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Tecnología del concreto para
un desarrollo Sustentable |
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Con la urbanización e industrialización crecientes, se ha dado un crecimiento correspondiente en la demanda mundial de aire y agua limpios, eliminación de desechos, transporte seguro y rápido de gente y mercancías, edificios residenciales e industriales y fuentes de energía. Aunque los humanos han usado muchos tipos de materiales de construcción desde la antigüedad, el concreto hecho con cemento portland ha emergido claramente como el material de elección para las necesidades de infraestructura moderna en el siglo XX. Por lo tanto, no es sorprendente que hoy día la industria del concreto sea el consumidor más grande de recursos naturales tales como agua, arena, grava y roca triturada. De acuerdo con una estimación, la industria del concreto está consumiendo agregados naturales a una tasa de aproximadamente 8 billones de toneladas cada año. La fabricación del cemento portland, que se usa comúnmente como aglomerante para las mezclas de concreto moderno, también requiere grandes cantidades de materiales naturales, tal como se describe enseguida. El consumo mundial de cemento portland se ha elevado de menos de dos millones de toneladas en 1880 a 1.3 billones de toneladas en 1996. Además de otras materias primas, cada tonelada de cemento portland requiere aproximadamente 1.5 toneladas de piedra caliza y cantidades considerables de energía eléctrica y derivada de combustibles fósiles. De acuerdo con el recientemente concluido Protocolo de la Convención sobre el Cambio del Clima en el Marco de las Naciones Unidas, muchos países han aceptado legalmente compromisos para reducir las tasas de emisión de los gases que contribuyen al calentamiento global para el año 2010. Evidentemente, existe una preocupación pública que crece rápidamente, y nosotros no podemos continuar ignorando por más tiempo las cuestiones de los problemas de la contaminación ambiental por un lado, y el agotamiento irrestricto de recursos naturales por el otro. Es esencial una resolución satisfactoria de esta preocupación. Si estas cuestiones permanecen sin resolver, presentan una clara amenaza a nuestro estándar de vida y, lo que es más importante, a todo el tejido de los sistemas de soporte de la vida del cual depende nuestro planeta. Nos estamos acercando a un punto muy importante en la historia de la humanidad con el advenimiento del nuevo milenio. A medida que entramos en esta nueva centuria, sería muy saludable mirar hacia atrás y reflexionar sobre las lecciones que pueden aprenderse del pasado, y construir una visión para el futuro. A fin de avanzar en la meta de lograr un desarrollo sustentable, obviamente tiene que llegarse a un equilibrio juicioso entre dos necesidades igualmente importantes de la sociedad, es decir, la infraestructura para apoyar un aceptable estándar de vida para la mayoría de los habitantes del mundo, y la protección de nuestro medio ambiente. Como el actor más importante en el desarrollo de la infraestructura y un consumidor importante de los recursos naturales limitados, la industria del concreto tiene la obligación de incorporar tecnologías ambientalmente seguras. En este artículo se identifican los elementos esenciales que, en opinión del autor, son cruciales para poner los cimientos sobre los que pueda construirse la estructura de una tecnología del concreto que sea amigable con el medio ambiente. Los tres elementos esenciales de estos cimientos son: conservación de los materiales para hacer el concreto, elevación de la durabilidad de las estructuras y un cambio paradigmático de un enfoque reduccionista a uno holístico en la investigación y enseñanza de la tecnología del concreto. Este concepto se ilustra en la figura1. Para el propósito de la ex posición, los tres elementos de la figura1 se muestran como independientes uno del otro. En realidad, están interrelacionados y son interdependientes. Por ejemplo, la elevación de la durabilidad del concreto también conserva los recursos naturales, y es necesario el enfoque holístico que se discute más adelante para tratar estos elementos. Importancia del problema Impulsados por presiones demográficas y alimentados por la tecnología, los ecosistemas del mundo están en crisis. A fin dar apoyo a más y más gente y proporcionar mejores condiciones de vida para la mayoría, las máquinas de la industria convierten las materias primas en productos para el consumidor a una tasa cada vez más grande. La contaminación ambiental como un producto secundario de la actividad industrial no es un problema nuevo. Sin embargo, la crisis ambiental que confrontamos actualmente es cuantitativa y cualitativamente diferente de cualquier otra que hayamos enfrentado antes: simplemente porque demasiada gente ha estado infringiendo el ecosistema del mundo durante el presente siglo es que el sistema como un