Hormigón de alto rendimiento sostenible: aprovechando caucho reciclado y escoria para resistencia y respeto al medio ambiente

Convertir neumáticos viejos y residuos industriales en hormigón más resistente

El hormigón está en todas partes en la vida moderna —desde puentes y torres hasta aceras y túneles— pero la producción de su ingrediente clave, el cemento, emite grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Este estudio explora una pregunta interesante: ¿podemos convertir subproductos de la industria y neumáticos fuera de uso en componentes para un hormigón de alto rendimiento que siga siendo resistente y seguro, pero más económico y mucho mejor para el planeta?

Por qué repensar el hormigón importa

La producción de cemento por sí sola es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de dióxido de carbono, lo que la convierte en un objetivo clave para la innovación climática. Al mismo tiempo, millones de toneladas de escoria industrial procedente de la siderurgia y caucho desechado de neumáticos al final de su vida útil se acumulan como residuos. Los investigadores se propusieron diseñar un tipo de hormigón de alto rendimiento que sustituyera una parte significativa del cemento por escoria de alto horno granulada y polvo de caucho finamente molido. Su objetivo era ver cuánto podían reducir el contenido de cemento —y por tanto las emisiones y el coste— sin dejar de cumplir las exigentes expectativas de resistencia y durabilidad de la infraestructura moderna.

Cómo se probaron las nuevas mezclas

El equipo creó una serie de recetas de hormigón sustituyendo gradualmente el cemento hasta en un 50% por escoria y, en la mezcla con más potencial con escoria, añadiendo hasta un 30% de polvo de caucho. A continuación moldearon y curaron probetas estándar y midieron su capacidad para soportar esfuerzos de compresión, flexión y tracción por flexión —tres indicadores fundamentales del comportamiento estructural. Junto a las pruebas de resistencia, examinaron la trabajabilidad del hormigón fresco, la densidad del material endurecido y cómo se fracturaba bajo carga, lo que revela si falla de forma frágil o de un modo más tolerante. Para entender lo que ocurría en el interior del material, también emplearon técnicas de laboratorio que analizan la estructura cristalina y la microestructura de la pasta endurecida.

Resistencia, flexibilidad y la mejor receta

Los resultados mostraron que la escoria es un sustituto particularmente favorable del cemento. Reemplazar hasta un 30% del cemento con escoria provocó una caída de menos de aproximadamente un 5–10% en la resistencia a compresión, tracción y flexión, al tiempo que mejoró el fluido del hormigón fresco y redujo ligeramente su peso. Más allá del 30% de escoria, la resistencia comenzó a disminuir de forma más pronunciada. El polvo de caucho se comportó de manera diferente: incluso a niveles modestos redujo la resistencia, pero hizo que el hormigón fuera mucho más deformable y mejor para absorber energía antes de romperse —cualidades que pueden ser valiosas en entornos propensos a impactos o terremotos. Una sustitución del 10% por caucho, combinada con un 30% de escoria, redujo la resistencia a compresión de unos 89 a 73 megapascales, pero aproximadamente duplicó el desplazamiento en la rotura y maximizó la energía de fractura, indicando un material más tenaz y menos frágil.

Qué sucede dentro del material

Los estudios microscópicos revelaron por qué se producen estos compromisos. La escoria participa en el mismo tipo de reacciones químicas que proporcionan resistencia al hormigón convencional, formando geles de unión adicionales que densifican la matriz interna. El caucho, en contraste, es químicamente inerte e hidrofóbico. Las diminutas partículas de caucho interrumpen la continuidad de la red cementante, creando zonas de contacto más débiles y pequeños huecos de porosidad a su alrededor. Los análisis avanzados mostraron que las mezclas con caucho producían menos de las fases clave que confieren resistencia y presentaban una textura más desigual y llena de huecos. Esto explica por qué el material se vuelve más flexible y absorbente de energía, pero menos capaz de soportar cargas extremas.

Beneficios climáticos y de coste

Más allá del laboratorio, los investigadores evaluaron las implicaciones medioambientales y económicas de sus recetas. Utilizando un análisis de ciclo de vida completo, encontraron que sustituir cemento por escoria podría reducir la huella de carbono del hormigón hasta en torno al 42%, mientras que adiciones de caucho de hasta el 30% disminuyeron las emisiones hasta aproximadamente un 37%, gracias tanto a la reducción del uso de cemento como a la reutilización de neumáticos de desecho. Al tener en cuenta los precios de los materiales, las mezclas ricas en escoria resultaron claramente más baratas por metro cúbico que el hormigón de alto rendimiento convencional, y la mezcla con 30% de escoria ofreció la mejor relación resistencia‑coste. El caucho redujo aún más el coste del material, pero su pérdida añadida de resistencia supuso rendimientos decrecientes para proyectos donde la capacidad portante muy alta es esencial.

Qué significa esto para los edificios del futuro

Para el público general, la conclusión principal es que el hormigón no tiene por qué ser una elección entre fuerza y sostenibilidad. Este trabajo muestra que mezclas cuidadosamente ajustadas que usan alrededor de un 30% de escoria de la siderurgia y un 10% de polvo de caucho reciclado pueden producir un hormigón que sigue siendo lo suficientemente resistente para aplicaciones exigentes, pero más ligero, más tenaz, más barato y mucho menos intensivo en carbono que las mezclas de alto rendimiento tradicionales. Con más estudios de durabilidad a largo plazo y actualizaciones en los códigos de construcción, tales recetas podrían ayudar a convertir residuos industriales y neumáticos fuera de uso en puentes, edificios y otras infraestructuras más seguras y con una huella ambiental mucho menor.

Cita: Bahmani, H., Mostafaei, H. Sustainable high-performance concrete: harnessing recycled rubber and slag for strength and eco-friendliness. Sci Rep 16, 7376 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35362-3

Palabras clave: hormigón sostenible, caucho reciclado, escoria de alto horno, construcción baja en carbono, hormigón de alto rendimiento