Concreto mezclado con agua de mar y reforzado con barras GFRP. Nueva frontera de la sostenibilidad

Se cumplen cinco años desde la publicación del informe final: Concreto sostenible que utiliza agua de mar, agregados contaminados con sal y refuerzo no corrosivo, (Sustainable concrete using seawater, salt-contaminated aggregates, and non-corrosive reinforcement); o SEACON (por sus siglas en inglés).

Un exitoso proyecto de investigación y desarrollo de la Universidad de Miami (UM), el Politecnico di Milano (POLIMI) y la compañía Buzzi Unicem, entre otras prestigiosas organizaciones, bajo la dirección del reconocido investigador en ingeniería civil Antonio Nanni.

El informe comprobó la viabilidad de producir cementos seguros al mezclarlos con agua de mar y agregados con altos niveles de cloruro. En el caso del concreto reforzado u hormigón armado, esta realidad se ha hecho posible gracias a la invención en la década de los ochenta de las barras de refuerzos en polímeros compuestos reforzados con fibras, como las barras GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers).

Estas barras, cuyo uso se encuentra extendido entre diferentes aplicaciones alrededor del mundo, no se corroen como las varillas de acero. En consecuencia, la alta presencia de cloruros en el concreto no las afecta. En América Latina se distribuyen este tipo de refuerzos bajo la reconocida marca V-ROD®, la cual cumple con todas las certificaciones ASTM y ACI que rigen sus diferentes referencias.

Los impactos del proyecto SEACON son claros y esperanzadores. Los concretos combinados con barras FRP de refuerzo reducirán el uso de recursos vitales o fundamentales para el funcionamiento de los ecosistemas terrestres, como el agua, la arena y otros agregados; dado que se podrán reemplazar pronto con alternativas contaminadas con “sales” en la construcción de innumerables proyectos de infraestructura y edificaciones.

La mezcla de concreto consume una décima parte del uso industrial de agua dulce en el mundo, la cual equivale únicamente al 2.5 por ciento del agua en la tierra. El matrimonio entre concretos sostenibles y refuerzos GFRP “ampliaría la disponibilidad y la sostenibilidad de los elementos construidos en condiciones ambientales agresivas sin afectar su longevidad y durabilidad”, señalan los autores del informe.

El equipo de SEACON organizó la primera demostración de su investigación con la construcción de una alcantarilla abierta en Italia durante la última semana de noviembre de 2016, a lo largo de la autopista A1, cerca de la ciudad de Piacenza. Se consideraron tres diseños de mezcla de concreto (concreto tradicional, concreto mezclado con agua de mar y concreto producido con pavimento de asfalto reciclado) en combinación con diferentes tipos de refuerzo (varillas de acero, barras GFRP y varillas de acero inoxidable).

SEACON. 2015. Field demo of culvert in Italy.

Halls River Bridge

La segunda demostración fue la construcción del puente Halls River de cinco tramos en Homosassa Springs, Florida. El puente fue diseñado por el Departamento de Transporte de Florida para el condado de Citrus (FDOT: Florida Department of Transportation).

SEACON. 2015. Final Report. Hall River Bridge, Florida.

“Desde los pilotes hasta la cubierta y todo lo demás, cada parte del nuevo puente incluye algún tipo de elemento FRP. Los pilotes de concreto que soportan el puente están pretensados con cables compuestos de fibra de carbono (CFCC). Las vigas híbridas compuestas (HCB), que soportarán la plataforma del puente, se han utilizado en una docena de puentes en Estados Unidos, pero estos serán los primeros en Florida. Los polímeros reforzados con fibra de vidrio (GFRP) se encontrarán en múltiples elementos del nuevo puente: en las barandillas, los cabezales de pila, el tablero del puente y como refuerzo en las tablestacas pretensadas con CFCC que sirven como muros de contención”, indica el FDOT en su artículo: Halls River Bridge Replacement Project Showcases New Technologies.

Los investigadores denominaron al concreto mezclado con agua de mar Seacrete. “El nuevo puente Halls River también utilizará varios productos de concreto verde en combinación con refuerzo no corrosivo. Las tapas de los mamparos se fundirán con Seacrete, que tiene propiedades de mezcla idénticas al concreto convencional, pero el agua dulce se reemplaza con agua de mar y un retardador para compensar el alto contenido de cloruro. Además de ser más respetuoso con el medio ambiente, Seacrete muestra una mayor resistencia a edades tempranas que las mezclas de concreto convencionales”, agregan en la misma publicación. Todos los elementos de concreto se dejaron equipados con sensores para monitorear su desempeño.

Los costos de construcción del nuevo puente Halls River Bridge son aproximadamente un 30 % más altos que los de la construcción tradicional de concreto y acero. Pero se espera que estos costos iniciales adicionales se recuperen con ahorros significativos en costos de mantenimiento y vida útil extendida. El puente se espera que exceda sin problemas la vida útil de 75 años que exige el FDOT para todos los puentes nuevos que se construyan en el Estado.

El Hall River Bridge es “un ejemplo de cómo hacer estructuras de concreto con refuerzos FRP, incluidos pilotes, vigas, muros marítimos y tableros, que sean más duraderas, más resistentes y más seguras que la construcción actual”, dice Antonio Nanni, profesor de la facultad de ingeniería de la Universidad de Miami.

SEACON. 2015. Final Report. Hall River Bridge, Florida

Muelle Seacrete en Miami Beach

Este nuevo paradigma ya ha dado lugar a nuevas construcciones. En Miami Beach, en la propiedad de un ingeniero civil retirado, se construyó un muelle con barras GFRP de refuerzo y Seacrete. El nuevo propietario no creyó que llegaría el día en que se rompería la sacrosanta regla de la ingeniería según la cual la mezcla del concreto no puede contener agua de mar, naturalmente corrosiva.

Vanessa Benzecry, ingeniera de la Universidad de Miami a cargo del proyecto, prevé que el concreto con agua de mar revolucionará la industria de la construcción. “Si está construyendo en una zona marítima, puede tomar el agua de mar cerca de usted y mezclarla en el sitio. Eso eliminaría el costo de transporte de agua dulce”, afirmó para un artículo de finales de 2019 en el Miami Herald (A surprise ingredient could make this Miami dock the future of concrete construction).

Alan Sirkin, by Natalie Daniela Rey. © Miami Herald.

“El concreto a base de agua de mar será especialmente útil para las naciones insulares, como en el Caribe, con acceso limitado al agua dulce” dijeron los investigadores para el artículo.

Transformaciones en camino

Las construcciones del proyecto SEACON han incluido estudios completos y detallados de costeos y evaluación del ciclo de vida de las obras (LCC/LCA), los cuales han demostrado la viabilidad de las tecnologías articuladas en el proyecto.

Los objetivos que actualmente se están trabajando incluyen la proyección de una nueva generación de especificaciones de construcción y diseño que se propondrán para su inclusión a los Comités Técnicos de organizaciones internacionales de elaboración de estándares. Se espera que las nuevas especificaciones sean rápidamente promovidas por organizaciones nacionales dedicadas a su adopción.

También se esperan nuevas fases de investigación, como probar el efecto que tiene el agua de mar en cementos con bajo y alto contenido de óxido de aluminio (AI2O3) y en cementos resistentes a los sulfatos; así como recopilar más datos sobre los mecanismos de unión del cloruro.

[Imagen de entrada del © Citrus County Chronicle, por Matthew Beck]

Published by Aritrec S. A.

Representantes exclusivos Centro y Suramérica de barras FRP de refuerzo V-ROD® para estructuras de concreto.

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