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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 el prefabricado de hormigón: Historia, ventajas y futuro

1. ¿Qué es un elemento prefabricado de hormigón y cómo se diferencia de la construcción con hormigón tradicional?

Un elemento prefabricado de hormigón se define como un producto fabricado con hormigón y elaborado en un lugar distinto al de su ubicación final. Durante su fabricación, está protegido de las condiciones ambientales adversas y se obtiene mediante un proceso industrial con un sistema de control de producción en fábrica. Esto permite acortar los plazos de entrega. En términos prácticos, la prefabricación consiste en aplicar principios industriales a la construcción, como la racionalización de procesos, la búsqueda de la economía de escala y el desarrollo a partir de la repetitividad de tareas cuidadosamente planificadas, ejecutadas en entornos favorables, con medios suficientes y por personal especializado.

La principal diferencia con el hormigón tradicional (o in situ) radica en el lugar y el método de fraguado y control. El hormigón tradicional se concibe como un material fresco que cura libremente en la obra (ejecución in situ), mientras que el prefabricado es un producto terminado que se diseña y fabrica previamente en una planta industrial, con todas sus características adquiridas de forma controlada. Esto le confiere una entidad propia y una serie de cualidades inherentes que lo distinguen, como una mayor precisión dimensional, mejores acabados y la eliminación de incertidumbres en el resultado final, lo que a menudo se traduce en precios más competitivos.

https://www.telecinco.es/noticias/catalunya/20250730/levantan-bloque-vivienda-publica-diez-dias-barcelona_18_016247482.html

2. ¿Cuándo y cómo se originó el concepto de prefabricación aplicado al hormigón?

Aunque el uso del hormigón se remonta al Imperio romano (7000 a. C., según algunos historiadores), el origen de la prefabricación, entendida como la aplicación de procesos industriales a la construcción, se sitúa a mediados del siglo XVIII, con la Revolución Industrial y la aparición de nuevos materiales como el acero y el vidrio. Sin embargo, la combinación específica del material (hormigón) y la técnica (prefabricación) es relativamente reciente, y ha experimentado un desarrollo espectacular a partir de la segunda mitad del siglo XX.

Un hito clave fue la patente concedida en 1824 a Joseph Aspdin para la producción de «cemento Portland». A partir de 1848 y 1849 se registran los primeros elementos prefabricados de hormigón, como la barca de Joseph Louis Lambot y la jardinera de Joseph Monier. No obstante, un hito trascendental fue la patente del hormigón pretensado presentada por Eugène Freyssinet en 1928, que revolucionó la forma de construir al convertir el hormigón en un material activo y duradero, lo que impulsó la creación de las primeras fábricas de elementos prefabricados.

3. ¿Cuáles fueron los hitos más importantes en el desarrollo del hormigón prefabricado entre 1850 y 1970?

El desarrollo del hormigón prefabricado se puede dividir en varias etapas significativas:

  • 1850-1940 (Primera época): Estuvo marcada por la visión de ingenieros que vieron en el hormigón una alternativa a la piedra natural. Los hitos incluyen:
    • Primeros elementos prefabricados como la barca de Lambot (1848) y la jardinera de Monier (1849).
    • El primer edificio con bloques prefabricados de cemento Pórtland, Castle House (1851).
    • La invención del concreto armado por William Wilkinson (1854).
    • La patente de un edificio prefabricado con módulos tridimensionales de Eduard T. Potter (1889).
    • La construcción del primer edificio con estructura prefabricada de hormigón, un molino de harina en Swansea (1897).
    • La invención del hormigón pretensado por Eugene Freyssinet (1928), que transformó el material.
  • 1940-1970 (Segunda época): Influenciada por la necesidad de reconstrucción rápida y económica tras la Segunda Guerra Mundial y el aprovechamiento del tejido industrial bélico.
    • Difusión del pretensado (Francisco Fernández Conde obtuvo las patentes para España y América Latina en 1942).
    • La Unión Soviética adoptó masivamente los paneles prefabricados de hormigón para la construcción de barrios urbanos debido a la reducción de costos y rapidez (1947-1951).
    • Estandarización de sistemas prefabricados en Inglaterra (1960).
    • Diseños icónicos como la cúpula del Palacio de Deportes de Pier Luigi Nervi para los JJ.OO. de Roma (1960) y el complejo de viviendas Habitat 67 de Moshe Safdie en Montreal (1967).
    • Desarrollo de losas alveolares y la escuela francesa de “grandes paneles”.

4. ¿Cómo ha evolucionado el hormigón prefabricado desde el último tercio del siglo XX hasta la actualidad?

Desde finales del siglo XX, la industria del prefabricado ha experimentado una creciente mecanización y un enfoque hacia una prefabricación más «abierta». Los fabricantes pasaron de producir grandes volúmenes de elementos repetitivos a crear soluciones más flexibles y adaptables a diversas obras y demandas. En este periodo, Italia y los países nórdicos destacaron, ya que su clima favorece la construcción industrializada.

Se mejoraron las posibilidades estéticas del prefabricado, como se puso de manifiesto en la Ópera de Sídney, que empleó grandes conchas prefabricadas. Aumentó la demanda de grandes elementos prefabricados para viviendas, escuelas, centros comerciales y estadios, lo que impulsó la mejora de sus propiedades estructurales. En el ámbito de la obra civil, el prefabricado se convirtió en la opción dominante para puentes, canalizaciones, túneles y traviesas ferroviarias.

En la actualidad, la construcción prefabricada es un método con entidad propia que destaca por su capacidad para aplicar técnicas de producción de alto rendimiento con elevados niveles de control, lo que asegura una mayor calidad y precisión dimensional. También se destaca la capacidad de las piezas para ser desmontadas y reutilizadas, lo que contribuye a la sostenibilidad. La evolución informática permite realizar diseños complejos que antes eran inviables. Además, se ha logrado combinar la libertad arquitectónica con la eficiencia constructiva, lo que permite realizar diseños flexibles y adaptables que permiten cambiar el uso de los edificios sin afectar a su estructura.

https://resimart.com/beneficios-prefabricados-de-hormigon/

5. ¿Qué ventajas ofrece la prefabricación de hormigón en comparación con los métodos de construcción tradicionales?

