Revisión crítica de los ensayos de abrasividad en las rocas y de la influencia de las características petrográficas

  1. N. Sánchez-Delgado 1
  2. L. Calleja 2
  3. A. Rodríguez-Rey 2
  4. A. Setién 2
  5. V.G. Ruíz de Argandoña 2
  1. 1 Fundación Centro Tecnolóxico do Granito de Galicia
  2. 2 Departamento de Geología. Universidad de Oviedo
Revista:
Trabajos de geología

ISSN: 0474-9588

Año de publicación: 2016

Título del ejemplar: Marcos Vallaure

Número: 36

Páginas: 347-366

Tipo: Artículo

Otras publicaciones en: Trabajos de geología

Resumen

La abrasividad de las rocas tiene gran influencia en algunas de sus aplicaciones, como en los sectores de la piedra natural y en el de ingeniería y obra civil. Para su cuantificación existen más de 15 métodos de ensayo. En este trabajo se hace una revisión de estos métodos clasificándolos en dos grandes grupos: en el caso de la piedra natural se considera el desgaste de los materiales rocosos en contacto con un útil de desgaste, mientras que, en obra civil, por el contrario, se presta atención al desgaste que la roca provoca en los útiles de corte o perforación. Por otra parte, se consideran también aquellos métodos en los que la abrasividad de las rocas se define en función de la variación del valor de alguna de sus propiedades.

Información de financiación

Los autores desean expresar su agradecimiento al Ministerio de Economía y competitividad por su subvención al proyecto mineco-13-CGL12-33588 y a la Consejería de Empleo, Industria y Turismo del Gobierno del Principado de Asturias y al Fondo Europeo de Desarrollo Regional feder por su sub-vención al proyecto fc-15-grupin14-044.

