Evaluación del rendimiento de arcillas estabilizadas con lignosulfonato sódico

Por qué un terreno más resistente importa para las ciudades

Las ciudades modernas se expanden rápidamente, a menudo sobre suelos blandos ricos en arcilla que no soportan de forma natural el tráfico pesado, las construcciones o las tuberías. Cuando estas arcillas se humedecen o se secan, pueden hincharse, contraerse y perder resistencia, provocando carreteras agrietadas, pavimentos desiguales y daños en los servicios enterrados. Este estudio explora una vía más ecológica para reforzar y hacer más fiables estos suelos reutilizando un subproducto de la industria de la madera y el papel, con el objetivo de reducir tanto los problemas constructivos como los impactos ambientales.

Un ingrediente útil procedente de residuos de madera

Los investigadores se centraron en un material llamado lignosulfonato sódico, que se obtiene al procesar madera para fabricar pulpa y papel. En lugar de considerarlo un residuo de bajo valor, este polvo oscuro y soluble en agua puede interactuar con las partículas finas que hacen que las arcillas sean débiles y sensibles a la humedad. El equipo trabajó con un tipo común de arcilla encontrada en India que tiene plasticidad moderada, lo que significa que puede deformarse de forma notable cuando está húmeda pero no pertenece a las arcillas “expansivas” más problemáticas. Convertir este tipo de suelos en cimientos fiables, sin depender de cemento o cal, podría ahorrar recursos y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Pruebas del comportamiento de la arcilla en el laboratorio

En el laboratorio, la arcilla se mezcló con pequeñas cantidades variables de lignosulfonato sódico, desde el 0,5 % hasta el 4 % del peso seco del suelo. Los investigadores realizaron una serie de ensayos geotécnicos estándar. Midieron cuán pegajoso y fluido se vuelve el suelo cuando está húmedo, cuánta presión puede soportar antes de fallar a compresión, qué capacidad tiene para soportar cargas similares al tráfico y cuánto tiende a hincharse cuando se empapa. También permitieron que las muestras curaran —es decir, reposaran en un entorno controlado— hasta 28 días para observar cómo evolucionaba la resistencia con el tiempo. Finalmente, utilizaron herramientas de imagen de alta magnificación para inspeccionar cómo cambiaba la estructura interna del suelo en presencia del aditivo.

Encontrar el punto óptimo entre resistencia y estabilidad

Los resultados mostraron que una pequeña cantidad de este aditivo derivado de la madera tiene un gran efecto. A medida que el contenido de lignosulfonato sódico aumentó desde cero hasta aproximadamente el 0,75 %, la arcilla se volvió menos plástica y más manejable: se redujo su tendencia a comportarse como una masa pegajosa y deformable cuando está húmeda. En ese mismo nivel del 0,75 %, la resistencia a la compresión no confinada —la resistencia de un pequeño cilindro de suelo a ser aplastado— aumentó alrededor de un 50 % tras 28 días en comparación con el suelo sin tratar. La capacidad portante del suelo, medida mediante una prueba estándar de diseño vial, también aumentó de forma notable después de dos semanas de curado. Importante para las arcillas propensas a hincharse, el potencial de expansión del suelo tratado se redujo aproximadamente en una quinta parte, lo que indica que se movería menos al exponerse al agua.

Qué sucede dentro del suelo

Al observar con microscopios electrónicos, los investigadores observaron que la arcilla sin tratar está formada por partículas laminadas con muchos huecos entre ellas. Tras el tratamiento con lignosulfonato sódico, esas partículas parecían agruparse en racimos más compactos, con porosidad menor y más pequeña. El aditivo actúa como cadenas flexibles que recubren y unen los granos de arcilla, aproximándolos en agregados más fuertes y expulsando parte del agua de los espacios entre ellos. El análisis químico sugirió que la composición mineral básica del suelo cambió muy poco, lo que implica que la mejora procede principalmente de la unión y reorganización física más que de la formación de minerales nuevos. Curiosamente, añadir más del 0,75 % óptimo provocó de nuevo una pérdida de resistencia, probablemente porque cadenas con carga negativa en exceso comienzan a repelerse entre sí, aflojando la estructura.

Qué significa esto para la construcción futura

En conjunto, el estudio concluye que una dosis pequeña y cuidadosamente seleccionada de lignosulfonato sódico —aproximadamente tres cuartos de punto porcentual respecto al peso seco del suelo— puede reforzar de manera significativa este tipo de arcilla, aumentar su capacidad portante y reducir su hinchamiento, todo ello manteniendo cambios modestos en la acidez del suelo. Para lectores no especialistas, el mensaje clave es que un subproducto industrial abundante de la fabricación de madera y papel puede ayudar a transformar la arcilla problemática bajo nuestras carreteras y edificios en una base más sólida y duradera. Con ensayos de campo adicionales y estudios a largo plazo, este enfoque podría favorecer infraestructuras más sostenibles y rentables en áreas urbanas de rápido crecimiento.

Cita: Kumar, A., Kumar, P., Choudhary, A.K. et al. Performance evaluation of stabilized clay using sodium lignosulphonate. Sci Rep 16, 13551 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44155-7

Palabras clave: estabilización de suelos, construcción sostenible, lignosulfonato, subrasante de arcilla, durabilidad de infraestructuras