Hormigón celular autoclavado

El hormigón celular autoclavado (HCA), también conocido como hormigón celular autoclavado u hormigón autoclavado , es un material de construcción ligero y prefabricado que se utiliza como alternativa a los bloques de hormigón y ladrillos de arcilla tradicionales . ^{[ 1 ]} Fue desarrollado a mediados de la década de 1920 por Johan Axel Eriksson . A diferencia del hormigón celular , que normalmente se mezcla y vierte en obra, los productos de HCA se fabrican en una fábrica bajo condiciones controladas. ^{[ 2 ]}

La composición del AAC incluye una mezcla de arena de cuarzo , yeso , cal , cemento Portland , agua , cenizas volantes y polvo de aluminio . ^{[ 3 ]} Tras un curado parcial en un molde, la mezcla de AAC se somete a un curado adicional bajo calor y presión en un autoclave . ^{[ 4 ]} El AAC se utiliza en diversas formas, incluyendo bloques, paneles de pared y dinteles . ^{[ 5 ]}

El hormigón celular autoclavado (AAC) se puede cortar y dar forma con una sierra de mano. Cuando se utiliza en exteriores, los productos de AAC necesitan un acabado protector para evitar la absorción de agua y los daños.

El AAC fue creado por primera vez a mediados de la década de 1920 por el arquitecto e inventor sueco Johan Axel Eriksson (1888–1961), junto con Henrik Kreüger en el Real Instituto de Tecnología . ^{[ 6 ] [ 7 ]} El proceso fue patentado en 1924. ^{[ 8 ]} En 1929, la producción comenzó en Suecia en la ciudad de Yxhult como "Yxhults Ånghärdade Gasbetong", que se traduce aproximadamente como "hormigón endurecido al vapor", y más tarde se convirtió en la primera marca registrada de material de construcción del mundo: Ytong. ^{[ 9 ]} Otra marca, Siporex, se estableció en Suecia en 1939. ^{[ 10 ]} A esto le siguió el establecimiento de otra marca de hormigón celular, Hebel, que abrió su primera planta en Memmingen, Alemania , en 1943. ^{[ 11 ]}

El carbón activado en polvo (AAC) de Ytong se produjo originalmente en Suecia utilizando esquisto de alumbre , que contenía carbono combustible beneficioso para el proceso de producción. ^{[ 12 ]} Sin embargo, se descubrió que estos depósitos contenían uranio natural , que representaba un peligro ya que sufría desintegración radiactiva con el tiempo y se acumulaba como gas radón . En 1972, la Autoridad Sueca de Seguridad Radiológica planteó este problema , y ​​en 1975 Ytong comenzó a utilizar una nueva formulación que no utilizaba esquisto de alumbre. ^{[ 11 ]}

En 1978, Siporex Suecia abrió una fábrica en Arabia Saudita, estableciendo la Lightweight Construction Company (LCC), que suministra bloques y paneles de hormigón celular a los países del Consejo de Cooperación del Golfo . Desde 1980, se ha producido un aumento mundial en el uso de materiales de hormigón celular autoclavado (AAC). ^{[ 13 ] [ 14 ]} El uso de AAC se ha expandido globalmente, particularmente en regiones que experimentan un rápido desarrollo urbano . ^{[ 15 ]}

Los bloques AAC se introdujeron en la India a principios de la década de 1990. Uno de los primeros fabricantes del país fue Biltech Building Elements Limited, que comenzó la producción de AAC en 1993 en su planta de Palwal, Haryana . ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} En 2017, Biltech adquirió las unidades de fabricación de AAC de Siporex India.

Hoy en día, la fabricación de hormigón celular autoclavado (AAC) se concentra en Europa y Asia, con algunas instalaciones de producción limitadas en América y al menos una planta en Egipto . ^{[ 19 ]} Si bien el crecimiento en el mercado europeo se ha ralentizado, la producción de AAC en algunas partes de Asia se ha expandido, particularmente en respuesta a las demandas del desarrollo urbano. A partir de 2025,China sigue siendo el mercado de hormigón celular autoclavado más grande del mundo, con más de 2000 plantas de fabricación y una producción anual de aproximadamente 190 millones de metros cúbicos de AAC. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

