El hormigón es un material ampliamente utilizado en todo tipo de construcciones y que se hace básicamente con dos componentes: áridos y cemento (además de agua). “Los áridos constituyen aproximadamente el 70% del volumen del hormigón, se dice que los áridos son su ‘esqueleto’ y tienen por función otorgar una base de resistencia mecánica y dar estabilidad al hormigón”, explica Claudio Olate, jefe de la División de Hormigones Control de IDIEM, Centro de investigación, desarrollo e innovación de estructura y materiales de la Universidad de Chile.

Los áridos para hormigón, agrega el especialista, “son partículas granulares, con distintos tamaños, que deben ser químicamente inertes y con una dureza o resistencia propia que permita soportar los esfuerzos internos a los cuales estará sometido el hormigón en una estructura”. Esas características químicas, físicas y de dimensiones que dichos áridos deben poseer están reguladas en Chile por la Norma Técnica NCh163 “Áridos para morteros y hormigones – Requisitos”.

Dicha norma se encuentra desde 2021 en un proceso de actualización que incluirá un cambio revolucionario para el país: la posibilidad de usar áridos que no sean naturales. Con esta medida se abre la puerta a la implementación de economía circular a gran escala en la construcción, uno de los rubros que más residuos genera.

Augusto Holmberg, gerente general del Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (ICH), comenta que “el hormigón está presente en todo tipo de estructuras, desde pavimentos a edificaciones en altura, pasando por casas, puertos, muelles, puentes, etc.; lo que estamos visualizando [con la actualización de la norma] es poder identificar los áridos no tradicionales que tengan la capacidad de ser utilizados en esa amplia gama de aplicaciones”, es decir, que posean las características fundamentales que debe poseer cualquier árido para ser “el esqueleto pétreo” del hormigón: “resistencia y estabilidad en el tiempo”.

“Históricamente la norma NCH163 ha considerado solamente los áridos naturales, de ríos canteras, pozos, y el gran cambio que tiene esta revisión es que incorpora otros áridos de procedencia distinta a los áridos naturales y abre la puerta tanto al reciclado de hormigón endurecido como a áridos artificiales”.

Los áridos naturales son principalmente grava, gravilla y arenas, y en Chile se emplean anualmente más de 12 millones de metros cúbicos -más de un millón de camiones-, con el consecuente impacto en los ecosistemas y el aumento del riesgo de desastres naturales. Los áridos no naturales son los reciclados, provenientes de hormigón ya usado, y los artificiales, que pueden incluir múltiples materialidades provenientes de procesos industriales.

Beneficios medioambientales

Los especialistas explican que en varios países ya se están usando áridos no naturales, lo que tiene beneficios ambientales y económicos, entre otros, por cuanto permite disminuir pasivos ambientales al usar materiales antes considerados residuos, y reducir la extracción de áridos naturales.

La directora del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Universidad de la Frontera (UFRO), Viviana Letelier, quien lleva más de una década investigando sobre áridos alternativos, explica estos dos principales beneficios medioambientales de su uso: “uno está asociado a la escasez de áridos naturales, que ya se visualiza en las cercanías de las regiones más industrializadas y, por lo tanto, el buen uso de áridos alternativos permitiría descongestionar el empleo de este recurso natural; el otro tiene relación con la utilización de los vertederos y, teniendo en cuenta que el escombro de hormigón es uno de los de mayor proporción dentro de los residuos de la construcción y demolición, el hecho de que no vayan a parar a un vertedero, sino que sean revalorizados, permitiría disminuir considerablemente los volúmenes que son dispuestos en vertedero y, por lo tanto, aumentar su vida útil”.

En el mismo sentido, el experto del IDIEM comenta que por una parte existe “una gran cantidad de pasivos ambientales, en aumento: relaves, escorias, marinas [material que es excavado en una obra], demoliciones, etc., que hoy en día solo se acumulan y generan un enorme costo económico y social”, mientras que por otro lado “la elaboración de hormigones a nivel industrial requiere inmensas cantidades de áridos, cada día más escasos, más difíciles de obtener y, por ello, de mayor costo”. En consecuencia, señala Olate, “el uso de áridos alternativos, reciclados o artificiales, es un paso lógico y natural que debemos dar en el corto plazo. Lo importante es dar el puntapié inicial y comenzar a usarlos”.

El experto hace ver que, asimismo, los beneficios económicos de poder valorizar residuos o materiales que hoy incluso generan costos por conceptos de disposición. No obstante, señala, “lo más relevante dice relación con un uso racional de los recursos naturales y poder cuidar de mejor manera nuestro planeta, dejando así a nuestros hijos un mejor lugar para vivir”.

A juicio de Holmberg, es indispensable considerar “el potencial que tiene el hormigón para hacerse cargo de un uso técnico de algunos materiales que de otra forma serían considerados como residuos y, por lo tanto, ser una solución para estos residuos o coproductos de otras industrias (…) y evitar que esos materiales vayan a un botadero. El hormigón puede hacer un gran aporte en circularidad incluyendo dentro de su masa estos áridos no tradicionales”.

