Investigación experimental sobre la producción sostenible de hormigón usando polvo de desecho cerámico como sustitución parcial del árido fino

Convertir baldosas rotas en hormigón más resistente

Cada año, las fábricas de azulejos generan enormes montones de piezas agrietadas y mal cortadas. Solo en la ciudad pakistaní de Faisalabad, se producen más de un millón de toneladas de residuos cerámicos al año, gran parte de las cuales se abandonan al aire libre. Este estudio plantea una pregunta sencilla pero potente: en lugar de considerar esos montones como basura inútil, ¿podrían los azulejos molidos mezclarse en el hormigón para ahorrar arena natural, reducir costes e incluso mejorar la durabilidad de las construcciones?

De los residuos de fábrica al polvo fino

Los investigadores empezaron visitando varias grandes fábricas cerámicas en Faisalabad para confirmar que el flujo de residuos era abundante, gratuito y fácil de recoger. Baldosas de suelo rotas procedentes de tres plantas principales se lavaron, secaron, trituraron y molieron hasta obtener un polvo fino, con tamaños de grano similares a los de la arena natural. Los análisis químicos mostraron que este polvo es rico en sílice, el mismo ingrediente clave que ayuda a conferir al hormigón su resistencia típica. Esto significaba que el polvo de azulejo no era solo un relleno inerte; tenía el potencial de interaccionar de forma beneficiosa con el cemento.

Mezclando nuevas recetas de hormigón

A continuación, el equipo produjo una serie de mezclas de hormigón en las que el polvo cerámico sustituyó parte del árido fino natural (arena) por volumen. Evaluaron seis niveles de sustitución: 0% (hormigón ordinario), 10%, 20%, 30%, 40% y 50%. Para cada mezcla midieron la facilidad de trabajabilidad del hormigón fresco y, tras el curado, su densidad, resistencia y absorción de agua. Ensayos estándar abarcaron la resistencia a la compresión (cuánta presión puede soportar el hormigón), la resistencia a la tracción y a la flexión (su capacidad para resistir fisuras y flexiones), junto con comprobaciones simples de durabilidad como la absorción de agua y el comportamiento en un entorno ácido.

Encontrando el punto óptimo de resistencia

Los resultados revelaron que una cantidad moderada de polvo cerámico mejora en realidad el rendimiento. Con alrededor del 30% de sustitución de la arena, la capacidad del hormigón para resistir esfuerzos de compresión aumentó aproximadamente un 10%, y su resistencia a la flexión también mejoró. La absorción de agua disminuyó a este nivel, lo que indica una estructura interna más densa con menos vacíos. Sin embargo, aumentar el contenido cerámico por encima del 30% revirtió estas ganancias: la trabajabilidad cayó bruscamente, se absorbió más agua y las resistencias disminuyeron porque el exceso de polvo introdujo huecos adicionales y perturbó la red de cemento. En cuanto a la resistencia a la fisuración, una sustitución ligeramente menor, del 20%, ofreció la mejor resistencia a la tracción por división, lo que sugiere que distintos tipos de esfuerzo favorecen equilibrios algo distintos de los ingredientes.

Qué ocurre dentro del hormigón

Para entender por qué el 30% funcionó tan bien, los investigadores examinaron el hormigón endurecido mediante técnicas de rayos X que revelan su estructura cristalina interna. Encontraron que en ese nivel, el polvo cerámico rico en sílice ayuda a consumir un subproducto menos útil del cemento y lo transforma en más material aglutinante, tipo gel, que realmente mantiene unido el hormigón. Las partículas cerámicas también tienden a empaquetarse entre los granos de arena y grava, rellenando huecos y reduciendo las vías microscópicas para el agua y los agentes agresivos. Cuando la proporción cerámica sube demasiado, no queda suficiente cemento para formar este gel de unión y la estructura vuelve a debilitarse y volverse más porosa.

Beneficios ambientales y económicos

Más allá del laboratorio, el estudio destaca ventajas claras en el mundo real. Usar polvo de residuo cerámico hasta un 30% reduce la necesidad de arena de río, un recurso cuya extracción daña paisajes y ecosistemas. También desvía grandes volúmenes de residuos de baldosas de vertederos y botaderos al aire libre, aliviando la contaminación local. En una comparación económica para una tanda típica de 3 metros cúbicos de hormigón, la mezcla con 30% de polvo cerámico resultó aproximadamente un 2,3% más barata que el hormigón convencional, dado que el material residual costaba prácticamente nada. La mezcla rica en cerámica también se comportó mejor en un baño ácido agresivo, lo que sugiere una vida útil mayor en entornos duros.

Qué significa esto para la construcción cotidiana

En pocas palabras, este trabajo demuestra que las baldosas de suelo rotas no tienen por qué acabar en un vertedero. Molidas hasta obtener un polvo fino y empleadas en la proporción adecuada, pueden ayudar a producir un hormigón algo más resistente, más denso, más duradero y más económico, a la vez que se preserva la arena natural y se reduce el desperdicio. Para constructores, ingenieros y planificadores urbanos en regiones de rápido crecimiento, el mensaje es alentador: mediante la reutilización cuidadosa de subproductos industriales locales, es posible verter hormigón que sostiene tanto estructuras robustas como un futuro más sostenible.

Cita: Tariq, K.A., Adil, W.A., Salhi, A. et al. Experimental investigation of sustainable concrete production using ceramic waste powder as partial fine aggregate replacement. Sci Rep 16, 11659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47927-3

Palabras clave: hormigón con residuos cerámicos, materiales de construcción sostenibles, áridos reciclados, construcción ecológica, reutilización de residuos industriales