Desarrollan metodología constructiva para aumentar la vida de elementos deteriorados de hormigón

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Un equipo de científicos del Instituto de Ingeniería Civil y Tecnologías de la Construcción de Corea creó un método en base a paneles reforzados con un textil de fibras de carbono y un mortero cementicio especial. La combinación de estos elementos, asegura la investigación, aumenta hasta 3 veces la vida útil de una estructura de hormigón que se encuentre en mal estado. En Hormigón al Día, te contamos detalles de este interesante desarrollo.

Si bien la resistencia del hormigón es probada, con el paso del tiempo y también por el uso, el material tiende al desgaste y a presentar deterioros. Esto se puede apreciar en estructuras como puentes, túneles e incluso, edificios residenciales.

Uno de los desarrollos que se han realizado para mejorar este aspecto del hormigón consiste en la incorporación de paneles de fibra de carbono para su refuerzo, los que se aplican directamente a la superficie del elemento gracias a un adhesivo orgánico que no resiste al fuego y que puede fallar cuando se expone a la humedad.

Finalmente, las consecuencias de esos deterioros se hacen evidentes: los elementos de hormigón ven reducida su vida útil y se tienen que reparar o, derechamente, demoler, con todos los inconvenientes que eso puede tener, por ejemplo, si hablamos de un entorno urbano altamente poblado.

Por este motivo, investigadores del Instituto de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción de Corea (KITC, en sus siglas en inglés), desarrolló un método de refuerzo estructural que utiliza una rejilla “tejida” en base a fibras de carbono y un mortero cementicio. De esta forma, dicen, se puede doblar la capacidad de carga de los elementos deficientes y triplicar su vida útil.

Paneles de fibra de carbono para estructuras más duraderas

Liderado por el Doctor Hyeong-Yeol Kim, el equipo de científicos del KITC desarrolló un método efectivo y eficiente de refuerzo estructural para estructuras de hormigón que se encuentren deterioradas. Este método, consiste en el uso de paneles textiles reforzados con mortero, los que están fabricados con una rejilla tejida con fibra de carbono y una delgada capa de mortero cementicio.

Foto: Fabricación del panel con refuerzo textil de fibra de carbono. A) Primera capa de mortero y colocación de la rejilla de textil; B) Segunda capa de mortero; C) Paneles especiales ya curados

Estos paneles tienen un grosor de 20 milímetros y en su centro, se coloca el refuerzo de fibra de carbono. Según comentaron los desarrolladores de este método, su aplicación se realiza directamente a la superficie del elemento de hormigón a mejorar.

Una vez colocado, se aplica la lechada cementicia, que sirve como adhesivo. Este tipo de mortero, desarrollado por los investigadores del KITC, es resistente al fuego y además, repele la acción del agua, lo que evita la humedad. De la misma forma, informó el equipo desarrollador, el tejido a base de fibras de carbono también es resistente al fuego y a la acción del agua.

Una de las ventajas de este método, explicaron los científicos, es que este nuevo método puede utilizarse en elementos de hormigón ya colocados, sin necesidad de incurrir en reparaciones. Asimismo, al ser un panel con alta resistencia al fuego, también puede usarse para mejorar la resistencia de elementos de hormigón que puedan verse enfrentados a incendios.

Foto: Fabricación de los elementos de hormigón de prueba. A) Astillado de la superficie de hormigón; B) Ensamblaje del panel especial; C) Bombeo de la lechada; D) Detalle de la lechada

Los estudios realizados también indicaron que es posible utilizar esta metodología constructiva en sobre hormigón húmedo y en condiciones climáticas similares a las del invierno. En efecto, se probó que este tipo de paneles y el mortero que sirve de adhesivo resisten la acción de agua directa, impidiendo que se despeguen del elemento de hormigón al cual van adheridos.

Un método constructivo para mejores elementos de hormigón

De acuerdo a los ensayos realizados por los investigadores del KITC, la falla por carga de las estructuras de hormigón reforzadas con este método aumentó al menos en 1,5 veces comparadas con un elemento no reforzado. Asimismo, se evaluó la resistencia a cloruros de estos paneles para ver su comportamiento en un entorno rico en este tipo de elementos.

Aquí, los investigadores destacaron que el tejido de fibra de carbono, a diferencia de las barras de acero para refuerzo, no se corroe, por lo que esta nueva metodología puede utilizarse tanto en carreteras y edificios de estacionamientos como para reforzar la resistencia de estructuras de hormigón que se ubiquen en la costa o que estén expuestas a ambientes ricos en cloruros.

Foto: Gráfico de la relación entre la carga aplicada versus el desplazamiento vertical de los elementos ensayados

El equipo del KITC también realizó testeos separados de durabilidad de estos paneles, llegando a la conclusión que su vida útil es de más de 100 años. “Este aumento -explicaron- se puede atribuir al mortero cementicio especial que desarrolló el grupo, que contiene un 50% de escoria granulada proveniente de hornos de fundición, material que se obtiene desde la industria acerera”.

Con todo, los investigadores subrayaron que el mortero, además de tener una resistencia al fuego mucho mayor que otros productos similares, es económicamente más eficiente. De hecho, según los científicos del KITC, esta lechada puede reducir hasta en un 40% los costos de una construcción, en comparación con los métodos existentes para adherir textiles fabricados con fibra de carbono.

Foto: Patrones de fractura en la parte superior de los distintos elementos ensayados

Finalmente, el líder de la investigación comentó que el motivo del grosor de los paneles se debe a que su producción y exportación será “mucho más sencilla. Los paneles tienen un tamaño relativamente pequeño, de 1 metro por 2 metros, y deben conectarse en el sitio de la obra. Estamos desarrollando una manera efectiva de conectarlos y las pruebas de comportamiento de este método se realizarán a finales de 2020”, adelantó el Doctor Kim.

Foto: Detalle de la ruptura del textil
Foto: Aplicación en terreno de la nueva metodología constructiva. A) Instalación del panel especial; B) Bombeo del mortero cementicio; C) Sección finalizada

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