El AAC se utiliza tanto en la construcción exterior como interior. ^{[ 23 ]} Se emplea en proyectos de construcción de gran altura y en zonas con fluctuaciones frecuentes de temperatura. ^{[ 24 ]} Debido a su menor densidad, el AAC puede reducir la carga estructural de un edificio, disminuyendo potencialmente la cantidad de refuerzo de acero y hormigón convencional necesarios. Asimismo, se requiere menos material para el enlucido , ya que el AAC se puede moldear antes de su instalación. Aunque el mortero de cemento convencional es compatible con el AAC, muchos edificios que emplean sus componentes utilizan mortero de capa fina , generalmente de unos 3,2 milímetros ( 1/8 pulg .) de espesor, de acuerdo con los códigos de construcción nacionales específicos. ^{[ 25 ]} 

El agregado utilizado en AAC generalmente consiste en arena finamente molida o ceniza volante, según la disponibilidad regional. ^{[ 26 ]} Los aglutinantes incluyen arena de cuarzo, cal, yeso calcinado, cemento y agua. El polvo de aluminio constituye entre el 0,05 y el 0,08 % en volumen. Algunos países (como India y China) utilizan ceniza volante de centrales termoeléctricas de carbón (50-65 % de sílice) como agregado. ^{[ 27 ]}

Cuando el AAC se mezcla y se vierte, el polvo de aluminio reacciona con el hidróxido de calcio y el agua para formar hidrógeno . El gas hidrógeno se dispersa a través de la mezcla de AAC, creando una espuma que duplica el volumen de la mezcla cruda. Este proceso puede crear burbujas de gas de hasta 3 milímetros ( 1/8 de pulgada ) de diámetro. ^{[ 28 ]} Al final del proceso de espumado, el hidrógeno escapa a la atmósfera y es reemplazado por aire, lo que da como resultado un producto que pesa aproximadamente el 20 % del peso del hormigón convencional. 

Tras retirar el molde en el que se moldea el AAC, el material se solidifica pero permanece blando. A continuación, se corta en la forma deseada (bloques o paneles) y se coloca en una cámara de autoclave durante 12 horas. Durante este proceso de endurecimiento por presión de vapor, las temperaturas alcanzan los 190 °C (374 °F) y la presión llega a entre 800 y 1200 kPa (8,0 a 12,0 bar; 120 a 170 psi) . En estas condiciones, la arena de cuarzo reacciona con el hidróxido de calcio para formar silicato de calcio hidratado , lo que confiere al AAC su alta resistencia y otras propiedades. Debido a la temperatura relativamente baja utilizada, los bloques de AAC no se consideran un tipo de ladrillo cocido , sino una unidad de mampostería de hormigón ligero . Tras el proceso de autoclave, el material se almacena y se transporta a las obras para su uso. Dependiendo de su densidad , hasta el 80 % del volumen de un bloque de AAC es aire. La baja densidad del AAC también explica su baja resistencia a la compresión estructural. Puede soportar cargas de hasta 8.000 kPa (1.200 psi) ; aproximadamente el 50% de la resistencia a la compresión del hormigón convencional.       

El hormigón celular autoclavado reforzado (RAAC) es una versión reforzada del hormigón celular autoclavado, comúnmente utilizado en la construcción de techos y muros. Los primeros paneles estructurales reforzados para techos y pisos se fabricaron en Suecia, y la producción de los primeros bloques de hormigón celular autoclavado comenzó allí en 1929. Sin embargo, tras la Segunda Guerra Mundial, las tecnologías belgas y alemanas se convirtieron en líderes del mercado de elementos RAAC.

En Europa, el RAAC ganó popularidad a mediados de la década de 1950 como una alternativa más barata y ligera al hormigón armado convencional, con un uso generalizado documentado en varios países europeos, así como en Japón y los antiguos territorios del Imperio Británico. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

El RAAC se utilizó en la construcción de techos, pisos y paredes debido a su menor peso y menor costo en comparación con el hormigón tradicional. ^{[ 31 ]} Además, el RAAC también se utilizó debido a sus propiedades de resistencia al fuego. El material no requiere enlucido para lograr resistencia al fuego, y el fuego no causa desconchamiento . ^{[ 32 ]} Los elementos de RAAC también se han utilizado en Japón como unidades de muros, debido a sus propiedades ante movimientos sísmicos.

