El cemento y el concreto en la construcción moderna

El cemento y el concreto son los cimientos del mundo moderno. Sin ellos, no habría edificios que se eleven hasta las nubes, faltarían kilómetros de puentes y ningún edificio se alzaría más que unos cuantos pisos sobre la línea del horizonte de cualquier ciudad.

Hay muchos tipos de cemento y concreto, pero antes de que puedan usarse en forma segura y confiable en la construcción, deben desarrollarse normas y métodos de pruebas adecuados. Fundado en 1914, el Comité 09 de la ASTM – American Society for Testing and Materials – sobre concreto y agregados viene trabajando mucho en los últimos años para desarrollar métodos de prueba para el concreto permeable y para el concreto autocompactable, dos de los sistemas de concretos más recientes.

El concreto fluye a su alrededor

El concreto autocompactable es “una clase de concreto tan ‘fluido’ que no hace falta que use vibradores para compactarlo de diferentes formas” El concreto autocompactable satisface unas necesidades específicas del mercado. Una de éstas son los lugares de acceso limitado. Por ejemplo, cuando un espacio reducido difícil de alcanzar queda atestado de barras de refuerzo de acero, el concreto convencional tal vez no pueda circular completamente alrededor de cada barra y quedarían bolsas de aire ocultas. Esos vacíos podrían hacer que el acero se corroa. Eso no ocurre con el concreto autocompactable, que “fluye mejor por el acero y alrededor de éste con menos compactación”, dice Steven Kosmatka, vicepresidente de investigación y servicios técnicos de la Asociación del Cemento Portland de Skokie, Illinois.

llar rápidamente ensayos para su uso. Según Carino, se terminaron tres: el ensayo del flujo de revenimiento, C1611/C1611M método de prueba para el flujo de revenimiento de concreto autocompactable; el ensayo del anillo japonés, C1621/C1621 M, método de prueba normalizado para la habilidad de paso del concreto autocompactable por el método de anillo japonés; y el ensayo para la tendencia a la segregación, C1610/ C1610M, método de prueba normalizado para segregación estática de concreto autocompactable utilizando la técnica de columna. Los primeros dos determinan qué tan lejos circula el concreto autocompactable, con y sin obstáculos. El tercero controla la uniformidad de la distribución de agregados en una muestra fresca de cemento autocompactable.

Con normas preceptivas, “El productor recibe una dosificación para la mezcla que

debe respetar”, dice Anthony Fiorato, consultor de Glenview, Illinois, y presidente del Comité C09. “Una especificación de desempeño se ocupa de lo que yo quiero que haga el concreto”. Las normas de desempeño para el concreto pueden tratar sobre durabilidad —resistencia a la congelación y al deshielo— y resistencia en función de la compresión necesaria para romper una muestra.

El concreto sólido tiene drenaje

“El concreto permeable es muy importante para la construcción sustentable”, dice Colin Lobo, vicepresidente sénior de ingeniería de la National Ready Mixed Concrete Association NRMCA, con sede en Silver Spring, Maryland. El concreto permeable minimiza el escurrimiento de agentes contaminantes a arroyos y ríos. Los escurrimientos se filtran por el concreto al terreno y reponen el agua subterránea, en donde se someten a la purificación natural. El concreto permeable puede reducir la capacidad de las alcantarillas de agua pluvial y, posiblemente, la necesidad de contar con éstas”.

El Comité C09 ha terminado un método de prueba, el C1688/C1688M, método de prueba para evaluar la densidad y el contenido de vacío del concreto permeable recién mezclado, que detalla cómo medir la densidad del concreto permeable recién mezclado. Se encuentra en plena votación la norma WK17606, método de prueba para evaluar la permeabilidad de pavimentos de concreto permeable, un método propuesto para determinar la velocidad a la que el agua se escurre por el concreto permeable. Todavía se están desarrollando otros ensayos para determinar la durabilidad y la resistencia.

De la misma manera que el concreto autocompactable, el permeable puede contribuir a la calidad del recambio de infraestructura. “El trabajo del Comité C09 ofrece las normas y los métodos de prueba para garantizar que pueda controlarse correctamente que los materiales y los métodos de construcción cumplan con las especificaciones”, dice Fiorato. “Todos esos aspectos —resistencia, permeabilidad, durabilidad, trabajabilidad— impactan en forma directa en el desempeño. Sin normas, no habría ningún método para determinar la calidad de los materiales y de la construcción”.