todo -no sólo sus distintas partes- puede estar en peligro. De acuerdo con Gordon y Sampat en el Informe del Instituto de Vigilancia Mundial de 1999, un observador extraterrestre podría lógicamente llegar a la conclusión de que la conversión de materias primas en desechos es el propósito real de la actividad humana en el planeta Tierra. Otro tema de considerable importancia para el futuro es la gran disparidad en los estándares de vida en diferentes partes del mundo. Nosotros estamos divididos en dos mundos que coexisten uno al lado del otro, y ambos están empeñados en explotar los recursos naturales de la tierra. El primer mundo disfruta de un alto estándar de vida y está formado por las personas que viven en América del Norte, Europa Occidental y Japón, y que comprenden aproximadamente 10 por ciento de la población del mundo, pero que registran aproximadamente 70 por ciento del consumo total de energía. Estas economías están impulsadas por el consumismo, y generan considerables desechos y contaminación en una base per cápita.Las personas en Asia (excepto Japón), África y América del Sur, en un número de casi 5 billones, forman el segundo mundo. Por varias razones, incluyendo altas tasas de crecimiento de la población, estos últimos países están menos desarrollados industrialmente y tienen un estándar de vida mucho más bajo. A juzgar por el número de grandes proyectos de infraestructura que se están desarrollando actualmente en Europa Occidental, América del Norte y Japón, es obvio que el mundo industrialmente avanzado no está disminuyendo el uso de los recursos naturales limitados de la tierra. Al mismo tiempo, el mundo de los países menos desarrollados ha acelerado grandemente el ritmo de industrialización en un intento de lograr un mejor nivel de vida para las masas pobres. No es difícil imaginar el resultado final de este proceso: la continuación de altas tasas de consumo de recursos naturales por un lado y las correspondientes altas tasas de contaminación ambiental por el otro. Claramente, es inevitable un desastre ambiental en el nivel global, a menos que tanto el mundo industrialmente rico como el industrialmente pobre compartan por igual la responsabilidad de encontrar y adoptar tecnologías para un desarrollo sustentable. La definición de desarrollo sustentable La Cumbre de la Tierra de 1992 en Río de Janeiro definió el desarrollo sustentable como una actividad económica que está en armonía con el ecosistema de la tierra. En un mundo ideal, la mejor manera de asegurar un desarrollo sustentable sería practicando un sistema de trueque con las cosas que generosamente da la tierra, en el cual los humanos tomaran tan poco como fuera posible de las cosas buenas, y regresaran tan poco como fuera posible de las cosas malas. Aunque nosotros nunca podamos cumplir esta regla de oro, podemos al menos tratar de procurarla en todas nuestras actividades económicas e industriales. Aunque las industrias del vidrio, papel, plástico y hierro han estado reciclando exitosamente algunos de sus productos secundarios en la fabricación de nuevos productos, esto no es posible en el caso de todas las industrias. Por ejemplo, los hornos metalúrgicos producen grandes cantidades de escoria, y las plantas termoeléctricas que utilizan carbón producen enormes volúmenes de ceniza de carbón. Estos subproductos no pueden ser reciclados nuevamente en las industrias que los producen. Sin embargo, nosotros estaríamos siguiendo el espíritu de la regla de oro si fuéramos capaces de usar los productos secundarios de una industria como materias primas para otras industrias, en vez de eliminarlos en tierras de relleno y en estanques. Este reciclaje o "ecología industrial" lo están practicando cada vez más las industrias del cemento y del concreto. Sin embargo, es necesario hacer mucho más. Tecnología del concreto para un desarrollo sustentable Nosotros hemos identificado un fundamento que comprende al menos tres elementos que son necesarios para apoyar la estructura de una tecnología del concreto amiga del medio ambiente para un desarrollo sustentable (figura1). Estos elementos se exponen individualmente a continuación. Conservación de los materiales para hacer concreto Los agregados, el cemento y el agua son los componentes primarios del concreto. Es posible conservar grandes cantidades de cada uno de estos recursos con la adopción de las tecnologías amigables del medio ambiente descritas en publicaciones recientes. Por ejemplo, la literatura publicada tiene numerosas historias de casos de la sustitución exitosa del agregado natural por el concreto triturado proveniente de la demolición y de obras de construcción. El agua reciclada de las plantas de concreto premezclado ha sido satisfactoriamente usada como sustituto de agua fresca de mezclado para el concreto. En este artículo no se tiene la intención de cubrir con detalle este tema. Sin embargo, sobre la cuestión de la conservación del cemento portland, que