El hormigón es un material compuesto compuesto de áridos finos y gruesos unidos con un cemento fluido (pasta de cemento) que se endurece (cura) con el tiempo. 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 un cemento de aluminato de calcio o con cemento Portland para formar hormigón de cemento Portland (llamado así por su parecido visual con Piedra de Portland ). [2] [3] Existen muchos otros tipos de concreto no cementoso con otros métodos para unir agregados, incluyendoHormigón asfáltico con aglutinante bituminoso , que se utiliza con frecuencia para superficies de carreteras , y hormigones poliméricos que utilizan 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 ladrillos , tejas y otras unidades de mampostería. [4]
Cuando el agregado se mezcla con cemento Portland seco y agua , la mezcla forma una suspensión fluida que se vierte y moldea fácilmente. El cemento reacciona con el agua y otros ingredientes para formar una matriz dura que une los materiales en un material duradero similar a la piedra que tiene muchos usos. [5] A menudo, se incluyen aditivos (como puzolanas o superplastificantes ) en la mezcla para mejorar las propiedades físicas de la mezcla húmeda o del material terminado. La mayor parte del hormigón se vierte con materiales de refuerzo (como barras de refuerzo ) incrustados para proporcionar resistencia a la tracción y ceder el hormigón armado .
El hormigón es uno de los materiales de construcción más utilizados. Su uso en todo el mundo, tonelada por tonelada, es el doble que el del acero, la madera, los plásticos y el aluminio combinados. [6] 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 el 2025. [7] Este uso generalizado da como resultado 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 genera un 8% neto de las emisiones globales. [8] [9] Se están realizando importantes investigaciones y desarrollos para tratar de reducir las emisiones o hacer del hormigón una fuente de secuestro de carbono.. 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. El hormigón también se utiliza para mitigar la contaminación de otras industrias, capturando desechos como cenizas volantes de carbón o relaves y residuos de bauxita .
La palabra concreto proviene de la palabra latina " concretus " (que significa compacto o condensado), [10] el participio pasivo perfecto de " concrescere ", de " con -" (juntos) y " crescere " (crecer).
El hormigón maya en las ruinas de Uxmal se menciona en Incidentes de viaje en Yucatán de John L. Stephens . "El techo es plano y se ha cubierto con cemento". "Los pisos eran de cemento, en algunos lugares duros, pero, por una exposición prolongada, estaban rotos y ahora se desmoronaban bajo los pies". "Pero todo el muro era sólido, y consistía en grandes piedras incrustadas en argamasa, 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. C. Descubrieron las ventajas de la cal hidráulica , con algunas propiedades autocementantes, hacia el año 700 a. C. Construyeron hornos para suministrar mortero para la construcción de casas de mampostería de escombros , pisos de concreto y cisternas impermeables subterráneas . Mantuvieron las cisternas en secreto, ya que permitieron a los nabateos prosperar en el desierto. [11] Algunas de estas estructuras sobreviven hasta el día de hoy. [11]
En la época del Antiguo Egipto y la época romana posterior , los constructores descubrieron que agregar ceniza volcánica a la mezcla permitía que se hundiera bajo el agua.
Se encontraron pisos de concreto en el palacio real de Tirinto , Grecia, que data aproximadamente del 1400 al 1200 a. C. [12] [13] Los morteros de cal se utilizaron en Grecia, Creta y Chipre en el 800 a. C. El acueducto asirio de Jerwan (688 a. C.) hizo uso de hormigón impermeable . [14] El hormigón se utilizó para la construcción de muchas estructuras antiguas. [15]
Los romanos utilizaron el hormigón de forma extensiva desde el 300 a. C. hasta el 476 d. C. [16] Durante el Imperio Romano, el hormigón romano (u opus caementicium ) se fabricaba con 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. [17] El Coliseoen Roma se construyó principalmente de hormigón, y la cúpula de hormigón del Panteón es la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo. [18]
El hormigón, como lo conocían los romanos, era un material nuevo y revolucionario. Colocado en forma de arcos , bóvedas y cúpulas , se endureció rápidamente hasta convertirse en una masa rígida, libre de muchos de los empujes y tensiones internas que preocupaban a los constructores de estructuras similares en piedra o ladrillo. [19]
Las pruebas modernas muestran que el opus caementicium tenía tanta resistencia a la compresión como el concreto moderno de cemento Portland (aproximadamente 200 kg / cm 2 [20 MPa; 2800 psi]). [20] Sin embargo, debido a la ausencia de refuerzo, su resistencia a la tracción era mucho menor que la del hormigón armado moderno , y su modo de aplicación también difería: [21]