Cómo reducir la huella del carbono del cemento

“La norma C150 es una especificación para el cemento Portland, uno de los principales materiales de la industria de la construcción” La norma C150 es una especificación para cinco tipos diferentes de cemento hidráulico, que se endurece por reacción química con el agua. Es preceptiva en cuanto a la mezcla, pero también incluye exigencias de desempeño para lograr resistencia y durabilidad.

El reemplazo de una parte de cemento Portland con piedra caliza también tiene importantes beneficios medioambientales. “Por cada tonelada de cemento Portland se produce alrededor de una tonelada de dióxido de carbono”, dice Kosmatka. Sin embargo, la reducción del dióxido de carbono a partir del uso de un cinco por ciento de piedra caliza no es proporcional. “Existen cuestiones técnicas y de control de calidad”, dice Kosmatka, “por lo que en la práctica, la reducción es

más bien como del tres por ciento”. Al modificar la norma C150, la ASTM posibilitó la eliminación de unos tres millones de toneladas de dióxido de carbono generado por la producción de cemento Portland por año.

Aventajando a los antiguos romanos

La ceniza volante y la escoria de alto horno pertenecen a una clase de materiales conocidos como puzolanas que pueden agregarse a las mezclas de concreto. Las puzolanas reaccionan con la cal y el agua y forman hidrato de silicato de calcio, el principal agente aglutinante en los cementos hidráulicos.

La ceniza volante y la escoria son derivados de desechos, la primera de centrales eléctricas alimentadas con carbón y la segunda de los altos hornos que producen hierro a partir del mineral de hierro. Cuando se agrega alguna de las dos o ambas durante la producción de cemento, se están usando productos de desechos que, si no, irían a parar a rellenos sanitarios. Su uso en la producción de cemento reduce tanto la cantidad de dióxido de carbono que, de lo contrario, se emitiría, como la energía necesaria para hacer el cemento.

“Los cementos con ceniza volante, escoria y puzolanas están incluidos en la norma C595 – Especificación para cementos adicionados hidráulicos-, que es una especificación para cementos adicionados hidráulicos, La norma C595 tiene exigencias preceptivas y de desempeño”. Cuando se le agrega piedra caliza al cemento Portland y cenizas volantes y escoria a los cementos hidráulicos puede mejorarse la sustentabilidad y la calidad de los productos finales.

Las normas de la ASTM en todo el mundo

“Las normas del Comité C09 han sido muy útiles en todo el mundo”, dice Fiorato. “Suele estar regido por el Reglamento de construcción ACI 318, porque éste hace referencia a 60 normas y métodos de prueba de la ASTM”.

Incluso los países que no usan el Reglamento ACI 318 están interesados en las normas de la ASTM, por sus beneficios técnicos y porque el método de aprobación de consenso voluntario abarca a todos los interesados. Fiorato dice que Arabia Saudita y Qatar usan las normas de la ASTM, aunque Qatar se ciñe principalmente a las británicas.

“Ocurre lo mismo en América Latina”, dice Carino. “Como usan el Reglamento ACI 318, usan normas de la ASTM”. Carino agrega que el Comité C09 tiene mucha participación de América Latina.

Este interés internacional demuestra la importancia mundial de las especificaciones normativas y de los métodos de prueba. “Las especificaciones de proyectos citan las normas”, dice Lobo. “Constituyen la base del contrato entre el propietario, el contratista y los proveedores de materiales. Sin normas para los materiales y los métodos de aceptación, cada una de las personas que preparan las especificaciones tendría que crear sus propios métodos para determinar la aceptación de los materiales y de los métodos usados para construir estructuras.

Una opinión exclusiva de las normas y de las pruebas

La misión del Cement and Concrete Reference Laboratory es mejorar la calidad de las pruebas de los materiales de construcción mediante laboratorios, muestras de aptitud y asesoramiento sobre el uso de las normas de la ASTM en el campo y en las oficinas”, dice Steven Lenker, director del Construction Materials Reference Laboratory

Cuando un funcionario encargado de especificaciones pide una supervisión de laboratorio, “Los supervisores van y examinan los equipos y cómo se hacen los procedimientos en comparación con una norma”, dice Lenker. Los informes no sólo ayudan al encargado de desarrollar especificaciones. “También le dan a la dirección del laboratorio una buena idea de cómo funciona el laboratorio y de lo que le hace falta mejorar”, dice Lenker. Los organismos que se ocupan de las especificaciones usan los informes para garantizar que los materiales que se usan en las autopistas y en la construcción sean evaluados usando los métodos normativos. Como otras organizaciones, la AASHTO también usa los informes para acreditar laboratorios.

Bridget Mintz Testa

Septiembre 2014

Revista 69

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