es de vital importancia, el autor quisiera citar a continuación dos párrafos de un documento anterior.2 El objetivo de un desarrollo sustentable para las industrias del cemento y del concreto puede alcanzarse si hacemos un esfuerzo serio encaminado a la utilización completa de los subproductos cementantes y puzolánicos producidos por las plantas de energía eléctrica y las industrias metalúrgicas. De acuerdo con Manz,3 en 1992 se produjeron 500 millones de toneladas de ceniza de carbón, y únicamente 32 millones de toneladas fueron usadas como puzolana por las industrias del cemento y del concreto, lo que representa aproximadamente 7 por ciento de la ceniza total disponible. La producción anual actual de la ceniza de carbón se estima en aproximadamente 650 millones de toneladas, de las cuales, al menos 70 por ciento, o 450 millones de toneladas, es ceniza volante o ceniza fina, que generalmente es adecuada para usarse como puzolana. Hoy día, la tasa anual de consumo de ceniza volante en el nivel mundial por parte de las industrias del cemento y del concreto se estima en aproximadamente 35 millones de toneladas, lo que es deprimentemente bajo. Otro subproducto que se usa para la sustitución del cemento es la escoria de los altos hornos de hierro. Aunque la producción mundial de esta escoria es de aproximadamente 100 millones de toneladas por año, su tasa de utilización como sustituto del cemento es todavía baja, debido a que, en muchos países, solamente una pequeña porción de la escoria es procesada en la forma cementante. El autor2 se sorprendió al hacer un descubrimiento interesante: cantidades relativamente grandes de ceniza de carbón eliminables y de escoria de altos hornos de hierro eliminables están disponibles precisamente en aquellos países que requerirán grandes cantidades de cemento en el futuro. Por ejemplo, China e India juntos producen aproximadamente 200 millones de toneladas de ceniza de carbón cada año. Rusia y los países europeos, principalmente Polonia y la antigua Checoslovaquia, Rumania, Alemania, España y el Reino Unido, producen aproximadamente 250 millones de toneladas de ceniza de carbón por año. Además, al menos 50 millones de toneladas de la producción anual total de 100 millones de toneladas de escoria de altos hornos viene de China, India y Europa. Al mismo tiempo, nótese que casi 450 millones de toneladas del incremento total proyectado en el consumo del año 2005 se espera que provenga de estos países (tabla 1). Debería ser inmediatamente obvio que, si podemos encontrar la manera de usar toda o la mayor parte de la ceniza de carbón disponible y de la escoria de altos hornos de hierro, ya sea en forma de cemento portland combinado o como aditivos minerales en el concreto, seríamos capaces de satisfacer la demanda de cemento proyectada para el año 2005 sin ningún incremento en la capacidad presente de la producción de clinkler de cemento portland. De esta manera puede asegurarse un desarrollo sustentable de las industrias del cemento y del concreto, tal como se definió previamente. Considerando los beneficios ecológicos adicionales que se describen a continuación, es difícil imaginar una mejor solución al problema. Casi 90 por ciento de la ceniza de carbón y de la escoria metalúrgica que se produce actualmente termina finalmente en aplicaciones de poco valor, tales como rellenos de tierra o bases de carretera, o simplemente se elimina en estanques y pilas de reserva. La eliminación de esta manera no es solamente un desperdicio, sino que además es dañino para la salud humana, ya que estos materiales contribuyen a la contaminación de la tierra, el aire y el agua del subsuelo. Estos materiales de los subproductos generalmente tienen metales tóxicos. La industria del concreto proporciona un vehículo preferido para su uso y eliminación, ya que la mayoría de los metales dañinos pueden ser inmovilizados y seguramente incorporados en los productos de hidratación del cemento. De hecho, debido a su gran tamaño, la industria del concreto es probablemente el hogar ideal para la eliminación segura y económica de millones de toneladas de subproductos. Con base en un estudio hecho por Schiessl y Hohberg,4 la figura 2 muestra la excelente compatibilidad ambiental de un mortero hecho con una mezcla de cemento y ceniza volante. En una prueba de lixiviación real (prueba de tanque), los autores reportaron que únicamente 0.09 mg/kg de zinc y 0.15 mg/kg de cromio fueron lixiviados de un mortero de cemento-ceniza volante, cuando las cantidades totales de los metales agregados al mortero fueron 185 mg/kg y 53 mg/kg, respectivamente. Cuando se aumentaron en proporción a los grandes elementos de concreto que tienen relaciones de superficie-a-volumen mucho más pequeñas, se vio que estos números serían insignificantes. Dadas las enormes ventajas que son posibles con la sustitución a gran escala del cemento por productos puzolánicos y cementantes, ¿es realmente posible acelerar su