Categoría: cemento

Cómo construían en Pompeya: la mezcla en caliente y la química oculta de los morteros romanos

En esta ocasión comparto con los lectores una entrevista que me han realizado a propósito de un reciente estudio publicado en Nature Communications —Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. (2025), An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology— que ha generado un notable interés tanto en la comunidad científica como en los medios. El trabajo ha sido también objeto de un artículo en El País (“Así construían los albañiles de la Antigua Roma”, disponible en: https://elpais.com/ciencia/2025-12-09/asi-construian-los-albaniles-de-la-antigua-roma.html), en el que se recoge mi valoración sobre sus implicaciones para la ingeniería civil y la comprensión de las técnicas constructivas romanas. Presento aquí la entrevista completa, con el fin de profundizar en los aspectos técnicos y arqueológicos que hacen de este estudio un caso excepcional para el análisis de los materiales históricos.

  1. El artículo sostiene que en Pompeya se empleaba con cierta frecuencia la mezcla en caliente con cal viva, ¿cómo interpreta esta afirmación?

El trabajo presenta una serie de análisis microestructurales y químicos que indican claramente que en la Domus IX 10,1 se utilizó un procedimiento basado en la mezcla de cal viva con materiales puzolánicos en estado seco. Los resultados son coherentes con esta hipótesis y están bien fundamentados en este contexto arqueológico, especialmente debido al hallazgo de montones de material premezclado seco que contenían gránulos de cal viva. No obstante, desde la perspectiva de la ingeniería civil, conviene subrayar que se trata de una evidencia localizada en un momento de reconstrucción posterior al terremoto del año 62 d. C., por lo que no es posible extrapolarla automáticamente a todo el ámbito del Imperio romano. La diversidad de materiales y prácticas constructivas descrita por autores como Vitruvio, quien abogaba por el apagado previo de la cal, hace recomendable interpretar este estudio como una muestra de la coexistencia de métodos alternativos al canon clásico, pero no como una descripción universal.

  1. El estudio plantea que los morteros podrían haber experimentado procesos de autorreparación a muy largo plazo. ¿Cómo valora usted esta idea?

Los datos indican que ciertos clastos de calcita pudieron seguir reaccionando durante un periodo prolongado, actuando como fuente de calcio reactivo. Esto habría favorecido el relleno de microfisuras mediante la recristalización de carbonato cálcico en sus polimorfos de calcita y aragonito. Este comportamiento es interesante desde el punto de vista científico, ya que permite comprender mejor la evolución mineralógica en la interfaz entre los áridos volcánicos y la matriz cementante. No obstante, desde el punto de vista de la ingeniería estructural moderna, es importante tener en cuenta su contexto, ya que se trata de un proceso geoquímico lento, con efectos localizados y condicionado por los ciclos de humedad ambiental. Esta característica ayuda a explicar la durabilidad observada, pero no tiene una equivalencia directa con los mecanismos de reparación activa inmediata que se investigan actualmente en la obra civil.

  1. ¿Podría interpretarse la presencia de clastos de cal como un indicio de una mezcla defectuosa?

En determinadas obras históricas, la presencia de grumos de cal puede deberse a procesos de mezcla incompletos o a un apagado insuficiente. Sin embargo, en este caso particular, los análisis de espectroscopía infrarroja y de isótopos estables de carbono y oxígeno indican que estos grumos se formaron durante un proceso térmico y químico compatible con la utilización deliberada de cal viva. Los investigadores documentan, además, la segregación intencionada de materiales: montones de premezcla con cal viva para muros estructurales frente a ánforas con cal apagada para acabados. Por tanto, las pruebas apuntan a una técnica constructiva específica (hot mixing) y no a una ejecución negligente.

  1. ¿Cree que estos resultados pueden considerarse representativos del conjunto de la construcción romana?

Los datos corresponden a un escenario muy concreto, que se conserva excepcionalmente bien gracias a la ceniza volcánica de la erupción del 79 d. C., lo que permite analizar materiales «congelados» en plena fase de obra. Precisamente por su carácter singular, lo más prudente es entender que este estudio aporta información específica sobre la logística de una obra doméstica en Pompeya del siglo I, sin que ello implique que todos los constructores romanos actuaran de la misma manera en obras de infraestructura pública o en otras provincias. Para avanzar en esta cuestión, será necesario realizar estudios comparativos con metodologías similares en otros yacimientos u enclaves imperiales.

  1. El artículo distingue entre morteros estructurales y de acabado. ¿Considera acertada esa diferenciación?

Esta diferenciación es coherente con lo que cabría esperar en cualquier tradición constructiva con un mínimo grado de especialización. El estudio documenta el uso de cal apagada almacenada en ánforas recicladas, presumiblemente destinada a morteros de reparación o revestimientos pictóricos, mientras que la cal viva se reservaba para la mampostería estructural. Las propiedades requeridas para un muro de carga no son idénticas a las necesarias para un acabado fino y el análisis químico (ratios Ca/Si) del artículo parece respaldar que se ajustaban las formulaciones según la función. La propuesta es razonable y encaja con el análisis logístico del flujo de trabajo en la obra.

  1. ¿Qué aspectos de este trabajo pueden interesar a la ingeniería civil actual, especialmente en relación con los hormigones modernos?

Este estudio contribuye a una comprensión más completa de la evolución de ciertos morteros históricos a lo largo del tiempo, lo que puede resultar inspirador para el desarrollo de nuevos materiales de restauración compatibles y con menor huella de carbono. El uso de la reactividad residual de los clastos de cal para sellar fisuras es un principio valioso para la sostenibilidad. No obstante, los materiales actuales ofrecen prestaciones y un nivel de control muy superiores. Disponemos de cementos compuestos y de normativas de seguridad que permiten diseñar con una fiabilidad estandarizada que no existía en la antigüedad. Por tanto, los morteros romanos son un referente histórico y una fuente de inspiración, pero no un modelo que pueda utilizarse directamente en las grandes infraestructuras contemporáneas.

  1. Algunos autores han sugerido que parte de los carbonatos observados podría ser producto de procesos posteriores a la construcción. ¿Cómo valora la argumentación del estudio?

El artículo describe una serie de observaciones que indican que parte de los carbonatos se formaron durante la vida útil inicial del material. Concretamente, el análisis de isótopos permite distinguir entre la carbonatación rápida en condiciones de mezcla en caliente (fraccionamiento cinético) y la carbonatación lenta en equilibrio. Esto permite a los autores argumentar que los clastos no son únicamente producto de la degradación postdeposicional. No obstante, en materiales con tantos siglos de antigüedad, es razonable tener en cuenta también la influencia del entorno. El estudio aborda este aspecto mediante el análisis de los bordes de reacción de los áridos volcánicos, donde se observa una remineralización continua. Desde un enfoque técnico, el estudio aporta pruebas sólidas para distinguir ambas fases.

  1. Desde su perspectiva como catedrático de ingeniería de la construcción, ¿qué aportación considera más destacable y qué limitaciones observa?

El estudio destaca por ofrecer una visión muy detallada de un proceso constructivo interrumpido, lo que supone una oportunidad excepcional. La identificación de herramientas in situ (plomadas, azadas, pesas) junto con los materiales permite reconstruir el flujo de trabajo real, algo que rara vez se conserva. La principal limitación es su naturaleza localizada, ya que describe un caso concreto de una domus privada en reparación, lo que no permite, por sí solo, establecer conclusiones de alcance general sobre la gran ingeniería pública romana. También sería interesante complementar estas investigaciones en el futuro con datos de resistencia mecánica comparada para realizar una valoración más completa desde el punto de vista de la ingeniería estructural.

En este audio se puede escuchar una conversación que trata sobre este artículo recientemente publicado

Las ideas más interesantes del artículo se puede ver en este vídeo.

En esta presentación se resumen las ideas más importantes.

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Referencia:

Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology. Nat Commun 16, 10847 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66634-7

El artículo está publicado en abierto, y se puede leer aquí:

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Verdades incómodas sobre la descarbonización industrial y el sector de la construcción

Todos estamos de acuerdo en que el futuro de la construcción debe ser más ecológico. La descarbonización del entorno construido es una prioridad en la agenda europea y, por intuición, sabemos que debemos favorecer los materiales «verdes». Las etiquetas para productos bajos en carbono parecen una solución obvia y directa para guiar al mercado.

Sin embargo, en el actual debate legislativo, centrado en iniciativas como la Ley de Aceleración de la Descarbonización Industrial (IDAA), la realidad del sector demuestra ser mucho más compleja. La Federación Europea de la Industria de la Construcción (FIEC) ha publicado un análisis estratégico que desmonta varias suposiciones populares y argumenta que las soluciones simplistas no solo son ineficaces, sino que también podrían resultar contraproducentes para la competitividad y la innovación en Europa. Este artículo desglosa las cinco revelaciones más impactantes de su análisis.

Las emisiones bajan, pero por la razón equivocada.

A primera vista, una reducción de las emisiones en industrias de alto consumo energético, como las productoras de acero o cemento, podría parecer una victoria. Sin embargo, el informe de la FIEC encendió una luz de alarma sobre la razón de esta reciente caída. El problema no es que las emisiones bajen, sino el motivo por el que lo hacen. El informe señala que, debido a factores como los altos costes energéticos y la competencia global, la producción industrial europea está en declive.

«Hoy en día, la reducción de las emisiones es con demasiada frecuencia el resultado de una menor producción, en lugar de una mayor eficiencia, una mayor integración del sistema energético y procesos de fabricación descarbonizados…».

Esta observación es crucial. No se trata solo de una mala noticia para la economía, sino de una estrategia climática fallida que simplemente deslocaliza las emisiones en lugar de eliminarlas, y que debilita la capacidad de Europa para construir la infraestructura verde del futuro.

El escepticismo de la industria: ¿por qué las etiquetas verdes son una solución incompleta?

La propuesta de crear etiquetas voluntarias para materiales industriales con bajas emisiones de carbono parece una herramienta lógica. Sin embargo, la FIEC muestra un gran escepticismo sobre su valor real y advierte de varios riesgos potenciales:

  • Los profesionales no las necesitan: Los equipos de compras no se guían por etiquetas simplificadas. Toman sus decisiones basándose en documentación técnica detallada, como las Declaraciones Ambientales de Producto (DAP o EPDs en inglés), que cuantifican de forma estandarizada el impacto ambiental de un producto a lo largo de su ciclo de vida.
  • Riesgo de confusión y carga administrativa: Una multiplicación de diferentes etiquetas podría generar confusión y una enorme carga burocrática, afectando especialmente a las pequeñas y medianas empresas (PYMES), que son la columna vertebral del sector.
  • Fragmentación del mercado: Si cada país establece sus propios umbrales, se corre el riesgo de fragmentar el mercado. No se trata solo de un problema burocrático, sino que socava el principio fundamental del Mercado Único de la UE al crear barreras que impiden a las empresas más innovadoras, independientemente de su país de origen, competir en igualdad de condiciones.
  • Valor añadido cuestionable: En resumen, no está claro que estas etiquetas aporten un valor real al proceso de toma de decisiones de los profesionales del sector, que ya cuentan con herramientas más sólidas.