El hormigón estructural moderno se diferencia del hormigón romano en dos detalles importantes. En primer lugar, la consistencia de la mezcla es fluida y homogénea, lo que permite verterla en formas en lugar de requerir capas manuales junto con la colocación de agregados, que, en la práctica romana, a menudo consistía en escombros . En segundo lugar, el acero de refuerzo integral confiere a los conjuntos de hormigón modernos una gran resistencia a la tensión, mientras que el hormigón romano solo puede depender de la resistencia de la unión del hormigón para resistir la tensión. [22]
Se ha descubierto que la durabilidad a largo plazo de las estructuras de hormigón romanas se debe al uso de cenizas y rocas piroclásticas (volcánicas), por lo que la cristalización de esträtlingita (un hidrato de aluminosilicato de calcio específico y complejo) [23] y la coalescencia de este y Los aglutinantes cementantes similares de calcio-silicato de aluminio-hidrato ayudaron a darle al concreto un mayor grado de resistencia a la fractura incluso en ambientes sísmicamente activos. [24] El hormigón romano es significativamente más resistente a la erosión por el agua de mar que el hormigón moderno; utilizó materiales piroclásticos que reaccionan con el agua de mar para formar cristales de Altobermorita con el tiempo. [25] [26]
El uso generalizado del 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 del colapso del Imperio Romano, el uso de hormigón se volvió poco común hasta que la tecnología se volvió a desarrollar a mediados del siglo XVIII. En todo el mundo, el hormigón ha superado al acero en cuanto a tonelaje de material utilizado. [27]
Después del Imperio Romano, el uso de cal quemada y puzolana se redujo considerablemente. Las bajas temperaturas del horno en la combustión de la cal, la falta de puzolana y la mala mezcla contribuyeron a una disminución de la calidad del hormigón y el mortero. A partir del siglo XI, el mayor uso de la piedra en la construcción de iglesias y castillos llevó a una mayor demanda de mortero. La calidad comenzó a mejorar en el siglo XII gracias a una mejor molienda y cribado. Los morteros y hormigones medievales de cal no eran hidráulicos y se utilizaban para encuadernar mampostería, "descorazonamiento" (unión de núcleos de mampostería de escombros ) y cimentaciones. Bartholomaeus Anglicus en su De ownertatibus rerum(1240) describe la fabricación de mortero. En una traducción al inglés de 1397, dice "lyme ... es un brent de piedra; por medio del mismo se hace una sonda y un sement de agua". A partir del siglo XIV, la calidad del mortero volvió a ser excelente, pero solo a partir del siglo XVII se añadió comúnmente la puzolana. [28]
El Canal du Midi se construyó con hormigón en 1670. [29]
Quizás el mayor paso adelante en el uso moderno del hormigón fue la Torre de Smeaton , 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 ladrillos en polvo como agregar. [30]
Un método para producir cemento Portland fue desarrollado en Inglaterra y patentado por Joseph Aspdin en 1824. [31] 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 en la década de 1840, lo que le valió el reconocimiento por el desarrollo del cemento Portland "moderno". [32]
El hormigón armado fue inventado en 1849 por Joseph Monier . [33] y la primera casa de hormigón armado fue construida por François Coignet [34] en 1853. El primer puente de hormigón armado fue diseñado y construido por Joseph Monier en 1875. [35]
El hormigón es un material compuesto, que comprende una matriz de agregado (típicamente un material rocoso) y un aglutinante (típicamente cemento Portland o asfalto ), que mantiene unida la matriz. Hay muchos tipos de hormigón disponibles, determinados por las formulaciones de aglutinantes y los tipos de áridos utilizados para adaptarse a la aplicación del material. Estas variables determinan la resistencia y la densidad, así como la resistencia química y térmica del producto terminado.
El agregado consiste en grandes trozos de material en una mezcla de concreto, generalmente una grava gruesa o rocas trituradas como piedra caliza o granito , junto con materiales más finos como arena .
Un cemento , más comúnmente cemento Portland, es el tipo más común de aglutinante de concreto. Para los aglutinantes cementosos, el agua se mezcla con el polvo seco y el agregado, lo que produce una suspensión semilíquida a la que se le puede dar forma, normalmente vertiéndola en una forma. El hormigón se solidifica y endurece mediante un proceso químico llamado hidratación . El agua reacciona con el cemento, que une los otros componentes entre sí, creando un material robusto similar a la piedra. A veces se agregan otros materiales cementosos, como cenizas volantes y cemento de escoria , ya sea premezclado con el cemento o directamente como un componente de concreto, y se convierten en parte del aglutinante del agregado. [36]Las cenizas volantes y la escoria pueden mejorar algunas propiedades del hormigón, como las propiedades frescas y la durabilidad. [36]
Se agregan aditivos para modificar la velocidad de curado o las propiedades del material. Los aditivos minerales utilizan materiales reciclados como ingredientes del hormigón. Los materiales llamativos 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 hormigón de cemento Portland suelen incluir refuerzo de acero porque este tipo de hormigón 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 que son fuertes en tensión, generalmente barras de refuerzo de acero .
