6.2.9 Hormigón
El hormigón es un material de construcción compuesto hecho de una combinación de agregados como arena y piedra triturada y un aglutinante o pasta como el cemento. La forma más común de hormigón consiste en agregados minerales como piedras, grava y arena, cemento y agua. El cemento se hidrata después de la mezcla y se endurece formando un material similar a la piedra. El hormigón tiene una baja resistencia a la tracción y suele reforzarse mediante la adición de barras de refuerzo de acero: es lo que se conoce comúnmente como hormigón armado.
El hormigón es un material fuerte, duradero y barato que es el material de construcción estructural más utilizado en Estados Unidos. Debido a la gran escala de la demanda de hormigón, los impactos de su fabricación, uso y demolición son generalizados. Los hábitats son perturbados por la extracción de materiales; se utiliza una gran cantidad de energía para extraer, producir y transportar el cemento; y las emisiones tóxicas al aire y al agua son el resultado de la fabricación del cemento. La fabricación de cemento, en particular, es intensiva en energía.
Las estimaciones indican que se libera aproximadamente una tonelada de dióxido de carbono por cada tonelada de cemento producido, lo que supone entre el 7% y el 8% de las emisiones de CO2 producidas por el hombre. Y aunque el hormigón suele tener sólo entre un 9% y un 13% de cemento, éste representa el 92% de la energía incorporada al hormigón. El polvo de cemento contiene cristales de dióxido de silicio libres, el oligoelemento cromo y cal, todo lo cual puede tener un impacto negativo en la salud de los trabajadores. La mezcla del hormigón requiere una gran cantidad de agua y genera aguas residuales alcalinas y escorrentías que pueden contaminar las vías fluviales y la vegetación.
Minimizar los efectos medioambientales: La incorporación de áridos locales y/o reciclados (como el hormigón molido procedente de la demolición) es una excelente manera de reducir los impactos de los residuos sólidos, las emisiones de tránsito y la alteración del hábitat. Los impactos ambientales también pueden reducirse sustancialmente sustituyendo el cemento Portland por cenizas de puzolana (subproducto industrial como las cenizas volantes, el humo de sílice, las cenizas de cáscara de arroz, la escoria de horno y la toba volcánica). Las cenizas volantes, un residuo de la combustión del carbón, son bastante populares como sustituto del cemento que, en general, disminuye la porosidad, aumenta la durabilidad y mejora la trabajabilidad y la resistencia a la compresión, aunque aumenta el tiempo de curado. Las cenizas volantes suelen constituir entre el 10% y el 15% de las mezclas estándar, pero muchas aplicaciones permitirán la sustitución de hasta el 35%-60% del cemento, y con ciertos tipos de cenizas volantes (por ejemplo, de clase C), el cemento puede sustituirse completamente en algunos proyectos.
En aplicaciones no estructurales, el uso del hormigón puede reducirse atrapando el aire en el producto final o mediante el uso de áridos de baja densidad. El aire atrapado desplaza al hormigón a la vez que mejora el valor de aislamiento y reduce el peso y los costes de material, sin comprometer la durabilidad y la resistencia al fuego del hormigón estándar. Los agregados de baja densidad como la piedra pómez, la vermiculita, la perlita, la pizarra, las perlas de poliestireno o la fibra mineral proporcionan beneficios similares de aislamiento y reducción de peso.
Consideraciones sobre el hormigón in situ o prefabricado, y las unidades de mampostería de hormigón (CMU):
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Diseñar para la reutilización de partes de estructuras existentes, como losas o paredes que están en condiciones satisfactorias.
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Reciclar el hormigón demolido en el sitio para su uso como agregado o material de relleno para nuevos proyectos, o reciclar en los vertederos locales.
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Incorporar la máxima cantidad de cenizas volantes, escoria de alto horno, humo de sílice y/o escoria de cáscara de arroz apropiados para el proyecto, reduciendo así el uso de cemento en un 15-100%.
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El uso de sistemas prefabricados minimizará el desperdicio de material de encofrado y reducirá el impacto del agua de lavado en los suelos.
