Cenizas volantes de carbón y cenizas de hogar o escorias

La utilización de cenizas volantes para la construcción de terraplenes y otros rellenos compactados y controlados para carreteras y ferrocarriles se considera una buena solución técnica, aunque de escaso valor pues se infrautilizan las cenizas.

Hay experiencias de terraplenes realizados con cenizas silicoaluminosas que presentan algunas ventajas sobre los terraplenes convencionales tales como: poco peso, menor compresibilidad con respecto a otros suelos (con lo que se reducen los asientos diferenciales), buena capacidad soporte y propiedades de autoendurecimiento de algunas cenizas.

Como material compactado, las cenizas tienen un peso unitario que es un 70 % - 80 % más bajo que el de la mayoría de los suelos, lo que permite la utilización de este material con ventajas sobre otros convencionales en rellenos ligeros, pudiéndose considerar que tiene un mejor comportamiento que los suelos naturales finos, siempre que se adopten las condiciones necesarias de puesta en obra. Durante el periodo de construcción, si está bien compactado, asienta menos del 1%, no asentando más a largo plazo. 

Las cenizas se definen como un material cohesivo en las que la resistencia al corte aumenta con el tiempo en la mayoría de los casos. Al colocarse en condiciones parcialmente saturadas, pero que en etapas posteriores pueden cambiar a saturadas, se reduce la resistencia. Por esta razón es importante que los ensayos de resistencia se lleven a cabo en muestras saturadas

También se han empleado para rellenos en suelos compresibles. En este caso, pueden perder capacidad portante por un exceso de agua, siendo necesario un correcto ajuste de la humedad.

Como desventajas se debe señalar que no están indicadas en zonas inundables, dado que son hidrofílicas y con ascensos capilares notables por lo que es recomendable interponer una capa de material permeable si hay riesgo de elevación del nivel freático. Deben ser compactadas con compactadores neumáticos, siendo muy desaconsejable los rodillos vibrantes, por el riesgo de repentinas pérdidas de capacidad portante.

Otro inconveniente que presenta este material es la variabilidad de sus características, que lo hacen muy difícil de considerar como material homogéneo. Normalmente, para una misma obra hay que contar con varias partidas de cenizas volantes cuyas características de compactación, en cuanto a humedad óptima y densidad seca, suelen ser notablemente diferentes. Cada ceniza deberá compactarse en estos casos con una humedad próxima al óptimo correspondiente. En la práctica se logra suficiente compactación dentro de un rango de humedad entre 0,8 y 1,2 veces el valor óptimo.

Una solución para asegurar que la humedad con la que se compacta cada partida de cenizas está en torno a la óptima correspondiente, es suministrar la ceniza a obra desde la propia central, ya mezclada con el agua requerida para la compactación. De este modo se evita también la formación de polvo durante el transporte y la posterior puesta en obra. No obstante, se recomienda añadir agua en el sitio durante la puesta en obra por si hubiera habido alguna variación en el contenido de humedad, por ejemplo si el clima caluroso.

Por otra parte, las superficies de este material compactado pueden erosionarse con el agua y con el viento. El viento causa problemas no solo en las cenizas ya puestas en obra, sino también, durante los procesos de transporte, acopio, extendido y compactación. El tamaño de las partículas y la ausencia de cohesión real son las razones de la susceptibilidad a la erosión de este material.

La superficie de ceniza compactada expuesta al aire se puede proteger provisionalmente regándola, con lo que se forma una costra superficial en la ceniza, o extendiendo una capa delgada de material granular. Para proteger de forma permanente los taludes del terraplén de la erosión del agua o del viento, se recomienda recubrirlos con una capa de tierra vegetal, de características limosas o arcillosas para limitar la infiltración de agua en el terraplén. Por otro lado, debido a la falta de nitrógeno en las cenizas, éstas no soportan el crecimiento de vegetación, por lo que se deberían cubrir siempre, mediante hidrosiembra o colocando una capa superior de suelo. Asimismo, la capa superior del terraplén puede tratarse también con cal o con cemento, reduciendo la posibilidad de infiltración de agua en el interior, y aumentando así su capacidad de soporte como explanada.

En relación con posibles problemas de polución de aguas superficiales y subterráneas en el caso, por ejemplo, de las proximidades de un terraplén de cenizas, pueden minimizarse mediante las medidas de protección de las superficies que controlen la cantidad de agua que se infiltre o salga del terraplén. No obstante, la baja permeabilidad de la ceniza compactada junto a su actividad puzolánica, que fija constituyentes solubles de la ceniza, indican hasta la fecha la ausencia de problemas relevantes de polución.

Las cenizas son también muy apropiadas para la realización de tierra armada, por su reducido peso específico, a la vez que su naturaleza cohesivo-friccional induce reducidas presiones laterales, especialmente en la parte superior del muro de contención. La potencial agresividad a los elementos de refuerzo puede ser neutralizada mediante el empleo de materiales no metálicos, debiéndose no obstante tener en cuenta los parámetros correspondientes (resistividad, pH y contenido en sales solubles)

Otras posibles aplicaciones para las cenizas volantes dentro del ámbito de las obras de tierra son:

·         Los rellenos compactados de cenizas volantes pueden ser aprovechados como presas o diques para depósitos de otros materiales o incluso de las propias cenizas.

·         Las cenizas, tanto las puzolánicas como las silicoaluminosas, pueden utilizarse en inyecciones junto con pequeñas cantidades de cemento.

·         En presas y rellenos de hormigón compactado las cenizas se emplean junto con cemento como conglomerante.

·         En la corrección de deslizamientos de ladera y terraplenes de acceso a puentes se pueden emplear cenizas debido a su menor compresibilidad con respecto a otros suelos de modo que se reducen los asientos diferenciales.