Mejora de la resistencia a las heladas del hormigón con polvo reciclado mediante aditivos químicos

Convertir los residuos de construcción en hormigón listo para el invierno

Cada año, las ciudades generan montañas de hormigón y ladrillo fragmentados procedentes de demoliciones y reformas. Gran parte de estos escombros se trata como basura, aunque todavía contienen materiales cementantes valiosos. Al mismo tiempo, carreteras y edificios en regiones frías se deterioran bajo ciclos repetidos de congelación y deshielo, lo que supone miles de millones en reparaciones. Este estudio explora cómo el material de construcción finamente molido, denominado polvo reciclado, puede reutilizarse de forma segura en hormigón nuevo y al mismo tiempo resistir inviernos severos, ofreciendo una vía hacia una infraestructura más duradera y sostenible.

Del escombro al polvo reciclado

En lugar de enviar el hormigón y la albañilería antiguos a vertederos, los ingenieros pueden triturar y moler este material hasta obtener un polvo fino que sustituya parcialmente al cemento nuevo en el hormigón. Este enfoque ahorra recursos naturales, reduce las emisiones de carbono de la producción de cemento y ayuda a gestionar enormes flujos de residuos, especialmente en países como China, donde los residuos de construcción superan los dos mil millones de toneladas al año. Sin embargo, existe un inconveniente: el polvo reciclado tiende a aumentar la demanda de agua del hormigón, lo que a menudo conduce a un rendimiento inferior frente a los ciclos de congelación y deshielo. La pregunta clave de esta investigación fue si los aditivos químicos adecuados podrían superar esta debilidad y desbloquear el potencial del hormigón con polvo reciclado en climas fríos.

Afinando la caja de herramientas química

Los investigadores identificaron primero un aditivo reductora de agua de alto rendimiento, un superplastificante policarboxilato, que funciona especialmente bien con polvo reciclado. Este aditivo ayuda a dispersar uniformemente las partículas de cemento, reduciendo el agua adicional normalmente necesaria al usar polvo reciclado. Con esto como base, el equipo probó tres tipos adicionales de aditivos dirigidos específicamente a mejorar la resistencia a las heladas: un aditivo combinado reductor de agua y anticongelante (AR), un agente incorporador de aire (AE) que crea intencionadamente pequeñas burbujas, y un anticongelante a base de sales inorgánicas (AF). Se prepararon muestras de hormigón con un 30 % de polvo reciclado, mezcladas con diferentes relaciones agua/aglomerante, curadas y sometidas hasta a 200 ciclos severos de congelación y deshielo mientras se registraban su resistencia, daño superficial y rigidez interna.

Cómo se comportó el hormigón en el frío

Las tres estrategias de mejora ayudaron al hormigón con polvo reciclado a resistir mejor el daño por congelación que la mezcla control sin estos aditivos, pero lo hicieron de maneras y en grados distintos. El agente incorporador de aire actuó creando muchas burbujas pequeñas y bien repartidas que funcionaron como cámaras de alivio, dando espacio a la expansión del agua al congelarse y ralentizando el desprendimiento superficial y las grietas internas. El aditivo reductor de agua y anticongelante redujo la demanda de agua y afinó el sistema de poros, lo que disminuyó la pérdida de masa y preservó la rigidez del hormigón durante los ciclos. Sin embargo, la actuación estelar fue la del anticongelante (AF) al 1 %. No solo mejoró la resistencia temprana al acelerar la formación de geles de unión dentro del hormigón, sino que también mantuvo la mayor rigidez relativa y el menor daño superficial tras 200 ciclos, especialmente con la relación agua/aglomerante más baja.

Una mirada más cercana al interior del hormigón

Para entender por qué el anticongelante funcionó tan bien, el equipo inspeccionó el hormigón con microscopios y técnicas de medición de poros. Las imágenes mostraron que el hormigón sin aditivos especiales contenía muchos poros grandes y desiguales y grietas anchas en la zona de transición entre áridos y mortero, vías ideales para que el agua y el hielo causaran daños. Cuando se añadieron AR, AE o AF, esta zona débil se volvió más densa, con menos vacíos grandes y cristales más apretados que cohesionarían la estructura. Las mediciones detalladas de poros confirmaron que el anticongelante, en particular, desplazó los poros internos hacia tamaños más pequeños y menos perjudiciales, reduciendo la proporción de poros grandes propensos al daño (más de 200 nanómetros) en un 8,73 %. Aunque la porosidad global aumentó ligeramente, los poros tenían ahora formas y tamaños que hicieron al hormigón mucho más resistente a la congelación.

Por qué esto importa para ciudades más verdes

Para un público no especializado, la conclusión es clara: este estudio muestra que el hormigón fabricado con una proporción significativa de polvo reciclado puede ser lo bastante resistente para climas fríos si se combina con la química adecuada. Una dosis modesta de anticongelante—alrededor del 1 % respecto al aglomerante—transformó un hormigón vulnerable a base de residuos en un material duradero que soporta repetidas congelaciones invernales con mucha menos fisuración y pérdida superficial. Esto significa que las ciudades pueden convertir con confianza los residuos de demolición en nuevas carreteras, puentes y edificios que duren más en condiciones heladas, avanzando tanto en sostenibilidad como en durabilidad sin sacrificar el rendimiento.

Cita: Yang, C., Zhou, W., Zhao, H. et al. Frost resistance improvement of recycled powder concrete by chemical admixtures. Sci Rep 16, 6087 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35840-8

Palabras clave: hormigón reciclado, residuos de construcción, durabilidad frente a ciclos de congelación y deshielo, aditivos químicos, infraestructura sostenible