¿POR QUÉ UTILIZAR EL CONCRETO LIVIANO?

Tomado de biodisol.com

El uso fundamental del concreto estructural de peso liviano busca reducir la carga muerta de una estructura de concreto, lo que permite a su vez que el diseñador estructural reduzca el tamaño de columnas, zapatas y otros elementos de soporte de cargas (cimentación). Las mezclas del concreto de peso liviano se pueden diseñar para lograr resistencias similares a las que ofrece el concreto de peso normal y proporcionan un coeficiente de resistencia-peso más eficiente en elementos estructurales.

Esto mismo es válido para otros requerimientos de desempeño mecánico y de durabilidad. En la mayoría de los casos, el mayor costo marginal del concreto de peso liviano se ve compensado por la reducción en el tamaño de los elementos estructurales, la menor cantidad de acero de refuerzo y el menor volumen de concreto, todo lo cual reduce el costo global. En edificios, el concreto estructural liviano proporciona una estructura de concreto con mayor calificación de resistencia al fuego. 

¿CÓMO SE UTILIZA EL CONCRETO LIVIANO?

Los diseñadores reconocen que, en general, el concreto estructural liviano no sirve en un ambiente de secado al horno; por lo tanto, generalmente, el diseño estructural se basa en la densidad de equilibrio (a la que se denomina en ocasiones densidad de secado al aire). La condición en la que existe cierto grado de humedad en el concreto liviano. La densidad de equilibrio es un valor estandarizado que tiene la finalidad de representarla densidad aproximada del concreto in-situ una vez se haya en servicio. Las especificaciones del proyecto deben indicar la densidad de equilibrio requerida del concreto liviano. La densidad de equilibrio se define en la norma ASTM C 567, y se puede calcular a partir de las proporciones de la mezcla de concreto. La aceptación de campo se basa en la densidad medida del concreto fresco de acuerdo con la norma ASTM C 138. La densidad de equilibrio será de aproximadamente 3 a 8 lb/pie3 (50 a 130 kg/m3) menor a la densidad del concreto fresco y, por lo tanto, se deberá establecer una correlación con anterioridad al suministro del concreto. La tolerancia para la aceptación de la densidad en fresco es típicamente de ± 3lb/pie3 (±50 kg/m3) con respecto al valor que se desea.

Tomado de blog.360gradosenconcreto.com

Los agregados livianos tienen que cumplir los requerimientos de la Especificación ASTM C330. Debido a la naturaleza celular de las partículas del agregado liviano, la absorción típicamente se haya en el rango de 5% a 20% por peso de agregado seco. Generalmente, los agregados livianos requieren ser humedecidos antes de usarse a in de lograr un alto grado de saturación. No todos los productores de concreto tienen la capacidad de pre-humedecer los agregados livianos en clima frío si no disponen de almacenamiento a temperatura controlada. Algunos proveedores de agregados livianos proveen de agregado saturado al vacío. A excepción de los puentes y estructuras marinas, típicamente, las especificaciones para concreto estructural liviano no tienen un requerimiento con respecto al coeficiente máximo agua/ materiales cementantes (a/c). El coeficiente a/c [agua/cementante] del concreto estructural liviano no se puede determinar con precisión debido a la dificultad de determinar la absorción de agregado liviano.

El contenido de aire del concreto estructural liviano necesariamente tiene que ser vigilado estrechamente a fin de garantizar que los requerimientos de densidad se estén cumpliendo. La prueba de contenido de aire se deberá realizar siguiendo el método volumétrico, según la norma ASTM C 173, o calculado mediante la aplicación del método gravimétrico que se describe en ASTM C 138. Prácticamente todos los concretos livianos tienen aire atrapado. El acabado del concreto liviano exige adecuada atención al detalle. Excesivas cantidades de agua o excesivo asentamiento hacen que el agregado liviano se segregue del mortero. Generalmente, un buen acabado se logra mediante la aplicación de allanadora (alisadora). Si la superficie de un piso interior debe recibir un acabado duro con palustre, proceda con las debidas precauciones a in de minimizar la formación de ampollas o deslaminaciones.

Debido al mayor contenido de humedad total del concreto liviano, típicamente, se requiere más tiempo para secarse a niveles considerados normales para la aplicación de materiales de recubrimiento de pisos, en comparación con el concreto de peso normal. Dentro de los criterios de diseño estructural, se utiliza la resistencia a la tracción para el resquebrajamiento del concreto liviano. El ingeniero de diseño puede solicitar información a una fuente particular de agregado liviano antes de realizar su diseño. La resistencia a la tracción para el resquebrajamiento correspondiente a la resistencia a la compresión especificada se determina en las evaluaciones de laboratorio. La prueba de la resistencia a la tracción hasta el resquebrajamiento no se utiliza como base para la aceptación de campo del concreto. Asegúrese de que los requerimientos del diseñador relacionados con la resistencia al fuego o a las propiedades de aislamiento de los elementos constitutivos de la construcción cumplen con las normas aplicables de la industria. Para un proyecto fructífero, el proveedor debe poner a disposición la información sobre el agregado liviano, lo mismo que debe hacer el productor del concreto mezclado listo para utilizar. Mediante la planeación adecuada, el concreto estructural liviano puede ser una solución económica a muchas de las aplicaciones de ingeniería.

