Tecnología

Refuerzo para pavimentos

Varios son los medios por los cuales en la actualidad se puede contar con mejores pavimentos.
Uos sistemas de prefabricados de concreto se han implantado en los Estados Unidos en la construcción de estacionamientos. En ningún otro sistema estructural se emplean tantos prefabricados de concreto como en estos estacionamientos, pues cuando este tipo de edificios se construye, presenta una elevada resistencia y durabilidad, así como notables propiedades estructurales y estéticas al mismo tiempo que un reducido mantenimiento. Las losas TT prefabricadas en planta, constituyen los componentes principales. Estas estructuras se construyen para las superficies o pavimentos de estos estacionamientos y son producidas en planta durante la realización de los cimientos de la obra.

Gracias a su elevada impermeabilidad al agua, las losas prefabricadas TT son poco susceptibles de ser atacadas por el agua de procedencia natural con cloruros, como ocurre en las zonas costeras y en climas del hemisferio norte, en donde en la infraestructura vial se emplean con frecuencia las sales de deshielo. No obstante, el agua con cloruros puede actuar como electrolito, lo que favorece la formación de óxido en la armadura de acero. Si ataca a la armadura de acero, se pueden formar fisuras y desconchamientos. Finalmente, la corrosión puede acarrear problemas con costosas consecuentes por trabajos de reparación. Una solución para los sistemas de losas TT que evita prácticamente todo tipo de corrosión son las mallas de fibras de carbono en lugar de mallas de acero. La malla de fibras de carbono es inerte y no reacciona con los cloruros. Al mismo tiempo, la armadura de fibras de carbono permite realizar almas con menor anchura de manera que se pueden obtener reducciones de 9% en el peso de las losas TT sin influir negativamente en el rendimiento.

Concreto autocompactable
Las mezclas de concreto que hoy día se emplean en la mayoría de las modernas líneas de producción de losas TT son apropiadas para armaduras de mallas de fibras de carbono. No obstante, en el diseño de la mezcla es necesario tener en cuenta diversos aspectos específicos del producto para obtener una producción más eficiente y un rendimiento optimizado. El concreto autocompactante es un tipo de mezcla ideal para fabricar prefabricados de concreto que se van a reforzar con mallas de fibras de carbono. Este concreto fluye alrededor de la armadura y rellena el molde sin que sea necesario vibrar el concreto para que se compacte. El material fluido permite utilizar una armadura con pequeños orificios en la malla para recibir el concreto sin que los agregados se bloqueen. Además, los agregados elegidos deben tener un tamaño nominal de 3/4 de pulgada (1,9 cm), conforme la norma ASTM núm. 67. Por eso, el tamaño de los agregados es importante para que la mezcla pueda fluir libremente entre las mallas de la armadura. Para estas mezclas se puede utilizar cualquier arena adecuada para concretos de calidad. Una mezcla se debe planificar de manera que sea resistente a la segregación. Esta mezcla de concreto podrá sufrir una segregación dinámica, siempre que no se hubiera tomado en cuenta para el correspondiente método de colado. Por su parte, una mezcla con elevada viscosidad puede evitar la segregación. Esto se puede conseguir fácilmente con escorias de alto horno granuladas o humo de sílice como adición o estableciendo un reducido valor de la relación agua-cemento.

Armadura de refuerzo no metálica
En las construcciones de concreto se originan grandes daños debido a que el acero de la armadura se oxida y se dilata, de modo que daña la estructura de concreto. Una nueva barra de armadura recientemente creada con plástico reforzado con fibra de vidrio, puede representar en muchos de estos casos una alternativa apropiada desde el punto de vista técnico y económico al uso de armaduras de acero o a los sistemas convencionales de protección contra la corrosión (recubrimiento, protección catódica contra la corrosión, etc.) La mayoría de barras de armadura de plástico reforzado con fibra de vidrio, se fabrica con un método llamado Pultrusian. Consiste en fibras de vidrio portantes agrupadas y orientadas en fila, recubiertas por una resina artificial que protege de forma duradera las fibras de vidrio contra la penetración de medios alcalinos y al mismo tiempo distribuye las cargas entre las fibras.
El uso de una resina híbrida de vinilester y de fibras de vidrio de alta resistencia, proporciona una barra de armadura muy resistente a largo plazo (módulo de elasticidad: 60 000 N/mm2, resistencia duradera muy superior a 1000 N/mm2) hasta la fractura, el material tiene un comportamiento elástico lineal. El comportamiento de falla es frágil. La adherencia entre la barra y el concreto queda garantizada por el corrugado que se fresa posteriormente en la barra procesada y endurecida. Las armaduras de fibra de vidrio se utilizan en el concreto desde los años ochentas. Sobre todo en Estados Unidos y en Canadá, se emplean las barras como armadura contra las fisuras en puentes, pavimentos y en construcciones de infraestructura que están sometidas a las sales de deshielo en invierno.

Posibilidades de aplicación
La armadura de fibra de vidrio no se oxida, de modo que es ideal para utilizarla en construcciones que en invierno están sometidas a los efectos de las sales de deshielo.
En Canadá hace ya varios años que las armaduras de fibras de vidrio de alta resistencia se utilizan en los tableros de los puentes, pavimentos y en muros de impacto de puentes. En las zonas portuarias y en los muros de sujeción de las orillas que están sometidas de forma más o menos continua a los efectos del agua marina, el
empleo de las barras de fibra de vidrio también pueden eliminar los daños que, debido a la corrosión del acero de la armadura, originan costosos trabajos de reparación y de reconstrucción. Las barras se pueden colocar con un recubrimiento de concreto mínimo.
De modo que no es necesario aplicar ningún revestimiento para proteger la superficie de concreto contra la corrosión. En las plantas industriales en las que se fabrican, procesan y transportan medios corrosivos, el empleo de una armadura reforzada con fibra de vidrio en la losa de cimentación y los muros puede proporcionar ventajas económicas. Con la colocación de una armadura que no se oxida se puede prescindir de costosos recubrimientos sensibles a los esfuerzos mecánicos (abrasión) que cubran todas las fisuras.

