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Según algunas estimaciones, el concreto, al igual que el agua, es la sustancia más utilizada del mundo. Las razones de este uso tan difundido son de diferente naturaleza. Las más habituales son la disponibilidad de sus componentes, su versatilidad y capacidad de adaptación, que resultan de las numerosas posibilidades de aplicación en la construcción, por regla general, se puede planificar para proyectos muy determinados y específicos para cada aplicación y se puede fabricar con materiales locales disponibles. En los últimos diez a veinte años, los materiales de la construcción destinados a fabricar el concreto han experimentado grandes cambios. Estos cambios se han debido bien a los materiales de construcción en sí o a sus métodos de fabricación.

Concreto de alta resistencia

Aunque el desarrollo de los fluidificantes de concreto ha permitido la producción de concretos con relaciones muy bajas de agua/cemento, la trabajabilidad no se ha visto afectada negativamente. Ello ha originado un aumento sustancial de la resistencia a compresión. Según ASTM el concreto de alta resistencia se define con una resistencia a compresión de 55 MPa.

Los concretos con resistencias hasta 120 MPa están presentes en el mercado estadounidense.
La disponibilidad de los concretos de alta resistencia ha originado un aumento del consumo de concreto en la edificación ya que a menudo el concreto es más económico que las estructuras de perfiles de acero comparables.

En los concretos de alta resistencia, la contracción autógena es mayor que en el concreto convencional, y el valor de la fluencia específica del material es mayor. Esta combinación de parámetros es la responsable del elevado potencial para la formación de fisuras de los concretos de alta resistencia. Este elevado potencial de formación de fisuras puede influir en la durabilidad de la estructura, de manera que se deben tomar medidas correspondientes para garantizar una durabilidad adecuada. EI pretensado de los concretos de alta resistencia puede reducir este potencial de formación de fisuras de este tipo de concreto.

Concreto autocompactante

La disponibilidad de concretos de alta resistencia en combinación con zonas densamente reforzadas ha cumplido los requisitos de la industria de la construcción con relación a unas estructuras más estables y dúctiles. A la hora de construir este tipo de estructuras, el concreto se debe poder trabajar fácilmente, pero no se debe segregar ni debe sangrar demasiado. Desde 1980 los investigadores han creado mezclas de concreto con una buena trabajabilidad. EI concreto autocompactantese puede definir como un concreto fluido que se puede colar in situ sin vibraciones, exento espacios huecos.

Los ingredientes imprescindibles del concreto autocompactante son los fluidificantes, los agregados que modifican la viscosidad y los agregados minerales finos como las cenizas volantes o caliza molida. Aunque los agregados son muy costosos, con un colado rápido y sin compactación adicional se puede obtener ahorros que compensen con creces los costos adicionales. La mayoría de los concretos autocompactantes se emplean en plantas de prefabricados, pero también para la fabricación de concreto premezclado.

Concreto de alto comportamiento

EI concreto de alto comportamiento se define como un concreto con una elevada trabajabilidad, elevada resistencia y gran durabilidad. EI ACI (American Concrete Institute) lo ha definido como un concreto que desarrolla determinadas características para aplicaciones y entornos específicos. EI concreto de alto comportamiento es apropiado principalmente para estructuras con una larga durabilidad, como ejemplo las plataformas de perforaciones petroleras, puentes con grandes claros y estacionamientos.

Para el concreto de alto comportamiento sigue siendo muy importante una buena ejecución de las obras y el suficiente tiempo de curado para que su rendimiento se aproveche al máximo.

Concreto de baja contracción

EI concreto de baja contracción es un concreto fabricado con cemento expansivo que - con un tensado apropiado con refuerzos u otros medios - se expande de la misma manera o ligeramente superior a la contracción en seco previsible. En un caso ideal, en el concreto permanece una presión remanente que reduce el riesgo de una formación de fisuras debido a la contracción. En EE.UU. se utiliza toda una serie de cementos expansivos, a saber, los tipos K, M y S, siendo el tipo K el más utilizado. Por regla general, estos cementos están formados por cemento Portland que contiene sulfato cálcico, aluminato cálcico y sulfato de aluminato de calcio o una mezcla de ellos. En Japón se utiliza otro cemento expansivo que no contiene sulfato y que desarrolla sus propiedades expansivas por la hidratación de las moléculas libres de calcio.

Hay que tener muy en cuenta que tras el colado se garantice un curado continuamente húmedo al menos durante 7 días para que se desarrolle el proceso de expansión. Asimismo hay que tener en cuenta que no se formen fisuras por la contracción plástica. Los cementos expansivos se utilizan tanto para fabricar concretos de baja contracción como concretos autocompactantes para losas de concreto, adoquines y vigas pretensadas.