También se pueden utilizar otros materiales como aglutinante de hormigón: la alternativa más frecuente es el asfalto , que se utiliza como aglutinante en el hormigón asfáltico .
El diseño de la mezcla depende del tipo de estructura que se está construyendo, cómo se mezcla y entrega el hormigón y cómo se coloca para formar la estructura.
El cemento Portland es el tipo de cemento más común en el uso general. Es un ingrediente básico del hormigón, mortero y muchos revoques . [37] El albañil británico Joseph Aspdin patentó el cemento Portland en 1824. Fue nombrado 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 reaccionarán con el agua. El cemento Portland y materiales similares se fabrican calentando piedra caliza (una fuente de calcio) con arcilla o pizarra (una fuente de silicio, aluminio y hierro) y triturando 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 clínker producida. Los hornos de cemento son instalaciones industriales extremadamente grandes, complejas e intrínsecamente polvorientas, y tienen emisiones que deben controlarse. De los diversos ingredientes utilizados para producir una determinada cantidad de hormigón, el cemento es el más caro energéticamente. Incluso los hornos complejos y eficientes requieren de 3,3 a 3,6 gigajulios de energía para producir una tonelada de clínker y luego molerlo para convertirlo en cemento . Muchos hornos pueden alimentarse con desechos difíciles de eliminar, siendo los más comunes los neumáticos usados. Las temperaturas extremadamente altas y los largos períodos de tiempo a esas temperaturas permiten que los hornos de cemento quemen de manera eficiente y completa incluso los combustibles difíciles de usar. [38]
La combinación de agua con un material cementoso forma una pasta de cemento mediante el proceso de hidratación. La pasta de cemento pega el agregado, llena los huecos dentro de él y lo hace fluir más libremente. [39]
Como lo establece la ley de Abrams , una relación agua-cemento más baja produce un concreto más fuerte y duradero , mientras que más agua produce un concreto que fluye más libremente con un asentamiento más alto . [40] El agua impura que se usa para hacer concreto puede causar problemas al fraguar o al causar fallas prematuras de la estructura. [41] La hidratación implica 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. [42]
Reacción: [42]
Los agregados finos y gruesos constituyen la mayor parte de una mezcla de hormigón. La arena , la grava natural y la piedra triturada se utilizan principalmente para este propósito. Los agregados reciclados (de residuos de construcción, demolición y excavación) se utilizan cada vez más como reemplazos parciales de los agregados naturales, mientras que también se permiten una serie de 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 huecos más grandes, mientras que la adición de agregados con partículas más pequeñas tiende a llenar estos huecos. El aglutinante debe llenar los espacios entre el agregado, así como pegar las superficies del agregado, y es típicamente el componente más caro. Por lo tanto, la variación en los tamaños del agregado reduce el costo del hormigón. [43] 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 provocar gradientes de fuerza. [44]
Las piedras decorativas como la cuarcita , las piedras de río pequeñas o el vidrio triturado a veces se agregan a la superficie del concreto para obtener un acabado decorativo de "agregado expuesto", popular entre los diseñadores de paisajes.
El concreto es fuerte en compresión , ya que el agregado soporta eficientemente la carga de compresión. Sin embargo, es débil en tensión ya que el cemento que sostiene el agregado en su lugar puede agrietarse, permitiendo que la estructura falle. El hormigón armado añade ya sea de acero barras de refuerzo , fibras de acero , aramida fibras, fibras de carbono , fibras de vidrio , o fibras de plástico a llevar cargas de tracción .
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 mezclas de concreto simples. Los aditivos se definen como adiciones "hechas mientras se prepara la mezcla de hormigón". [45] Los aditivos más comunes son retardadores y aceleradores. En uso normal, las dosis de aditivo son menos del 5% en masa de cemento y se agregan al concreto en el momento de la dosificación / mezclado. [46] (Ver § Producción más abajo). Los tipos comunes de aditivos [47] son los siguientes:
Propiedad | Cemento portland | Cenizas volantes silíceas [b] | Cenizas volantes calcáreas [c] | Cemento de escoria | Humo de sílice | |
---|---|---|---|---|---|---|
SiO 2 | 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 | - | - | - | - | |
SO 3 | 1,7 | - | - | - | - | |
Superficie específica (m 2 / kg) [d] | 370 | 420 | 420 | 400 | 15.000 - 30.000 | |
Gravedad específica | 3,15 | 2,38 | 2,65 | 2,94 | 2.22 | |
Propósito general | Carpeta primaria | Reemplazo de cemento | Reemplazo de cemento | Reemplazo de cemento | Potenciador de la propiedad | |
|
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), [46] o como reemplazo del cemento Portland (cementos mezclados). [52] Se están ensayando y utilizando productos que incorporan piedra caliza, cenizas volantes, escoria de alto horno y otros materiales útiles con propiedades puzolánicas en la mezcla. Este desarrollo se debe a que la producción de cemento es uno de los mayores productores (alrededor del 5 al 10%) de las emisiones globales de gases de efecto invernadero [53] , además de reducir los costos, mejorar las propiedades del hormigón y reciclar los desechos.
