Es bien conocido que los suelos de grano fino se deshidratan al sol, formando una costra seca. Esta capa puede medir varios metros si el proceso es muy lento. Por tanto, el calentamiento artificial de un suelo puede servir como una técnica de mejora. En efecto, el calentamiento provoca cambios en las propiedades del suelo, lo que aumenta su resistencia de forma permanente.
Los ensayos de laboratorio han demostrado que un aumento de la temperatura incrementa el asentamiento en arcillas bajo una determinada tensión. Tras el enfriamiento hasta la temperatura ambiente, se produce una sobreconsolidación térmica vertical.
El calentamiento del terreno con combustibles fósiles se empezó a aplicar en Europa del Este y en la Unión Soviética en la década de 1960, aunque no se utilizó de forma masiva debido a problemas económicos y medioambientales. Lo habitual es quemar un combustible líquido o gaseoso en unas perforaciones o bien inyectar aire caliente.
Se ha observado que a mayor aporte de calor al suelo, mayor es el efecto en su tratamiento. Un pequeño incremento de la temperatura provocará un aumento de la resistencia en los suelos de grano fino debido a la reducción de la repulsión eléctrica entre las partículas, lo que disminuirá el contenido de humedad debido al aumento de la tasa de evaporación.
Así, a temperaturas de hasta 100 °C se producen un secado y un aumento significativo de la resistencia de las arcillas, lo que disminuye la compresibilidad del suelo. A 500 °C, cambia la estructura de las arcillas, lo que provoca una disminución de la plasticidad y de la capacidad de absorción de humedad. Ya a 1000 °C, se funden las partículas de arcilla, convirtiéndola en un sólido, como es el caso de los ladrillos.
Se ha comprobado que el calor transforma una arcilla expansiva en un material esencialmente no expansivo a una temperatura de 400-600 °C. Cuando se queman líquidos o combustibles gaseosos en las perforaciones, o se inyecta aire caliente en agujeros de 0,15 m a 0,20 m de diámetro, se forman zonas estabilizadas de 1,3 a 2,5 m de diámetro tras un tratamiento continuo de 10 días. Los casos estudiados muestran incrementos de la resistencia de hasta 10-20 veces (Nicholson, 2014).
Un caso especial es la vitrificación de suelos. Se trata de un procedimiento que consiste en hacer pasar electricidad a través de electrodos de grafito para fundir los suelos in situ. También se pueden utilizar arcos de plasma eléctricos, capaces de alcanzar temperaturas superiores a 4.000 °C. Las partículas del suelo se rompen para formar un producto cristalino o de vidrio. El suelo se convierte en magma y, tras varios días de enfriamiento, se endurece hasta convertirse en una roca ígnea artificial. Aunque se han realizado pruebas de laboratorio, el uso eléctrico del proceso parece no ser rentable. El proceso puede aplicarse en el campo de la limpieza medioambiental, como podría ser para inmovilizar suelos radiactivos.
Os dejo un vídeo sobre este método.
Referencias:
LITVINOV, I. (1960). Stabilization of Settling and Weak Clayey Soils by Thermal Treatment; Highway Research Board Special Report; Highway Research Board: Washington, DC, USA, 1960; pp. 94–112.
PARK, M. (2018). A study on the improvement effect and field applicability of the deep soft ground by ground heating method. Applied Sciences, 8, 852.
NICHOLSON, P.G. (2015). Soil improvement and ground modification methods. Elsevier, Butterworth-Heinemann, 472 pp.
YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.
YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.
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