Concreto reforzado con fibras

EI concreto convencional con fibras discontinuas diferentes se define como concreto reforzado con fibras. Para ello se utilizan fibras de diferentes formas y tamaños de acero, plástico, vidrio, carbono y fibras naturales, pero para que pueda ser eficaz el refuerzo debe tener una rigidez mayor que la matriz de concreto a la que deben reforzar. En general se puede decir que las fibras con una reducida rigidez (de plástico o de fibra natural) únicamente ofrecen ventajas para mejorar la resistencia a tensión de los concretos plásticos y que por eso se utilizan principalmente para reducir la contracción plástica o la formación de fisuras por contracción.

EI acero es el material que más se emplea en las fibras, los reducidos porcentajes en volumen de fibras (inferior al 1 %) se emplean para reducir la formación de fisuras por contracción. Las más comunes son las fibras de acero redondas que se producen a través del corte de alambres y generalmente tienen diámetros que varían entre los 0.25 y 1 mm. Los volúmenes medios (entre el 1 y el 2%) mejoran la resistencia a tensión, flexión y torsión, la tenacidad contra rotura y la resistencia al impacto, mejorando la resistencia hasta tres veces la del concreto simple.

Las mezclas de concreto que contienen más de un 2% pueden ser difíciles de manejar y colocar debido a la tendencia de las fibras a apelotonarse. El refuerzo de fibras puede influir claramente en la trabajabilidad del concreto. Por eso se debe tener en cuenta este hecho a la hora de realizar las mezclas de los concretos reforzados con fibras.

Concreto reforzado con fibras textiles

Actualmente se puede observar un creciente interés por parte de arquitectos y planificadores, en el empleo de concreto reforzado con fibras textiles como material de construcción. En lugar del habitual refuerzo de acero, se emplean de forma creciente, materiales de refuerzo no metálicos altamente resistentes a la tensión, que crean nuevas aéreas de aplicación para el concreto como materia prima. Las aéreas principales para el concreto reforzado con fibras textiles, se encuentra actualmente en la construcción de fachadas.

La ventaja esencial del concreto reforzado con fibras textiles es la insensibilidad a la corrosión de los materiales de fibras empleados como refuerzo. Junto con una ubicación dirigida del refuerzo en las zonas de tensión del elemento, es posible la elaboración de estructuras muy delgadas con una elevada capacidad de carga. EI comportamiento de carga del concreto reforzado con fibras textiles está influido decisivamente para las propiedades del material y la adherencia al refuerzo textil. Como material de fibra se emplea actualmente de preferencia el vidrio resistente a los álcalis, ya que el dióxido de circonio le confiere propiedades de durabilidad notablemente mejores que el habitual vidrio. Sin embargo, también para vidrio resistente a los álcalis se espera un daño en el medio alcalino del concreto. La perdida de resistencia esperada depende de las condiciones climáticas del entorno del elemento. Fundamentalmente, el empleo de fibra de carbono es una alternativa al vidrio y ofrece, en función de la elevada capacidad de carga, el mayor módulo de elasticidad y mayores propiedades de durabilidad.

Concreto lanzado para túneles

Durante el siglo pasado el método del concreto lanzado reemplazó a los métodos tradicionales de revestimiento de los perfiles de un túnel y llegó a ser fundamental en la cimentación del tramo o sección del túnel excavado. El concreto lanzado es una dosificación de la mezcla del concreto que está determinada por los requerimientos de la aplicación y por parámetros específicos. Por regla general, esto significa una reducción de la granulometría máxima de las partículas a 8 mm o como máximo 16 mm un incremento del contenido de aglomerante y el uso de aditivos especiales en el concreto lanzado para controlar las propiedades del material.

Existen dos procesos de concreto lanzado diferentes: por vía seca o por vía húmeda. Los requisitos principales de la mezcla se centralizan en la trabajabilidad (bombeo y lanzado) y la durabilidad; alta resistencia inicial; características adecuadas de fraguado del concreto; proceso de bombeo adecuado; buena proyección y rebote mínimo.

EI concreto lanzado puede ser utilizado para diferentes aplicaciones, como reparaciones de concreto, perforación de túneles y de minas, estabilización de planos inclinados e incluso para los diseños artísticos en los edificios. La construcción con concreto lanzado tiene varias ventajas:

La aplicación sobre cualquier fachada debido a que el concreto lanzado se adhiere inmediatamente y soporta su propio peso. La posibilidad de aplicarlo en sustratos poco uniformes. Una configuración totalmente flexible del espesor de la capa en obra. La posibilidad de un concreto lanzado reforzado. Se puede lograr un revestimiento con una capacidad portante rápida sin cimbras y sin prolongados periodos de espera.

Concreto resistente a los químicos

El concreto para una aplicación específica involucra la selección apropiada de la combinación de cemento, agregado, adiciones y aditivos. Los químicos que atacan fácilmente al cemento incluyen las soluciones de ácidos, sales de amonio, sales de magnesio, sulfatos, sulfitos y tiosulfatos. La tasa del ataque depende de los químicos y su concentración, la composición del cemento y la permeabilidad.