uso en las industrias del cemento y del concreto, como se pretende aquí? En el artículo anterior del autor,2 se exponen con más detalle los mayores obstáculos que evitan altas tasas de utilización de subproductos industriales en el concreto, las sugerencias para vencer estos obstáculos e historias de casos del uso de altos volúmenes de ceniza volante. Malhotra1 y Langley y Leaman5 reportan las aplicaciones de campo del concreto estructural de alta calidad, con el reemplazo de hasta 60 por ciento de cemento por ceniza volante clase F o clase C según ASTM. En un documento anterior,6 el autor cita ejemplos de presas de concreto y pavimentos de concreto para autopistas compactadas con rodillos, con el reemplazo de 70 a 80 por ciento de cemento por ceniza volante, e inclusive ceniza volante no estándar. Aumento de la durabilidad de las estructuras de concreto Tal como se dijo antes, los recursos naturales de la tierra se conservan cuando la vida de servicio de un producto manufacturado se prolonga. Recientemente, se han desarrollado numerosos materiales y métodos para elevar la durabilidad de las estructuras de concreto. Debido al alto costo de los materiales y las tecnologías complejas involucradas, solo han encontrado aplicaciones limitadas. El concreto ordinario es el material de elección para la construcción debido a que es un producto relativamente económico y de tecnología simple. Por lo tanto, el reto consiste en hacer que el concreto ordinario sea un material de construcción de alto rendimiento y muy durable para las estructuras futuras. Es de conocimiento general que las causas más importantes del deterioro de estructuras de concreto reforzado son la corrosión del acero de refuerzo, la exposición a ciclos de congelación y deshielo, la reacción álcali-sílice y el ataque de sulfatos. A partir de la revisión de la historia de casos de degradación del concreto, el autor7 desarrolló un enfoque holístico que abarca las causas más importantes del deterioro del concreto. Este enfoque está basado en la experiencia de campo, que demuestra que con cada una de estas cuatro causas de deterioro del concreto, un alto grado de saturación de agua es un prerrequisito para los mecanismos responsables de la expansión y el agrietamiento del concreto. Por lo tanto, la impermeabilidad del concreto, que es la primera línea de defensa contra un ambiente hostil, debe de alguna manera quebrantarse antes de que el material sea seriamente dañado. Los datos indican que, en comparación con otras propiedades, la integridad o la sanidad del concreto, es decir, la inmunidad frente al agrietamiento, está íntimamente relacionada con la durabilidad del mismo. Un extenso reporte de Burrows8 ha demostrado de manera concluyente que la práctica moderna de la construcción con concreto no pone la debida atención a las dos causas principales del agrietamiento temprano del concreto, es decir, la contracción térmica y la contracción por secado. Impulsadas por la gran velocidad de construcción, las mezclas de concreto tienden actualmente a tener un alto contenido de cemento portland normal o de alta resistencia temprana. La extensibilidad o resistencia al agrietamiento de tales concretos serán bajas debido al incremento de la contracción por secado, la contracción térmica y el módulo elástico, por un lado, y a una reducción en el coeficiente de fluencia, por el otro. Esta es la razón por la cual las mezclas de concreto de alta resistencia temprana son más vulnerables al agrietamiento que las mezclas de concreto moderadas o de baja resistencia. Tradicionalmente, el agrietamiento estructural se controla con el uso de suficiente refuerzo de acero, pero, como se explica a continuación, la sustitución de algunas grietas anchas por numerosas microgrietas invisibles e imposibles de medir no es una buena solución para los problemas de durabilidad del concreto. Las consideraciones teóricas precedentes están confirmadas por la experiencia de campo. En 1995, el Programa Nacional de Investigación y Cooperación de Carreteras de Estados Unidos realizó una encuesta de tableros de puentes de concreto recién construidos. Al notar que más de cien mil tableros de puente mostraban grietas transversales, inclusive antes de que una estructura cumpliera un mes, Rogalla y otros 9 llegaron a las siguientes conclusiones: Una combinación de contracción térmica y contracción por secado fue la causa de la mayoría de las grietas, y no las cargas de tránsito o la vibración durante el endurecimiento del concreto. Por lo regular, los tableros están hechos de concreto de alta resistencia. Estos concretos tienen un alto módulo de elasticidad a una edad temprana. Por lo tanto, los tableros desarrollan grandes esfuerzos para un cambio de temperatura dado o una cantidad de contracción por secado, y lo que es más importante, hay poca fluencia del concreto para aliviar estos esfuerzos. Los
concretos de alta resistencia contienen habitualmente más cemento.
