Concreto reforzado

El concreto reforzado esencialmente es la versión mejorada del concreto simple, puesto que supera ciertas limitaciones mecánicas del material original (concreto), sin embargo, lo hace a costa de generar nuevas limitaciones e inconvenientes constructivos y de mantenimiento.

Este es un material constructivo que tiene más de 150 años de historia y que alcanzó su auge en la construcción e ingeniería civil durante el siglo XX, convirtiéndose en uno de los materiales actuales más usados en los proyectos constructivos alrededor del mundo, junto con el acero estructural.

A lo largo de toda su historia, el concreto reforzado ha sido sometido a múltiples experimentos e intentos de mejoramiento para alterar sus limitaciones inherentes, por lo que hoy en día existen diferentes tipos de este material, los cuales se aplican en todos los campos de la ingeniería civil.

Qué es el concreto reforzado

El concreto reforzado, también denominado concreto u hormigón armado, es un material compuesto que resulta convencionalmente de la incorporación de barras o mallas de acero en la masa del concreto. En otras palabras, es un concreto que cuenta con armadura metálica interna.

Sin embargo, cabe destacar que el concreto también es reforzado o armado con el uso de fibras de diferentes clases. Las fibras juegan un rol más similar al de un agregado que al de una armadura propiamente dicha, pero efectúan la misma función principal, aunque con ciertas particularidades.

Debido a que el concreto es un material constructivo frágil, cuyo principal defecto es su escasa resistencia a la tracción (en comparación con su elevada resistencia a la compresión), este necesita ser reforzado con materiales que sí poseen una gran resistencia a la tracción, como lo es el acero.

Gracias a que el concreto reforzado presenta una sensiblemente mayor resistencia a la tracción que el concreto simple, este es capaz de disminuir la formación de grietas y fisuras durante el fraguado y a lo largo de la vida útil de la estructura. Asimismo, las deformaciones abruptas por cargas considerables son minimizadas, ya que el acero de refuerzo también proporciona ductilidad.

Características del concreto reforzado

Además del incremento de la resistencia a la tracción y de la ductilidad, el concreto armado es un material que posee un amplio conjunto de características, cuyo estudio es de gran importancia en la ingeniera y construcción civil.

Por tanto a continuación mencionaremos las características principales del concreto reforzado y que constituyen la naturaleza de este material:

• Es un material que desarrolla complementariedad mecánica debido a la compatibilidad existente entre el concreto y el acero. De esta forma, cuando el concreto se deforma también lo hace el acero, y los esfuerzos son repartidos entre estos dos materiales.
• Existe una equivalencia entre los coeficientes de dilatación del concreto y del acero, lo cual permite construir elementos de gran volumen sin que se produzca agrietamiento excesivo, debido a la baja magnitud de las tensiones térmicas internas.
• El concreto y el acero desarrollan gran adherencia fisicoquímica, gracias a que durante el fraguado el concreto se contrae, reduciendo su volumen y presionan a la armadura metálica, la cual suele poseer estrías en su superficie para optimizar la adherencia.
• El pH alcalino del cemento protege, en principio, a la armadura de acero por medio de un proceso llamado pasivación, el cual reduce su tendencia natural a la oxidación. Pero, la carbonatación del concreto puede revertir la pasivación e incrementar el riesgo de oxidación.
• Durante la elaboración del concreto reforzado se produce un confinamiento mutuo entre el concreto y la armadura. Por lo que el concreto evita que la armadura sufra pandeo, y la armadura evita que el concreto resista esfuerzos de tracción.
• Existe un recubrimiento entre el concreto y la armadura, esto es, una separación mínima entre la superficie del concreto y la armadura de acero. Esta separación se encarga de proteger al acero de agentes corrosivos y para favorecer la adherencia con el concreto.
• Las piezas de concreto reforzado presentan una elevada relación peso-volumen, provocada mayormente por el peso específico del concreto común. Por esto, las piezas de concreto armado se encuentran restringidas geométricamente.
• El concreto reforzado es uno de los materiales constructivos más económicos debido principalmente a la asequibilidad de los componentes del concreto común (gravas, arena, agua y cemento) y al mínimo uso relativo del refuerzo.
• Es un material constructivo que conserva la simpleza del concreto, por lo que resulta ser capaz de adquirir un conjunto variado de geometrías (dentro de sus limitaciones) y no requiere mantenimiento complejo.     

