Posibilidades del concreto

BLOQUES DE CONCRETO

Factibilidad técnica del uso de agregados reciclados

Una gran cantidad de escombros producto de demoliciones de estructuras son producidos anualmente –en los países desarrollados– saturando los depósitos de escombros derivados de la actividad constructiva. Esto ha llegado a ser un serio problema social y ambiental para las ciudades, debido a la necesidad de disponer de terrenos para su vertimiento y al alto costo que implica su manejo. Otro punto importante a considerar es la reducción de extracción de materiales pétreos de los entornos naturales, disminuyendo el impacto ambiental y el rápido agotamiento de las reservas naturales de agregados provenientes tanto de cauces como de canteras.

En un reciente estudio desarrollado en el Departamento de Ingeniería de Obras Civiles de la Universidad de la Frontera en Chile, se verifica que los bloques de concreto elaborados con agregados gruesos reciclados cumplen con las normas que rigen actualmente la confección y utilización de estos elementos. Como parte del estudio se realiza una comparación respecto a bloques convencionales de concreto, diseñados y construidos bajo las mismas condiciones.

Materiales y pruebas de laboratorio

En el estudio de referencia se usó como material cementicio, un cemento de alta resistencia inicial. El agregado natural utilizado corresponde a un material procesado, obtenido de cauces naturales, y el reciclado se obtuvo de residuos de estructuras de concreto. Para calcular las proporciones de los distintos materiales utilizados en las mezclas se utilizó el método de dosificación Faury–Joisel, que se basa en determinar las proporciones de los agregados en base al mejor ajuste a una curva granulométrica de referencia, en la que se considera al cemento como un elemento más de la mezcla.

Se diseñaron dos tipos de mezclas (M#1: agre-gados fino y grueso natural, cemento y agua, M#2: agregado fino natural, agregado grueso reciclado, cemento y agua) de forma tal que se obtuviera una resistencia a compresión de 15 MPa a los 28 días (probetas cúbicas de 20 cm de arista), tamaño máximo del agregado de 12.5 mm y revenimiento de 0 cm. Uno de los ensayos realizados a los bloques de concreto condujo a estimar su calidad, respecto a su resistencia mecánica a la compresión.

Comentarios generales

Se aprecia que ambos tipos de bloques cumplieron con las resistencias exigidas por la normativa a los 28 días, además se encuentra una disminución de la resistencia a la compresión de un 15 % en los bloques fabricados con agregado reciclado; de acuerdo a lo anterior, es posible afirmar que la adición de agregado reciclado causa una perdida de resistencia a la compresión en bloques de concreto, no tan significativa que impida el uso de este material, con la restricción de que se debe limitar el porcentaje de agregado reciclado para evitar problemas de trabajabilidad de la mezcla y de baja resistencia en las piezas. Las pruebas realizadas, demostraron la factibilidad técnica de que bloques de concreto diseñados con el método de dosificación de mezclas de concreto propuesto por Faury-Joisel y confeccionados con agregados reciclados puedan ser utilizados como elementos estructurales al cumplir los estándares exigidos por la normativa, colaborando así en la resolución de problemas medioambientales provocados por la extracción de agregados y por la generación de residuos producidos por la actividad de la construcción.

Referencia: Gonzalo A. Valdés; Jorge G. Rapimán (Departamento de Ingeniería de Obras Civiles, Universidad de la Frontera. Temuco, Chile), “Pro-piedades Físicas y Mecánicas de Bloques de Concreto Compuestos con Agregados Reciclados”, en Información Tecnológica, vol. 18 núm. 2, 2007.

TUBOS DE CONCRETO
Influencia del ácido sulfúrico en la durabilidad de tuberías de concreto de redes de alcantarillas

Las tuberías de concreto se proyectan por lo general para el transporte y recolección de aguas residuales domesticas, industriales y pluviales, generando ambientes muy agresivos que producen importantes patologías de corrosión en el acero de refuerzo. Las redes de alcantarillas presentan una cinética diferente en el interior y el exterior de la tubería, en el interior el ataque se debe principalmente a la formación bioquímica de ácido sulfúrico por descomposición bacterial y a la descarga de efluentes ácidos provenientes de los vertimientos domésticos e industriales, y en la parte exterior está sometida a medios ácidos provenientes de suelos y ambientes con una alta acidez.

Para evaluar el comportamiento de las tuberías de concreto frente al ataque de ácido sulfúrico se llevó a cabo, en el Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia en Bogota, un plan experimental de ensayos en el que se evaluaron algunas de las variables más representativas presentes en la fabricación de tuberías de concreto. Se realizaron principalmente dos tipos de ensayos, uno sobre probetas de concreto simple en el que se estudió el comportamiento del concreto frente a la acción de ácido y otro sobre probetas de concreto reforzado en el que se estudió el comportamiento del acero de refuerzo frente a la acción del mismo agresivo.