La producción de hormigón es el proceso de mezclar los diversos ingredientes (agua, áridos, cemento y cualquier aditivo) para producir hormigón. La producción de hormigón es sensible al tiempo. Una vez que se mezclan los ingredientes, los trabajadores deben colocar el concreto en su lugar antes de que se endurezca. En el uso moderno, la mayor parte de la producción de hormigón se lleva a cabo en un gran tipo de instalación industrial llamada planta de hormigón o, a menudo, planta de lotes.
En el uso general, las plantas de concreto vienen en dos tipos principales, plantas de concreto premezclado y plantas de mezcla central. Una planta de concreto 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 agregada, pero debe colocarse más cerca del lugar de trabajo donde se utilizará 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 de ingredientes a granel como agregados y agua, mecanismos para la adición de 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 en un camión hormigonera .
El hormigón 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 hormigón la forma deseada. El encofrado de hormigón se puede preparar de varias formas, como el encofrado deslizante y la construcción de placas de acero . Alternativamente, el concreto se puede mezclar en secadoras, formas no fluidas y usarse en configuraciones de fábrica para fabricar productos de concreto prefabricado .
Se utiliza una amplia variedad de equipos para procesar hormigón, desde herramientas manuales hasta maquinaria industrial pesada. Independientemente del equipo que utilicen los constructores, sin embargo, el objetivo es producir el material de construcción deseado; Los ingredientes deben mezclarse, colocarse, moldearse y conservarse adecuadamente dentro de los límites de tiempo. Cualquier interrupción en el vertido del concreto puede hacer 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. [59] Una vez que la mezcla está donde debería estar, se debe controlar el proceso de curado para asegurar que el concreto alcance los atributos deseados. Durante la preparación del hormigón, varios detalles técnicos pueden afectar la calidad y la naturaleza del producto.
Una mezcla completa es esencial para producir un hormigón 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. [60] La pasta se mezcla generalmente en un mezclador de tipo cizallamiento de alta velocidad a una p / cm (proporción de agua a cemento) de 0,30 a 0,45 en masa. La premezcla de pasta de cemento puede incluir aditivos tales como aceleradores o retardadores, superplastificantes , pigmentos o humo de sílice . Luego, la pasta premezclada se mezcla con los agregados y el agua del lote restante y la mezcla final se completa en un equipo de mezcla de concreto convencional. [61]
Las mezclas de concreto se dividen principalmente en dos tipos, mezcla nominal y mezcla de diseño :
Las proporciones nominales de mezcla se dan en volumen de . Las mezclas nominales son una forma sencilla y rápida de hacerse una idea básica de las propiedades del hormigón acabado sin tener que realizar pruebas con antelación.
Varios órganos rectores (como los estándares británicos ) definen las 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. Las calificaciones suelen indicar la fuerza del cubo de 28 días. [62] Por ejemplo, en los estándares indios, las mezclas de los grados M10, M15, M20 y M25 corresponden aproximadamente a las proporciones de la mezcla (1: 3: 6), (1: 2: 4), (1: 1,5: 3) y (1: 1: 2) respectivamente. [ cita requerida ]
Un ingeniero decide las proporciones de mezcla de diseño 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 a medida una mezcla de concreto para cumplir exactamente con los requisitos del sitio y las condiciones. establecer proporciones de material 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.
La trabajabilidad es la capacidad de una mezcla de concreto fresco (plástico) para llenar la forma / molde correctamente con el trabajo deseado (vertido, bombeo, esparcimiento, apisonamiento, vibración) y sin reducir la calidad del concreto. La trabajabilidad depende del contenido de agua, agregado (distribución de forma y tamaño), contenido de cemento y edad (nivel de hidratación ) y puede modificarse agregando aditivos químicos, como superplastificantes. El aumento del contenido de agua o la adición de aditivos químicos aumenta la trabajabilidad del hormigón. 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. El uso de una mezcla agregada con una gradación indeseable [ cita requerida ]puede resultar en un diseño de mezcla muy fuerte con un asentamiento muy bajo, que no se puede hacer más manejable agregando cantidades razonables de agua. Una gradación no deseada puede significar el uso de un agregado grande que es demasiado grande para el tamaño del encofrado, o que tiene muy pocas calidades de agregado más pequeñas para servir para llenar los espacios entre los grados más grandes, o usar muy poca o demasiada arena para la misma. razón, o usando muy poca agua, o demasiado cemento, o incluso usando piedra triturada dentada en lugar de un agregado redondo más suave como los guijarros. Cualquier combinación de estos factores y otros puede dar como resultado una mezcla demasiado áspera, es decir, que no fluye o se esparce con suavidad, es difícil de penetrar en el encofrado y difícil de terminar la superficie. [63]
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 hormigón. El cono se coloca con el extremo ancho hacia abajo sobre una superficie nivelada no absorbente. Luego se rellena en tres capas de igual volumen, y cada capa se apisona con una varilla de acero para consolidar la capa. Cuando el cono se levanta con cuidado, el material encerrado se desploma una cierta cantidad, debido a la gravedad. Una muestra relativamente seca se desploma muy poco, con un valor de asentamiento de una o dos pulgadas (25 o 50 mm) de una pie (305 mm). Una muestra de concreto relativamente húmeda puede caer hasta ocho pulgadas. La trabajabilidad también se puede medir mediante la prueba de la mesa de flujo .
