Concreto

El concreto u hormigón es un material compuesto compuesto de agregados finos y gruesos unidos con un cemento fluido (pasta de cemento) que se endurece (cura) con el tiempo. El hormigón es la segunda sustancia más utilizada en el mundo después del agua, y es el material de construcción más utilizado. Su uso en todo el mundo, tonelada por tonelada, es el doble que el del acero, la madera, los plásticos y el aluminio combinados. A nivel mundial, se proyecta que la industria del concreto premezclado, el segmento más grande del mercado del concreto, supere los $ 600 mil millones en ingresos para 2025. Este uso generalizado genera una serie de impactos ambientales. En particular, el proceso de producción de cemento produce grandes volúmenes de emisiones de gases de efecto invernadero, lo que lleva al 8% neto de las emisiones globales.Otras preocupaciones ambientales incluyen la extracción ilegal de arena generalizada, los impactos en el medio ambiente circundante, como el aumento de la escorrentía superficial o el efecto de isla de calor urbano, y las posibles implicaciones para la salud pública de los ingredientes tóxicos. Se está realizando una importante investigación y desarrollo para tratar de reducir las emisiones o convertir el concreto en una fuente de secuestro de carbono, y aumentar el contenido de materias primas recicladas y secundarias en la mezcla para lograr una economía circular. Se espera que el hormigón sea un material clave para las estructuras resistentes a los desastres climáticos, así como una solución para mitigar la contaminación de otras industrias, capturando desechos como las cenizas volantes de carbón o los relaves y residuos de bauxita.

Cuando el agregado se mezcla con cemento Portland seco y agua, la mezcla forma una lechada fluida que se vierte y se moldea fácilmente. El cemento reacciona con el agua a través de un proceso llamado hidratación del concreto que se endurece durante varias horas para formar una matriz dura que une los materiales en un material duradero similar a la piedra que tiene muchos usos.Este tiempo permite que el concreto no solo se moldee en formas, sino que también tenga una variedad de procesos de herramientas preformados. El proceso de hidratación es exotérmico, lo que significa que la temperatura ambiente juega un papel importante en el tiempo que tarda el concreto en fraguar. A menudo, se incluyen aditivos (como puzolanas o superplastificantes) en la mezcla para mejorar las propiedades físicas de la mezcla húmeda, retrasar o acelerar el tiempo de curado o cambiar el material terminado. La mayor parte del hormigón se vierte con materiales de refuerzo (como barras de refuerzo) incrustados para proporcionar resistencia a la tracción, lo que produce hormigón armado.

En el pasado, los aglutinantes de cemento a base de cal, como la masilla de cal, se usaban a menudo, pero a veces con otros cementos hidráulicos (resistentes al agua) como cemento de aluminato de calcio o con cemento Portland para formar hormigón de cemento Portland (llamado así por su parecido visual con piedra de Pórtland). Existen muchos otros tipos de concreto no cementoso con otros métodos para unir agregados, incluido el concreto asfáltico con un aglutinante bituminoso, que se usa con frecuencia para superficies de carreteras, y los concretos poliméricos que usan polímeros como aglutinante. El hormigón es distinto del mortero. Mientras que el hormigón es en sí mismo un material de construcción, el mortero es un agente de unión que normalmente mantiene unidos los ladrillos, las tejas y otras unidades de mampostería.

Etimología

La palabra concreto proviene de la palabra latina " concretus " (que significa compacto o condensado), el participio perfecto pasivo de " concrescere ", de " con- " (juntos) y " crescere " (crecer).

Historia

Tiempos antiguos

Se hace referencia al hormigón maya en las ruinas de Uxmal en Incidents of Travel in the Yucatán de John L. Stephens. “El techo es plano y había sido cubierto con cemento”. "Los pisos eran de cemento, en algunos lugares duros, pero, por la exposición prolongada, se rompieron y ahora se desmoronan bajo los pies". "Pero toda la pared era sólida y consistía en grandes piedras incrustadas en mortero, casi tan duras como la roca".

La producción a pequeña escala de materiales similares al hormigón fue iniciada por los comerciantes nabateos que ocuparon y controlaron una serie de oasis y desarrollaron un pequeño imperio en las regiones del sur de Siria y el norte de Jordania desde el siglo IV a. Descubrieron las ventajas de la cal hidráulica, con algunas propiedades autocementantes, hacia el 700 a. Construyeron hornos para suministrar mortero para la construcción de casas de mampostería, pisos de concreto y cisternas impermeables subterráneas. Mantuvieron las cisternas en secreto ya que permitieron a los nabateos prosperar en el desierto. Algunas de estas estructuras sobreviven hasta el día de hoy.

Era clasica

En la era del Antiguo Egipto y más tarde en la romana, los constructores descubrieron que agregar ceniza volcánica a la mezcla permitía que se asentara bajo el agua.

Se encontraron pisos de concreto en el palacio real de Tirinto, Grecia, que data aproximadamente del 1400 al 1200 a. Los morteros de cal se utilizaron en Grecia, Creta y Chipre en el año 800 a. El acueducto asirio de Jerwan (688 a. C.) utilizó hormigón impermeable. El hormigón se utilizó para la construcción en muchas estructuras antiguas.

Los romanos utilizaron mucho el hormigón desde el 300 a. C. hasta el 476 d. C. Durante el Imperio Romano, el hormigón romano (u opus caementicium) se fabricaba a partir de cal viva, puzolana y un agregado de piedra pómez. Su uso generalizado en muchas estructuras romanas, un evento clave en la historia de la arquitectura denominado revolución arquitectónica romana, liberó a la construcción romana de las restricciones de los materiales de piedra y ladrillo. Permitió nuevos diseños revolucionarios en términos de complejidad estructural y dimensión. El Coliseo de Roma fue construido en gran parte de hormigón, y el Panteón tiene la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo.

El hormigón, como lo conocían los romanos, era un material nuevo y revolucionario. Colocado en forma de arcos, bóvedas y cúpulas, rápidamente se endureció hasta convertirse en una masa rígida, libre de muchos de los empujes y tensiones internas que preocuparon a los constructores de estructuras similares en piedra o ladrillo.

Las pruebas modernas muestran que el opus caementicium tenía tanta resistencia a la compresión como el hormigón de cemento Portland moderno (aprox. 200 kg/cm [20 MPa; 2800 psi]). Sin embargo, debido a la ausencia de refuerzo, su resistencia a la tracción era muy inferior a la del hormigón armado moderno, y su modo de aplicación también difería:

El hormigón estructural moderno difiere del hormigón romano en dos detalles importantes. En primer lugar, la consistencia de su mezcla es fluida y homogénea, lo que permite que se vierta en formas en lugar de requerir capas manuales junto con la colocación del agregado, que, en la práctica romana, a menudo consistía en escombros. En segundo lugar, el acero de refuerzo integral proporciona a los ensamblajes de hormigón modernos una gran resistencia a la tensión, mientras que el hormigón romano solo podía depender de la fuerza de la unión del hormigón para resistir la tensión.

Se ha descubierto que la durabilidad a largo plazo de las estructuras de hormigón romanas se debe a su uso de roca y ceniza piroclástica (volcánica), por lo que la cristalización de la strätlingita (un hidrato de aluminosilicato de calcio específico y complejo) y la coalescencia de este y calcio similar– Los aglutinantes de cementación de hidrato de silicato de aluminio ayudaron a darle al concreto un mayor grado de resistencia a la fractura, incluso en entornos sísmicamente activos. El hormigón romano es significativamente más resistente a la erosión por el agua de mar que el hormigón moderno; usó materiales piroclásticos que reaccionan con el agua de mar para formar cristales de Al-tobermorita con el tiempo.

El uso generalizado de hormigón en muchas estructuras romanas aseguró que muchas sobrevivieran hasta nuestros días. Las Termas de Caracalla en Roma son solo un ejemplo. Muchos acueductos y puentes romanos, como el magnífico Pont du Gard en el sur de Francia, tienen un revestimiento de mampostería sobre un núcleo de hormigón, al igual que la cúpula del Panteón.

Después de la caída del Imperio Romano, el uso del hormigón se volvió raro hasta que la tecnología se volvió a desarrollar a mediados del siglo XVIII. En todo el mundo, el hormigón ha superado al acero en tonelaje de material utilizado.

Edades medias

Después del Imperio Romano, el uso de cal quemada y puzolana se redujo mucho. Las bajas temperaturas del horno en la quema de cal, la falta de puzolana y la mala mezcla contribuyeron a la disminución de la calidad del hormigón y el mortero. A partir del siglo XI, el aumento del uso de la piedra en la construcción de iglesias y castillos provocó un aumento de la demanda de mortero. La calidad comenzó a mejorar en el siglo XII a través de una mejor molienda y tamizado. Los morteros y hormigones de cal medievales no eran hidráulicos y se usaban para unir mampostería, "corazón" (unión de núcleos de mampostería de escombros) y cimientos. Bartholomaeus Anglicus en su De proprietatibus rerum(1240) describe la fabricación de mortero. En una traducción al inglés de 1397, se lee "lyme... es un brent de piedra; mediante la mezcla del mismo con sonda y agua se forma sedimento". A partir del siglo XIV, la calidad del mortero volvió a ser excelente, pero solo a partir del siglo XVII se añadió comúnmente puzolana.

El Canal du Midi fue construido con hormigón en 1670.

Era industrial

Quizás el mayor avance en el uso moderno del hormigón fue la Smeaton's Tower, construida por el ingeniero británico John Smeaton en Devon, Inglaterra, entre 1756 y 1759. Este tercer faro de Eddystone fue pionero en el uso de cal hidráulica en el hormigón, utilizando guijarros y ladrillo pulverizado como agregar.

