Ingeniería

Tópicos del concreto autocompactante

El concreto autocompactante está presente en el panorama europeo de la construcción desde hace aproximadamente diez años. En algunos casos específicos –como el concreto colado bajo el agua– éste era colado sin vibrado.

En la actualidad, la mayor parte del sector de la industria del concreto coincide en que la utilización del concreto sin compactación se desarrolló en primer lugar en Japón, a pesar de que los productores de concreto italianos ya habían desarrollado un concepto similar en los años setentas: el llamado concreto “reoplástico”. Posteriormente, la actividad de un comité del RILEM para la trabajabilidad de concretos especiales, y el interés mostrado en Suecia y Gran Bretaña –Escocia– dieron como resultado el primer intento coordinado para una colaboración con fines de investigación a nivel europeo. Este proyecto refinanciado por la Comisión Europea dentro del marco del programa BRITE-EURAM lleva por título "Producción racional y mejoramiento del medio ambiente a través de la utilización de concreto autocompactante". El proyecto de investigación fue coordinado por la empresa de construcción sueca NCC. En éste, también participaron ocho socios más de cinco países: una empresa de construcción, un productor de concreto premezclado, dos universidades, dos proveedores –para aditivos y fibras de acero– y dos institutos de investigación nacionales.

En el diseño de concretos autocompactantes es imprescindible emplear un aditivo superplastificante de tercera generación capaz de dispersar las partículas de cemento con mayor eficacia que los tradicionales, ya que el contenido de finos de ese concreto es mucho mayor que en los concretos convencionales, además de ser necesaria una mayor fluidez para colocarse y compactarse sin medios externos.

Si analizamos la evolución tecnológica del concreto, podemos afirmar que en el futuro se ejecutarán obras con concretos que contarán con otras propiedades de los considerados “concretos especiales”: concreto reforzado con fibras, concreto pesado, concretos de alta resistencia y los concretos con elevada resistencia a los ácidos.

Concreto con fibras
Las directrices europeas para el concreto autocompactante dicen que se pueden usar tanto las fibras metálicas como las poliméricas para la fabricación del concreto autocompactante, pero reducen las características de la fluidez y la capacidad de fluir. Para establecer el tipo de fibra, la longitud y la cantidad óptimas, son necesarios ensayos previos para darle las propiedades requeridas tanto en estado fresco como endurecido. Cabe decir que existen actualmente diferentes tipos de fibras que se añaden al concreto de manera habitual, entre las que destacan: fibras metálicas –galvanizadas o sin galvanizar; con diferentes formas, etc.–, fibras poliméricas –polipropileno, polietileno, poliéster, etc.–, fibras de vidrio y fibras de celulosa.

El concreto autocompactante reforzado con fibras metálicas
Se puede definir como aquel concreto que no necesita de ningún medio externo para su colocación y compactación. Se emplea en la fabricación de elementos de cimentación de edificios, losas, elementos prefabricados y en general aquellos elementos de concreto donde se pretende sustituir la armadura por las fibras metálicas con una finalidad estructural.
Las fibras metálicas se clasifican en trefiladas, cortadas en láminas, extraídas en caliente –virutas de acero– o fibras de acero fundidas. La forma, que tiene una incidencia importante en las características adherentes de la fibra con el concreto, puede ser variada: recta, ondulada, corrugada, conformada de distintas formas en extremos, etc. Son varios los aspectos que se deben tener en cuenta en el diseño de concreto autocompactante con fibras metálicas: la consistencia y la resistencia mecánica requerida, la resistencia a la segregación y el espesor del elemento a colar. La cantidad de fibra añadida depende de las propiedades finales requeridas, pero suele oscilar entre los 30 y los 60 kg/m³. El punto de partida es un diseño de concreto autocompactante con alta fluidez, es decir, de más de 70 cm en ensayo de revenimiento.
Cabe decir que la adición de fibra metálica conlleva un efecto de pérdida de consistencia directamente proporcional a la cantidad añadida. Otro parámetro que influye sobre la reología del concreto es el factor de fibra, que relaciona longitud y diámetro con el volumen total de la fibra. En función de dicho factor de fibra se deberá actuar sobre la formulación de concreto autocompactante ya que tendrá una influencia directa sobre la fluidez y la capacidad de autocompactación del concreto.

Concreto con fibras plásticas
Las fibras plásticas están formadas por un material polimérico (polipropileno, polietileno de alta densidad, aramida, alcohol de polivinilo, acrílico, nylon, poliéster) extrudido y posteriormente cortado. Las macrofibras pueden colaborar estructuralmente, siendo su longitud variable (desde 20 a 60 mm), que debe guardar relación con el tamaño máximo del agregado, es decir, una relación de longitud 3:1 fibra; y tamaño máximo del agregado. Dentro de las realizaciones con este tipo de concreto cabe destacar la producción regular de paneles prefabricados realizados con concreto autocompactante reforzado con fibras sintéticas en Mozzo Prefabricados (Italia). Se trata de un concreto fabricado con 4 kg/m³ de macrofibras sintéticas reemplazando malla de 5x20x20 cm. En este caso se optimiza la producción industrial al eliminar el proceso de colocación de malla. En cuanto a la función de refuerzo estructural que proporcionan las fibras, hay que tener en cuenta el tipo de solicitación que sufrirá el elemento en cuestión. Las fibras estructurales incrementan sensiblemente la resistencia a la flexión, al impacto y la tenacidad del concreto. Además, el empleo de microfibras tanto sintéticas como naturales, aporta al concreto propiedades adicionales y mejora otras, como la protección frente al fuego, resistencia a la fisuración por contracción en las primeras horas después del colado, etc.