El asentamiento se puede aumentar mediante la adición de aditivos químicos como plastificantes o superplastificantes sin cambiar la relación agua-cemento . [64] Algunos otros aditivos, especialmente los aditivos incorporadores de aire, pueden aumentar el asentamiento de una mezcla.
El hormigón de alto flujo, como el hormigón autocompactante , se prueba con otros métodos de medición de flujo. Uno de estos métodos incluye colocar el cono en el extremo estrecho y observar cómo fluye la mezcla a través del cono mientras se eleva gradualmente.
Después de la mezcla, el concreto es un fluido y se puede bombear al lugar donde sea necesario.
El concreto debe mantenerse húmedo durante el curado para lograr una resistencia y durabilidad óptimas . [65] Durante el curado se produce la hidratación , lo que permite que se forme el hidrato de silicato de calcio (CSH). Por lo general, más del 90% de la resistencia final de una mezcla se alcanza en cuatro semanas, y el 10% restante se logra a lo largo de años o incluso décadas. [66] La conversión de hidróxido de calcio en el 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 a los daños. Esta carbonatación Sin embargo, la reacción reduce el pH de la solución de poros de cemento y puede corroer las barras de refuerzo.
La hidratación y el endurecimiento del hormigón durante los primeros tres días es fundamental. El secado y la contracción anormalmente rápidos debido a factores como la evaporación del viento durante la colocación pueden provocar un aumento de las tensiones de tracción en un momento en el que aún no ha ganado suficiente resistencia, lo que resulta en una mayor agrietamiento por contracción. La resistencia inicial del hormigón se puede incrementar si se mantiene húmedo durante el proceso de curado. Minimizar la tensión antes del curado minimiza el agrietamiento. El concreto de alta resistencia temprana 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 transversal de los elementos y las condiciones de explotación de la estructura. [67]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. [68]
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. Un curado inadecuado puede causar incrustaciones , resistencia reducida, poca resistencia a la abrasión y agrietamiento .
Durante el período de curado, el hormigón se mantiene idealmente a temperatura y humedad controladas. Para asegurar 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 hidrófobos relacionados. Después de que el hormigón esté suficientemente curado, se permite que la película se raspe del hormigón mediante el uso normal. [69]
Las condiciones tradicionales para el curado implican rociar o encharcar la superficie del concreto con agua. La imagen adyacente muestra una de las muchas formas de lograr esto: 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 hormigón vertido con vapor, que sirve tanto para mantenerlo húmedo como para elevar la temperatura para que el proceso de hidratación proceda de forma más rápida y completa.
El hormigón asfáltico (comúnmente llamado asfalto , [70] asfalto o pavimento en América del Norte, y asfalto , betún macadán o asfalto laminado en el Reino Unido y la República de Irlanda ) es un material compuesto comúnmente utilizado para pavimentar carreteras , estacionamientos , aeropuertos , así como el núcleo de las presas de terraplén . [71] Las mezclas de asfalto se han utilizado en la construcción de pavimentos desde principios del siglo XX. [72] Consiste enagregado mineral ligado con asfalto , depositado en capas y compactado. El proceso fue refinado y mejorado por el inventor belga e inmigrante estadounidense Edward De Smedt . [73]
Los términos concreto asfáltico (o asfáltico ) , concreto asfáltico bituminoso y mezcla bituminosa se usan típicamente solo en documentos de ingeniería y construcción, que definen concreto como cualquier material compuesto compuesto de agregado mineral adherido con un aglutinante. La abreviatura, AC , a veces se usa para concreto asfáltico, pero también puede denotar contenido de asfalto o cemento asfáltico , refiriéndose a la porción de asfalto líquido del material compuesto.
Concretene es hormigón enriquecido con grafeno . El grafeno actúa como soporte mecánico, aumentando la resistencia en aproximadamente un 30% y ofrece una superficie de catalizador adicional para las reacciones químicas que producen el hormigón.
