El impacto de la ceniza volante y la escoria en la interfaz microscópica del hormigón reciclado y su evolución de fractura

Convertir los residuos de la construcción en nuevas estructuras

A medida que las ciudades crecen y los edificios antiguos se demuelen, se amontonan montañas de hormigón roto y residuos industriales como la ceniza volante y la escoria. Al mismo tiempo, fabricar hormigón nuevo es una de las mayores fuentes de emisiones de carbono en la construcción. Este estudio plantea una pregunta simple pero urgente: ¿podemos reincorporar de forma segura estos residuos en hormigón fuerte y duradero, y qué ocurre dentro del material cuando lo hacemos? Al observar a fondo las diminutas zonas de contacto entre hormigón viejo y nuevo y simular cómo crecen las grietas, los autores muestran cómo mezclar ingredientes reciclados sin sacrificar el rendimiento.

Por qué importa ese límite oculto

El hormigón no es una pieza sólida única; se parece más a un pastel rocoso, con piedras y arena mantenidas por una pasta endurecida. Los puntos más débiles suelen ser las finas capas donde la piedra y la pasta se encuentran, llamadas zonas de interfaz. En el hormigón reciclado, estas zonas se complican porque los fragmentos de hormigón viejo ya conservan sus propias capas delgadas de pasta envejecida. Cuando se vierte pasta nueva alrededor de ellos, aparecen múltiples fronteras. El estudio se centra en cómo se comportan estas capas límites cuando la piedra natural se sustituye parcialmente por trozos de hormigón viejo y cuando se incorporan ceniza volante y escoria —polvos residuales de la combustión del carbón y de la fabricación del acero— en la pasta.

Probar diferentes recetas para la resistencia

Los investigadores crearon 24 mezclas de hormigón distintas al modificar tres ingredientes: la proporción de fragmentos reciclados, la cantidad de ceniza volante y la cantidad de escoria. Todas las mezclas usaron la misma cantidad de agua y arena para que cualquier cambio en el rendimiento pudiera atribuirse a estas sustituciones. Midieron la presión que podían soportar los cubos de hormigón antes de aplastarse y la facilidad con que los cilindros se partían al ser traccionados. En general, más fragmentos reciclados tendían a reducir la resistencia respecto al hormigón convencional. Añadir ceniza volante o escoria también redujo la resistencia en muchos casos, especialmente a dosis mayores, porque ralentizaban el proceso de fraguado completo de la pasta. Sin embargo, hubo puntos óptimos: cuando el 40% de la piedra era reciclada y el 10% era escoria, la pérdida de resistencia fue de solo alrededor del 5%, acercando mucho el material al hormigón estándar.

Mirar dentro del hormigón

Para entender por qué algunas mezclas funcionaban mejor, el equipo pulió láminas finas del hormigón y las examinó al microscopio. Las imágenes revelaron que el hormigón reciclado tiene más poros y una interfaz más rugosa entre la piedra y la pasta que el hormigón ordinario. Alrededor de los fragmentos reciclados, las finas zonas de interfaz eran más sueltas y porosas, con partículas sin reaccionar de cemento, ceniza volante y escoria. Esta estructura abierta debilita el pegamento que mantiene todo unido. El hormigón ordinario hecho con piedra fresca mostró una interfaz más densa y continua y poros más pequeños, lo que explica su mayor resistencia. El estudio encontró que tanto la ceniza volante como la escoria aumentaban la porosidad de estas zonas, pero la ceniza volante lo hacía de manera más intensa que la escoria.

Observar cómo se forman y crecen las grietas

Más allá de las imágenes estáticas, los autores quisieron ver cómo se rompe realmente el hormigón reciclado. Construyeron un modelo informático que trata las finas zonas de interfaz como capas frágiles que pueden abrirse y separarse bajo carga. Cuando simularon la aplicación de presión sobre un bloque de hormigón, aparecieron primero pequeñas grietas en las zonas externas de interfaz donde los poros eran mayores. A medida que aumentaba la carga, estas grietas se propagaban hacia el interior y se unían, hasta atravesar la probeta y provocar la falla. Las fotografías de muestras reales trituradas coincidieron con el modelo: las mezclas con muchos fragmentos reciclados y ceniza volante desarrollaron grietas anchas y sinuosas, mientras que las mezclas con contenido reciclado moderado y escoria mostraron grietas más estrechas y rectas, lo que sugiere una estructura interna más compacta.

Qué significa esto para edificios más verdes

Para los no especialistas, el mensaje clave es tranquilizador: con una elección cuidadosa de ingredientes, el hormigón fabricado a partir de escombros de demolición y subproductos industriales puede acercarse mucho a la resistencia del material convencional. El trabajo muestra que el eslabón más débil es la fina capa límite alrededor de los fragmentos reciclados, especialmente cuando se añade demasiado ceniza volante o escoria. Manteniendo la piedra reciclada en niveles moderados y usando contenidos modestos de escoria, los ingenieros pueden limitar el daño en estas zonas y frenar el crecimiento de grietas. Esto apunta a recetas prácticas para hormigones con menor huella de carbono que “se comen” los residuos sin volverse frágiles, ofreciendo una vía hacia edificios y carreteras más resistentes y sostenibles.

Cita: Chen, C., Wei, Z., Zhang, J. et al. The impact of fly ash and slag on the microscopic interface of recycled concrete and its destruction evolution. Sci Rep 16, 9565 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-17035-9

Palabras clave: hormigón reciclado, ceniza volante, escoria, zona de transición interfacial, construcción sostenible