arena natural debido a la forma angulosa de sus partículas, pero se entrelaza mejor con la pasta de cemento y tiene un efecto positivo en la resistencia. El polvo de caliza de tamaño filler, por su parte, se emplea en hormigones autocompactantes y bombeados como componente que regula la viscosidad.
Los puntos que requieren especial atención con la caliza en el diseño de mezclas son los siguientes: el valor de absorción de agua debe sumarse al agua de amasado, el contenido de finos debe considerarse junto con la dosis de superplastificante, y si el origen de los finos es polvo de piedra o arcilla debe verificarse mediante los ensayos de equivalente de arena y azul de metileno. Para saber qué fracción se utiliza en cada clase de hormigón, puede consultar la guía de selección de fracciones.
La caliza en la base del firme y en el asfalto
En la estructura de la carretera, la caliza puede aparecer en todas las capas, desde el relleno inferior y la subbase hasta la capa de rodadura; sin embargo, cada capa exige una propiedad distinta. Lo que se busca en las capas de subbase y base es un esqueleto granular que reparta la carga al compactarse, favorezca el drenaje y permanezca estable frente a los movimientos estacionales. La zahorra y la base de mezcla en planta producidas a partir de caliza triturada cumplen bien este papel: la partícula cúbica se traba bien durante la compactación, los finos ayudan a cerrar la capa y la resistencia del árido es suficiente para repartir la carga. Qué es la zahorra y cuál es su función dentro de la capa se explica en detalle en el artículo qué es la zahorra.
Al pasar a las capas de asfalto, las exigencias se endurecen. En las capas de base bituminosa y binder, el árido calizo es habitual y eficaz; su superficie básica forma un enlace fuerte con el betún, y el riesgo de desprendimiento es menor que con los áridos silíceos. Esta es quizá la ventaja menos conocida pero más valiosa de la caliza en las obras de asfalto. En la capa de rodadura, en cambio, la situación es más compleja. En esta capa, sobre la que el tráfico rueda directamente, el árido debe resistir el pulimento, es decir, mantener su rugosidad bajo la fricción de los neumáticos. Aquí la blandura de la calcita juega en su contra: muchos tipos de caliza se pulen con el tiempo y la resistencia al deslizamiento disminuye en pavimento mojado. Por ello, en carreteras de tráfico intenso se elige una roca dura para la capa de rodadura, o bien se mezcla la caliza con un árido duro. Todos los ensayos y propiedades que se exigen al árido para asfalto se explican en el artículo árido para asfalto.
En resumen, el lugar de la caliza en la estructura de la carretera varía según la capa: en la base y en la capa intermedia (binder) es casi la opción natural, mientras que en la capa de rodadura la decisión depende de la categoría de tráfico y del coeficiente de pulimento acelerado medido.
La posición de la caliza frente a la reacción álcali-sílice
La reacción álcali-sílice (RAS) se produce cuando los álcalis del cemento reaccionan con los minerales de sílice reactiva presentes en el árido y forman un gel que absorbe agua; el gel se hincha, el hormigón se fisura desde el interior y el daño se manifiesta años después. La materia prima de la reacción es la sílice reactiva: formas de estructura desordenada como el ópalo, la calcedonia, el cuarzo criptocristalino o el vidrio volcánico. Como la caliza pura no contiene estos minerales, el árido calizo se considera, en general, de bajo riesgo frente a la RAS. Esta es una de las razones por las que la caliza se usa de forma tan extendida en Turquía.
Sin embargo, no deben pasarse por alto dos detalles. En primer lugar, algunas calizas contienen nódulos de pedernal o sílex; estos nódulos están formados precisamente por la sílice criptocristalina que provoca la RAS. Un árido que a simple vista parece caliza puede resultar reactivo si su contenido en pedernal es elevado. Por eso el examen petrográfico de los niveles de cantera no es una mera formalidad académica, sino un auténtico filtro de riesgo sobre el terreno. En segundo lugar, algunos tipos de caliza dolomítica pueden presentar un mecanismo distinto conocido como reacción álcali-carbonato; es más rara, pero importa porque, una vez identificada, no existe más remedio práctico que cambiar de árido.
En la práctica, lo que hay que hacer es sencillo: al incorporar una nueva fuente de suministro se encarga un análisis petrográfico y, si existe alguna duda, se mide la expansión mediante un ensayo acelerado de barras de mortero o de prismas de hormigón. Si es inevitable trabajar con un árido que resulta reactivo, la reacción puede contenerse con cemento de bajo contenido en álcalis o con adiciones puzolánicas como cenizas volantes o escoria granulada de alto horno. La ventaja de la caliza en este panorama es que, en la mayoría de los casos, hace innecesarias estas precauciones.
Elegir la caliza adecuada: qué preguntar sobre el terreno
Las preguntas que debe hacer al comprar árido calizo no dependen del nombre de la roca, sino de sus propiedades medidas. Para el árido grueso: el coeficiente de desgaste Los Ángeles, la absorción de agua, el índice de lajas y la pérdida por solidez frente a sulfato de magnesio (ciclos hielo-deshielo); para el árido fino: el equivalente de arena, el valor de azul de metileno y la granulometría; y para ambos, el resultado del examen petrográfico. Que estos valores estén actualizados y representen el nivel del que realmente procede el producto es tan importante como el propio informe de ensayo.
La segunda cuestión es la consistencia de la producción. En una buena cantera de caliza, los frentes se explotan de forma planificada, los niveles arcillosos se mantienen separados, la línea de trituración y cribado controla los finos mediante lavado o cribado en seco, y se realizan ensayos de control interno con regularidad. Si el producto es bueno una semana y llega turbio de arcilla la siguiente, el informe de ensayo pierde su sentido.
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