La estabilización del suelo es un término general para cualquier método físico, químico, mecánico, biológico o combinado de cambiar un suelo natural para cumplir con un propósito de ingeniería. [1] Las mejoras incluyen el aumento de la capacidad de carga, la resistencia a la tracción y el rendimiento general de subsuelos inestables , arenas y materiales de desecho para fortalecer los pavimentos de las carreteras .
Algunas tecnologías renovables son enzimas, tensioactivos , biopolímeros , polímeros sintéticos, productos a base de copolímeros , polímeros acrílicos de estireno reticulados , resinas de árboles, estabilizadores iónicos, refuerzo de fibras, cloruro de calcio , calcita , cloruro de sodio , cloruro de magnesio y más. Algunas de estas nuevas técnicas de estabilización crean superficies y masas hidrofóbicas que previenen fallas en la carretera debido a la penetración de agua o heladas fuertes al inhibir la entrada de agua en la capa tratada.
Sin embargo, la tecnología reciente ha aumentado la cantidad de aditivos tradicionales utilizados con fines de estabilización del suelo. Dichos estabilizadores no tradicionales incluyen productos a base de polímeros (por ejemplo, polímeros acrílicos de estireno a base de agua reticulados que mejoran significativamente la capacidad de carga y la resistencia a la tracción de los suelos tratados), productos a base de copolímeros, refuerzo de fibra, cloruro de calcio y cloruro de sodio. .
El suelo también se puede estabilizar mecánicamente con geosintéticos de estabilización , por ejemplo, geomallas o geoceldas , una técnica de estabilización mecánica de suelos en 3D. La estabilización se logra mediante el confinamiento del movimiento de las partículas para mejorar la resistencia de toda la capa. El confinamiento en las geomallas se realiza mediante interbloqueo entre el agregado y la rejilla (y la membrana tensada), y en las geoceldas, mediante la tensión de confinamiento de la pared celular (aro) sobre el agregado. [2]
Los tipos de técnicas de estabilización de suelos tradicionales y ampliamente aceptados utilizan productos tales como emulsiones bituminosas que pueden usarse como agentes aglutinantes para producir una base de carretera. Sin embargo, el betún no es un producto ecológico y se vuelve quebradizo cuando se seca. El cemento Portland se ha utilizado como alternativa a la estabilización de suelos. Sin embargo, este puede ser a menudo un componente caro y no una alternativa respetuosa con el medio ambiente . Las cenizas volantes de cemento , las cenizas volantes de cal (por separado o con cemento o cal), el betún, el alquitrán, el polvo de horno de cemento (CKD), la resina de árboles y los estabilizadores iónicos son todos agentes estabilizadores de uso común. Otras técnicas de estabilización incluyen el uso de materiales en el sitio, incluidos subsuelos, arenas, desechos mineros, desechos de la industria de la piedra natural [3] y desechos de construcción triturados para proporcionar caminos locales estables y libres de polvo para un completo control del polvo y estabilización del suelo.
Muchas alternativas respetuosas con el medio ambiente tienen esencialmente la misma fórmula que los jabones en polvo , simplemente lubricando y realineando el suelo sin ninguna propiedad aglutinante efectiva. Muchos de los nuevos enfoques se basan en grandes cantidades de arcilla con sus propiedades aglutinantes inherentes. Como agentes aglutinantes para producir una base de carretera se pueden utilizar betún, emulsiones de alquitrán, asfalto, cemento y cal.
La Sociedad Nacional de Ingenieros Profesionales (NSPE) ha explorado tipos más nuevos de tecnología de estabilización de suelos, buscando alternativas efectivas y no dañinas. Una alternativa utiliza una nueva tecnología de estabilización de suelos, un proceso basado en polímero acrílico de estireno reticulado . Otra alternativa utiliza cristales largos para crear una formación de células cerradas que sea impermeable al agua, las heladas, el ácido y la sal.
Utilizando una nueva tecnología de estabilización de suelos, un proceso de reticulación dentro de la formulación polimérica puede reemplazar los métodos tradicionales de construcción de carreteras y casas de una manera eficaz y respetuosa con el medio ambiente .
Otro método de estabilización del suelo llamado Método de mezcla profunda no es destructivo y es eficaz para mejorar la capacidad de carga de estratos de suelo débiles o sueltos. Este método utiliza una sonda de inyección pequeña, del tamaño de una moneda de un centavo, minimiza los desechos y es ideal para la recompactación y consolidación de estratos de suelo débiles, aumentando y mejorando la capacidad de carga debajo de las estructuras y la remediación de problemas de sumideros profundos y poco profundos. Esto es particularmente eficiente cuando es necesario apoyar una infraestructura pública y privada deficiente.
