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Magnesio para estabilizar suelos sulfatados

Los aditivos convencionales tienen calcio y cuando se echan en los suelos con sulfatos se producen reacciones adversas desde el punto de vista económico y medioambiental. Ahora investigadores de la la Universidad del País Vasco y la Universidad Pública de Navarra proponen usar un aditivo alternativo a base de magnesio para evitar esos problemas y mejorar las propiedades constructivas de este tipo de suelos.

Muestras de suelo tratadas con cal (izquierda) y con magnesio (derecha). La rotura de la probeta tratada con cal se debe a la formación de etringita (un tipo de sulfoaluminato de calcio). / Seco et al./UPV/EHU

La estabilización mediante aditivos convencionales no es realizable en los suelos con sulfatos debido a los efectos adversos que tiene en los mismos la reacción del calcio de esos aditivos con el sulfato de los suelos. Eso supone importantes implicaciones técnicas, económicas y ambientales hasta ahora sin resolver.

Una investigación de la Universidad Pública de Navarra y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) señala ahora que la utilización de un aditivo alternativo, a base de magnesio, evitaría los problemas de los basados en el calcio, permitiendo mejorar las propiedades constructivas de los suelos con sulfatos con menores costes e impactos ambientales.

Para estabilizar los suelos con sulfatos se propone sustituir los aditivos basados en calcio por otros a base de magnesio

“Los suelos con sulfatos son unos materiales muy abundantes en la naturaleza, cuyas malas propiedades constructivas los convierten en materiales inadecuados para la ejecución de multitud de obras. Esto supone la necesidad de su eliminación y transporte a vertedero, y su sustitución por materiales extraídos de canteras. Todo ello redunda en importantes costes económicos y ambientales hasta ahora inevitables”, explica Beñat García Grancianteparaluceta, coautor del trabajo y profesor de la UPV/EHU en la Escuela Universitaria de Ingeniería de Vitoria-Gasteiz.

La dificultad de la estabilización de estos tipos de suelos se debe al hecho de que los aditivos estabilizantes habituales se basan en calcio. En estos casos, el sulfato se combina con el calcio del aditivo y el aluminio de la arcilla, resultando un mineral altamente hidratado expansivo denominado etringita. Esto provoca el hinchamiento del material tratado e incluso su destrucción.

El estudio, publicado en la revista Applied Clay Science, analiza el resultado de la sustitución de los aditivos basados en calcio por un aditivo alternativo a base de magnesio, un subproducto industrial denominado PC-8.

“El tratamiento de los suelos naturales con 4% y 8% de cal o PC-8 mejoró sus propiedades mecánicas hasta los valores habituales obtenidos en otros suelos arcillosos. En todos los casos, las resistencias desarrolladas fueron mayores para las dosis del 8% que para las del 4%, y para el PC-8 que para la cal, demostrando la capacidad del magnesio como aditivo estabilizante de arcilla, desde un punto de vista mecánico, frente a la cal”, comenta Beñat García.

Reducción del hinchamiento natural de los suelos

En las muestras tratadas con 8% de PC-8, se observó una reducción significativa del hinchamiento natural de los suelos, así como la estabilidad dimensional de todas las muestras tratadas a lo largo del tiempo. Para el profesor de la UPV/EHU, “la conclusión es que el uso de aditivos a base de magnesio puede ser un método potencialmente bueno para la valorización de materiales que contienen sulfato en aplicaciones de construcción”.

Aunque hay que seguir realizando más estudios en ese sentido, los resultados obtenidos ponen de manifiesto la mejora de las propiedades constructivas de los suelos tratados, lo que los convierte en materiales aptos para construcción, permitiendo así importantes ahorros económicos y la disminución de los impactos ambientales asociados a la generación de vertederos y la extracción de materiales en cantera.

Además de García Grancianteparaluceta, profesor del Departamento de Ingeniería Minera y Metalúrgica y Ciencia de los Materiales de la UPH/EHU, en este trabajo han participado un grupo de investigadores del departamento de Proyectos e Ingeniería Rural de la Universidad Pública de Navarra y de Magnesitas Navarras S.A., dirigido por el doctor Andrés Seco Meneses.

Referencia bibliográfica:

Seco, A, Miqueleiz, L, Prieto, E, Marcelino, S, Garcia, B, and Urmeneta, P. ‘Sulfate soils stabilization with magnesium-based binders’. Applied Clay Science. Volume 135, january 2017, Pages 457–464. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2016.10.033

Fuente: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea
Derechos: Creative Commons
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