El hormigón húmedo hace que el acero se oxide hasta cien veces más rápido

El hormigón es el material más utilizado en el mundo y su problema climático reside en el cemento. Su producción libera enormes cantidades de dióxido de carbono, razón por la cual personas de todo el mundo están trabajando en recetas que utilizan menos o nada de clinker de cemento tradicional. Sin embargo, estas versiones más respetuosas con el clima tienen una propiedad desagradable: se carbonatan más rápidamente. Se refiere a un proceso químico en el que el dióxido de carbono del aire penetra en el hormigón y cambia su composición. El hormigón fresco es muy alcalino y es esta alcalinidad la que crea una película protectora invisible alrededor del refuerzo de acero interno. Si desaparece, el acero pierde su protección química y puede empezar a oxidarse. El acero oxidado se expande, erosionando el hormigón circundante y debilitando la estructura.

Por lo tanto, las normas de construcción actuales pretenden retrasar esta primera fase el mayor tiempo posible. Esto es exactamente lo que preocupa a los investigadores del Instituto de Materiales de Construcción de la ETH Zurich. Su objeción: el momento exacto en que finaliza la protección no dice nada sobre la rapidez con la que se producirá el daño. Lo más importante es la segunda etapa, que es la rapidez con la que el acero se oxida posteriormente. Dado que las normas apenas abordan este problema, los tipos de hormigón respetuosos con el medio ambiente van sistemáticamente a la zaga, aunque en términos de resistencia pueden seguir el ritmo del hormigón convencional.

Cuatro posiciones en el modelo de cálculo

Para documentar la segunda fase, el equipo dirigido por la estudiante de doctorado Cristhiana Albert, el estudiante de doctorado Thilo Schmid y el profesor de durabilidad de materiales Ueli Angst examinó tres mezclas de hormigón en cuatro lugares con climas muy diferentes: Zurich, Bergen en Noruega, Manaos en Brasil y Huailai en China. Se incorporaron datos meteorológicos detallados en un modelo que describe las fluctuaciones temporales de la humedad en el hormigón y deriva la tasa de oxidación. El resultado anula una hipótesis común, como informa ETH Zurich: si el hormigón está húmedo, el proceso de oxidación se produce hasta cien veces más rápido que si está seco. La composición de la mezcla, sin embargo, marcó una diferencia significativamente menor.

Misma cantidad de lluvia, resultado completamente diferente

Esto queda especialmente claro al comparar Bergen y Manaos. En ambos lugares caen anualmente aproximadamente 2.500 milímetros de precipitación; en Alemania la media es de alrededor de un tercio. A pesar de la misma cantidad de lluvia, según los cálculos el acero se oxida a diferentes ritmos. La razón radica en una propiedad que cualquiera que haya observado alguna vez una terraza húmeda conoce: el hormigón absorbe el agua rápidamente, pero la libera lentamente. Por tanto, el ritmo con el que se alternan las fases lluviosas y secas es fundamental. Si llueve a intervalos cortos, el material permanece permanentemente húmedo, mientras que la misma cantidad de agua en unos pocos aguaceros fuertes intercalados con largos períodos de sequía causa mucho menos daño.

Cincuenta años o menos

Los cálculos del modelo dan como resultado un rango que tiene consecuencias significativas para la práctica de la construcción: algunos tipos de hormigón con bajas emisiones de CO2 examinados duran 50 años o más dependiendo de la ubicación; en otras condiciones sufren daños antes, como demuestra el estudio publicado en la revista Nature Communications. Cabe señalar un detalle de la legislación aplicable: las normas europeas asignan los cuatro lugares examinados a la misma categoría, es decir, alternativamente húmedo y seco. Zúrich, Bergen, Manaos y Huailai se consideran aquí comparables, aunque el acero se comporta de manera completamente diferente en el mismo hormigón. Angustia califica este descubrimiento como la mayor sorpresa de la obra.

Porque esto afecta a todos los propietarios de viviendas.

La importancia práctica va mucho más allá de los círculos especializados. Cualquiera que sea propietario de una casa, utilice un aparcamiento subterráneo o cruce un puente a diario se ve directamente influenciado por la durabilidad de este material, ya que las reformas de hormigón armado se encuentran entre las partidas más caras del mantenimiento de los edificios. El estudio muestra que en el futuro ya no habrá un único tipo de hormigón correcto, sino que se podrá elegir en función del lugar. En lugares particularmente húmedos, es posible que se necesiten medidas adicionales para reducir la penetración del agua, como cubiertas o detalles estructurales que drene el agua rápidamente. En las regiones más secas, sin embargo, se podrían utilizar recetas más respetuosas con el clima sin ningún inconveniente. El debate sobre los materiales de construcción duraderos como contribución a la conservación de recursos muestra cuánta atención recibe hoy en día la durabilidad de los materiales de construcción.

Lo que los cálculos aún no dicen

Este enfoque aún no es adecuado para la planificación diaria, y los investigadores lo dejan claro. Los cálculos son complejos y deben verificarse en edificios reales antes de poder incorporarlos a las normas. A largo plazo, el equipo quiere desarrollar un proceso más simple que pueda usarse para evaluar nuevos tipos de concreto sin esperar décadas por la experiencia de las estructuras terminadas. Éste es precisamente el problema de fondo en la construcción: un material que debería durar cien años es difícil de probar en cinco años. A esto se suma el cambio climático, porque si cambia la frecuencia y duración de los períodos lluviosos y secos, también cambia la velocidad con la que se oxida el acero del hormigón. Un edificio que hoy se encuentra en una ubicación adecuada puede estar en unas condiciones diferentes dentro de unas décadas.

La normativa como freno a la construcción respetuosa con el clima

Quizás el mensaje más importante de la obra no se refiere a lo concreto, sino a las reglas. Muchos de los métodos de prueba más utilizados hoy en día se desarrollaron para cementos clásicos y cada vez menos hacen justicia a las propiedades de los nuevos materiales. Esto pone en desventaja a los materiales de construcción que deberían reducir las emisiones de dióxido de carbono de la industria, aunque en la práctica pueden durar bastante tiempo. La investigación de materiales ve avances similares en otros lugares, por ejemplo cuando una nueva aleación alcanza diez veces la resistencia del acero y aún tarda años en ser aprobada. La prueba climática propuesta sería una manera de superar este obstáculo, mostrando qué hormigón es realmente adecuado en cada lugar.

Nature Communications, Repensar la durabilidad del concreto para lograr concreto con bajas emisiones de carbono mediante modelos de corrosión basados ​​en el clima; doi:10.1038/s41467-026-76916-3