CDT Reforzar el hormigón con textiles en lugar de acero permite utilizar menos material y crear estructuras esbeltas y ligeras con un impacto ambiental mucho menor.
Fuente: Chalmers
La tecnología para utilizar textiles de fibra de carbono ya existe, pero ha sido todo un reto, entre otras cosas, conseguir una base de cálculos fiable para estructuras complejas y abovedadas. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, presentan ahora un método que facilita la ampliación de los análisis y, por tanto, la construcción de puentes, túneles y edificios más respetuosos con el medio ambiente.
Gran parte del hormigón que utilizamos hoy en día tiene la función de actuar como capa protectora para evitar que se corroa la armadura de acero. Si en su lugar podemos utilizar armadura textil, reduciremos el consumo de cemento y también utilizaremos menos hormigón, con lo que reduciremos el impacto climático”, afirma Karin Lundgren, catedrática de Estructuras de Hormigón del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil de Chalmers.
El cemento es un aglutinante del hormigón y su producción a partir de piedra caliza tiene un gran impacto en el clima. Uno de los problemas es que durante la producción se liberan grandes cantidades de dióxido de carbono que han sido secuestradas en la piedra caliza. Cada año se producen en el mundo unos 4.500 millones de toneladas de cemento y la industria cementera es responsable de cerca del 8% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono. Por eso se está trabajando intensamente en la búsqueda de métodos y materiales alternativos para las estructuras de hormigón.
Reducción de la huella de carbono con construcciones más delgadas y aglutinantes alternativos
El uso de aglutinantes alternativos al cemento, como la arcilla o la ceniza volcánica, permite reducir aún más las emisiones de dióxido de carbono. Pero hasta ahora no está claro hasta qué punto estos nuevos aglutinantes pueden proteger la armadura de acero a largo plazo.
- Se podría evitar el problema de la protección contra la corrosión utilizando fibras de carbono como material de refuerzo en lugar de acero, ya que éste no necesita la misma protección. También se puede ganar aún más optimizando las estructuras de coraza delgada con un menor impacto climático”, afirma Karin Lundgren.
En un estudio publicado recientemente en la revista Construction and Building Materials, Karin Lundgren y sus colegas describen una nueva técnica de modelización que ha demostrado su fiabilidad en los análisis que describen cómo interactúa el refuerzo textil con el hormigón.
- Lo que hemos hecho es desarrollar un método que facilita el trabajo de cálculo de estructuras complejas y reduce la necesidad de realizar pruebas de la capacidad de carga”, afirma Karin Lundgren.
Un ámbito en el que la tecnología de refuerzo textil podría reducir significativamente el impacto ambiental es la construcción de suelos arqueados. Dado que la mayor parte del impacto climático de un edificio durante su producción procede de las estructuras del suelo, es una forma eficaz de construir de forma más sostenible. Una investigación anterior de la Universidad de Cambridge demuestra que el refuerzo textil puede reducir las emisiones de dióxido de carbono hasta un 65% en comparación con los suelos macizos tradicionales.
Método que facilita los cálculos
Una malla de refuerzo textil está formada por hilos, cada uno de los cuales consta de miles de filamentos finos (fibras continuas largas). La malla de refuerzo se vierte en el hormigón, y cuando se carga el hormigón reforzado con textiles, los filamentos se deslizan tanto contra el hormigón como entre sí dentro del hilo. Un hilo textil en el hormigón no se comporta como una unidad, lo cual es importante cuando se quiere comprender la capacidad del material compuesto para soportar cargas. La técnica de modelización desarrollada por los investigadores de Chalmers describe estos efectos.
- Se podría describir como si el hilo constara de un núcleo interior y otro exterior, que se ven afectados en distintos grados cuando se carga el hormigón. Desarrollamos un método de ensayo y cálculo que describe esta interacción. En los experimentos, pudimos demostrar que nuestra forma de calcular es suficientemente fiable incluso para estructuras complejas”, dice Karin Lundgren.
Ahora se sigue trabajando con otros colegas en el desarrollo de métodos de optimización para estructuras más grandes.
- Dado que el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) prevé que la superficie total construida en el mundo se duplique en los próximos 40 años debido al aumento de la prosperidad y el crecimiento demográfico, debemos hacer todo lo posible por construir de la forma más eficiente posible en cuanto a recursos para hacer frente al reto climático”, afirma Karin Lundgren.
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