El concreto ligero tiene características propias; por un medio espumoso adicionado a la mezcla se ha hecho más ligero que el concreto convencional de cemento, arena y grava, que por tanto tiempo ha sido el material empleado en las construcciones. Esto, sin embargo, es más bien una descripción cualitativa en vez de una definición. Asimismo, se ha sugerido definirlo como un concreto hecho con base en agregados de peso ligero, lo cual se presta a dudas ya que en todos lados se conoce por agregado de peso ligero aquel que produce un peso ligero. En todo caso, existen algunos concretos ligeros que ni siquiera contienen agregados.
En vista de la dificultad para definirlo, el concreto ligero fue conocido durante muchos años como un concreto cuya densidad superficialmente seca no es mayor a 1,800kg/m3. Por otra parte, con la aplicación en miembros estructurales de concreto reforzado con agregados de peso ligero, la densidad límite tuvo que ser revisada, ya que algunas muestras de concreto hechas para este propósito a menudo daban concretos de densidad (superficialmente secos) de 1,840 kg/m3, o mayores. Esto, sin embargo, es aún concreto ligero dado que resulta todavía bastante más ligero que el concreto común, que usualmente pesa entre los 2,400 y 2,500kg/m3. El concreto ligero se ha utilizado por más de 50 años. Su resistencia es proporcional a su peso, y su resistencia al desgaste por la acción atmosférica es casi como la del concreto ordinario. Con respecto al concreto de arena y la grava tiene ciertas ventajas y desventajas. Sus ventajas están en los ahorros en acero estructural y en los tamaños disminuidos de la cimentación debido a cargas disminuidas y una resistencia y un aislamiento mejores contra el fuego, el calor y sonido. Sus desventajas incluyen un mayor costo (30 a 50 por ciento); la necesidad de más cuidado en la colocación; la mayor porosidad y su mayor contracción por secado.
Los concretos ligeros son concretos de densidades menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. La disminución de la densidad de estos concretos se produce por una presencia de vacíos en el agregado, en el mortero o entre las partículas de agregado grueso. Esta presencia de vacíos ocasiona la disminución de la resistencia del concreto, por lo que muchas veces la resistencia no es la condición predominante para los concretos, y en otros casos se compensa. En construcciones de concreto, el peso propio de la estructura representa una proporción importante en la carga total de la estructura por lo que reducir la densidad del mismo resulta beneficioso. Así se reduce la carga muerta, con la consiguiente reducción del tamaño de los distintos elementos estructurales, llegando a los cimientos y al suelo con menores cargas. Básicamente el uso de concretos ligeros depende de las consideraciones económicas.
Para analizar el concreto ligero o celular se estudian previamente sus propiedades y características, en relación a las de aquellos concretos tradicionales. La característica más evidente es su densidad, la cual es considerablemente menor que la del concreto normal y con frecuencia solo implica una fracción de la misma.
Las ventajas de tener materiales con baja densidad son numerosas. Por ejemplo, reducción de las cargas muertas, mayor rapidez de construcción, así como menores costos de transportes y acarreos. El peso que gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante en el diseño del mismo especialmente hoy en día en que la tendencia es hacia la construcción de edificios cada vez más altos. Los agregados producidos por aplicación de calor para expandir la pizarra, arcilla, esquisto, la pizarra diatomácea, perlita, obsidiana y vermiculita tienen una densidad de 650 a 900 kg/m3 para el caso del proceso mediante aglutinado y de 300 a 650 kg/m3 cuando se hacen en el horno giratorio. Los concretos que se obtienen tienen densidades entre 1,400 a 1,800 kg/m3. Tienen la ventaja de que se obtienen resistencias más elevadas que con cualquier otro agregado ligero.
Las ventajas de tener materiales con baja densidad son numerosas. Por ejemplo, reducción de las cargas muertas, mayor rapidez de construcción, así como menores costos de transportes y acarreos. El peso que gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante en el diseño del mismo especialmente hoy en día en que la tendencia es hacia la construcción de edificios cada vez más altos. Los agregados producidos por aplicación de calor para expandir la pizarra, arcilla, esquisto, la pizarra diatomácea, perlita, obsidiana y vermiculita tienen una densidad de 650 a 900 kg/m3 para el caso del proceso mediante aglutinado y de 300 a 650 kg/m3 cuando se hacen en el horno giratorio. Los concretos que se obtienen tienen densidades entre 1,400 a 1,800 kg/m3. Tienen la ventaja de que se obtienen resistencias más elevadas que con cualquier otro agregado ligero.