Los ensayos al concreto simple se realizaron sobre probetas, fabricadas con ocho mezclas diferentes (dos tipos de cemento, dos cantidades de ceniza volante y dos relaciones agua/cemento) y fueron sometidas a la acción de tres diferentes niveles de agresividad (pH muy bajo de 1.5, bajo de 4 y neutro de 7). El nivel de deterioro del concreto se determinó, estimando la pérdida de peso de material después de haber secado y cepillado las muestras. Simultáneamente, se fabricaron con las mismas mezclas, probetas de concreto cilíndricas, a las cuales se le introdujo un grafil de acero, con el fin de estudiar el comportamiento del acero frente a los mismos medios agresivos. El nivel de deterioro del acero se determinó como una medida indirecta del potencial eléctrico medido.

Resultados del estudio

En general, se pudo observar que las probetas de concreto adicionadas con ceniza volante presentaron un mejor comportamiento al ataque del ácido sulfúrico que las que no fueron adicionadas, bajo concentraciones de ácido altas e intermedias, todas estas mezclas mostraron una pérdida de peso mucho menor que sus pares sin ceniza. Por otra parte, el ataque del ácido sulfúrico con niveles de pH de 1.5, 4 y 7, produjeron perdidas de material oscilantes entre 10 y 12%, entre 1 y 2% y entre 0 y 1%, respectivamente, para 90 días de ensayo. De estos rangos de pérdida obtenidos para las mezclas estudiadas se puede referir que aunque el concreto es muy vulnerable a soluciones ácidas con altas concentraciones, a valores de pH intermedios el deterioro no es tan fuerte como se esperaría, debido al carácter logarítmico de la escala del pH, en donde un valor de 4 si bien está en el rango de acidez es fácilmente neutralizado por los compuestos alcalinos del concreto.

También de los resultados del estudio, se pudo apreciar que el ataque de este ácido se puede considerar como un fenómeno superficial, en donde el deterioro se desarrolla de afuera hacia adentro, a medida que el ácido tiene contacto superficial con el concreto, va deteriorándolo localmente y penetrando en el mismo; se demuestra también con las mediciones de potencial, que si se cuenta con un buen recubrimiento, las posibilidades de corrosión serán mínimas, garantizándose así las expectativas de vida útil de la tubería.

Referencia: JM Lizarazo Marriaga (U. Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, Bogotá, Colombia), “Comportamiento de tuberías de concreto frente a la acción del ácido clorhídrico”, VIII Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción, X Congreso de Control de Calidad en la Construcción CONPAT 2005, vol. II, Patología de la Construcción. Asunción, Paraguay. Editado por CONPAT 2005.

PREFABRICACiÓN
Construcción deviviendas prefabricadas “accesibles”

Hay una necesidad creciente de construcción de viviendas, incrementada exponencialmente en las últimas décadas, sobre todo en los países en vías de desarrollo, donde la población tiene una tasa de crecimiento mucho mayor a la de los países desarrollados. Es en los alrededores de las ciudades de los países en vía de desarrollo donde surge la urgente necesidad de construir viviendas de costo controlado o accesible, que son aquéllas que pueden construirse o ser adquiridas por personas de un nivel económico comprendido entre el cuarto inferior y la mitad del poder adquisitivo medio de estos países.

Con la industrialización y por tanto con la prefabricación, entendida como una parte de la industrialización en la construcción de viviendas, se intenta construir viviendas en forma organizada. La intención puede ser realizar masivamente muchas viviendas u optimizar los procesos o incluso los materiales para la ejecución de la construcción. Hay muchos ejemplos de sistemas industrializados en el mundo, muchos son desconocidos en otras partes del mundo, alejadas unas de otras, e incluso en lugares más cercanos no se transmite la información. Se debe entender la industrialización de la construcción como el resultado de la aplicación de tecnología tanto a la producción (ingeniería de procesos), como al producto (ingeniería de producto).

Es de vital importancia tener en cuenta las posibilidades técnicas de la construcción por zona, lo que significa que la capacidad del equipamiento de producción, transporte y montaje, son fundamentales para la definición de los elementos que se pueden utilizar en la construcción de viviendas. Existen procesos constructivos y tecnología en la industria de los países desarrollados pero deben ser adaptados a las necesidades y capacidades de cada área geográfica. En ocasiones se pueden añadir elementos especiales, normalmente de desarrollo local, que complementan los sistemas industrializados originales y que generalmente son la clave para adaptar los sistemas más desarrollados.

Los elementos estructurales utilizados en cada sistema y cada zona deben normalmente asegurar un uso mínimo de los materiales, que en general, tienen costo limitado en los países en vías de desarrollo. Este uso eficiente de los materiales debe ser combinado con el empleo de tipologías estructurales eficientes que aseguren el buen uso posterior de la vivienda.

Los cuatro retos fundamentales para resolver la carencia de viviendas “accesibles” en países en vías de desarrollo son: la falta de recursos, los fondos financieros insuficientes, la carencia de habilidades técnicas y la restricción de tiempo. La industria de la construcción necesita utilizar en mayor medida la prefabricación de concreto para ejecutar proyectos, de forma tal que se supere la carencia endémica de mano de obra especializada y agilizar así, la construcción.

