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Los áridos en la obra civil.

Aplicaciones de los áridos. Concebir nuestras ciudades, puertos, rutas, hogares, escuelas y hospitales, en definitiva nuestro mundo urbano sin la participación sustantiva de los áridos, es imaginar algo que no existe. Su variado uso, tanto en la fabricación de hormigones, bases y sub-bases de carreteras, aglomerados asfálticos, áridos para drenaje, balastos, escolleras, cargas, distintos usos industriales; dan forma a un estilo de desarrollo y una estética del hábitat humano. Son las excelentes cualidades de los áridos para estos usos, lo que generan su búsqueda, estudio, extracción, procesamiento y comercialización. Son, en gran medida, los áridos lo que aportan las sólidas bases para la construcción de las ciudades y el desarrollo de nuestra sociedad.   *Por el químico Gonzalo Embid Fernández. El siguiente artículo fue extraído del libro “Los áridos son mucho más que piedras” que incluye el compilado de trabajos presentados en el 2° Congreso Argentino de Áridos llevado a cabo en noviembre de 2014 en el Hipódromo de San Isidro, Buenos Aires, Argentina.
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EDITORIAL

RESUMEN:

La arcilla expandida es un recurso a tener en cuenta en la obra civil cuando se presentan problemas de tipo geotécnico. Proporciona una solución simple, con una rápida y sencilla puesta en obra consiguiendo elevados rendimientos.
La utilización de arcilla expandida en obra civil, permite la eliminación de asientos, reducción de empuje y la carga muerta del terreno sobre estructuras, cimentaciones mediante compensaciones de cargas y protección contra heladas ya que es un material ligero, aislante y de gran durabilidad.
Como podemos observar en la siguiente tabla, la arcilla expandida posee unas excelentes características que permiten lo anteriormente citado:

 

También es importante considerar otras características de la arcilla expandida: es un material estable con un comportamiento inalterable tanto en seco como saturado en agua, químicamente inerte e ignifugo (tipo A-1). Por otra parte es un material natural, completamente reciclable y de bajo impacto medioambiental tanto en el proceso de fabricación como a largo plazo puesto en obra.
Existen numerosas aplicaciones de la arcilla expandida en obra civil. Las aplicaciones más destacadas son los terraplenes ligeros, rellenos en trasdós de estructuras de contención, rellenos sobre estructuras enterradas, estabilidad de taludes, compensación de cargas en cimentaciones, pistas de frenado y protección contra desprendimientos y conducciones enterradas.

Terraplenes ligeros

El diseño de terraplenes situados sobre suelos de baja capacidad portante suele ser problemático y generalmente se necesita recurrir a soluciones complicadas y con un alto coste económico. La utilización de arcilla expandida permite solucionar este problema de forma sencilla y rápida.

Aprovechando la considerable reducción del peso del terraplén realizado con arcilla expandida (de hasta un 75%), es posible llevar a cabo múltiples intervenciones con la técnica de compensación de cargas.

 

Rellenos en trasdós de estructuras de contención

En los rellenos en trasdós de estructuras de contención, la utilización de arcilla expandida es más favorable sobre todo en muros de contención, muros pantalla, estribos de puentes y muros de tierra armada.
En muros de contención de gran altura, la arcilla expandida como material de relleno combina dos cualidades importantes, su ligereza y el elevado ángulo de rozamiento interno. Las numerosas ventajas que presenta la utilización de arcilla expandida como relleno de trasdós son la reducción del empuje del terreno sobre el trasdós del muro (hasta en un 70%), incrementa la seguridad ante el vuelco y deslizamiento en muros de gravedad, permite secciones de muro más esbeltas, reduce la longitud de cimentación del muro, permite menores arriostramientos, garantiza un drenaje continuo (K > 10-3 m/s) y es un material bombeable en caso de dificultades de acceso al tajo.
En muros pantalla el terreno que transmite el empuje desestabilizador se deposita artificialmente. La arcilla expandida como material de relleno puede evitar, en algunos casos, la ejecución de anclajes o arriostramientos adicionales para asegurar la estabilidad de la pantalla.
En estribos de puentes, su uso reduce el riesgo de asientos diferenciales en la cuña de transición relleno – estructura, permitiendo además cimentación de estribos en zonas de baja capacidad portante.

 

Rellenos sobre estructuras enterradas

En el caso de estructuras subterráneas, el relleno con tierras de la parte superior de la estructura supone una elevada carga muerta actuando sobre la misma. Con la utilización de arcilla expandida como material de relleno se consigue reducir las cargas muertas (con lo que implica en el diseño de la estructura) y al mismo tiempo se tiene un relleno con una capacidad portante suficiente para soportar el tráfico rodado.
Las tipologías más comunes de proyectos de este tipo son rellenos sobre estaciones de metro, rellenos sobre falsos túneles, soterramientos y rellenos sobre estacionamientos subterráneos.
Las ventajas más significativas que se poseen aquí son la reducción de la carga muerta actuante sobre la estructura, garantía de drenaje del relleno y la ejecución rápida y sencilla.

 

Estabilidad de taludes

Mediante la modificación de la geometría de los taludes se redistribuyen las fuerzas debidas al peso de los materiales, obteniéndose una nueva configuración más estable. La excavación de la cabecera del talud (descabezamiento) elimina peso de esta zona, reduciendo las fuerzas desestabilizadoras. La ligereza de la arcilla expandida puede ser utilizada para la estabilización, sustituyendo el terreno situado en la cabecera del talud por un relleno de arcilla expandida.

 

Compensación de cargas en cimentaciones

La sobrecarga debida a una estructura levantada transmite al terreno unas presiones que deben ser compatibles con su resistencia y su deformabilidad. La densidad de la arcilla expandida representa aproximadamente un 30 % de la densidad de un terreno natural, de esta manera puede equilibrarse con la reducción de carga debida a la sustitución del terreno natural por arcilla expandida.

 

Protección contra desprendimientos

Gracias al bajo peso específico de los gránulos, el relleno con arcilla expandida resulta ser especialmente deformable y por lo tanto, el material pesado tiende a hundirse. Esto dificulta enormemente su subida hacia la superficie.

La cantidad de energía cinética disipada en el choque es inversamente proporcional a la capacidad portante del sustrato y la capacidad portante de un material depende directamente, del peso específico de las partículas que lo componen.

Por tanto, en igualdad de condiciones, la arcilla expandida es capaz de disipar más energía que un material pesado, como por ejemplo la grava.

 

Protección de conducciones enterradas

La elasticidad del material permite absorber de forma óptima las presiones que se producen en las inmediaciones de gasoductos, oleoductos y otras conducciones enterradas.

Por otro lado, los rellenos con arcilla expandida proporcionan un aislamiento térmico (λ= 0,92 W/ m K) – acústico a estos conductos y resultan fácilmente registrables en caso de avería.

 

Pistas de frenado

La reducida densidad, su forma esférica y la estructura porosa de la arcilla expandida, asegura una frenada considerablemente más corta y estable que las camas de gravas o arena.

Las principales ventajas son la reducción del riesgo de accidentes, no necesita operaciones de esponjamiento ni una forma especial de colocación y reduce los daños ocasionados al vehículo.