Concretos Ligeros
Definición y características sonla base de este artículo
dedicado a este importante producto que ya tiene más de 50 años
de ser utilizado.
El concreto ligero tiene características propias; por un medio espumoso adicionado a la mezcla se ha hecho más ligero que el concreto convencional de cemento, arena y grava, que por tanto tiempo ha sido el material empleado en las construcciones. Esto, sin embargo, es más bien una descripción cualitativa en vez de una definición. Asimismo, se ha sugerido definirlo como un concreto hecho con base en agregados de peso ligero, lo cual se presta a dudas ya que en todos lados se conoce por agregado de peso ligero aquel que produce un peso ligero. En todo caso, existen algunos concretos ligeros que ni siquiera contienen agregados.
En vista de la dificultad para definirlo, el concreto ligero fue conocido
durante muchos años como un concreto cuya densidad superficialmente
seca no es mayor a 1,800kg/m3. Por otra parte, con la aplicación
en miembros estructurales de concreto reforzado con agregados de peso
ligero, la densidad límite tuvo que ser revisada, ya que algunas
muestras de concreto hechas para este propósito a menudo daban
concretos de densidad (superficialmente secos) de 1,840 kg/m3,
o mayores. Esto, sin embargo, es aún concreto ligero dado que
resulta todavía bastante más ligero que el concreto común,
que usualmente pesa entre los 2,400 y 2,500kg/m3. El concreto
ligero se ha utilizado por más de 50 años. Su resistencia
es proporcional a su peso, y su resistencia al desgaste por la acción
atmosférica es casi como la del concreto ordinario. Con respecto
al concreto de arena y la grava tiene ciertas ventajas y desventajas.
Sus ventajas están en los ahorros en acero estructural y en los
tamaños disminuidos de la cimentación debido a cargas
disminuidas y una resistencia y un aislamiento mejores contra el fuego,
el calor y sonido. Sus desventajas incluyen un mayor costo (30 a 50
por ciento); la necesidad de más cuidado en la colocación;
la mayor porosidad y su mayor contracción por secado.
Los concretos ligeros son concretos de densidades menores a las de los
concretos normales hechos con agregados comunes. La disminución
de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de vacíos
en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado
grueso. Esta presencia de vacíos ocasiona la disminución
de la resistencia del concreto, por lo que muchas veces la resistencia
no es la condición predominante para los concretos, y en otros
casos se compensa. En construcciones de concreto, el peso propio de
la estructura representa una proporción importante en la carga
total de la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta
beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la consiguiente
reducción del tamaño de los distintos elementos estructurales,
llegando a los cimientos y al suelo con menores cargas. Básicamente
el uso de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas.
Para analizar el concreto
ligero o celular se estudian previamente sus propiedades y características,
en relación a las de aquellos concretos tradicionales. La característica
más evidente es su densidad, la cual es considerablemente menor
que la del concreto normal y con frecuencia solo implica una fracción
de la misma.
Las ventajas de tener materiales con baja densidad son numerosas. Por
ejemplo, reducción de las cargas muertas, mayor rapidez de construcción,
así como menores costos de transportes y acarreos. El peso que
gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante
en el diseño del mismo especialmente hoy en día en que la
tendencia es hacia la construcción de edificios cada vez más
altos. Los agregados producidos por aplicación de calor para expandir
la pizarra, arcilla, esquisto, la pizarra diatomácea, perlita,
obsidiana y vermiculita tienen una densidad de 650 a 900 kg/m3
para el caso del proceso mediante aglutinado y de 300 a 650 kg/m3
cuando se hacen en el horno giratorio. Los concretos que se obtienen tienen
densidades entre 1,400 a 1,800 kg/m3. Tienen la ventaja de
que se obtienen resistencias más elevadas que con cualquier otro
agregado ligero.
La
arcilla expandida
La arcilla expandida clinkerizada es un agregado inerte y ligero producido
industrialmente que reemplaza con ventajas tecnológicas a los agregados
naturales en la elaboración de concretos estructurales y aislantes
para la industria de la construcción. Se elabora con la más
moderna tecnología. Su proceso productivo utiliza arcillas naturales
seleccionadas y adecuadamente tratadas, que alcanzan en el horno rotativo
un estado piroplástico a temperaturas superiores a 1120°C.
Obtiene un agregado ligero inerte, formado por pellets que se caracterizan
por una estructura interna celular encerrada por una corteza ceramizada
sumamente dura y resistente. No contiene sustancias químicamente
activas orgánicas o inorgánicas no existiendo riesgos de
reacción álcali-agregado ni otro tipo de reacción
indeseable con los otros agregados, cemento o aditivos empleados en la
elaboración de concretos. Su ph es 7. La estructura celular interna
del pellet encapsulada en una cubierta cerámica clinkerizada es
que brinda a este material sus características de material ligero,
resistencia mecánica y aislamiento térmico, confiriendo
a los concretos una excelente relación entre peso propio y capacidad
estructural. Sustituye en forma directa al canto rodado, piedra triturada
y las arenas para producir concretos estructurales ligeros de igual resistencia
a la compresión y con un 30% menos de peso que los obtenidos con
agregados tradicionales.
Pizarra y arcilla expandidas
Todos los agregados expandidos de la pizarra y de la arcilla
son hechos calentando los materiales preparados al punto de fusión
donde llegan a ser blandos y se expanden debido a que los gases encerrados
se expanden. A excepción de un producto hecho de la pizarra, la
materia prima se procesa al tamaño deseado antes de que se caliente.
En algunos casos las partículas están cubiertas con un material
de un punto más alto de fusión para prevenir la aglomeración
durante la calcinación.
