Nueva estrategia para una construcción de carreteras menos contaminante

Una buena carretera necesita una buena cimentación. En su construcción, es esencial estabilizar los suelos, que en muchas zonas tienen una base arcillosa, para así conferirles mayor resistencia y capacidad de carga y menor plasticidad e hinchazón. Como material estabilizador se usa cal, pero su producción implica el consumo de recursos naturales y además genera altas tasas de dióxido de carbono (CO2) provocando un alto coste medioambiental. Por tanto, la búsqueda de otras fórmulas para la estabilización es un reto de la construcción sostenible.

Ante este desafío, el grupo de investigación de Ingeniería de la Construcción de la Universidad de Córdoba (UCO) en España ha desarrollado una técnica de estabilización que reduce el uso de la cal en un 66% y baja la huella de carbono a la mitad usando subproductos industriales y nanomateriales con base de sílice. Además, en las pruebas han comprobado que esta técnica mejora las propiedades técnicas del suelo, con menor plasticidad e hinchamiento y mayor capacidad de carga.

El proceso para llegar a la mezcla óptima fue muy concienzudo. "Seleccionamos cuatro residuos: dos tipos de cenizas provenientes de la quema de biomasa forestal, escoria de acería derivada de la producción de acero y residuos de construcción y demolición. Realizamos un análisis completo de sus propiedades mecánicas y microestructurales, examinamos su lixiviación para comprobar que el agua no arrastraba los componentes y contaminaba acuíferos y cuantificamos la mejora ambiental de la reducción de toneladas de CO2 que dejaba de emitir a la atmósfera, en una ejecución de tramos iguales con cada uno de estos materiales" explica el investigador José Luis Díaz, autor del estudio junto con Julia Rosales, Manuel Cabrera y Francisco Agrela, del mismo grupo.

Lo novedoso del proceso es que, además de estos residuos que ya habían estudiado previamente, se añade una "pequeñísima" cantidad de un nanomaterial con base de sílice. "Al añadir este material en un porcentaje muy bajo (0.056%) se producía una reacción que formaba una especie de gel cementante muy similar al cemento que crea una especie de capa "impermeable" e impide que el agua o los materiales pesados que se pudiesen filtrar de la escoria blanca de acería se filtren" continúa el investigador.

De izquierda a derecha, los investigadores José Luis Díaz, Francisco Agrela, Manuel Cabrera y Julia Rosales. (Foto: Universidad de Córdoba)

Tal como explica Manuel Cabrera, "la idea fue usar diferentes porcentajes para al final dar con la dosificación específica y llegar a ese punto de inflexión donde se mejoran las propiedades y el impacto ambiental, pero no se producen cambios significativos en el material".

La mezcla de cenizas de fondo de biomasa o escoria blanca de acería (fueron los dos subproductos que mejor funcionaron) con un 0.5% de cal y un 0.056% del nanomaterial a base de sílice fue la combinación ganadora a la hora de aumentar las propiedades mecánicas del suelo y reducir el impacto ambiental al 50%.

Con estos materiales reciclados "estamos dando una segunda vida a un residuo que si no, estaría acumulado en un vertedero y además mejoramos las propiedades mecánicas de la carretera, aumentando su firmeza y capacidad portante, algo determinante si tenemos en cuenta que se usa para estabilizar el suelo en caminos rurales donde puede haber más tráfico de tractores o camiones", señala Julia Rosales.

Este trabajo formó parte del proyecto ECARYSE "en el que trabajamos junto a la empresa SACYR para mejorar los procesos de estabilización de suelos", cuenta el catedrático e investigador principal del grupo Francisco Agrela, "y dentro del cual pudimos utilizar esta técnica de estabilización de suelos en una obra que tenía la empresa en Villacarrillo".

El estudio se titula “Evaluation of geotechnical, mineralogical and environmental properties of clayey soil stabilized with different industrial by-products: A comparative study”. Y se ha publicado en la revista académica Construction And Building Materials. (Fuente: Universidad de Córdoba)