El desarrollo futuro de la tecnología del concreto puede partir de la visión del concreto común y los cambios que esperamos con las tecnologías actuales y las que habrán de evolucionar. Este factor de cambio se repite permanentemente en el desarrollo de la humanidad.

Por ejemplo, la literatura técnica de 1840 hablaba extensamente de las propiedades de la madera y del hierro, de las que hacía largas listas. El acero se mencionaba, pero más bien como una segunda reflexión ya que se consideraba un material extremadamente caro. En comparación con los costos de los materiales de entonces, el acero era poco adecuado para las grandes estructuras civiles. Cuarenta años después, se construyó el puente de Brooklyn en Nueva York con un factor de seguridad de 18 a 20.

Los métodos de producción y cálculo de nuestros días han mejorado tanto que permiten emplear factores que varían entre 2 y 4 para estructuras importantes y pueden ser tan bajos como 1.5, por ejemplo, para los factores empleados en ingeniería aeronáutica.

El concreto ha evolucionado en forma paralela, aunque este desarrollo no ha sido del mismo grado en todos los campos.

Las mejoras en el concreto ordinario son el punto de partida

Iniciaremos este recuento hablando sobre mejoras para el concreto ordinario, ya que si bien es útil conocer las tendencias sobre materiales y concretos de vanguardia, más útil es conocer las mejoras, controles y cuidados que harán del concreto de cada día un producto mejor. A fin de cuentas, no tiene mayor utilidad saber cómo se puede hacer concreto en la luna si el que realizamos en nuestra obra tiene estándares bajos de comportamiento.

El concreto común u ordinario es definido por Adam M. Neville como "el que se puede producir empleando los materiales disponibles actualmente y el saber hacer del dominio común". Para nuestra sorpresa, Neville apunta entre los factores de mejora (para acabar con los "enemigos inconscientes" de todo buen concreto) los siguientes:

. lograr que el obrero encargado de la producción del concreto sea una persona a la que se le exija cierto grado de especialización pues, aparentemente, esto no ocurre en la mayor parte de los países industrializados del orbe;

. modificar la actitud costumbrista de los ingenieros para aceptar el empleo de nuevos materiales;

. tener un buen curado, ya que este pecado de omisión en el concreto es uno de los factores que ocasiona mayores problemas y, aunque a nadie escapa su importancia, nadie obliga a su realización, especialmente porque sus consecuencias no son patentes y medibles;

. lo anterior reza también para una buena transportación, colocación y compactación.

Se ha avanzado en las técnicas de medición del concreto

Por lo que toca a nuevos aparatos para el mejor control del concreto, se han logrado avances en el desarrollo de nuevas y mejores pruebas que, de una manera sencilla, fácil y precisa, proporcionan datos del concreto fresco y endurecido. Ejemplo de ello son el medidor "K" de revenimiento que da resultados en un minuto; el minimedidor de aire para determinar contenido de aire en la mezcla; el probador K-5 de resistencia acelerada donde se expone un cilindro a una presión de 10 Mpa y a una temperatura de 149º C durante tres horas y se deja enfriar dos horas antes de obtener resultados a edades tempranas, lo cual toma cinco horas en comparación con las 24 de los métodos anteriores En lo referente a pruebas no destructivas surgen nuevas variantes a la prueba de desgajamiento (pull-out) y el aparato de resistencia a la penetración de punzón, el cual es similar en principio de funcionamiento a la Pistola de Windsor, aunque mucho más económico.

Sigue en pie la tendencia al desarrollo de nuevos aditivos

El empleo de subproductos como adición integrante de la mezcla es otro de los resultados de esta época, y la tendencia sigue siendo el desarrollo de mayor tecnología en ese sentido. Ejemplos de ello son los concretos con ceniza de cascarilla de arroz y los concretos con un elevado consumo de ceniza volante, ambos con un comportamiento mecánico adecuado y el último con características de bajo calor de hidratación, contracción diferida y resistencia que lo hacen recomendable para colados masivos como son presas o losas de cimentación.