El peligro de etiquetar lo incorrecto: el caso del cemento frente al hormigón.

Uno de los argumentos más potentes de la FIEC se centra en el peligro del «etiquetado indirecto». Para ilustrarlo, utilizan el ejemplo del cemento y el hormigón, mostrando cómo centrarse en el material equivocado puede anular los beneficios de una política bienintencionada.

La clave está en comprender que el cemento es un ingrediente y el hormigón es el producto final que adquieren y utilizan las empresas constructoras. Las políticas que se centran exclusivamente en etiquetar el cemento «bajo en carbono» ignoran que muchas de las mayores oportunidades de innovación se encuentran en la fase de producción del hormigón. Por ejemplo, se puede reducir la huella de carbono mediante mezclas innovadoras que logran un rendimiento estructural igual o superior con menos clínker (el componente que más emisiones genera).

Si las políticas solo incentivan un cemento «verde», se desaprovecharán todas estas innovaciones en el ámbito del hormigón. En el peor de los casos, este enfoque podría dar lugar a una «suboptimización», en la que se elige un componente supuestamente ecológico que provoca un impacto ambiental general negativo del producto final.

Si pagamos una «prima verde», el dinero debe reinvertirse.

La industria reconoce que los materiales con bajo contenido de carbono suelen tener un coste más elevado, lo que se conoce como «prima verde». La FIEC no se opone por principio a pagar este sobrecoste, pero establece una condición fundamental e ineludible: cualquier coste adicional pagado por estos productos debe reinvertirse de forma explícita y transparente en un mayor esfuerzo de descarbonización.

Esta condición convierte la «prima verde» en un mecanismo de inversión circular, creando un bucle de retroalimentación positiva en el que la demanda actual financia directamente las tecnologías limpias del futuro. Sin esta garantía, el sistema pierde credibilidad y desaparece el incentivo para que los clientes paguen más.

Una alternativa inteligente: El «precio sombra del CO₂».

En lugar de etiquetas, la FIEC propone un mecanismo más sofisticado y alineado con el mercado para la contratación pública: el «precio sombra del CO₂». Se trata de un mecanismo pragmático y elegante que utiliza herramientas existentes.

  1. Se toma la huella de carbono de un producto de construcción, un dato ya disponible en las Declaraciones Ambientales de Producto (DAP/EPD).
  2. Esa cifra de CO₂ se multiplica por el precio del carbono en el mercado de derechos de emisión de la UE (EU ETS).
  3. El resultado es un «precio sombra» monetario que no se añade al coste, sino que se utiliza como un criterio de evaluación clave en las licitaciones públicas.

Este método incentivaría una competencia real para reducir la huella de carbono de las ofertas. Es fundamental señalar que la FIEC lo concibe como un mecanismo de transición. Para evitar una «doble contabilidad», el precio sombra debería eliminarse progresivamente a medida que el EU ETS funcione sin asignaciones gratuitas.

Conclusión: más allá de la simplicidad.

El mensaje del sector de la construcción es claro: la descarbonización de un sector tan complejo no se puede lograr con gestos simbólicos. Se requieren mecanismos sofisticados que incentiven la innovación en toda la cadena de valor, desde la materia prima hasta la construcción finalizada.

La postura de la FIEC es una llamada al realismo: para lograr una descarbonización efectiva, es necesario pasar de los gestos simbólicos a los incentivos sistémicos. La pregunta crucial para los legisladores es si están dispuestos a diseñar políticas que reflejen la complejidad del mercado o si se conformarán con la falsa simplicidad de una etiqueta.

A continuación, os dejo un audio en el que se puede escuchar una conversación que ilustra claramente el contenido de este tema.

En este vídeo se recogen las ideas más importantes del artículo.

El documento que adjunto a continuación sintetiza la postura de la Federación de la Industria Europea de la Construcción (FIEC) respecto a la próxima «Acta Aceleradora de la Descarbonización Industrial» (IDAA) propuesta por la Comisión Europea. La FIEC apoya el objetivo general de la IDAA de fomentar la producción industrial sostenible y resiliente en la Unión Europea, pero expresa serias preocupaciones sobre los métodos sugeridos, en particular la creación de etiquetas voluntarias para productos industriales con bajas emisiones de carbono, como el acero y el cemento.

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Hormigón por impresión 3D: estado técnico, retos y oportunidades

https://www.hormisa.com.ar/2018/02/05/impresion-3d-hormigon/

La impresión 3D de hormigón (3D Concrete Printing o 3DCP) se ha consolidado como una de las tecnologías emergentes más prometedoras en ingeniería civil. Consiste en fabricar elementos constructivos depositando, capa a capa, una mezcla cementicia diseñada para ser bombeada y extruida, lo que elimina la necesidad de encofrados tradicionales y reduce el consumo de materiales. Este enfoque permite una construcción más eficiente, flexible en sus formas y potencialmente más sostenible.

Propiedades del hormigón fresco: extrusibilidad, constructividad y tiempo abierto

El rendimiento de un hormigón por impresión 3D se evalúa en gran medida por sus propiedades en estado fresco. La extrusibilidad implica que la mezcla pueda fluir de manera continua por el sistema de bombeo y la boquilla sin obstruirse, lo cual se logra mediante un diseño adecuado de la granulometría y la incorporación de aditivos superplastificantes o modificadores de la viscosidad. La constructividad (buildability), por otro lado, se refiere a la capacidad de cada capa depositada para soportar las cargas de las capas sucesivas sin deformarse y está directamente relacionada con la tixotropía y la recuperación estructural de la mezcla. El tiempo abierto (open time) define el tiempo útil de aplicación o periodo de trabajabilidad durante el cual la mezcla mantiene condiciones reológicas adecuadas para la impresión. Este parámetro es crítico en proyectos de mayor escala o en entornos variables.

Adherencia intercapas, anisotropía y parámetros del proceso

Una de las limitaciones clave del hormigón impreso es la baja resistencia en los planos de unión entre capas. La adhesión entre capas depende de factores como el tiempo transcurrido desde su aplicación, la humedad superficial y las condiciones de curado. Los intervalos prolongados o las superficies secas tienden a generar juntas frías que actúan como planos de debilidad. Estudios recientes han propuesto estrategias para mitigar este efecto, como inducir condiciones termo-higrotérmicas durante la deposición, lo que puede aumentar la resistencia de la interfaz hasta en un 78 %. También se está investigando el uso de materiales compuestos especiales, como los cementicios de endurecimiento por deformación (SHCC), como materiales de unión, con los que se logran mejoras significativas en la adherencia y la resistencia a la flexión.

https://espanol.cgtn.com/n/2020-12-09/EGHDcA/el-primer-edificio-residencial-impreso-en-3d-de-alemania/index.html

Propiedades mecánicas, durabilidad y microestructura

En estado endurecido, los hormigones impresos presentan resistencias a la compresión y a la flexión comparables a las de los hormigones convencionales, pero con un marcado carácter anisótropo debido a la orientación de las capas y a la presencia de vacíos entre los filamentos. La microestructura interfacial suele presentar una mayor porosidad, lo que influye en las propiedades de durabilidad, como la penetración de cloruros, la carbonatación o la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo. Investigaciones recientes han demostrado que tanto el tiempo entre capas como las condiciones de curado influyen notablemente en la durabilidad y pueden afectar a la sorptividad y a la conductividad del ión cloruro.

Estrategias de refuerzo y mejoras funcionales

El hormigón impreso no puede resistir esfuerzos de tracción si no se integra algún tipo de refuerzo. Las estrategias actuales incluyen la incorporación de fibras (plásticas, metálicas o de vidrio) en la propia mezcla, la inserción de mallas de acero o textiles durante el proceso de impresión o el uso de composites reforzados, como el SHCC, entre capas. Los métodos en proceso, como la colocación automatizada de refuerzos textiles durante la impresión, han demostrado mejorar significativamente la ductilidad y la resistencia final de los elementos curvos. Estas soluciones avanzadas buscan superar la principal barrera de la impresión 3D para uso estructural: garantizar la capacidad portante frente a esfuerzos de tracción y flexión.

Sostenibilidad y materiales alternativos

Una de las mayores promesas de la impresión 3D de hormigón es su potencial de sostenibilidad. La eliminación de encofrados reduce los residuos y la energía necesaria y el diseño libre permite optimizar las formas para minimizar el uso de material. No obstante, la reducción real de la huella de carbono depende del uso de adiciones minerales (SCM, supplementary cementitious materials) y de áridos reciclados. Según diversos estudios, es posible incorporar cenizas volantes, escorias y residuos industriales para mejorar la sostenibilidad y reducir el coste. Investigaciones específicas demuestran que el uso de escoria de acero como árido fino es viable y que se pueden alcanzar resistencias comparables a las de las mezclas tradicionales. Asimismo, los diseños de mezclas con altos volúmenes de ceniza volante han demostrado un buen equilibrio entre la imprimibilidad y el rendimiento estructural.

Modelización, normativa y aplicación a escala real

La investigación también avanza en la modelización de los fenómenos que afectan a la impresión. Se han propuesto modelos informáticos que predicen la formación de juntas frías en función de la humedad superficial y del tiempo de deposición. Al mismo tiempo, en conferencias internacionales como Digital Concrete, impulsadas por RILEM, se han establecido procedimientos experimentales para caracterizar las propiedades de las mezclas imprimibles y evaluar la adhesión entre capas. A pesar de ello, todavía no existen normativas consolidadas que permitan el diseño estructural con garantías, por lo que la aplicación en obras reales se limita a proyectos piloto y prototipos. Revisiones recientes señalan que la falta de normas y metodologías de control de calidad es uno de los principales obstáculos para su industrialización.

Retos principales y recomendaciones prácticas

Los principales desafíos de esta tecnología son evidentes. La adherencia entre capas sigue siendo un punto débil que debe mejorarse mediante el control del tiempo de impresión, de la humedad y de los materiales de unión. La variabilidad debida a las condiciones ambientales exige una instrumentación avanzada y el control en tiempo real de los parámetros reológicos. El refuerzo requiere soluciones automatizadas y compatibles con la impresión continua, mientras que la sostenibilidad exige el uso intensivo de subproductos y una evaluación rigurosa del ciclo de vida. Por último, la escalabilidad industrial dependerá de la normalización de las pruebas y de la estandarización de los procesos.

