Ingeniería

Los concretos especiales

En la actualidad existen diversos tipos de concretos que cumplen las exigencias, cada vez más estrictas, del mundo de la construcción.

En los últimos años, las exigencias a los materiales de construcción para edificaciones industriales de concreto reforzado, han crecido especialmente, debido a que estos proyectos de construcción asumen cada vez mayores dimensiones y son técnicamente más exigentes. Y uno de los requerimientos especiales es el de la resistencia a los ácidos. Los concretos con resistencia elevada a los ácidos se emplean ante todo en las áreas de sistemas de desagües, instalaciones industriales, construcciones agrícolas, así como en la construcción de torres de enfriamiento de grandes centrales eléctricas. Cabe decir que los ácidos pueden dañar la matriz del cementante, el acero de refuerzo y en parte los agregados del concreto. La capacidad de resistencia de las construcciones de concreto reforzado contra un ataque de ácidos puede ser garantizada a través de un recubrimiento o mediante una selección adecuada de materiales en la composición del concreto. Las composiciones de concreto que están sujetas a un ataque químico, están reglamentadas en las normas. Según la intensidad de las solicitaciones se hace la diferenciación en las categorías de exposición.
Los concretos empleados en la construcción de torres de refrigeración de tiro natural en centrales carboeléctricas, están sujetos a este tipo de solicitaciones químicas intensas. El flujo de salida depurado se conduce a la atmosfera, junto con los vahos de vapor, a través de las torres de enfriamiento. En función del elevado contenido de dióxido de carbono en el gas de salida y una proporción reducida de óxidos de azufre, el valor pH del agua de refrigeración en la pared interior de la torre de enfriamiento desciende hasta 3,5. Por esta razón, antiguamente el concreto de esa pared era revestida.
Un concreto de altas prestaciones con resistencia incrementada a los ácidos, que junto con microsílice y ceniza volante, fue empleado por primera vez en el año 2000 en la construcción de la torre de enfriamiento de 200 m de altura de RWEAG en Niederaussen. Para este concreto, fue empleada una fórmula especial que, debido a su reducido contenido de cemento se encontraba fuera de las exigencias de la normativa. Debido a la omisión del recubrimiento, o bien a través de la prolongación del intervalo de mantenimiento de la pared interior de la torre de
enfriamiento, se ahorra costos operativos con un alcance considerable.
Sin embargo, para proyectos de torres de enfriamiento de concreto actuales, de altas prestaciones con elevada resistencia a los ácidos, se han desarrollado combinaciones de cementantes constituidas exclusivamente de cementos con contenido de escoria de altos hornos, así como ceniza volante habitual y finísima.

Concreto con agregados reciclados y cenizas volantes de Clase F
En la industria de la construcción ha ido creciendo paulatinamente el interés por el reciclaje de residuos y escombros de la construcción como agregados para la producción de concreto. Mientras que las ventajas ecológicas del empleo de agregados reciclados han sido reconocidas rápidamente por todos, algunos problemas sin solucionar impiden que estos materiales de construcción se empleen de forma generalizada en las construcciones de estructuras empleo o saturarlos con agua para evitar un rápido descenso de la trabajabilidad del concreto. Por su parte, Poon et. al., demostraron que el grado de revenimiento de una mezcla de concreto depende del contenido de agua libre inicial, mientras que la reducción del revenimiento que aumenta con el tiempo de mezclado está relacionada con la humedad inicial de los agregados de concreto. No obstante, uno de los mayores problemas a la hora de utilizar agregados reciclados en la construcción de estructuras de concreto es su capacidad de absorción de agua, lo que provoca problemas en el control de las propiedades en estado fresco del concreto, influyendo en consecuencia en la resistencia y la durabilidad del concreto endurecido. Hanson y Sagoe- Crentsil sugirieron humedecer los agregados reciclados antes de su El sangrado tiene un efecto negativo en las propiedades del concreto y hace referencia al movimiento de agua a la superficie del concreto fresco como consecuencia de la sedimentación de las partículas de sólidos. Un sangrado notable puede elevar de forma significativa el valor de la relación agua/cemento cerca de la superficie y provocar una resistencia menor del concreto en los extremos del cuerpo de concreto. Asimismo, el agua que se acumula en la parte inferior de las barras de acero de refuerzo debido al sangrado, puede reducir la adherencia al concreto y aumentar el riesgo de corrosión. El grado de sangrado en el concreto fresco depende de una serie de factores. Se sabe que en las mezclas de concreto con un elevado valor de relación agua/ cemento, menores porcentajes de cemento, cemento molido grueso y agregados de menor calidad se puede observar un sangrado de gran magnitud. Una serie de estudios ha demostrado que el empleo de adiciones minerales finas, como por ejemplo las cenizas volantes, puede reducir el sangrado y la segregación del concreto.