La prefabricación de hormigón ofrece múltiples ventajas significativas:

  • Mayor calidad y precisión dimensional: El proceso industrial en fábrica, bajo sistemas de control de producción, asegura una calidad superior, homogeneidad y precisión dimensional de los elementos, eliminando incertidumbres del resultado final.
  • Ahorro de tiempo y costes: La fabricación en un entorno controlado acelera los plazos de entrega y permite una planificación más detallada, lo que se traduce en mayor productividad, menores costes laborales in situ y, a menudo, un precio final más competitivo.
  • Mayor durabilidad y resistencia: El hormigón prefabricado utiliza materiales de mejores prestaciones y un curado más controlado, lo que contribuye a una mayor durabilidad y resistencia, especialmente evidente tras la invención del pretensado.
  • Sostenibilidad y eficiencia energética: Contribuye a la reducción de residuos en obra, el uso de concretos de mejores prestaciones (mayor durabilidad), y ofrece alta inercia térmica, lo que se traduce en menor consumo de energía y mayor confort para los usuarios. La posibilidad de desmontar y reutilizar las piezas también mejora su impacto ambiental a largo plazo.
  • Versatilidad arquitectónica y estructural: Permite la creación de formas complejas, texturas, relieves, colores y aligeramientos, así como la adaptación a requisitos arquitectónicos cambiantes sin sacrificar la eficiencia. Los diseños flexibles posibilitan cambiar el uso de los edificios sin afectar la estructura.
  • Mejores condiciones laborales: La aplicación del hormigón autocompactante en plantas de prefabricados ha mejorado notablemente las condiciones de trabajo de los operarios al reducir la carga sonora y las vibraciones.

6. ¿Cuáles son los principales campos de aplicación del hormigón prefabricado en la actualidad?

El entorno urbano está lleno de elementos prefabricados de hormigón que forman parte de nuestro paisaje cotidiano y tienen una amplia gama de aplicaciones en edificación y obra civil.

En edificación (arquitectura), el prefabricado se utiliza masivamente para:

  • Viviendas (Habitat 67 es un ejemplo icónico).
  • Escuelas, pabellones, centros comerciales, aparcamientos.
  • Estadios y hospitales.
  • Elementos estructurales y de cerramiento, incluyendo paneles de fachada de grandes dimensiones con mejoras estéticas (colores, texturas, diseños de vanguardia como fachadas translúcidas).
  • Forjados (desde viguetas y bovedillas hasta losas alveolares).

En obra civil (ingeniería), el desarrollo de los prefabricados de hormigón ha sido fundamental para:

  • Puentes (tanto la estructura como las losas que unen las vigas).
  • Canalizaciones y tuberías.
  • Dovelas para túneles.
  • Traviesas para ferrocarril.
  • Mobiliario urbano y pavimentos.

En general, el prefabricado responde satisfactoriamente a todas las exigencias técnicas y funcionales, y se adapta cada vez más a diseños arquitectónicos libres y a la integración de servicios e instalaciones en la estructura prefabricada.

7. ¿Qué mitos persisten sobre el hormigón prefabricado y cómo se están superando?

Aunque la acepción peyorativa del término «prefabricado» está disminuyendo, aún persisten ciertos mitos sin fundamento que impiden un mayor avance de la industria. Estos mitos incluyen la percepción de que los elementos prefabricados son una solución «inferior» o que carecen de versatilidad estética y funcional. Se asocia erróneamente con la necesidad de producir grandes cantidades de elementos muy repetitivos para optimizar costes, una idea que la industria ya ha corregido, pues es capaz de producir elementos a costes razonables para demandas más pequeñas y diferenciadas.

La realidad es que el diseño y la fabricación en un entorno técnico y controlado conducen a elementos y soluciones más precisos y de mayor calidad. Los avances tecnológicos en dosificación, curado, control de calidad, moldes, acabados, nuevos materiales y la introducción de hormigones autocompactantes han superado las limitaciones estéticas y funcionales anteriores. La industria ha sabido dar una respuesta adecuada a las exigencias técnicas, funcionales y estéticas, y ha logrado una mayor libertad arquitectónica sin sacrificar la eficiencia. La difusión de sus ventajas y el éxito en obras emblemáticas están ayudando a disipar estos mitos.

8. ¿Cuáles son los principales retos y vías de innovación para la industria del hormigón prefabricado en los próximos años?

La industria del prefabricado de hormigón se enfrenta a varios retos prometedores para ganar mayor presencia en el mercado:

  • Sostenibilidad: Se trata de un eje fundamental, impulsado por políticas reglamentarias que bonifican las soluciones respetuosas con el medio ambiente. El prefabricado ofrece ventajas como una mayor inercia térmica (que reduce el consumo de energía), una menor generación de residuos y el uso de concretos de mejores prestaciones para aumentar su durabilidad. También se investiga la adición de materia prima para dotar a los elementos de capacidades descontaminantes.
  • Innovación tecnológica: En un entorno competitivo, la innovación es crucial. Se busca la mejora continua a través de la I+D+i en colaboración con centros tecnológicos y universidades. Las innovaciones incluyen el aumento de la resistencia mecánica del hormigón, la ampliación de las formas, texturas, relieves y colores de los elementos vistos, y la mejora de las materias primas (cementos, aditivos, aceros pretensados y fibras) para conseguir dimensiones, ligereza y acabados antes inimaginables.
  • Automatización y digitalización: El progreso tecnológico en la maquinaria permite a las plantas de prefabricados alcanzar altos niveles de automatización, incluyendo impresión 3D, moldes más duraderos, sistemas de vaciado eficientes, cortes guiados por láser y sistemas de curado más efectivos. La integración de sensores en la fabricación para monitorizar parámetros (por ejemplo, la resistencia a la compresión) y el desarrollo de productos conforme a la metodología BIM son también áreas de profundización.
  • Adaptación a nuevas exigencias: El objetivo es mejorar el comportamiento sísmico, rediseñar las piezas estructurales para cubrir un mayor rango dimensional y optimizar las conexiones de los elementos estructurales, con el fin de seguir expandiendo las aplicaciones y la eficiencia del prefabricado.

Creo que estos vídeos os pueden interesar.

Os dejo un artículo que, espero, sea de vuestro interés.

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Referencias:

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

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

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

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. (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

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

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Anexo C del ACI CODE-318-25: Norma americana para el hormigón estructural

El anexo C del ACI-318-25 (American Concrete Institute) es un documento que establece los requisitos y directrices para el diseño y la construcción de estructuras de hormigón. Es fundamental para ingenieros y arquitectos, ya que proporciona un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las edificaciones. A continuación, se presenta un análisis exhaustivo de los principales aspectos que abarca este anexo, con un enfoque en los detalles técnicos y las implicaciones prácticas.