Un método para producir cemento Portland fue desarrollado en Inglaterra y patentado por Joseph Aspdin en 1824. Aspdin eligió el nombre por su similitud con la piedra Portland, que se extraía en la isla de Portland en Dorset, Inglaterra. Su hijo William continuó con los desarrollos hasta la década de 1840, lo que le valió el reconocimiento por el desarrollo del cemento Portland "moderno".

El hormigón armado fue inventado en 1849 por Joseph Monier. y la primera casa de hormigón armado fue construida por François Coignet en 1853. El primer puente de hormigón armado fue diseñado y construido por Joseph Monier en 1875.

Composición

El concreto es un material compuesto artificial que comprende una matriz de aglutinante cementoso (típicamente pasta de cemento Portland o asfalto) y una fase dispersa o "relleno" de agregado (típicamente un material rocoso, piedras sueltas y arena). El aglutinante "pega" el relleno para formar un conglomerado sintético. Hay muchos tipos de concreto disponibles, determinados por las formulaciones de los aglutinantes y los tipos de agregados utilizados para adaptarse a la aplicación del material de ingeniería. Estas variables determinan la fuerza y ​​la densidad, así como la resistencia química y térmica del producto terminado.

Los agregados consisten en grandes trozos de material en una mezcla de concreto, generalmente grava gruesa o rocas trituradas como piedra caliza o granito, junto con materiales más finos como arena.

La pasta de cemento, más comúnmente hecha de cemento Portland, es el tipo de aglomerante de hormigón más frecuente. Para los aglutinantes cementosos, el agua se mezcla con el polvo de cemento seco y el agregado, lo que produce una lechada semilíquida (pasta) a la que se le puede dar forma, generalmente vertiéndola en una forma. El concreto se solidifica y endurece a través de un proceso químico llamado hidratación. El agua reacciona con el cemento, que une los otros componentes, creando un material robusto similar a la piedra. A veces se agregan otros materiales cementosos, como cenizas volantes y cemento de escoria, ya sea premezclados con el cemento o directamente como componente del concreto, y se convierten en parte del aglutinante del agregado. Las cenizas volantes y la escoria pueden mejorar algunas propiedades del concreto, como las propiedades frescas y la durabilidad.Alternativamente, también se pueden utilizar otros materiales como aglomerante de hormigón: el sustituto más frecuente es el asfalto, que se utiliza como aglomerante en el hormigón asfáltico.

Se agregan aditivos para modificar la tasa de curado o las propiedades del material. Las mezclas minerales utilizan materiales reciclados como ingredientes de hormigón. Los materiales conspicuos incluyen cenizas volantes, un subproducto de las centrales eléctricas de carbón; escoria de alto horno granulada molida, un subproducto de la fabricación de acero; y humo de sílice, un subproducto de los hornos industriales de arco eléctrico.

Las estructuras que emplean concreto de cemento Portland generalmente incluyen refuerzo de acero porque este tipo de concreto puede formularse con una alta resistencia a la compresión, pero siempre tiene una menor resistencia a la tracción. Por lo tanto, generalmente se refuerza con materiales resistentes a la tensión, generalmente barras de refuerzo de acero.

El diseño de la mezcla depende del tipo de estructura que se está construyendo, cómo se mezcla y entrega el concreto y cómo se coloca para formar la estructura.

Cemento

El cemento Portland es el tipo de cemento más común de uso general. Es un ingrediente básico del hormigón, mortero y muchos yesos. El albañil británico Joseph Aspdin patentó el cemento Portland en 1824. Recibió su nombre por la similitud de su color con la piedra caliza de Portland, extraída de la isla inglesa de Portland y utilizada ampliamente en la arquitectura de Londres. Consiste en una mezcla de silicatos de calcio (alita, belita), aluminatos y ferritas, compuestos que combinan calcio, silicio, aluminio y hierro en formas que reaccionan con el agua. El cemento Portland y materiales similares se fabrican calentando piedra caliza (una fuente de calcio) con arcilla o esquisto (una fuente de silicio, aluminio y hierro) y moliendo este producto (llamado clínker) con una fuente de sulfato (más comúnmente yeso).

En los hornos de cemento modernos, se utilizan muchas características avanzadas para reducir el consumo de combustible por tonelada de escoria producida. Los hornos de cemento son instalaciones industriales extremadamente grandes, complejas e inherentemente polvorientas, y tienen emisiones que deben controlarse. De los diversos ingredientes utilizados para producir una determinada cantidad de hormigón, el cemento es el más costoso energéticamente. Incluso los hornos complejos y eficientes requieren de 3,3 a 3,6 gigajulios de energía para producir una tonelada de escoria y luego molerla en cemento. Muchos hornos pueden alimentarse con desechos difíciles de eliminar, siendo los neumáticos usados ​​los más comunes. Las temperaturas extremadamente altas y los largos períodos de tiempo a esas temperaturas permiten que los hornos de cemento quemen eficiente y completamente incluso combustibles difíciles de usar.

Agua

La combinación de agua con un material cementoso forma una pasta de cemento por el proceso de hidratación. La pasta de cemento pega el agregado, llena los vacíos dentro de él y hace que fluya más libremente.

Como establece la ley de Abrams, una relación agua-cemento más baja produce un concreto más resistente y duradero, mientras que más agua produce un concreto más fluido con un asentamiento más alto. El agua impura utilizada para hacer concreto puede causar problemas al fraguar o al causar fallas prematuras de la estructura.

El cemento Portland consta de cinco compuestos principales de silicatos de calcio y alumninatos que van del 5 al 50 % en peso, todos los cuales se hidratan para contribuir a la resistencia del material final. Por lo tanto, la hidratación del cemento involucra muchas reacciones, que a menudo ocurren al mismo tiempo. A medida que avanzan las reacciones, los productos del proceso de hidratación del cemento unen gradualmente las partículas individuales de arena y grava y otros componentes del hormigón para formar una masa sólida.

Hidratación de silicato tricálcico

Notación del químico del cemento: C ₃ S + H → CSH + CH + calorNotación estándar: Ca ₃ SiO ₅ + H ₂ O → (CaO)·(SiO ₂)·(H ₂ O)(gel) + Ca(OH) ₂Equilibrado: 2Ca ₃ SiO ₅ + 7H ₂ O → 3(CaO)·2(SiO ₂)·4(H ₂ O)(gel) + 3Ca(OH) ₂ (aproximadamente; las proporciones exactas de CaO, SiO ₂ y H ₂ O en CSH puede variar)

Debido a la naturaleza de los enlaces químicos creados en estas reacciones y las características finales de las partículas formadas, el proceso de hidratación del cemento se considera irreversible, lo que hace prohibitivos los métodos de reciclado del cemento.

Agregados

Los agregados finos y gruesos constituyen la mayor parte de una mezcla de concreto. La arena, la grava natural y la piedra triturada se utilizan principalmente para este fin. Los agregados reciclados (procedentes de desechos de construcción, demolición y excavación) se utilizan cada vez más como reemplazos parciales de los agregados naturales, mientras que también se permiten varios agregados manufacturados, incluida la escoria de alto horno enfriada por aire y las cenizas de fondo.

La distribución del tamaño del agregado determina la cantidad de aglutinante que se requiere. Los agregados con una distribución de tamaño muy uniforme tienen los espacios más grandes, mientras que agregar agregados con partículas más pequeñas tiende a llenar estos espacios. El aglutinante debe llenar los espacios entre los agregados, así como unir las superficies de los agregados y, por lo general, es el componente más costoso. Por lo tanto, la variación en los tamaños de los agregados reduce el costo del concreto. El agregado es casi siempre más fuerte que el aglutinante, por lo que su uso no afecta negativamente la resistencia del hormigón.

La redistribución de los agregados después de la compactación a menudo crea falta de homogeneidad debido a la influencia de la vibración. Esto puede conducir a gradientes de fuerza.

Algunas veces se agregan piedras decorativas como cuarcita, pequeñas piedras de río o vidrio triturado a la superficie del concreto para obtener un acabado decorativo de "agregado expuesto", popular entre los diseñadores de paisajes.

Ingredientes

Los aditivos son materiales en forma de polvo o fluidos que se agregan al concreto para darle ciertas características que no se pueden obtener con las mezclas de concreto simple. Los aditivos se definen como adiciones "hechas mientras se prepara la mezcla de concreto". Los aditivos más comunes son los retardadores y aceleradores. En uso normal, las dosis de aditivos son menores al 5% por masa de cemento y se agregan al concreto en el momento de la dosificación/mezcla. (Ver § Producción a continuación). Los tipos comunes de aditivos son los siguientes:

