Coal ash as a natural additive for subgrade stabilization in the construction of low-volume traffic roads

Ceniza de carbón como aditivo natural para la estabilización de subrasantes en la construcción de carreteras de bajo volumen de tráfico

The road network in Colombia, as reported by the National Roads Institute of Colombia (INVIAS), comprises a total of 206,708 kilometers, with 142,284 kilometers falling under the rural roads with low traffic volume network category. Sadly, an estimated of 96% of these roads are in poor condition. The primary reason behind this issue is the presence of subgrades that exhibit inadequate mechanical performance, largely due to the lack of proper stabilization methods. Moreover, these roads often serve as the sole access and exit routes for rural communities, significantly impacting their connectivity with nearby urban centers. Recognizing this critical issue, this article proposes the use of coal ash for subgrade stabilization during the construction of low-traffic-volume roads. The study conducted demonstrates that coal ash can enhance the mechanical properties of subgrades, leading to an increase in strength and load-bearing capacity. The improved mechanical properties are attributed to the binding and reactive characteristics displayed by the coal ashes, which greatly contribute to soil stabilization. To verify these claims, a series of physical, mechanical, and strength characterization tests were conducted on both natural and treated clayey sand samples obtained from a rural population in Colombia. The detailed analysis of the results shows an improvement in the mechanical properties of the soil due to the use of coal ash as a stabilizing agent.

Colombia cuenta con una extensa red vial que abarca un total de 206,708 kilómetros, según datos del Instituto Nacional de Vías de Colombia (INVIAS), de los cuales 142,284 kilómetros pertenecen a la categoría de carreteras rurales con bajo volumen de tráfico. Lamentablemente, se estima que el 96% de estas vías se encuentran en mal estado. Este problema se debe en gran medida a la presencia de subrasantes con un rendimiento mecánico deficiente, principalmente debido a la falta de métodos adecuados de estabilización. Además, estas carreteras suelen ser las únicas vías de acceso y salida para las comunidades rurales, lo que afecta considerablemente su conectividad con los centros urbanos cercanos. Conscientes de esta problemática crítica, en este artículo se propone el uso de ceniza de carbón para la estabilización de subrasantes durante la construcción de carreteras de bajo volumen de tráfico. El estudio llevado a cabo demuestra que la ceniza de carbón puede mejorar las propiedades mecánicas de las subrasantes, lo que resulta en un aumento de la resistencia y la capacidad de carga. Estas mejoras se atribuyen a las características de unión y reactividad de las cenizas de carbón, que contribuyen significativamente a la estabilización del suelo. Para respaldar estas afirmaciones, se realizaron una serie de pruebas de caracterización física, mecánica y de resistencia tanto en muestras de arena arcillosa natural como tratada, obtenidas de una población rural en Colombia. El análisis detallado de los resultados confirma una mejora en las propiedades mecánicas del suelo gracias al uso de ceniza de carbón como agente estabilizante.