Concreto estructural
Los concretos estructurales ligeros elaborados con arcilla expandida,
cemento y arena, que permiten lograr dosificaciones de igual resistencia
a la compresión que las obtenidas con piedra triturada o canto
rodado con considerable reducción en el peso propio lo que se traduce
eventualmente en menores costos de mantenimiento de plantas y equipos
de transporte. Es práctica reconocida el empleo de concreto estructural
de arcilla expandida para la construcción de elementos antifuego.
Por su parte, estudios realizados en numerosas instituciones han determinado
que estos concretos son más eficientes a este respecto que los
de peso normal para una misma resistencia a la acción del fuego.
Aislamiento Acústico
La estructura celular de la arcilla expandida permite que las losas y
cerramientos ejecutados con este material amortigüen las vibraciones
propagadas por el medio ambiente y por vía de impacto, al degradar
su energía. En cuanto a la evaluación del efecto acústico
con la utilización de arcilla expandida, cabe decir que se cumplen
los valores generales que establece al respecto la bibliografía
sobre el tema, que lo relaciona con la densidad del material empleado.
En cuanto a los ruidos por golpes, es más efectivo (muestra mayor
aislamiento acústico que la correspondiente a su peso específico)
para los ruidos aéreos.
Pisos y rellenos térmicamente
aislantes
Están constituidos por arcilla expandida granulometría 0-3
mm, cemento y agua, sin la incorporación de arena. La estructura
interna abierta de este contrapiso le confiere alta capacidad de aislamiento
térmico, no degradable en el tiempo. La conductividad térmica
está relacionada con la densidad. Es por lo tanto altamente recomendable
para entrepisos y capas de nivelación y con pendiente en terrazas
y azoteas expuestas. Además permiten el tránsito peatonal
a las 24 horas de colocado.
Propiedades de los concretos
con agregado ligero
Permiten que los rangos de densidades oscilen entre 300 a 1,850 kg/m3.
Los rangos correspondientes de resistencia van entre 0.3 a 40 Mpa, e incluso
mayores. Las resistencias más elevadas se obtienen con contenidos
elevados de cemento (500 kg/m3, puede necesitarse hasta 70%
más que con agregados normales). Todos los agregados ligeros producen
concretos totalmente diferentes entre sí por lo que se requiere
un cuidadoso control. Las propiedades del concreto además se ven
afectadas por la granulometría del agregado, el contenido de cemento
y la relación agua/cemento. Los agregados ligeros tienen mayor
y más rápida absorción de agua. Las mezclas son más
ásperas, lo cual se puede disminuir con la inclusión de
aire, reduciendo el requerimiento de agua. Generalmente los contenidos
de aire totales por volumen son de 4 a 8% para tamaño máximo
de agregado de 20 mm, y de 5 a 9% para tamaño máximo de
10 mm. La trabajabilidad disminuye si se usan tanto agregados finos de
peso ligero como agregados gruesos de peso ligero por lo que se recomienda
usar agregados finos de peso normal y agregados gruesos de peso ligero
(Concreto semiligero). Generalmente estos concretos requieren de un 12
a un14% menos de agua de mezclado para lograr una misma trabajabilidad
que uno ligero. Puede sustituirse solo parte del agregado fino por agregados
finos de peso normal, pero siempre en volúmenes iguales. Para la
misma resistencia el módulo elástico de un concreto ligero
es menor que el de uno normal, (alrededor de un 24 a 50%) por lo tanto
las deformaciones son mayores.
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Tipos de agregado ligero
Los agregados ligeros son producidos expandiendo la arcilla, la pizarra,
la pizarra diatomácea, la perlita, la obsidiana y la vermiculita
con el uso de calor. Los agregados ligeros se venden bajo varios nombres
comerciales.
Características de los agregados
ligeros
Las características de los agregados ligeros varían de forma
importante. Por ejemplo, la resistencia del concreto hecha con pizarra
y arcilla expandida es relativamente alta y se compara de manera favorable
con la del concreto ordinario. La piedra pómez, la escoria, y algunas
escorias expandidas producen un concreto de resistencia intermedia. La
perlita, la vermiculita, producen un concreto de resistencia muy baja.
Las características del aislamiento de los concretos ligeros son
mejores que las de los concretos más pesados. El valor del aislamiento
del material más pesado (concreto triturado de pizarra y de arcilla)
es cerca de cuatro veces más que la del concreto ordinario. Todos
los agregados de peso ligero, a excepción de las pizarras y las
arcillas y escoria expandidas, producen los concretos de alta contracción.
La mayoría de los concretos ligeros tienen características
que los hacen más manejables ya que se pueden clavar y aserrar.
Aplicaciones
El uso del concreto ligero ha hecho posible, en algunas ocasiones, llevar
a cabo diseños que en otra forma hubieran tenido que abandonarse
por razones de peso. En estructuras reticulares, los marcos deben llevar
las cargas de pisos y muros. En ellos se pueden lograr considerables
ahorros en su costo si se utilizan losas de entrepiso, muros divisorios
y acabados exteriores a base de concreto ligero o celular. Desde el
punto de vista de la sustentabilidad, este material induce al ahorro
de materiales y en consecuencia al ahorro de energía y materia
prima en la producción de material de construcción. En
ese orden de ideas también contribuye por sus cualidades de aislamiento
térmico al ahorro de energía para el acondicionamiento
de la temperatura al interior de la vivienda o edificación. c
Nota: Este compilación de información fue realizada por Raul Huerta, teniendo como referencias: Concreto Celulares: Desarrollado por Geos Digitales Ltda. www.concretoscelulares.com; Flying Concrete. Manual para la construcción con concreto, Séptima edición, Departamento de los Estados Unidos.www.geocities.com/flyingconcrete así como Hormigonar. Revista de la Asociación Argentina del Hormigón Preparado. Diciembre 2004.
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