Varillas de roca de basalto y resina

Es ampliamente conocido el problema de la corrosión que afecta a las varillas de acero usadas en concreto armado, el cual causa un impacto negativo. Por ejemplo, en el 2012 la India gastó en estructuras que sufrieron corrosión 70.3 billones de dólares con un PBI 1670 billones, en otras palabras 4.2% del PBI (Gerhardus et al 2016); el costo de corrosión en Estados Unidos en el 2016 fue de 2.5 billones de dólares (nace.org/publications/Cost-of Corrosion-Study/G2MT). Según Boyle y Karbhari (1994), el costo de la corrosión en puentes se puede estimar como dos veces el costo original del puente.

Las varillas de basalto se han empezado a usar como refuerzo alternativo a las varillas de acero en el concreto. La ventaja de las varillas de basalto sobre las barras de acero radica en que no sufren corrosión. Dichas varillas de basalto son la fusión de fibras de basalto provenientes de la roca volcánica y resina.

Ya existen estudios y ensayos a flexión y cortante de las vigas reforzadas con varillas de basalto, además de las buenas propiedades de las varillas para resistir fuerzas de tracción superiores al acero convencional. También se realizaron en el 2018 estudios de las propiedades estructurales de este material, para mostrar su diseño y uso como refuerzo alternativo en estructuras de concreto armado.

El basalto es una roca ígnea de color oscuro. 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. Las fibras de basalto frías son estructuras sustancialmente más resistentes que el acero o la fibra de vidrio en tensión. La primera producción de fibras de basalto se dió en los Estados Unidos en 1923. El objetivo del material, mencionado anteriormente, era ser utilizado en la fabricación de armas de guerra y naves aeroespaciales, debido a su bajo peso. La primera producción de fibra de basalto de manera industrial fue en Kiev-Ucrania en 1985 (Patnaik 2009).

Por otro lado, 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. Ver los códigos de diseños con fibras y normativa que se está empleando.

En el año 2003 Vladimir Brik gracias al programa IDEA, 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 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 (Ólafsson y Porhallsson 2009).

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. Además, la varilla de basalto tiene mayor resistencia a la corrosión que la varilla convencional de acero (Patnaik 2009).

En la universidad de Akron (Estados Unidos), se 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 (S. Neela 2010).

En la Universidad de Illinois (Estados Unidos), Ovitigala estudió la adherencia de las varillas de basalto mediante ensayos PULLOUT, además de ensayar vigas a flexión y corte. Se hace 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 (Ovitigala 2012).

En la Universidad de Bradfort (United Kingdom), Mahroug 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 (B. Mahroug 2013).

En la Universidad de Laval (Canadá), Amine 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. (M. Amine 2014).

Es ampliamente conocido 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 campo de la construcción, está el uso de materiales compuestos y dentro de este grupo recientemente las varillas de basalto como refuerzo del concreto.

En América del Norte, Europa y China ya 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.

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