El concreto (hormigón) es uno de los materiales más usados en el sector construcción tradicional. Según Oficemen, la Agrupación de Fabricantes de Cemento de España, el hormigón es el segundo material más consumido del mundo después del agua. Su preferencia se debe, principalmente, a sus capacidades de resistencia y versatilidad en las diferentes obras civiles como puentes, edificaciones, obras lineales, infraestructura, etc. Sus ventajas frente a otros materiales, han colaborado para que durante los últimos años se haya puesto empeño en la investigación con el fin de generar innovaciones con este material enfocado en mejorar sus propiedades y características de durabilidad, resistencia, apariencia, trabajabilidad, biodegradabilidad, aislamiento térmico, optimización de recursos, etc.
En este artículo se describen 5 innovaciones en concreto desarrolladas por patentes alrededor del mundo.
1. Concreto autoreparable
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Holanda), Henk Jonkers y Eric Schlangen, desarrollaron un bio-hormigón o bio-concreto experimental capaz de repararse a sí mismo. El funcionamiento de está tecnología consiste en la implementación de cápsulas que contienen bacterias y nutrientes, de manera que al aparecer una grieta la lluvia quiebre estas cápsulas y genere una reacción química para posibilitar su reparación. Esta reacción consiste en la producción de calcita que llena la grieta, recuperándola y generando nuevamente consistencia. Esta tecnología actúa frente al micro fisuramiento, fisuramiento y agrietamiento (hasta 0.8mm) propio del concreto generado por el tiempo, impidiendo, de esta manera, que ingresen gases o fluidos nocivos que pueden afectar la durabilidad del concreto.
La preparación de este tipo de concreto es prácticamente igual a la de un concreto tradicional. Consiste en la mezcla de concreto simple con las cepas de la bacteria (Genus bacillus) muy resistentes y de gran longevidad que pueden durar hasta 200 años en la estructura, además de lactato de calcio, fósforo y nitrógeno.
Los beneficios de este tipo de concreto se reflejan principalmente en el aumento de la durabilidad del concreto, menos costos de mantenimiento y la aplicación en estructuras especiales donde no es aconsejable la intervención humana, como contenedores con residuos peligrosos, por ejemplo.
2. Concreto translúcido
Los inventores de este material son los ingenieros civiles mexicanos Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván Cáceres, quienes en 2005 lograron la creación de un concreto polimérico con características mecánicas superiores a las del concreto tradicional siendo 15 veces más resistente (4,500 kg/cm2) pero 30% más liviano y capaz de ser colado bajo el agua. Además de estas ventajas mecánicas, estéticamente, permite el paso de la luz hasta en un 70% lo que le atribuye el nombre de “traslúcido” gracias a la incorporación en su composición de un aditivo llamado “ilum” incluso teniendo 2 m de grosor sin distorsión evidente.
Consecuentemente, empresas europeas, entre las que destaca LiTraCon, desarrollaron la misma idea pero bajo una composición química diferente patentándola en 2009 y cuya disimilitud de la una con la otra está en la forma de comercialización. Mientras que LiTraCon la comercializa solo en forma de prefabricados (bloques o planchas), Concretos Translúcidos S.L.R. (empresa mexicana) es capaz de fabricarla in situ, aunque solo bajo personal certificado por la empresa creadora de este concreto.
Del mismo modo, en la Semana del Diseño Holandés en 2017, la empresa Van Delft Westerhof (VDW) presentó Zospeum, un nuevo material que además de ser traslúcido es aislador ofreciendo resistencia térmica, lo que lo diferencia de las otras dos.
3. Concreto impreso
La impresión de concreto tridimensional ha adquirido relevancia desde que la empresa china WinSun se atrevió por primera vez a construir una casa impresa en 3D, logrando imprimir 10 viviendas en un período de 24 horas en el año 2013. Por ejemplo, en 2018, la startup Apis Core, de San Francisco, logró construir exitosamente una residencia en solo un día, proceso que costó unos US$10.000. En Países Bajos, el 2020, se decidió dar un siguiente paso al crear el primer Centro de Impresión de Concreto en la ciudad de Eindhoven. Mientras en Dubai se creó un plan que considera que la cuarta parte de las nuevas edificaciones hasta el 2025 se construyan bajo el sistema de impresión 3D.