Conclusión

El hormigón por impresión 3D se encuentra en una fase avanzada de desarrollo, con avances significativos en reología, adherencia, refuerzo y sostenibilidad. No obstante, aún es necesario superar retos relacionados con el control de calidad, la normativa y la durabilidad para garantizar su aplicación masiva en obras civiles. Su éxito dependerá de la integración de avances materiales, mecánicos y normativos, así como de la estrecha colaboración entre la universidad, la industria y los organismos de normalización. A corto plazo, la impresión 3D no sustituirá al hormigón convencional, pero sí abrirá un nuevo campo de aplicaciones en prefabricados, prototipos y proyectos singulares de alta eficiencia en materiales.

Os dejo algunos vídeos sobre este tipo de hormigón.

Referencias

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  • Weng, Y., Li, M., Tan, M. J., & Qian, S. (2019). Design 3D Printing Cementitious Materials Via Fuller Thompson Theory and Marson-Percy Model. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 285–302). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00014-0
  • Wolfs, R. J. M., Bos, F. P., & Salet, T. A. M. (2019). Hardened properties of 3D printed concrete: The influence of process parameters on interlayer adhesion. Cement and Concrete Research, 119, 132–140. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.02.017
  • Xia, M., Nematollahi, B., & Sanjayan, J. G. (2019). Development of Powder-Based 3D Concrete Printing Using Geopolymers. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 235–244). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00011-7
  • Zareiyan, B., & Khoshnevis, B. (2017). Effects of interlocking on interlayer adhesion and strength of structures in 3D printing of concrete. Automation in Construction, 83, 212–221. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.08.019

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

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Rehabilitación sostenible de edificios costeros de hormigón: ¿cómo optimizar el mantenimiento?

Acaban de publicar un artículo nuestro en Environmental Impact Assessment Review, una de las revistas con mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR. En este trabajo se aborda, desde un enfoque innovador, la optimización de los intervalos de mantenimiento reactivo en edificios costeros construidos con métodos modernos de construcción (MMC). La investigación se enmarca dentro del proyecto RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se muestra un resumen del trabajo e información de contexto.

Quienes trabajamos en ingeniería de la construcción sabemos que los entornos costeros son un auténtico reto. La combinación de humedad, salinidad y vientos cargados de cloruros acelera la corrosión de las armaduras en el hormigón armado. Como consecuencia, estructuras tan comunes como hoteles de playa, bloques residenciales o edificios públicos junto al mar sufren un deterioro prematuro que reduce su vida útil, incrementa los costes de reparación y pone en riesgo la seguridad estructural.

Tradicionalmente, la industria de la construcción ha centrado sus esfuerzos en reducir el impacto ambiental de los materiales y de la fase inicial de obra, dejando en segundo plano la importancia del mantenimiento y la rehabilitación. Sin embargo, cada vez está más claro que prolongar la vida útil mediante estrategias de conservación es clave para lograr ciudades sostenibles.

La pregunta de partida

El equipo investigador se planteó la siguiente cuestión central: ¿qué combinación de diseño preventivo y mantenimiento reactivo permite alargar la vida útil de un edificio costero de hormigón armado de la forma más sostenible, equilibrando costes, impacto ambiental y repercusiones sociales?

Para responderla, compararon doce alternativas de diseño que mejoran la durabilidad frente a los cloruros y analizaron distintas estrategias de reparación en función del nivel de deterioro.

La aportación más destacada

Lo más novedoso del trabajo es la integración de un análisis del ciclo de vida (LCA) con un modelo de ayuda a la decisión basado en FUCOM-TOPSIS. Este enfoque híbrido no solo cuantifica los costes de construcción y mantenimiento, sino también los impactos ambientales (emisiones, recursos y salud humana) y sociales (seguridad de los trabajadores, generación de empleo, molestias a usuarios y a la comunidad local).

En otras palabras, el modelo permite determinar qué intervalos de mantenimiento reactivo son óptimos para cada diseño año tras año y compararlos desde una perspectiva de sostenibilidad global.

Cómo se ha llevado a cabo

  • Caso de estudio: un módulo de hotel en Sancti Petri (Cádiz), construido con losas aligeradas tipo Unidome mediante MMC.

  • Diseños preventivos analizados: desde adiciones (humo de sílice, cenizas volantes), cementos resistentes a sulfatos, reducción de la relación agua/cemento o mayor recubrimiento, hasta soluciones más avanzadas como aceros galvanizados o inoxidables.

  • Estrategias de mantenimiento: cuatro niveles de intervención, desde reparaciones superficiales hasta sustitución de armaduras corroídas.

  • Modelización: se aplicó el modelo de corrosión de Tuutti para estimar periodos de iniciación y propagación del daño.

  • Criterios de evaluación: ocho en total (dos económicos, dos ambientales y cuatro sociales), ponderados mediante FUCOM y evaluados con TOPSIS.

Resultados principales

Los resultados son muy ilustrativos para la práctica profesional.

  • Las soluciones más sostenibles combinaban cemento multirresistente, tratamientos hidrofóbicos anticorrosión y adiciones minerales, como el humo de sílice. Estas alcanzaron una mejora de la sostenibilidad de hasta el 86 % respecto al diseño base.
  • El cemento sulforresistente (SRC) se presentó como la alternativa más equilibrada, con un ciclo de mantenimiento cada 53 años y un ahorro del 65 % en comparación con el caso de referencia.
  • El acero inoxidable prácticamente elimina el mantenimiento durante 100 años, pero su impacto económico y medioambiental inicial lo convierte en una opción poco competitiva.
  • El acero galvanizado ofrece un buen compromiso, ya que es más duradero que el hormigón convencional y su coste es razonable, aunque su impacto ambiental es superior al de otras soluciones.
  • No siempre «menos mantenimiento» significa más sostenibilidad: la clave es intervenir en el momento adecuado para reducir costes y emisiones acumuladas a lo largo de todo el ciclo de vida.

Aplicaciones prácticas en la ingeniería

Este estudio aporta varias lecciones que se pueden aplicar directamente a la práctica:

  1. Planificación a largo plazo: las decisiones de diseño inicial deben ir acompañadas de una estrategia de mantenimiento clara, no solo de criterios de durabilidad normativa.

  2. Visión integral: al evaluar alternativas, no basta con comparar costes iniciales. También hay que tener en cuenta el impacto ambiental y social de cada opción.

  3. Aplicabilidad amplia: aunque el caso analizado es un hotel costero, la metodología es válida para puentes, puertos, depuradoras y cualquier otra estructura de hormigón expuesta a ambientes marinos.

  4. Alineación con la normativa europea: este tipo de enfoques encaja con las estrategias de descarbonización y economía circular de la UE, que exigen evaluar todo el ciclo de vida de las infraestructuras.

En definitiva, este trabajo nos recuerda que la sostenibilidad en la construcción no solo depende de lo que hacemos al levantar un edificio, sino también de cómo lo mantenemos a lo largo de su vida útil. Y, sobre todo, que la ingeniería ya cuenta con herramientas sólidas para planificar esas decisiones de manera objetiva, transparente y alineada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Optimizing reactive maintenance intervals for the sustainable rehabilitation of chloride-exposed coastal buildings with MMC-based concrete structure. Environmental Impact Assessment Review, 116, 108110. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108110

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Preguntas frecuentes sobre pantallas de contención de agua subterránea

Figura 1. Cuchara para excavar pantalla. https://www.geo-solutions.com/resource-category/slurry-walls-equipment/

1. ¿Qué son las pantallas impermeables de bentonita-cemento y cuándo se utilizan?

Las pantallas impermeables de bentonita-cemento, también denominadas pantallas blandas, plásticas o de lodo autoendurecible, son barreras que impiden el paso del agua subterránea. Su construcción es similar a la de los muros pantalla, pero su función principal es impermeabilizante, sin responsabilidad estructural significativa. Su uso se inició en la década de 1960. Son ideales cuando el objetivo es detener el flujo de agua y no se prevé una excavación o un vaciado anexos. Entre sus ventajas destacan su impermeabilidad, la ausencia de juntas, su capacidad de adaptación a grandes deformaciones por cambios en el nivel freático y su bajo coste, debido al bajo consumo de materiales y a la simplificación de la construcción.

2. ¿Cómo se construye una pantalla de bentonita-cemento y qué materiales se utilizan?

La construcción de una pantalla de este tipo implica la excavación de una zanja con herramientas como cucharas bivalvas, retroexcavadoras con brazos largos (eficaces hasta 15 o 20 metros, o hasta 25 o 30 metros con brazos especiales) o zanjadoras de brazo inclinable. La mezcla utilizada consiste en bentonita, cemento, agua y, opcionalmente, aditivos. Las dosificaciones típicas por metro cúbico de mezcla varían: entre 100 y 950 litros de agua, entre 20 y 80 kg de bentonita, entre 100 y 400 kg de cemento y hasta 5 kg de aditivos. La bentonita se añade para evitar la decantación del cemento antes del fraguado. La mezcla se elabora en una planta y se envía a la obra. Es crucial asegurar la continuidad entre paneles para evitar juntas, lo que se logra mediante la perforación inmediata de paneles contiguos o mordiendo el extremo de un panel aún pastoso para la adhesión del nuevo lodo.

3. ¿Qué son las pantallas de suelo-bentonita y en qué se diferencian de las pantallas de bentonita-cemento?

Las pantallas de suelo-bentonita son barreras que se utilizan para detener el paso del agua o aislar residuos o zonas contaminadas de agua subterránea. A diferencia de las pantallas de bentonita-cemento, que son más comunes en Europa, las pantallas de suelo-bentonita se originaron en Estados Unidos en 1945 y son más habituales en este país. La principal diferencia radica en el material de relleno: mientras que las pantallas de bentonita-cemento utilizan una mezcla específica de estos componentes, las pantallas de suelo-bentonita emplean una mezcla de suelo excavado y bentonita. Esto último hace que sean la tipología de barrera más económica, ya que permite utilizar gran parte del material de la propia zanja. Sin embargo, las pantallas de suelo-bentonita pueden ser más susceptibles al deterioro por ciclos de humedad/sequedad o congelación/descongelación, y su permeabilidad puede verse afectada por contaminantes.

Figura 2. Construcción de zanja de lodo con suelo-bentonita como material de relleno. Adaptado de Cashman y Preene (2012)

4. ¿Cómo se realiza la excavación y el relleno de las pantallas de suelo-bentonita?

