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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.

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.

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.

¿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.

¿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.

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.

¿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.

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.

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

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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.

Se toma la huella de carbono de un producto de construcción, un dato ya disponible en las Declaraciones Ambientales de Producto (DAP/EPD).
Esa cifra de CO₂ se multiplica por el precio del carbono en el mercado de derechos de emisión de la UE (EU ETS).
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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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:

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.
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.
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.
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 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.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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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

Curso:

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Compatibilidad entre cementos y aditivos: análisis y criterios de evaluación

En este artículo se resumen las ideas básicas de la guía elaborada por la Plataforma Tecnológica Española del Hormigón en relación con la compatibilidad entre cementos y aditivos.

En esta guía se analiza la compatibilidad entre cementos y aditivos superplastificantes, especialmente los basados en policarboxilatos, y se destacan los retos asociados a los cementos con menores emisiones de CO₂.

Se propone un método de ensayo con morteros normalizados para evaluar parámetros como fluidez, consistencia, densidad y tiempos de fraguado, teniendo en cuenta las implicaciones normativas y ambientales.

Además, se explica el impacto de las adiciones en el rendimiento del hormigón y la importancia de elegir aditivos adecuados para garantizar su estabilidad y funcionalidad. También se abordan las implicaciones normativas actuales y futuras en este ámbito.

El texto concluye con recomendaciones sobre la evaluación de nuevas formulaciones cementicias para mantener o mejorar las propiedades del hormigón.

Introducción al análisis de la compatibilidad cemento-aditivo

A lo largo de las últimas décadas, la industria del hormigón ha incorporado nuevas formulaciones de aditivos, en particular superplastificantes basados en polímeros de policarboxilato (PCE), que han permitido alcanzar elevados niveles de fluidez y mantener una consistencia prolongada. Sin embargo, el uso de nuevos tipos de cementos, principalmente aquellos con bajo contenido de clínker y mayor proporción de adiciones, ha planteado desafíos específicos en cuanto a su compatibilidad con estos aditivos. Esta guía se centra en identificar, comprender y evaluar dichos desafíos, y propone un método de contraste basado en ensayos de morteros normalizados que permite anticipar posibles desviaciones en el rendimiento del hormigón debidas a cambios en la química del cemento o del aditivo.

1. Objeto

El objetivo de la guía es evaluar la interacción entre cemento y aditivos superplastificantes mediante un método de ensayo basado en morteros normalizados. Esta metodología permite identificar variaciones en parámetros como fluidez, mantenimiento de la consistencia, aire ocluido, densidad y tiempos de fraguado, tanto frente a modificaciones en la composición del cemento como al empleo de distintos tipos de aditivos, utilizando un protocolo que establece relaciones a/c precisas y reproducibles.

2. Alcance

Este enfoque es especialmente adecuado para cementos con bajo contenido de clínker, elevada finura o presencia de diversas adiciones. Se centra en cementos experimentales cuyo desarrollo tiene como objetivo reducir la huella de carbono y cuya aplicación requiere validar su comportamiento antes de su uso industrial, tanto en hormigón preparado como en prefabricado. En este contexto, la evaluación de compatibilidad se vuelve una herramienta indispensable para prever rendimientos y ajustar formulaciones en función de la tecnología disponible.

3. Mecanismo de actuación de los aditivos superplastificantes y compatibilidad cemento-aditivo

Los aditivos superplastificantes basados en PCE actúan sobre la superficie de las partículas de cemento mediante adsorción, generando una repulsión estérica entre ellas. Esta acción se traduce en una mejora de la fluidez del sistema. La capacidad de mantener el efecto en el tiempo depende del equilibrio dinámico entre la fracción de aditivo adsorbida, la disuelta en solución y la encapsulada en productos de hidratación como la etringita.

La compatibilidad se define como la capacidad del sistema para mantener la consistencia deseada sin pérdidas prematuras de fluidez. Las principales causas de incompatibilidad son una adsorción excesiva o deficiente, la absorción por materiales porosos o las interacciones químicas que inhiben el aditivo. Estos efectos están estrechamente relacionados con las propiedades del cemento, como su finura, el contenido de sulfato soluble, la presencia de adiciones con baja reactividad o carácter absorbente y la relación molar SO₄²⁻/C₃A.

El uso de cementos muy finos puede acelerar la adsorción del aditivo y reducir su reserva disponible, lo que compromete la durabilidad del efecto. Las adiciones absorbentes reducen la proporción de aditivo útil, lo que provoca una pérdida prematura de fluidez. En casos extremos, como defectos de sulfato soluble, puede producirse una inactivación casi total del aditivo. Para ajustar la elección del aditivo más adecuado, es fundamental evaluar detalladamente la compatibilidad y tener en cuenta estos aspectos.

