Hormigón celular curado en autoclave
Material de construcción ligero y prefabricado

Vista en sección de hormigón celular curado en autoclave.
Paleta de bloques de hormigón celular curado en autoclave apilados.

El hormigón celular curado en autoclave ( AAC ) es un material de construcción de hormigón celular, ligero y prefabricado , respetuoso con el medio ambiente, [1] adecuado para producir bloques similares al hormigón . Está compuesto de arena de cuarzo , yeso calcinado , cal , cemento Portland , agua y polvo de aluminio . [2] [3] Los productos de AAC se curan con calor y presión en un autoclave . Desarrollado a mediados de la década de 1920, el AAC proporciona aislamiento, resistencia al fuego y al moho . Las formas incluyen bloques, paneles de pared, paneles de piso y techo, paneles de revestimiento (fachada) y dinteles. [4] [5] También es un aislante. [2] [6]

Los productos AAC se utilizan en la construcción, como edificios industriales, casas residenciales, edificios de apartamentos y casas adosadas. Sus aplicaciones incluyen paredes exteriores e interiores, cortafuegos, paredes de cuartos húmedos, paneles de aislamiento térmico de difusión abierta, pisos intermedios, pisos superiores, escaleras, cruces de aberturas, vigas y pilares. Los usos exteriores requieren un acabado aplicado para proteger contra la intemperie, como un estuco modificado con polímeros o un compuesto de yeso , o una cubierta de materiales de revestimiento como piedra natural o fabricada, ladrillo enchapado, revestimiento de metal o vinilo . [2] Los materiales AAC se pueden fresar, lijar o cortar a medida en el lugar utilizando una sierra de mano y herramientas eléctricas estándar con cortadores de acero al carbono . [2] [7] [8]

Nombres

El hormigón celular curado en autoclave también se conoce con otros nombres, como hormigón celular curado en autoclave (ACC), hormigón curado en autoclave , hormigón celular , hormigón poroso , Aircrete , Thermalite , Hebel , Aercon , [9] Starken , Gasbeton , Airbeton , Durox , Siporex (expansión de poros de silicio), Suporex , H+H y Ytong . [10] [11]

Historia

Obra de construcción de viviendas con bloques AAC (Ytong) en Ablis , Francia.
Casa residencial construida con bloques AAC (Siporex) en Kuopio , Finlandia.

El hormigón celular fue creado por primera vez a mediados de la década de 1920 por el arquitecto e inventor sueco Dr. Johan Axel Eriksson (1888-1961), [12] [13] junto con el profesor Henrik Kreüger en el Instituto Real de Tecnología . [12] [13] El proceso fue patentado en 1924. En 1929, la producción comenzó en Suecia en la ciudad de Yxhult. "Yxhults Ånghärdade Gasbetong" se convirtió más tarde en la primera marca registrada de materiales de construcción en el mundo [ cita requerida ] : Ytong. Otra marca, "Siporex", se estableció en Suecia en 1939, y actualmente tiene licencias y plantas en 35 lugares de todo el mundo. [ cita requerida ] Josef Hebel de Memmingen estableció otra marca de hormigón celular, Hebel, que abrió su primera planta en Alemania en 1943. [ cita requerida ]

El AAC de Ytong se produjo originalmente en Suecia utilizando esquisto de alumbre , que contenía carbono combustible beneficioso para el proceso de producción. Sin embargo, se descubrió que estos depósitos contenían uranio natural , que se desintegra con el tiempo en radón , que luego se acumula en las estructuras donde se utilizó el AAC. Este problema fue abordado en 1972 por la Autoridad de Seguridad Radiológica sueca y, en 1975, Ytong abandonó el esquisto de alumbre en favor de una fórmula hecha de arena de cuarzo, yeso calcinado, cal (mineral), cemento, agua y polvo de aluminio que actualmente utilizan la mayoría de las marcas principales. [ cita requerida ]

En 1978, Siporex Suecia abrió la fábrica de Siporex en Arabia Saudita y fundó la empresa de construcción ligera Siporex LCC SIPOREX, que apunta a los mercados de Medio Oriente, África y Japón. Esta fábrica todavía estaba en uso en 2018. [ cita requerida ]

En la actualidad, la producción de hormigón celular está muy extendida y se concentra en Europa y Asia, con algunas instalaciones ubicadas en América. Egipto tiene la única planta de fabricación en África. Aunque el mercado europeo de hormigón celular ha experimentado una reducción en su crecimiento, Asia está experimentando una rápida expansión de la industria, impulsada por una creciente necesidad de espacios residenciales y comerciales. Actualmente, China tiene el mercado de hormigón celular más grande del mundo, con varios cientos de plantas de fabricación. La producción y el consumo de hormigón celular más importantes se producen en China, Asia Central, India y Oriente Medio, lo que refleja el crecimiento y la demanda dinámicos en estas regiones. [14]

Al igual que otros materiales de albañilería, el producto Aircrete se comercializa bajo muchas marcas diferentes. Ytong y Hebel son marcas de la empresa internacional Xella, con sede en Duisburg. Otras marcas de mayor renombre internacional en Europa son H+H Celcon (Dinamarca) y Solbet (Polonia). [ cita requerida ]

Usos

Casa residencial construida en la Feria de Vivienda Seinäjoki de Finlandia en 2016 utilizando bloques AAC. [15]
Bloques AAC en una obra de construcción de viviendas en Rusia.