Los dispositivos de impresión 3D en concreto ofrecen un método rápido (velocidad en la impresión de muros), económico (la primera casa habitada impresa en 3D, costó un 20% menos que si se hubiera hecho por métodos tradicionales), de bajo consumo energético, ecológico (reduce la producción de residuos y emplea materiales reciclados) y fácil para la construcción civil, creando formas tridimensionales simples y complejas a través de un proceso controlado por ordenador reduciendo así la posibilidad de errores. Básicamente, una máquina dispone de capas de concreto que gradualmente construyen las paredes de la casa, necesitando sólo un pequeño equipo de personas para operarla remotamente vía tablet.
Por otro lado, pese a sus ventajosas características, esta tecnología aún sigue presentando limitaciones, pues solo es posible imprimir muros de edificios no muy altos (no es posible imprimir cimentaciones, techos o incorporar instalaciones, accesorios, complementos arquitectónicos, etc.) bajo la supervisión de mano de obra calificada que incluye la logística, la instalación y el mantenimiento de una impresora 3D en el sitio de construcción además de la alta inversión inicial que significaría incorporar maquinarias de impresión 3D para la empresa constructora.
4. Concreto permeable
Este tipo de concreto innovador resulta de la mezcla de cemento, agua, agregado grueso y aditivos, los cuales dan como resultado una estructura con vacíos interconectados que permiten el ingreso del agua y aire.
Su uso más común está vinculada a la ejecución de pavimentos de bajo tráfico en calles residenciales, parques, áreas para peatones y ciclovías, debido a su capacidad drenante, puesto que permite que el agua, al caer a la superficie, se infiltre instantáneamente, llegando, de esta manera, al sistema de drenaje y de aquí pasar al terreno natural y alimentar las reservas subterráneas, o al alcantarillado de aguas de lluvia. Entre otras ventajas, está el hecho de que absorbe las emisiones de ruido de vehículos y soluciona problemas de inundaciones, agotamiento de los mantos acuíferos y escasez de agua.
5. Concreto flexible
Este material está compuesto por agua y cemento tradicional, pero para crear las características de flexibilidad en su estructura, los agregados son reemplazados por arena de sílice, cenizas volantes y fibras sintéticas de alcohol de polivinilo. Estos componentes permiten que el concreto se doble ante tensiones o sobrecargas aumentando su capacidad de deformación a tracción y flexotracción y, en caso de sufrir pequeños agrietamientos, estos se sellan automáticamente a partir del carbonato de calcio que se forma con la combinación del cemento, dióxido de carbono del ambiente y agua de lluvia.
Estudios realizados en la Universidad de Swinburne (Australia) sobre concreto flexible desarrollado con productos de desechos industriales (principalmente cenizas de centrales térmicas de carbón añadido con pequeñas fibras poliméricas), mostraron que este nuevo sistema contribuye considerablemente con la sostenibilidad ambiental, puesto que emplea un 36 % menos de energía y emite aproximadamente un 76 % menos dióxido de carbono, en comparación con el concreto tradicional.
Otras innovaciones
Además de las innovaciones abordadas, existen otras que contribuyen al desarrollo tecnológico y evolución de la tecnología del concreto entre las que tenemos: concreto avanzado, concreto vivo, concreto de rendimiento ultra alto o concreto de alto desempeño (concreto avanzado), concreto bajo el agua, concreto de escoria o concreto reciclado, concreto autocompactante, concreto estructural, etc. Y no cabe duda que el avance tecnológico y las futuras investigaciones seguirán aportando de manera sustancial a esta rama de la ingeniería.