• Los aceleradores aceleran la hidratación (endurecimiento) del hormigón. Los materiales típicos utilizados son cloruro de calcio, nitrato de calcio y nitrato de sodio. Sin embargo, el uso de cloruros puede causar corrosión en el acero de refuerzo y está prohibido en algunos países, por lo que se puede favorecer a los nitratos, aunque son menos efectivos que la sal de cloruro. Los aditivos acelerantes son especialmente útiles para modificar las propiedades del concreto en climas fríos.
• Los agentes inclusores de aire agregan y arrastran pequeñas burbujas de aire en el concreto, lo que reduce el daño durante los ciclos de congelación y descongelación y aumenta la durabilidad. Sin embargo, el aire incorporado implica una compensación con la resistencia, ya que cada 1 % de aire puede disminuir la resistencia a la compresión en un 5 %. Si queda demasiado aire atrapado en el concreto como resultado del proceso de mezcla, se pueden usar antiespumantes para estimular la aglomeración de burbujas de aire, subir a la superficie del concreto húmedo y luego dispersarse.
• Los agentes adhesivos se utilizan para crear una unión entre el hormigón viejo y el nuevo (normalmente un tipo de polímero) con una amplia tolerancia a la temperatura y resistencia a la corrosión.
• Los inhibidores de corrosión se utilizan para minimizar la corrosión del acero y las barras de acero en el hormigón.
• Los aditivos cristalinos generalmente se agregan durante la dosificación del concreto para reducir la permeabilidad. La reacción tiene lugar cuando se expone al agua y a partículas de cemento sin hidratar para formar cristales insolubles en forma de aguja, que llenan los poros capilares y las microfisuras del hormigón para bloquear las vías de paso del agua y los contaminantes transportados por el agua. El concreto con aditivo cristalino puede esperar que se autoselle, ya que la exposición constante al agua iniciará continuamente la cristalización para garantizar una protección impermeable permanente.
• Los pigmentos se pueden usar para cambiar el color del concreto, por estética.
• Los plastificantes aumentan la trabajabilidad del concreto plástico o "fresco", lo que permite colocarlo más fácilmente, con menos esfuerzo de consolidación. Un plastificante típico es el lignosulfonato. Los plastificantes se pueden usar para reducir el contenido de agua de un concreto mientras se mantiene la trabajabilidad y, a veces, se les llama reductores de agua debido a este uso. Dicho tratamiento mejora sus características de resistencia y durabilidad.
• Los superplastificantes (también llamados reductores de agua de alto rango) son una clase de plastificantes que tienen menos efectos nocivos y se pueden usar para aumentar la trabajabilidad más de lo que es práctico con los plastificantes tradicionales. Los superplastificantes se utilizan para aumentar la resistencia a la compresión. Aumenta la trabajabilidad del hormigón y reduce la necesidad de contenido de agua entre un 15% y un 30%.
• Los auxiliares de bombeo mejoran la bombeabilidad, espesan la pasta y reducen la separación y el sangrado.
• Los retardadores retrasan la hidratación del concreto y se usan en vertidos grandes o difíciles donde no se desea un fraguado parcial antes de completar el vertido. Los retardadores de poliol típicos son azúcar, sacarosa, gluconato de sodio, glucosa, ácido cítrico y ácido tartárico.

Aditivos minerales y cementos combinados

Propiedad	cemento portland	Ceniza volante silícea	Ceniza volante calcárea	cemento de escoria	humo de sílice
Proporción en masa (%)	SiO2 _	21,9	52	35	35	85–97
Al 2 O 3	6.9	23	18	12	—
Fe 2 O 3	3	11	6	1	—
CaO	63	5	21	40	< 1
MgO	2.5	—	—	—	—
TAN 3	1.7	—	—	—	—
Superficie específica (m /kg)	370	420	420	400	15,000– 30,000
Gravedad específica	3.15	2.38	2.65	2.94	2.22
Propósito general	Aglutinante primario	reemplazo de cemento	reemplazo de cemento	reemplazo de cemento	potenciador de propiedades
^ Los valores mostrados son aproximados: los de un material específico pueden variar.^ ASTM C618 Clase F^ ASTM C618 Clase C^ Mediciones de superficie específicas para humo de sílice mediante el método de adsorción de nitrógeno (BET), otras mediante el método de permeabilidad al aire (Blaine).

Materiales inorgánicos que tienen propiedades puzolánicas o hidráulicas latentes, estos materiales de grano muy fino se agregan a la mezcla de concreto para mejorar las propiedades del concreto (aditivos minerales), o como reemplazo del cemento Portland (cementos combinados). Se están probando y utilizando productos que incorporan piedra caliza, cenizas volantes, escoria de alto horno y otros materiales útiles con propiedades puzolánicas en la mezcla. Estos desarrollos tienen una relevancia cada vez mayor para minimizar los impactos causados ​​por el uso del cemento, conocido por ser uno de los mayores productores (alrededor del 5 al 10%) de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.El uso de materiales alternativos también es capaz de reducir costos, mejorar las propiedades del concreto y reciclar desechos, siendo este último relevante para los aspectos de economía circular de la industria de la construcción, cuya demanda es cada vez mayor con mayores impactos en la extracción de materias primas, generación de desechos y vertederos. practicas

• Cenizas volantes: subproducto de las plantas generadoras de electricidad a carbón, se utiliza para reemplazar parcialmente al cemento Portland (hasta en un 60% en masa). Las propiedades de las cenizas volantes dependen del tipo de carbón quemado. En general, las cenizas volantes silíceas son puzolánicas, mientras que las cenizas volantes calcáreas tienen propiedades hidráulicas latentes.
• Escoria de alto horno granulada molida (GGBFS o GGBS): un subproducto de la producción de acero se utiliza para reemplazar parcialmente el cemento Portland (hasta en un 80% en masa). Tiene propiedades hidráulicas latentes.
• Humo de sílice: Subproducto de la producción de aleaciones de silicio y ferrosilicio. El humo de sílice es similar a las cenizas volantes, pero tiene un tamaño de partícula 100 veces más pequeño. Esto da como resultado una mayor relación superficie-volumen y una reacción puzolánica mucho más rápida. El humo de sílice se usa para aumentar la resistencia y la durabilidad del concreto, pero generalmente requiere el uso de superplastificantes para la trabajabilidad.
• Metacaolín de alta reactividad (HRM): El metacaolín produce hormigón con una resistencia y durabilidad similar al hormigón fabricado con humo de sílice. Mientras que el humo de sílice suele ser de color gris oscuro o negro, el metacaolín de alta reactividad suele ser de color blanco brillante, lo que lo convierte en la opción preferida para el hormigón arquitectónico donde la apariencia es importante.
• Las nanofibras de carbono se pueden agregar al concreto para mejorar la resistencia a la compresión y obtener un módulo de Young más alto, y también para mejorar las propiedades eléctricas requeridas para el control de la tensión, la evaluación de daños y el control de la salud del concreto. La fibra de carbono tiene muchas ventajas en términos de propiedades mecánicas y eléctricas (p. ej., mayor resistencia) y comportamiento de autocontrol debido a la alta resistencia a la tracción y la alta conductividad eléctrica.
• Se han agregado productos de carbono para hacer que el hormigón sea eléctricamente conductor, con fines de deshielo.

Producción

La producción de concreto es el proceso de mezclar varios ingredientes (agua, agregados, cemento y cualquier aditivo) para producir concreto. La producción de hormigón es sensible al tiempo. Una vez que se mezclan los ingredientes, los trabajadores deben colocar el concreto antes de que se endurezca. En el uso moderno, la mayor parte de la producción de concreto se lleva a cabo en un gran tipo de instalación industrial llamada planta de concreto o, a menudo, planta por lotes.

En el uso general, las plantas de concreto vienen en dos tipos principales, plantas de mezcla preparada y plantas de mezcla central. Una planta de premezclado mezcla todos los ingredientes excepto el agua, mientras que una planta de mezcla central mezcla todos los ingredientes, incluida el agua. Una planta de mezcla central ofrece un control más preciso de la calidad del concreto a través de mejores mediciones de la cantidad de agua añadida, pero debe ubicarse más cerca del lugar de trabajo donde se usará el concreto, ya que la hidratación comienza en la planta.

Una planta de concreto consta de grandes tolvas de almacenamiento para varios ingredientes reactivos como cemento, almacenamiento para ingredientes a granel como agregados y agua, mecanismos para agregar varios aditivos y enmiendas, maquinaria para pesar, mover y mezclar con precisión algunos o todos esos ingredientes, e instalaciones para dispensar el hormigón mezclado, a menudo a un camión hormigonera.

El concreto moderno generalmente se prepara como un fluido viscoso, de modo que se pueda verter en formas, que son contenedores erigidos en el campo para darle al concreto la forma deseada. El encofrado de hormigón se puede preparar de varias maneras, como el encofrado deslizante y la construcción con placas de acero. Alternativamente, el concreto se puede mezclar en formas más secas, no fluidas y usarse en fábricas para fabricar productos de concreto prefabricado.

Se utiliza una amplia variedad de equipos para procesar concreto, desde herramientas manuales hasta maquinaria industrial pesada. Sin embargo, cualquiera que sea el equipo que utilicen los constructores, el objetivo es producir el material de construcción deseado; los ingredientes deben mezclarse, colocarse, moldearse y conservarse adecuadamente dentro de las limitaciones de tiempo. Cualquier interrupción en el vertido del hormigón puede causar que el material colocado inicialmente comience a fraguar antes de que se agregue el siguiente lote encima. Esto crea un plano horizontal de debilidad llamado junta fría entre los dos lotes. Una vez que la mezcla está donde debe estar, se debe controlar el proceso de curado para garantizar que el concreto alcance los atributos deseados. Durante la preparación del concreto, varios detalles técnicos pueden afectar la calidad y naturaleza del producto.

Mezcla de diseño

Las proporciones de mezcla de diseño las decide un ingeniero después de analizar las propiedades de los ingredientes específicos que se utilizan. En lugar de usar una 'mezcla nominal' de 1 parte de cemento, 2 partes de arena y 4 partes de agregado (el segundo ejemplo de arriba), un ingeniero civil diseñará una mezcla de concreto a la medida para cumplir exactamente con los requisitos del sitio y las condiciones. establecer proporciones de materiales y, a menudo, diseñar un paquete de aditivos para ajustar las propiedades o aumentar el rendimiento de la mezcla. El concreto de mezcla de diseño puede tener especificaciones muy amplias que no se pueden cumplir con mezclas nominales más básicas, pero la participación del ingeniero a menudo aumenta el costo de la mezcla de concreto.

Las mezclas de concreto se dividen principalmente en mezcla nominal, mezcla estándar y mezcla de diseño.

Las relaciones de mezcla nominales se dan en volumen de . Las mezclas nominales son una forma simple y rápida de obtener una idea básica de las propiedades del concreto terminado sin tener que realizar pruebas por adelantado.

Varios organismos rectores (como los estándares británicos) definen relaciones de mezcla nominales en varios grados, que generalmente van desde una resistencia a la compresión más baja hasta una resistencia a la compresión más alta. Los grados generalmente indican la resistencia al cubo de 28 días.