APLICACIONES

La utilización de concreto ligero en edificios y construcciones se está haciendo cada vez más extensa. A continuación están algunas de las aplicaciones típicas para este:

Tomado de concretosligerospumice.com

Con densidades entre 300 y 600 kg/m³ se utiliza en azoteas y pisos como aislante térmico y acústico, aplicándolo en suelos rígidos; para canchas de tenis y rellenos interespaciales entre capas de ladrillos en paredes subterráneas, aislamiento en bloques vacíos y cualquier otra situación de relleno donde se requieren propiedades elevadas de aislamiento.

Tomado de concretosligerospumice.com

Cuando la densidad oscila entre 600 y 900 kg/m³ se emplea para la fabricación de bloques y paneles precolados/premoldeados para paredes de revestimiento o divisorias, losas para cielo rasos, capas de aislamiento térmico y acústico en edificios residenciales y comerciales de varios pisos.

Cuando la densidad alcanza valores entre 900 y 1.200 kg/m³ se utiliza en bloques y paneles de concreto para las capas externas de edificios, así como en paredes divisorias, losas de concreto para techos y pisos.

Ornamentos. Tomado de molduras.es

Finalmente cuando las densidades están entre 1.200 y 1.600 kg/m³ se utiliza en paneles prefabricados de cualquier dimensión para usos comerciales e industriales, ornamentos de paisajismo y otras aplicaciones donde un concreto estructural liviano representa una ventaja.

Datos técnicos:

• Densidad: 300 a 1850 kg/m3
• Contenido de aire: 4 a 8% para agregado hasta 20 mm

                                      5 a 9% para agregado máximo de 10 mm

• Relación agua/ cemento: 12 a 14% más que el concreto convencional
• Ph: 7 aproximadamente.

El video de la empresa EEPSA, muestra los diferentes usos de su loza de concreto liviano prefabricada.

PROPIEDADES DEL CONCRETO LIVIANO

Reducción de peso (carga muerta): al utilizar concreto ligero en cualquier estructura se aprecian cargas muertas mucho más livianas, importante en áreas de alto riesgo sísmico. A la hora de un evento sísmico, los muros que puedan sufrir algún daño y precipitarse sobre las personas no causan daños físicos graves como el concreto convencional. La baja densidad del concreto liviano determina el peso del material, por lo que la manejabilidad en transporte de material, acarreos, organización y colocación de paneles de mampostería, determinan el tiempo de ejecución de las obras 

Bloque prefabricado de concreto liviano.
Tomado de proyectopragmalia

Velocidad de construcción: La ausencia de agregado grueso y el efecto de rodamiento producido por los poros proporcionan una buena consistencia al concreto celular. No es necesaria la vibración, pues, al momento del vaciado, el sistema de concreto celular se distribuye uniformemente y llena todos los espacios por completo con la misma densidad en el elemento colado, permitiendo de este modo que cualquier pared de una construcción pueda ser vaciada in situ y en una sola etapa, lo cual acelera considerablemente la velocidad de construcción. 

Aislamiento térmico: Puede considerarse como el coeficiente de resistencia a la transmisión de calor. Una de las características más especiales que posee el concreto celular es el valor relativamente alto del aislamiento térmico, que se hace mayor o menor en razón inversa a la densidad del material. La conductividad total de un concreto poroso es la resultante de la conductividad térmica de la estructura de silicatos más la del aire contenido en ellos. Es decir, la capacidad de conducción de energía térmica de un material está dada por su peso unitario, mientras más alto es este valor mayor es su conductividad térmica, y dado que los concretos livianos estructurales son de baja conductividad térmica, esto implica buen aislamiento del calor.

Tomado de celcon.cl

Protección contra el fuego: Los edificios se clasifican de acuerdo al carácter potencial de producción de calor que poseen sus materiales constitutivos y su contenido normal. El concreto celular es no combustible y gran parte de su resistencia a los efectos del fuego se atribuyen a la fuerte proporción de agua que contiene, la cual tiene que ser eliminada antes de que se presente algún tipo de falla.

Propiedades acústicas: La efectividad de los muros sólidos para reducir el sonido trasmitido es proporcional al peso del muro, es decir, entre más liviano sea un muro más aislamiento acústico proporciona, teniendo en cuenta la distribución uniforme de vacíos para poder aislar las frecuencias altas y bajas. Una de las ventajas del concreto celular es la absorción inherente que se proporciona en las cavidades, es decir, este tipo de concreto genera un efecto de colchón de absorción del sonido, lo que lo convierte en un atenuante oportuno del sonido que se utiliza en muros divisorios o de fachada.

