Añadiendo a la mezcla: Usando aditivos para conseguir que su concreto haga lo que usted quiere que haga

La cúpula del edificio, que sigue siendo la cúpula de concreto sin armar más grande del mundo, se extiende a lo largo de 43 metros y contiene una llamativa abertura central, conocida como óculo, lo suficientemente ancha como para permitir el paso de un par de autobuses. 

Lo que es menos obvio acerca de la pieza de arquitectura notablemente bien intacta es la composición de su hormigón. Mientras que la receta básica del hormigón romano ha sido un secreto a voces durante siglos, los investigadores contemporáneos sólo recientemente han descifrado los detalles.

A diferencia del hormigón moderno, que se construye alrededor del cemento Pórtland, la resistencia del poderoso concreto del imperio mediterráneo dependía del uso de cenizas volcánicas ricas en silicona como aditivo. 

Hoy en día, los aditivos para hormigón asumen funciones similares, aunque mucho más diversas. Ofrecen propiedades como tiempos de fraguado más rápidos o más lentos, mejor trabajabilidad y mayor resistencia. 

"Es bastante común ahora", dice Brian Salazar, gerente nacional de desarrollo de negocios para Canadá en Euclid Chemical Co. "No creo que haya un metro de concreto que se apague que no tenga al menos un reductor de agua básico". 

Además de reducir la cantidad de agua necesaria, los aditivos reductores de agua permiten que los productores de concreto premezclado usen cemento menos costoso mientras que proporcionan a los equipos de concreto una mezcla igualmente trabajable. 

Los aditivos que arrastran el aire son otro componente casi omnipresente del concreto moderno, particularmente en Canadá, según Jordan Jancev, gerente regional de ventas para el oeste de Canadá de TM Concrete, una unidad de Sika Canada Inc. Con frecuentes ciclos de congelación y descongelación durante el invierno, los aireadores aumentan la durabilidad. 

"Tener aditivos en una mezcla de cemento ciertamente puede mantener la calidad... a través de las fases de mezcla de la mezcla, transporte, colocación, manejo y curado en condiciones climáticas adversas", dice Jancev, añadiendo que estos aditivos típicamente reducen el costo de todo el proceso de construcción. "Es un beneficio para todos - empezando por el productor del concreto, quienquiera que esté manejando ese concreto y ciertamente el usuario final, el dueño".

MÁS QUE AGUA, CEMENTO Y ÁRIDOS
Es una historia familiar en muchas grandes ciudades canadienses - un accidente retrasa el tráfico y, de repente, un viaje que debería haber tomado una hora toma dos. Por suerte, hay un aditivo para eso. 

Ross Monsour, el representante de ventas de aditivos para concreto de Ontario en Mapei Inc. señaló a los retardadores y aceleradores como otros dos aditivos clave que permiten a los equipos personalizar el concreto para su trabajo específico. 

"Cuando estás vertiendo en el centro de Toronto, o en algún lugar así, y quieres que se baje del camión rápidamente, o has estado en el tráfico durante dos horas y se supone que se baje del camión, tienes que poner algunos aditivos para retardar la mezcla, de modo que se pueda verter un poco más tarde", dice. 

Especialmente en las zonas urbanas y entre los grandes contratistas generales, Monsour señala que el uso de una gama más amplia de aditivos está realmente despegando. Los reductores de agua, los arrastradores de aire y los aceleradores/retardadores están bien encaminados para convertirse en estándar, dice. 

Los superplastificantes no se quedan atrás, aunque su mayor costo limita su uso a aplicaciones más específicas, como muros o columnas de concreto que requieren mucha armadura. Aquí, dice Salazar, la meta es producir un concreto fuerte y trabajable con la menor cantidad de agua posible. También conocidos como reductores de agua de alto rango, los superplastificantes pueden reducir la cantidad de agua en la mezcla entre un 15 y un 30 por ciento, en comparación con un cinco a un ocho por ciento para un reductor de agua convencional. 

"Un metro típico de hormigón puede llevar 150 litros de agua", dice Salazar. "Si ahora sólo podemos poner 110 o 120 litros de agua, podemos darle un hormigón muy fuerte, pero con el plastificante, todavía podemos darle un hormigón viable. Si tratara de mezclar ese concreto con sólo 120 litros de agua, estaría seco e impracticable". 
Con un mejor desempeño, la industria continúa adoptando nuevas formas de trabajo. 

"Algunos contratistas se opondrán a la idea de pagar una prima por su concreto y tratarán de hacer lo mismo para lo que podrían estar usando un plastificante, pero tratarán de usar concreto regular y lo vibrarán o manipularán de alguna manera para que funcione", dice Salazar. "Hoy en día, la mayoría de los contratistas entienden que se obtiene un beneficio del uso de estos aditivos de gama alta." 

Al mismo tiempo, los principales proveedores de concreto, que generalmente trabajan con productores de concreto premezclado y no directamente con contratistas, están desarrollando la siguiente generación de aditivos.  