Mezclando

La mezcla completa es esencial para producir concreto uniforme y de alta calidad.

La mezcla de pasta por separado ha demostrado que la mezcla de cemento y agua en una pasta antes de combinar estos materiales con agregados puede aumentar la resistencia a la compresión del hormigón resultante. La pasta generalmente se mezcla en un mezclador tipo cizalla de alta velocidad a una relación agua/cemento (w/c) de 0,30 a 0,45 en masa. La premezcla de pasta de cemento puede incluir aditivos como aceleradores o retardadores, superplastificantes, pigmentos o humo de sílice. La pasta premezclada luego se mezcla con los agregados y el agua restante del lote y la mezcla final se completa en un equipo de mezcla de concreto convencional.

Análisis de muestras – Trabajabilidad

La trabajabilidad es la capacidad de una mezcla de concreto fresco (plástico) para llenar la forma/molde correctamente con el trabajo deseado (vertido, bombeo, esparcido, apisonado, vibración) y sin reducir la calidad del concreto. La trabajabilidad depende del contenido de agua, el agregado (distribución de forma y tamaño), el contenido de cemento y la edad (nivel de hidratación) y se puede modificar agregando aditivos químicos, como superplastificantes. Elevar el contenido de agua o agregar aditivos químicos aumenta la trabajabilidad del concreto. El exceso de agua conduce a un mayor sangrado o segregación de los agregados (cuando el cemento y los agregados comienzan a separarse), y el concreto resultante tiene una calidad reducida. Los cambios en la gradación también pueden afectar la trabajabilidad del concreto, aunque se puede usar una amplia gama de gradaciones para diversas aplicaciones.Una gradación indeseable puede significar el uso de un agregado grande que es demasiado grande para el tamaño del encofrado, o que tiene muy pocos grados de agregados más pequeños para llenar los espacios entre los grados más grandes, o usar muy poca o demasiada arena para el mismo razón, o usar muy poca agua, o demasiado cemento, o incluso usar piedra triturada dentada en lugar de agregados redondos más suaves, como guijarros. Cualquier combinación de estos factores y otros puede dar como resultado una mezcla que sea demasiado dura, es decir, que no fluya o se extienda uniformemente, que sea difícil de introducir en el encofrado y que sea difícil de terminar en la superficie.

La trabajabilidad se puede medir mediante la prueba de asentamiento del concreto, una medida simple de la plasticidad de un lote fresco de concreto siguiendo las normas de prueba ASTM C 143 o EN 12350-2. El asentamiento normalmente se mide llenando un "cono de Abrams" con una muestra de un lote fresco de concreto. El cono se coloca con el extremo ancho hacia abajo sobre una superficie nivelada no absorbente. Luego se llena en tres capas de igual volumen, y cada capa se apisona con una varilla de acero para consolidar la capa. Cuando se levanta con cuidado el cono, el material contenido se desploma una cierta cantidad debido a la gravedad. Una muestra relativamente seca se desploma muy poco, con un valor de desplome de una o dos pulgadas (25 o 50 mm) sobre un pie (300 mm). Una muestra de concreto relativamente húmeda puede desplomarse hasta ocho pulgadas. La trabajabilidad también se puede medir mediante la prueba de la tabla de flujo.

El revenimiento se puede aumentar mediante la adición de aditivos químicos como plastificantes o superplastificantes sin cambiar la relación agua-cemento. Algunos otros aditivos, especialmente los aditivos inclusores de aire, pueden aumentar el asentamiento de una mezcla.

El concreto de alto flujo, como el concreto autocompactante, se prueba mediante otros métodos de medición de flujo. Uno de estos métodos incluye colocar el cono en el extremo angosto y observar cómo fluye la mezcla a través del cono mientras se levanta gradualmente.

Después de mezclar, el concreto es un fluido y se puede bombear al lugar donde se necesite.

Curación

El concreto debe mantenerse húmedo durante el curado para lograr una resistencia y durabilidad óptimas. Durante el curado se produce la hidratación, lo que permite que se forme hidrato de silicato de calcio (CSH). Más del 90 % de la resistencia final de una mezcla generalmente se alcanza en cuatro semanas, y el 10 % restante se logra durante años o incluso décadas. La conversión del hidróxido de calcio del hormigón en carbonato de calcio a partir de la absorción de CO ₂ durante varias décadas fortalece aún más el hormigón y lo hace más resistente al daño. Sin embargo, esta reacción de carbonatación reduce el pH de la solución de los poros de cemento y puede corroer las barras de refuerzo.

La hidratación y el endurecimiento del concreto durante los primeros tres días son críticos. El secado y la contracción anormalmente rápidos debido a factores tales como la evaporación del viento durante la colocación pueden conducir a un aumento de las tensiones de tracción en un momento en que aún no ha ganado suficiente resistencia, lo que resulta en un mayor agrietamiento por contracción. La resistencia inicial del hormigón se puede aumentar si se mantiene húmedo durante el proceso de curado. Minimizar el estrés antes del curado minimiza el agrietamiento. El concreto de alta resistencia inicial está diseñado para hidratarse más rápido, a menudo mediante un mayor uso de cemento que aumenta la contracción y el agrietamiento. La resistencia del hormigón cambia (aumenta) hasta por tres años. Depende de la dimensión de la sección transversal de los elementos y las condiciones de explotación de la estructura.La adición de fibras de polímero de corte corto puede mejorar (reducir) las tensiones inducidas por la contracción durante el curado y aumentar la resistencia a la compresión inicial y final.

El curado adecuado del concreto conduce a una mayor resistencia y menor permeabilidad y evita el agrietamiento donde la superficie se seca prematuramente. También se debe tener cuidado para evitar la congelación o el sobrecalentamiento debido al fraguado exotérmico del cemento. El curado inadecuado puede causar descamación, resistencia reducida, mala resistencia a la abrasión y agrietamiento.

Técnicas

Durante el período de curado, el concreto se mantiene idealmente a temperatura y humedad controladas. Para garantizar una hidratación completa durante el curado, las losas de concreto a menudo se rocían con "compuestos de curado" que crean una película que retiene el agua sobre el concreto. Las películas típicas están hechas de cera o compuestos hidrofóbicos relacionados. Después de que el concreto esté suficientemente curado, se permite que la película se desprenda del concreto mediante el uso normal.

Las condiciones tradicionales para el curado involucran rociar o empapar la superficie de concreto con agua. La imagen adyacente muestra una de las muchas formas de lograr esto, el encharcamiento: sumergir el concreto fraguado en agua y envolverlo en plástico para evitar la deshidratación. Los métodos de curado comunes adicionales incluyen arpillera húmeda y láminas de plástico que cubren el concreto fresco.

Para aplicaciones de mayor resistencia, se pueden aplicar técnicas de curado acelerado al concreto. Una técnica común consiste en calentar el concreto vertido con vapor, que sirve tanto para mantenerlo húmedo como para elevar la temperatura para que el proceso de hidratación sea más rápido y completo.

Tipos alternativos

Asfalto

El hormigón asfáltico (comúnmente llamado asfalto, asfalto o pavimento en América del Norte, y asfalto, macadán bituminoso o asfalto laminado en el Reino Unido y la República de Irlanda) es un material compuesto comúnmente utilizado para pavimentar carreteras, estacionamientos, aeropuertos, como así como el núcleo de las presas de terraplén. Las mezclas asfálticas se han utilizado en la construcción de pavimentos desde principios del siglo XX. Consiste en agregados minerales unidos con asfalto, colocados en capas y compactados. El proceso fue refinado y mejorado por el inventor belga e inmigrante estadounidense Edward De Smedt.

Los términos hormigón asfáltico (o asfáltico), hormigón asfáltico bituminoso y mezcla bituminosa se usan típicamente solo en documentos de ingeniería y construcción, que definen el hormigón como cualquier material compuesto compuesto de agregado mineral adherido con un aglutinante. La abreviatura, AC, se usa a veces para el concreto asfáltico, pero también puede denotar contenido de asfalto o cemento asfáltico, refiriéndose a la porción de asfalto líquido del material compuesto.

Concreto

Concretene es muy similar al hormigón, excepto que durante el proceso de mezcla de cemento, se agrega una pequeña cantidad de grafeno (<0,5% en peso).

Hormigón mejorado con grafeno

Los hormigones mejorados con grafeno son diseños estándar de mezclas de hormigón, excepto que se añade grafeno modificado químicamente durante el proceso de mezcla o producción de cemento, se añade una pequeña cantidad de grafeno (normalmente <0,5 % en peso). Estos hormigones de grafeno mejorados están diseñados en torno a la aplicación de hormigón.

Microbiano

Las bacterias como Bacillus pasteurii, Bacillus pseudofirmus, Bacillus cohnii, Sporosarcina pasteuri y Arthrobacter crystallopoietes aumentan la resistencia a la compresión del hormigón a través de su biomasa. Sin embargo, algunas formas de bacterias también pueden destruir el hormigón. Bacilo sp. CT-5. puede reducir la corrosión del refuerzo en hormigón armado hasta cuatro veces. Sporosarcina pasteurii reduce la permeabilidad al agua y al cloruro. B. pasteurii aumenta la resistencia al ácido. Bacillus pasteurii y B. sphaericuscan inducir la precipitación de carbonato de calcio en la superficie de las grietas, agregando resistencia a la compresión.

Nanoconcreto

El nanoconcreto (también escrito "nanoconcreto" o "nano-concreto") es una clase de materiales que contienen partículas de cemento Portland que no superan los 100 μm y partículas de sílice que no superan los 500 μm, que llenan los vacíos que de otro modo se producirían. en hormigón normal, aumentando sustancialmente la resistencia del material. Es ampliamente utilizado en puentes peatonales y de carreteras donde se indica una alta resistencia a la flexión y compresión.

