“La auténtica sostenibilidad en la construcción va más allá de simplemente asegurar una resistencia mecánica; implica cumplir con especificaciones rigurosas y garantizar un ciclo de vida prolongado para la obra. Por tanto, es crucial comenzar con un diseño adecuado que considere cuidadosamente el uso responsable de residuos o subproductos industriales, ya que su empleo indiscriminado podría comprometer la durabilidad de la estructura a largo plazo. ¿De qué sirve reducir el contenido de materiales vírgenes en el hormigón mediante subproductos o residuos industriales/agroindustriales si, después de 15 o 20 años, la obra presenta patologías severas que requieren una reconstrucción? La clave reside en la aplicación precisa de tecnologías emergentes en el momento y lugar adecuados, asegurando que nuestras elecciones constructivas sean sostenibles no solo en el presente, sino también a lo largo del tiempo”.

Yimmy Silva

PhD Ingeniería de Materiales, U. del Valle.

La sustentablidad y sostenibilidad, a menudo se han considerado sinónimos para referirse al impacto medioambiental (seguramente por su traducción homóloga al inglés como “sustainable”). Sin embargo, no tienen el mismo significado, y más que ser sinónimos, son complementarias. Por un lado, la sustentabilidad es lo que se puede sustentar o defender con razones, mientras que la sostenibilidad es aquello que se mantiene durante largo tiempo sin agotar los recursos. Podrían ser prácticamente lo mismo, pero lo sostenible no necesariamente logra ser sustentable, ni lo sustentable alcanza a ser sostenible, al menos, no en todos los casos.

Para lograr una adecuada sustentabilidad y sostenibilidad en la industria de la construcción con cemento y hormigón, es primordial considerar ciertos aspectos y características propias del material, así como identificar sus beneficios y su desempeño en el entorno en el que será implementado. Para ello, entrevistamos al académico Yimmy Silva, Doctor en Ingeniería de Materiales de la Universidad del Valle, Colombia, respecto al tema de la sustentabilidad en el hormigón, material más consumido en el mundo después del agua. Yimmy Silva, es también docente de la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile, y miembro del Centro de Innovación del Hormigón UC.

“El hormigón es, por mucho, el material de construcción más utilizado en todo el mundo, debido a la disponibilidad, costo, versatilidad, durabilidad y adaptabilidad. Forma la base de nuestra sociedad moderna”.

Yimmy Silva

PhD Ingeniería de Materiales, U. del Valle

Conoce más sobre esta temática en el reportaje "Sustentabilidad en hormigones: una aproximación a los desafíos actuales en la industria"

Pasos para lograr la sustentabilidad

En los últimos reportajes, los cuales han abordado la reducción de la huella de carbono del hormigón, el principal foco a considerar es el ciclo de vida del hormigón, aspecto que resulta transversal si lo que buscamos es ser sustentables y sostenibles a la vez. Conocer el comportamiento del material, sus características y propiedades físicas, químicas y mecánicas, son cruciales para determinar cómo aplicarlo y cómo aprovechar sus beneficios, los cuales se deben abordar según la ubicación geográfica del lugar donde estará emplazada la obra de construcción, teniendo en cuenta tipo de suelo, clima, y qué tan vulnerable está ante ciertos ataques como sulfatos, cloruros y dióxido de carbono.

De acuerdo con el académico Yimmy Silva, estaremos más cerca de ser sustentables y sostenibles si consideramos los siguientes aspectos:

1.- Ser capaz de tener el cemento correcto para el lugar correcto

Existen diversos tipos de cemento, los que varían las proporciones de sus compuestos principales, tales como la Alita (C₃S), Belita (C₂S), Celita (C₃A), Felita ( C₄AF), entre otros. Dependiendo del lugar en el que se construya, será necesario contar con la composición adecuada de cemento que garantice un hormigón durable. “Por ejemplo, si necesito un hormigón que sea resistente a los sulfatos, necesitaré un cemento con un desempeño especial contra el ataque a este tipo de iones, el cual me genere una menor cantidad de productos expansivos como la etringita secundaria principalmente, explica el profesor Silva.