Durante la excavación de las zanjas para las pantallas de suelo-bentonita, se utiliza bentonita (a veces con aditivos) para estabilizar las paredes y mantener un nivel constante de lechada cerca de la parte superior. Las zanjas suelen tener una anchura de entre 0,6 y 1,5 metros. Una vez alcanzada la profundidad deseada, se introduce la mezcla final de suelo y bentonita. Esta mezcla debe tener un peso específico mayor que el del lodo de la zanja para desplazarlo eficazmente. La preparación de la mezcla puede realizarse en tanques de homogeneización para garantizar una mayor calidad o de forma más rudimentaria en superficie con un buldócer. Es fundamental garantizar que la pantalla se extienda de manera continua por todo el estrato permeable y succionar los sedimentos del fondo de la zanja, sobre todo si se trata de arenas y gravas limpias. La colocación del relleno y la excavación deben realizarse de forma simultánea.

5. ¿Qué es la técnica de pantalla de suelo-cemento con hidrofresa (cutter soil mixing)?

La pantalla de suelo-cemento con hidrofresa, también conocida como cutter soil mixing, es una técnica de mejora de suelos que se utiliza para crear pantallas impermeabilizantes verticales. Consiste en excavar el terreno en paneles verticales con una hidrofresa, que es un cabezal cortador provisto de elementos giratorios con dientes. La hidrofresa no solo excava, sino que también inyecta una mezcla de bentonita y cemento en la parte central de las ruedas cortantes. El movimiento giratorio de los dientes y unas paletas mezclan esta inyección con los detritos del terreno, formando un nuevo material que, tras el fraguado del cemento, crea una pantalla impermeable. Una ventaja clave de este método es que utiliza el propio material del terreno, por lo que se generan muy pocos residuos.

Figura 3. Hidrofresa. http://www.malcolmdrilling.com/cutter_soil_mixing/

6. ¿Cómo funciona el proceso de construcción con hidrofresa para pantallas de suelo-cemento?

El procedimiento constructivo con hidrofresa consta de varias fases. En primer lugar, se prepara una zanja guía para recoger el exceso de lodo. A continuación, se posiciona la hidrofresa en el eje de la pared y se introduce en el suelo a una velocidad continua (normalmente entre 20 y 60 cm/min). Las ruedas de corte rompen el suelo y, simultáneamente, se bombea un fluido (bentonita-cemento) a las boquillas para mezclarlo con la tierra suelta. Una corriente de aire comprimido puede mejorar la mezcla. Al alcanzar la profundidad de diseño, se extrae lentamente la hidrofresa mientras se sigue añadiendo la lechada de cemento para garantizar la homogeneización mediante la rotación de las ruedas. Finalmente, se puede introducir armadura, como perfiles de acero, en la pantalla terminada para mejorar su resistencia. Para ello, se utilizan vibradores, si es necesario, para profundidades mayores. En el caso de muros continuos, se excavan paneles primarios y secundarios que se solapan para garantizar la estanqueidad.

7. ¿Qué son las pantallas de lodo autoendurecible armado y cuál es su función?

Las pantallas de lodo autoendurecible armado, también denominadas pantallas de lechada armada o «reinforced slurry wall», son pantallas compuestas con carácter estructural. Combinan elementos portantes resistentes a la flexión, como tablestacas o perfiles metálicos en «I», con un relleno intermedio de bentonita-cemento que los une y transfiere las cargas a los elementos estructurales. Este sistema funciona como elemento de contención de agua y, al mismo tiempo, como soporte estructural. Una variante es la pared de mezcla suelo-cemento reforzada, que utiliza una mezcla de suelo y cemento en lugar de lechada. Esta técnica se sitúa a medio camino entre un muro berlinés y un muro pantalla, ya que ofrece contención de agua y resistencia estructural.

8. ¿Cómo se construye una pantalla de lodo autoendurecible armada?

El procedimiento constructivo de una pantalla de lodo autoendurecible armada utiliza herramientas de excavación similares a las empleadas en los muros pantalla, como la cuchara bivalva. Durante la excavación, la lechada de bentonita y cemento no solo sirve como material de relleno intermedio, sino que también estabiliza las paredes de la zanja. Una vez colocada la lechada, se insertan perfiles verticales (tablestacas o perfiles en «I») en ella. El lodo endurecido transmite el empuje activo de las tierras y el agua hacia estos perfiles por efecto bóveda, y estos resisten la flexión gracias a anclajes, arriostramientos y el empotramiento bajo el fondo de la excavación. Si se emplean tablestacas, la pantalla opera como un muro continuo convencional, combinando las propiedades impermeabilizantes del lodo con la resistencia estructural de los elementos armados.

Os dejo un audio sobre este tema que, espero, os sea interesante.

Glosario de términos clave

  • Pantallas plásticas (blandas/lodo autoendurecible): Barreras impermeables construidas con mezclas fluidas que fraguan o se autoendurecen, utilizadas para contener el agua subterránea.
  • Bentonita-cemento: Mezcla de bentonita, cemento, agua y aditivos que fragua lentamente y forma una barrera impermeable.
  • Función impermeabilizante: La capacidad de una pantalla para impedir o reducir significativamente el paso del agua.
  • Responsabilidad estructural: La capacidad de un elemento para soportar cargas y esfuerzos (como flexión) sin deformaciones excesivas o fallos. Las pantallas blandas tienen poca responsabilidad estructural.
  • Decantación: El proceso por el cual las partículas sólidas de una suspensión se asientan en el fondo de un líquido debido a la gravedad. La bentonita ayuda a evitar la decantación del cemento.
  • Fraguado: El proceso de endurecimiento de una mezcla cementicia debido a reacciones químicas.
  • Cuchara bivalva: Herramienta de excavación con dos «cucharas» articuladas que se cierran para recoger el material, utilizada en la ejecución de pantallas.
  • Retroexcavadora con brazos largos: Maquinaria de excavación modificada con brazos extendidos para alcanzar mayores profundidades en la construcción de zanjas y pantallas.
  • Zanjadora de brazo inclinable: Maquinaria especializada para excavar zanjas, con un brazo que puede inclinarse.
  • Rendimiento: La cantidad de trabajo realizado en un período determinado (ej., m²/día de pantalla construida).
  • Nivel freático: La superficie superior del agua subterránea, donde la presión del agua es igual a la presión atmosférica.
  • Tablestacas: Elementos prefabricados, generalmente metálicos o de hormigón, que se hincan o se colocan en el terreno para formar muros de contención.
  • Suelo-bentonita: Mezcla de suelo excavado y lechada de bentonita que se utiliza como material de relleno para formar pantallas impermeables.
  • Gradiente hidráulico: La tasa de cambio de la carga hidráulica por unidad de distancia en la dirección del flujo.
  • Peso específico: El peso por unidad de volumen de una sustancia. Es crucial que el relleno de suelo-bentonita tenga un peso específico mayor que el lodo de la zanja.
  • Tanques de homogeneización: Recipientes donde se mezcla y agita el suelo y la bentonita para lograr una consistencia uniforme antes de su colocación.
  • Segregación: La separación de los componentes de una mezcla debido a diferencias en tamaño, forma o densidad.
  • Permeabilidad: La capacidad de un material para permitir el paso de fluidos a través de él. Una baja permeabilidad es deseable en pantallas impermeables.
  • Hidrofresa (cutter soil mixing – CSM): Maquinaria equipada con cabezas cortadoras giratorias y un inyector, utilizada para excavar y mezclar el terreno in-situ con una lechada (bentonita-cemento) para formar pantallas.
  • Detritos: Fragmentos de roca y suelo resultantes de la excavación o trituración del terreno.
  • Zanja guía: Pequeña excavación superficial que se realiza al inicio para alinear la maquinaria y recoger el excedente de lodo.
  • Paneles primarios y secundarios: En la construcción de muros continuos, los paneles primarios se excavan primero, y luego los secundarios se excavan solapándose con los primarios para asegurar la continuidad.
  • Armadura: Elementos de refuerzo (como perfiles de acero) que se insertan en la pantalla para proporcionarle resistencia estructural adicional.
  • Pantalla de lodo autoendurecible armado (reinforced slurry wall): Una pantalla compuesta que incorpora elementos portantes estructurales (como perfiles en «I» o tablestacas) dentro de un relleno de lodo autoendurecible (bentonita-cemento o suelo-cemento).
  • Efecto bóveda: Fenómeno por el cual los empujes del terreno se distribuyen y descargan hacia elementos de mayor rigidez o resistencia, como los perfiles en una pantalla armada.
  • Empotramiento: La condición en la que un elemento estructural está fijado rígidamente en otro (ej., un perfil anclado en el fondo de excavación) impidiendo su rotación y traslación.
  • Muro berlinés: Sistema de contención que consiste en perfiles metálicos hincados en el terreno, entre los cuales se colocan elementos de contención (tablones de madera, prelosas de hormigón, etc.) a medida que se excava.
  • Muro pantalla: Muro de contención de hormigón o similar, ejecutado en el terreno por paneles, utilizando lodo bentonítico para estabilizar la excavación antes del vertido del hormigón.

Referencias:

  • CASHMAN, P.M.; PREENE, M. (2012). Groundwater lowering in construction. A practical guide to dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
  • INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA (1987). Manual de ingeniería de taludes. Serie: Guías y Manuales, n.º 3, Ministerio de Educación y Ciencia, Madrid, 456 pp.
  • POWERS, J.P.; CORWIN, A.B.; SCHMALL, P.C.; KAECK, W.E. (2007). Construction dewatering and groundwater control: New methods and applications. Third Edition, John Wiley & Sons.
  • PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W., DYER, M.R. (2004). Groundwater control: design and practice. CIRIA C515, London.
  • TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 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
  • YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Curso de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación

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Preguntas frecuentes sobre la dosificación de hormigones

¿Qué es la dosificación del hormigón y por qué es tan importante?

La dosificación del hormigón consiste en determinar las proporciones exactas de sus componentes (cemento, agua, áridos y aditivos) para obtener una mezcla óptima. El objetivo es que el hormigón resultante posea las características idóneas de durabilidad, resistencia, compacidad y consistencia para la obra en cuestión. Una dosificación adecuada es fundamental para garantizar la resistencia y la durabilidad de las estructuras. Si no se realiza adecuadamente, la mezcla puede perder homogeneidad y los componentes pueden segregarse, lo que comprometería las propiedades del hormigón endurecido.

¿Cuáles son los factores clave que hay que considerar antes de dosificar el hormigón?

