Valorización del polvo de hormigón residual como sustituto sostenible de las finas de caliza en el hormigón convencional: un estudio de caso desde Portugal

Convertir los residuos de hormigón en un recurso útil

El hormigón es la columna vertebral de las ciudades modernas, pero conlleva un alto coste ambiental. La producción de cemento, ingrediente clave del hormigón, libera grandes cantidades de dióxido de carbono, mientras que enormes volúmenes de hormigón usado y ensayado acaban como residuo. Este estudio explora si el polvo fino obtenido de muestras de hormigón ensayadas y trituradas, que habitualmente se descarta tras los controles de calidad, puede reemplazar de forma segura parte del cemento que actualmente se completa con finas de caliza molida. Si funciona, las mismas centrales de hormigón que generan este residuo podrían convertirlo en un ingrediente útil, reduciendo tanto las emisiones como el vertido en vertederos.

De probetas rotas a polvo fino

En una planta de hormigón preparado en Portugal, cada año se moldean y trituran miles de probetas cúbicas para verificar la resistencia, generando alrededor de 200 toneladas de hormigón residual por planta. En lugar de considerarlo basura, el estudio trituró las piezas rotas en un tambor de molienda y las tamizó hasta obtener un polvo fino. Este polvo procedente de probetas de ensayo se utilizó después para sustituir parte del cemento en prismas de mortero pequeños y en mezclas de hormigón completas, en niveles que iban del 10 al 30 por ciento en mortero y del 10 al 20 por ciento en hormigón. Para comparar, se ensayaron los mismos porcentajes de reemplazo usando las más habituales finas de caliza que emplean muchos productores.

Cómo se comportaron las nuevas mezclas en el laboratorio

Los técnicos comprobaron primero cómo evolucionaba la resistencia de estas mezclas con el tiempo. Cuando hasta el 10 por ciento del cemento fue reemplazado por polvo de hormigón residual, los morteros y hormigones resultantes alcanzaron resistencias a la compresión cercanas a las de la mezcla estándar y a las de las mezclas con caliza. Más allá de ese nivel, la resistencia disminuyó de forma notable, especialmente al 20 y 30 por ciento de sustitución, porque simplemente había menos cemento activo disponible para ligar el material. Las mezclas con caliza se mantuvieron ligeramente más resistentes que las que contenían polvo de hormigón, en gran parte porque las partículas de caliza eran más finas y se empaquetaban con mayor densidad, aunque a un 10 por ciento de sustitución la diferencia era pequeña.

Agua, sales y la historia interna

El estudio también investigó la facilidad con la que el agua y las sales se mueven a través del hormigón, ya que estos procesos afectan de manera importante a la durabilidad. En un nivel moderado de sustitución del 10 por ciento, tanto las finas de caliza como el polvo de hormigón redujeron en realidad la velocidad con la que el agua se absorbe en la superficie, lo que sugiere que las partículas finas ayudaron a rellenar y refinar los pequeños poros cercanos a la superficie. A niveles de sustitución más altos, se perdió este beneficio y la porosidad total aumentó, lo que facilitó la entrada de agua y, especialmente, de iones cloruro, como los procedentes de sales de deshielo o de la bruma marina. Los análisis microscópicos y mineralógicos confirmaron estos resultados: mostraron que tanto la caliza como el polvo de hormigón residual actuaban mayoritariamente como rellenos inertes, ayudando el crecimiento temprano de cristales pero sin aportar mucha reactividad química propia. Las partículas de polvo de hormigón eran más gruesas e irregulares, lo que condujo a una estructura interna ligeramente más suelta que en las mezclas de caliza.

Impacto climático y uso circular de materiales

Dado que el cemento es la mayor fuente de emisiones en el hormigón, cualquier reducción de su contenido puede disminuir la huella de carbono de una mezcla. Utilizando una herramienta de evaluación del ciclo de vida, los investigadores calcularon el dióxido de carbono liberado por metro cúbico de hormigón. Sustituir el 20 por ciento del cemento por finas de caliza o por polvo de probetas redujo las emisiones incorporadas en aproximadamente un 17 por ciento en comparación con la mezcla de referencia. Cuando estas emisiones se evaluaron junto con la resistencia obtenida, todas las mezclas se situaron dentro de una banda de rendimiento estrecha, lo que demuestra que es posible lograr ahorros significativos de CO2 sin sacrificar demasiada resistencia, siempre que los niveles de sustitución se mantengan moderados.

Qué significa esto para el hormigón del futuro

Para un público no especializado, el mensaje principal es que los residuos de los ensayos rutinarios de hormigón pueden convertirse en un ingrediente útil que sustituye parcialmente al cemento. Alrededor del 10 por ciento de sustitución, este polvo reciclado mantiene la resistencia y la durabilidad básica similares a la práctica actual mientras ayuda a reducir las emisiones y a evitar la eliminación en vertederos. Si se aumenta demasiado el porcentaje de sustitución, el hormigón se vuelve más débil y más permeable. El trabajo sugiere un paso práctico y a corto plazo hacia un hormigón más circular y con menor impacto climático: moler un residuo que las plantas ya producen a diario y reincorporarlo a nuevas mezclas, limitándolo cuidadosamente a niveles donde el rendimiento siga siendo fiable.

Cita: Özkan, H. Valorization of waste concrete powder as a sustainable substitute for limestone fines in conventional concrete: a case study from Portugal. Sci Rep 16, 15701 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46343-x

Palabras clave: residuos de hormigón, sustitución de cemento, finas de caliza, economía circular, huella de carbono