4. Método de ensayo de contraste con morteros normalizados

El procedimiento implica la elaboración de morteros con y sin aditivo superplastificante, manteniendo constante la relación a/c, y la medición de propiedades como la consistencia utilizando una mesa de sacudidas, la densidad, el aire ocluido y los tiempos de fraguado.

Se emplea equipamiento normalizado según la normativa europea (EN 196-1, EN 1015-3, EN 480-1), cuidando las condiciones de amasado y la temperatura de los componentes. El ensayo se realiza en intervalos temporales (T0, T30 y T60) para registrar la evolución de la fluidez.

Los datos obtenidos permiten contrastar el comportamiento del mortero con aditivo respecto al patrón y detectar posibles efectos de incompatibilidad. También se registra la resistencia mecánica a flexión y compresión en diferentes edades para validar el rendimiento final del sistema.

5. Cementos que se recomienda ensayar

El impulso hacia cementos con menor huella de carbono ha llevado al desarrollo de formulaciones con una mayor proporción de adiciones, como cenizas volantes, escorias, puzolanas y calizas. El objetivo de estas estrategias es reducir el contenido de clínker, el componente que más emisiones genera.

Reducir el clínker afecta a la reactividad inicial, la trabajabilidad del hormigón y su estabilidad a largo plazo. La adición de materiales puzolánicos o inertes modifica el comportamiento reológico, por lo que es posible que sea necesario incorporar activadores o ajustar la formulación del aditivo.

La utilización de cementos con adiciones suele implicar la necesidad de aditivos de alta eficiencia, incluidos superplastificantes combinados con retardadores o aceleradores, así como aditivos reductores de retracción. A la hora de elegir, hay que tener en cuenta el tipo de adición y su interacción con el sistema.

Las normativas UNE-EN 197-1, 197-5 y 197-6 han ampliado el espectro de cementos aceptados, incluyendo nuevos tipos como el CEM VI y aquellos con materiales reciclados. Estas actualizaciones ofrecen una mayor flexibilidad en la formulación de cementos sostenibles, pero también exigen métodos de validación más precisos para garantizar la compatibilidad con aditivos y la calidad del producto final.

6. Cementos empleados y sensibilidad del método

El capítulo seis de la guía analiza los resultados obtenidos al aplicar el método de contraste a diversos tipos de cementos disponibles en el mercado, especialmente a aquellos que incorporan adiciones en proporciones significativas. El objetivo de este análisis es comprobar la capacidad del método para detectar diferencias sutiles en la interacción entre el cemento y el aditivo, y así evaluar su sensibilidad ante variaciones compositivas que, en principio, podrían parecer menores.

Se ha comprobado que el método de ensayo propuesto es sensible a las diferencias específicas en los comportamientos según el tipo de adición presente en el cemento. Entre las variables ensayadas, destacan la fluidez inicial, el mantenimiento de la consistencia, la cantidad de aire ocluido, la densidad del mortero fresco y los tiempos de fraguado. Estos parámetros permiten obtener una lectura clara de los efectos derivados del uso de diferentes tipos de adiciones, como escorias, cenizas volantes, calizas o puzolanas naturales.

Asimismo, el procedimiento permite observar los efectos de adiciones con altos grados de vitrificación o bajo nivel de ionización inicial, lo que puede inducir reacciones retardadas en la adsorción del aditivo. En estos casos, el ensayo no solo refleja una merma en la fluidez inicial, sino también un fenómeno de refluidificación tardía, lo que compromete la estabilidad del mortero con el paso del tiempo.

En general, los resultados confirman que el método de contraste no solo es reproducible, sino que su sensibilidad es suficiente para discriminar entre situaciones de compatibilidad aceptable y aquellas en las que existen limitaciones importantes que podrían comprometer el rendimiento del hormigón en aplicaciones reales.

7. Conclusiones

El análisis realizado en esta guía confirma que la compatibilidad entre cemento y aditivos no es un parámetro fijo o inherente al producto, sino que depende de un equilibrio dinámico y ajustado que debe evaluarse en función de cada combinación específica. La evolución de los cementos hacia formulaciones con menor huella de carbono ha introducido nuevas variables que afectan a este equilibrio, desde cambios en la mineralogía hasta variaciones en la reactividad de las adiciones utilizadas.

El método de ensayo de contraste con morteros normalizados propuesto ha demostrado ser eficaz para anticipar el comportamiento del sistema cemento-aditivo, ya que permite identificar de manera temprana posibles desviaciones en propiedades clave como la fluidez, la consistencia, la oclusión de aire, la densidad y los tiempos de fraguado. Su implementación sistemática ofrece una herramienta de diagnóstico útil tanto en las fases de diseño como en el control de calidad de la producción industrial.