La arcilla expandida
La arcilla expandida clinkerizada es un agregado inerte y ligero producido industrialmente que reemplaza con ventajas tecnológicas a los agregados naturales en la elaboración de concretos estructurales y aislantes para la industria de la construcción. Se elabora con la más moderna tecnología. Su proceso productivo utiliza arcillas naturales seleccionadas y adecuadamente tratadas, que alcanzan en el horno rotativo un estado piroplástico a temperaturas superiores a 1120°C. Obtiene un agregado ligero inerte, formado por pellets que se caracterizan por una estructura interna celular encerrada por una corteza ceramizada sumamente dura y resistente. No contiene sustancias químicamente activas orgánicas o inorgánicas no existiendo riesgos de reacción álcali-agregado ni otro tipo de reacción indeseable con los otros agregados, cemento o aditivos empleados en la elaboración de concretos. Su ph es 7. La estructura celular interna del pellet encapsulada en una cubierta cerámica clinkerizada es que brinda a este material sus características de material ligero, resistencia mecánica y aislamiento térmico, confiriendo a los concretos una excelente relación entre peso propio y capacidad estructural. Sustituye en forma directa al canto rodado, piedra triturada y las arenas para producir concretos estructurales ligeros de igual resistencia a la compresión y con un 30% menos de peso que los obtenidos con agregados tradicionales.
Pizarra y arcilla expandidas
Todos los agregados expandidos de la pizarra y de la arcilla son hechos calentando los materiales preparados al punto de fusión donde llegan a ser blandos y se expanden debido a que los gases encerrados se expanden. A excepción de un producto hecho de la pizarra, la materia prima se procesa al tamaño deseado antes de que se caliente. En algunos casos las partículas están cubiertas con un material de un punto más alto de fusión para prevenir la aglomeración durante la calcinación.
Concreto estructural
Los concretos estructurales ligeros elaborados con arcilla expandida, cemento y arena, que permiten lograr dosificaciones de igual resistencia a la compresión que las obtenidas con piedra triturada o canto rodado con considerable reducción en el peso propio lo que se traduce eventualmente en menores costos de mantenimiento de plantas y equipos de transporte. Es práctica reconocida el empleo de concreto estructural de arcilla expandida para la construcción de elementos antifuego. Por su parte, estudios realizados en numerosas instituciones han determinado que estos concretos son más eficientes a este respecto que los de peso normal para una misma resistencia a la acción del fuego.
Aislamiento Acústico
La estructura celular de la arcilla expandida permite que las losas y cerramientos ejecutados con este material amortigüen las vibraciones propagadas por el medio ambiente y por vía de impacto, al degradar su energía. En cuanto a la evaluación del efecto acústico con la utilización de arcilla expandida, cabe decir que se cumplen los valores generales que establece al respecto la bibliografía sobre el tema, que lo relaciona con la densidad del material empleado. En cuanto a los ruidos por golpes, es más efectivo (muestra mayor aislamiento acústico que la correspondiente a su peso específico) para los ruidos aéreos.
Pisos y rellenos térmicamente aislantes
Están constituidos por arcilla expandida granulometría 0-3 mm, cemento y agua, sin la incorporación de arena. La estructura interna abierta de este contrapiso le confiere alta capacidad de aislamiento térmico, no degradable en el tiempo. La conductividad térmica está relacionada con la densidad. Es por lo tanto altamente recomendable para entrepisos y capas de nivelación y con pendiente en terrazas y azoteas expuestas. Además permiten el tránsito peatonal a las 24 horas de colocado.