El AAC es un material a base de hormigón que se utiliza tanto para la construcción exterior como interior. [16] Una de sus ventajas es su instalación rápida y sencilla porque el material se puede fresar , lijar o cortar a medida en el lugar utilizando una sierra de mano y herramientas eléctricas estándar con cortadores de acero al carbono. [2]

El AAC es muy adecuado para edificios de gran altura y aquellos con grandes variaciones de temperatura. [17] Debido a su menor densidad, los edificios de gran altura construidos con AAC requieren menos acero y hormigón para los elementos estructurales. El mortero necesario para colocar bloques de AAC se reduce debido al menor número de juntas. Del mismo modo, se requiere menos material para el enlucido, porque el AAC se puede moldear con precisión antes de la instalación. Aunque se puede utilizar mortero de cemento normal, la mayoría de los edificios que utilizan materiales de AAC utilizan mortero de capa fina en espesores de alrededor de 3,2 milímetros ( 1 ⁄ 8  in), según los códigos de construcción nacionales.

Fabricación

Bloques de AAC sin curar (a la derecha) listos para ser introducidos en un autoclave para curarse rápidamente en un producto terminado bajo calor y presión; sitio de producción de AAC en China.

A diferencia de la mayoría de las demás aplicaciones de hormigón , el hormigón celular se produce sin utilizar agregados de mayor tamaño que la arena. [18] Como agente aglutinante se utilizan arena de cuarzo (SiO2 ) , yeso calcinado, cal (mineral) y/o cemento y agua. El polvo de aluminio se utiliza en una proporción de 0,05%–0,08% en volumen (dependiendo de la densidad preestablecida). En algunos países, como India y China, se utilizan como agregados cenizas volantes generadas por centrales eléctricas de carbón y que tienen entre un 50% y un 65% de contenido de sílice. [ cita requerida ]

Cuando se mezcla el AAC y se vierte en moldes, el polvo de aluminio reacciona con el hidróxido de calcio y el agua para formar hidrógeno . El gas hidrógeno forma espuma y duplica el volumen de la mezcla cruda creando burbujas de gas de hasta 3 milímetros ( 1 ⁄ 8  in) de diámetro; se ha descrito que tiene burbujas en su interior como "una barra de chocolate Aero ". [19] Al final del proceso de formación de espuma, el hidrógeno se escapa a la atmósfera y es reemplazado por aire, lo que deja un producto tan ligero como el 20% del peso del hormigón convencional. [ cita requerida ]

Cuando se retiran los moldes del material, este es sólido pero aún blando. Luego se corta en bloques o paneles y se coloca en una cámara de autoclave durante 12 horas. Durante este proceso de endurecimiento por presión de vapor, cuando la temperatura alcanza los 190 °C (374 °F) y la presión alcanza los 800 a 1200 kPa (8,0 a 12,0 bar; 120 a 170 psi), la arena de cuarzo reacciona con el hidróxido de calcio para formar hidrato de silicato de calcio , que le da al AAC su alta resistencia y otras propiedades únicas. Debido a la temperatura relativamente baja utilizada, los bloques de AAC no se consideran un ladrillo cocido sino una unidad de mampostería de hormigón ligero . Después del proceso de autoclave, el material se almacena y se envía a los sitios de construcción para su uso. Dependiendo de su densidad , hasta el 80% del volumen de un bloque de AAC es aire. La baja densidad del AAC también explica su baja resistencia a la compresión estructural. Puede soportar cargas de hasta 8.000 kPa (1.200 psi), aproximadamente el 50% de la resistencia a la compresión del hormigón normal. [ cita requerida ] En 1978, se inauguró la primera fábrica de material AAC, la LCC Siporex- Lightweight Construction Company, en el estado del Golfo Pérsico de Arabia Saudita , que abastecía a los países del Consejo de Cooperación del Golfo con bloques y paneles aireados. Desde 1980, ha habido un aumento mundial en el uso de materiales AAC. [20] [21] Se están construyendo nuevas plantas de producción en Australia, Bahréin , China, Europa del Este , India y Estados Unidos. Los desarrolladores utilizan cada vez más AAC en todo el mundo. [ cita requerida ]