En pocas palabras, de acuerdo con un enfoque holístico del deterioro del
concreto, un concreto bien construido y apropiadamente consolidado y curado
permanecerá esencialmente impermeable, tanto tiempo como los poros y las
grietas presentes no formen una red interconectada de rutas que conduzcan
a la superficie.
Una vez que el concreto ha perdido la impermeabilidad, puede llegar a
saturarse, y los iones dañinos pueden también moverse hacia el interior.
Cuando el agrietamiento térmico y la durabilidad tienen una importancia
primordial, la experiencia muestra que la solución más rentable es el
reemplazo de una parte del cemento portland de la mezcla de concreto por
ceniza volante o por escoria, a la vez que se cumplen los requisitos de
fraguado y endurecimiento de la obra en condiciones ambientales dadas. Soluciones más costosas para elevar la vida de servicio de una estructura de concreto reforzado incluyen el uso de aditivos inhibidores de corrosión, acero de refuerzo, revestimiento epóxico, revestimientos exteriores para concreto y protección catódica de la estructura. Además, existen datos limitados sobre la extensión de la vida de servicio a través de la adopción de estos métodos. Los comentarios anteriores sobre la elevación de la durabilidad de estructuras de concreto son aplicables a la construcción nueva. Por el interés de la economía de costos y la conservación de recursos, no debe ignorarse la elevación de la vida de servicio de las estructuras de concreto existentes por medio de la reparación y la rehabilitación. Debido al tremendo crecimiento de la industria de la reparación del concreto en años recientes, no es posible cubrir el tema en este artículo. No obstante, puede notarse que el concreto superfluidificado que contiene ceniza volante y humo de sílice, los revestimientos exteriores para el concreto y la protección catódica de las estructuras están siendo cada vez más consideradas para prolongar la vida de servicio de estructuras existentes expuestas a condiciones severas ambientales. Enfoque holístico para la investigación y enseñanza de la tecnología del concreto Entre los investigadores experimentados en el área de durabilidad del concreto, existe una apreciación cada vez mayor del valor de un enfoque holístico en la investigación de la tecnología del concreto y la práctica de campo. Tal como se expone en lo que sigue, el enfoque reduccionista prevaleciente es, de hecho, responsable de muchas prácticas derrochadoras actuales de la tecnología del concreto. De acuerdo con este enfoque, todos los aspectos de un sistema complejo pueden ser completamente comprendidos y controlados reduciéndolos a sus partes y considerando únicamente una parte cada vez. Como resultado, las especificaciones y los métodos de prueba para la durabilidad del concreto han dejado de considerar que la durabilidad no es una propiedad intrínseca dependiente únicamente de los materiales con que se hace el concreto y las proporciones de la mezcla. Es un criterio de comportamiento holístico (perteneciente a toda la estructura), que se determina por otros varios factores, incluyendo condiciones de exposición ambiental, diseño estructural y tecnología de procesamiento del concreto. Con base en su amplia experiencia en el deterioro del concreto debido a la reacción álcali-sílice (RAS; en inglés: álcali-sílica reaction, ASR), Idorn10 ha hecho una muy interesante descripción del ascenso y descenso de seis décadas de investigación de tecnología del concreto, la que, en su opinión, ha llegado a ser gradualmente infectada con la filosofía reduccionista y el empirismo del laboratorio. De acuerdo con Idorn, se han desarrollado aproximadamente 40 métodos de prueba durante el curso de la investigación sobre la RAS, pero ninguno de ellos, incluyendo el C289 y el C227 del ASTM, puede establecer si un agregado reactivo causará una reacción dañina o no dañina si se usa en el concreto de campo. A pesar del hecho de que una reacción dañina ha predominado en la práctica de campo, la adopción de una política sin riesgos de la RAS en Estados Unidos ha llevado al rechazo de cementos con alto contenido de álcalis y de muchos depósitos de agregados que fueron encontrados reactivos en las pruebas de laboratorio. Por otro lado, los países más pequeños como Dinamarca e Islandia, en donde no se disponía de cementos con bajo contenido de álcalis y los agregados reactivos eran abundantes, han buscado afanosa y exitosamente una política de bajo riesgo de RAS, de acuerdo con la cual un aditivo puzolánico (es decir, arcilla calcinada o humo de sílice), se incorporó al concreto hecho con cemento con alto contenido de álcalis y agregados reactivos. La política de bajo riesgo de RAS es claramente holística, ya que desanima el desperdicio de materiales y promueve el uso de subproductos industriales tales como el humo de sílice y la ceniza volante para elevar la durabilidad del concreto.
