MESTA – CEM
Mejora y estabilización de suelos con materiales cementantes revalorizando residuos
El objetivo de este proyecto es la formulación y evaluación de nuevos materiales cementantes con sustitución parcial o total de clínker por adiciones residuales para su aplicación en la mejora y estabilización de suelos que supongan una mejora en alguna de las propiedades exigidas comparadas con un tratamiento convencional y a un coste competitivo de producción. Para ello, se desarrollarán mezclas de suelo-cemento y suelo-geopolímero mediante la sustitución parcial o total del cemento y utilizando residuos procedentes del vidrio y de la industria cerámica y se estudiará su comportamiento en laboratorio e “in situ”.
A lo largo de las tres fases del proyecto MESTA-CEM «Mejora y estabilización de suelos con nuevos materiales cementantes revalorizado residuos” (2023-2025), se han obtenido resultados significativos en la estabilización de suelos utilizando materiales cementantes alternativos basados en residuos.
A continuación, se presentan los principales resultados del proyecto:
1. Selección y Caracterización de Materiales
Se identificaron y caracterizaron cuatro suelos reales (SA1, SA2, SL1, SL2) y se creó un suelo sintético (SS) para garantizar la reproducibilidad de los ensayos industriales. Se seleccionaron y caracterizaron polvos residuales de vidrio (PV1, PV2) y de ladrillo (PLR, PLB) como adiciones y precursores para los nuevos materiales.
En la parte del proyecto donde se investigó la estabilización con geopolímeros, se evaluaron diferentes activadores, concentraciones de hidróxido sódico (NaOH) y silicato de sodio.
2. Desarrollo y Optimización en Laboratorio
Mezclas Suelo-Cemento con Adiciones
Se ha demostrado que sustituciones parciales de cemento por polvo residual de ladrillo y vidrio (80% cemento – 20% residuo) mantienen o incluso mejoran la resistencia a compresión a largo plazo de los suelos estabilizados, llegando a duplicar la resistencia del suelo original. Esto supone que se abre una vía para la estabilización de suelos con el uso de residuos reduciendo el consumo de cemento.
Mezclas Geopolímero
Se lograron resistencias mecánicas elevadas, especialmente con el uso de polvo de ladrillo rojo (PLR) utilizado como precursor y NaOH como activador en concentraciones 9M, alcanzando hasta 2.21 MPa frente a los <0.36 MPa del suelo sin estabilizar.
Sin embargo, se han identificado expansividad en ciertas formulaciones, produciéndose aumentos de volumen de más de un 10% en solo 7 días. Sumado a esta expansividad, se observó la aparición de eflorescencias (sales superficiales) por la interacción del Na libre con el CO2 atmosférico.
Los resultados de estabilización inmediata son prometedores, pero se debe investigar en profundidad los fenómenos de expansividad y eflorescencias observadas a medio y largo plazo.
3. Ejecución de Tramos Experimentales en Obra
Se ejecutaron tres tramos de prueba para validar los resultados a escala real. La estabilización con 4% de cemento y 1% de polvo de vidrio. Cumplió con las prescripciones para suelos estabilizados tipo S-EST1 y S-EST2. El tramo estabilizado con geopolímero (polvo de vidrio como precursor y NaOH como activador con concentraciones 6M) resultó ser la mezcla más deformable y con menor capacidad de soporte en comparación con las mezclas de cemento.