Introducción al anexo C del ACI-318-25

El anexo C responde a la necesidad de contar con un marco normativo que regule el uso del hormigón en la construcción. Este documento se basa en la experiencia acumulada y en la investigación científica, y su objetivo es proporcionar directrices claras para garantizar que las estructuras de hormigón sean seguras y funcionales. La revisión periódica del anexo permite incorporar avances tecnológicos y metodológicos, y así asegurar su relevancia en el contexto actual de la ingeniería civil.

Requisitos de resistencia del hormigón

Uno de los aspectos más importantes del anexo C es la especificación de los requisitos de resistencia del hormigón. En él se establecen diferentes clases de hormigón, cada una con unas propiedades mecánicas específicas para diversas aplicaciones estructurales.

  • Clases de hormigón: El anexo C clasifica el hormigón en varias categorías, como el hormigón de alta resistencia (superior a 40 MPa) y el hormigón de resistencia normal (20-40 MPa). Cada clase está diseñada para aplicaciones específicas, como estructuras de soporte, pavimentos o elementos arquitectónicos. Por ejemplo, el hormigón de alta resistencia se utiliza en edificios de gran altura y puentes, donde se requieren propiedades mecánicas superiores.
  • Pruebas de resistencia: Se especifican métodos de ensayo, como la prueba de cilindros de hormigón, que permiten a los ingenieros evaluar la resistencia del material. Estas pruebas deben realizarse en condiciones controladas, y los resultados deben cumplir con los estándares establecidos en el anexo. Además, se recomienda realizar pruebas de resistencia a compresión a los 7 y 28 días de curado, lo que proporciona una evaluación precisa del desarrollo de la resistencia del hormigón. La interpretación de estos resultados es crucial para determinar la idoneidad del hormigón para su uso en la construcción.

Durabilidad del hormigón

La durabilidad del hormigón es un aspecto esencial que se aborda en el anexo C. Se reconoce que el hormigón está expuesto a diversas condiciones ambientales que pueden afectar a su integridad con el paso del tiempo. Por ello, se establecen directrices para la selección de materiales y la formulación de mezclas que aumenten la resistencia del hormigón frente a factores como la corrosión, la congelación y la deshidratación.

  • Materiales aditivos: El anexo C permite el uso de aditivos que pueden mejorar las propiedades del hormigón. Por ejemplo, los superplastificantes aumentan la trabajabilidad del hormigón sin necesidad de añadir agua, lo que es relevante para mantener su resistencia. También se pueden utilizar aditivos que mejoren la resistencia a la corrosión, como los inhibidores de corrosión, que protegen las armaduras de acero en entornos agresivos. La selección adecuada de estos aditivos es fundamental para garantizar la durabilidad del hormigón en condiciones adversas.
  • Protección contra la corrosión: Se incluyen recomendaciones sobre el recubrimiento de las armaduras de acero para prevenir la corrosión. Esto es especialmente importante en estructuras expuestas a ambientes marinos o industriales, donde la sal y otros agentes corrosivos pueden afectar a la durabilidad del hormigón. Se sugiere el uso de recubrimientos epóxicos o galvanizados para las armaduras, así como la implementación de sistemas de protección catódica en estructuras críticas. Estas medidas son esenciales para prolongar la vida útil de las estructuras y reducir los costes de mantenimiento a largo plazo.

Diseño estructural y cargas

El diseño estructural es un componente clave del anexo C, que establece las directrices para el diseño de estructuras de hormigón capaces de soportar diversas cargas. Estas incluyen cargas muertas, cargas vivas y cargas ambientales, como el viento y los terremotos.

  • Cargas muertas y variables: El anexo C define claramente las cargas que deben tenerse en cuenta en el diseño, así como los factores de seguridad que deben aplicarse. Por ejemplo, se establece que las cargas muertas deben incluir el peso propio de la estructura y cualquier carga permanente, mientras que las cargas vivas deben tener en cuenta el uso previsto del edificio, como la ocupación y el mobiliario. La correcta identificación y cálculo de estas cargas es fundamental para garantizar la estabilidad y seguridad de la estructura.
  • Diseño sísmico: Dada la importancia de la seguridad en zonas propensas a terremotos, el anexo C incluye secciones específicas sobre el diseño sísmico. En él se establecen criterios para la resistencia y la ductilidad del hormigón, lo que permite a los ingenieros diseñar estructuras que puedan absorber y disipar la energía sísmica. Se recomienda realizar análisis dinámicos para evaluar el comportamiento de la estructura bajo cargas sísmicas, así como implementar sistemas de aislamiento sísmico que reduzcan las fuerzas transmitidas a la estructura. Estos enfoques son esenciales para minimizar el riesgo de colapso durante un terremoto.

Comentarios y ejemplos prácticos

El anexo C no solo establece requisitos, sino que también incluye comentarios que ayudan a interpretarlos y aplicarlos. Estos comentarios son especialmente útiles para los ingenieros, ya que incluyen ejemplos prácticos y explicaciones que facilitan la comprensión de los requisitos.

  • Interpretación de normas: Los comentarios aclaran aspectos que pueden resultar confusos y ofrecen una guía sobre cómo aplicar correctamente las normas en proyectos reales. Por ejemplo, se discuten las implicaciones de los factores de carga y su aplicación en distintos tipos de estructuras. Esto es crucial para que los ingenieros puedan tomar decisiones informadas durante el proceso de diseño.
  • Estudios de caso: Se incluyen estudios de caso que ilustran la aplicación de los requisitos del anexo C en situaciones reales. Por ejemplo, se podría analizar la construcción de un puente de hormigón en una zona sísmica, donde se aplicaron las directrices del Anexo C para garantizar que la estructura pudiera resistir las fuerzas sísmicas. Otro ejemplo podría ser la rehabilitación de un edificio antiguo, en la que se emplearon aditivos para aumentar la durabilidad del hormigón y técnicas de refuerzo para mejorar la capacidad de carga de la estructura. Estos ejemplos permiten a los profesionales aprender de experiencias previas y aplicar las lecciones aprendidas a sus propios proyectos.

Conclusiones y relevancia del anexo C

El anexo C del ACI-318-25 es un documento esencial para la práctica de la ingeniería civil. Establece un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las estructuras de hormigón. La implementación de estos requisitos es crucial para el desarrollo de edificaciones que no solo cumplan con las expectativas de rendimiento, sino que también sean sostenibles y seguras a largo plazo.