De manera similar, en una revisión lúcida del ataque de álcali-agregado
en el concreto, Swamy11 estableció que "para atacar y causar daño", deben
estar presentes los tres elementos de la triada, es decir, suficientes
álcalis en el concreto, una cantidad crítica del agregado reactivo y suficiente
humedad". También observó que, en un ambiente húmedo, la presión por hinchamiento
del gel de la RAS tiene pocas probabilidades de crear situaciones de peligro
estructural en un elemento de concreto reforzado bien diseñado. Las implicaciones económicas y ecológicas de las conclusiones de Swamy son muy claras. Por ejemplo, no es necesario rechazar materias primas con alto contenido de álcalis para la fabricación de cemento, o los agregados reactivos para hacer las mezclas de concreto, a condición de que la estructura de concreto permanezca seca durante su vida de servicio, y que esté apropiadamente reforzada. Esta es una buena ilustración de un enfoque holístico para la durabilidad que considera las condiciones climáticas y el diseño estructural, además de los materiales para hacer el concreto, las proporciones de la mezcla y los métodos de procesamiento. Un tema altamente controvertido en la tecnología del concreto actualmente es el daño causado por el fenómeno FRE (formación retardada de etringita; en inglés:delayed ettringite formation, DEF). Empleando un enfoque holístico, Collepardi12 ha llegado a la conclusión de que ocurriría un alto riesgo de daño debido a la FRE, solamente si las tres condiciones siguientes estuvieran presentes: liberación tardía de sulfatos, microgrietas en el concreto y exposición al agua. Una vez más, las implicaciones económicas y ecológicas de esta conclusión son profundas. Por ejemplo, para la producción de clinker de cemento portland, no es necesario detener el uso de combustibles secundarios tales como llantas viejas de automóviles y coque de petróleo, que usualmente contienen altas cantidades de azufre. Desde el punto de vista económico y ecológico, una solución preferible es reducir las posibilidades de agrietamiento y microagrietamiento excesivo y de penetración de agua durante la vida de servicio del concreto hecho con un cemento portland que contiene cantidades de sulfato más altas que lo normal. Puede notarse que un enfoque holístico no debe confundirse con un enfoque de sistemas, el cual se practica comúnmente en la solución de problemas complejos. Un enfoque integrado que considera tanto el diseño estructural como los aspectos de durabilidad estructural es un buen ejemplo de un enfoque de sistemas. Sin embargo, no es lo suficientemente amplio para ser llamado holístico. El enfoque holístico tiene sus raíces en la idea de que el todo existe antes que las partes. Por ejemplo, el enfoque holístico considera a la sociedad como un todo y a la industria del concreto como una parte de ese todo. Por lo tanto, además de proveer un material de construcción de bajo costo, la industria del concreto debe asumir la responsabilidad de otras necesidades sociales, por ejemplo, la conservación de los recursos naturales de la Tierra y la eliminación segura de los desechos contaminantes producidos por otras industrias, tal como se discutió previamente. En pocas palabras, si el desarrollo sustentable es una rueda, y la conservación de los materiales para hacer el concreto y la durabilidad son los rayos de esa rueda, entonces el enfoque holístico en la tecnología del concreto es el perno maestro de la rueda. La pregunta difícil es: ¿Cómo podemos nosotros lograr un cambio paradigmático hacia un enfoque holístico desde las prácticas reduccionistas actualmente prevalecientes en la industria? A fin de desarrollar una práctica de campo holística para la industria del concreto, la investigación en tecnología del concreto debe primero convertirse en holística, y la investigación en tecnología del concreto no se volverá holística sin una transformación más importante de las mentes que guían la actual enseñanza de la ingeniería en general, y la enseñanza de la ciencia del concreto en particular. Por supuesto, para desarrollar una tecnología holística del concreto, el proceso de reforma debe empezar en las universidades. ¿Están proveyendo las universidades el entrenamiento adecuado a las futuras generaciones de ingenieros y tecnólogos para resolver las cuestiones de la durabilidad del concreto y de la eliminación libre de contaminación de grandes cantidades de subproductos industriales de una manera holística? A juzgar por el gran número de cursos de tecnología del concreto y los curricula de la enseñanza de la ingeniería en el nivel mundial, la situación parece consternante. Por ejemplo, una encuesta en 1995 de las escuelas de ingeniería civil en Estados Unidos mostró que la mayoría de los alumnos que estaban por graduarse recibían solamente una exposición insignificante de temas de concreto y