Dentro de las fibras de polipropileno, las monofilamentadas son las que a priori, permiten la fabricación de concreto autocompactante, ya que actúan como elementos aislados dentro de la masa, al contrario de las fibras multifilamentadas. En cualquier caso, se observa una reducción de la capacidad de fluir, además de un aumento del tiempo en el ensayo de Embudo V (revenimiento). Las primeras tienen longitudes comprendidas entre los 6 y los 18 mm y se usan básicamente para disminuir la fisuración y contracción plástica.
También se emplean para aumentar la resistencia al fuego. La dosificación habitual es de 600 g/m³ para evitar la fisuración y 2 kg/m³ para la protección frente al fuego, evitando los fenómenos de “astillamiento”. Sin embargo, su uso requiere verificar previamente que no afecte la autocompactibilidad y la bombeabilidad del concreto.

Concreto de alta resistencia
Aumentar la resistencia mecánica es siempre uno de los objetivos más ambiciosos en la tecnología del concreto. Podemos hablar del concreto autocompactante de alta resistencia cuando estos valores se encuentran entre los 60 y 100 N/mm². Por el propio diseño del concreto autocompactante, es relativamente sencillo alcanzar resistencias a compresión de más de 50 MPa, aunque a partir de las 70 MPa comienza a ser necesario el empleo de adiciones de humo de sílice. En concretos de mayores resistencias es necesario un estudio más exhaustivo del concreto, ya que parámetros tales como la viscosidad y el tiempo de trabajabilidad se ven más comprometidos.
En el diseño del concreto autocompactante de altas resistencias se debe trabajar con los agregados de las máximas resistencias posibles de que se disponga, además de reducir la relación agua/cemento a valores comprendidos entre 0.28 y 0.38. La adición de humo de sílice en las cantidades máximas fijadas por la EHE-08 (Norma española) mejora considerablemente las resistencias mecánicas y mejora la durabilidad de los concretos.
Conviene mencionar que existen también concretos de ultra alta resistencia que se definen como aquellos concretos con propiedades autcompactantes de valores cercanos a 150 MPa. En estos concretos, la relación a/c suele estar por debajo de 0.28.

Concreto arquitectónico
Las constructoras que buscan nuevas soluciones que les faciliten el trabajo recurren siempre al concreto autocompactante cuando hay grandes probabilidades de conseguir los mismos resultados que con el concreto convencional en términos de calidad de superficie. En los últimos años se ha podido constatar un creciente interés de los fabricantes de concreto premezclado, los productores de aditivos y de los distribuidores de Polonia, tanto para el concreto arquitectónico autocompactante como por el propio concreto autocompactante.
Sin embargo, la carencia de normas adecuadas, así como los elevados costos de los materiales junto con el escaso gasto salarial que caracterizaban al sector suponían un obstáculo para que realmente despegase la utilización de estos productos. No obstante, como consecuencia de los incrementos salariales que experimentó la industria de la construcción el pasado año, la incorporación de normas europeas aplicables al uso del concreto autocompactante así como la creciente demanda de concreto arquitectónico, auguran que en Polonia se producirá un aumento significativo de producción tanto de concreto autocompactante como de concreto arquitectónico.

Concreto ultra resistente
Es un concreto de textura especialmente compacta con una granulometría máxima de <1 mm. En función del empleo de agregados muy finos así como la adición de microsílice, este concreto alcanza una resistencia a la compresión de más de 150 N/mm². Otra característica del concreto ultra resistente es la baja relación agua/cementante. Para alcanzar valores <0.2 y a la vez asegurar una buena capacidad de procesamiento, se deben adicionar fluidificantes de altas prestaciones. Sin embargo, los concretos ultra resistentes sin refuerzo, como lo demostraron los ensayos, presentan una falla de fragilidad súbita y una baja resistencia a la tensión con relación a la resistencia a la compresión. Para alcanzar una suficiente ductilidad, se requiere adicionar fibras de acero, eventualmente también en combinación con fibras de polipropileno. Para garantizar una suficiente homogenización del material, se requieren procedimientos de mezcla controlables y ante todo, reproducible; el mismo material de construcción puede presentar diferentes propiedades según el modo de producción. Por esta razón es importante unificar el proceso de fabricación. c

 

Hemerografía:
De la Fuente, Ignacio, "Hormigón autocompactante: Nuevos retos en diseño y prestaciones" (Chryso Aditivos), en Cemento Hormigón, 922, 2008.
Gibbs, John, "Hormigón autocompactante: desde la investigación hasta la norma europea", (ERMCO), en PHI Internacional, 4, 1, 2008.
Kumar Metha, P., "Global concrete industry sustentability", en Concrete International, febrero de 2009.
Kuniczuk, Krzystof, "La utilización del hormigón arquitectónico autocompactante en Polonia"(CEMEX Polonia), en PHI Internacional, 1, 1, 2009.
Kratz, Mirella; Mechtcherine, Viktor, "Aditivos y adiciones en la moderna tecnología del hormigón" (Institut für Baustoffe, TU Dresden), en PHI Internacional, 6, 1, 2008.

 

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