La revisión y actualización continuas del anexo C garantizan que esté al día de los avances tecnológicos y de investigación, lo que es vital en un campo en constante evolución. Por tanto, es imperativo que los ingenieros y arquitectos estén al día de las últimas versiones del anexo C y apliquen sus directrices en sus proyectos para contribuir a un entorno construido más seguro y eficiente. La adopción de estas normas no solo mejora la calidad de las construcciones, sino que también fomenta la confianza del público en la seguridad de las estructuras de hormigón.

En resumen, el anexo C no solo establece un estándar de calidad para el hormigón estructural, sino que también proporciona un marco integral que guía a los profesionales en la creación de edificaciones resilientes, duraderas y seguras, contribuyendo así al bienestar de la sociedad.

El documento completo se puede obtener en el siguiente enlace: https://www.concrete.org/store/productdetail.aspx?ItemID=318U25&Format=HARD_COPY&Language=English&Units=US_Units

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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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Algunas preguntas sobre el curado del hormigón

¿Qué es el curado del hormigón y por qué es imprescindible?

El curado del hormigón consiste en adoptar medidas para facilitar la hidratación del cemento, lo que implica evitar la pérdida de humedad por evaporación y, si es necesario, aportar humedad adicional. También se busca mantener una temperatura favorable durante el fraguado y los primeros días de endurecimiento. Es relevante porque, si el hormigón se seca al aire, su resistencia puede disminuir hasta en un 40 %, aumenta su porosidad y se incrementa la probabilidad de que se produzcan fisuras por retracción. Un curado adecuado garantiza el desarrollo óptimo de la resistencia y la durabilidad, ya que la impermeabilidad de las capas exteriores del hormigón depende en gran medida de un proceso de curado eficaz, lo que, a su vez, prolonga la vida útil de la estructura al proteger el recubrimiento de las armaduras.

¿Cuál es la importancia del agua en el proceso de hidratación del cemento y el curado?

El agua es imprescindible para la hidratación del cemento, que solo se produce en un entorno casi saturado. Para la hidratación completa del cemento Portland se requiere una cantidad de agua equivalente a 0,45 veces la masa del cemento hidratado, que se divide en agua químicamente combinada (0,25 veces la masa del cemento) y agua adsorbida en la estructura del gel (0,20 veces la masa del cemento). Durante el proceso de curado, es necesario añadir agua adicional para mantener los poros capilares saturados y permitir que el cemento continúe hidratándose. La proporción adecuada de agua y un curado húmedo son fundamentales para que los productos de la hidratación rellenen los poros existentes entre las partículas de cemento, lo que aumenta la resistencia y durabilidad del hormigón. Si la relación agua/cemento es baja (igual o inferior a 0,45), puede producirse autodesecación, por lo que se requiere un curado húmedo continuo, aunque la baja permeabilidad puede limitar la penetración de agua externa en la superficie.

¿Cuáles son las fases del curado del hormigón según la norma ACI 308 R?

El curado del hormigón se divide en tres fases principales que abarcan desde su colocación hasta que la estructura adquiere sus propiedades de diseño:

  • Curado inicial: cuando la superficie del hormigón empieza a secarse, incluso antes de que se complete el acabado. Su objetivo es evitar la pérdida de humedad superficial y prevenir la fisuración por retracción plástica. Es especialmente importante en hormigones con baja exudación o en entornos con alta evaporación, y se puede conseguir mediante nebulización, aditivos reductores de evaporación o modificando el entorno.
  • Curado intermedio: Es necesario cuando el acabado de la superficie se completa antes de que el hormigón haya fraguado por completo. Se pueden continuar las medidas del curado inicial o emplear métodos que no dañen la superficie aún blanda, como la aplicación suave de agua o compuestos de curado.
  • Curado final: Se aplican procedimientos una vez que el hormigón ha fraguado y comenzado a desarrollar resistencia, después del acabado. Es fundamental iniciarlo sin demora para evitar una pérdida significativa de agua por evaporación, sobre todo en acabados con gran superficie expuesta. Puede incluir aspersión, el uso de arpilleras húmedas o el riego con manguera, entre otros métodos.

¿Cómo influyen las condiciones ambientales y el tipo de hormigón en la duración e intensidad del curado?

La duración y la intensidad del curado dependen de varios factores:

  • Temperatura y humedad ambiental: A medida que las condiciones sean más adversas (por ejemplo, calor intenso o baja humedad), se requerirá un período de curado más prolongado.
  • Acción del viento y exposición directa al sol: Estos factores aumentan la velocidad de evaporación, exigiendo medidas de curado más rigurosas.
  • Tipo y cantidad de cemento: Diferentes cementos tienen distintas velocidades de hidratación, lo que influye en los requisitos de curado.
  • Relación agua/cemento (a/c): Una baja relación a/c puede llevar a la autodesecación, requiriendo un curado húmedo más intensivo.
  • Condiciones de exposición de la estructura en servicio: Las estructuras expuestas a ambientes más agresivos necesitan un curado más prolongado y efectivo para asegurar su durabilidad.

¿Qué problemas específicos presenta el curado de losas de hormigón sobre tierra y cómo se abordan?

Las losas de hormigón sobre tierra, ya sean pavimentos o cimentaciones, tienen una alta relación entre área superficial y volumen, por lo que son susceptibles a una evaporación rápida y significativa. Los principales problemas son:

  • Formación de gradientes de humedad: La pérdida de humedad en la cara superior provoca la curvatura de la losa, mientras que una base de tierra seca puede absorber agua del hormigón y generar una curvatura opuesta. Para evitarlo, hay que humedecer previamente la base y garantizar unas condiciones de humedad uniformes en ambas caras mediante un curado inicial, intermedio y final. Si se utiliza una lámina impermeable, la cara superior debe mantenerse húmeda para evitar la curvatura.
  • Riesgo de fisuración por retracción plástica: La rápida pérdida de humedad superficial aumenta este riesgo. Es crucial aplicar el curado inmediatamente después del acabado.

Entre los métodos recomendados se incluyen los reductores de evaporación, la nebulización, los compuestos de curado (preferiblemente pigmentados en blanco si la temperatura ambiente supera los 25 °C) y la protección con techado y cortavientos. El uso de agua por aspersión o inmersión es el más efectivo, ya que también ayuda a enfriar el hormigón y a reducir la fisuración térmica.

¿Qué es el curado al vapor y cuáles son sus aplicaciones principales?

El curado al vapor es un método muy eficaz para curar el hormigón, que se emplea casi exclusivamente en la prefabricación y acelera considerablemente su endurecimiento. Este proceso implica la aplicación de calor húmedo y se basa en el concepto de «maduración» del hormigón, en el que diferentes combinaciones de temperaturas y tiempos pueden producir resultados similares en cuanto a endurecimiento.