Antes de dosificar el hormigón, es importante considerar varios factores para garantizar que la mezcla sea adecuada para la aplicación deseada. Estos incluyen:

  • Resistencia deseada del hormigón: es la propiedad mecánica principal que se busca.
  • Condiciones ambientales: la exposición a temperaturas extremas, ciclos de congelación-deshielo o ambientes agresivos (como el agua de mar o los sulfatos) influye en la durabilidad.
  • Equipos de fabricación y compactación: la elección entre métodos manuales o mecánicos para la mezcla y la compactación incide en la trabajabilidad y en la necesidad de aditivos.
  • Granulometría y la calidad de los áridos: el tamaño máximo, la forma (rodado o machacado) y la distribución granulométrica son esenciales para la compacidad y la trabajabilidad.
  • Dimensiones de la sección y disposición de las armaduras: influyen en el tamaño nominal máximo del árido y en la trabajabilidad necesaria para garantizar un buen llenado y una correcta compactación.
  • Tipo de cemento y el uso de aditivos: determinan las propiedades de fraguado, de endurecimiento y las características especiales del hormigón.

¿Cuáles son los principales métodos de dosificación del hormigón?

Existen varios métodos, cada uno adecuado para diferentes situaciones y niveles de precisión:

  • Dosificación en volumen: es el método más antiguo y sencillo. Se utiliza principalmente en obras pequeñas y consiste en determinar las cantidades mediante tablas de proporciones para obtener un metro cúbico de hormigón.
  • Métodos basados en el contenido de cemento: incluyen el método de Fuller y la fórmula de Bolomey. Estos se centran en la cantidad de cemento por metro cúbico y en la granulometría de los áridos para lograr una buena densidad y trabajabilidad, con el objetivo de utilizar menos cemento.
  • Métodos basados en la resistencia a la compresión: como el método A.C.I. y el método De la Peña. Estos parten de la resistencia deseada del hormigón y consideran la cantidad de agua, el tamaño y el tipo de árido, así como la consistencia, para determinar las proporciones. Se utilizan ampliamente en obras estructurales.
  • Métodos racionales: como el método Faury, que se basa en principios granulométricos y define una curva granulométrica ideal para garantizar una granulometría total adecuada, incluida la del cemento. Es más flexible y preciso, pero requiere cálculos más complejos.
  • Métodos prácticos/experimentales: como el método de Valette y los hormigones de prueba, que implican la realización de mezclas experimentales en el laboratorio o en la obra para verificar y ajustar las proporciones en función de las propiedades del hormigón fresco y endurecido.

¿Cómo influyen la relación agua/cemento y la cantidad de cemento en la dosificación?

La relación agua/cemento (a/c) es un factor crítico para la resistencia y la durabilidad del hormigón. A menor relación a/c, mayor resistencia y durabilidad, y menor coste si la resistencia es fija. La cantidad de cemento, junto con la relación a/c, se selecciona para cumplir los requisitos de resistencia y durabilidad. El Código Estructural establece límites para el contenido de cemento: no puede ser inferior a 200, 250 y 275 kg/m³ para hormigón en masa, armado o pretensado, respectivamente. La cantidad máxima de cemento por metro cúbico de hormigón suele ser de 500 kg, aunque este límite puede superarse con la autorización de la dirección de obra. Una relación agua/cemento adecuada y un contenido de cemento adecuado minimizan el riesgo de segregación y aseguran la cohesión de la mezcla.

¿Por qué son importantes los ensayos experimentales con hormigón dosificado y qué se evalúa?

El cálculo matemático y teórico de las proporciones del hormigón no exime de la responsabilidad de comprobar experimentalmente la composición obtenida. En la práctica, múltiples factores pueden influir en las propiedades del hormigón. Los ensayos experimentales son cruciales para:

  • Verificación de la docilidad (trabajabilidad): se mide mediante el método del asentamiento del cono de Abrams (UNE EN 12350-2), a fin de garantizar que el hormigón pueda moldearse y compactarse fácilmente en obra.
  • Comprobación de la resistencia: se verifica mediante ensayos de resistencia a la compresión con probetas fabricadas y curadas según las normas específicas (UNE-EN 12390-2).
  • Ajustes y correcciones: Las pruebas permiten ajustar la dosis de agua para lograr el asentamiento requerido y, si el rendimiento difiere significativamente del cálculo teórico (más del ±3 %), se corrigen las proporciones de los áridos. También se pueden ajustar las dosis de cemento si la resistencia obtenida supera la necesaria. La toma de muestras para estos ensayos se realiza en el punto de vertido, a la salida del elemento de transporte, entre un cuarto y un tercio de la descarga, y deben estar presentes el proveedor del hormigón y el constructor, con un acta levantada por el laboratorio.

¿Cómo influye la dosificación del hormigón en la segregación de sus componentes?

La segregación es la pérdida de homogeneidad de la mezcla de hormigón y está directamente relacionada con una dosificación incorrecta. Un hormigón mal dosificado puede presentar dos tipos principales de segregación:

  • Por exceso de agua: si la cantidad de agua es excesiva, el mortero puede separarse de los áridos y los áridos más gruesos tienden a depositarse en el fondo.
  • Por escasez de agua y exceso de finos (hormigón muy seco): en este caso, los áridos más gruesos se separan y se depositan con mayor facilidad que las partículas más finas. Para evitar la segregación, es fundamental realizar una dosificación que asegure la cohesión de la mezcla. Las mezclas más propensas a la segregación son las que contienen mucha arena, las ásperas o poco dóciles y las extremadamente secas o fluidas. Un aumento adecuado de la cantidad de agua suele mejorar la cohesión y eliminar la segregación en mezclas secas.

¿Cuáles son las limitaciones y correcciones más habituales en la dosificación del hormigón en la práctica?

A pesar de los métodos teóricos, la dosificación del hormigón en la práctica presenta limitaciones y requiere correcciones.

  • Limitaciones normativas: el Código Estructural establece rangos mínimos y máximos para el contenido de cemento y la relación agua/cemento con el fin de garantizar la durabilidad y la resistencia del hormigón en función del tipo de estructura y de la exposición.
  • Ajustes por humedad de los áridos: los áridos de la obra suelen tener un grado de humedad distinto del de la condición saturada y del de la superficie seca considerados en la dosificación inicial. Esta humedad afecta tanto la cantidad de agua efectiva en la mezcla como el peso real de los áridos. Por tanto, se calcula la humedad libre y se ajustan, en consecuencia, la dosis de agua y el peso de los áridos. Si la dosificación se mide en volumen, también debe considerarse el esponjamiento de la arena.
  • Modificación por rendimiento: se comprueba si el volumen de hormigón producido en obra coincide con el volumen teórico calculado. Si hay diferencias (generalmente, superiores al ±3 %), se ajustan las proporciones de los áridos para mantener la dosis de cemento y la relación agua/cemento.
  • Corrección por variaciones de la granulometría: si la arena suministrada contiene proporciones de grava no previstas o si la granulometría general de los áridos varía, es necesario modificar las proporciones de arena y grava para mantener la trabajabilidad y la compactación deseadas y asegurar el cumplimiento de las bandas granulométricas óptimas.

¿Quiénes son los «participantes» clave en la fabricación de un buen hormigón?

Existe una metáfora ingeniosa para describir los roles esenciales en este proceso:

  • Un sabio para el agua: ya que es fundamental para la trabajabilidad, la resistencia y la durabilidad, su cantidad debe calcularse y controlarse cuidadosamente.
  • Un avaro con el cemento: destaca la necesidad de ser eficiente en su uso, el componente más costoso, sin comprometer las propiedades deseadas del hormigón. Esto implica un uso óptimo que cumpla con los requisitos mínimos de resistencia y durabilidad.
  • Un dadivoso para los áridos: sugiere generosidad al seleccionar y combinar los áridos, buscando la mejor granulometría y calidad posibles para lograr la máxima compacidad y una trabajabilidad adecuada a las condiciones de la obra.
  • Y para revolverlo… ¡Un genio de la ingeniería! Este último participante subraya el papel fundamental del ingeniero, que con su experiencia y conocimiento, y una pizca de audacia, integra todos los componentes y ajusta el proceso para asegurar el éxito final del hormigón. Esto implica supervisión constante, capacidad para realizar correcciones en obra y garantizar el cumplimiento de todas las especificaciones.

Os dejo un audio de resumen de este tema:

Os dejo varios vídeos, que espero, os sean útiles:

También os dejo unos documentos sobre este tema:

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Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Glosario de términos clave

  • Dosificación del hormigón: Proceso de determinar las proporciones exactas de los componentes (cemento, agua, áridos, aditivos) para obtener una mezcla de hormigón con las características deseadas (resistencia, durabilidad, trabajabilidad, etc.).
  • Hormigón en masa: Hormigón sin armadura de acero.
  • Hormigón armado: Hormigón que contiene una armadura de acero para mejorar su resistencia a la tracción.
  • Hormigón pretensado: Hormigón en el que se inducen esfuerzos de compresión antes de la aplicación de las cargas de servicio, generalmente mediante tendones de acero.
  • Resistencia característica: Valor de resistencia a la compresión del hormigón por debajo del cual solo se espera un porcentaje especificado de resultados (p. ej., 5 %). Es la resistencia mínima garantizada por la normativa.
  • Resistencia media de dosificación: Resistencia promedio objetivo para la mezcla de hormigón, calculada para asegurar que la resistencia característica se cumpla en obra, considerando la variabilidad del proceso.
  • Áridos: Materiales granulares (arena, grava) que forman el esqueleto del hormigón.
  • Granulometría: Distribución por tamaños de las partículas de un árido. Una granulometría adecuada es crucial para la trabajabilidad y compacidad del hormigón.
  • Tamaño máximo nominal del árido: Dimensión máxima de las partículas del árido grueso utilizada en una mezcla de hormigón.
  • Consistencia del hormigón: Medida de la fluidez o rigidez del hormigón fresco, generalmente determinada mediante el ensayo de asentamiento del cono de Abrams.
  • Trabajabilidad: Propiedad del hormigón fresco que describe la facilidad con la que puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado sin segregación.
  • Asentamiento del cono de Abrams: Ensayo estandarizado para medir la consistencia del hormigón fresco.
  • Relación agua/cemento: Proporción en peso de agua libre respecto al cemento en la mezcla de hormigón. Es el factor más influyente en la resistencia y la durabilidad del hormigón.
  • Aditivos: Sustancias añadidas al hormigón en pequeñas cantidades para modificar sus propiedades (p. ej., plastificantes, incorporadores de aire, retardantes).
  • Segregación: Separación de los componentes del hormigón fresco, lo que da lugar a una distribución no uniforme de los materiales y a propiedades inferiores.
  • Gessner (parábola de Gessner): Curva granulométrica teórica que representa una distribución de tamaños de áridos que maximiza la compacidad y la docilidad de la mezcla.
  • Bolomey (fórmula de Bolomey): Método de dosificación basado en el contenido de cemento, que busca una mezcla económica y resistente, perfeccionando el método de Fuller.
  • Método A.C.I. (American Concrete Institute): Método empírico de dosificación ampliamente utilizado, basado en tablas y experiencia para determinar las proporciones de la mezcla.
  • Método de la Peña: Método de dosificación basado en la resistencia a la compresión, aconsejado para hormigones estructurales con condiciones de ejecución controlables.
  • Método de Fuller: Método de dosificación antiguo basado en el contenido de cemento y una granulometría continua.
  • Método Faury: Método de dosificación racional que se fundamenta en principios granulométricos y en el concepto de «curva granulométrica ideal», que incluye el efecto de pared.
  • Método de Valette: Método experimental de dosificación que emplea técnicas de laboratorio para determinar las proporciones óptimas de los materiales.
  • Humedad libre: Agua contenida en los áridos por encima de la cantidad necesaria para su estado saturado con superficie seca, que contribuye al agua de amasado de la mezcla.
  • Agua de absorción: Agua que los áridos pueden absorber hasta alcanzar su estado saturado superficialmente seco (sss).
  • Rendimiento del hormigón: Volumen real de hormigón producido por una amasada o por unidad de cemento, comparado con el volumen teórico.
  • Efecto de pared: Fenómeno cuantificado por Faury que describe la influencia de las superficies rígidas (moldajes y armaduras) en la densidad y distribución granular del hormigón adyacente.
  • Módulo de finura: Indicador de la finura o grueso de un árido, especialmente arena, utilizado en algunos métodos de dosificación.
  • Huso granulométrico: Rango de curvas granulométricas consideradas aceptables para un determinado tipo de hormigón y de aplicación.
  • Densidad aparente (de áridos): Masa de un volumen de árido, incluyendo los huecos entre las partículas.
  • Densidad real (de áridos o cemento): Masa de un volumen de material sólido, excluyendo los huecos.

