Problemas En La Estructura De Hormigón

Por sí mismo, el hormigón es un material de construcción muy duradero.

El magnífico Panteón de Roma, la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo se encuentra en excelentes condiciones después de casi 1.900 años.

Sin embargo, muchas estructuras de hormigón del siglo pasado (puentes, carreteras y edificios) se están desmoronando. Muchas estructuras de hormigón construidas este siglo serán obsoletas antes de su final.

Dada la supervivencia de las estructuras antiguas, esto puede parecer curioso. La diferencia fundamental es el uso moderno de refuerzo de acero, conocido como barras de refuerzo , ocultas dentro del hormigón.

El acero está hecho principalmente de hierro, y una de las propiedades inalterables del hierro es que se oxida. Esto arruina la durabilidad de las estructuras de hormigón de manera que son difíciles de detectar y costosas de reparar.

Si bien la reparación puede justificarse para preservar el legado arquitectónico de los edificios icónicos del siglo XX, como los diseñados por usuarios de hormigón reforzado como Frank Lloyd Wright , es cuestionable si esto será asequible o deseable para la gran mayoría de las estructuras.

El escritor Robert Curland, en su libro Concrete Planet , estima que los costos de reparación y reconstrucción de la infraestructura de hormigón, solo en los Estados Unidos, serán de billones de dólares, que serán pagados por las generaciones futuras.

El refuerzo de acero fue una innovación espectacular del siglo XIX. Las barras de acero añaden resistencia, lo que permite la creación de estructuras largas en voladizo y losas más delgadas y menos soportadas. Acelera los tiempos de construcción, ya que se requiere menos hormigón para verter tales losas.

Estas cualidades, impulsadas por la promoción asertiva y en ocasiones engañosa de la industria del hormigón a principios del siglo XX, llevaron a su popularidad masiva.

El hormigón armado compite contra tecnologías de construcción más duraderas, como estructuras de acero o ladrillos y morteros tradicionales. Alrededor del mundo, ha reemplazado a las opciones ambientalmente sensibles y de bajas emisiones de carbono, como ladrillos de barro y tierra apisonada , prácticas históricas que también pueden ser más duraderas.

Los ingenieros de principios del siglo XX pensaban que las estructuras de hormigón armado durarían mucho tiempo, tal vez 1.000 años. En realidad, su tiempo de vida es más como 50-100 años, y a veces menos. Los códigos y políticas de construcción generalmente requieren que los edificios sobrevivan durante varias décadas, pero el deterioro puede comenzar en tan solo 10 años.

Muchos ingenieros y arquitectos señalan las afinidades naturales entre el acero y el hormigón: tienen características de expansión térmica similares, y la alcalinidad del hormigón puede ayudar a inhibir el óxido. Pero todavía hay una falta de conocimiento sobre sus cualidades compuestas, por ejemplo, en lo que respecta a los cambios de temperatura relacionados con la exposición al sol .

Los muchos materiales alternativos para el refuerzo de hormigón, como el acero inoxidable, el aluminio y los compuestos de fibra de polímero, aún no se usan ampliamente. La asequibilidad del refuerzo de acero es atractiva para los desarrolladores. Pero muchos planificadores y desarrolladores no consideran los costos extendidos de mantenimiento, reparación o reemplazo.

Existen tecnologías que pueden abordar el problema de la corrosión del acero, como la protección catódica , en la que toda la estructura está conectada a una corriente eléctrica que inhibe la oxidación. También hay nuevos e interesantes métodos para monitorear la corrosión, por medios eléctricos o acústicos .

Otra opción es tratar el hormigón con un compuesto que inhibe la oxidación, aunque estos pueden ser tóxicos e inapropiados para los edificios. Existen varios inhibidores no tóxicos nuevos, que incluyen compuestos extraídos de bambú y “biomoléculas” derivadas de bacterias.

Fundamentalmente, sin embargo, ninguno de estos desarrollos puede resolver el problema inherente de que poner acero dentro del hormigón arruina su durabilidad potencialmente grande.

Los costos ambientales de la reconstrucción

Esto tiene serias repercusiones para el planeta. El hormigón es el tercer mayor contribuyente a las emisiones de dióxido de carbono, después de los automóviles y las plantas de energía alimentadas con carbón.

La fabricación de cemento por sí sola es responsable de aproximadamente el 5% de las emisiones mundiales de CO₂ . El hormigón también constituye la mayor proporción de residuos de construcción y demolición, y representa aproximadamente un tercio de todos los residuos de vertederos .

Reciclar el hormigón es difícil y costoso , reduce su resistencia y puede catalizar reacciones químicas que aceleran la descomposición. El mundo necesita reducir su producción de hormigón, pero esto no será posible sin construir estructuras más duraderas.

La aceptación generalizada del hormigón armado puede ser la expresión de una visión tradicional, dominante y finalmente destructiva de la materia como inerte. Pero el hormigón armado no es realmente inerte.

El hormigón se percibe comúnmente como un material similar a la piedra, monolítico y homogéneo. De hecho, es una mezcla compleja de piedra caliza cocida, materiales similares a la arcilla y una gran variedad de agregados rocosos o arenosos. La piedra caliza en sí es una roca sedimentaria compuesta de conchas y coral, cuya formación está influenciada por muchos factores biológicos, geológicos y climatológicos.

Esto significa que las estructuras de hormigón, a pesar de todas sus cualidades superficiales similares a piedras, en realidad están hechas de esqueletos de criaturas marinas molidas con roca. Se necesitan millones y millones de años para que estas criaturas marinas vivan, mueran y se conviertan en piedra caliza. Esta escala de tiempo contrasta crudamente con la duración de la vida de los edificios contemporáneos.

El acero a menudo se percibe como inerte y resistente también. Términos como “Edad de Hierro” sugieren una durabilidad antigua, aunque los artefactos de la Edad de Hierro son comparativamente raros precisamente porque se oxidan. Si el acero de construcción es visible, puede mantenerse, por ejemplo, cuando el Puente del Puerto de Sydney se pinta y repinta repetidamente .

Sin embargo, cuando está incrustado en hormigón, el acero está oculto pero secretamente activo. La humedad que ingresa a través de miles de pequeñas grietas crea una reacción electroquímica. Un extremo de la barra de refuerzo se convierte en un ánodo y el otro un cátodo, formando una “batería” que impulsa la transformación del hierro en óxido. Se puede expandir la barra de refuerzo hasta cuatro veces su tamaño, agrandando las grietas y forzando al hormigón a romperse en un proceso llamado astillado , más conocido como “cáncer del hormigón”.

Sugiero que debemos cambiar nuestra forma de pensar, reconocer el hormigón y el acero como materiales activos y vibrantes . No se trata de cambiar ningún hecho, sino de reorientar cómo lo entendemos y actuar en base a esos hechos. Evitar el desperdicio, la contaminación y la reconstrucción innecesaria requerirán pensar mucho más allá de las concepciones disciplinarias del tiempo, y esto es especialmente cierto para las industrias de la construcción.

Las civilizaciones colapsadas del pasado nos muestran las consecuencias del pensamiento a corto plazo. Deberíamos centrarnos en construir estructuras que resistan el paso del tiempo, no sea que acabemos con artefactos descomunales y abandonados que ya no encajan en su propósito original más que las estatuas de la Isla de Pascua .

Antonio Fernández
“EDEFER Ingeniería Constructora S.L.”
“Problemas en la estructura de hormigón”