Referencias bibliográficas

  • ÅKESSON, U., GÖRANSSON M., LINDQVIST, J. E. y STIGH, J. (2001): Relationship between texture and mechanical properties of granite, central Sweden, by use of image-analysing techniques. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 60: 277-284.
  • ÅKESSON, U., STIGH, J., LINDQVIST, J. E. y GÖRANSSON, M. (2003): The influence of foliation on the fragility of granitic rocks, image analysis and quantitative microscopy. Engineering Geology, 68: 275-288.
  • AL-AMEEN S. I. y M. D. WALLER (1993): The influence of rock strength and abrasive mineral content on the Cerchar Abrasive Index. Engineering Geology, 36: 293-301.
  • ALBER, M. (2008): Stress dependency of the Cerchar abrasivity index (CAI) and its effects on wear of selected rock cutting tools. Tunnelling and Underground Space Technology, 23: 351-359.
  • ASCHE, J. (1999): Deep grinding, a new dimension in cutting granite. Industrial Diamond Review, 2: 110-22.
  • ASTM C-241-51 (1976): Test Method for Abrasion Resistance of Stone Subject to Floor Traffic. ASTM International.
  • ASTM C1353 (2009): Standard Test Method for Abrasion Resistance of Dimension Stone Subjected to Foot Traffic Using a Rotary Platform Abraser. ASTM International.
  • ASTM D7625-10 (2009): Standard Test Method for Laboratory Determination of Abrasiveness of Rock Using the CERCHAR Method. Book of standards 04.09.
  • ASTM C241M (2009): Standard Test Method for Abrasion Resistance of Stone Subjected to Foot Traffic. astm International, West Conshohocken, PA.
  • ATAEI, M., MIKAEIL, R., HOSEINIE, S. H . y HOSSEINI, S. M. (2012): Fuzzy analytical hierarchy process approach for ranking the sawability of carbonate rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 50: 83-93.
  • ATKINSON, T. y CASSAPI, V. B. (1984): The prediction and Reduction of Abrasive Wear in Mine Excavation Machinery. Int. Nat. Conf. on Tribology in Mineral Extraction. War on Wear. Institute of Mechanical Engineering.
  • ATKINSON, T., CASSAPI, V. B. y SINGH R. N. (1986): Assessment of abrasive wear resistance potential in rock excavation machinery. International Journal of Mining and Geological Engineering, 4(2): 151-163.
  • BEARMAN, R. A., BARLEY, R. W.y HITCHOCK, A. (1991): Prediction of power consumption and product size in cone crushing. Minerals engineering, 4(12): 1243-1256.
  • BIRLE, J. D y RATTERMAN, E. (1986): Resumen sobre la capacidad de corte de la roca dura basado en pruebas de laboratorio. General Electric (Publicación traducida de Dimensional Stone Magazine).
  • BÜCHI, E., MATHIER, J. F. y WYSS, Ch. (1995): Rock abrasivity–a significant cost factor for mechanical tunnelling in loose and hard rock. Tunnel, 5 (95): 38-44.
  • BRITISH STANDARDS, BS 812: Part 2: (1974): Method for sampling and testing of mineral aggregates, sand and fillers. British Standards Institution.
  • CLAUSEN, R., WANG, C. y. Y MEDING, M. (1996): Characteristics of acoustic emission during single diamond scratching of granite. Industrial Diamond Review, 3: 96-99.
  • ÇOBANOĞLU, I., ÇELIK, S. B. y ALKAYA, D. (2010): Correlation between “wide wheel abrasion (capon)” and “Bohme abrasion” test results for some carbonate rocks. Scientific Research and Essays, 5(22): 3398-3404.
  • DEKETH, H. J. R. (1995): Wear of rock cutting tools, laboratory experiments on the abrasivity of rock. Delft University of Technology.
  • ERSOY, A. y WALLER, M. D. (1995): Wear characteristics of PDC pin and hybrid core bits in rock drilling. Wear, 188: 150-165.
  • EWENDT, G. (1989): Erfassung der Gesteinsabrasivităt und Prognose des Werkzeugverschleiβes beim maschinellen Tunnelvortrieb mit Diskenmeiβeln. Bochumer Geologische und Geotechnische Arbeiten, 33.
  • EXNER, K. (1988): Ražení dulních děl II. Kontinuální technologie raženía hloubení. VŠB Ostrava, Fakulta hornickogeologická, 99.
  • GHASEMI, A. (2010): Study of Cerchar Abrasivity Index and potential modifications for more consistent measurement of rock abrasion. PhD Thesis, Pennsylvania State University, 77 p.
  • GOLOVANEVSKIY, V. A. y BEARMAN, R. A. (2008): Gouging abrasion test for rock abrasiveness testing. International Journal of Mineral Processing, 85: 111-120.
  • HAWK, J. A., WILSON, R. D., TYLCZAK, J. H., DOĞAN, Ö. N. (1999): Laboratory abrasive wear tests: investigation of test methods and alloy correlation. Wear, 225: 1031-1042.
  • HOSEINIE, S. H., ATAEI, M., y OSANLOO, M. (2009): A new classification system for evaluating rock penetrability. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46(8): 1329-1340.
  • HOWARTH, D. F. y ROWLANDS J. C. (1986): Development of an index to quantify rock texture for qualitative assessment of intact rock properties. Geotechnical Testing Journal, 9: 169-179.
  • HOWARTH, D. F. y ROWLANDS J. C. (1987): Quantitative assessment of rock texture and correlation with drillability and strength properties. Rock Mechanics and Rock Engineering. 20: 57-85.
  • IGME (ed.) (1982): Propiedades de las rocas del Carbonífero asturiano-leonés en relación con el arranque mediante picas. Ministerio de Industria y Energía, 292 p.
  • ISRM (1978): Suggested Methods for determining hardness and abrasiveness of rocks. International Journal Rock Mechanics and Minning Sciences & Geomechanical Abstracts, 15: 89-97.
  • JENNINGS, M. y WRIGHT, D. (1989): Guidelines for sawing stone. Industrial Diamond Review. 89(2): 70-75.
  • KAHRAMAN, S. (1999): Rotatory and percussive drilling prediction using regression analysis. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 36: 981-989.
  • KAHRAMAN, S., BALCI, C., YAZICI, S.y BILGIN, N. (2000): Prediction of the penetration rate of rotary blast hole drilling using a new drillability index. International Jounal of Rock Mechanics and Mining Science, 37: 729-743.
  • KARACA, Z., GÜNES, N. y GOKTAN, R. M. (2012): Considerations on the European Standard EN14157 Test Methods: Abrasion resistance of natural stones used for flooring in Buildings. Rock Mechanics and Rock Engineering. 45: 103-111.