Sin embargo, también se ha demostrado que el RAAC tiene una integridad limitada de las barras de refuerzo estructurales ( barras de refuerzo ) en paneles de techo de 40 a 50 años de antigüedad. Esto se observó por primera vez en la década de 1990, cuando el material era susceptible a fallar sin signos visibles de deterioro. ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]} Esto suele deberse a la alta susceptibilidad del RAAC a la infiltración de agua debido a su naturaleza porosa, lo que provoca corrosión de los refuerzos internos de maneras difíciles de detectar externamente. Esto genera una mayor tensión de tracción en la unión entre el refuerzo y el hormigón, reduciendo la vida útil del material. Debido a esto, se requieren análisis de riesgo detallados para cada estructura, con el fin de identificar áreas que necesitan mantenimiento y reducir la probabilidad de una falla catastrófica . ^{[ 38 ]}

Las preocupaciones públicas sobre estas debilidades fueron planteadas por primera vez por ingenieros en el Reino Unido en 1995, luego de inspecciones de unidades agrietadas en techos de escuelas británicas. ^{[ 39 ]} Posteriormente se tomaron medidas en 2022 cuando la Agencia de Propiedad del Gobierno declaró que el material había expirado su vida útil, ^{[ 40 ]} y en 2023 cuando se encontraron problemas con la construcción de RAAC en varios edificios. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} Esto resultó en el cierre parcial o total de 174 escuelas en riesgo de colapso del techo. ^{[ 44 ] [ 45 ]} Estos incidentes causaron un aumento de la aprensión entre el público, ya que los ciudadanos descubrieron que sus edificios habían sido construidos con RAAC. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]} Esto también generó alarma sobre el desarrollo de problemas similares en otros países a medida que el RAAC se generalizaba. ^{[ 30 ]}

En Toronto, Canadá, el Centro de Ciencias de Ontario (OSC), un importante museo, cerró definitivamente su sede original el 21 de junio de 2024, tras un informe que indicaba que los paneles del techo de RAAC deteriorados, que databan de su inauguración en 1969, representaban un riesgo para la seguridad. Posteriormente se obtuvieron borradores de documentos que sugerían que el informe recomendaba inicialmente reparaciones rutinarias, pero que fue revisado para respaldar la preferencia del gobierno provincial por cerrar las instalaciones. ^{[ 49 ]} Se entendía que aproximadamente otros 400 edificios públicos en Ontario contenían el material y se decía que estaban siendo revisados ​​en el momento del cierre del OSC, aunque no se esperaba que se ordenara el desalojo de ningún otro. ^{[ 50 ]}

La mayor eficiencia en el uso de recursos del hormigón celular autoclavado permite que este tenga un menor impacto ambiental que el hormigón convencional, desde el procesamiento de la materia prima hasta la eliminación de los residuos. La producción de bloques de hormigón celular requiere relativamente poca materia prima por metro cúbico de producto, y el costo de la materia prima puede ser tan bajo como una quinta parte del costo de producción de otros materiales de construcción. ^{[ 51 ]} Hay poca pérdida de materia prima en el proceso de producción, y todos los residuos de producción se reincorporan al ciclo productivo. La producción de hormigón celular requiere menos energía que la de otros productos de mampostería, lo que reduce el uso de combustibles fósiles y las emisiones de dióxido de carbono ( CO₂ ) asociadas. ^{[ 52 ]} _{El proceso de curado también es energéticamente eficiente ,} ya que el curado con vapor se produce a temperaturas relativamente bajas, y el vapor caliente generado en los autoclaves se reutiliza para lotes posteriores. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

El hormigón celular autoclavado (HCA) se utiliza en la construcción desde principios del siglo XX y se valora por su ligereza y sus propiedades aislantes.

El hormigón celular autoclavado (AAC) posee varias características que lo hacen adecuado para aplicaciones de construcción específicas:

• Eficiencia energética : Debido a su estructura celular, el AAC ofrece resistencia térmica que puede ayudar a reducir las cargas de calefacción y refrigeración en los edificios. ^{[ 55 ]}
• Resistencia al fuego : El AAC presenta buena resistencia al fuego; su composición mineral y estructura porosa pueden proporcionar clasificaciones de resistencia al fuego extendidas bajo condiciones de prueba estándar. ^{[ 56 ]}
• Facilidad de manipulación: El hormigón celular autoclavado (AAC) se puede cortar y moldear con herramientas estándar, lo que permite un ajuste preciso y reduce el desperdicio de material en las obras de construcción.
• Perfil ambiental: El AAC generalmente tiene una menor energía incorporada y una menor huella ambiental en comparación con el hormigón tradicional. En algunos contextos, puede contribuir a obtener puntos en sistemas de certificación de edificios sostenibles como LEED . ^{[ 57 ]}
• Baja densidad: El material es significativamente más ligero que el hormigón convencional, lo que puede simplificar la manipulación manual, reducir las necesidades de transporte y disminuir las cargas estructurales en escenarios de diseño sísmico. ^{[ 58 ]}
• Eficiencia constructiva: Los bloques y paneles AAC suelen estar disponibles en dimensiones mayores que las unidades de mampostería tradicionales, lo que potencialmente reduce el tiempo y la mano de obra necesarios para la instalación. Sin embargo, el impacto general en los plazos de construcción depende de la logística específica de la obra y de la integración con otros sistemas. ^{[ 59 ]}
• Regulación de la humedad : La naturaleza permeable al vapor del AAC permite una difusión limitada del vapor de agua, lo que puede ayudar a moderar la humedad interior y mitigar la acumulación de humedad o los problemas relacionados con la condensación. ^{[ 60 ]}
• Precisión dimensional: Las técnicas de producción en fábrica dan como resultado bloques y paneles con tolerancias muy ajustadas, lo que puede reducir la necesidad de recortes en obra y minimizar el uso de materiales de acabado como mortero o yeso.
• Durabilidad: El AAC es resistente a plagas, moho y variaciones climáticas típicas. Mantiene su rendimiento estructural y térmico a lo largo del tiempo en condiciones normales, aunque su durabilidad a largo plazo puede depender de los detalles del diseño y los entornos de exposición. ^{[ 61 ]}

El hormigón celular autoclavado (AAC) también presenta varias limitaciones, sobre todo en regiones con prácticas constructivas diferentes a las de la mampostería monolítica, como el Reino Unido, donde son comunes los sistemas de muros de doble hoja .

• Capacitación especializada : La instalación de AAC requiere técnicas de construcción que pueden diferir de las utilizadas con la mampostería tradicional. Por lo tanto, los constructores pueden necesitar capacitación específica para manipular, cortar y ensamblar componentes de AAC de manera efectiva ^{[ 62 ].}
• Grietas por retracción: En las instalaciones de AAC pueden desarrollarse grietas por retracción no estructurales, especialmente en condiciones de humedad o después de la lluvia. Este fenómeno se observa con mayor frecuencia en bloques de baja calidad o en aquellos que no han sido sometidos a un curado con vapor adecuado durante su producción. ^{[ 63 ]}
• Fragilidad: El hormigón celular autoclavado (AAC) es más frágil que los ladrillos de arcilla convencionales o los bloques de hormigón denso. Esta característica exige un manejo cuidadoso durante el transporte y la instalación para minimizar las roturas.
• Fijaciones y sujetadores: Debido a su composición porosa y frágil, el AAC requiere sujetadores especializados para asegurar elementos como gabinetes o estantes. Generalmente se utilizan tornillos largos y anclajes de pared diseñados para AAC, placas de yeso o mampostería ligera. Los tacos de pared de plástico convencionales y las brocas para mampostería generalmente no son adecuados. ^{[ 64 ]} En aplicaciones de alta carga, pueden ser necesarios anclajes certificados ^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]} y la perforación debe realizarse con brocas de acero de alta velocidad ( HSS ) sin acción de percusión para evitar grietas. ^{[ 65 ] [ 66 ]}
• Limitaciones del aislamiento: Los bloques AAC fabricados con densidades más bajas (por ejemplo, 400 kg/m³ según la norma europea B2.5) pueden requerir espesores de pared considerables —a menudo superiores a 500 mm— para cumplir con los estándares de aislamiento térmico en climas fríos como el norte de Europa. Esto puede contrarrestar las ventajas de espacio y coste en algunas aplicaciones. ^{[ 62 ]}
• Sensibilidad al agua: La estructura aireada del AAC contiene finos huecos de aire que pueden absorber humedad. En ambientes con ciclos de congelación y descongelación, el agua absorbida puede expandirse al congelarse y dañar la estructura del bloque. En tales condiciones, se recomiendan acabados protectores y detalles constructivos adecuados. ^{[ 68 ]}

• Contenido multimedia relacionado con el hormigón celular autoclavado en Wikimedia Commons.
• Historia del hormigón celular autoclavado
• Uso correcto del hormigón celular autoclavado – Revista Masonry, junio de 2008
• Asociación de Productos de Hormigón Aireado
• Hormigón celular autoclavado – Asociación del Cemento Portland