El hormigón sigue siendo el rey de los materiales de construcción, tanto en España como en el resto del mundo. La convencional mezcla de cemento, agua, arena y grava o piedra triturada ofrece propiedades como una gran consistencia, bajo coste y rápido secado, pero las novedades tecnológicas son constantes. Se busca mejorar sus características para hacerlo más resistente, pero también obtener mezclas más adecuadas para aplicaciones como la impresión 3D, que se perfila como el futuro del sector.

Los últimos en aportar un nuevo enfoque son los miembros de un equipo de investigadores de la Universidad de Nuevo México (UNM), cuyo objetivo es diseñar "los bloques de construcción del futuro". La idea pasa por obtener un hormigón flexible para imprimir en 3D que no dependa de refuerzos de acero y sea más resistente frente a todo tipo de fracturas y grietas que el convencional.

"El hormigón por sí mismo no tiene propiedades de tracción, lo que significa que si tiras de un trozo de hormigón y empiezas a romperlo, puede quebrarse fácilmente. Es un material muy frágil", explica en un comunicado de prensa Maryam Hojati, profesora adjunta del Departamento de Ingeniería Civil, de la Construcción y Medioambiental de la UNM. Sus nuevas mezclas de hormigón pretenden reducir el mantenimiento y la necesidad de usar vigas de refuerzo, para "hacer que las infraestructuras públicas sean más duraderas y menos costosas de mantener".

Hormigón impreso

Cada año se utilizan 30.000 millones de toneladas de hormigón, pese a su altísimo coste para el medioambiente. Por cada tonelada, se liberan más de 600 kilos de CO2 a la atmósfera. Para evitarlo y, además, mejorar sus propiedades, científicos de todo el mundo están desarrollando nuevas mezclas para obtener compuestos más fuertes o que incluso sean capaces de almacenar energía.

Una tendencia creciente se centra en mezclas idóneas para la impresión 3D, para lo que los investigadores deben resolver un doble reto: obtener un material lo suficientemente fuerte y resistente, pero que tenga la fluidez y viscosidad necesarias para salir por la boquilla de impresión sin atascarse. Además, el objetivo final de esta tecnología es automatizar los procesos de construcción sin intervención humana, y la necesidad de utilizar refuerzos y armazones impide en la mayoría de casos ese plus que ofrece la impresión 3D.

"Si hablamos de impresión 3D o fabricación aditiva en el campo de los metales y los plásticos, está en una fase muy avanzada, pero la impresión de hormigón aún está en desarrollo", asegura Muhammad Saeed Zafar, asistente de investigación de posgrado en el equipo de Hojati. "Si conseguimos diseñar con éxito un material ultradúctil sin utilizar barras de acero convencionales, se resolverá el problema de la incompatibilidad del refuerzo con el proceso de impresión 3D".

Para resolverlo, Hojati y sus compañeros crearon una sustancia conocida como material cementoso ultradúctil autorreforzado, que ya está patentada para proteger su propiedad intelectual. Para elaborarla, tuvieron que ser muy cuidadosos y pacientes a la hora de equilibrar los ingredientes de la mezcla, para que el hormigón resultante se mantuviera firme por sí mismo una vez seco y, a la vez, facilitara la extrusión de la boquilla de la impresora.

Capacidad de deformación

Así, los investigadores imprimieron distintas mezclas en distintas formas y diseños diferentes, desde prismas hasta huesos de perro, y después comprobaron su resistencia a fuerzas como la flexión o la tracción directa. En cada caso fueron variando los componentes, con materiales como el alcohol polivinílico, las cenizas volantes, el humo de sílice o las fibras de polietileno de peso molecular ultraalto.

Entre todas ellas, protegieron con la patente cuatro mezclas diferentes, que alcanzaban hasta un 11,9% más de capacidad de deformación. Eso las hace más resistentes que el hormigón convencional, sobre todo frente a fenómenos naturales como los terremotos o los vientos huracanados, capaces de ejercer una tensión lateral sobre los edificios que puede tener consecuencias catastróficas.

"Gracias a la incorporación de grandes cantidades de fibras poliméricas cortas en este material, podría mantener unido todo el hormigón cuando se sometiera a cualquier carga de flexión o tracción", sostiene Hojati. "Si utilizamos este material a mayor escala, podremos minimizar la necesidad de refuerzos externos a la estructura de hormigón impresa".

Merced a investigaciones como la de la UNM, la impresión 3D de hormigón sigue avanzando, con la vista puesta en proyectos tan ambiciosos como la construcción de hábitats en la Luna o de barrios enteros en tiempo récord y con menos necesidad de trabajadores humanos aquí en la Tierra. 

Las primeras muestras de su potencial ya están construidas y son el equivalente a una puerta abierta al futuro. Uno de los proyectos más recientes ha tenido lugar en Portugal, donde han conseguido imprimir en 3D una casa entera en sólo 18 horas. Este proyecto, liderado por el estudio de arquitectura Havelar y la constructora COBOD, permite precios de apenas 1.500 euros el metro cuadrado (un 50% de lo habitual), gracias a la velocidad de construcción, la reducción de mano de obra y de los materiales necesarios para levantar el edificio.