Se puede realizar de dos formas:

  • Curado a presión atmosférica: Se utiliza en estructuras encerradas construidas in situ o en grandes unidades prefabricadas.
  • Curado con vapor a alta presión: Se lleva a cabo en autoclaves y se aplica a pequeñas unidades prefabricadas.

El proceso consiste en elevar gradualmente la temperatura tras el prefraguado, mantenerla dentro de un rango establecido (entre 55 °C y 75 °C, sin superar los 80 °C) y, a continuación, reducirla de manera continua hasta alcanzar la temperatura ambiente, evitando cambios térmicos bruscos.

¿Cuáles son las ventajas del curado al vapor en comparación con los métodos convencionales?

El curado al vapor ofrece varias ventajas significativas:

  • Endurecimiento rápido: Facilita el proceso constructivo en climas fríos y permite una alta resistencia inicial, especialmente útil en la fabricación de unidades prefabricadas y pretensadas.
  • Aceleración de la construcción: Incrementa la velocidad de obra, lo que se traduce en mayor eficiencia y productividad.
  • Rapidez: Acorta los tiempos de construcción y permite una mayor rotación de proyectos en comparación con otros métodos de curado convencionales.
  • Control de la hidratación: Permite un control meticuloso para asegurar que el recinto de curado permanezca saturado de humedad, aunque requiere precaución para evitar cambios de volumen excesivos.

¿Cuáles son las desventajas del curado al vapor?

A pesar de sus beneficios, el curado al vapor presenta ciertas limitaciones:

  • Limitaciones en superficies extensas: No es adecuado para curar grandes áreas in situ, lo que puede requerir métodos alternativos.
  • Necesidad de personal capacitado: Requiere personal experimentado para garantizar resultados óptimos y prevenir problemas como cambios volumétricos excesivos, que pueden afectar la resistencia inicial del hormigón.
  • Coste inicial elevado: El equipo y los materiales necesarios para el curado al vapor suelen implicar un costo inicial más alto en comparación con los métodos de curado convencionales.

 

Referencias:

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

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

MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.

LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.

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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Comunicaciones presentadas al IX Congreso Internacional de Estructuras de ACHE

Durante los días 25-27 de junio de 2025 tendrá lugar el IX Congreso Internacional de Estructuras (ACHE), que servirá una vez más para fortalecer los lazos nacionales e internacionales de profesionales y especialistas en el campo de las estructuras. Como en ocasiones anteriores, los objetivos fundamentales de este congreso son, por un lado, dar a conocer los avances, estudios y realizaciones recientemente alcanzados en el ámbito estructural (en edificación y en ingeniería civil e industrial) y, por otro, exponer a sus miembros, amigos y a toda la sociedad las actividades de nuestra asociación, que realiza una labor de difusión técnica sin ánimo de lucro. La situación actual, marcada por la internacionalización y la competitividad, hace imprescindible la innovación tecnológica y el intercambio de experiencias y puntos de vista entre profesionales e investigadores de la edificación y la ingeniería civil, que el Congreso facilitará mediante coloquios y debates paralelos a las sesiones de ponencias.

La ciudad elegida en esta ocasión es Granada, que cuenta con una de las universidades más antiguas de Europa y una rica historia que ha dejado numerosos hitos en su paisaje urbano y cultural. Se trata de una ciudad cosmopolita, donde a lo largo de su historia se han dado cita varias culturas, y es un ejemplo de los valores e intereses compartidos de la Unión Europea. Cuenta, además, con lugares como la Alhambra, el Generalife o el Albaycín, declarados Patrimonio de la Humanidad por la Unesco. La ciudad ofrece, además, interesantes ofertas culturales. La ciudad ofrece, además, interesantes ofertas culturales en las fechas de celebración del Congreso, como el Festival Internacional de Música y Danza. El Congreso tendrá su sede en la Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, que fue fundada como quinta escuela española en 1988. Una escuela situada en pleno centro de la ciudad, moderna, magníficamente comunicada a través de transporte público (metro y autobús) y con numerosos hoteles cercanos.

La Asociación Española de Ingeniería Estructural (ACHE), entidad de carácter no lucrativo y declarada de utilidad pública, tiene como fines fomentar el progreso en los ámbitos del hormigón estructural y de las estructuras de obra civil y edificación en general, y canalizar la participación española en asociaciones análogas de carácter internacional. Para ello, desarrolla líneas de investigación, docencia, divulgación, formación continua y prenormalización. Entre otras actividades, ACHE publica monografías técnicas, edita la revista cuatrimestral Hormigón y Acero y administra una página web con amplio contenido técnico. Entre los eventos que organiza, destacan el Congreso Trienal de Estructuras y numerosas jornadas técnicas. ACHE cuenta con centenares de miembros (ingenieros, arquitectos, químicos y otros profesionales vinculados al sector), muchos de los cuales participan generosamente en comisiones técnicas y en los más de 25 grupos de trabajo activos que elaboran documentos científicos sobre aspectos relevantes de las estructuras y que se difunden entre todos los asociados.

Nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto de investigación RESILIFE, presenta varias comunicaciones. Además, tengo el honor de participar en Comité Científico del Congreso. A continuación os paso los resúmenes.

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2025). Resiliencia para la sostenibilidad de las estructuras de edificación mediante forjados con losas aligeradas biaxiales. IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).

Los Métodos Modernos de Construcción (MMC) están revolucionando la industria al ofrecer soluciones sostenibles que reducen el impacto ambiental en el ciclo de vida de los edificios. Un ejemplo son las losas aligeradas biaxiales de hormigón, que optimizan el uso de materiales. Sin embargo, la corrosión en entornos agresivos supone un desafío importante para la resiliencia de estas estructuras. Este estudio propone una metodología para evaluar estrategias de mantenimiento reactivo en MMC expuestas a cloruros, analizando seis alternativas de diseño y utilizando un modelo FUCOM-TOPSIS para integrar criterios de sostenibilidad económica y medioambiental.

YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA, J.A.; KRIPKA, J. (2025). Optimización resiliente del ciclo de vida de estructuras híbridas y modulares de alta eficiencia social y medioambiental bajo condiciones extremas. IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).