Permeable

El concreto permeable es una mezcla de agregados gruesos especialmente clasificados, cemento, agua y poco o nada de agregados finos. Este hormigón también se conoce como "sin finos" o hormigón poroso. La mezcla de los ingredientes en un proceso cuidadosamente controlado crea una pasta que recubre y une las partículas de agregado. El hormigón endurecido contiene vacíos de aire interconectados por un total de aproximadamente 15 a 25 por ciento. El agua corre a través de los huecos en el pavimento hacia el suelo debajo. Los aditivos incorporadores de aire se utilizan a menudo en climas de congelación y descongelación para minimizar la posibilidad de daños por heladas. El concreto permeable también permite que el agua de lluvia se filtre a través de caminos y estacionamientos, para recargar los acuíferos, en lugar de contribuir a la escorrentía y las inundaciones.

Polímero

Los hormigones poliméricos son mezclas de agregados y cualquiera de varios polímeros y pueden ser reforzados. El cemento es más costoso que los cementos a base de cal, pero los hormigones poliméricos tienen ventajas; tienen una resistencia a la tracción significativa incluso sin refuerzo, y son en gran parte impermeables al agua. Los hormigones poliméricos se utilizan con frecuencia para la reparación y construcción de otras aplicaciones, como drenajes.

Volcánico

El hormigón volcánico sustituye la roca volcánica por la piedra caliza que se quema para formar escoria. Consume una cantidad similar de energía, pero no emite directamente carbono como subproducto. Las rocas/cenizas volcánicas se utilizan como materiales cementicios complementarios en el hormigón para mejorar la resistencia a la reacción de sulfato, cloruro y sílice alcalina debido al refinamiento de los poros. Además, generalmente son rentables en comparación con otros agregados, buenos para hormigones semipesados ​​y livianos, y buenos para aislamiento térmico y acústico.

Los materiales piroclásticos, como la piedra pómez, la escoria y las cenizas, se forman a partir del enfriamiento del magma durante las erupciones volcánicas explosivas. Se utilizan como materiales cementicios suplementarios (SCM) o como agregados para cementos y hormigones. Se han utilizado ampliamente desde la antigüedad para producir materiales para aplicaciones de construcción. Por ejemplo, la piedra pómez y otros vidrios volcánicos se añadieron como material puzolánico natural para morteros y yesos durante la construcción de la Villa San Marco en la época romana (89 a. C. - 79 d. C.), que sigue siendo uno de los otium villae mejor conservados de la Bahía de Nápoles en Italia.

Residuos de luz

La luz residual es una forma de hormigón modificado con polímeros. La mezcla polimérica específica permite la sustitución de todos los agregados tradicionales (grava, arena, piedra) por cualquier mezcla de materiales de desecho sólidos en el tamaño de grano de 3–10 mm para formar una baja resistencia a la compresión (3–20 N/mm) producto para la construcción de carreteras y edificios. Un metro cúbico de residuos de hormigón ligero contiene de 1,1 a 1,3 m de residuos triturados y ningún otro agregado.

Concreto de azufre

El hormigón de azufre es un hormigón especial que utiliza azufre como aglutinante y no requiere cemento ni agua.

Propiedades

El hormigón tiene una resistencia a la compresión relativamente alta, pero una resistencia a la tracción mucho menor. Por lo tanto, generalmente se refuerza con materiales resistentes a la tensión (a menudo acero). La elasticidad del hormigón es relativamente constante a niveles de tensión bajos, pero comienza a disminuir a niveles de tensión más altos a medida que se desarrolla el agrietamiento de la matriz. El hormigón tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo y se contrae a medida que madura. Todas las estructuras de hormigón se agrietan hasta cierto punto, debido a la contracción y la tensión. El concreto que está sujeto a fuerzas de larga duración es propenso a la fluencia.

Se pueden realizar pruebas para garantizar que las propiedades del hormigón se correspondan con las especificaciones de la aplicación.

Los ingredientes afectan las fortalezas del material. Los valores de resistencia del concreto generalmente se especifican como la resistencia a la compresión del límite inferior de una muestra cilíndrica o cúbica según lo determinado por los procedimientos de prueba estándar.

La resistencia del hormigón está dictada por su función. Se puede usar concreto de muy baja resistencia (14 MPa (2000 psi) o menos) cuando el concreto debe ser liviano. El concreto liviano a menudo se logra agregando aire, espumas o agregados livianos, con el efecto secundario de que se reduce la resistencia. Para la mayoría de los usos de rutina, a menudo se usa concreto de 20 a 32 MPa (2900 a 4600 psi). El hormigón de 40 MPa (5800 psi) está fácilmente disponible comercialmente como una opción más duradera, aunque más cara. El concreto de mayor resistencia se usa a menudo para proyectos civiles más grandes.Las resistencias superiores a 40 MPa (5800 psi) a menudo se utilizan para elementos de construcción específicos. Por ejemplo, las columnas del piso inferior de edificios de concreto de gran altura pueden usar concreto de 80 MPa (11,600 psi) o más, para mantener pequeño el tamaño de las columnas. Los puentes pueden utilizar vigas largas de hormigón de alta resistencia para reducir el número de tramos necesarios. Ocasionalmente, otras necesidades estructurales pueden requerir concreto de alta resistencia. Si una estructura debe ser muy rígida, se puede especificar un hormigón de muy alta resistencia, incluso mucho más fuerte de lo que se requiere para soportar las cargas de servicio. Por estas razones, se han utilizado comercialmente resistencias de hasta 130 MPa (18 900 psi).

Eficiencia energética

Los requisitos de energía para el transporte de hormigón son bajos porque se produce localmente a partir de recursos locales, normalmente fabricados dentro de los 100 kilómetros del lugar de trabajo. De manera similar, se utiliza relativamente poca energía para producir y combinar las materias primas (aunque las reacciones químicas en la fabricación del cemento producen grandes cantidades de CO _2). Por lo tanto, la energía incorporada total del hormigón de aproximadamente 1 a 1,5 megajulios por kilogramo es menor que la de la mayoría de los materiales estructurales y de construcción.

Una vez colocado, el hormigón ofrece una gran eficiencia energética durante la vida útil de un edificio. Las paredes de hormigón pierden mucho menos aire que las que están hechas de marcos de madera. Las fugas de aire representan un gran porcentaje de la pérdida de energía de un hogar. Las propiedades de masa térmica del hormigón aumentan la eficiencia de los edificios residenciales y comerciales. Al almacenar y liberar la energía necesaria para calentar o enfriar, la masa térmica del concreto brinda beneficios durante todo el año al reducir los cambios de temperatura en el interior y minimizar los costos de calefacción y enfriamiento.Mientras que el aislamiento reduce la pérdida de energía a través de la envolvente del edificio, la masa térmica utiliza las paredes para almacenar y liberar energía. Los sistemas de muros de hormigón modernos utilizan tanto el aislamiento externo como la masa térmica para crear un edificio energéticamente eficiente. Los encofrados de hormigón aislante (ICF, por sus siglas en inglés) son bloques huecos o paneles hechos de espuma aislante o rastra que se apilan para formar la forma de las paredes de un edificio y luego se rellenan con hormigón armado para crear la estructura.

Seguridad contra incendios

Los edificios de hormigón son más resistentes al fuego que los construidos con estructuras de acero, ya que el hormigón tiene una conductividad térmica más baja que el acero y, por lo tanto, puede durar más tiempo bajo las mismas condiciones de fuego. El hormigón se utiliza a veces como protección contra incendios para marcos de acero, con el mismo efecto que el anterior. El hormigón como escudo contra incendios, por ejemplo Fondu fyre, también se puede utilizar en entornos extremos como una plataforma de lanzamiento de misiles.

Las opciones para la construcción no combustible incluyen pisos, techos y techos hechos de hormigón prefabricado colado en el lugar y de núcleo hueco. Para muros, la tecnología de mampostería de hormigón y las formas de hormigón aislante (ICF) son opciones adicionales. Los ICF son bloques o paneles huecos hechos de espuma aislante ignífuga que se apilan para formar la forma de las paredes de un edificio y luego se rellenan con hormigón armado para crear la estructura.

El hormigón también proporciona una buena resistencia contra fuerzas aplicadas desde el exterior, como vientos fuertes, huracanes y tornados, debido a su rigidez lateral, lo que da como resultado un movimiento horizontal mínimo. Sin embargo, esta rigidez puede funcionar en contra de ciertos tipos de estructuras de concreto, particularmente donde se requiere una estructura de flexión relativamente más alta para resistir fuerzas más extremas.

Seguridad contra terremotos

Como se discutió anteriormente, el concreto es muy fuerte en compresión, pero débil en tensión. Los terremotos más grandes pueden generar cargas de corte muy grandes en las estructuras. Estas cargas cortantes someten a la estructura a cargas tanto de tracción como de compresión. Las estructuras de concreto sin refuerzo, al igual que otras estructuras de mampostería sin refuerzo, pueden fallar durante un terremoto severo. Las estructuras de mampostería no reforzada constituyen uno de los mayores riesgos sísmicos a nivel mundial. Estos riesgos pueden reducirse mediante la rehabilitación sísmica de edificios en riesgo (por ejemplo, edificios escolares en Estambul, Turquía).

Construcción con hormigón

El hormigón es uno de los materiales de construcción más duraderos. Proporciona una resistencia al fuego superior en comparación con la construcción de madera y gana fuerza con el tiempo. Las estructuras hechas de hormigón pueden tener una larga vida útil. El concreto se usa más que cualquier otro material artificial en el mundo. A partir de 2006, cada año se fabrican unos 7.500 millones de metros cúbicos de hormigón, más de un metro cúbico por cada habitante de la Tierra.