Durabilidad: El concreto celular se comporta de manera similar al concreto convencional, pero por el hecho de ser más poroso es más vulnerable a daños físicos. Al utilizarse por debajo del nivel natural del terreno deben contener un aditivo hidrófugo especial para evitar el daño por contacto con agua. El ataque químico del aire no es significativo, a excepción del que se produce en medios sumamente contaminados. De cualquier manera, se acostumbra proteger el concreto celular con estucos, principalmente. Cuando el concreto celular ya ha sido instalado se debe tomar la misma precaución para la contracción por temperatura que en un concreto convencional. Los daños mecánicos pueden resultar de la abrasión o impactos, pero pueden también provenir de una carga excesiva en miembros de flexión. Esto se reduce o se anula utilizando fibras de poli-propileno especiales para concreto celular. Un aspecto de gran importancia es el uso de varillas con alto grado de corrosión, ya que esto podría ocasionar descascaramiento al concreto ligero.

En el siguiente video de la Constructora e inmobiliaria Chilena Webber se aprecian varias de las propiedades del concreto liviano, con su producto PractiMuro.

ALIGERANTES PARA CONCRETO LIVIANO

Un aligerante es un agregado dedicado a la obtención de concretos ligeros, que a su vez cumplen una función determinada dentro de la industria de la construcción.

TIPOS DE AGREGADOS

Los agregados ligeros (livianos) estructurales se clasifican normalmente de acuerdo con su proceso de producción, pues el proceso interfiere en sus propiedades. Los agregados ligeros estructurales procesados deben atender a los requisitos de la ASTM C 330, IRAM 1567, NMX-C-244, UNIT-NM 35 o NTC 4045, algunos agregados también se producen a través del procesamiento de otros tipos de materiales, tales como escorias y piedra pómez natural.

Arcilla. Tomado de Belleza.uncomo.com

Tipos de rocas	Beneficio
- Arcilla - Pizarra	Alta resistencia
- Piedra pómez - La escoria	Resistencia intermedia
- Perlita - Vermiculita	Resistencia baja

Los agregados ligeros estructurales tienen una masa unitaria significantemente menor que los agregados de peso normal, variando de 560 a 1120 kg /m3 (35 a 70 lb/pie3), comparativamente con 1200 a 1760 kg /m3 (75 a 110 lb/pie3) de los agregados de peso normal. Estos agregados pueden absorber de 5% a 20% de agua por peso de material seco.

Piedra pómez. Tomado de Hydroenv.com

Vermiculita expandida. Tomado de ntcbrasil.com.br

Escoria. Tomado de definicionabc.com

CONCRETO LIGERO O LIVIANO

Son aquellos cuya masa unitaria es inferior a 2.300 kg/m³ pueden estar constituidos por áridos ligeros, los cuales se producen comercialmente en hornos giratorios que hacen que estos se esponjen y por conglomerados hidráulicos o resinas sintéticas. En otras palabras es una mezcla que se compone de material silíceo pulverizado (arena, escoria o ceniza volante), cemento y/o cal, agua y aditivo inclusor de aire como, por ejemplo, el polvo de aluminio. Este, al reaccionar químicamente con el agua alcalina, produce hidrógeno y expande el mortero a medida que se forman macroporos de diámetro entre 0,5 y 1,5 mm. Posteriormente se cura el material con vapor bajo presión (autoclave) por un periodo de 6 a 12 horas, usando una temperatura de 190 °C y una presión de 1,2 MPa. Esto forma una matriz de mortero endurecido que consiste esencialmente en silicatos de calcio hidratados. 

Los hormigones ligeros se clasifican según su composición, la que depende de la técnica para obtener los vacíos y según su constitución que depende de los agregados, los cuales tienen baja densidad. Hay básicamente dos tipos:

• Concreto ligero estructural: es aquel que a los 28 días tiene una resistencia a la comprensión mínima de 175 kg/cm² y una masa unitaria menor de 1850 kg/m³. Está compuesto por agregados ligeros que se clasifican de acuerdo a su fabricación, debido a que en los distintos procesos se producen agregados con propiedades físicas diferentes, las cuales influyen en las propiedades del concreto ligero, como son: masa unitaria, absorción, forma, textura y densidad aparente. Con este concreto se tiene la ventaja de usar menos refuerzo, puesto que la masa propia de la estructura es menor, aunque puede suceder que el costo del agregado ligero sea muy alto y encarezca el hormigón.

• Concreto ligero no estructural: El concreto ligero no estructural tendrá una resistencia a la comprensión a los 28 días máximo de 70 kg/cm² y una masa unitaria que no sobrepasa los 1500 kg/cm³, estos hormigones se usan principalmente como aislante térmico y se emplean generalmente en techos de edificaciones.