Los desastres naturales y humanos causan grandes pérdidas humanas y económicas. RESILIFE optimiza el diseño y construcción de estructuras híbridas modulares, sostenibles y resilientes a eventos extremos, equiparables en seguridad a las tradicionales. Utiliza inteligencia artificial, metaheurísticas híbridas, aprendizaje profundo y teoría de juegos para evaluar y mejorar la resiliencia. Con técnicas multicriterio como lógica neutrosófica y redes bayesianas, optimiza diseño, mantenimiento y reparación, reduciendo costes y mejorando la recuperación social y ambiental.

YEPES-BELLVER, L.; NAVARRO, I.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Redes neuronales y Kriging para la optimización de la huella de carbono de puentes losa pretensados. IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).

El artículo compara el rendimiento de los modelos Kriging y de redes neuronales para optimizar las emisiones de CO₂ en puentes de losa pretensada. Las redes neuronales presentan un menor error medio, pero ambos modelos destacan por conducir hacia áreas prometedoras en el espacio de soluciones. Las recomendaciones incluyen maximizar la esbeltez y reducir el uso de hormigón y armaduras, compensando con un incremento controlado de estas. Aunque los modelos proporcionan superficies de respuesta precisas, es esencial realizar una optimización heurística para obtener mínimos locales más exactos, lo que contribuye a diseños más sostenibles y eficientes.

 

Valentín Vallhonrat: ingeniería estructural y modernidad técnica en los inicios del hormigón armado en España

https://www.aperos.es/2018/12/valentin-vallhonrat-y-gomez-ingeniero-y.html

A comienzos del siglo XX, el desarrollo del hormigón armado en España transformó de forma decisiva las técnicas constructivas, dando lugar a nuevas formas de proyectar y ejecutar edificios e infraestructuras. En este contexto, surgieron figuras que, aunque no siempre fueron reconocidas en el discurso oficial de la ingeniería o la arquitectura, desempeñaron un papel esencial en la consolidación del hormigón armado como material estructural preferente. Entre ellas destaca Valentín Vallhonrat y Gómez, ingeniero de formación y constructor por vocación, cuya obra anticipó muchos de los principios que rigen el diseño estructural moderno en la actualidad.

Examinamos brevemente la trayectoria técnica y profesional de Vallhonrat, poniendo énfasis en su capacidad para integrar innovación, funcionalidad y colaboración interdisciplinaria en una época de escasa estandarización normativa. Al revisar sus principales proyectos, métodos constructivos y decisiones técnicas, se pone de manifiesto que su enfoque no solo contribuyó a resolver los desafíos de su tiempo, sino también a sentar las bases de una ingeniería estructural más precisa, eficiente y adaptada a las necesidades arquitectónicas contemporáneas.

Desde sus primeros años, Vallhonrat demostró ser una persona con un talento especial para el estudio. Nacido en Almodóvar del Campo (Ciudad Real) en 1884, finalizó sus estudios de Ingeniería de Minas en 1906 como primero de su promoción. Este dato, además de reflejar su capacidad intelectual, pone de manifiesto la fuerte vocación por el conocimiento técnico de la persona que se esconde detrás del ingeniero.

Tras finalizar sus estudios, ingresó de manera inmediata en la Sociedad Hidroeléctrica Ibérica, donde inició su especialización en construcciones de hormigón, que derivó más adelante en la fundación de su propia empresa constructora. En este ámbito, desempeñó un papel destacado como uno de los introductores de esta tecnología constructiva en el panorama técnico español. El empleo del hormigón, un material que por entonces estaba surgiendo, le permitió incorporarse al sector de las grandes presas de embalse, infraestructuras estratégicas para el aprovechamiento de la energía hidráulica. En el desarrollo de estas obras, sustituyó progresivamente a los especialistas alemanes que hasta entonces monopolizaban este tipo de intervenciones y alcanzó el cargo de jefe de explotación, como señala Urrutia y Llano.

Entre las contribuciones técnicas más relevantes, destaca su papel como introductor del uso pionero del hormigón armado en varios ámbitos: estructuras en altura, rehabilitación de patrimonio histórico, edificación industrial y obras hidráulicas. Fue responsable de la ejecución de algunas de las primeras cimentaciones especiales con hormigón armado en suelos blandos, como en el edificio del Banco Pastor, y de naves industriales de gran luz, como las de Babcock & Wilcox. Asimismo, introdujo en España el hormigón seco (sand-cement) colocado por bombeo en la presa de Ordunte, lo que supuso un salto tecnológico equivalente al que se vivía en Estados Unidos en el mismo periodo.

En paralelo, impulsó sistemas constructivos propios y desarrolló patentes como la de forjados con cielo raso plano, que se aplicaron en obras emblemáticas como el hotel Nacional. Este enfoque proyectista, alejado de una ejecución meramente repetitiva, lo sitúa como un verdadero ingeniero de diseño estructural, capaz de desarrollar soluciones adaptadas al contexto y a las necesidades arquitectónicas.

Su colaboración con arquitectos como Modesto López Otero, Luis Gutiérrez Soto y Antonio Tenreiro demuestra que Vallhonrat asumía un papel activo en la definición estructural del proyecto, integrando criterios técnicos y formales, anticipando así el perfil del ingeniero contemporáneo. Así, participó en la creación de algunos de los edificios más emblemáticos de su época, como el cine Callao o el edificio de la Unión y el Fénix, ambos en Madrid.

Anuncio publicitario. Autor desconocido. 1917. Arquitectura y construcción, (1917),
p. 394

En términos empresariales, su compañía, Valentín Vallhonrat S. A., operó durante más de tres décadas, ejecutando tanto proyectos privados como grandes contratos de obra pública, incluyendo tramos ferroviarios y presas. Su capacidad para organizar equipos técnicos multidisciplinares y licitar proyectos de gran escala revela también un avanzado perfil empresarial para la época.

La obra de Valentín Vallhonrat es un conjunto coherente de soluciones técnicas adelantadas a su tiempo. No solo fue un constructor de éxito, sino también un profesional que intervino directamente en el desarrollo y aplicación de técnicas estructurales innovadoras en contextos muy diversos. El análisis de sus obras permite detectar líneas de continuidad en su método: racionalización de procesos, atención a los condicionantes del terreno, adaptación al diseño arquitectónico y mejora de la eficiencia constructiva.

En la construcción del Banco Pastor en A Coruña (1920-1922), Vallhonrat no solo resolvió con éxito la cimentación profunda en un terreno de baja capacidad portante, sino que además lo hizo con un ritmo de ejecución que evidencia una planificación rigurosa: una planta completa cada dos semanas y media. Este dato, unido a la precisión técnica de la ejecución, proyecta una imagen de modernidad organizativa muy poco común en ese momento.