Hormigón celular reforzado curado en autoclave

El hormigón celular curado en autoclave (HAC) es una versión reforzada del hormigón celular curado en autoclave, que se utiliza habitualmente en la construcción de techos y paredes. Los primeros paneles estructurales reforzados para techos y suelos se fabricaron en Suecia, poco después de que se pusiera en marcha allí la primera planta de bloques de hormigón celular curado en autoclave en 1929, pero las tecnologías belgas y alemanas se convirtieron en líderes del mercado de elementos de HAC después de la Segunda Guerra Mundial. En Europa, ganó popularidad a mediados de la década de 1950 como una alternativa más barata y ligera al hormigón armado convencional, con un uso generalizado documentado en varios países europeos, así como en Japón y antiguos territorios del Imperio Británico. [22] [23]

El RAAC se utilizó en la construcción de techos, pisos y paredes debido a su menor peso y menor costo en comparación con el hormigón tradicional, [24] y tiene buenas propiedades de resistencia al fuego; no requiere enlucido para lograr una buena resistencia al fuego y el fuego no causa desconchados . [25] El RAAC se utilizó en la construcción en Europa, en edificios construidos después de mediados de la década de 1950. [26] [27] Los elementos RAAC también se han utilizado en Japón como unidades de muro debido a su buen comportamiento en condiciones sísmicas.

Se ha demostrado que el RAAC tiene una integridad limitada de las barras de refuerzo estructural ( barras de refuerzo ) en paneles de techo de RAAC de 40 a 50 años de antigüedad, lo que comenzó a observarse en la década de 1990. [27] [28] [29] [30] [31] El material es propenso a fallar sin deterioro visible o advertencia. [27] [31] Esto a menudo se debe a la alta susceptibilidad del RAAC a la infiltración de agua debido a su naturaleza porosa, que causa corrosión de los refuerzos internos de formas que son difíciles de detectar. Esto coloca una mayor tensión de tracción en la unión entre el refuerzo y el hormigón, lo que reduce la vida útil del material. Se requieren análisis de riesgos detallados estructura por estructura para identificar áreas que necesitan mantenimiento y reducir la posibilidad de falla catastrófica. [32]

La preocupación de los ingenieros profesionales sobre el rendimiento estructural del RAAC se planteó públicamente por primera vez en el Reino Unido en 1995 tras las inspecciones de unidades agrietadas en los techos de las escuelas británicas, [33] y posteriormente se reforzó en 2022 cuando la Agencia de Propiedad del Gobierno declaró que el material había expirado, [34] y en 2023 cuando, tras el cierre parcial o total de 174 escuelas en riesgo de colapso del techo, [35] [36] se encontró que otros edificios tenían problemas con su construcción de RAAC, [37] [38] [39] y solo se descubrió que algunos de ellos habían sido hechos de RAAC durante la crisis. [40] [41] [42] Durante la crisis de 2023, se observó que era probable que el RAAC en otros países presentara problemas similares a los encontrados en el Reino Unido. [23]

El sitio original del Centro de Ciencias de Ontario en Toronto, Canadá, un importante museo con una construcción de techo similar, recibió la orden de cerrar permanentemente el 21 de junio de 2024 debido a que los paneles del techo estaban severamente deteriorados desde su apertura en 1969. Si bien se propusieron opciones de reparación, el propietario final del centro, el gobierno provincial de Ontario , había anunciado previamente planes para reubicar el centro y, por lo tanto, solicitó que la instalación se cerrara de inmediato en lugar de pagar las reparaciones. Se entiende que aproximadamente otros 400 edificios públicos en Ontario contienen el material y están bajo revisión, pero no se anticiparon otros cierres en el momento del cierre del Centro de Ciencias. [43]

Respeto al medio ambiente

La alta eficiencia de recursos del hormigón celular curado en autoclave contribuye a un menor impacto ambiental que el hormigón convencional, desde el procesamiento de la materia prima hasta la eliminación de los residuos de hormigón celular. Debido a las mejoras continuas en la eficiencia, la producción de bloques de hormigón celular requiere relativamente poca materia prima por m3 de producto y es cinco veces menor que la producción de otros materiales de construcción. [44] No hay pérdida de materias primas en el proceso de producción, y todos los residuos de producción se devuelven al ciclo de producción. La producción de hormigón celular requiere menos energía que todos los demás productos de mampostería, lo que reduce el uso de combustibles fósiles y las emisiones asociadas de dióxido de carbono (CO2 ) . [45] El proceso de curado también ahorra energía, ya que el curado con vapor se realiza a temperaturas relativamente bajas y el vapor caliente generado en los autoclaves se reutiliza para lotes posteriores. [46] [47]

Ventajas

Primer plano de la estructura

El AAC se produce desde hace más de 70 años y presenta varias ventajas frente a otros materiales de construcción a base de cemento, siendo una de las más importantes su menor impacto medioambiental.