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Considerar alternativas o posibles sustitutos de materiales para el hormigón como, por ejemplo, los ICF, que reducen los residuos, mejoran el rendimiento térmico y pueden reducir los plazos de construcción. Asimismo, los hormigones celulares, espumados, aireados en autoclave y otros hormigones ligeros añaden valor de aislamiento al tiempo que reducen el peso y el hormigón necesario. El uso de materiales de tierra y rápidamente renovables, como la tierra apisonada, el cob o las balas de paja, reducen la necesidad de materiales de aislamiento y acabado tanto en proyectos residenciales como comerciales.
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Utilice agentes desencofrantes no tóxicos.
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Los residuos pueden minimizarse planificando cuidadosamente las cantidades de material de hormigón.
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Para las zapatas, considere los sistemas de encofrado basados en telas para una instalación rápida y el ahorro de madera.
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Reduzca los residuos de madera y los costes de material empleando encofrados de hormigón de acero o aluminio, que pueden reutilizarse muchas más veces que los encofrados de madera.
Hormigón permeable/poroso: Hasta el 75% de la superficie urbana está cubierta por pavimento impermeable, que inhibe la recarga de las aguas subterráneas, contribuye a la erosión y a las inundaciones, transmite la contaminación a las aguas locales y aumenta la complejidad y el gasto del tratamiento de las aguas pluviales. Una de las principales características de los pavimentos permeables es que contienen huecos que permiten que el agua se filtre hasta los materiales de la base. También reduce los picos de caudal de las aguas pluviales y la contaminación del agua y favorece la recarga de las aguas subterráneas. La pavimentación permeable puede incorporar áridos reciclados y cenizas volantes, lo que ayuda a reducir los residuos y la energía incorporada. La pavimentación permeable es adecuada para su uso en aparcamientos y zonas de acceso con una resistencia a la compresión de hasta 4000 psi. También mitiga los problemas con las raíces de los árboles, y la zona de percolación favorece el crecimiento de las raíces a mayor profundidad. El intercambio de calor mejorado con el suelo subyacente puede disminuir la temperatura del aire ambiente en verano entre 2 y 4°F.
Encofrado de hormigón: Las aplicaciones de vertido in situ requieren un encofrado in situ para dar forma a los muros y losas y a otros elementos del proyecto mientras se cura (Figura 6.9). La madera contrachapada y la madera fresada son los materiales de encofrado más comunes, lo que contribuye a los residuos de la construcción y a los impactos de la recolección y el procesamiento de la madera. Los encofrados de madera pueden fabricarse a partir de madera recuperada y suelen desmontarse y reutilizarse varias veces. El desmontaje de los encofrados de madera de construcción y de madera contrachapada para exteriores debería considerarse para su reutilización dentro del proyecto.
Figura 6.9. Fotografía de carpinteros colocando el encofrado de hormigón para las paredes del foso de la instalación de residuos de alta actividad.
Fuente: Bechtel Corporation.
Los desencofrados o agentes separadores son materiales que facilitan la separación de los encofrados del hormigón endurecido. Estos materiales evitan que el hormigón se adhiera al encofrado, lo que puede estropear la superficie al desmontarlo. Los desencofrantes tradicionales, como el gasóleo, el aceite de motor y el aceite de calefacción doméstica, son cancerígenos, lo que limita el potencial de reutilización de los encofrados de madera porque expone al personal de la construcción a los COV (y potencialmente también a los ocupantes). En la actualidad están prohibidos por una serie de normativas estatales y federales, incluida la Ley de Aire Limpio. Los compuestos desencofrantes de base acuosa con bajo o nulo contenido en COV que incorporan soja u otros aceites de origen biológico reducen drásticamente los riesgos para la salud del personal de la construcción y los ocupantes, y a menudo facilitan la aplicación de acabados o selladores, cuando son necesarios. Muchas opciones a base de soja son menos costosas que sus homólogos a base de petróleo.
Al diseñar el encofrado de hormigón, también hay que tener en cuenta los factores que afectarán negativamente y tendrán un impacto en la presión del encofrado de hormigón. Estos factores incluyen la tasa de colocación, la mezcla de hormigón y la temperatura. El ritmo de colocación debe ser generalmente menor en invierno que en verano. Básicamente, no importa cuántas yardas cúbicas se colocan por hora o cuán grande es el proyecto. Lo que sí importa es la tasa de colocación por altura y tiempo (altura del muro vertido por hora).