Propiedades de los concretos con agregado ligero
Permiten que los rangos de densidades oscilen entre 300 a 1,850 kg/m3. Los rangos correspondientes de resistencia van entre 0.3 a 40 Mpa, e incluso mayores. Las resistencias más elevadas se obtienen con contenidos elevados de cemento (500 kg/m3, puede necesitarse hasta 70% más que con agregados normales). Todos los agregados ligeros producen concretos totalmente diferentes entre sí por lo que se requiere un cuidadoso control. Las propiedades del concreto además se ven afectadas por la granulometría del agregado, el contenido de cemento y la relación agua/cemento. Los agregados ligeros tienen mayor y más rápida absorción de agua. Las mezclas son más ásperas, lo cual se puede disminuir con la inclusión de aire, reduciendo el requerimiento de agua. Generalmente los contenidos de aire totales por volumen son de 4 a 8% para tamaño máximo de agregado de 20 mm, y de 5 a 9% para tamaño máximo de 10 mm. La trabajabilidad disminuye si se usan tanto agregados finos de peso ligero como agregados gruesos de peso ligero por lo que se recomienda usar agregados finos de peso normal y agregados gruesos de peso ligero (Concreto semiligero). Generalmente estos concretos requieren de un 12 a un14% menos de agua de mezclado para lograr una misma trabajabilidad que uno ligero. Puede sustituirse solo parte del agregado fino por agregados finos de peso normal, pero siempre en volúmenes iguales. Para la misma resistencia el módulo elástico de un concreto ligero es menor que el de uno normal, (alrededor de un 24 a 50%) por lo tanto las deformaciones son mayores.
Tipos de agregado ligero
Los agregados ligeros son producidos expandiendo la arcilla, la pizarra, la pizarra diatomácea, la perlita, la obsidiana y la vermiculita con el uso de calor. Los agregados ligeros se venden bajo varios nombres comerciales.
Características de los agregados ligeros
Características de los agregados ligeros
Las características de los agregados ligeros varían de forma importante. Por ejemplo, la resistencia del concreto hecha con pizarra y arcilla expandida es relativamente alta y se compara de manera favorable con la del concreto ordinario. La piedra pómez, la escoria, y algunas escorias expandidas producen un concreto de resistencia intermedia. La perlita, la vermiculita, producen un concreto de resistencia muy baja. Las características del aislamiento de los concretos ligeros son mejores que las de los concretos más pesados. El valor del aislamiento del material más pesado (concreto triturado de pizarra y de arcilla) es cerca de cuatro veces más que la del concreto ordinario. Todos los agregados de peso ligero, a excepción de las pizarras y las arcillas y escoria expandidas, producen los concretos de alta contracción. La mayoría de los concretos ligeros tienen características que los hacen más manejables ya que se pueden clavar y aserrar.
Aplicaciones
El uso del concreto ligero ha hecho posible, en algunas ocasiones, llevar a cabo diseños que en otra forma hubieran tenido que abandonarse por razones de peso. En estructuras reticulares, los marcos deben llevar las cargas de pisos y muros. En ellos se pueden lograr considerables ahorros en su costo si se utilizan losas de entrepiso, muros divisorios y acabados exteriores a base de concreto ligero o celular. Desde el punto de vista de la sustentabilidad, este material induce al ahorro de materiales y en consecuencia al ahorro de energía y materia prima en la producción de material de construcción. En ese orden de ideas también contribuye por sus cualidades de aislamiento térmico al ahorro de energía para el acondicionamiento de la temperatura al interior de la vivienda o edificación. c
El uso del concreto ligero ha hecho posible, en algunas ocasiones, llevar a cabo diseños que en otra forma hubieran tenido que abandonarse por razones de peso. En estructuras reticulares, los marcos deben llevar las cargas de pisos y muros. En ellos se pueden lograr considerables ahorros en su costo si se utilizan losas de entrepiso, muros divisorios y acabados exteriores a base de concreto ligero o celular. Desde el punto de vista de la sustentabilidad, este material induce al ahorro de materiales y en consecuencia al ahorro de energía y materia prima en la producción de material de construcción. En ese orden de ideas también contribuye por sus cualidades de aislamiento térmico al ahorro de energía para el acondicionamiento de la temperatura al interior de la vivienda o edificación. c
Pros y contras
Es buen aislante térmico por su contenido de aire. Es durable. No es altamente resistente a la abrasión. Es más caro. El mezclado, manejo y colado requiere más precauciones. Es apto, en general, para pretensados, cascarones y edificios de gran altura. Resulta ideal para la construcción de: elementos secundarios en edificios o viviendas, que requieren de ser ligeros a fin de reducir las cargas muertas; para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales; para la construcción de vivienda con características de aislamiento térmico. Los elementos para los cuales es más apropiado utilizar el concreto ligero incluyen, entre otros: losas y muros para casas habitación, cines, auditorios, teatros, muros divisorios. Capas de nivelación de losas y pisos. Rellenos para nivelar y como aislante.