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. No todas las bacterias aumentan significativamente la resistencia del hormigón con su biomasa. [ cita requerida ] Bacillus 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. [ cita requerida ] Bacillus pasteuriiy B. sphaericuscan inducen la precipitación de carbonato de calcio en la superficie de las grietas, lo que agrega resistencia a la compresión. [74]
El nanohormigón (también deletreado " nanohormigón " o "nanohormigón") es una clase de materiales que contiene partículas de cemento Portland que no superan los 100 μm [75] y partículas de sílice que no superan los 500 μm, que llenan los huecos que de lo contrario se produciría en el hormigón normal, lo que aumentaría sustancialmente la resistencia del material. [76] Se usa ampliamente en puentes peatonales y de carreteras donde se indica una alta resistencia a la flexión y a la compresión. [77]
El concreto permeable es una mezcla de agregado grueso especialmente clasificado, cemento, agua y agregados finos poco o nada. Este hormigón también se conoce como hormigón poroso o sin finos. Mezclar los ingredientes en un proceso cuidadosamente controlado crea una pasta que recubre y une las partículas agregadas. El hormigón endurecido contiene vacíos de aire interconectados que suman aproximadamente entre el 15 y el 25 por ciento. El agua corre a través de los huecos en el pavimento hasta 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 hormigón permeable también permite que el agua de lluvia se filtre a través de carreteras y estacionamientos, para recargar los acuíferos, en lugar de contribuir a la escorrentía y las inundaciones. [78]
Los hormigones poliméricos son mezclas de áridos y cualquiera de varios polímeros y pueden estar reforzados. El cemento es más caro 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 desagües.
El hormigón volcánico sustituye a la piedra caliza por piedra volcánica que se quema para formar clinker. Consume una cantidad similar de energía, pero no emite carbono directamente como subproducto. [79]
Una forma de hormigón modificado con polímeros. El aditivo polimérico específico permite la sustitución de todos los áridos tradicionales (grava, arena, piedra) por cualquier mezcla de residuos sólidos en el tamaño de grano de 3-10 mm para formar un producto de baja resistencia a la compresión (3-20 N / mm 2 ). [80] para la construcción de carreteras y edificios. 1 m 3 de hormigón ligero residual contiene 1,1-1,3 m 3 de residuos triturados y ningún otro agregado.
El pulido de hormigón puede producir polvos peligrosos . 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. Recomienda colocar cubiertas de ventilación de extracción locales a las amoladoras eléctricas de concreto para controlar la propagación de este polvo. [81] Además, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha impuesto regulaciones más estrictas a las empresas cuyos trabajadores entran en contacto con regularidad con polvo de sílice. Una regla de sílice actualizada, [82]que OSHA puso en vigor 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 día 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 el plazo se amplió hasta el 23 de junio de 2021 para los controles de ingeniería en la industria de la fracturación hidráulica. Las empresas que no cumplan con las estrictas regulaciones de seguridad pueden enfrentar cargos financieros y multas importantes.
El hormigón tiene una resistencia a la compresión relativamente alta , pero una resistencia a la tracción mucho menor . [83] Por lo tanto, generalmente se refuerza con materiales que son fuertes en 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 hormigón sometido a fuerzas de larga duración es propenso a deformarse .
Se pueden realizar pruebas para garantizar que las propiedades del hormigón se correspondan con las especificaciones de la aplicación.
Los ingredientes afectan la resistencia del material. Los valores de resistencia del hormigón se especifican generalmente como la resistencia a la compresión límite inferior de una muestra cilíndrica o cúbica según lo determinado por los procedimientos de prueba estándar.
La fuerza del hormigón viene dictada por su función. Se puede usar concreto de muy baja resistencia, 14 MPa (2,000 psi) o menos, cuando el concreto debe ser liviano. [84] El hormigón 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 MPa (2900 psi) a 32 MPa (4600 psi). El hormigón de 40 MPa (5,800 psi) está disponible comercialmente como una opción más duradera, aunque más cara. El hormigón de mayor resistencia se utiliza a menudo para proyectos civiles más grandes. [85]Las resistencias superiores a 40 MPa (5800 psi) se utilizan a menudo para elementos de construcción específicos. Por ejemplo, las columnas del piso inferior de los edificios de hormigón de gran altura pueden utilizar hormigón 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 vanos necesarios. [86] [87] Ocasionalmente, otras necesidades estructurales pueden requerir hormigón 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. Se han utilizado comercialmente resistencias de hasta 130 MPa (18,900 psi) por estas razones. [86]
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 de hormigón pueden tener una larga vida útil. [88] El hormigón se utiliza más que cualquier otro material artificial en el mundo. [89] A partir de 2006, se fabrican alrededor de 7.500 millones de metros cúbicos de hormigón cada año, más de un metro cúbico por cada persona en la Tierra. [90]
Debido a la reacción química exotérmica del cemento durante el montaje, las grandes estructuras de hormigón como presas , esclusas de navegación , grandes cimientos de esteras y grandes rompeolas generan calor excesivo durante la hidratación y la expansión asociada. Para mitigar estos efectos, el posenfriamiento [91]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 un sobrecalentamiento dañino. Todavía se utilizan sistemas similares; Dependiendo del volumen de vertido, la mezcla de hormigón utilizada y la temperatura del aire ambiente, el proceso de enfriamiento puede durar muchos meses después de la colocación del hormigón. También se utilizan varios métodos para preenfriar la mezcla de hormigón en estructuras de hormigón en masa. [91]
Otro enfoque para 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 en húmedo convencional. Se deposita en capas gruesas como un material semiseco y luego se compacta con rodillo en una masa densa y fuerte.