2.- Uso de materiales cementicios suplementarios (MCSs) para reducir el porcentaje de cemento Portland puro

La disminución tanto del consumo de energía al momento de fabricar el cemento, así como la producción de gases de efecto invernadero, se puede lograr mediante el reemplazo parcial del cemento Portland a través del uso de materiales cementicios suplementarios (MCSs) o material puzolánico. Gran parte de estos estos materiales provienen de desechos industriales, tales como las termoeléctricas, o siderúrgicas. Otras investigaciones están analizando los relaves mineros, biomasa de la industria forestal, entre otros. Actualmente los MCSs más utilizados son las cenizas volantes de las termoeléctricas, escoria de alto horno, además del humo de sílice y el metacaolín, dos materiales que en la actualidad no son considerados como materiales de desechos, y se caracterizan por tener una mejor capacidad de reacción en comparación con otras puzolanas.

No obstante, es fundamental considerar que el hecho de utilizar este tipo de materiales no nos hace inmediatamente sustentables. Al momento de valorizar algún residuo, es importante conocer su comportamiento y aplicar los porcentajes idóneos para cada aplicación en particular y zona geográfica.

De acuerdo con el profesor Yimmy Silva, “para darle un buen uso a estos materiales, debemos pensar por ejemplo que en la zona costera el principal ataque será por cloruros, pero también en el mar o algunos suelos, tendremos concentraciones de sulfatos. Si yo sé que el elemento va a estar expuesto a este tipo de condiciones, busco un hormigón que sea resistente a sulfatos o cloruros para garantizar un mayor ciclo de vida”.

3.- Reducir la porosidad en el hormigón

Diversos estudios han analizado el ataque al hormigón por sulfatos y cloruros, sin embargo, el CO₂ también se ha convertido en una temática importante en la actualidad, ya que también puede perjudicar el desempeño de este material reduciendo su durabilidad. Por un lado, el hormigón cuando está en servicio reacciona con el CO₂ (fija este gas mediante la reacción de carbonatación) que corresponde aproximadamente al 25% del peso del cemento utilizado en el diseño del hormigón. Cuando el hormigón no ha sido carbonatado, presenta un pH básico (12 o 13), y en estas condiciones el acero de refuerzo embebido en el elemento de hormigón genera una capa protectora. En cambio, si la mezcla que está recubriendo el acero, presenta un alto nivel de porosidad, el CO₂ puede ingresar, modificando el pH, lo que generaría la despasivación del acero, produciendo la corrosión de este.

Para evitarlo, es fundamental evaluar si la obra de construcción estará expuesta en una zona donde la concentración de CO₂ es elevada. De ser así, se recomienda que el hormigón presente una alta reserva alcalina y/o baja permeabilidad.

Para reducir la porosidad del hormigón, se puede realizar mediante el uso de aditivos que permitan disminuir la relación agua / cemento. Esto evita tener un exceso de agua libre en la mezcla que al evaporarse pueda generar las vías de acceso de agentes externo al interior del hormigón.

“Si yo tengo agua en exceso, esto me generará una mayor porosidad, porque tendría más agua de la necesaria para garantizar la hidratación de las fases del Clinker. El uso de aditivos plastificantes o superplastificantes me permiten evitar la aglomeración de las partículas de cemento en el instante de entrar en contacto con el agua, ya que, al aglomerarse las partículas de cemento, una cantidad de agua queda atrapada entre estas, la cual no aportaría a la fluidez de la mezcla. Si evito este fenómeno mediante el uso de aditivos que me dispersen las partículas, la mezcla tendrá una fluidez con un contenido de agua menor al utilizado comúnmente”.

Yimmy Silva

PhD Ingeniería de Materiales, U. del Valle

4.- Tener un buen diseño

Un diseño apropiado permite un mayor desempeño. Saber utilizar los componentes del hormigón de acuerdo con lo que se necesita, es clave para la sostenibilidad. En este punto, los aspectos anteriormente mencionados en este reportaje se condensan en un buen diseño desde su etapa inicial, hasta que finaliza la obra.