El cemento portland es altamente alcalino (pH 12) y por eso es fácilmente atacado por todos los ácidos. Los ácidos disuelven la pasta de cemento hidratado en el concreto causando desintegración, desmoronamiento, corrosión del refuerzo y pérdida de la resistencia del concreto. Mientras más alta es la concentración de ácidos, más vigoroso es el ataque, aunque existen excepciones tales como en el caso del ácido sulfúrico. Los ácidos inorgánicos son más agresivos que los orgánicos; la acción de los últimos depende más de la solubilidad de sus sales de calcio que del pH.

Es común el ataque de sulfatos del concreto, por ejemplo, en donde los cimientos entran en contacto con el agua subterránea que contiene sulfatos disueltos, y es la razón del desarrollo de cementos resistentes a sulfatos. El agua con un contenido de sulfatos por encima de 2g/l, se considera agresiva. El sulfato más común encontrado es el sulfato de calcio (yeso); el sulfato de magnesio es menos común pero más dañino que el sulfato de calcio debido a que es más soluble. El contenido de sulfatos del agua de mar es de aproximadamente 2.6 g/l, pero usualmente se encuentra que el concreto da un servicio satisfactorio en estructuras marinas debido al efecto inhibidor de otras sales en la expansión que normalmente acompaña el ataque de sulfatos. En donde realmente ocurre ataque en climas cálidos o en aguas de mar con un alto contenido de sal, el sulfato de magnesio en el agua de mar es responsable en gran medida. El ataque de sulfatos también puede tener lugar en donde la evaporación del agua deposita sulfatos cerca de la superficie; esto puede causar daño a los tubos de concreto enterrados.

El concreto ha probado ser un material estructural durable en la mayoría de los ambientes industriales generales, evidenciado por su uso extendido, pero puede ser atacado en donde ocurren químicos o condiciones agresivas, tales como derrames de ácido en lugares para el almacenamiento de tanques de ácidos, estructuras de obras de alcantarillado expuestas a gas de sulfuro de hidrógeno, silos agrícolas que contienen leche en descomposición (ataque de ácidos lácticos y acéticos), torres de enfriamiento para estaciones de generación eléctrica (ataque al refuerzo), manufactura de pulpa y papel (ataque ácido y relacionados con sulfuro de hidrógeno), etc.

Concreto de concreto regresado triturado

Cada año, se estima que del 2 al 10% (un promedio de 5%) de la 350 millones de metros cúbicos de concreto premezclado producido en los Estados Unidos se regresa a la planta de concreto.

El concreto regresado en el camión puede ser manejado de varias diferentes maneras. Un método común es descargar el concreto regresado en un lugar en la planta de concreto para su descargado puede ser subsecuentemente triturado, y el material más grueso puede volver a usarse como base para pavimentos o para relleno para otras construcciones. Sin embargo, no es fácil utilizar el material si es más chico de 2 pulg. Se emprendió un proyecto por el Laboratorio de Investigación del NRMCA para estudiar el uso de concreto regresado y triturado en la planta, conocido como “Concreto de Agregado Triturado” (CAT), como una porción del componente de agregado del nuevo concreto.

La demolición de estructuras viejas de concreto, la trituración del concreto y el uso de materiales triturados como agregados, no es algo nuevo y se ha investigado en algún grado. Este material generalmente es conocido como “Agregados de Concreto Reciclado” (ACR). Sin embargo, el ACR es diferente del CAT, ya que los escombros de la construcción tienden a tener un alto nivel de contaminación (varillas de refuerzo, aceites, sales descongelantes y otros componentes de construcción). El CAT, por otro lado, se prepara a partir de concreto que nunca ha estado en servicio y de esta manera probablemente contiene niveles muchos más bajos de contaminación.

Bibliografía

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El objetivo principal del proyecto de investigación fue desarrollar datos técnicos que apoyen el uso de CAT por la industria a partir de concreto regresado y para proveer una guía sobre una metodología para el uso apropiado del material. Tal paso puede ayudar a la industria de concreto de premezclados a que ahorre una cantidad estimada en 300 millones de dólares por año en costos de operación. El uso de CAT también puede ayudar a ganar puntos en los sistemas como el Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental (LEED) para certificar proyectos de construcción sustentable.

Finalmente, se puede resumir que tanto en las materias primas empleadas en la producción de concreto, como en la tecnología del concreto se han conseguido cambios importantes relativos a diferentes aplicaciones aunque muy especiales. No obstante, la industria del cemento y del concreto tiene que enfrentar algunos retos importantes. Básicamente se trata del ahorro energético, la reducción de las emisiones de efecto invernadero y la planificación y construcción de estructuras con una mayor durabilidad para mantener la sustentabilidad en la industria y también de nuestro planeta, en el futuro se encontraran las soluciones apropiadas.