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Economía circular en la industria del cemento y el hormigón

Figura 1. Economía circular. Fuente: PEMAR (2016-2022)

¿Qué es la economía circular y en qué se diferencia del modelo económico tradicional?

La economía circular es un modelo económico diseñado para eliminar los residuos y maximizar el uso eficiente de los recursos, todo lo cual contrasta con el modelo lineal tradicional de «tomar, hacer y desechar». Su objetivo principal es mantener los productos, materiales y recursos en uso durante el mayor tiempo posible. En la práctica, esto se consigue cerrando ciclos (transformando residuos en materias primas secundarias), ralentizando ciclos (alargando la vida útil de productos y materiales) y estrechando ciclos (maximizando el valor económico de una cantidad fija de recursos).

¿Por qué la industria del cemento y del hormigón está adoptando la economía circular?

Lo hace debido a los desafíos ambientales sin precedentes y a la creciente demanda de recursos. El Foro Económico Mundial señala que cada año se incorporan a la economía mundial 100 mil millones de toneladas de materiales, de los cuales cerca de la mitad se utilizan en ingeniería y construcción. Se estima que para el año 2100 se necesitarán dos mil millones de nuevos hogares, junto con su infraestructura de apoyo. La economía circular es esencial para reducir esta intensa demanda de recursos, mejorar la eficiencia en la fabricación y el diseño, maximizar la vida útil de los proyectos y minimizar y reutilizar los residuos. Además, la adopción de la economía circular es clave para que el sector alcance la neutralidad en emisiones de carbono para el año 2050, un objetivo global de la industria.

¿Cuáles son los principios clave de la economía circular aplicados al cemento y al hormigón según las «9R» del PNUMA?

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) describe la economía circular en términos de nueve acciones «R», que, en el caso de materiales de construcción de larga duración como el cemento y el hormigón, se adaptan a seis categorías principales:

  • Reducir por diseño: disminuir la cantidad de material utilizado desde la fase de concepción.
  • Reciclar: evitar la eliminación de residuos y permitir que el material vuelva al ciclo de producción.
  • Readaptar: modificar elementos y componentes para un uso igual o mejor que el original.
  • Reutilizar: Utilizar los materiales o productos tal cual, siempre que sea posible.
  • Rechazar/Reducir: comprar o usar menos y utilizar artículos y servicios durante más tiempo.
  • Reparar, renovar o remanufacturar: reparar en lugar de reemplazar, renovar lo existente o remanufacturar equipos para que queden como nuevos. Estos principios son particularmente efectivos en el cemento y el hormigón, debido a su durabilidad y completa reciclabilidad.

¿De qué manera se aplican los conceptos de economía circular en las fases de diseño de productos y proyectos en la industria del cemento y del hormigón?

En la fase de diseño, la circularidad se aborda de dos maneras:

  • Diseño de productos: Por un lado, se optimizan las recetas de hormigón para cumplir con los requisitos técnicos y maximizar el contenido reciclado, por ejemplo, incorporando cenizas volantes como material cementoso suplementario (SCM) para reducir la cantidad de clínker y mejorar la durabilidad.
  • Diseño de proyectos: La versatilidad del hormigón permite a los diseñadores optimizar el uso de materiales y la circularidad. Esto incluye el uso de elementos prefabricados de hormigón que pueden desmontarse y reutilizarse en nuevos proyectos, así como la implementación de sistemas de construcción modular que facilitan la adaptación y el reúso.
Figura 2. https://www.oficemen.com/la-industria-cementera-en-su-objetivo-de-alcanzar-la-neutralidad-climatica-a-mitad-de-siglo-fija-en-un-43-el-objetivo-de-reduccion-de-co2-a-2030/#

¿Qué papel juega el reciclaje en la economía circular del cemento y el hormigón?

El reciclaje es fundamental para reducir el empleo de materias primas. En la producción de clínker, se emplea el procesamiento de residuos y materiales secundarios como combustibles y materias primas alternativas (ARMs), lo que permite sustituir combustibles fósiles y materias primas primarias, y gestionar residuos. En cuanto al hormigón y los agregados, el primero es completamente reciclable: sus componentes prefabricados pueden reciclarse para producir nuevos hormigones y el hormigón al final de su vida útil puede procesarse para producir áridos reciclados de calidad controlada que sustituyen a los áridos naturales.

¿De qué manera contribuye la durabilidad del hormigón a la reutilización y readaptación de proyectos?

La durabilidad y longevidad inherentes del hormigón lo convierten en un material ideal para la reutilización y readaptación. Los elementos de hormigón pueden diseñarse para ser desmontados y reutilizados en otros proyectos, incluidos sistemas prefabricados o diseños modulares completos. A nivel de proyecto, las estructuras de hormigón son intrínsecamente adecuadas para la readaptación, ya que tienen una larga vida útil, requieren poco mantenimiento y son resistentes a desastres naturales como inundaciones e incendios. Esto permite reutilizar edificios con estructuras de hormigón duraderas en lugar de demolerlos y reconstruirlos, como en el caso de la reconversión de antiguas fábricas en modernos espacios.

¿Qué nuevas tecnologías se están investigando para fomentar la economía circular en la industria del cemento y del hormigón?

Esta industria está invirtiendo en investigación y desarrollo de tecnologías innovadoras para aumentar la circularidad. Entre ellas, destacan los Materiales Cementosos Suplementarios (MCS), como las cenizas volantes y la escoria de alto horno granulada, que sustituyen parcialmente al clínker, reducen la huella de carbono y mejoran la durabilidad del hormigón. También se están llevando a cabo investigaciones para mejorar la recarbonatación del hormigón, es decir, el proceso natural por el cual el material absorbe CO₂ del medio ambiente. El objetivo es optimizar este proceso en el hormigón demolido al final de su vida útil para maximizar la absorción de CO₂ y contribuir a la reducción neta de carbono.

¿Qué iniciativas específicas propone la GCCA para acelerar la adopción de la economía circular en los sectores del cemento y el hormigón?

La Global Cement and Concrete Association (GCCA) propone varias iniciativas que requieren colaboración público-privada para establecer un marco regulatorio común:

  • Facilitar el uso de residuos como combustibles alternativos y materias primas en la producción de clínker, incentivando la segregación de residuos y la infraestructura para su procesamiento.
  • Promover el uso de materiales cementosos suplementarios (MCS) en la fabricación de cemento y hormigón, para lo cual los gobiernos deberían incluirlos en las especificaciones de los proyectos públicos y revisar las normativas de construcción.
  • Reducir y eliminar gradualmente los vertederos de residuos de construcción y demolición de hormigón, estableciendo normativas que obliguen a reciclar estos materiales. Con estos compromisos se pretende acelerar la implementación de principios circulares, informar sobre los progresos mediante métricas, innovar en productos y aplicaciones, colaborar para promover buenas prácticas y fomentar el diseño circular desde el principio.

Os paso un enlace a un artículo que profundiza sobre las ideas anteriores.

La Industria del Cemento y del Hormigón y su rol en la transición hacia una Economía Circular

Os dejo algunos vídeos al respecto, espero que os sean de interés.

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Preguntas frecuentes sobre el futuro del hormigón

1. ¿Cuál es el problema principal con el hormigón tradicional y por qué es necesaria su transformación?

El hormigón ha sido un pilar fundamental en la construcción de infraestructuras globales gracias a su durabilidad, versatilidad y bajo coste. Sin embargo, su producción tiene un impacto ambiental significativo, ya que la fabricación de cemento, un componente esencial del hormigón, es responsable del 8 % de las emisiones globales de CO₂. Esto se debe principalmente a la calcinación de la piedra caliza para producir clínker, un proceso que libera grandes cantidades de dióxido de carbono. Dada la creciente urbanización, especialmente en regiones en desarrollo, es crucial disponer de un hormigón más sostenible para mitigar el cambio climático y alinear la industria de la construcción con los objetivos globales de sostenibilidad.

2. ¿Cómo se está abordando la reducción de emisiones de CO₂ relacionadas con el clínker en la producción de cemento?

La producción de clínker es el proceso que más emisiones genera dentro de la industria del hormigón. Para reducir sus emisiones, se están implementando varias estrategias:

  • Cemento LC3 (limestone calcined clay cement): Este cemento sustituye hasta el 50 % del clínker por una mezcla de arcilla calcinada y piedra caliza molida, lo que puede reducir las emisiones de CO₂ en un 40 % en comparación con el cemento Portland tradicional.
  • Uso de aditivos: Materiales como las cenizas volantes y la escoria de alto horno pueden mezclarse con el cemento para reducir el contenido de clínker sin comprometer la resistencia del hormigón y promover una economía circular mediante la reutilización de subproductos industriales.
  • Tecnologías de producción avanzadas: Se están investigando hornos de precalentamiento, sistemas de recuperación de calor y combustibles alternativos, como el hidrógeno o la energía solar concentrada, para hacer la producción de clínker más eficiente.