Concreto ante el fuego
El concreto proporciona una protección completa contra el fuego. Las excelentes y ampliamente demostradas propiedades de resistencia al fuego del concreto protegen vidas, las propiedades y el medio ambiente en caso de incendio. Cumple de forma eficaz todos los objetivos de la legislación en cuanto a protección, el concreto beneficia a todos desde usuarios de edificios, propietarios, negocios y residentes hasta aseguradoras, prescriptores y bomberos. Tanto en edificios residenciales como en naves industriales o en túneles, el concreto puede diseñarse y especificarse para mantenerse estable, incluso en las situaciones de fuego más extremas. En suma: si se específica que se utilice concreto, se puede estar seguro de que se ha hecho la elección adecuada porque no aumenta la carga de fuego, proporciona recorridos de evacuación protegidos contra el fuego, detiene la propagación del mismo entre compartimientos y retrasa cualquier falla estructural, impidiendo en la mayoría de los casos un colapso total. En comparación con los otros materiales de construcción habituales, el concreto presenta de forma fácil y económica un mejor comportamiento frente al fuego, sea cual sea el criterio de seguridad que se considere. Cabe decir que el concreto no arde y no aumenta la carga de fuego y detiene la propagación del mismo. Protege eficazmente, proporcionando recorridos de emergencia seguros a los ocupantes y una protección a los bomberos. No produce humo ni gases tóxicos, lo que contribuye a disminuir el riesgo de los ocupantes. Disminuye la magnitud del incendio, y con ello también el riesgo de contaminación ambiental. La solidez del concreto frente al fuego facilita la extinción de los incendios y reduce el riesgo de colapso estructural. Es fácil de reparar después de un incendio, y con ello ayuda a que se reanuden antes las actividades.

Concreto reforzado con fibras textiles
Desde hace mucho tiempo el concreto ofrece un amplio campo de posibilidades de concepción y producción. Su reducida resistencia a la tensión se compensa en el concreto reforzado a través de un refuerzo incorporado. Si se sustituye este refuerzo de acero por un refuerzo textil, se crea un nuevo material compuesto, el concreto reforzado con fibras textiles. Varias capas de textiles de altas prestaciones se incorporan por capas en una matriz de concreto fino. Hilos sin fin que están constituidos de cientos de fibras individuales, se procesan con la más moderna técnica de tricotado multiaxial y de trama paralela a estructuras textiles. En este caso las posibilidades de una disposición multiaxial del refuerzo y con ello orientado hacia la carga son versátiles. Los textiles de refuerzo pueden; dependiendo de la aplicación posterior en la construcción; ser provistos con los recubrimientos apropiados, para continuar mejorando la manipulación y la capacidad de carga, en comparación al refuerzo de acero convencional. Sin embargo los textiles de fibra de carbono o de fibra de vidrio resistente a álcalis son resistentes a la corrosión. Con concreto reforzado con fibras textiles se pueden producir tanto elementos independientes, como también reforzar elementos existentes. Así, el concreto reforzado con fibras textiles resulta un material innovador. En comparación al concreto reforzado de acero convencional, el material compuesto ofrece propiedades considerables, como que se trata de posibles capas de concreto finas, debido a que no se requiere recubrimiento de concreto para la protección anticorrosiva como lo es en el caso de concreto reforzado con acero. Sus longitudes de anclaje y fisuras son finamente distribuidas, a través de las fibras en comparación son varias veces mayor en superficie que las de las barras de acero de refuerzo y transmiten elevadas fuerzas de compresión. Las refuerzos de vidrio de alta resistencia o bien carbono poseen con 800 a 1800 N/mm² una resistencia a tensión notablemente más elevada que el acero de refuerzo convencional. Este material, marcadamente futurista del concreto reforzado con fibras textiles con sus buenas propiedades estáticas, se adapta excepcionalmente para realizar construcciones ligeras con concreto. El refuerzo textil se adapta casi a cualquier geometría. Por esta razón son aplicables las conformaciones creativas con estructuraciones y/o colocaciones muy diversas. Los resultados presentados hasta ahora demuestran que el concreto reforzado con fibras textiles, son una alternativa conveniente a los materiales habituales. En este caso no está en primer plano la sustitución de construcciones de concreto reforzado o pretensado, sino incorporar nuevas áreas de aplicación al modo de construcción de concreto especialmente en elementos de paredes muy finas y delgadas. En este caso, aprovechar las propiedades más ventajosas de textiles y concreto, para realizar elementos de construcción duraderos y rentables en la fabricación, montaje y mantenimiento. c

 

Referencias:
Neuman, Thomas; Lichtmann, Michael; König Ronald, “Hormigones resistentes a los ácidos”, en PHI Planta de Hormigón Internacional, núm. 3, 2009.
Kou, S.C.; Poon C.S., “Propiedades en estado fresco del hormigón fabricado con áridos reciclados y cenizas volantes de la clase F”, en Planta de Hormigón Internacional, no 4, 2008.
“Seguridad y protección completa frente al fuego con hormigón”, Plataforma Europea del Hormigón, en Cemento Hormigón, julio, 2008.
Curbach, Manfred; Michler, Harald; Weiland, Silvio; Jesse, Dirk, “Hormigón armado con fibras textiles. Innovador, ligero y conformable”, en Planta de Hormigón Internacional, núm. 5, 2008

 

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