cemento, ofrecidos como parte de un curso obligatorio sobre todos los materiales de la ingeniería. Menos de la mitad de las instituciones que respondieron el cuestionario ofrecían un curso opcional de un semestre de tecnología del concreto. Difícilmente algunos de estos cursos se ofrecen en el nivel de graduados, y sólo algunos estudiantes se embarcan en la investigación experimental del concreto. Obviamente, la enseñanza de la tecnología del concreto requiere una reestructuración completa antes de llegar a ser capaz de resolver las ingentes necesidades de la sociedad. De hecho, esta falta de un enfoque holístico es una cuestión mucho más seria que abarca el campo completo de la educación general hoy día. En un libro recientemente publicado, Wilson13 escribe: "La mayoría de las cuestiones que fastidian a la humanidad diariamente -conflictos étnicos, escalada armamentista, sobrepoblación, aborto, medio ambiente, pobreza endémica, para citar algunos que se presentan más persistentemente ante nosotros- no pueden ser resueltos sin integrar el conocimiento de las ciencias naturales con el de las ciencias sociales y las humanidades. Solamente el flujo a través de estas fronteras proporcionará una visión clara del mundo tal como realmente es: no puede adquirirse una perspectiva equilibrada estudiando las disciplinas en partes separadas, sino más bien procurando lograr consiliencia entre ellas". ¿Qué es consiliencia? Consiliencia se define como la unificación del conocimiento ligando los hechos y las intuiciones por medio de disciplinas para crear una base común para la acción. Wilson cita un ejemplo para ilustrar su punto de vista. Una versión adaptada del ejemplo de Wilson se muestra en la figura 3. Se dibujan dos líneas que se interceptan formando una cruz. Un cuadrante se designa como desarrollo socioeconómico, el siguiente como ciencias de la vida, el siguiente como ética y el último como política ambiental. De acuerdo con Wilson, nosotros intuitivamente pensamos que estos cuatro dominios están íntimamente conectados, de modo que una pregunta racional en uno proporciona información para el razonamiento en los otros tres; no obstante, cada dominio permanece aparte en el pensamiento contemporáneo con sus propios practicantes, lenguaje, modos de análisis y estándares de validación. El resultado es la confusión. Ahora bien, si se dibuja una serie de círculos concéntricos alrededor del punto de intersección, es en el anillo que está más cerca de la intersección (en donde existe la mayor parte de los problemas del mundo real) donde el análisis fundamental es más necesario, y sin embargo, virtualmente no existen mapas que puedan guiarnos. Únicamente en la imaginación podemos nosotros viajar en el sentido de las manecillas de un reloj desde el reconocimiento de las necesidades de infraestructura para el desarrollo socioeconómico de la sociedad hasta la selección de soluciones basadas en las ciencias biológicas, las cuestiones éticas involucradas en la consecución de la justicia global social, y luego el desarrollo de una política ambiental segura. Puesto que, en todas partes, los gobiernos no saben qué hacer para identificar las mejores políticas para la utilización de los recursos naturales, eso demuestra que el desarrollo sustentable todavía no es una ciencia; es apenas un arte primitivo cuyos beneficios económicos, sociales y psicológicos permanecen completamente inexplorados. Wilson13 dice que ha llegado la hora de lograr este objetivo en la realidad. De acuerdo con él, la cuestión de cuán acertadamente se puede elegir una política dependerá de la facilidad con que el público educado, no solamente los intelectuales y los líderes políticos, pueda pensar acerca de estos y otros circuitos similares, empezando desde cualquier punto y moviéndose en cualquier dirección. Esto requiere evidentemente un enfoque holístico en la educación pública. Un modelo simplificado para la evolución de la tecnología para el desarrollo sustentable se muestra en la figura 4. Los tres círculos, con solamente un pequeño espacio que se traslapa entre ellos, representan el estado del arte. Ocurrirá un crecimiento significativo del área ocupada por la TDS (tecnología para el desarrollo sustentable; en inglés: technology for sustainable development, TSD) cuando haya un traslape considerable entre los círculos. En los tres círculos ya se están llevando a cabo esfuerzos para integrar las tecnologías socioeconómicas y de desarrollo con una base científica unificada que incluye tanto las ciencias físicas como las de la vida. Es el círculo que representa la ética y los valores humanos el que necesita más atención, ya que la tecnología, a menos que se atempere con valores humanos, puede llevar a la raza humana a consecuencias desastrosas. Conclusión No tenemos que esperar que los desastres ambientales nos enseñen cómo lograr un desarrollo