Concreto reforzado

El uso del refuerzo, en forma de hierro, fue introducido en la década de 1850 por el industrial francés François Coignet, y no fue hasta la década de 1880 que el ingeniero civil alemán GA Wayss utilizó acero como refuerzo. El concreto es un material relativamente quebradizo que es fuerte bajo compresión pero menos bajo tensión. El hormigón simple no reforzado no es adecuado para muchas estructuras, ya que resiste relativamente mal los esfuerzos inducidos por las vibraciones, la carga del viento, etc. Por lo tanto, para aumentar su resistencia general, las varillas, alambres, mallas o cables de acero se pueden incrustar en el concreto antes de que fragüe. Este refuerzo, a menudo conocido como barra de refuerzo, resiste las fuerzas de tracción.

El hormigón armado (RC) es un compuesto versátil y uno de los materiales más utilizados en la construcción moderna. Está formado por diferentes materiales constitutivos con propiedades muy diferentes que se complementan entre sí. En el caso del hormigón armado, los materiales que lo componen son casi siempre hormigón y acero. Estos dos materiales forman un vínculo fuerte entre sí y pueden resistir una variedad de fuerzas aplicadas, actuando efectivamente como un solo elemento estructural.

El hormigón armado puede ser hormigón prefabricado o vaciado in situ (in situ), y se utiliza en una amplia gama de aplicaciones como; construcción de losas, muros, vigas, columnas, cimientos y marcos. El refuerzo generalmente se coloca en áreas del concreto que probablemente estén sujetas a tensión, como la parte inferior de las vigas. Por lo general, hay una cubierta mínima de 50 mm, tanto por encima como por debajo del refuerzo de acero, para resistir el desconchado y la corrosión que pueden provocar inestabilidad estructural. Otros tipos de refuerzos que no son de acero, como los hormigones reforzados con fibras, se utilizan para aplicaciones especializadas, principalmente como medio para controlar el agrietamiento.

Concreto prefabricado

El hormigón prefabricado es hormigón que se vierte en un lugar para su uso en otro lugar y es un material móvil. La mayor parte de la producción de prefabricados se realiza en obra de proveedores especializados, aunque en algunos casos, por factores económicos y geográficos, escala del producto o dificultad de acceso, los elementos se cuelan en la obra o junto a ella. El prefabricado ofrece ventajas considerables porque se lleva a cabo en un entorno controlado, protegido de la intemperie, pero la desventaja de esto es la contribución a la emisión de gases de efecto invernadero del transporte al sitio de construcción.

Ventajas que se obtienen con el empleo de elementos prefabricados de hormigón:

• Existen esquemas de dimensiones preferidos, con elementos de diseños probados disponibles en un catálogo.
• Los principales ahorros en tiempo resultan de la fabricación de elementos estructurales aparte de la serie de eventos que determinan la duración total de la construcción, conocida por los ingenieros de planificación como el 'camino crítico'.
• Disponibilidad de instalaciones de laboratorio capaces de realizar las pruebas de control requeridas, muchas de las cuales están certificadas para pruebas específicas de acuerdo con las normas nacionales.
• Equipos con capacidad adecuada para tipos específicos de producción, como camas de tesado con capacidad adecuada, moldes y maquinaria dedicada a productos particulares.
• Los acabados de alta calidad obtenidos directamente del molde eliminan la necesidad de decoración interior y aseguran bajos costos de mantenimiento.

Estructuras de masa

Debido a la reacción química exotérmica del cemento durante el fraguado, las grandes estructuras de hormigón como las presas, las esclusas de navegación, los cimientos de grandes placas y los grandes rompeolas generan un calor excesivo durante la hidratación y la expansión asociada. Para mitigar estos efectos, el enfriamiento posterior se aplica comúnmente durante la construcción. Un ejemplo temprano en la Presa Hoover usó una red de tuberías entre colocaciones verticales de concreto para hacer circular el agua de enfriamiento durante el proceso de curado para evitar daños por sobrecalentamiento. Todavía se utilizan sistemas similares; dependiendo del volumen del vertido, la mezcla de concreto utilizada y la temperatura del aire ambiente, el proceso de enfriamiento puede durar muchos meses después de colocar el concreto. También se utilizan varios métodos para preenfriar la mezcla de hormigón en estructuras de hormigón en masa.

Otro enfoque de las estructuras de hormigón en masa que minimiza el subproducto térmico del cemento es el uso de hormigón compactado con rodillo, que utiliza una mezcla seca que tiene un requisito de enfriamiento mucho menor que la colocación húmeda convencional. Se deposita en capas gruesas como un material semiseco y luego se compacta con rodillo en una masa densa y fuerte.

Acabados superficiales

Las superficies de concreto crudo tienden a ser porosas y tienen una apariencia relativamente poco interesante. Se pueden aplicar muchos acabados para mejorar la apariencia y preservar la superficie contra las manchas, la penetración del agua y la congelación.

Ejemplos de apariencia mejorada incluyen concreto estampado donde el concreto húmedo tiene un patrón impreso en la superficie, para dar un efecto pavimentado, adoquinado o de ladrillo, y puede ir acompañado de coloración. Otro efecto popular para pisos y mesas es el concreto pulido donde el concreto se pule ópticamente con abrasivos de diamante y se sella con polímeros u otros selladores.

Se pueden conseguir otros acabados con cincelado, o con técnicas más convencionales como pintar o recubrirlo con otros materiales.

El tratamiento adecuado de la superficie del hormigón, y por tanto de sus características, es una etapa importante en la construcción y rehabilitación de estructuras arquitectónicas.

Estructuras pretensadas

El hormigón pretensado es una forma de hormigón armado que acumula tensiones de compresión durante la construcción para oponerse a las tensiones de tracción experimentadas durante el uso. Esto puede reducir en gran medida el peso de las vigas o losas, al distribuir mejor los esfuerzos en la estructura para aprovechar al máximo el refuerzo. Por ejemplo, una viga horizontal tiende a combarse. El refuerzo pretensado a lo largo de la parte inferior de la viga contrarresta esto. En el hormigón pretensado, el pretensado se logra mediante el uso de tendones o barras de acero o polímeros que se someten a una fuerza de tracción antes de la colada, o para el hormigón postensado, después de la colada.

Se utilizan dos sistemas diferentes:

• El hormigón pretensado casi siempre es prefabricado y contiene alambres de acero (tendones) que se mantienen en tensión mientras se coloca el hormigón y se asienta a su alrededor.
• El hormigón postensado tiene conductos a través de él. Una vez que el hormigón ha ganado fuerza, los tendones se tiran a través de los conductos y se tensan. Luego, los conductos se llenan con lechada. Los puentes construidos de esta manera han experimentado una corrosión considerable de los tendones, por lo que ahora se puede usar un postensado externo en el que los tendones corren a lo largo de la superficie exterior del hormigón. En el hormigón pretensado, el pretensado se logra mediante el uso de tendones o barras de acero o polímeros que se someten a una fuerza de tracción antes de la colada, o para el hormigón postensado, después de la colada.

Más de 55 000 millas (89 000 km) de carreteras en los Estados Unidos están pavimentadas con este material. El hormigón armado, el hormigón pretensado y el hormigón prefabricado son los tipos de extensiones funcionales de hormigón más utilizados en la actualidad. Para obtener más información, consulte Arquitectura brutalista.

Colocación en clima frío

Las condiciones climáticas extremas (calor o frío extremo, condiciones de viento y variaciones de humedad) pueden alterar significativamente la calidad del concreto. Se observan muchas precauciones en la colocación en climas fríos. Las bajas temperaturas ralentizan significativamente las reacciones químicas involucradas en la hidratación del cemento, lo que afecta el desarrollo de la resistencia. Evitar la congelación es la precaución más importante, ya que la formación de cristales de hielo puede dañar la estructura cristalina de la pasta de cemento hidratada. Si la superficie del vertido de hormigón está aislada de las temperaturas exteriores, el calor de hidratación evitará la congelación.

La definición de colocación en clima frío del American Concrete Institute (ACI), ACI 306, es:

• Un período en el que durante más de tres días consecutivos la temperatura promedio diaria del aire cae por debajo de 40 °F (~ 4.5 °C), y
• La temperatura permanece por debajo de 50 °F (10 °C) durante más de la mitad de cualquier período de 24 horas.

En Canadá, donde las temperaturas tienden a ser mucho más bajas durante la estación fría, CSA A23.1 utiliza los siguientes criterios:

• Cuando la temperatura del aire sea ≤ 5 °C, y
• Cuando exista probabilidad de que la temperatura baje de 5 °C dentro de las 24 horas siguientes a la colocación del hormigón.

La resistencia mínima antes de exponer el concreto al frío extremo es de 500 psi (3,4 MPa). CSA A 23.1 especificó una resistencia a la compresión de 7,0 MPa para ser considerado seguro para la exposición a la congelación.

Colocación bajo el agua

El hormigón se puede colocar y curar bajo el agua. Se debe tener cuidado en el método de colocación para evitar el lavado del cemento. Los métodos de colocación bajo el agua incluyen el tremie, el bombeo, la colocación de saltos, la colocación manual con bolsas de palanca y el trabajo con bolsas.

El agregado inyectado es un método alternativo para formar una masa de concreto bajo el agua, donde las formas se llenan con agregado grueso y los vacíos luego se llenan completamente con lechada bombeada.

Carreteras

Los caminos de concreto son más eficientes en combustible para conducir,más reflectantes y duran significativamente más que otras superficies de pavimentación, pero tienen una participación de mercado mucho menor que otras soluciones de pavimentación. Los métodos de pavimentación modernos y las prácticas de diseño han cambiado la economía de la pavimentación con concreto, de modo que un pavimento de concreto bien diseñado y colocado será menos costoso en costos iniciales y significativamente menos costoso durante el ciclo de vida. Otro beneficio importante es que se puede usar concreto permeable, lo que elimina la necesidad de colocar desagües pluviales cerca de la carretera y reduce la necesidad de una calzada ligeramente inclinada para ayudar a que el agua de lluvia se escurra. Ya no es necesario desechar el agua de lluvia mediante el uso de desagües, lo que también significa que se necesita menos electricidad (de lo contrario, se necesita más bombeo en el sistema de distribución de agua), y el agua de lluvia no se contamina porque ya no se mezcla con agua contaminada. Bastante,

Medio Ambiente, Salud y Seguridad

La fabricación y el uso del hormigón producen una amplia gama de impactos ambientales, económicos y sociales.