Los atributos del cloruro de magnesio (delicuescente) que absorben agua incluyen
Sin embargo, las limitaciones incluyen
El uso de cloruro de magnesio en las carreteras sigue siendo controvertido. Los defensores afirman (1) un aire más limpio, lo que conduce a una mejor salud, ya que el polvo fugitivo puede causar problemas de salud en los jóvenes, los ancianos y las personas con afecciones respiratorias; [6] y (2) Mayor seguridad a través de mejores condiciones de la carretera, [7] [8] incluida una mayor visibilidad del conductor y menores riesgos causados por grava suelta, puntos blandos, asperezas de la carretera y rocas voladoras. [9] Reduce los sedimentos extraños en las aguas superficiales cercanas [10] (polvo que se deposita en arroyos y arroyos), ayuda a prevenir el retraso en el crecimiento de los cultivos causado por la obstrucción de los poros de las plantas y mantiene limpios los vehículos y las propiedades. [11] Otros estudios muestran que el uso de sales para deshielo de carreteras o supresión de polvo puede contribuir con cantidades sustanciales de iones de cloruro a la escorrentía de la superficie de las carreteras tratadas con los compuestos. Las sales MgCl 2 (y CaCl 2 ) son muy solubles en agua y se disociarán. [12] Las sales, cuando se usan en la superficie de las carreteras, se disolverán durante el clima húmedo y serán transportadas al agua subterránea a través de infiltración y/o escorrentía hacia cuerpos de agua superficiales. [8] La infiltración de aguas subterráneas puede ser un problema y el ion cloruro en el agua potable se considera un problema cuando las concentraciones superan los 250 mg/L. Por lo tanto, está regulado por los estándares de agua potable de la EPA de Estados Unidos. La concentración de cloruro en el agua subterránea o superficial depende de varios factores, entre ellos:
Además, la concentración de cloruro en el agua superficial también depende del tamaño o caudal de la masa de agua y de la dilución resultante lograda. En un estudio de concentración de cloruro realizado en Wisconsin durante un período de deshielo invernal, se analizó la escorrentía de los drenajes al borde de las carreteras. Todos los estudios indicaron que la concentración de cloruro aumentó como resultado de las actividades de deshielo, pero los niveles aún estaban por debajo del MCL de 250 mg/L establecido por la EPA. [14] [15] [16] [17] [18] Sin embargo, se desconoce el efecto a largo plazo de esta exposición.
Aunque la EPA de EE. UU. ha establecido la concentración máxima de cloruro en el agua para uso doméstico en 250 mg/L, los animales pueden tolerar niveles más altos. Se dice que en niveles excesivamente altos, el cloruro afecta la salud de los animales. [19] Como lo afirmó el Comité Asesor Técnico Nacional del Secretario del Interior (1968), “la salinidad puede tener un doble efecto sobre la vida silvestre; uno directo que afecta los procesos corporales de las especies involucradas y otro indirecto que altera el medio ambiente haciendo que la perpetuación de las especies vivas sea difícil o imposible”. Un problema importante asociado con el uso de sal para descongelar en lo que respecta a la vida silvestre es que se sabe que la vida silvestre tiene "ansia de sal" y, por lo tanto, se siente atraída por las carreteras saladas, lo que puede ser un peligro para el tráfico tanto para los animales como para los automovilistas.
Con respecto a la acumulación de sales de cloruro en los suelos de las carreteras, incluidos los efectos adversos sobre las plantas de las carreteras y la fisiología y morfología de la vegetación, la documentación se remonta a la época de la Segunda Guerra Mundial [20] y continúa constantemente hasta la actualidad. [21] En lo que respecta a las plantas y la vegetación, la acumulación de sales en el suelo afecta negativamente a su fisiología y morfología al aumentar la presión osmótica de la solución del suelo, alterar la nutrición mineral de la planta y acumular iones específicos a concentraciones tóxicas en el suelo. plantas. ( Sobre la aplicación intencionada de sales excesivas, ver Salar la Tierra ).
Los departamentos de carreteras y la industria privada pueden aplicar cloruro de magnesio líquido o en polvo para controlar el polvo y la erosión en caminos no mejorados (de tierra o grava) y en lugares de trabajo polvorientos, como canteras, porque su adquisición y aplicación son relativamente económicas. Su higroscopia hace que absorba la humedad del aire, limitando la cantidad de partículas más pequeñas (limos y arcillas) que se transportan por el aire. El beneficio más significativo de aplicar productos de control de polvo es la reducción de los costos de mantenimiento de caminos de grava. [22] Sin embargo, investigaciones y actualizaciones recientes indican que la toxicidad biológica en el medio ambiente de las plantas es un problema continuo. [21] Desde 2001, los camioneros se han quejado de los "químicos asesinos" en las carreteras y ahora algunos estados están dejando de utilizar productos salinos. [23] [24]
Un pequeño porcentaje de propietarios de estadios cubiertos (por ejemplo, para montar a caballo) pueden aplicar cloruro de magnesio a la arena u otros materiales de "pie" para controlar el polvo. Aunque el cloruro de magnesio utilizado en un entorno de arena ecuestre (de caballos) generalmente se conoce como supresor de polvo, técnicamente es más exacto considerarlo como una actividad de aumento de agua, ya que su rendimiento se basa en absorber la humedad del aire y de cualquier otra cosa que entre. contacto con ello.
Para controlar o mitigar el polvo, los cloruros necesitan humedad para funcionar eficazmente, por lo que funcionan mejor en climas húmedos que áridos. A medida que aumenta la humedad, el cloruro extrae la humedad del aire para mantener la superficie húmeda y, a medida que disminuye la humedad, se difunde y libera humedad. Estos cambios de equilibrio que ocurren naturalmente también permiten que los cloruros se utilicen como agentes deshidratantes, incluido el secado, curado y conservación de las pieles. [25]
Como estabilizador de carreteras, el cloruro de magnesio une las partículas de grava y arcilla para evitar que se salgan de la carretera. Las características de absorción de agua (higroscópicas) del cloruro de magnesio evitan que la carretera se seque, lo que mantiene la grava en el suelo. La carretera permanece continuamente "mojada", como si un camión cisterna acabara de rociarla. [26]
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