sustentable. Con toda seguridad, nosotros habremos de ser capaces de tener una visión, y luego de dar nueva forma a nuestra vida en este planeta, de tal manera que ofrezca bienestar a largo plazo en vez de poner en riesgo la supervivencia de futuras generaciones. Son inminentes un nuevo siglo y un nuevo milenio. Este es un tiempo apropiado para considerar las necesidades futuras de la sociedad y de qué manera ellas pueden afectar la industria del concreto. Entre las fuerzas que van dando forma al mundo del mañana está el crecimiento poblacional sin precedente, la industralización y urbanización creciente y las amenazas al medio ambiente por la contaminación incontrolable. En pocas palabras, el desarrollo sustentable ha emergido como el problema clave para el siguiente siglo. El problema consiste en que el desarrollo sustentable es un arte cuyos beneficios económicos, sociales y psicológicos están todavía por ser completamente explorados. En el futuro, será necesaria una reestructuración completa de la educación pública para que traiga consigo una era de desarrollo sustentable. Mientras tanto, puesto que la industria del concreto es el actor más importante para satisfacer las necesidades de infraestructura de nuestra sociedad en proceso de industrialización, y por lo tanto, el consumidor más grande de recursos naturales, nosotros podemos empezar el proceso de desarrollo sustentable por medio de la adopción de tecnologías de conservación de materiales, de métodos para aumentar la durabilidad, y de la afanosa búsqueda de investigación y educación holísticas en la tecnología del concreto. Referencias 1. Malhotra, V.M., "Making concrete greener with fly ash", Concrete International, vol. 21, núm.5, mayo de 1999, pp. 61-66. 2. Mehta, P.K., "Role of pozzolanic and cementitious materials in sustainable development of the concrete industry", en: V.M. Malhotra (ed.), Fly ash, slag, silica fume and other natural pozzolans, SP-178, American Concrete Institute, Farmigton Hills, Mich., 1998, pp. 1-20. 3. Manz, O.E., "Worldwide production of coal ash and utilization in concrete and other production", Fuel, vol.76, núm.8, 1997, pp. 691-696. 4. Schiessl, P., e I. Hohberg, "Environmental compatibility of cement-based building materials", Proceedings of the Mario Collepardi Symposium on Advances in Concrete Technology, 1997, pp. 27-48. 5. Langley, W.S.y G.H. Leamen, "Practical uses of high-volume fly ash in concrete utilizing a low-calcium fly ash",en: V.M. Malhotra (ed.), Fly ash, slag, silica fume and other natural pozzolans, SP-178, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.,1998, pp. 545-574. 6. Mehta, P.K., "Advancements in concrete technology", Concrete International, vol. 21, núm. 6, junio de 1999, pp. 69-76. 7. ______, "Durability - Critical issues for the future", Concrete International, vol.19, núm.7, julio de 1997, pp. 69-76. 8. Burrows, R.W., "The visible and invisible craking of concrete", monografía núm.11, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1999, 78 pp.
9. Rogalla, E.A., P.D. Kraus y D.B. McDonald, "Reducing transverse cracking
in new concrete bridge decks", Concrete Construction, vol. 40, 1995, pp.
735-738. 10. Idorn, G.M., Concrete progress from Antiquity to the Third
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Mehta (ed.), Concrete technology: Past , present, and future, SP-144,
American Concrete Institute, Farmington Hills Mich., 1994, pp. 105-140.
12. Collepardi , M., "A holistic approach to concrete damage induced by
delayed ettringite formation", Proceedings of the Mario Collepardi Symposium
on Advances in Concrete Technology, 1997, pp. 373-396. 13. Wilson, E.O.,
Consilience, the unity of knowledge, Alfred Knopf Inc., 1998, 325 pp.
P. Kumar Mehta es Profesor Emérito de Ingeniería Civil de la Universidad
de Berkeley, California. Recientemente se jubiló, después de 30 años en
esa facultad. Miembro del ACI, es autor de numerosos estudios sobre las
propiedades del concreto y materiales cementantes para la construcción.
En la reciente convención de Chicago, Ill., fue galardonado con el Premio
a la Práctica en la Construcción del ACI por un artículo de julio de 1997,
publicado en Concrete International, sobre cuestiones de la durabilidad
del concreto para el siglo XXI. Este artículo se publicó en Concrete International
y se reproduce con la autorización del American Concrete Institute. |
Preocupado por la crisis de los ecosistemas y convencido de que el desarrollo sustentable es el problema clave de la humanidad en el nuevo siglo, el autor plantea la necesidad de un tecnología del concreto orientada a la preservación del ambiente y propone tres elementos esenciales para hacerla posible.. |
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Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto, A.C. |
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