Hormigón, cemento y medio ambiente

Un componente principal del concreto es el cemento, una sustancia fina, suave y de tipo polvoriento, que se usa principalmente para unir arena fina y agregados gruesos en el concreto. Aunque existe una variedad de tipos de cemento, el más común es el “cemento Portland”, que se produce mezclando clínker con cantidades más pequeñas de otros aditivos, como yeso y piedra caliza molida. La producción de clínker, el componente principal del cemento, es responsable de la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero del sector, incluidas las emisiones de intensidad energética y de proceso.

La industria del cemento es uno de los tres principales productores de dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero; los otros dos son las industrias de producción y transporte de energía. De media, cada tonelada de cemento producido libera una tonelada de CO ₂ a la atmósfera. Los fabricantes de cemento pioneros afirman alcanzar intensidades de carbono más bajas, con 590 kg de CO ₂ eq por tonelada de cemento producido. Las emisiones se deben a los procesos de combustión y calcinación, que representan aproximadamente el 40% y el 60% de los gases de efecto invernadero, respectivamente. Teniendo en cuenta que el cemento es solo una fracción de los componentes del hormigón, se estima que una tonelada de hormigón es responsable de emitir entre 100 y 200 kg de CO ₂.Cada año se utilizan más de 10 mil millones de toneladas de hormigón en todo el mundo. En los próximos años se seguirán utilizando grandes cantidades de hormigón y la mitigación de las emisiones de CO ₂ del sector será aún más crítica.

El concreto se usa para crear superficies duras que contribuyen a la escorrentía superficial, que puede causar una gran erosión del suelo, contaminación del agua e inundaciones, pero a la inversa, se puede usar para desviar, represar y controlar las inundaciones. El polvo de hormigón liberado por la demolición de edificios y los desastres naturales puede ser una fuente importante de contaminación del aire peligrosa. El hormigón contribuye al efecto isla de calor urbano, aunque en menor medida que el asfalto.

Concreto y mitigación del cambio climático

La reducción del contenido de clínker de cemento podría tener efectos positivos en la evaluación del ciclo de vida ambiental del hormigón. Ya se han llevado a cabo algunos trabajos de investigación sobre la reducción del contenido de clínker de cemento en el hormigón. Sin embargo, existen diferentes estrategias de investigación. A menudo, se investigó la sustitución de una parte del clinker por grandes cantidades de escoria o cenizas volantes basándose en la tecnología de hormigón convencional. Esto podría dar lugar a un desperdicio de materias primas escasas, como escoria y cenizas volantes. El objetivo de otras actividades de investigación es el uso eficiente del cemento y los materiales reactivos como la escoria y las cenizas volantes en el hormigón sobre la base de un enfoque de diseño de mezcla modificado.

Una investigación medioambiental descubrió que el carbono incorporado de una fachada de hormigón prefabricado se puede reducir en un 50 % cuando se utiliza el hormigón de alto rendimiento reforzado con fibra presentado en lugar del revestimiento típico de hormigón armado.

Se han realizado estudios con la expectativa de ser utilizados como datos para la comercialización de hormigones bajos en carbono. Se investigó la evaluación del ciclo de vida (LCA) del concreto bajo en carbono de acuerdo con las proporciones de reemplazo de la escoria de alto horno granulada molida (GGBS) y las cenizas volantes (FA). El potencial de calentamiento global (GWP) de GGBS disminuyó en 1,1 kg CO ₂ eq/m, mientras que FA disminuyó en 17,3 kg CO ₂ eq/m cuando la proporción de reemplazo de la mezcla mineral aumentó en un 10 %. Este estudio también comparó las propiedades de resistencia a la compresión del concreto bajo en carbono mezclado binario de acuerdo con las proporciones de reemplazo, y se derivó el rango aplicable de proporciones de mezcla.

Investigadores de la Universidad de Auckland están trabajando en la utilización de biocarbón en aplicaciones de hormigón para reducir las emisiones de carbono durante la producción de hormigón y mejorar la resistencia.

Hormigón y adaptación al cambio climático

Los materiales de construcción de alto rendimiento serán particularmente importantes para mejorar la resiliencia, incluso para las defensas contra inundaciones y la protección de infraestructura crítica. Los riesgos para la infraestructura y las ciudades que plantean los fenómenos meteorológicos extremos son especialmente graves para aquellos lugares expuestos a daños por inundaciones y huracanes, pero también donde los residentes necesitan protección contra las temperaturas extremas del verano. El hormigón tradicional puede sufrir tensiones cuando se expone a la humedad ya concentraciones más altas de CO ₂ atmosférico. Si bien es probable que el concreto siga siendo importante en aplicaciones donde el entorno es desafiante, también se necesitan materiales novedosos, más inteligentes y más adaptables.

Hormigón: salud y seguridad

La molienda de concreto puede producir polvo peligroso. La exposición al polvo de cemento puede provocar problemas como silicosis, enfermedad renal, irritación de la piel y efectos similares. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. en los Estados Unidos recomienda colocar protectores de ventilación de extracción locales en las trituradoras de concreto eléctricas para controlar la propagación de este polvo. Además, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA, por sus siglas en inglés) ha impuesto regulaciones más estrictas a las empresas cuyos trabajadores entran en contacto regularmente con el polvo de sílice. Una regla actualizada sobre sílice, que OSHA puso en vigencia el 23 de septiembre de 2017 para las empresas de construcción, restringió la cantidad de sílice cristalina respirable con la que los trabajadores podían entrar en contacto legalmente a 50 microgramos por metro cúbico de aire por jornada laboral de 8 horas. Esa misma regla entró en vigor el 23 de junio de 2018 para la industria en general, fracturación hidráulica y marítima. Que se amplió el plazo hasta el 23 de junio de 2021 para los controles de ingeniería en la industria de fracturación hidráulica. Las empresas que no cumplan con las normas de seguridad más estrictas pueden enfrentar cargos financieros y sanciones extensas. La presencia de algunas sustancias en el hormigón, incluidos los aditivos útiles y no deseados, puede causar problemas de salud debido a la toxicidad y la radiactividad. El concreto fresco (antes de que se complete el curado) es altamente alcalino y debe manipularse con el equipo de protección adecuado. Las empresas que no cumplan con las normas de seguridad más estrictas pueden enfrentar cargos financieros y sanciones extensas. La presencia de algunas sustancias en el hormigón, incluidos los aditivos útiles y no deseados, puede causar problemas de salud debido a la toxicidad y la radiactividad. El concreto fresco (antes de que se complete el curado) es altamente alcalino y debe manipularse con el equipo de protección adecuado. Las empresas que no cumplan con las normas de seguridad más estrictas pueden enfrentar cargos financieros y sanciones extensas. La presencia de algunas sustancias en el hormigón, incluidos los aditivos útiles y no deseados, puede causar problemas de salud debido a la toxicidad y la radiactividad. El concreto fresco (antes de que se complete el curado) es altamente alcalino y debe manipularse con el equipo de protección adecuado.

Economía circular

El hormigón es un excelente material con el que realizar edificios duraderos y energéticamente eficientes. Sin embargo, incluso con un buen diseño, las necesidades humanas cambian y se generarán residuos potenciales.

Fin de vida: degradación y desecho del hormigón

El concreto puede dañarse por muchos procesos, como la expansión de los productos de corrosión de las barras de refuerzo de acero, la congelación del agua atrapada, el fuego o el calor radiante, la expansión de agregados, los efectos del agua de mar, la corrosión bacteriana, la lixiviación, la erosión por agua que fluye rápidamente, daño físico y daño químico (por carbonatación, cloruros, sulfatos y agua destilada). Los microhongos Aspergillus alternaria y Cladosporium pudieron crecer en muestras de hormigón utilizadas como barrera de residuos radiactivos en el reactor de Chernobyl; lixiviación de aluminio, hierro, calcio y silicio.

El hormigón puede ser considerado residuo según la decisión de la Comisión Europea de 2014/955/UE para la Lista de residuos bajo los códigos: 17 (residuos de construcción y demolición, incluida la tierra excavada de sitios contaminados) 01 (hormigón, ladrillos, tejas y cerámica), 01 (hormigón), y 17.01.06* (mezclas, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámicas que contengan sustancias peligrosas), y 17.01.07 (mezclas, fracciones separadas de hormigón, ladrillos, tejas y cerámicas distintas de los mencionados en 17.01.06). Se estima que en 2018 la Unión Europea generó 371.910 miles de toneladas de residuos minerales de construcción y demolición, y cerca del 4% de esta cantidad se considera peligrosa. Alemania, Francia y Reino Unido fueron los tres principales contaminadores con 86.412 mil toneladas, 68.976 y 68.732 mil toneladas de residuos de construcción generados, respectivamente.

Actualmente, no existe un criterio de Fin de los residuos para los materiales de hormigón en la UE. Sin embargo, diferentes sectores han estado proponiendo alternativas para los residuos de hormigón y reutilizándolos como materia prima secundaria en diversas aplicaciones, incluida la propia fabricación de hormigón.

Reutilización de hormigón

La reutilización de bloques en su forma original, o cortándolos en bloques más pequeños, tiene un impacto ambiental aún menor; sin embargo, actualmente solo existe un mercado limitado. Los diseños de edificios mejorados que permitan la reutilización de losas y la transformación de edificios sin demolición podrían aumentar este uso. Las losas de hormigón alveolar son fáciles de desmontar y la luz suele ser constante, lo que las hace buenas para su reutilización.

