Rendimiento de columnas de piedra encajadas en malla de pared usando hormigón y áridos asfálticos reciclados para geotecnia sostenible

Convertir la basura en suelo más resistente

Cada año, las ciudades de todo el mundo generan montañas de hormigón fragmentado, asfalto viejo y neumáticos desgastados. La mayor parte de estos residuos se entierra o se quema, incluso cuando las obras siguen extrayendo roca y grava fresca para sostener carreteras, puentes y edificios sobre suelos débiles y fangosos. Este estudio plantea una pregunta simple pero poderosa: ¿podemos sustituir de forma segura parte de esa piedra natural por residuos procesados y mantener las estructuras firmes?

Cómo las columnas de piedra ayudan a que los edificios se sostengan sobre suelos blandos

Muchos proyectos modernos se construyen sobre arcillas blandas que normalmente se comprimirían y hundirían bajo cargas pesadas. Un remedio popular es instalar “columnas de piedra”: zanjas verticales rellenadas con gravilla compactada u otro material similar. Estas columnas actúan como pilares rígidos dentro del suelo: soportan más peso, reducen el asentamiento y crean vías de drenaje que aceleran el afianzamiento del terreno. Envolver las columnas con una malla sintética resistente añade un beneficio adicional. La malla abraza la columna y evita que se abulte lateralmente, permitiéndole soportar más carga con menos deformación.

De los escombros a un material útil para la construcción

Los autores se propusieron comprobar si los flujos de residuos de la construcción y de la industria del neumático podían sustituir de forma segura parte de la grava natural dentro de estas columnas encajadas en malla. Usaron tres ingredientes reciclados principales: hormigón triturado de estructuras demolidas, fragmentos molidos de asfalto de carreteras viejas y caucho de neumáticos desmenuzado en pequeñas piezas. En una gran caja de acero llena de arcilla blanda construyeron 34 columnas modelo con diferentes recetas. Algunas emplearon solo grava, hormigón o asfalto; otras mezclaron estos materiales con un 10% o un 20% de caucho en volumen. Todas las columnas fueron envueltas en la misma malla geosintética tipo pared, mantuvieron la misma relación longitud-diámetro y se cargaron desde arriba hasta que fallaron o se asentaron de forma significativa.

Qué revelaron las pruebas sobre resistencia y asentamiento

Para evaluar el comportamiento, los investigadores se centraron en tres medidas: cuánta tensión máxima podía soportar cada columna (su capacidad portante), cuánto se hundía bajo esa carga (su asentamiento) y la relación tensión-desplazamiento, que refleja cuán rígida pero manejable es la deformación. Encontraron que la elección del material importaba mucho más que el tamaño de la columna. Las columnas rellenas mayoritariamente con grava natural, especialmente cuando se mezclaban con una cantidad moderada de hormigón reciclado, mostraron la mejor combinación de alta resistencia y bajo asentamiento. En algunos casos, las mezclas recicladas superaron ligeramente a la grava pura, con hasta alrededor de un 2% más de capacidad portante y una relación tensión-desplazamiento notablemente mayor, lo que indica que eran a la vez fuertes y relativamente resistentes al movimiento.

Encontrar el punto óptimo para el caucho y el asfalto

El caucho de neumático desmenuzado jugó un papel más delicado. Cuando solo un 10% de caucho se mezcló con grava o hormigón reciclado, a menudo mejoró el rendimiento al hacer la columna algo más flexible sin perder mucha resistencia. Esto produjo movimientos más suaves y controlados bajo carga y pudo aumentar la relación tensión-desplazamiento en torno al 16%. Pero cuando el contenido de caucho subió al 20%, las columnas generalmente se volvieron demasiado blandas: la capacidad disminuyó y los asentamientos aumentaron, sobre todo en mezclas ya formadas por materiales más flexibles. Las columnas hechas exclusivamente de hormigón reciclado tendieron a ser las más débiles y a asentarse más, mientras que las construidas principalmente con aglomerado asfáltico recuperado mostraron un rendimiento solo moderado. Las mezclas asfalto–caucho fueron las menos adecuadas cuando se requieren alta resistencia y bajo movimiento, aunque pueden ser útiles donde las cargas son menores y la sostenibilidad es prioritaria.

Qué significa esto para cimientos más ecológicos

Para el lector no especializado, la conclusión es clara: con un diseño de mezcla cuidadoso, partes del sistema de soporte subterráneo de un edificio pueden construirse con lo que de otro modo sería basura en vertederos. Las columnas de piedra envueltas en malla y rellenas con una mezcla de grava, algo de hormigón reciclado y una pequeña cantidad de caucho de neumático pueden igualar o incluso superar ligeramente el rendimiento de las columnas de grava tradicionales, reduciendo la necesidad de extraer nueva piedra. Pero si se abusa del caucho, el terreno se vuelve demasiado blando. El estudio muestra que los materiales reciclados pueden integrarse de forma segura en sistemas de mejora del terreno, siempre que los ingenieros respeten los límites y prueben sus diseños. Bien hecho, esto convierte los escombros de ayer en el soporte de mañana para una infraestructura más segura y sostenible.

Cita: Hassanzadeh, M., Zad, A., Ramesht, M.H. et al. Performance of wall mesh encased stone columns using recycled rubber concrete and asphalt aggregates for sustainable geotechnics. Sci Rep 16, 6941 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38535-2

Palabras clave: columnas de piedra, áridos reciclados, neumáticos fuera de uso, mejora del terreno, geotecnia sostenible