¿En qué está la norma?

Por estas razones, diversos actores del rubro de la construcción están a la espera de la NCh163 actualizada para poder masificar el uso de áridos no naturales. El organismo que está a cargo del proceso de modificación es el Instituto Nacional de Normalización (INN), que hace dos años, en mayo de 2021, presentó el primer proyecto de norma de la NCh163 para ser sometido a consulta pública, y coordina las reuniones del Comité Técnico encargado de revisar y ajustar los contenidos.

Consultados sobre las modificaciones, desde el INN señalaron que la información aún no es pública, pues todavía no hay certezas de los contenidos y cambios que se realizarán, debido a que el proyecto aún se encuentra en la instancia de Comité Técnico.

El gerente general del Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, quien ha asistido a encuentros del Comité Técnico, adelantó que ya están en la revisión de los últimos puntos: “Ya se cerró el capítulo de los áridos naturales, se cerró el capítulo de los áridos reciclados, y estamos avanzando en los áridos artificiales”.

Holmberg relató que uno de los puntos que tomó bastante tiempo fueron los detalles relativos a la inclusión del árido reciclado, sus requisitos, porcentajes aceptados, etc. En cuanto a los áridos artificiales, el gerente del ICH cree que el tema más importante va a ser “definir un criterio objetivo que debieran tener por desempeño, que permita incorporar nuevos áridos que aparezcan en el futuro sin tener que hacer una modificación de esta norma”. Esto, asegura, “no es trivial de definir, sobre todo en términos generales, para cualquier árido que potencialmente pudiera aparecer en el futuro (…) de manera de no restringir la norma a los áridos que ahora conocemos y permitir que en el futuro puedan entrar bajo esta norma áridos que hoy ni siquiera imaginamos”.

Con todo, Holmberg dice estar optimista: “Mi impresión es que hacia finales del primer semestre va a estar terminada la norma, y luego queda el periodo que se tome el INN en aprobarla en consejo, y después el tiempo que tome para el Ministerio de la Vivienda el oficializarla, de manera que no quede duda que es esa versión de la norma la que es válida. Creo que a mediados de año puede estar la norma técnica vigente y espero que dentro del año ya esté con la oficialización”.

La académica de la UFRO, quien es doctora en Ingeniería de Materiales, comenta que en la actualización de la NCh163 se están abordando todos aquellos aspectos que se deben tener en cuenta para garantizar el buen rendimiento y seguridad en el uso de áridos alternativos. Es decir, “que el uso de estos áridos no afecte negativamente el comportamiento mecánico y de durabilidad de los hormigones, por lo tanto, dependiendo del tipo de árido se van a tener restricciones, por ejemplo, en garantizar su calidad, el porcentaje máximo de utilización, aspectos como el tamaño que se puede usar. La normativa está considerando todo esto ya que existen distintos estudios, en Chile y a nivel internacional, que permiten reconocer cuáles son los límites que se debe poner a este tipo de áridos”.

¿10% reciclados y 100% artificiales?

A modo de definición, Claudio Olate de IDIEM señala que “los áridos reciclados corresponden a aquellos obtenidos mediante un proceso industrial, a partir de materiales usados previamente en la construcción de elementos de hormigón o de la demolición de obras de construcción”. Asimismo, adelanta que la futura versión de la norma NCh163 “incorpora el concepto de árido recuperado, que se obtiene desde hormigón de desecho de las plantas de hormigón premezclado”.

A modo de ejemplo, Holmberg explica que “un pavimento de hormigón cuando cumple su vida útil se levanta y quedan todos los segmentos de losa que tradicionalmente se enviaban a botaderos, pero eso es una pérdida de un recurso y un uso de espacio que no tiene ningún sentido”, porque existe evidencia y experiencia de que es un material muy adecuado para la fabricación de nuevos áridos. Según el gerente del ICH, en la actualización de la NCh163 “quedó en hasta un 10% de reemplazo de los áridos naturales sin que exista ningún tipo de análisis adicional”.

Según el experto de IDIEM, en el caso del reciclado, “un aspecto muy importante a tener en cuenta es que la norma chilena no permitirá el uso de arenas [el árido más fino, de hasta 5 mm de diámetro] obtenidas de procesos de reciclaje, solo se podrá usar árido grueso, es decir, partículas con tamaño máximo entre 40 y 10 milímetros”, con un porcentaje limitado, “salvo que algún proyecto particular autorice lo contrario”, para evitar cualquier efecto negativo en las características de resistencia mecánica y durabilidad de los hormigones.

El experto comenta que los áridos reciclados se utilizan en diversos países, tanto en Europa, Asia y América, “pero con distintos criterios de uso en cuanto a su porcentaje máximo, o bien con respecto a en qué tipo de hormigones es factible incorporar”.