Ventaja y desventaja del hormigón
Las superficies de hormigón crudo tienden a ser porosas y tienen un aspecto relativamente poco interesante. Se pueden aplicar muchos acabados para mejorar la apariencia y preservar la superficie contra las manchas, la penetración de agua y la congelación.
Los 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 tableros de mesa es el concreto pulido donde el concreto se pule ópticamente plano 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 pintarlo o recubrirlo con otros materiales.
El adecuado tratamiento de la superficie del hormigón, y por tanto de sus características, es una etapa importante en la construcción y rehabilitación de estructuras arquitectónicas. [92]
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 hacer un uso óptimo de la armadura. 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 consigue mediante el uso de tendones o barras de acero o polímero que se someten a una fuerza de tracción antes de la colada, o para 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. Ver brutalismo .
Las condiciones climáticas extremas (calor o frío extremos; condiciones de viento y variaciones de humedad) pueden alterar significativamente la calidad del concreto. Se observan muchas precauciones en la colocación en climas fríos. [93] Las bajas temperaturas retrasan significativamente las reacciones químicas involucradas en la hidratación del cemento, lo que afecta el desarrollo de la resistencia. La prevención de 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, [94] es:
En Canadá , donde las temperaturas tienden a ser mucho más bajas durante la estación fría, CSA A23.1 utiliza los siguientes criterios :
La resistencia mínima antes de exponer el concreto a un frío extremo es 500 psi (3.5 MPa). CSA A 23.1 especificó una resistencia a la compresión de 7.0 MPa para ser considerada segura para la exposición al congelamiento.
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 de la bolsa. [95]
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 huecos luego se llenan completamente con lechada bombeada. [95]
Las carreteras de hormigón son más eficientes en combustible para circular, [96] más reflectantes y duran mucho más que otras superficies de pavimentación, pero tienen una cuota 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 de hormigón, por lo que un pavimento de hormigón bien diseñado y colocado será menos costoso en los costos iniciales y significativamente menos costoso durante el ciclo de vida. Otro beneficio importante es que se puede utilizar hormigón permeable , lo que elimina la necesidad de colocar desagües pluviales.cerca de la carretera y reduciendo la necesidad de una carretera 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 también significa que se necesita menos electricidad (de lo contrario, se necesitaría más bombeo en el sistema de distribución de agua), y el agua de lluvia no se contamina ya que ya no se mezcla con el agua contaminada. Más bien, es absorbido inmediatamente por el suelo. [ cita requerida ]
Los requisitos de energía para el transporte de hormigón son bajos porque se produce localmente a partir de recursos locales, generalmente 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 de cemento producen grandes cantidades de CO 2 ). [97] La energía total incorporada del hormigón en aproximadamente 1 a 1,5 megajulios por kilogramo es, por lo tanto, más baja que la de la mayoría de los materiales estructurales y de construcción. [98]
Una vez colocado, el hormigón ofrece una gran eficiencia energética durante la vida útil de un edificio. [99] Las paredes de hormigón dejan escapar mucho menos aire que las construidas con marcos de madera. [100] 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. [101]Mientras que el aislamiento reduce la pérdida de energía a través de la envolvente del edificio, la masa térmica utiliza paredes para almacenar y liberar energía. Los sistemas de muros de hormigón modernos utilizan tanto aislamiento externo como masa térmica para crear un edificio energéticamente eficiente. Los encofrados de hormigón aislante (ICF) 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.
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 tanto, puede durar más en las mismas condiciones de fuego. El hormigón se utiliza a veces como protección contra incendios para los marcos de acero, para obtener el mismo efecto que el anterior. El hormigón como escudo de fuego, 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 de núcleo hueco y moldeado in situ. Para muros, la tecnología de mampostería de hormigón y los encofrados de hormigón aislante (ICF) son opciones adicionales. Los ICF son bloques huecos o paneles 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 ofrece una buena resistencia contra las 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 contra ciertos tipos de estructuras de hormigón, particularmente donde se requiere una estructura de flexión relativamente más alta para resistir fuerzas más extremas.
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 la estructura a cargas tanto de tracción como de compresión. Las estructuras de hormigón sin refuerzo, al igual que otras estructuras de mampostería no reforzada, pueden fallar durante un terremoto severo. Las estructuras de mampostería no reforzadas constituyen uno de los mayores riesgos de terremotos a nivel mundial. [102] Estos riesgos pueden reducirse mediante el acondicionamiento sísmico de edificios en riesgo (por ejemplo, edificios escolares en Estambul, Turquía [103] ).