3. ¿Qué alternativas se están explorando para reemplazar los áridos naturales en el hormigón y cuál es su impacto?

Los áridos (arena y grava) constituyen la mayor parte del volumen del hormigón y su extracción natural conlleva impactos ambientales, como la degradación del paisaje y la pérdida de biodiversidad. Por ello, se están buscando alternativas sostenibles.

  • Áridos reciclados: Se obtienen de la trituración de residuos de construcción y demolición, lo que reduce la demanda de áridos vírgenes y la cantidad de residuos que van a parar a los vertederos. Son útiles en aplicaciones no estructurales y, gracias a las mejoras en las técnicas de procesamiento, cada vez lo son más en aplicaciones estructurales.
  • Áridos artificiales: Estos áridos, producidos a partir de subproductos industriales o residuos (como escoria de alto horno o cenizas volantes), pueden tener propiedades superiores y contribuir a la economía circular. La empresa Brimstone, por ejemplo, ha desarrollado áridos a partir de silicatos de calcio que no solo reemplazan a los naturales, sino que también capturan carbono, por lo que el hormigón resultante es «carbono negativo».
  • Áridos de plásticos reciclados: Aunque se encuentra en una etapa inicial, la incorporación de plásticos reciclados puede reducir tanto los residuos plásticos como la extracción de áridos, mejorando incluso la flexibilidad del material.

4. ¿Cómo contribuyen las energías renovables a un hormigón más sostenible?

La producción de cemento requiere mucha energía y la quema de combustibles fósiles es responsable de aproximadamente el 30 % de las emisiones de CO₂ asociadas al hormigón. La transición a energías renovables es clave:

  • Energía solar concentrada: Tecnologías como la desarrollada por Synhelion y Cemex utilizan espejos para enfocar la luz solar y generar el calor necesario para el proceso de calcinación en los hornos de cemento, reduciendo las emisiones y la dependencia de combustibles fósiles.
  • Energía eólica y solar fotovoltaica: Estas fuentes se emplean para alimentar las operaciones auxiliares de las plantas de cemento (trituración, molienda), reduciendo la huella de carbono general.
  • Biomasa y residuos industriales: El uso de residuos agrícolas, forestales e industriales como combustibles alternativos en los hornos de cemento permite reducir significativamente las emisiones de CO₂.
  • Hornos de precalentamiento y sistemas de recuperación de calor: Estas innovaciones mejoran la eficiencia energética al reutilizar el calor generado en el proceso, lo que reduce el consumo de energía primaria hasta en un 20 %.

5. ¿Qué papel juega la captura y almacenamiento de carbono (CCS) en la reducción de emisiones del hormigón?

La CCS es una tecnología prometedora para reducir significativamente las emisiones de CO₂. Consiste en capturar el CO₂ emitido durante la producción de cemento antes de que se libere a la atmósfera y almacenarlo de forma segura en formaciones geológicas subterráneas.

  • Proceso: El CO₂ se puede capturar mediante métodos de postcombustión (después de quemar combustibles), precombustión (antes de la combustión) u oxicombustión (usando oxígeno puro en la combustión).
  • Implantación: La planta que Heidelberg Materials tiene en Brevik (Noruega) es un ejemplo pionero, ya que captura aproximadamente el 90 % de sus emisiones de CO₂ (400 000 toneladas al año) para almacenarlas en el mar del Norte.
  • Beneficios y retos: La CCS puede reducir hasta en un 90 % las emisiones y es compatible con la infraestructura existente. No obstante, los costes de instalación y operación son elevados y el proceso requiere mucha energía, además de necesitar un almacenamiento seguro y permanente.

6. ¿Cómo se introduce el CO₂ directamente en la fabricación o vertido del hormigón para mejorar sus propiedades y reducir su huella de carbono?

Una innovación clave es la introducción de CO₂ capturado directamente en el hormigón fresco durante su mezcla, como lo hace la tecnología CarbonCure.

  • Proceso: El CO₂ se inyecta en la mezcla, donde reacciona con el calcio del cemento para formar carbonato de calcio, un proceso denominado mineralización. Este carbonato de calcio queda fijado de forma permanente en el interior del hormigón.
  • Beneficios: Reduce las emisiones en aproximadamente un 5-7 % por metro cúbico de hormigón y permite disminuir la cantidad de cemento necesaria, lo que a su vez reduce las emisiones de clínker.
  • Mejora de propiedades: El carbonato de calcio contribuye a una microestructura más densa, lo que incrementa la resistencia a la compresión del hormigón (hasta un 10%) y mejora su durabilidad.
  • Implantación: Esta tecnología está siendo adoptada por productores de Norteamérica y Europa en proyectos de construcción, lo que demuestra su viabilidad técnica y ambiental.

7. ¿Qué significa el concepto de «cascading» en el hormigón y cómo se relaciona con la economía circular y el reciclaje?

En el contexto de la economía circular, el aprovechamiento en cascada (en inglés, cascading) se refiere a la reutilización de materiales en diferentes niveles o aplicaciones para maximizar su valor antes de desecharlos definitivamente. En el caso del hormigón:

  • Cascading: Implica el desmontaje y la reutilización directa de piezas de hormigón, por ejemplo, bloques o paneles de un edificio antiguo en un nuevo proyecto, o su reutilización en aplicaciones de menor calidad si no pueden usarse estructuralmente, como áridos reciclados para pavimentos o rellenos. El objetivo es aprovechar el material en diferentes etapas de su ciclo de vida.
  • Reciclaje de hormigón: Este proceso consiste en triturar y procesar el hormigón demolido para convertirlo en áridos reciclados que pueden utilizarse en la producción de nuevos hormigones o como base en carreteras.
  • Relación: Ambos conceptos son complementarios y se enmarcan en la economía circular. El cascading puede ser una primera fase (reutilización directa) y el reciclaje supone un paso posterior para reintroducir los materiales en el ciclo productivo una vez que han llegado al final de su vida útil en la aplicación de mayor valor. El diseño para el desmontaje facilita el aprovechamiento en cascada, ya que permite la deconstrucción en lugar de la demolición para recuperar componentes.

8. ¿Cuáles son los principales desafíos y el futuro del hormigón sostenible?

El camino hacia un hormigón más sostenible implica superar varios desafíos:

  • Costes iniciales: La transición a energías renovables, tecnologías de captura de carbono y la implementación de sistemas de reciclaje implican altas inversiones iniciales.
  • Calidad y homogeneidad: Asegurar la calidad y consistencia de los áridos reciclados o materiales alternativos es un reto constante.
  • Regulación y estándares: Muchos códigos de construcción aún no se han actualizado para permitir el uso amplio de estas nuevas tecnologías y materiales en aplicaciones estructurales.
  • Conciencia y adopción: Es necesario aumentar la conciencia en la industria y facilitar la adopción masiva de estas innovaciones.

El futuro del hormigón pasa por la implementación a gran escala de estas tecnologías. Será crucial un esfuerzo conjunto de la industria, los gobiernos y la academia para superar las barreras técnicas, económicas y regulatorias. La inversión en investigación y desarrollo, junto con políticas de apoyo, permitirá que el hormigón no solo mitigue su impacto ambiental, sino que se posicione como un material clave en un futuro construido sobre principios de sostenibilidad y economía circular, convirtiéndose así en un aliado en la lucha contra el cambio climático.

A continuación os paso un audio que explica bien lo contenido en este artículo.

Os dejo varios vídeos sobre el futuro del hormigón y la tecnología CarbonCure. Espero que os resulte de interés.

Os paso un artículo al respecto, que espero os sea de interés.

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Preguntas sobre pavimentos de hormigón en carreteras

¿Cuáles son las propiedades clave que distinguen al hormigón para pavimentos de carreteras del hormigón estructural?

El hormigón destinado a pavimentos de carreteras debe ser capaz de soportar tanto el impacto del tráfico como las condiciones climáticas. A diferencia del hormigón estructural, que se centra principalmente en resistir la compresión, los pavimentos de hormigón requieren una alta resistencia a la flexotracción. Esto se debe a que están sometidos a cargas repetidas y a la restricción de contracción de su base, lo que provoca la aparición de fisuras. Por lo tanto, se deben realizar ensayos específicos de flexotracción para controlar su resistencia y la calidad del hormigón para carreteras debe ser superior a la del hormigón de edificación.

¿Qué requisitos de resistencia a la flexotracción y compresión se esperan generalmente para el hormigón de pavimentos?

Para pavimentar carreteras se utilizan hormigones con una resistencia característica a la flexotracción que generalmente se sitúa entre 3,5 y 4,5 MPa a los 28 días. Según la normativa española (PG-3), estos hormigones se designan como HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5. Estas designaciones corresponden aproximadamente a resistencias a la compresión de 25, 30 y 35 MPa a los 28 días, aunque la relación exacta varía en función de los materiales y la dosificación.

¿Qué tipo de cemento se utiliza típicamente en pavimentos de hormigón y qué consideraciones hay sobre su uso?

Generalmente, no se requieren cementos «especiales» para pavimentos de hormigón. Por lo general, se emplean cementos con una resistencia a la compresión de entre 30 y 40 MPa a los 28 días y una dosificación de entre 300 y 350 kg/m³. Se pueden utilizar cementos Portland o cementos con adiciones (como escorias, puzolanas o cenizas volantes), que suelen tener un fraguado más lento, un menor contenido energético y una menor calor de hidratación, por lo que resultan más económicos. Se recomienda utilizar cementos de la clase resistente más baja posible, preferiblemente de 32,5 con resistencia inicial normal (N) y con un alto porcentaje de adiciones activas. No obstante, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden utilizar cementos de mayor categoría (42,5 o 52,5) y con alta resistencia inicial (R). Es crucial controlar el uso de grandes volúmenes de adiciones y limitar su contenido al 20 % del cemento, sobre todo en climas fríos.

¿Cuáles son las principales recomendaciones para prevenir fisuras en el hormigón de pavimentos?

Para prevenir la aparición de fisuras en los pavimentos de hormigón, es fundamental tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

  • Evitar relaciones agua/cemento inferiores a 0,40.
  • Impedir el intercambio de humedad con la base y el ambiente mediante una saturación temprana de la base y un curado adecuado.
  • Evitar condiciones de restricción elevadas con la base.
  • Usar áridos limpios, libres de polvo y saturados.
  • Diseñar las mezclas para asegurar una ganancia de resistencia temprana apropiada y una exudación adecuada.

¿Cuáles son los componentes principales de un pavimento rígido de hormigón y cuál es la función de cada uno?