En definitiva, comprender las variables que afectan a la compatibilidad entre cementos y aditivos y disponer de herramientas de evaluación sensibles y bien estructuradas es fundamental para garantizar el rendimiento del hormigón en contextos de creciente exigencia ambiental y tecnológica.

Aquí tenéis un mapa mental de lo anteriormente expuesto.

Además, os dejo el documento completo para su consulta.

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Transporte del cemento mediante aerodeslizadores

También se le conoce como transportador activado por aire o transportador neumático por gravedad. Este sistema consta de un conducto rectangular dividido en dos secciones: una superior, denominada «cámara sucia», y una inferior, llamada «cámara limpia». El material se introduce por la parte superior del conducto a través de un medio poroso, mientras que el aire a presión se introduce por la parte inferior, en la cámara limpia. El aire atraviesa el medio poroso y fluidifica el material, lo que permite que este se deslice de manera continua desde la entrada hasta la salida. Su uso para el transporte del cemento está bastante limitado.

Se inyecta aire a baja presión (aproximadamente 30 kPa), que circula por el fondo inferior, fluidificando el cemento en el fondo superior y permitiendo su transporte por gravedad, similar al de un fluido. Para su funcionamiento, se requiere una pendiente mínima del 15 %, lo que en muchos casos supone un desafío significativo en el diseño de la instalación y limita su uso.

Figura 2. Sistema de transporte de cemento mediante aerodeslizadores https://ingemolsa.com/proyectos-terminados/sistema_transporte_cemento_mediante_aerodeslizadores_planta_holcim_nobsa/

Entre sus ventajas destacan la ausencia de fallos mecánicos, comunes en los tornillos sinfín, debido a la falta de mecanismos en este sistema. Además, se utiliza como cierre en tolvas de cemento, en lugar de otros tipos de compuertas. Para operar, se requieren caudales de aire de 1 a 1,5 m³/min por metro cuadrado de placa porosa, logrando velocidades de transporte de 4 a 6 m/s. Este sistema es capaz de transportar entre 50 y 150 toneladas por hora con conductos de ancho que varían entre 100 y 250 mm, respectivamente.

Os dejo algunos vídeos explicativos:

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

MONTERO, E. (2006). Puesta en obra del hormigón. Exigencias básicas. Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, Madrid, 750 pp.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

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.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Transporte del cemento mediante tornillos sinfín

Figura 1. Tornillo sinfín que transporta cemento desde un silo al dosificador. https://es.excteng.com/cement-screw-conveyor/

El cemento se transporta habitualmente desde la boca de descarga del silo hasta la báscula mediante un tornillo de Arquímedes, cuya longitud varía en función de la distancia a cubrir. El proceso de llenado empieza y termina activando y deteniendo la rotación de este mecanismo.

El tornillo transportador consta de una espiral helicoidal metálica que gira dentro de un tubo, el cual puede ser circular o tener forma de U, pero está cerrado en la parte superior por una chapa atornillada que permite la inspección en caso de atascos. Este tornillo se monta sobre un eje sostenido por cojinetes en ambos extremos y su rotación se acciona con un motorreductor en baño de aceite ubicado en uno de los extremos del eje. Además, debe contar con una tapa de registro en la parte inferior.

La pendiente de suministro puede alcanzar hasta 45°, lo que requiere mayor potencia del motor eléctrico en comparación con el funcionamiento en horizontal y reduce el rendimiento del sistema.

Cuando la distancia a cubrir supera los 10 m, se pueden utilizar dos tornillos en serie, de modo que uno descargue en el otro. En este caso, ambos tornillos deben tener las mismas características o, alternativamente, el segundo tornillo puede tener una mayor capacidad para evitar atascos.

En condiciones de alta humedad, los tornillos pueden obstruirse debido al fraguado del cemento durante los periodos de inactividad. Para evitarlo, es necesario calentar los tornillos, ya sea utilizando fibra de vidrio o, de manera más sencilla, envolviéndolos con sacos de papel atados.

Cuando los tornillos se instalan en pendientes pronunciadas, es importante considerar las condiciones de transporte y agregar fluidificadores de cemento en el silo. Se ha demostrado que, al activar los fluidificadores, el cemento puede ascender por los tornillos en pendientes de hasta 30°, incluso sin que estos estén en funcionamiento.

El tornillo también puede cumplir una función de dosificación volumétrica. En este caso, se utiliza un temporizador para programar un tiempo específico de funcionamiento en segundos. Como se conoce el número de revoluciones del tornillo por segundo y la cantidad de kilogramos de cemento que transporta en cada vuelta, el sistema se detiene automáticamente al final del tiempo determinado, descargando la cantidad precisa de cemento en la amasadora.

