En el Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM se adaptan y mejoran métodos de prueba desarrollados en otras naciones para caracterizar el comportamiento del concreto reforzado con fibras, tecnología cada vez más utilizada en distintas obras mexicanas.
En nuestro país se emplea en pisos industriales, pistas de aeropuerto, carreteras y revestimiento de túneles y lumbreras, así como en sostenimiento de taludes.
Esta mezcla de cemento, grava, arena y agua con fibras plásticas o de acero se aplica para reducir y controlar el agrietamiento, así como para mejorar la resistencia al impacto y, principalmente, la tenacidad (energía de absorción).
Aunque es un recurso muy empleado en países desarrollados, no se conoce bien, por lo que en el mundo se estudian factores para caracterizar su desempeño mecánico.
En el II, un grupo liderado por Carlos Máximo Aire Untiveros ha instrumentado varios métodos de prueba, entre ellos el de doble punzonamiento, ganador del Premio Cemex a la Innovación 2014.
A diferencia del convencional, caracterizado por la máxima resistencia, el reforzado con fibras destaca por su cualidad posfisuración, refirió el experto.
En todas las obras, explicó, se someten a compresión muestras de cilindros de 15 por 30 centímetros para el control de calidad del regular. La carga máxima soportada (al comenzar a fracturarse) nos da su resistencia. Al descender, se genera la falla total del espécimen.
En el caso del reforzado, como su comportamiento se da más allá de lo tolerable, el control de calidad se establece mediante la carga-desplazamiento (resistencia residual) y la tenacidad, parámetros determinables en un laboratorio de pruebas a partir de una curva de carga-desplazamiento.
Además, observa la misma conducta que el convencional en una primera fase de carga-deformación. Sin embargo, en una segunda, conocida como posfisuración, las fibras trabajan en conjunto con el concreto y este peso desciende gradualmente por lo que se alcanza una resistencia residual y energía de absorción, cuyo valor depende de su contenido.
Aire Untiveros y colaboradores han instrumentado varios métodos para las propiedades del reforzado. Uno es la prueba de agrietamiento por contracción plástica, recomendada por el Instituto Americano del Concreto (ACI, por sus siglas en inglés).
Consiste en someter anillos de este material fresco a condiciones extremas de temperatura, humedad y viento para ponderar su índice de agrietamiento con diferentes dosis de fibra. Es importante porque México tiene zonas calurosas y con viento donde el concreto se fisura rápidamente. En áreas extremas, estos filamentos permiten controlar o mermar el índice referido.
Así, al evaluar las cantidades a petición de fabricantes, se determina con cuál se puede reducir este fenómeno por contracción plástica, detalló.
En el II también se instrumentó el ensayo de vigas para concreto reforzado con fibras para calcular la resistencia a la tensión. Si bien es práctico y sencillo (probetas de 32 kilos ensayadas a flexión), tiene una desventaja: la alta variabilidad de sus resultados (del 20 al 25 por ciento), por lo que es preciso ensayar un mayor número de probetas para llegar a un valor promedio.
En 2010, como una alternativa, este instituto fue el primero en México en instrumentar la prueba de paneles de sección circular para estimar resistencia residual y tenacidad en concreto reforzado con fibras (después lo harían la Comisión Federal de Electricidad y algunas empresas).
Aunque ésta es trabajada con especímenes de 90 kilogramos, su divergencia en resultados es menor al primero: menos del 10 por ciento.
Por la alta variabilidad del proceso y a la complejidad de los paneles, en el II se aplicó el ensayo de doble punzonamiento, un desarrollo español (Aire Untiveros participó en la fase inicial de este proyecto en una estancia en la Universidad Politécnica de Catalunya).
Se trata de un método de tensión indirecta que permite determinar los mismos parámetros que el de vigas y paneles: resistencia residual y tenacidad.
Consiste en someter a doble punzonamiento cilindros estándar (probetas de 6.5 kilogramos), en una prensa con capacidad máxima de 20 toneladas.
Se hizo un estudio amplio con fibras sintéticas y de acero y diferentes probetas porque necesitábamos una base amplia de datos para establecer el protocolo de ensayo e implementar el método, expuso.
“Con esta alternativa que no reemplaza al de vigas y paneles, la variabilidad de resultados es del orden del 6 al 8 por ciento”, apuntó Aire Untiveros.
En el Taller Mecánico y el Departamento de Instrumentación del II se construyeron dispositivos de carga y montaje, así como un aditamento para medir las deformaciones en el ensayo. Este último tiene un precio de unos nueve mil dólares en el mercado. A la UNAM le costó menos de mil.
Actualmente, Aire Untiveros y colaboradores desarrollan la versión mexicana de un método para saber, a partir de una muestra, cuánta fibra de acero contiene un elemento de concreto.
Se trata de un método inductivo consistente en colocar una probeta en un medidor y a través del registro de la inductancia: se detecta un valor en megahertz y, con base en una curva, se obtiene el contenido de fibra. También se tritura la muestra para “hacer la prueba de calibración”.
A fin de mejorar la metodología ibérica, el II diseñará un dispositivo con ocho bobinas que permitirá dos lecturas, para conocer la orientación de la fibra contenida en un elemento de concreto. “Veremos cómo está el arreglo en las diferentes alturas de la probeta”.
Para el universitario es importante tener metodologías apropiadas encaminadas al control de calidad en el sector de la construcción. Con ese fin, tiene una propuesta, un proyecto interno en evaluación, adelantó.
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