Utilización sinérgica de polvo de vidrio residual para hormigón resistente al fuego y activado alcalinamente con bajo contenido de álcalis

Convertir el vidrio de desecho en edificios más resistentes

Cada año, montañas de botellas y tarros de vidrio acaban como residuos, mientras que muchos edificios de hormigón siguen siendo vulnerables a incendios intensos y presentan una elevada huella de carbono. Esta investigación explora una forma de abordar ambos problemas a la vez: moler el vidrio residual hasta convertirlo en polvo y usarlo para fabricar un nuevo tipo de hormigón que no solo es más resistente, sino que además soporta mejor el calor extremo, todo ello reduciendo los productos químicos y la energía normalmente necesarios.

Por qué el hormigón corriente tiene problemas en un incendio

El hormigón usado en la mayoría de los edificios se basa en el cemento Portland ordinario, un material cuya fabricación libera grandes cantidades de dióxido de carbono. En condiciones de incendio, este hormigón convencional puede agrietarse, perder resistencia e incluso fallar, poniendo en riesgo la seguridad de las estructuras y las personas. Los ingenieros han estado desarrollando ligantes alternativos que sustituyen el cemento por subproductos industriales como las cenizas volantes de centrales térmicas y la escoria de la fabricación del acero. Cuando estos polvos se “activan” con soluciones alcalinas, forman hormigón activado alcalinamente, que ya ha mostrado mejor comportamiento a altas temperaturas que el hormigón tradicional, pero aún presenta limitaciones y puede requerir dosis elevadas de productos químicos cáusticos.

Cómo el vidrio residual se integra en la mezcla

El estudio se centra en el polvo de vidrio residual finamente molido como tercer ingrediente en este hormigón alternativo. El vidrio es rico en una forma de sílice que reacciona con facilidad en el entorno alcalino, ayudando a unir las demás partículas en una red interna más compacta. Los autores ajustaron sistemáticamente cuánto polvo de vidrio reemplazaba a la ceniza volante o a la escoria, y la cantidad de hidróxido de sodio (un álcalis común) necesaria. Luego moldearon cubos de hormigón y los expusieron a temperaturas desde la ambiente hasta un abrasador 1000 °C, midiendo cuánto de su resistencia conservaban las muestras y cómo se deformaban bajo carga.

Encontrar el punto óptimo entre resistencia y calor

Entre cinco mezclas clave, destacó una: una combinación en la que el 25 % de la ceniza volante fue reemplazado por polvo de vidrio residual manteniendo sin cambios el contenido de escoria. Esta mezcla, llamada M3C5 en el estudio, alcanzó una impresionante resistencia a compresión de alrededor de 69 megapascales a temperatura ambiente, considerablemente superior a la mejor mezcla de control sin cemento que no contenía vidrio. Crucialmente, la mezcla con vidrio logró este rendimiento con solo un 8 % de hidróxido de sodio, mientras que el control necesitó un 10 % para acercarse. Cuando se calentó hasta 1000 °C, el hormigón mejorado con vidrio conservó algo más del 40 % de su resistencia original, superando a la mezcla de control, y mostró una mejor capacidad de deformarse sin romperse de forma abrupta, una característica valiosa en escenarios de incendio donde las estructuras están llevadas al límite.

Mirando dentro del nuevo hormigón

Para entender por qué el hormigón con vidrio se comportaba tan bien, los investigadores examinaron su estructura interna con microscopios y técnicas de rayos X. En la mezcla de control hallaron zonas de ceniza volante no reaccionada y un gel ligante más desigual y poroso. En contraste, la mezcla con polvo de vidrio mostró una matriz más densa y homogénea, con menos vacíos y mejor contacto entre partículas. El vidrio, con su alto contenido de sílice, favoreció la formación de gels fuertes e interconectados que resistían la fisuración y limitaron la pérdida de agua y material durante el calentamiento. Como resultado, las muestras con vidrio perdieron menos masa y desarrollaron menos grietas en la superficie a medida que aumentaba la temperatura.

Qué significa esto para los edificios del futuro

Para el público en general, la conclusión es directa: el vidrio residual finamente molido puede ayudar a crear un nuevo tipo de hormigón que es más resistente, se mantiene más fiable frente al calor extremo y utiliza un activador químico menos agresivo. Al convertir botellas desechadas en parte de la estructura de edificios resistentes al fuego, este enfoque apoya una economía circular, reduce la carga ambiental tanto de la producción de cemento como de la eliminación del vidrio, y apunta hacia ciudades más seguras y sostenibles.

Cita: Deepti, Y., Kumar, S., Bandyopadhyay, A. et al. Synergic utilization of waste glass powder for fire-resilient and low alkali-activated concrete. Sci Rep 16, 4989 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35338-3

Palabras clave: hormigón con vidrio residual, materiales resistentes al fuego, construcción baja en carbono, hormigón activado alcalinamente, economía circular