En Sika, por ejemplo, el tres por ciento de los ingresos de la empresa se destina cada año a la investigación y el desarrollo. La compañía tiene cerca de 400 personas trabajando en innovaciones para concreto y otros sistemas cementosos en su principal centro de investigación en Zurich, dice Jancev. Agrega que muchas de las ideas para nuevos productos provienen de la retroalimentación de los contratistas que buscan concreto que se vierte y fragua de ciertas maneras. 

RENUNCIANDO A LA MALLA 
Un área que ha ido ganando terreno en el mercado del hormigón en los últimos años es el uso de fibras de refuerzo. Aunque separadas de los aditivos tradicionales, que son aditivos químicos en forma líquida o en polvo, las fibras representan un importante paso adelante. 

Típicamente de plástico o acero, las fibras pueden mejorar la integridad estructural del producto terminado, reducir la contracción plástica cuando el concreto se fragua y eliminar algunos de los contratiempos en el sitio cuando se usan barras de refuerzo y malla de alambre, dice Monsour. 

"La malla metálica, para ser efectiva, tiene que sentarse en la tercera parte superior de la capa de hormigón", dice. "Pero si puedes imaginarte una losa siendo vertida, los chicos están parados sobre la malla de alambre y la empujan hacia abajo. Por lo tanto, ahora, cuando se combinan las fibras directamente en el hormigón, se dispersan uniformemente y se evita ese problema. Entonces, estás minimizando el agrietamiento y encogimiento que realmente ocurre".

Las microfibras de polipropileno se utilizan a menudo en trabajos residenciales como losas de garaje, mientras que las macrofibras más resistentes, de unos cinco centímetros (dos pulgadas) de largo, pueden mejorar mejor la integridad estructural. "Estos proporcionan una unión mucho más fuerte para que el hormigón pueda mantenerse unido", añade Monsour. "En realidad pueden reemplazar la barra de acero." 

Las fibras de acero, que al igual que sus contrapartes plásticas se agregan a la mezcla en una planta de concreto premezclado, pueden fortalecer aún más el concreto. Sin embargo, a un costo más alto, a menudo se reservan para aplicaciones más pesadas, como los pisos de concreto industrial, que deben soportar la tensión continua de los equipos pesados. 

Tanto el refuerzo de acero como el de fibra sintética son cada vez más comunes para el hormigón proyectado, una aplicación que está encontrando un uso más amplio tanto en proyectos de túneles como fuera de ellos. 

LA SIGUIENTE ONDA 
Mientras tanto, muchas empresas de aditivos están experimentando con la combinación de aditivos y fibras separadas para formar soluciones híbridas. 

En Mapei, por ejemplo, Monsour apunta a una nueva mezcla para pisos sin juntas que incorpora un aditivo expansivo, reductor de contracción, superplastificante y fibras.  

La compañía también lanzó recientemente una mezcla poco convencional llamada Re-Con Zero. A diferencia de un aditivo típico, el nuevo producto toma el concreto devuelto a la planta y lo utiliza. 

"Lo convierte en un agregado de tamaño Granular B en unos seis minutos, de modo que puede ser reutilizado para rellenar[o] mezclado con ciertas mezclas de concreto", dice Monsour. "Hay un ahorro económico para el productor. O si le rechazan una carga completa, esto puede volver a convertirlo todo en un agregado".

Asimismo, Sika está trabajando en una serie de innovaciones en su actual línea de productos, así como en productos totalmente nuevos. Jancev dice que los aditivos para mejorar la permeabilidad al agua del concreto y los nuevos polímeros que serán mucho mejores que los actualmente disponibles están todos en la tubería.

Al mismo tiempo, Euclides se enfrenta a los retos que plantea el duro invierno canadiense. El año pasado, la compañía introdujo un nuevo aditivo de impermeabilización conocido como Eucon Baracade WPT. El aditivo, que es un aditivo repelente al agua, reduce la posibilidad de que se produzcan daños relacionados con el clima, tales como incrustaciones en la superficie y desconchados.

Mientras que el enfoque se centra a menudo en la mejora del producto final, los aditivos también tienen un papel que desempeñar en el impulso global para reducir las emisiones de dióxido de carbono. 

No es ningún secreto que el proceso de producción de cemento, que consume mucha energía y, por extensión, el hormigón, genera entre el cinco y el ocho por ciento de las emisiones mundiales de CO2. Junto con los reductores de agua que permiten a los productores de concreto premezclado reducir el consumo de cemento, muchos están ahora añadiendo escoria de cemento o cenizas volantes para reducir costos y emisiones. 

En los meses de invierno, señala Salazar, alrededor del 10% del cemento de una mezcla puede ser reemplazado por escoria o cenizas volantes, mientras que en el verano esa cifra puede llegar al 30%. "Esto ayuda de nuevo a reducir la huella de carbono y en muchos edificios LEED quieren mezclas que tengan más de un 50% de reemplazo", dice.

A medida que los códigos de construcción evolucionan para incluir las emisiones, es probable que los aditivos químicos desempeñen un papel cada vez más destacado.