Otro ejemplo significativo es la ejecución del cine Callao, donde se utilizaron vigas tipo Vierendeel con luces de hasta 22 metros. Gracias a esta solución, se pudo prescindir de diagonales estructurales, lo que permitió crear un espacio escénico libre y adaptable. Aquí, como en otras obras, se observa cómo la estructura no impone restricciones a la arquitectura, sino que la hace posible.

La rehabilitación del Palacio de Carlos V, dentro del conjunto de la Alhambra, es un caso singular. El uso de hormigón armado en un edificio renacentista evidencia una mentalidad integradora que entendía los materiales modernos como medios para recuperar condiciones de seguridad y usos sin alterar la autenticidad formal del patrimonio. Este tipo de intervenciones, que hoy son ampliamente aceptadas, eran poco frecuentes en el momento y requerían una visión técnica sensible al contexto.

El caso de la presa de Ordunte demuestra un salto técnico y logístico. La automatización parcial del proceso de producción del hormigón y su colocación mediante bombeo, junto con el uso de materiales in situ, indican un dominio avanzado del ciclo constructivo. El empleo de 220 000 m³ de hormigón, la ejecución de un túnel hidráulico de 6000 l/s de capacidad y una conducción ovoide de más de 30 km en un contexto tecnológico limitado posicionan esta obra como un hito de la ingeniería civil española de la época.

Su biografía se completa con su posterior retorno al servicio público y la docencia tras la disolución de su empresa en 1950. Como profesor de hidráulica en la Escuela de Minas de Madrid y posteriormente como presidente del Consejo de la Minería, Vallhonrat continuó ligado a la ingeniería desde una perspectiva institucional. En un contexto marcado por los efectos de la Guerra Civil y la transformación del Estado, esta trayectoria da cuenta de una figura que, más allá de sus realizaciones, encarnó una concepción amplia de la profesión.

La obra de Valentín Vallhonrat y Gómez articula una síntesis entre conocimiento técnico, capacidad ejecutiva e innovación formal que resultó determinante para el desarrollo del hormigón armado en España y anticipó prácticas y perfiles profesionales contemporáneos. Su legado no solo perdura en las estructuras que ha dejado, sino también en la manera en que enfrentó los desafíos constructivos: con un enfoque integrador, sistemático y técnicamente solvente.

Vallhonrat se posiciona como un agente clave en la transición hacia una construcción moderna en España. Desde una perspectiva contemporánea, su figura aporta también elementos valiosos para la formación de los estudiantes de ingeniería civil: capacidad crítica, rigor técnico, apertura a la innovación y voluntad de colaborar con otras disciplinas. Reivindicar a Valentín Vallhonrat no es solo un acto de memoria profesional, sino también una oportunidad para reflexionar sobre el papel del conocimiento técnico en la construcción de nuestras ciudades y territorios.

Os dejo a continuación un par de artículo que permiten profundizar en la figura de este ingeniero. Espero que os resulten de interés.

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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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Impacto ambiental del hormigón con cementos con adiciones: ¿menos emisiones, pero menor durabilidad?

Uno de los artículos más citados en nuestro grupo de investigación es el que vamos a explicar a continuación. El artículo de García-Segura, Yepes y Alcalá examina en profundidad si la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del uso de cementos con adiciones compensa la disminución de su durabilidad y la reducción de la captura de CO₂ en comparación con el cemento Portland convencional.

Esta pregunta define con precisión el problema de investigación y estructuró el estudio en torno al impacto ambiental de diferentes mezclas de cemento, desde la producción hasta la demolición. La formulación de esta pregunta permite establecer objetivos específicos y una metodología rigurosa que garantice una evaluación cuantitativa y cualitativa de los efectos de la carbonatación y de la vida útil de las estructuras construidas con estos materiales.

El estudio se basa en un análisis del ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés) aplicado a una columna de hormigón armado de 3 metros de altura y sección transversal de 30 x 30 cm², reforzada con cuatro barras de acero de 20 mm de diámetro y con un recubrimiento de hormigón de 30 mm. Se evalúa el impacto ambiental de diferentes mezclas de cemento: Portland (CEM I), cementos adicionados con cenizas volantes (CEM II/A-V y CEM II/B-V) y cementos con escoria de alto horno (CEM II/B-S, CEM III/A y CEM III/B). La metodología incluye:

  1. Producción: Se calculan las emisiones derivadas de la extracción y procesamiento de materias primas, incluyendo el transporte hasta la planta de hormigón y la fabricación de barras de acero, considerando tasas de reciclaje.
  2. Construcción: Se incluyen las emisiones por bombeo y vibrado del hormigón.
  3. Uso: Se determina la durabilidad mediante el modelo de Tuutti, diferenciando las etapas de iniciación y propagación de la corrosión del acero embebido en función de la carbonatación.
  4. Demolición y reciclaje: Se evalúa la captura de CO₂ tras la demolición, considerando el impacto del tamaño del árido reciclado y el entorno de exposición.

La captura de CO₂ se cuantifica mediante ecuaciones basadas en la difusión de carbonatación, considerando coeficientes de carbonatación variables en función de la composición del cemento y del nivel de exposición ambiental.

El trabajo aporta datos cuantitativos sobre la relación entre las emisiones iniciales y la captura de CO₂ en cada etapa del ciclo de vida del hormigón. Se identifican las siguientes contribuciones clave:

  • Reducción de emisiones en la producción: CEM III/B (80% BFS) emite 70% menos CO₂ en su fabricación comparado con el cemento Portland.
  • Durabilidad reducida: Cementos con alto reemplazo de clinker presentan una vida útil 10% menor debido a una mayor tasa de carbonatación.
  • Captura de CO₂: Durante su uso, CEM III/B captura solo el 22% del CO₂ capturado por el cemento Portland. Considerando la demolición, el porcentaje asciende a 20%.
  • Impacto de reciclaje: Si el hormigón demolido se expone al aire, la captura de CO₂ puede reducir las emisiones totales en un 47%.

Los resultados muestran que, si bien los cementos con adiciones reducen las emisiones en la etapa de producción, su menor durabilidad aumenta las emisiones anuales. El cemento CEM III/B reduce inicialmente las emisiones en un 70 %, pero solo logra una disminución del 20 % cuando se consideran las emisiones anuales. Esto sugiere que, a la hora de seleccionar cemento, hay que equilibrar la reducción de emisiones iniciales con la vida útil de la estructura. La investigación también destaca la importancia de garantizar la exposición del hormigón reciclado al aire para maximizar su capacidad de secuestro de carbono.

