Optimización del rendimiento del hormigón espumado ultraligero mediante compuesto organosilícico infusionado con dimeticona

Construir con muros más ligeros e inteligentes

Los edificios modernos necesitan muros que no solo sean resistentes, sino también ligeros, seguros frente al fuego y eficaces para mantener el calor en su interior. El hormigón espumado ultraligero ya ofrece bajo peso y un excelente aislamiento, pero con frecuencia resulta demasiado débil y absorbe demasiada agua para usos exigentes. Este estudio explora cómo un ingrediente común a base de silicona, llamado dimeticona, puede modular las diminutas burbujas de aire dentro del hormigón espumado para que este sea a la vez más ligero y más resistente, al tiempo que mejore su capacidad para repeler el agua y soportar condiciones meteorológicas adversas.

Por qué importa el hormigón con burbujas

El hormigón espumado se fabrica mezclando cemento, arena, agua y una espuma repleta de burbujas de aire. Las burbujas hacen que el material sea mucho más ligero, lo cual resulta atractivo para edificios altos y muros con eficiencia energética. Sin embargo, cuando las burbujas son grandes y desiguales, el hormigón pierde resistencia y se llena de vías que permiten la entrada de agua y sales. Los ingenieros desean una versión que conserve las ventajas del hormigón aireado —bajo peso, buen aislamiento, resistencia al fuego— sin convertir el material en una esponja frágil.

Un giro con silicona en la receta

Los investigadores probaron añadir pequeñas cantidades de dimeticona, un compuesto de silicona ampliamente usado en productos cotidianos, al hormigón espumado ultraligero. Prepararon varias mezclas con la misma densidad objetivo pero con distinto contenido de dimeticona, desde 0,5 % hasta 2,5 % respecto al peso del cemento. Al dispersar cuidadosamente la dimeticona en agua y luego incorporarla a una mezcla de cemento rica en espuma, pretendían cambiar cómo se forman y mantienen las burbujas, y observar cómo esto afectaba la trabajabilidad, el tiempo de fraguado, el movimiento del agua, la resistencia y la transferencia de calor.

Qué sucede dentro de los diminutos poros

Las pruebas detalladas mostraron que la dimeticona actúa a la vez como estabilizador de la espuma y como repelente al agua. Reduce la tensión superficial del agua en la mezcla, facilitando la formación de burbujas y ayudando a que permanezcan separadas en lugar de fusionarse en grandes cavidades. Imágenes microscópicas y medidas de porosidad revelaron que con dimeticona el hormigón contenía muchas más poros pequeños y bien formados y muchas menos cavidades grandes y conectadas. Esta estructura interna más refinada redujo la rapidez con que el agua puede empapar el material o el aire puede fluir a través, y disminuyó el paso de sales cloruro dañinas en hasta aproximadamente un tercio respecto al hormigón sin tratar.

Más resistente, más seco, pero aún ultraligero

Estos cambios a nivel micro se tradujeron en ganancias de rendimiento sorprendentemente grandes. En la dosis óptima, alrededor del 2 % de dimeticona, el hormigón ultraligero más que duplicó su rigidez y resistencia a compresión y triplicó con creces su resistencia a la fisuración por tracción, todo ello manteniéndose extremadamente ligero, con una densidad en seco cercana a 450 kilogramos por metro cúbico. El material se contrajo menos al secarse, absorbió considerablemente menos agua y mostró una porosidad conectada global menor. El comportamiento térmico también cambió: dado que la red de poros se hizo más cerrada y la matriz sólida más densa, la conductividad y la difusividad térmicas aumentaron de forma moderada, pero siguieron dentro del rango adecuado para materiales con propiedades de aislamiento.

Encontrar el punto óptimo

Comparando todas las mezclas, el estudio concluyó que aproximadamente un 2 % de dimeticona ofrecía el mejor equilibrio: preservaba el carácter ultraligero del hormigón a la vez que proporcionaba una resistencia y durabilidad mucho mayores, y mejoraba de manera notable la resistencia a la humedad y a la penetración de sales. Dosis superiores aportaron solo beneficios marginales y empezaron a reducir la trabajabilidad. En términos prácticos, esto significa que un aditivo relativamente sencillo a base de silicona puede convertir un hormigón espumado frágil en un material de construcción más robusto, que repele el agua y sigue siendo bien aislante, haciéndolo más viable para muros eficientes en energía y duraderos, y para otros elementos estructurales ligeros.

Cita: Othuman, M.A.O., Tobbala, D.E., Omar, R. et al. Performance optimization of ultra-lightweight foamed concrete using dimethicone-infused organosilicon compound. Sci Rep 16, 8108 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39334-5

Palabras clave: hormigón espumado, materiales de construcción ligeros, aditivos de silicona, estructura de poros, aislamiento térmico