Otros casos de reutilización son posibles con piezas prefabricadas de hormigón: mediante la demolición selectiva, dichas piezas pueden ser desmontadas y recogidas para su uso posterior en otras obras. Los estudios muestran que los planes de reconstrucción y montaje de unidades de construcción (es decir, la reutilización de hormigón prefabricado) es una alternativa para un tipo de construcción que protege los recursos y ahorra energía. Especialmente los materiales de construcción de larga duración, duraderos y que consumen mucha energía, como el hormigón, se pueden mantener en el ciclo de vida durante más tiempo mediante el reciclaje. Las construcciones prefabricadas son los requisitos previos para las construcciones necesariamente susceptibles de ser desmontadas. En el caso de una aplicación óptima en la carcasa de la edificación, se estima un ahorro de costes del 26%, un lucrativo complemento a los nuevos métodos constructivos. Sin embargo, esto depende de varios cursos que se establecerán.Se debe estudiar la viabilidad de esta alternativa, ya que la logística asociada con el transporte de piezas pesadas de concreto puede afectar financieramente la operación y también aumentar la huella de carbono del proyecto. Además, las regulaciones en constante cambio sobre los nuevos edificios en todo el mundo pueden requerir estándares de calidad más altos para los elementos de construcción e inhibir el uso de elementos antiguos que pueden clasificarse como obsoletos.

Reciclaje de hormigón

El reciclaje de hormigón es un método cada vez más común para la eliminación de estructuras de hormigón. Antes, los desechos de hormigón se enviaban rutinariamente a los vertederos para su eliminación, pero el reciclaje está aumentando debido a una mayor conciencia ambiental, las leyes gubernamentales y los beneficios económicos.

Contrariamente a la creencia general, se puede lograr la recuperación del concreto: el concreto se puede triturar y reutilizar como agregado en nuevos proyectos.

Reciclar o recuperar concreto reduce la explotación de los recursos naturales y los costos de transporte asociados, y reduce los vertederos de desechos. Sin embargo, tiene poco impacto en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que la mayoría de las emisiones se producen cuando se fabrica cemento, y el cemento por sí solo no se puede reciclar. En la actualidad, la mayor parte del hormigón recuperado se utiliza para subbases de carreteras y proyectos de ingeniería civil. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, estos usos de grado relativamente bajo actualmente brindan el resultado óptimo.

El proceso de reciclaje se puede realizar in situ, con plantas móviles, o en unidades de reciclaje específicas. El material de entrada puede ser hormigón fresco (húmedo) procedente de camiones premezclados, residuos de producción en una planta de producción de elementos prefabricados, residuos de construcción y demolición. La fuente más importante son los residuos de demolición, preferiblemente clasificados previamente a partir de procesos de demolición selectiva.

Con mucho, el método más común para reciclar hormigón seco y endurecido consiste en triturar. Los clasificadores y trituradores móviles a menudo se instalan en sitios de construcción para permitir el procesamiento en el sitio. En otras situaciones, se establecen sitios de procesamiento específicos, que generalmente pueden producir agregados de mayor calidad. Las cribas se utilizan para lograr el tamaño de partícula deseado y eliminar la suciedad, las partículas extrañas y el material fino del agregado grueso.

El cloruro y los sulfatos son contaminantes no deseados que se originan en el suelo y la intemperie y pueden provocar problemas de corrosión en las estructuras de aluminio y acero. El producto final, Agregado de Concreto Reciclado (RCA), presenta propiedades interesantes como: forma angular, superficie más rugosa, gravedad específica más baja (20%), mayor absorción de agua y pH mayor a 11; este pH elevado aumenta el riesgo de reacciones alcalinas.

La menor densidad de RCA generalmente aumenta la eficiencia del proyecto y mejora el costo del trabajo: los agregados de concreto reciclado producen más volumen por peso (hasta un 15%). Las propiedades físicas de los agregados gruesos hechos de concreto de demolición triturado lo convierten en el material preferido para aplicaciones tales como bases y subbases de carreteras. Esto se debe a que los agregados reciclados a menudo tienen mejores propiedades de compactación y requieren menos cemento para usos de subbase. Además, generalmente es más barato de obtener que el material virgen.

Aplicaciones del árido de hormigón reciclado

Las principales aplicaciones comerciales del árido final de hormigón reciclado son:

• La capa base de agregados (base de la carretera), o los agregados sin tratar que se usan como base para el pavimento de la carretera, es la capa subyacente (debajo de la superficie del pavimento) que forma una base estructural para la pavimentación. Hasta la fecha, esta ha sido la aplicación más popular para RCA debido a aspectos técnico-económicos.
• Agregado para concreto premezclado, simplemente reemplazando del 10 al 45% de los agregados naturales en la mezcla de concreto con una mezcla de cemento, arena y agua. Algunos edificios conceptuales están mostrando el progreso de este campo. Debido a que el RCA contiene cemento, las proporciones de la mezcla deben ajustarse para lograr los requisitos estructurales deseados, como la trabajabilidad, la resistencia y la absorción de agua.
• Estabilización de suelos, con la incorporación de agregados reciclados, cal o cenizas volantes en material de subrasante de calidad marginal utilizado para mejorar la capacidad de carga de esa subrasante.
• Ropa de cama de tubería: que sirve como una base estable o una base firme en la que se colocan los servicios públicos subterráneos. Las regulaciones de algunos países prohíben el uso de RCA y otros desechos de construcción y demolición en lechos de filtración y drenaje debido a la posible contaminación con cromo e impactos en el valor de pH.
• Materiales Paisajísticos: para promover la arquitectura verde. Hasta la fecha, el agregado de concreto reciclado se ha utilizado como cantos rodados/muros de roca apilada, estructuras de pilar de paso subterráneo, estructuras de erosión, fuentes de agua, muros de contención y más.

Desafíos de la cuna a la cuna

Las aplicaciones desarrolladas para RCA hasta ahora no son exhaustivas, y se desarrollarán muchos más usos a medida que las regulaciones, instituciones y normas encuentren formas de acomodar los desechos de construcción y demolición como materias primas secundarias de una manera segura y económica. Sin embargo, considerando el propósito de tener una circularidad de recursos en el ciclo de vida del concreto, la única aplicación de RCA que podría considerarse como reciclaje de concreto es el reemplazo de agregados naturales en las mezclas de concreto. Todas las demás aplicaciones entrarían en la categoría de downcycling. Se estima que incluso la recuperación casi completa del hormigón de los residuos de construcción y demolición solo suministrará alrededor del 20% de las necesidades totales de agregados en el mundo desarrollado.

El camino hacia la circularidad va más allá de la propia tecnología del hormigón, dependiendo de los avances multilaterales en la industria del cemento, la investigación y desarrollo de materiales alternativos, el diseño y gestión de edificios, y la demolición, así como el uso consciente de los espacios en las zonas urbanas para reducir el consumo.

Récords mundiales

El récord mundial del vertido de hormigón más grande en un solo proyecto es la presa de las Tres Gargantas en la provincia de Hubei, China, por Three Gorges Corporation. La cantidad de hormigón utilizado en la construcción de la presa se estima en 16 millones de metros cúbicos durante 17 años. El récord anterior era de 12,3 millones de metros cúbicos en manos de la central hidroeléctrica de Itaipú en Brasil.

El récord mundial de bombeo de hormigón se estableció el 7 de agosto de 2009 durante la construcción del Proyecto hidroeléctrico Parbati, cerca de la aldea de Suind, Himachal Pradesh, India, cuando la mezcla de hormigón se bombeó a una altura vertical de 715 m (2346 pies).

Las obras de la presa de Polavaram en Andhra Pradesh el 6 de enero de 2019 entraron en el Guinness World Records al verter 32.100 metros cúbicos de hormigón en 24 horas. El récord mundial de la balsa de hormigón vertido continuo más grande se logró en agosto de 2007 en Abu Dhabi por la empresa contratista Al Habtoor-CCC Joint Venture y el proveedor de hormigón es Unibeton Ready Mix. El vertido (una parte de los cimientos de la Torre Landmark de Abu Dhabi) fue de 16.000 metros cúbicos de hormigón vertido en un período de dos días.El récord anterior, 13.200 metros cúbicos vertidos en 54 horas a pesar de una fuerte tormenta tropical que obligó a cubrir el sitio con lonas para permitir que continuara el trabajo, lo lograron en 1992 los consorcios conjuntos japoneses y surcoreanos Hazama Corporation y Samsung C&T Corporation para la construcción de las Torres Petronas en Kuala Lumpur, Malasia.

El récord mundial del piso de hormigón vertido continuo más grande se completó el 8 de noviembre de 1997 en Louisville, Kentucky, por la empresa de diseño y construcción EXXCEL Project Management. La colocación monolítica consistió en 225 000 pies cuadrados (20 900 m) de concreto colocado en 30 horas, terminado con una tolerancia de planeidad de FF 54.60 y una tolerancia de nivelación de F _{L 43.83}. Esto superó el récord anterior en un 50% en volumen total y un 7,5% en área total.

El 18 de octubre de 2010, en Nueva Orleans, Luisiana, el contratista CJ Mahan Construction Company, LLC de Grove City, Ohio, completó el récord del mayor vertido de hormigón bajo el agua colocado continuamente. La colocación consistió en 10,251 yardas cúbicas de concreto colocadas en 58.5 horas utilizando dos bombas de concreto y dos plantas dosificadoras de concreto dedicadas. Una vez curado, esta ubicación permite que la ataguía de 50 180 pies cuadrados (4662 m) se desagüe aproximadamente a 26 pies (7,9 m) por debajo del nivel del mar para permitir que la construcción del proyecto de alféizar y monolito del canal de navegación interior del puerto se complete en seco.