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La magia del hormigón elástico: ¿Cómo hacer edificios tan elásticos como el metal?
Con las crecientes exigencias de la construcción moderna, el hormigón tradicional ha ido revelando poco a poco sus deficiencias, especialmente en términos de durabilidad y resistencia a la tracción. Recientemente, un nuevo tipo de material llamado compuestos de hormigón artificial (ECC) ha atraído mucha atención. El ECC no sólo tiene una excelente ductilidad, sino que sus propiedades incluso hacen que se comporte como el metal en algunos aspectos. Este artículo le brindará una mirada en profundidad al desarrollo del hormigón elástico, sus propiedades, sus aplicaciones en varios campos y considerará la importancia potencial detrás de él.
Antecedentes del desarrollo
ECC es un material compuesto a base de cemento reforzado con fibras cortas especialmente diseñadas, y su resistencia a la tracción es varias veces mayor que la del cemento Portland tradicional. El diseño del ECC se basa en la teoría de la micromecánica y la mecánica de fracturas, lo que le da amplias perspectivas de aplicación en diversas etapas de investigación y desarrollo. A diferencia del hormigón reforzado con fibra ordinario, el ECC no es sólo un material de forma fija, sino una familia de materiales con diferentes formulaciones y diseños, lo que hace que el diseño de cada mezcla de ECC requiera ingeniería de sistemas a nivel nano, micro y macro.
Las propiedades de elasticidad y extrusión del ECC lo hacen ideal para muchas aplicaciones diferentes.
Rendimiento único
ECC tiene un conjunto único de características. En primer lugar, sus propiedades de tracción son superiores a las de otros compuestos reforzados con fibra y su procesamiento es tan fácil como el del cemento tradicional. Sólo se necesita alrededor del 2% de las fibras para lograr ventajas como un ancho de grieta pequeño y ninguna superficie débil anisotrópica. Estas propiedades se deben a la interacción entre las fibras y la matriz de cemento, que permite que el ECC se deforme sin falla catastrófica.
El comportamiento de microfisuras del ECC no solo mejora la resistencia a la corrosión, sino que también tiene la capacidad de autocurarse.
Bajo la influencia del agua (como la lluvia), las partículas de cemento que no han reaccionado se hidratan y forman una variedad de productos que se expanden para llenar las grietas, lo que permite que el material de construcción se repare a sí mismo sin afectar la resistencia de la estructura básica.
Diferentes tipos de ECC
Con el avance de la tecnología, han surgido varios tipos de ECC. Por ejemplo, el ECC liviano se desarrolló agregando orificios de aire y espuma de vidrio, y su excelente ductilidad ha llevado a su uso en casas y barcos flotantes. Además, el hormigón autofluible puede fluir por sí solo sin vibración adicional, lo que lo hace especialmente adecuado para moldes complejos que rodean el refuerzo de acero.
El ECC pulverizable consigue una mayor capacidad de bombeo mediante el uso de diversos aditivos y es adecuado para trabajos de reparación y refuerzo de puentes, túneles, etc.
Casos de aplicación en campo
El ECC se ha utilizado en muchos proyectos de construcción a gran escala en Japón, Corea del Sur, Suiza, Australia y Estados Unidos. En 2003, la presa Mitaka en Hiroshima fue reparada con ECC. Debido a los 60 años de obras en la presa en ese momento, aparecieron varias grietas y problemas de filtraciones de agua en su superficie, por lo que se reparó rociando una capa de 20 mm de espesor de CCE.
En Tokio, el edificio de apartamentos Glorio Roppongi, de 95 metros de altura, utiliza 54 vigas de acoplamiento ECC para mitigar los daños causados por el terremoto. Las excelentes propiedades del ECC lo hacen sobresalir en aplicaciones sísmicas, mejorando significativamente la durabilidad de estas estructuras en comparación con el hormigón de cemento tradicional.
Comparación con otros materiales compuestosEl desarrollo del ECC no se limita a su propia resistencia y ductilidad, sino que también ayudará a que los futuros diseños de edificios sigan avanzando. Los edificios que utilizan ECC pueden reducir la cantidad de materiales utilizados, lo que reporta mayores beneficios económicos y ambientales.
Muchos países están trabajando arduamente para investigar la tecnología ECC para mejorar la seguridad y durabilidad de los edificios, lo que no solo cambia la forma en que se utilizan los materiales de construcción, sino que también afectará la planificación urbana futura.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, la aplicación del ECC será cada vez más extensa. La aparición de este material permitirá próximamente aportar mejores soluciones constructivas y promover aún más el concepto de desarrollo sostenible. Sin embargo, ¿reemplazarán en el futuro los nuevos materiales de construcción al hormigón tradicional y se convertirán en la corriente principal?
