Producción y aplicaciones de hormigón.

Ciclo de vida del producto del material más utilizado en el mundo

El hormigón es un elemento fijo en la infraestructura urbana, desde autopistas interestatales hasta imponentes rascacielos urbanos. El hormigón se puede ver en cualquier lugar sin sorpresa, ya que es el material artificial más utilizado en el mundo. Solo en los Estados Unidos, se producen anualmente aproximadamente 10 mil millones de toneladas de concreto.

El hormigón es un material de construcción excepcionalmente versátil con propiedades maleables o sólidas, dependiendo de su etapa de curado. Está formado por áridos y rocas mezclados con cemento fluido. Después de una cierta cantidad de tiempo, el concreto se endurece en una masa similar a una roca debido a una reacción química conocida como hidratación. Una vez endurecido, se vuelve excepcionalmente fuerte y duradero a una fuerza de 3000 a 20 000 psi, suficiente para sostener puentes, rascacielos y presas.

Producción de hormigón

El concreto se produce en una planta o en un sitio de trabajo. El equipo puede variar desde herramientas manuales hasta maquinaria industrial grande. Cualquiera que sea la escala de producción, los componentes de concreto deben mezclarse, moldearse y moldearse completamente dentro de limitaciones de tiempo específicas. Cualquier interrupción puede afectar la integridad y la apariencia del producto final.

Producción de hormigón a gran escala

La producción de concreto a gran escala se lleva a cabo en dos tipos de plantas de concreto:plantas de concreto premezclado y plantas de mezcla central. Las plantas de concreto premezclado mezclan todos los componentes del concreto excepto el agua. Las plantas de mezcla central mezclan todos los componentes del concreto, incluida el agua, y son las mejores para un control preciso. Por lo general, el concreto es un fluido viscoso que se vierte en moldes para darle la forma deseada. Sin embargo, el concreto también puede estar en forma no fluida. Esta versión del secador es la preferida para la fabricación de productos prefabricados de hormigón.

Producción de hormigón a pequeña escala

Las cantidades más pequeñas de concreto se fabrican en el sitio de trabajo usando un mezclador volumétrico o un mezclador por lotes móvil. Estas hormigoneras sirven como mini plantas de hormigón, capaces de producir varios tipos de hormigón. Son perfectos para sitios que solo requieren un mínimo de concreto para instalar aplicaciones más pequeñas. Por ejemplo, un instalador utiliza una mezcladora volumétrica para hacer hormigón para incrustar portabicicletas o para instalar bolardos y tuberías de acero como dispositivos de seguridad del tráfico.

Tipos de hormigón

Hay docenas de tipos de hormigón disponibles en el mercado para las necesidades de construcción y edificación. A continuación se enumeran algunos tipos comunes de hormigón que se utilizan en la infraestructura moderna.

Hormigón ordinario

El hormigón ordinario es una de las formas más populares de hormigón. Una mezcla típica incluye cemento, arena y agregados gruesos mezclados con cantidades específicas de agua. Tiene un tiempo de fraguado de aproximadamente 30 a 90 minutos con valores de resistencia de 1450 a 5800 psi. A los 28 días de curado, se alcanza el 75-80 % de la resistencia total, y después de 90 días, se alcanza el 95 %.

Hormigón de alto rendimiento

El hormigón de alto rendimiento tiene mayor resistencia, trabajabilidad y durabilidad en comparación con el hormigón ordinario. Tiene propiedades mecánicas a largo plazo y resistencia a edades tempranas. Puede soportar entornos hostiles y es resistente a la fluencia y la contracción, lo que minimiza el agrietamiento. La resistencia oscila entre 10 000 y 15 000 psi.

Hormigón armado

El hormigón armado utiliza varias formas de acero como refuerzo. La combinación de hormigón (con su alta resistencia a la compresión) y acero (con su alta resistencia a la tracción) le da al hormigón armado sus propiedades de resistencia únicas. El hormigón armado tiene la capacidad de soportar muchas formas de tensión en cualquier tipo de construcción.

Prefabricados de hormigón

El hormigón prefabricado arroja hormigón en moldes en un entorno controlado. Una vez fraguados y endurecidos por completo, se transportan a la obra. La etapa de curado ocurre bajo condiciones controladas donde se monitorean la temperatura y la humedad. El curado con vapor a veces se usa para producir productos prefabricados con alta resistencia con menos tiempo de curado.

Hormigón ligero

El hormigón ligero es cualquier hormigón con una densidad inferior a 240 kg/m³. Incluye hormigón de agregados ligeros, hormigón celular y hormigón aireado tratado en autoclave. El concreto liviano generalmente mejora las capacidades térmicas y la resistencia al fuego. Sin embargo, es más susceptible a la fluencia y la contracción.

Hormigón permeable

El concreto permeable permite que el aire o el agua circule a través de una serie de agujeros o vacíos creados dentro del concreto. El agua puede drenar de forma natural, lo que permite el drenaje de las aguas superficiales y la reposición de las aguas subterráneas. Es un material de desarrollo de bajo impacto que protege la calidad del agua y se utiliza en la construcción sostenible.

Aplicaciones concretas

Antes de comenzar con cualquier aplicación de concreto, primero se debe determinar el tipo de concreto apropiado. Por ejemplo, el hormigón armado es adecuado para materiales de construcción que requieren una alta resistencia a la tracción, como columnas y vigas. El concreto liviano es mejor para construir bloques de concreto liviano para la construcción de viviendas.