Normalmente, el cemento se dosifica por peso y, en este caso, el tornillo cumple únicamente una función de transporte, moviéndolo desde el silo hasta la báscula. Una vez alcanzado el peso requerido, el tornillo sinfín se detiene automáticamente y se reactiva en el siguiente ciclo de dosificación.

Os dejo algunos vídeos explicativos:

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.

CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

MONTERO, E. (2006). Puesta en obra del hormigón. Exigencias básicas. Consejo General de la Arquitectura Técnica de España, Madrid, 750 pp.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

Cursos:

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Efectos del frío en el fraguado del hormigón fresco

Figura 1. Hormigonado con tiempo frío. https://madridsurarquiobras.es/blog/?p=199

La baja temperatura del hormigón fresco retrasa la reacción química de fraguado, disminuye la velocidad de hidratación y reduce la demanda de agua, lo que aumenta su fluidez. Además, esta fluidez disminuye más lentamente con el tiempo, lo que mejora las condiciones de puesta en obra. Esto permite reducir la cantidad de agua en la mezcla y aumentar la resistencia y durabilidad del hormigón, al tiempo que se puede reducir la cantidad de plastificante o superfluidificante, manteniendo las condiciones de trabajabilidad necesarias para una correcta colocación. Sin embargo, esto también implica períodos más largos de curado y desencofrado, así como retrasos en los posibles tesados, lo que repercute en el coste de la obra.

Es importante destacar que los hormigones fabricados, colocados y curados a temperaturas bajas, cercanas a los 10 °C y sin congelación, desarrollan su resistencia de forma más lenta, pero suelen alcanzar resistencias superiores a los 28 días y tienen una mayor durabilidad. Calavera et al. (2004) indican que, a una temperatura ambiente de 7 °C, el hormigón tarda el doble en alcanzar el final del fraguado en comparación con una temperatura de 15 °C. La razón es un mejor curado, pues las bajas temperaturas suelen ir acompañadas de una mayor humedad relativa, lo que reduce la evaporación del agua del hormigón fresco y asegura una correcta hidratación del cemento. Además, la pérdida de agua en la superficie del hormigón es más lenta que la difusión del agua desde el interior, lo que reduce la formación de fisuras superficiales por retracción plástica. La exposición al sol tampoco suele ser perjudicial, debido a su corta duración e intensidad.

A temperaturas inferiores a 5 °C, el endurecimiento del hormigón se retrasa significativamente y, por debajo de 0 °C, se reduce drásticamente, deteniéndose casi por completo a temperaturas cercanas a -10 °C. El cemento necesita una cantidad específica de agua para lograr una hidratación completa y endurecer adecuadamente. Si parte del agua está congelada, esto no interviene en el proceso de hidratación del cemento, lo que produce una hidratación incompleta y, en consecuencia, no se alcanza la resistencia prevista.

Las bajas temperaturas tienen efectos perjudiciales sobre el hormigón fresco, ya que el agua se congela. Esto provoca un aumento de volumen de aproximadamente un 9 %. Si esto ocurre y el hormigón aún no ha alcanzado una resistencia a tracción suficiente para soportar la tensión generada por la congelación del agua interna, se producirán daños irreversibles que afectarán a la capacidad mecánica y la durabilidad del hormigón. Se considera que el hormigón es resistente a los efectos del frío (debido a la expansión del agua congelada) cuando ha alcanzado una resistencia de aproximadamente 3,5 MPa. Como referencia, a 10 °C, la resistencia de 3,5 MPa se alcanza en menos de 48 horas en hormigones correctamente dosificados.

Es importante recordar que el agua del hormigón contiene una gran cantidad de sales disueltas procedentes del cemento, los aditivos, etc., por lo que en la práctica no se congela a 0 °C, sino a temperaturas inferiores. Sin embargo, no se debe confiar en este margen, ya que no se puede prever de manera fiable si se sobrepasará debido a la evolución de las temperaturas externas.

En términos generales, para que el hormigón desarrolle su resistencia a una velocidad adecuada, la temperatura debe mantenerse entre 10 °C y 15 °C para secciones delgadas, y entre 5 °C y 10 °C para grandes masas de hormigón.

Las medidas para evitar los efectos perjudiciales del tiempo frío en el hormigón fresco se dividen en dos tipos: calentar uno o varios de los componentes del hormigón, y diseñar una mezcla de hormigón apropiada en cuanto a componentes y dosificación. Pero estas medidas las veremos en un próximo artículo.

Referencias:

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ACI COMMITTEE 306. Cold wheather concreting (ACI 306R-16). American Concrete Institute.

AENOR (2022). UNE 83151-1 IN Hormigonado en condiciones climáticas especiales. Parte 1: Hormigonado en tiempo frío. Madrid, 27 pp.

CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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