El desarrollo comercial de los aditivos comenzó a finales del siglo pasado y en los albores del presente. Algunos, por ejemplo los inclusores de aire, han marcado épocas en la tecnología del concreto, en tanto que otros han desempeñado un papel complementario dentro del desarrollo tecnológico, al servir de complemento a los aditivos nuevos.

Entre los recientes desarrollos están la nueva generación de aditivos superfluidizantes, aditivos de innovación para el colado de concreto en climas fríos, agentes inclusores de aire, desarrollo de cementos libres de macrodefectos, aditivos activadores de escoria, aditivos inhibidores de la expansión álcali-agregado, aditivos para colados bajo el agua, aceleradores de fraguado libre de cloruros, aditivos controladores de fraguado y aditivos inhibidores de corrosión.

Los nuevos superfluidizantes, desarrollados a través de procesos de sintetización, han logrado grados de eficiencia mayores en hasta 30 por ciento que los obtenidos por sus antecesores –con sus consecuencias en el consumo–, tienen mayor retención del revenimiento y un aumento relativo de resistencia. El empleo de estos aditivos ha permitido aumentar la dosis de materiales tales como la ceniza volante o la escoria de alto horno para tener concretos con mejor resistencia al intemperismo. Otro producto derivado del empleo de los superfluidizantes son los sistemas cementados densificados de baja porosidad, donde se pueden alcanzar resistencias de 269 Mpa.

Los aditivos anticongelantes suprimen el punto de congelación del agua, lo que permite un mejor control en el empleo de concreto en climas fríos. Se ha informado que la combinación de aditivos y pequeñas cápsulas de agregados ligeros ofrece buenas expectativas.

Los cementos libres de macrodefectos se obtienen mediante procesos especiales de molienda y mezclado con cortantes de alta velocidad y su complementación con polímeros como aditivos. Las pastas así producidas alcanzan resistencias del orden de los 276 Mpa, las cuales son elevadas en comparación con los 55 Mpa logrados con humo de sílice en pastas.

Uno de los campos en que se requiere mayor investigación es el de aditivos para activar la escoria de alto horno. Los principales tipos de aditivo son álcalis cáusticos (hidróxidos de sodio, potasio o litio), sales de ácidos débiles sin silicato y sales especiales de silicato. La función de éstos es activar la reacción de la escoria sin la presencia de cemento. Como decíamos, este campo requiere mayor investigación ya que si bien estos concretos tienen características de muy bajo calor de hidratación y mayor resistencia a ácidos, los resultados de las investigaciones revelan valores contradictorios de desarrollo de resistencia y de las demás características de la mezcla, así como problemas de fraguado rápido, una consistencia no dócil, eflorescencia, mayor expansión álcali-agregado, mayor carbonatación y mayores costos.

En lo que respecta a las reacciones de los álcalis del cemento con los agregados del concreto, se han presentado algunas nuevas investigaciones para disminuir sus efectos. Sin embargo, no se tiene hasta la fecha un nuevo producto comercial que dé resultados garantizados. Se ha tratado de dar tratamiento a los agregados, pero los materiales pueden ser efectivos para un tipo de agregados e inocuos para otro.

El campo de los aditivos es muy amplio y desde las primeras patentes comerciales no se ha detenido su investigación y desarrollo. Como se puede ver, son los causantes de los cambios más grandes y probablemente continuarán siéndolo así en el futuro cercano.

Se promueve el empleo de materiales de alto comportamiento

Los materiales de alto comportamiento son productos de ingeniería que proporcionan ventajas específicas de comportamiento, por encima de sus contrapartes elaboradas con materiales convencionales. Por ejemplo, el concreto de alto comportamiento es más resistente y más durable que el concreto convencional y, en consecuencia, las estructuras hechas con aquel cuestan potencialmente menos en cuanto a construcción y mantenimiento.