El hormigón puede resultar dañado 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 los agregados, los efectos del agua de mar, la corrosión bacteriana, la lixiviación, la erosión por el agua corriente, Daños físicos y químicos (por carbonatación , cloruros, sulfatos y agua destilada). [104] Los micro hongos Aspergillus alternaria y Cladosporium pudieron crecer en muestras de hormigón utilizadas como barrera de desechos radiactivos en el reactor de Chernobyl ; lixiviación de aluminio, hierro, calcio y silicio. [105]
La fabricación y el uso del hormigón producen una amplia gama de consecuencias medioambientales y sociales. Algunos son dañinos, otros son bienvenidos y otros ambos, según las circunstancias.
Un componente importante del hormigón es el cemento , que de manera similar ejerce efectos ambientales y sociales . [ cita requerida ] La industria del cemento es uno de los tres principales productores de dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero importante (los otros dos son las industrias de producción de energía y transporte). Cada tonelada de cemento producida libera una tonelada de CO 2 a la atmósfera. [106] A partir de 2019, la producción de cemento Portland contribuyó con un ocho por ciento a las emisiones antropogénicas globales de CO 2 , en gran parte debido a la sinterización de piedra caliza y arcilla a 1.500 ° C (2.730 ° F). [106] [107]Los investigadores han sugerido una serie de enfoques para mejorar el secuestro de carbono relevantes para la producción de hormigón. [108] En agosto de 2019, una reducción de CO 2 cemento se anunció que "reduce la general huella de carbono en elementos prefabricados de hormigón en un 70%." [109]
El concreto se usa para crear superficies duras que contribuyen a la escorrentía superficial , que puede causar una fuerte erosión del suelo, contaminación del agua e inundaciones, pero a la inversa, se puede usar para desviar, represar y controlar inundaciones. El polvo de hormigón liberado por la demolición de edificios y los desastres naturales puede ser una fuente importante de contaminación atmosférica peligrosa.
El hormigón contribuye al efecto isla de calor urbano , aunque menos que el asfalto. [110]
Los trabajadores que cortan, trituran o pulen hormigón corren el riesgo de inhalar sílice en el aire, lo que puede provocar silicosis . [111] Esto incluye a los miembros de la tripulación que trabajan en el astillado de hormigón . 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.
El reciclaje de hormigón es un método cada vez más común para eliminar estructuras de hormigón. Los escombros de concreto alguna vez se enviaban de manera rutinaria a los vertederos para su eliminación, pero el reciclaje está aumentando debido a la mejora de la conciencia ambiental, las leyes gubernamentales y los beneficios económicos.
El récord mundial de vertido de hormigón más grande en un solo proyecto es la presa Three Gorges en la provincia de Hubei, China, de 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 fue de 12,3 millones de metros cúbicos en poder de la central hidroeléctrica de Itaipu en Brasil. [112] [113] [114]
El récord mundial de bombeo de hormigón se estableció el 7 de agosto de 2009 durante la construcción de la Parbati proyecto hidroeléctrico, cerca del pueblo de Suind, Himachal Pradesh , India, cuando la mezcla de hormigón se bombea a través de una altura vertical de 715 m (2.346 pies). [115] [116]
Las obras de la presa Polavaram en Andhra Pradesh el 6 de enero de 2019 ingresaron al récord mundial Guinness al verter 32,100 metros cúbicos de concreto en 24 horas. [117] El récord mundial de la balsa de hormigón vertido de forma continua 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. [118] [119] 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. [120] El récord anterior, 13.200 metros cúbicos vertidos en 54 horas a pesar de una severa tormenta tropical que requirió que el sitio se cubriera conlonas para permitir que el trabajo continúe, se logró en 1992 por los consorcios conjuntos de Japón y Corea del Sur, Hazama Corporation y Samsung C&T Corporation, para la construcción de las Torres Petronas en Kuala Lumpur , Malasia . [121]
El récord mundial del mayor piso de hormigón vertido de forma continua 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 2 ) de concreto colocado en 30 horas, terminado con una tolerancia de planitud de F F 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. [122] [123]
El récord de vertido de hormigón sumergido de forma continua más grande se completó el 18 de octubre de 2010, en Nueva Orleans, Luisiana, por el contratista CJ Mahan Construction Company, LLC de Grove City, Ohio. La colocación consistió en 10,251 yardas cúbicas de concreto colocadas en 58.5 horas usando dos bombas de concreto y dos plantas dosificadoras de concreto dedicadas. Una vez curado, esta colocación permite que la ataguía de 50,180 pies cuadrados (4,662 m 2 ) sea deshidratada aproximadamente a 26 pies (7,9 m) por debajo del nivel del mar para permitir que la construcción del Proyecto Monolito y Alféizar del Canal de Navegación del Puerto Interior se complete en el seco. [124]