El hormigón es un material versátil y sus aplicaciones son abundantes. Las características maleables pero resistentes del hormigón lo convierten en el material base ideal para la construcción de edificios, infraestructura urbana y diversos productos prefabricados.

Los edificios de hormigón son resistentes al fuego y reducen el uso de energía al tiempo que proporcionan una mejor calidad del aire interior.

Materiales de construcción

El concreto se usa ampliamente para construir casas y edificios comerciales, así como accesorios relacionados, como entradas de vehículos y columnas. El concreto aislante mantiene el calor dentro de las paredes, lo que reduce el uso de energía en más del 40 %. El concreto que devora el smog puede ayudar a reducir los óxidos nítricos en los ambientes contaminados circundantes en más del 60 %. Los edificios de hormigón requieren menos mantenimiento y duran más, al mismo tiempo que proporcionan una mejor calidad del aire interior. Otros beneficios incluyen la resistencia al fuego, el viento y los huracanes.

Las carreteras de hormigón son lo suficientemente resistentes como para soportar el impacto constante de vehículos muy cargados.

Carreteras y autopistas

Los caminos y carreteras de concreto son muy duraderos y requieren un mantenimiento mínimo. No son susceptibles a las restricciones de carga por formación de surcos o deshielo primaveral. Son lo suficientemente resistentes para soportar el tráfico constante de vehículos muy cargados.

La construcción de puentes con hormigón es rentable y permite acabados arquitectónicos y decorativos.

Puentes

El hormigón es uno de los materiales más económicos y rápidos para la construcción de puentes; se usa comúnmente para superestructuras de puentes (las partes superiores de los puentes). Estos incluyen cubiertas, bordillos, aceras y muros de barrera de tráfico lateral. Con una planificación adecuada y mediante el uso de productos prefabricados de hormigón, el proceso se puede completar de manera eficiente y competitiva. También se pueden agregar impactos visuales y elementos decorativos.

Los bolardos de hormigón ofrecen cierta protección contra impactos a la vez que complementan la arquitectura circundante.

Bolardos

El hormigón prefabricado se utiliza para dispositivos de guía de tráfico como bolardos de hormigón. Estos bolardos de hormigón pueden complementar la arquitectura circundante al tiempo que ofrecen protección contra impactos de los vehículos. Por lo general, están reforzados con barras de refuerzo de acero recubiertas de epoxi para aumentar su durabilidad. Los bolardos de hormigón son ideales para áreas de mucho tránsito, como entradas de edificios y estacionamientos, para ayudar a proteger a los peatones y el mobiliario.

Las represas de concreto usan refuerzo de acero para mayor durabilidad y colocan tuberías de agua dentro del concreto para limitar el agrietamiento.

Represas

Las presas son una de las estructuras más exigentes y sustanciales hechas de hormigón. La presa Grand Dixence en Suiza tomó 6 millones de metros cúbicos de hormigón para construir. También utiliza refuerzo de acero para agregar la máxima resistencia a las propiedades del concreto. Para limitar cualquier agrietamiento, el agua circula a través de tuberías dentro del concreto. Los diseños de presas requieren una cuidadosa selección de la mezcla de concreto con el tipo correcto de agregados.

Mantenimiento

Incluso con sus propiedades resistentes, el concreto aún requiere un mantenimiento adecuado para prolongar su vida útil. El concreto debe limpiarse como mínimo una vez al año para eliminar la suciedad y la suciedad, así como el óxido u otras manchas. Las grietas también deben repararse de forma rutinaria para obtener una superficie estructuralmente sólida. Si no se reparan las grietas, puede provocar la intrusión de agua y causar problemas con la subrasante. El resellado periódico de la superficie reduce la infiltración de humedad y las manchas. También evitará que se forme suciedad y malezas a través de esas juntas.

Reciclaje

La industria de la construcción es parte de un movimiento de desperdicio cero con 140 millones de toneladas de concreto recicladas anualmente en los EE. UU. Cuando se demuelen estructuras de hormigón, el hormigón sobrante se recicla para nuevos proyectos de construcción, grava, piedras para jardinería y mantillo. Los áridos de hormigón se recogen y pasan por una trituradora. El hormigón con varillas de acero se somete al mismo proceso y las piezas de metal se eliminan más tarde con imanes y otros dispositivos de clasificación.

El objetivo del reciclaje no es solo eliminar el concreto de los vertederos, sino también conservar energía durante el reprocesamiento. Triturar el hormigón viejo in situ elimina la necesidad de transporte, lo que reduce los costes y las emisiones. Las grandes plantas portátiles pueden triturar hormigón a 600 toneladas por hora. Las trituradoras más pequeñas pueden triturar 150 toneladas por hora, con el beneficio adicional de poder caber en áreas más estrechas.

Desarrollos concretos

El hormigón autorreparable tiene como objetivo abordar uno de los mayores defectos del hormigón:el agrietamiento. Una vez que el concreto se agrieta, puede provocar la corrosión de los refuerzos de acero utilizados en la estructura. El agrietamiento también presenta peligros inmediatos:los contenedores de concreto para desechos tóxicos pueden tener resultados desastrosos debido al agrietamiento, sin mencionar el riesgo para los trabajadores de mantenimiento. Los ingenieros de la Universidad de Ghent han sido pioneros en la investigación del desarrollo de hormigón autorreparable. Está lleno de polímeros superabsorbentes que se hinchan y bloquean las grietas del hormigón para que se autorreparen. La investigación y el desarrollo del concreto continúan para un futuro en la construcción que promueve la eficiencia, la seguridad y la sustentabilidad.