5.- Hacer que el hormigón sea más duradero

“En la actualidad, la mayoría de las mezclas de hormigón se diseñan sobre la base de su resistencia a la compresión a 28 días, con la durabilidad como una preocupación secundaria. Desafortunadamente, esto ha llevado que muchas estructuras de hormigón fallen prematuramente. Sin embargo, probablemente la forma más eficaz de hacer que el hormigón sea verdaderamente sostenible es aumentando su vida útil efectiva”.

Yimmy Silva

PhD Ingeniería de Materiales, U. del Valle

Si comparamos el hormigón convencional con el hormigón que desarrollaron los romanos, existe un factor indiscutible a considerar. No solo los componentes que conforman el cemento y el hormigón cuentan con diferencias, sino que la mayoría de los materiales puzolánicos son menos reactivos que el Clinker. Esto provoca que el desarrollo de la resistencia sea un poco más lento.

Los tiempos que tenían las edificaciones romanas para alcanzar una resistencia adecuada eran mayores que las obras que se construyen en la modernidad. Por lo tanto, el estilo de vida que tenemos hoy en día, que se rige con la cultura de la inmediatez, provoca que los materiales cementicios suplementarios o puzolanas pierdan un poco su valor, ya que su resistencia aumenta de forma tardía.

“A edades cortas, cuando se utilizan adiciones de MCSs en porcentajes considerables, generalmente el cemento se ve gobernado por el efecto dilución, lo que afecta el nivel de resistencia a edades tempranas. Este efecto, se refiere a que, al momento de reemplazar cemento por residuos o subproductos, el cemento reacciona primero. Una vez inicia la hidratación del cemento, se producen los productos de hidratación y la portlandita, la cuál es necesaria para que se genere la reacción puzolánica”.

Yimmy Silva

PhD Ingeniería de Materiales, U. del Valle

6.- Uso de hormigón de mayor resistencia

El hormigón de alta resistencia es mucho más sostenible que el hormigón de resistencia normal, ya que requiere una menor cantidad de agregados y menos cantidad de cemento para soportar la misma carga. En este sentido, no solo podemos ser sustentable utilizando MCSs o incorporando áridos artificiales o reciclados. También es posible reduciendo el contenido de materiales en la mezcla.

7.- Aplicar la economía circular en el hormigón

Una opción, es reducir el consumo de combustibles fósiles, a través del uso de materiales de desechos como combustibles. En este sentido la captura y valorización de emisiones de dióxido de carbono para alcanzar la carbono neutralidad o el uso de combustibles alternativos permitirá tener un menor impacto ambiental.

Otras alternativas son utilizar áridos y hormigón reciclado, u otros desechos industriales como fuente para el desarrollo de áridos artificiales. Por ejemplo, mediante la peletización de ciertos residuos, pudiendo controlar los niveles de porosidad y granulometría.

8.- Actualizar normativas y códigos de construcción

Finalmente, es fundamental contar con las normativas adecuadas para incorporar este tipo de iniciativas. Para el académico Yimmy Silva, “hay muy buenas ideas, pero si no existe una normativa que permita el uso de estos materiales reciclados, las empresas no lo van a hacer”.

Las normativas tienen la importante labor de clasificar los materiales, regular su uso y dosificación. Comprender cuáles son los porcentajes adecuados para garantizar la sostenibilidad es clave para poder incorporar estos cambios en la industria.

9.- El desafío de la colaboración

Cada uno de estos pasos, permitiría alcanzar una mayor sustentabilidad sin dejar de lado la sostenibilidad. No obstante, es un camino que debe desarrollarse uniendo la academia, el Estado y el sector privado. Por un lado, “la academia ha desarrollado bastantes investigaciones muy buenas, aplicables, pero si la industria no abre la puerta a materiales alternativos, simplemente se quedan en la academia”, enfatiza el profesor Yimmy Silva, y añade que para evitar esto, “el Estado tiene que dar el empujón a crear normativas que obliguen al uso de materiales reciclados o que sean sostenibles, y que garanticen un desempeño adecuado. Mientras eso no suceda, podríamos seguir dando vueltas sin hacer mucho”.

Autora: Valeria F. Moraga D.