Normas
En las piezas y prefabricados delgados se pueden utilizar barras compuestas de fibra de vidrio con un recubrimiento de concreto mínimo necesario conforme a la norma DIN 1045-1 para la transmisión completa de las cargas del concreto a la barra. De este modo se pueden realizar piezas de concreto especialmente delgadas que en ningún caso necesitan una protección contra la corrosión (recubrimiento, etc.), ya que las barras de la armadura no se pueden oxidar.

Dimensionamiento
Actualmente, sólo en Japón y en Canadá (C5A 5806) existen normas para el dimensionamiento de piezas de concreto reforzadas con barras de fibra de vidrio. En EUA rige la norma ACI 440. La Federación Internacional del Concreto (fib), está elaborando ahora una norma para el dimensionamiento con barras de fibras de vidrio tomando como referencia el Eurocódigo 2.

Sistema de pavimentación con varillas de polímeros reforzados con fibra de vidrio

Quebec estudia el pavimento de concreto continuamente reforzado con varillas de polímeros reforzados con fibra de vidrio. El primer pavimento de concreto de Quebec fue construido en Montreal en los años 1920. Aunque el pavimento de concreto ha sido usado extensivamente desde entonces para la construcción de carreteras en la provincia, no siempre se ha desempeñado como se esperaba. Por ejemplo, el primer pavimento de concreto reforzado con juntas construido en la carretera 40 (HW- 40) en Montreal, Quebec, durante los años 60s tiene un excesivo deterioro de juntas como resultado del alto volumen de tráfico.

Desde principios de los años noventas, el Ministerio de Transportación de Quebec ha puesto renovado énfasis en la construcción de pavimentos de concreto que duren mucho tiempo ajustándose al tráfico local y a las condiciones climáticas. En el año 2000, estos esfuerzos condujeron a la instalación de la primera carretera de Canadá con pavimento de concreto con refuerzo continuo. Cinco años más tarde, sin embargo, surgieron dudas sobre el desempeño a largo plazo de este tipo de pavimento, ya que se descubrió que partes del pavimento inicial tenían un recubrimiento insuficiente sobre las varillas y las muestras de corazones demostraron que el refuerzo longitudinal se estaba corroyendo en grietas transversales. Estas observaciones, combinadas con el conocimiento de que se esparce sal anticongelante condujeron a utilizar acero galvanizado como el refuerzo estándar para los proyectos subsecuentes y continuar investigando otros sistemas con mayor resistencia a la corrosión.

Como parte de estas investigaciones, el Ministerio de transporte y la Universidad de Sherbrook empezaron a estudiar el uso de varillas de polímeros reforzados con fibra de vidrio. Desde entonces se ha construido un tramo de pavimento de pruebas en la carretera HW-10 que va hacia el oriente en Montreal.

Objetivos y fases
El espaciamiento y el ancho de las grietas generalmente son reconocidos como los indicadores más críticos del desempeño de una losa de pavimento con refuerzo continuo. Usando un dispositivo para medir distancias y un comparador de grietas, se investigó el pavimento para ver las grietas 20 días después de que la losa fue colada y cada dos meses a partir de entonces. Recientemente, se empezó a usar un indicador digital con una resolución de 100 nm (0.004 mil) para evaluar los cambios en los anchos de las grietas. Cabe decir que se dispone de abundantes datos para pavimento con refuerzo continuo con refuerzo de acero. Sin embargo, no tenemos información para pavimento con refuerzo continuo, reforzado con polímero con fibra de vidrio. Los objetivos del actual estudio son:
• Investigar los comportamientos mecánicos y de agrietamiento de pavimento con refuerzo continuo, reforzado con polímero con fibra de vidrio y compararlos con los de pavimento de refuerzo continuo convencional.
• Desarrollar un modelo analítico, basado en elementos finitos no lineales, para pavimento con refuerzo continuo, reforzado con polímero con fibra de vidrio.
• Introducir ecuaciones de diseño para dicho pavimento.
Los objetivos específicos incluyen la determinación de los efectos de la relación del refuerzo, el tipo, espaciamiento, recubrimiento y diámetro de varillas, así como el número de capas de varillas, y espesor del pavimento en un ancho y espaciamiento de grietas. El programa de investigación incluye tres fases:
• Diseño, instrumentación, y construcción de losas de prueba para pavimento con refuerzo continuo, reforzado con polímero con fibra de vidrio.
• Monitoreo y pruebas periódicas de losas del pavimento en los 24 meses posteriores.
• Modelado analítico para predecir el desempeño más amplio de este tipo de pavimento. c

Referencias:
“Las armaduras de mallazos de fibras de carbón revolucionan las fabricación de losas TT”, Paul, Ramsburg, High Concrete Group LLC, Denver, Pennsylvania, PHI Planta de Hormigón Internacional, 4, 2008.

“Armadura no metálica: más posibilidades en la construcción maciza”, ing. Benjamin Jutte, Schöck Bauteile GmbH, Alemania, PHI Planta de Hormigón Internacional, 3, 2009.

“Pavement System Suiting Local Conditions”, Brahim Benmokrane, Mohamed Eisa, Sherif El-Gamal, Denis Thebeau, y Ehab El-Shalakawy, Concrete International, noviembre, 2008.

 

 

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