El basalto es una roca volcánica que se formará durante las erupciones por solidificación de las corrientes de magma. Estas corrientes cristalizan a veces en forma de prismas hexagonales llamados órganos basálticos, verdaderas curiosidades turísticas. Está compuesto por silicatos de magnesio y hierro y constituye la tercera parte de la corteza terrestre. El fondo de los océanos está totalmente compuesto por basalto. El proceso de producción de las fibras de basalto consiste en pulverizar las rocas de basalto. Luego, los fragmentos de la roca de basalto son sometidos a altas temperaturas, para ser extruidas por máquinas y obtener las fibras de basalto.
Una roca volcánica dura y densa que se puede encontrar en la mayoría de los países del mundo, el basalto es una roca ígnea de color oscuro, lo que significa que comenzó en un estado fundido. Durante muchos años, el basalto se ha utilizado en procesos de fundición para hacer baldosas y losas para aplicaciones arquitectónicas. Además, los revestimientos de basalto fundido para tubos de acero exhiben una resistencia a la abrasión muy alta en aplicaciones industriales. En forma triturada, el basalto también se utiliza como agregado en el hormigón.
En la última década, el basalto se ha convertido en un competidor en el refuerzo de fibras de materiales compuestos. Los defensores de este recién llegado afirman que sus productos ofrecen un rendimiento similar al de las fibras de vidrio S-2 a un precio entre el vidrio S-2 y el vidrio E, y pueden ofrecer a los fabricantes una alternativa menos costosa a la fibra de carbono para productos en los que este último representa sobre ingeniería.
La fibra de basalto se produce en un proceso continuo similar en muchos aspectos al utilizado para fabricar fibras de vidrio. La roca de basalto extraída primero se tritura, luego se lava y se carga en un recipiente conectado a alimentadores que mueven el material a baños de fusión en hornos calentados por gas. Aquí, el proceso es realmente más simple que el procesamiento de fibra de vidrio porque la fibra de basalto tiene una composición menos compleja. Las fibras de basalto no presentan materiales secundarios.
El proceso requiere solo una línea de alimentación para transportar la roca de basalto triturada al horno de fusión. Por otra parte, Los fabricantes de fibra de basalto tienen menos control directo sobre la pureza y consistencia de la piedra de basalto en bruto. Si bien el basalto y el vidrio son silicatos, el vidrio fundido, cuando se enfría, forma un sólido no cristalino. El basalto, sin embargo, tiene una estructura cristalina que varía según las condiciones específicas durante el flujo de lava en cada ubicación geográfica. El basalto combina tres minerales de silicato: plagioclasa, piroxeno y olivino.
Las fibras de basalto frías son estructuras sustancialmente más resistentes que el acero o la fibra de vidrio en tensión.
Las varillas de basalto son materiales compuestos que resultan de la combinación de fibras de basalto, resina epóxica y resina poliéster. Los estudios sobre el uso del basalto son relativamente nuevos.
En el año 2003 gracias al programa IDEA, se estudió la adherencia de las varillas de basalto, así como el comportamiento a flexión de vigas de concreto reforzadas con varillas de basalto. Se encontró buena adherencia en barras de cuatro y ocho corrugaciones, además de obtener una excelente aproximación en el cálculo de momento nominal respecto de la norma ACI 440R.06.
En el 2009 la Universidad de Reikjavik (Islandia), se estudiaron las propiedades mecánicas de la fibra de basalto, la resistencia a los álcalis, la resistencia al agua y su estabilidad térmica. Tambien el mismo año, en la Universidad de Akron (Estados Unidos), se estudió la fibra de basalto y se realizó la primera aplicación en elementos de concreto armado y su aplicación en infraestructuras de transporte. Viendo que la varilla de basalto tiene mayor resistencia a la corrosión que la varilla convencional de acero.
En el 2010 la universidad de Akron (Estados Unidos), estudió el comportamiento a flexión de elementos de concreto reforzados con barras de basalto con y sin fibras de polipropileno. Se encontró que las relaciones de la norma ACI 440R.06 tienen una excelente aproximación con los ensayos experimentales.
En el 2012 la Universidad de Illinois (Estados Unidos), se estudió la adherencia de las varillas de basalto mediante ensayos PULLOUT, además de ensayar vigas a flexión y corte. Se hizo un análisis comparativo entre la norma norteamericana, canadiense, británica y japonesa sobre la resistencia de las vigas a corte. Se encontró que la norma japonesa es la que da los resultados más aproximados respecto a los ensayos.
En el 2013 la Universidad de Bradfort (United Kingdom), se estudió el comportamiento de losas continúas reforzadas con barras poliméricas (varillas de basalto y varillas de carbono). Se encontró que, para el cálculo de deflexiones, la norma canadiense CSA e ISIS dan excelentes resultados.
En el 2014 la Universidad de Laval (Canadá), se estudió el anclaje de las barras de basalto, así como la respuesta mediante el PULLOUT del anclaje de varillas de vidrio y varillas de basalto, ensayándose barras de diferentes diámetros.
Planteamiento del Problema
El problema de corrosión que afecta a las varillas de acero usadas en concreto armado, ya que, pese a los avances tecnológicos, el problema de la corrosión sigue siendo latente. En el sector de la construcción, está el uso de materiales compuestos y dentro de este grupo recientemente las varillas de basalto como refuerzo del concreto.
Problema Principal
¿De qué manera el uso de las varillas de basalto tendrá mayor ventaja estructural que las varillas de acero frente a cargas de gravedad?
Problema Secundario
¿De qué manera ensayar las propiedades mecánicas de las varillas de basalto?
¿De qué manera los usos de las varillas de basalto sustituirían a las varillas de acero ASTM615?
En América del Norte y Europa existen estructuras construidas con dicho material. Por otro lado, la producción del acero ha dado como consecuencia un gran impacto ambiental que incluye el agotamiento de recursos no renovables hídricos y el calentamiento global.
Las varillas de basalto pueden reemplazar con ventaja a las varillas de acero en la construcción de vigas y losas de concreto armado. Las investigaciones de hoy en día permiten la sustitución de las varillas de acero.
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