La Comisión de Prefabricación de la FIB (Fédération Internationale du Béton), consciente de esta necesidad, tomó la decisión hace unos años, de crear un grupo de trabajo para desarrollar un catálogo de casas prefabricadas “accesibles”. El grupo de trabajo denominado “Afforda-ble Housing”, trabajó en la investigación, búsqueda y desarrollo de soluciones disponibles en la prefabricación de concreto para ofrecer soluciones al problema. Los trabajos se han seleccionado por tipología, área geográfica, capacidad técnica y económica necesarias para su construcción, y como resultado, está prácticamente concluido un documento que puede utilizarse como referencia de las técnicas de prefabricación utilizables para la solución de la carencia de viviendas en países en vías de desarrollo, racionalizando los procesos de autoconstrucción y permitiendo su finalización en un plazo muy reducido.

Referencia:D. Fernández-Ordóñez(1); J. Fernández Gómez(2).(1) Vicepresidente de la Comisión de Prefabricación de la Fib. Universidad Politécnica de Madrid y (2) Miembro de la Comisión de Prefabricación de la Fib. Universidad Politécnica de Madrid, “Industrialización para la construcción de viviendas. Viviendas asequibles realizadas con prefabricados de hormigón”, en Informes de la Construcción, Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja de Madrid, España, vol. 61, 514, 71-79, abril-junio 2009.

MORTEROS
Composición y morfología de agregados finos

Es frecuente utilizar los términos “carbonático”, “silíceo” y “cuarzoso” para calificar a las arenas usadas como agregados para concreto. El primero se refiere a un material constituido por carbonatos; el segundo contiene, además de cuarzo, minerales tales como feldespatos, olivinos, piroxenos y otros minerales. Un agregado cuarzoso está constituido casi exclusivamente por cuarzo, mineral que es 100% de sílice.

Respecto a la forma en los agregados naturales, puede variar desde el ser totalmente irregular, a redondeada, dependiendo de la madurez del sedimento. La estructura de poros de un mortero o concreto, queda definida por las cualidades de la pasta de cemento hidratada y de la interfase pasta-agregado. La necesidad de aumentar el contenido de pasta tiene una gran influencia sobre la resistencia de los morteros.

A fin de estimar el desempeño mecánico a flexión y compresión (7, 28 y 45 días) de morteros elaborados con un mismo cemento y tres diferentes arenas, en la Universidad Nacional del Sur en Argentina se llevaron a cabo estudios en donde se dosificaron morteros con cemento Pórtland normal, 3 diferentes relaciones agua/cemento y arenas diferentes respecto a sus características mineralógicas: dos cuarcíticas, denominadas “T” y “R” respectivamente, y una silícea denominada “F”. La granulometría es igual para las tres arenas, sin embargo la variabilidad de la textura y la forma hace que en la arena F se logre un grado de acomodamiento mayor, lo que se refleja en la obtención de un mayor peso unitario seco y compactado, y un menor porcentaje de vacíos.

Ensayes mecánicos de los morteros

Luego del desarrollo de los ensayes, se encuentra que los valores de resistencia a flexión y compresión fueron menores en los morteros elaborados con la arena R para todas las relaciones agua/cemento y todas las edades de ensayo en porcentajes que variaron entre 18 y 29%, dependiendo de la relación agua/cemento. La resistencia a compresión y flexión de los morteros elaborados con las arenas T y R presentaron diferencias a pesar de que tienen una composición mineralógica similar. Las diferencias de forma y textura de ambas arenas hicieron que la demanda de pasta y la estructura de la interfase influyeran en el resultado final.

Por otro lado, la resistencia del mortero es la combinación de las resistencias del esqueleto granular, la pasta ubicada en los espacios vacíos y el vínculo de interfase. El porcentaje de vacíos es importante debido a la cantidad de pasta necesaria para rellenarlos, cuando ésta es de alta resistencia, tiene mayor influencia en el resultado final, en cambio cuando la resistencia de la pasta es baja, la menor cantidad de vacíos hace que en el resultado final influya notoriamente la mayor cantidad de partículas. Esto explica que la resistencia a compresión del mortero T con a/c= 0,35 sea mayor que para F, en cambio, para a/c= 0,60, la si-tuación se invierte. De acuerdo a lo anterior, se puede concluir que los valores de resistencia de todos los morteros estudiados y a todas las edades ensayadas se vieron muy influenciados por la forma, textura y grado de empacamiento de los clastos. Las diferencias en el comportamiento mecánico de los morteros no son atribuibles a la composición petrográfico–mineralógica de los agregados estudiados.

Referencia: L. Señas1; C. Cipriano1; J. Valea1; P. Maiza1,2; S. Marfil1,3,1,Universidad Nacional del Sur,2CONICET 2 CIC, Buenos Aires Argentina, “Morteros cementicios aplicado a los hormigones. Influencia de la Composición y Morfología del agregado Fino”, en Hormigonar, Revista de la Asociación Argentina del Hormigón Elaborado, año 5, núm. 16. Diciembre 2008.

 

Los editores

 

<< Regresar