Un ingeniero de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) demostró que el hormigón se agrieta menos con fibras de acero del tamaño de un clip. El secreto está en utilizar el llamado hormigón autocompactante reforzado con fibra de acero (HACRFA), que hasta ahora se ha utilizado en otros ámbitos.
El refuerzo del hormigón con refuerzo de acero es una práctica muy común en la construcción. El ingeniero industrial Aimar Orbe Mateo (UPV/EHU) ha analizado hoy el posible uso para estas tareas de un material utilizado en otras aplicaciones: el hormigón armado con fibras de acero.
Según el estudio publicado en la revista Composites Part B: Engineering, este material presenta algunas ventajas frente al hormigón armado convencional; entre otras cosas, se agrieta menos y se puede utilizar para usos como la fabricación de tanques de retención cilíndricos.
Son materiales que ya se utilizan en la construcción, pero que tienen otras aplicaciones.
Aimar Orbe Mateo, investigador y profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao, dice que desde el principio tuvo claro que “tenía que ser algo que tuviera una aplicación práctica”. Así, el equipo desarrolló, como elemento de investigación, un material que puede ser utilizado en la construcción civil: el hormigón autocompactante reforzado con fibras de acero (HACRFA).
Son materiales que ya se utilizan en la construcción civil, pero que tienen otras aplicaciones. “El hormigón autocompactante, por ejemplo, se utiliza en edificios prefabricados. Si se usa en obras clásicas, es difícil de dosificar, porque este hormigón es muy fluido, muy líquido. Esta textura, por otro lado, permite superar los procesos específicos del hormigón convencional (vibraciones, arrastre con pala, etc.), ya que se mueve y compacta por sí solo”, especifica Orbe.
Las fibras de acero también se utilizan para reforzar el vidrio, “pero sobre todo para fabricar elementos secundarios: pavimentos de polígonos industriales, túneles, conducciones de saneamiento, etc.”, añade. Estas fibras son pequeñas tanto en longitud (50 mm) como en diámetro (1 mm), con dimensiones similares a un clip de papel abierto.
Del laboratorio a la realidad
Junto a las pruebas de laboratorio, el equipo también probó el uso que se le puede dar al citado material en la realidad. Para ello se levantó un muro de tres metros de alto por seis de largo y se dividió en 380 muestras, con las que se realizaron diversos ensayos, tanto destructivos como no destructivos, «para determinar las capacidades estructurales de las fibras de acero y, en en general, la capacidad de resistencia del muro”, destaca Orbe.
Como la resistencia de la estructura depende de la orientación y distribución de las fibras en el hormigón (imposible de observar a simple vista), el equipo de investigación recurrió a un sistema magnético. Primero, se creó un campo magnético dentro de las muestras; Luego, se analizaron los cambios producidos en ese campo. Por lo tanto, se aclaró la cuestión de en qué eje se orientaron preferentemente las fibras y la cantidad de fibras en cada muestra.
Las fibras de acero controlan las grietas mejor que el refuerzo de hormigón armado convencional.
Según este estudio, “las fibras se orientan en la dirección que nos interesa gracias a la fluidez del hormigón autocompactante”, especifica el investigador. Además de las pruebas antes mencionadas, el equipo realizó simulaciones por computadora de dinámica de fluidos. “Estas simulaciones nos han demostrado que la orientación que tomarán las fibras es predecible. De esta forma, podemos detectar debilidades y procesos de hormigonado inadecuados aguas arriba”, explica el investigador.
Otras pruebas de investigación han demostrado que las fibras de acero controlan mejor las grietas que pueden abrirse cuando el concreto se seca que el concreto reforzado convencional. “Miles de fibras, distribuidas por toda la masa, la compactan permanentemente”, especifica el ingeniero.
Orbe cree que, con la investigación citada, el material «ha llegado a un punto de madurez» y puede ayudar a facilitar algunos trabajos. Más concretamente, propone su uso para la fabricación de depósitos cilíndricos de retención de agua. Teniendo en cuenta la capacidad de HACRFA para controlar mejor el agrietamiento y los resultados de otros análisis realizados por este equipo de investigación, «la conclusión es: es más barato y más duradero que el diseño estructural convencional», explica Orbe.
Pero su uso (tanto para los usos propuestos por el equipo de investigación como para otros usos) requiere que “los contratistas sean conscientes de las ventajas de este material. Y es difícil convencer a los contratistas de que no pongan las tradicionales barras de acero, que todo se tiene que mezclar con el concreto, que se tiene que reforzar… Asimismo, el hecho de que no se vea el concreto secándose es motivo de desconfianza. . las fibras están bien distribuidas o bien orientadas. Además –señala Orbe– hay pocos ejemplos de construcciones realizadas con este sistema”.
Referencias bibliográficas:
- A. Orbe, E. Roji, R. Losada, J. Cuadrado. Modelos de calibración para la predicción de las resistencias residuales del hormigón reforzado con fibra de acero (CFRC). (2014). Compuestos Parte B: Ingeniería, 58: 408-417, http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.10.086.
- A. Orbe, J. Cuadrado, R. Losada, E. Rojí, 2012. Marco para el diseño y análisis de estructuras de hormigón autocompactante reforzado con fibras de acero. (2012). Construcción y Materiales de Construcción, 35: 676-686, ISSN 0950-0618, http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.135.
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