  • KÄSLING, H. y THURO, K. (2010): Determining rock abrasivity in the laboratory. Engineering Geolog. Technische Universität München (Germany), 4 p.
  • LABAS, M., KREPELKA, F IVANIČOVÁ,, L. (2012): Assessment of abrasiveness for research of rock cutting. Acta Montanistica Slovaca, 17(1): 65-73.
  • MARINI, P, BELLOPEDE, R., PERINO, L. y DE REGIBUS, C. (2011): Optimization of an abrasion resistance test method on natural stones. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 70: 133-138.
  • MARRADI, A., SECCHIARI, L.y LEZZERINI, M. (2008): The qualification of materials or their application in road stone pavements. Proceedings of the second international congress on dimension stones, Carrara (Italy): 225-235.
  • MAYORAL FERNÁNDEZ, R. (2014): Optimización técnico-económica de barrenos en terrenos homogéneos. Búsqueda de leyes de desgaste para bocas de perforación. Tesis doctoral, Universidad de Oviedo, 336 p.
  • MIKAEIL, R., OZCELIK, Y., YOUSEFI, R., ATAEI M.y HOSSEINI S.M. (2013): Ranking the sawability of ornamental Stone using Fuzzy Delphi and multi-criteria decision-making techniques. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 58: 118-126.
  • NILSEN, B., DAHL, F. E., HOLZHAUSER, J.,y RALEIGH, P. (2006): Abrasivity of soils in TBM tunnelling. Tunnels & Tunnelling International.
  • NORMALISATION FRANÇAISE P18-579. (1990): Granulats: Essai d’abrasivité et de broyabilité. afnor (Association française de normalisation), Paris (France).
  • NORMALISATION FRANÇAISE P94-430-1. (2000): Détermination du povoir abrasive d’une roche–Partie, 1, 94-430. afnor (Association française de normalisation), Paris (France).
  • ON 44 1121, Oborová norma (1982): Pevné horniny. Stanovení abrazivnosti. Federální min. paliv a energ. Praha, VVUÚ Ostrava-Radvanice.
  • OSBURN, H. J. (1969): Wear of rock-cutting tools. Powder metallurgy, 12(24): 471-502.
  • OZTURK C. A., NASUF, E. (2013): Strength classification of rock material based on textural properties. Tunnelling and Underground Space Technology, 37: 45-54.
  • PERFETTI, F., MANNELLA, P. y GIANNINI, P. (1993): La técnica del aserrado de granito con granalla (II). Roc Máquina, p. 72-75.
  • PLINNINGER, R. (2010): Hardrock abrasivity investigation using the Rock Abrasivity Index (rai). 11th iaeg Congress, Auckland (New Zealand), vol. 1: Geologically Active. Taylor & Francis Group, London (UK).
  • PLINNINGER, R., KÄSLING, H., THURO, K. y SPAUN G. (2003): Testing conditions and geomechanical properties influencing the cerchar abrasiveness index (CAI) value. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40: 259-263.
  • PLINNINGER, R., SPAUN, G. y THURO, K. (2002): Predicting tool wear in drill and blast. Tunnels and Tunnelling International Magazine. 5 p.
  • PODRA, P. y ANDERSSON, S. (1999): Simulating sliding wear whith finite element method. Tribol International, 32: 71-78.
  • SÁNCHEZ DELGADO, N. (2003): Influencia de las características petrográficas en la cortabilidad de los granitos con útiles diamantados. Seminario de investigación, Universidad de Oviedo, 47 p.
  • SÁNCHEZ DELGADO, N., RODRÍGUEZ-REY, A., SUÁREZ DEL RÍO, L. M., DÍEZ SARRIÁ, I., CALLEJA, L.y RUÍZ DE ARGANDOÑA V. G. (2005): The influence of rock microhardness on the sawability of Pink Porrino granite (Spain). International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42: 161-166.
  • SCHIMAZEK, J. y H. KNATZ, H. (1970): Der Einfluss des Gesteinsaufbaus auf die Schnittgeschwindigkeit und den Meiβelverschleiβ von Streckenvortriebsmaschinen. Glǘckauf, 106: 274-278.
  • SCHIMAZEK, J. y KNATZ, H. (1976): Die beurteilung der bearbeitbarkeit von gesteinen durch schneid-und rollenbohrwerkzeuge. Erzmetall, 29(3): 113-119.
  • SCHORMAIR, N. KROSCH, THURO. K.y PLINNINGER, R. (2006): The influence of anisotropy on hard rock drilling and cutting. iaeg Paper n. 491, Nottingham (UK), 11 p.
  • THURO, K. y SPAUN, G. (1996): Drillability in hard rock drill and blast tunneling. Felsbau, 14(2): 1-11.
  • UNE-EN 14157 (2005): Métodos de ensayo para piedra natural. Determinación de la resistencia a la abrasión. aenor.
  • VALANTIN, A.y GUILLON, P. (1971): Determination de la nocivitié des roches vis-à-vis des pics. Tests de dureté et d’abrasivité. Reference AMO-PGu. ES-71- 73-37/1. Verneuil-en-Halette (cerchar, unpublished note).
  • VERHOEF, P. N. W. (1997): Wear of rock cutting tools: implications for the site investigation of rock dredging projects. TU Delft, Delft University of Technology.
  • WEI, X., WANG, C. y Y ZHOU Z. H. (2003): Study on the fuzzy ranking of granite sawability. Journal of Materials Processing Technology, 139: 277-280.
  • WEST, G. (1989): Rock abrasiveness testing for tunnelling. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 26(2): 151-160.
  • XIE, J. y TAMAKI, J. (2007): Parameterization of micro-hardness distribution in granite related to abrasive machining performance. Journal of Materials Processing Technology, 186: 253-258.
  • YARALI O. y SOYER E. (2013): Assessment of relationships between drilling rate index and mechanical properties of rocks. Tunneling and Underground Space Technology, 33: 46-53.
  • YAVUZ, H., UGUR, I y DEMIRDAG, S. (2008): Abrasion resistance of carbonate rocks used in dimension stone industry and correlations between abrasion and rock properties. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 45: 260-267.
  • YILMAZ, N. G., GOKTAN, R. M. y KIBICI, Y. (2011): An investigation of the petrographic and physico-mechanical properties of true granites influencing diamond tool wear performance, and development of a new wear index. Wear, 271: 960-969.
  • YOUNG, B. B., y MILLMAN, A. P. (1964): Microhardness and deformation characteristics of ore minerals. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, 73: 437-466.