Un pavimento rígido de hormigón se compone de varias capas esenciales:

  • Calzada de hormigón: Es la capa superior, que proporciona las características funcionales (drenaje, fricción y regularidad) y gran parte de la capacidad estructural. Actúa como barrera impermeable y su espesor varía en función del tránsito pesado.
  • Base: Ubicada debajo de la calzada, proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable, que es crucial para la distribución de cargas y para prevenir la erosión en la interfaz losa-apoyo. Es obligatoria en vías con tráfico pesado.
  • Subbase: Situada debajo de la base, en la explanada, y su función principal es proporcionar una base uniforme para la colocación de la capa base y constituir una plataforma de construcción. Debe tener capacidad drenante y, por lo general, es necesaria como capa de transición.
  • Explanada (subrasante): Es la superficie sobre la que se asienta toda la superestructura del pavimento. Debe tener la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas y debe compactarse para soportar la carga de diseño del tránsito.
  • Subdrenaje (opcional): Consiste en estructuras destinadas a eliminar rápidamente el agua que se filtra por juntas y fisuras para evitar efectos perjudiciales en la estructura del pavimento.

    Figura 1. Estructura tipo de un pavimento rígido

¿Qué papel juegan las juntas en los pavimentos de hormigón y cómo se gestiona la transferencia de carga entre las losas?

Las juntas son esenciales para determinar las dimensiones de las losas del pavimento y controlar la aparición de fisuras en las etapas iniciales y durante su uso. Existen juntas de contracción, que debilitan la sección, y juntas de construcción, que se moldean. El aserrado es el método más común para crearlas y debe realizarse antes de que aparezcan las fisuras, pero no demasiado pronto para evitar daños. Se recomienda sellarlas.

La transferencia de carga, es decir, la capacidad de una junta para transmitir una parte de la carga aplicada de una losa a la adyacente, se logra principalmente de dos maneras:

  • Trabazón de áridos: Se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla debajo de la junta.
  • Pasadores: Son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Ayudan a disminuir tensiones y deflexiones, reducen el escalonamiento, el bombeo y la rotura de esquinas sin restringir el movimiento horizontal.

En algunos casos, es posible utilizar ambas técnicas conjuntamente para lograr una transferencia óptima.

Figura 2. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

¿Por qué es importante el uso de inclusores de aire en el hormigón para pavimentos en ciertas zonas?

En zonas donde se producen nevadas o heladas, es obligatorio añadir un inclusor de aire al hormigón. Estos aditivos crean poros microscópicos que actúan como «cámaras de expansión». De este modo, el agua del hormigón puede congelarse y aumentar de volumen sin causar desconchados ni daños durante las heladas. Además de proteger contra el daño por hielo, los aditivos aireantes también tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, lo que ayuda a evitar el desgaste de los bordes del pavimento durante su construcción con encofrados deslizantes. Es crucial controlar el nivel de aire ocluido, que debe situarse entre el 4,5 % y el 6 % en volumen, para evitar pérdidas de resistencia.

¿Qué importancia tienen los arcenes en la estructura de un pavimento de hormigón y qué otras alternativas existen para mejorar el soporte en los bordes?

Aunque no forman parte de la estructura principal de la calzada, los arcenes son fundamentales para el soporte de los bordes de los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con hormigón, la calzada puede transferir parte de las cargas a su estructura, lo que reduce las tensiones y deflexiones del pavimento principal. Además, minimizan la infiltración de agua desde la superficie. Otras alternativas estructurales que también contribuyen significativamente a mejorar el soporte en los bordes son la incorporación de bordillos (especialmente en pavimentos urbanos) y la ejecución de sobreanchos de calzada.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Apolodoro de Damasco: arte, ingeniería y poder en la Roma imperial

Apolodoro de Damasco (c. 60-entre 125 y 130). https://es.wikipedia.org/wiki/Apolodoro_de_Damasco

Apolodoro de Damasco (c. 60-entre 125 y 130), también conocido como el Damasceno o el Mecánico, fue uno de los arquitectos e ingenieros más influyentes de la Antigua Roma. Nació en la ciudad de Damasco alrededor del año 60 d. C., en el seno de una familia acomodada, probablemente hijo de un arquitecto y constructor. Esta posición privilegiada le permitió recibir una excelente educación, acceder a los mejores círculos intelectuales y desarrollar desde joven una profunda pasión por la arquitectura, la geometría y la ingeniería.

A diferencia de muchos constructores de su época, que eran esclavos o libertos, Apolodoro era un ciudadano libre, lo que le facilitó una carrera profesional destacada dentro del Imperio. Gracias a su talento, precisión técnica y gran creatividad, pronto se convirtió en uno de los arquitectos más respetados de Roma.

Su relación más destacada fue con el emperador Trajano (97-117 d. C.), bajo cuyo mandato diseñó y ejecutó algunas de las obras más monumentales de la Roma imperial. Durante este periodo, el Imperio se enfrentó a las guerras dácicas (101-102 y 105-106 d. C.), campañas militares que terminaron con la victoria romana y la anexión de la Dacia (actual Rumanía) como provincia. La conquista exigió no solo fuerza militar, sino también una poderosa infraestructura para desplazar tropas y asegurar el abastecimiento.

Una de las obras más emblemáticas de este esfuerzo fue el gran puente sobre el Danubio, en la actual Drobeta (Rumanía), proyectado y construido por Apolodoro alrededor del año 103 d. C. Esta estructura monumental, de aproximadamente 1135 m de largo y 15 m de ancho, estaba formada por 20 pilares de piedra que sostenían arcos de madera y estaba flanqueada por torres defensivas en ambos extremos. El puente no solo permitió el rápido desplazamiento de las legiones romanas, sino que también simbolizó el dominio técnico y estratégico de Roma sobre los territorios conquistados.

Puente de Trajano. https://es.wikipedia.org/wiki/Apolodoro_de_Damasco
Columna de Trajano. https://es.wikipedia.org/wiki/Apolodoro_de_Damasco

Su relevancia fue tal que el puente quedó representado en el relieve de la Columna de Trajano, también obra de Apolodoro, y se convirtió en símbolo del poder romano en el Bajo Danubio. Incluso fue inmortalizado en algunas monedas romanas emitidas durante el reinado de Trajano, en las que aparecía como prueba del triunfo imperial y de la capacidad del ingenio romano.

Tras la victoria, Trajano encargó a Apolodoro otro ambicioso proyecto: el Foro de Trajano, construido entre los años 107 y 113 d. C. Este complejo monumental conmemoraba las campañas en Dacia e incluía una gran plaza, la Basílica Ulpia, templos, estatuas y, como pieza central, la imponente Columna de Trajano. Esta columna de mármol, de 30 m de altura y 4 m de diámetro, narra en un relieve helicoidal más de 150 escenas de la campaña, desde la preparación logística hasta el regreso triunfal. La precisión técnica y narrativa de esta obra consolidó a Apolodoro como un maestro de la integración entre arte, arquitectura e historia.

En paralelo, Apolodoro también fue convocado para participar en la reconstrucción del Panteón, uno de los edificios más emblemáticos de Roma. El templo original, construido por Agripa en el año 27 a.C., había sido destruido por un incendio en el año 80 d.C. Un intento de restauración bajo el reinado de Domiciano fue un fracaso, y no fue hasta el año 118 d.C. que el emperador Adriano ordenó su reconstrucción completa.

Apolodoro, designado para liderar el proyecto, no solo recuperó el espíritu del edificio original, sino que lo transformó en una obra maestra de la arquitectura universal. El Panteón de Adriano, concluido en el año 126 d.C., destaca por su revolucionaria cúpula hemisférica de 43,3 m de diámetro, culminada por un óculo de 9 m que permite la entrada de luz natural.

Para resolver los desafíos estructurales de una cúpula tan inmensa, Apolodoro utilizó una técnica avanzada de aligeramiento basada en opus caementicium con piedra volcánica (puzolana), junto con una estructura concéntrica de arcos de descarga, casetones y nervios. Además, ideó un sistema de 22 desagües ocultos en el pavimento para drenar el agua que penetraba por el óculo durante las lluvias, y reforzó la cimentación del edificio con pilares de mármol y bloques de piedra cuidadosamente alineados.

El resultado fue un edificio cuya armonía de formas y eficiencia estructural han fascinado a arquitectos durante siglos. El Panteón se convirtió en un modelo de referencia para innumerables cúpulas posteriores en Europa, desde la Edad Media hasta el Renacimiento.

El Panteón de Roma. https://es.wikipedia.org/wiki/Apolodoro_de_Damasco

Apolodoro también participó en la construcción del Templo de Venus y Roma, uno de los más grandes de la ciudad, ubicado en el Foro Romano y construido durante el reinado de Adriano. El templo, que medía 110 metros de largo y 53 de ancho, estaba dedicado a dos de las deidades más veneradas del Imperio y destacaba por su cúpula central y su rica decoración de mármoles y esculturas. Aunque Adriano fue el encargado de diseñarlo inicialmente, Apolodoro supervisó aspectos técnicos de su ejecución, lo que generó tensiones entre ambos.

Según una conocida leyenda relatada por Dion Casio, Apolodoro criticó el diseño de la cúpula propuesto por el propio emperador y señaló errores estructurales. Adriano, molesto por la franqueza del arquitecto, lo habría desterrado y posteriormente ordenado ejecutar en el año 130 o 133 d. C. Aunque esta historia ha sido transmitida por fuentes antiguas, algunos historiadores modernos dudan de su veracidad, considerando que podría ser una exageración o una forma de ensalzar la figura de Adriano presentándolo como celoso de su predecesor.

Apolodoro fue también un escritor e ingeniero militar, más allá de sus grandes obras arquitectónicas. Se le atribuye la autoría de varios tratados técnicos, entre ellos uno conocido como Poliorcética, sobre el diseño y uso de torres de asedio. Aunque la mayoría de sus escritos no han llegado hasta nuestros días, se sabe que sus conocimientos de geometría, mecánica y construcción influyeron notablemente en los tratados técnicos posteriores.

La contribución de Apolodoro de Damasco es incuestionable. Su visión, su dominio técnico y su capacidad para integrar arte e ingeniería transformaron el paisaje urbano de Roma y ampliaron los límites de lo posible en la construcción antigua. Hoy en día, no solo son estudiadas sus obras por arquitectos e historiadores, sino que también son admiradas por millones de personas que visitan los restos de su genialidad: el Panteón, la Columna de Trajano, el Foro y los vestigios del puente sobre el Danubio, símbolos eternos de un imperio y de su arquitecto más brillante.

Os dejo algunos vídeos sobre este personaje.