Para explicar qué es un árido artificial, Olate dice que “es un material, granular, sólido e inorgánico, distinto de un árido natural o reciclado, que resulta de un proceso industrial o bien es un subproducto de otro proceso industrial. En este tipo de áridos un caso son las escorias minerales, por ejemplo las de cobre o de acero”.

En el caso de los áridos artificiales, se están usando en Estados Unidos, España y Japón, mientras que en Brasil existe una norma específica para uso de escoria de acero. Al respecto, Holmberg señala que “hay una gran batería de materiales que pueden considerarse como potencialmente usables en hormigones”. Por ejemplo, “las escorias del cobre, un material muy abundante y que los ensayos y las pruebas han demostrado que tiene un tremendo potencial y que genera hormigones bastante adecuados para su uso en las aplicaciones tradicionales de edificación, de pavimento, lo mismo que las escorias de acero de electroobtención”. El hecho de que estén reconocidas en la NCh163 “también valida técnicamente que no son un residuo, lo que debiera facilitar su uso”, añade.

“El gerente del ICH comenta que en la modificación de la norma no se ha discutido el porcentaje de uso de áridos artificiales, sin embargo, “mi impresión es que hay áridos, como las escorias, que podrían perfectamente servir como reemplazo del 100% de los áridos naturales “.

Sobre este punto, el especialista de IDIEM coincide en que, en este caso, “no existe a priori una limitación normativa en cuanto al tamaño máximo del árido o al porcentaje de uso, es decir, si se puede usar arena de árido artificial y eventualmente se podría hacer un reemplazo del 100% de los áridos naturales”. No obstante, agrega que en algunos casos el uso podría estar sujeto a que se pueda demostrar su viabilidad mediante un estudio técnico y mezclas de prueba en laboratorio.

Avances en investigación

Respecto a lo estudios sobre este tema, Olate comenta “a nivel local existen investigaciones aisladas desde los años 2000. Sin embargo, tanto en el caso de áridos reciclados como áridos artificiales, en los últimos 5 años se ha observado un importante incremento en la investigación y desarrollo de estudios, lo que finalmente ha contribuido a impulsar el proceso de actualización de la norma NCh163”. Asimismo, el especialista del IDIEM destaca el aporte que en este sentido ha hecho la industria del premezclado y académicos como Mauricio López y Viviana Letelier.

La misma Dra. Letelier comenta que “distintas universidades han realizado algún tipo de experimentación con áridos reciclados (…) En la Universidad de La Frontera tenemos investigaciones que se inician en 2011, enfocadas principalmente en esta línea tanto de los áridos reciclados de hormigón como de los áridos artificiales en escorias [de acero] de arco eléctrico”.

Añade que, el último tiempo “se han hecho muchas investigaciones sobre cómo afectan estos áridos en las propiedades, cuáles son los porcentajes máximos de utilización de este tipo de áridos para no alterar las propiedades que se buscan. Creo que todavía se requiere más investigaciones en cuanto a los aspectos de durabilidad del hormigón, qué pasa no solo a corto plazo, sino que también a largo plazo con la utilización de estos materiales en nuevos hormigones”.

A juicio de Olate, “en el futuro más inmediato, los pasos a seguir serán hacer pruebas piloto de mayor envergadura y alcance. Se debe generar experiencia a nivel local, considerando nuestros materiales y las condiciones de exposición del hormigón presentes en Chile”.

En eso avanza, precisamente, la Dra. Letelier, quien en estos momentos está desarrollando un estudio “bien concreto y cercano a la empresa”, dice, para ver los resultados de la forma más realista. Esta investigación de la mano con la empresa les permite “trabajar a partir de sus de sus mezclas de hormigón, de sus materias primas, y verificar efectivamente más allá del laboratorio, qué pasa si esto se hace en la realidad”. La académica agrega que “estos proyectos, por una parte buscan maximizar el uso del árido reciclado, es decir, ir mucho más allá de los porcentajes mínimos de utilización, trabajando en distintos métodos de mejoramiento de los áridos reciclados o de los áridos artificiales; y por otra parte estamos no solo investigando su uso en hormigones, sino también como base y subbase de pavimentos”.

La directora del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la UFRO subraya que siempre han buscado que sus investigaciones tengan el sello de disminuir el impacto del hormigón y han logrado investigar distintos residuos que son factibles efectivamente de valorizar.

Asimismo, han ido más allá y, dentro de la línea de áridos reciclados, han estado estudiando la capacidad que tienen estos materiales de absorber CO2, con el objetivo de “aportar a los indicadores de carbono neutralidad de la industria del hormigón para el 2050, trabajando directamente sobre esta línea de carbonatación”, señala la académica.

“Estos materiales atrapan y transforman el CO2 en otro compuesto que, además, ayuda a mejorar las propiedades de los áridos reciclados. De esta forma, no solo tenemos un material que puede absorber una mayor cantidad de CO2 que un material natural, sino que además mejora las propiedades de estos materiales y, por lo tanto, el comportamiento general del hormigón”, explica la Dra. Letelier dando cuenta de las múltiples opciones que se abren con el uso de áridos alternativos a los naturales.