Tipos de concreto reforzado

Solamente existe una clasificación del concreto reforzado la cual está dada en función al tipo de refuerzo que se incorpore en la masa matriz. Por tanto, existen actualmente a grandes rasgos tres tipos de concretos reforzados, los cuales son:

Concreto reforzado con barras de acero

El concreto reforzado con barras de acero es un concreto cuya armadura interna está compuesta por barras corrugadas de acero dispuestas en filas y columnas, encontrándose unidas en los puntos de intersección por medio de medio de alambres de amarra y de estribo.

En concreto, la armadura de este tipo de concreto es un conjunto de retículas de acero que se desarrollan longitudinal y transversalmente, para resistir los esfuerzos tensionales (tracción) y flexionantes, por un lado, y a los esfuerzos cortantes, por otro lado.

Concreto reforzado con malla electrosoldada

De forma similar al tipo anterior, el concreto reforzado con malla electrosoldada posee una armadura reticular interna de acero, pero que está formada por varillas finas de acero las cuales se encuentran unidas en los puntos de intersección por medio de soldaduras.

Aunque la malla electrosoldada de refuerzo puede elaborarse in situ, esta generalmente es prefabricada en instalaciones industriales, donde se efectúa la configuración de las varillas y la soldadura de las uniones con gran precisión, siguiendo altos estándares de calidad.

Concreto reforzado con fibras

A diferencia de los demás tipos, el concreto reforzado con fibras es un material que no posee una armadura interna en el sentido tratado. Más bien, es un material que se origina del mezclado de agregados gruesos (gravas), agregados finos (arena), cemento, agua y fibras (también se pueden adicionar aditivos a la mezcla).

Las fibras de refuerzo son filamentos discontinuos de grosor determinado que son repartidos aleatoriamente en la masa del concreto. Estas fibras se ocupan de incrementar la resistencia a la tracción del concreto, para reducir la fisuración por retracción del fraguado, el agrietamiento en condiciones de servicio y para aumentar la dureza.

Las fibras que se han utilizado para reforzar al concreto son de diferentes naturalezas, entre las usadas se encuentran las siguientes:

• Fibras de vidrio.
• Fibras de acero.
• Fibras de polipropileno.
• Fibras de carbono.
• Fibras de aramida.

Usos del concreto reforzado

El concreto reforzado es un material constructivo que se utiliza en todas las ramas de la ingeniería civil, debido principalmente a su asequibilidad y simpleza. No obstante, cada tipo de concreto armado tiene un rango de aplicación determinado:

• El concreto reforzado con barras de acero es utilizado principalmente en el campo estructural para construir columnas, vigas y cimentaciones.
• Por su parte, el concreto armado con malla electrosoldada se emplea mayormente en la construcción de pavimentos y losas, aunque también es de vital importancia en la construcción proyectiva de túneles, presas, etc.
• El concreto reforzado con fibras es el principal rival del concreto reforzado con malla electrosoldada en la pavimentación de instalaciones industriales, pistas de aeropuertos y túneles. E incluso puede ser utilizado para construir elementos estructurales delgados.

A pesar de que el concreto reforzado con fibras compite contra los concretos con armaduras internas, este tipo de concreto reforzado puede combinarse con los últimos para constituir un sistema estructural con mayor resistencia a la tracción.

Además, en el caso de la pavimentación industrial, tanto el concreto armado con malla electrosoldada como el concreto reforzado con fibras pueden ser mejorados mediante tratamientos químicos, encargados de elevar ciertas propiedades fisicoquímicas del concreto.

Un tratamiento de gran calidad y prestigio en el mercado internacional es el tratamiento BECOSAN®, el cual hace que el concreto del pavimento industrial incremente su dureza, y por lo tanto su resistencia, lo cual contribuye a su vida útil y a su mantenimiento.