  • La mejora de la eficiencia térmica reduce la carga de calefacción y refrigeración en los edificios.
  • La estructura porosa proporciona una resistencia superior al fuego.
  • Su trabajabilidad permite un corte preciso, lo que minimiza la generación de residuos sólidos durante su uso.
  • Es ecológico, no contamina el medio ambiente y contribuye a la clasificación LEED como material de construcción ecológico. [1]
  • La eficiencia de los recursos le confiere un menor impacto ambiental que el hormigón convencional en todas las fases, desde el procesamiento de las materias primas hasta la eliminación final de los residuos. [1]
  • Su peso más ligero permite manipular los ladrillos de hormigón con mayor facilidad. El menor peso ahorra costos y energía en el transporte, gastos de mano de obra y aumenta las posibilidades de supervivencia durante la actividad sísmica. [48]
  • Los bloques de mayor tamaño permiten un trabajo de albañilería más rápido.
  • Reduce el costo del proyecto para grandes construcciones.
  • Resistente al fuego: El AAC, al igual que otros hormigones, es resistente al fuego.
  • Facilidad de manejo: los bloques AAC son livianos, lo que los hace más fáciles de levantar, transportar e instalar, lo que facilita la construcción y mejora aún más la eficiencia en comparación con los materiales tradicionales.
  • Buena ventilación: Este material es muy aireado y permite la difusión del agua, reduciendo la humedad en el interior del edificio. El AAC absorbe la humedad y la libera, lo que ayuda a prevenir la condensación y otros problemas relacionados con el moho.
  • No tóxico: el hormigón celular curado en autoclave no contiene gases tóxicos ni otras sustancias tóxicas. No atrae roedores ni otras plagas y no puede resultar dañado por ellas.
  • Precisión: Los paneles y bloques de hormigón celular curado en autoclave se producen con las medidas exactas necesarias antes de salir de la fábrica. Hay menos necesidad de recortar en la obra. Como los bloques y paneles encajan tan bien entre sí, se utilizan menos materiales de acabado como el mortero.
  • Larga duración: La vida útil de este material es más larga porque no se ve afectado por climas severos ni cambios climáticos extremos y no se degradará ante cambios climáticos normales.

Desventajas

El AAC se produce desde hace más de 70 años. Sin embargo, se detectaron algunas desventajas cuando se introdujo en el Reino Unido (donde la mampostería de doble hoja, también conocida como muros con cámara , es la norma).

  • El proceso de uso de AAC es algo complejo, por lo que los constructores deben recibir una capacitación especial. [49]
  • Pueden aparecer grietas por contracción no estructurales en los bloques de hormigón celular después de su instalación en climas lluviosos o en ambientes húmedos. Esto es más probable en bloques de mala calidad que no se curaron al vapor de forma adecuada. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de bloques de hormigón celular están certificados y sus bloques se prueban en laboratorios certificados, por lo que los bloques de mala calidad son poco frecuentes. [50]
  • Tiene cierta naturaleza frágil: requiere más cuidado que los ladrillos de arcilla para evitar roturas durante la manipulación y el transporte.
  • Fijaciones: la naturaleza frágil de los bloques requiere tornillos más largos y delgados para colocar gabinetes y adornos de pared. Los sujetadores de pared especiales ( tacos de anclaje para pared con tornillos ) diseñados para hormigón celular curado en autoclave, incluidos paneles de yeso y baldosas de yeso, están disponibles a un costo más alto que los tacos de pared expandibles estándar, incluidos anclajes especiales relevantes para la seguridad para soportar cargas elevadas; [51] [52] [53] Se recomienda que los orificios de fijación se taladren con brocas HSS a una velocidad constante y constante sin acción de percutor . [51] [52] Las brocas para mampostería y los tacos de pared expandibles estándar no son adecuados para usar con bloques AAC. [52]
  • Utilizando la densidad estándar europea (400 kg/m3 , B2,5), los bloques AAC por sí solos requerirían paredes muy gruesas (500 mm o más) para alcanzar los niveles de aislamiento requeridos por los códigos de construcción más nuevos en el norte de Europa. [49]

Referencias

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  • Medios relacionados con Hormigón celular curado en autoclave en Wikimedia Commons
  • Historia del hormigón celular curado en autoclave
  • Uso correcto del hormigón celular curado en autoclave - Masonry Magazine, junio de 2008
  • Asociación de productos de hormigón celular
  • Hormigón celular curado en autoclave - Asociación del Cemento Portland
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