Se identifican tres áreas clave para futuras investigaciones:

  1. Optimización de cementos adicionados: Investigación sobre el uso de aditivos y ajustes en la dosificación para mejorar la durabilidad sin comprometer la reducción de emisiones.
  2. Impacto ambiental de diferentes climas: Evaluación de la carbonatación y la vida útil del hormigón en condiciones climáticas diversas.
  3. Estrategias para maximizar la captura de CO₂ post-demolición: Desarrollo de procesos para incrementar la exposición del agregado reciclado al aire y mejorar la captura de carbono.

En resumen, el estudio ofrece un análisis exhaustivo de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al uso de cementos modificados. Aunque la reducción de emisiones en la producción de estos cementos es significativa, la menor durabilidad y la reducida captura de CO₂ requieren un análisis cuidadoso para garantizar la sostenibilidad del hormigón a largo plazo. La investigación subraya la necesidad de estrategias complementarias que optimicen la combinación entre las emisiones iniciales y la vida útil estructural para reducir el impacto ambiental global del sector de la construcción.

Referencia:

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI:10.1007/s11367-013-0614-0

Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: https://riunet.upv.es/handle/10251/49057, siendo el Copyright de Springer Verlag (Germany).

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Optimización del hormigón con nanocristalización catalizada: impermeabilización, protección y durabilidad

Figura 1. Plataformas petrolíferas en el Mar del Norte. Ambiente muy agresivo para el hormigón.

El hormigón es un material esencial en la construcción, pero su durabilidad se ve comprometida por factores como la carbonatación, la corrosión de las armaduras y la infiltración de agua y agentes agresivos. Las soluciones tradicionales de protección, basadas en recubrimientos superficiales, tienen limitaciones, ya que dependen de la adherencia al sustrato y pueden deteriorarse con el tiempo.

La nanocristalización catalizada surge como una alternativa innovadora que actúa desde el interior del hormigón, modificando su estructura capilar para mejorar sus propiedades mecánicas, aumentar su resistencia química y proporcionar una impermeabilización permanente sin alterar su aspecto.

Nanocristalización catalizada: una transformación desde el interior

El proceso de nanocristalización catalizada se basa en la interacción química entre nanosilicatos y el calcio libre presente en la matriz del hormigón. Para lograr una penetración efectiva, se emplea un procedimiento de nanofiltración que reduce el tamaño de las partículas de silicato a un rango comprendido entre 0,1 y 0,7 nanómetros. Así, el producto penetra profundamente en la red capilar y en los poros más finos del hormigón, donde reacciona con la cal libre para formar una estructura de nanocristales de cuarzo.

Figura 2. Recreación de la red nanocristalina generada en poros y capilares

Este proceso se desarrolla en varias etapas:

  1. Penetración por succión capilar: El nanosilicato, al estar en base acuosa, es absorbido por capilaridad. La magnitud de esta absorción depende del diámetro de los poros y la porosidad del hormigón.
  2. Gelidificación controlada: Se emplea un catalizador mineral que evita la reacción prematura con el calcio libre superficial, lo que permite una distribución homogénea del nanosilicato en el interior del hormigón.
  3. Cristalización interna: Durante un periodo de entre 12 y 15 días, los nanosilicatos reaccionan con la cal presente en el hormigón, formando una malla cristalina que sella los capilares y microfisuras.
  4. Efecto estructural: Al finalizar el proceso, la red de nanocristales aporta características similares a una armadura interna, aumentando la cohesión del material sin afectar su transpirabilidad.

Propiedades y beneficios en la construcción

El tratamiento mediante nanocristalización catalizada modifica significativamente las propiedades del hormigón, mejorando su comportamiento frente a diversas condiciones ambientales y químicas.

  • Impermeabilización profunda: A diferencia de los recubrimientos superficiales, este sistema genera una barrera cristalina en el interior del hormigón que impide la entrada de agua, pero no la sella por completo, lo que permite la salida de vapor y evita problemas de presión interna.
  • Incremento de la resistencia mecánica: La conversión de la cal libre en cuarzo aumenta la densidad y compactación del hormigón, y aumenta su resistencia a la compresión en un 32 % según ensayos de laboratorio.
  • Protección anticorrosiva: La restauración del pH por encima de 11,4 previene la oxidación de las armaduras y detiene la progresión de la carbonatación.
  • Durabilidad ampliada: Ensayos han demostrado que la vida útil del hormigón tratado puede multiplicarse entre 2,6 y 3 veces, reduciendo la necesidad de intervenciones y mantenimiento.
  • Sostenibilidad y compatibilidad con normativas: Al ser un tratamiento 100 % mineral, sin compuestos orgánicos volátiles ni disolventes, cumple con las normativas ambientales y de durabilidad estructural.

Aplicaciones en estructuras y proyectos reales

La tecnología de nanocristalización catalizada se ha implementado con éxito en diversos sectores de la construcción, tanto en estructuras nuevas como en rehabilitación de infraestructuras existentes:

  • Edificación: Se ha utilizado en cimentaciones, sótanos y elementos estructurales para prevenir filtraciones y mejorar la cohesión del hormigón. Los ensayos de penetración realizados en hormigón de 50 años han demostrado una reducción significativa de la permeabilidad al agua.
  • Puentes y viaductos: Se ha aplicado en tableros y cimentaciones para mitigar los efectos de la carbonatación y proteger las armaduras contra la acción de cloruros y sales de deshielo.
  • Túneles y muros pantalla: Su capacidad de sellado interno ha permitido eliminar filtraciones sin necesidad de aplicar recubrimientos superficiales.
  • Infraestructura portuaria: La alta resistencia a los cloruros y ambientes marinos agresivos ha reducido la erosión y el deterioro de los hormigones de muelles y diques, lo que ha minimizado los costes de mantenimiento.

Un cambio de paradigma en la protección del hormigón

El uso de la nanocristalización catalizada supone una evolución en la protección del hormigón, ya que aborda los problemas de degradación desde su origen. A diferencia de los tratamientos superficiales, que pueden desprenderse con el tiempo, esta tecnología modifica la estructura interna del material, lo que ofrece una protección e impermeabilización permanentes.

En un contexto donde la durabilidad y la sostenibilidad son prioridades, la aplicación de esta tecnología en la construcción y rehabilitación de estructuras no solo reduce los costes de mantenimiento, sino que también aumenta la vida útil de las edificaciones, alineándose con los nuevos estándares de calidad y eficiencia en la ingeniería civil.

Os dejo una presentación de la empresa sueca Komsol que os puede resultar de interés.

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