La Federal Highway Administration (FHWA), dentro de su Programa para la Investigación Estratégica en Autopistas (conocido como SHRP por sus siglas en inglés) está promoviendo el empleo de estos materiales en las siguientes áreas:

. concreto de alto comportamiento,

. materiales compuestos de alto comportamiento,

. aluminio, y

. acero de alto comportamiento

. Concreto

El concreto de alto comportamiento es uno de los materiales más promisorios. Diez estados de la Unión Americana están realizando proyectos de puentes en los que se lo emplea. Por mencionar uno, el puente del condado de Sarpy, en Nebraska, tiene concreto de 82.7 megapascales en las vigas del puente y la losa tiene concreto de 55 megapascales con una permeabilidad al cloruro menor a los 1,800 culombios. Las resistencias en este tipo de concreto han ido traspasando umbrales cada vez mayores: si en una época se hablaba de resistencias de 40 Mpa, en 1980 se citaban ya resistencias de 60 y 75 Mpa y hoy día se pueden lograr sin problemas resistencias de 100 Mpa, a lo cual hay que agregar que están al alcance de la producción las resistencias de 120 Mpa. Ejemplos más conocidos de concreto de alto comportamiento que se pueden mencionar son los nuevos rascacielos que se levantan en la ciudad de Chicago, EUA, y las torres gemelas de la ciudad de Kuala Lumpur en Indonesia. En nuestro país ya se han realizado estos concretos; cuyo mejor exponente es el ala de ampliación del World Trade Center de la ciudad de México, con resistencias entre los 600 y 800 kg/cm² y valores muy bajos de contracción.

. Materiales compuestos

Los materiales compuestos de alto comportamiento tales como los materiales poliméricos reforzados con fibras, no han alcanzado su madurez en cálculo y empleo para estructuras civiles. No han surgido procedimientos confiables de análisis de predicción de falla, y los procedimientos para estructuras de viga compuesta, placa y cascarones se han desarrollado en gran parte a partir de métodos isotrópicos, sin tomar en cuenta el efecto del cortante interlaminar o haciendo suposiciones muy simplificadas. Se puede decir que están en el mismo punto de evolución que el acero de mediados del siglo XIX.

Para abreviar el periodo normal de tiempo que tal vez requeriría el desarrollo de las tecnologías necesarias, la FHWA está invirtiendo 11 millones de dólares por considerarla un área de investigación de alta prioridad de la que se esperan grandes oportunidades para la construcción de puentes atirantados. Otras aplicaciones esperadas son barras de refuerzo, rejillas, losas y anclajes para presfuerzo.

. Aluminio

Se están desarrollando nuevos sistemas de losa, aprovechando las características de bajo peso y mantenimiento del aluminio. Así, se está construyendo un puente experimental en la carretera 58, en la cañada de Little Búfalo en el condado de Mecklenburg, Virginia.

. Acero

Los aceros de alta resistencia aparecieron hace tiempo en el mercado. Sin embargo, sus problemas de soldabilidad marginal, dureza y resistencia a la corrosión han frenado su empleo. El programa se propone desarrollar nuevos aceros con mejores propiedades asociadas a su resistencia, las que serán puestas a prueba en puentes que se construirán tanto en Nebraska como en Tennessee, Estados Unidos.

Éstas son las conclusiones

La tecnología y el desarrollo de la ingeniería civil acompaña la marcha de la humanidad para facilitar mejores medios y estructuras que sirvan al desarrollo de las actividades de nuestras sociedades. El camino ha sido un ejemplo de mejora continua mediante un conocimiento más cercano de los materiales y el empleo de mejores técnicas para su aprovechamiento.

La rapidez del cambio ha dependido en muchos casos de la acertada administración de la investigación; a veces, de la necesidad de algún nuevo producto que surge, y en otras ocasiones, de su descubrimiento accidental.

Los nuevos materiales desarrollados son principalmente resultado de la administración de la investigación y de las tecnologías disponibles en los países avanzados. Los logros en este campo han sido generados por la necesidad de mejorar la eficiencia de los productos y llevarlos a un nivel competitivo superior al de otros sistemas y sus esquemas de financiamiento.

Es de esperar que estos desarrollos sirvan para disminuir el umbral de incertidumbre sobre el empleo y vida de servicio de los materiales y sobre la garantía de su utilización en el futuro cercano.

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Este artículo reproduce una ponencia presentada por el autor en el V Congreso Nacional de Ingeniería Civil realizado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de las Américas realizado en Cholula, Puebla, en enero de 1998.