UHPC significa Hormigón de ultra altas prestaciones. El hormigón normal es el hormigón estándar utilizado para la mayoría de losas, vigas, pilares y cimientos. La diferencia clave no es sólo la resistencia. La mayor diferencia es cómo se comporta el material después de agrietarse, además de su capacidad para bloquear el agua y las sales durante una larga vida útil. El UHPC suele requerir un estricto control de producción. El hormigón normal es más tolerante, más barato y más fácil de obtener a gran escala.
A continuación encontrará una comparación práctica que le ayudará a elegir el material adecuado para su proyecto.
¿Qué es el hormigón normal?
El hormigón normal es el principal material de construcción a base de cemento utilizado en la construcción diaria. Utiliza cemento, agua, árido fino, árido grueso y aditivos cuando es necesario. Su resistencia a la compresión varía según el diseño, pero muchas mezclas de uso general se sitúan en el rango de 20-40 MPa gama.
El hormigón normal funciona bien porque es fácil de dosificar, fácil de colocar y rentable. También es fácil de reforzar con barras. Así es como la mayoría de los sistemas de hormigón estructural manejan la tensión.
Donde el hormigón normal es habitual
- cimentaciones residenciales
- vigas y pilares con barras de refuerzo
- losas sobre el suelo
- aceras
- muros de contención
¿Qué es el UHPC?
El UHPC es un compuesto cementoso avanzado. Suele ser reforzado con fibra, tiene una relación agua/aglomerante muy baja, además de utilizar un empaquetamiento de partículas optimizado. La FHWA describe el UHPC como un compuesto cementoso con w/cm por debajo de 0,25, además de un alto porcentaje de discontinuidad interna. refuerzo de fibra. La FHWA también señala que la resistencia a la compresión del UHPC por encima del 150 MPa, más una resistencia a la tracción sostenida tras la fisuración superior a 5 MPa, con una estructura de poros discontinua que reduce la entrada de líquidos.
La norma ACI 239R-18 ofrece un alcance similar. Limita el UHPC al hormigón con una resistencia a la compresión especificada mínima de 150 MPa, además de los requisitos especificados de durabilidad, ductilidad a la tracción y tenacidad. ACI señala que las fibras suelen incluirse para cumplir esos requisitos. ACI también destaca la muy baja permeabilidad debida a una estructura de poros densa y discontinua.
Los UHPC suelen fabricarse con cemento, humo de sílice, arena de cuarzo fina, reductores de agua de alto rango y fibras. Según la ACI, las relaciones típicas entre el agua y el aglutinante son de alrededor de 0.15-0.25. ACI también señala que el UHPC a menudo utiliza contenidos de fibra de 2% o más en volumen, ya que las fibras impulsan la ductilidad a la tracción.
Diferencia #1: Diseño de la mezcla e ingredientes
Usos normales del hormigón árido grueso como esqueleto principal. Esto reduce el contenido de pasta y el coste. La mezcla se diseña para cumplir los requisitos de trabajabilidad, resistencia y durabilidad, pero normalmente tiene una mayor tolerancia a las variaciones sobre el terreno.
El UHPC suele cambiar de estrategia. A menudo reduce o elimina los áridos gruesos de la matriz para mejorar la homogeneidad. Se basa en el empaquetamiento de partículas finas para reducir el espacio vacío. ACI resume tres principios básicos: mayor homogeneidad, mayor densidad gracias al empaquetamiento y mayor ductilidad gracias a las fibras.
La FHWA también enmarca el UHPC como un sistema de gradación optimizada con bajo w/cm, además de un alto volumen de refuerzo de fibra.
Resultado práctico in situ
- La mayoría de las plantas de premezclado con controles estándar pueden suministrar hormigón normal.
- El UHPC suele requerir un control más estricto de las materias primas y de la humedad, además de una mayor energía de mezclado. ACI señala que la mezcla de UHPC es diferente y requiere energía adicional debido a la escasez de agua y de áridos gruesos.
Diferencia #2: Resistencia y comportamiento de agrietamiento
El hormigón normal tiene una buena resistencia a la compresión. Su resistencia a la tracción es débil, por lo que se agrieta bajo tensión. En el diseño estructural, las barras de refuerzo soportan la mayoría de las fuerzas de tracción. El hormigón soporta la compresión.
El UHPC aumenta considerablemente tanto la resistencia a la compresión como el rendimiento a la tracción tras la fisuración. Según la FHWA, la resistencia a la compresión del UHPC es superior al 150 MPa, más una resistencia a la tracción sostenida tras la fisuración superior a 5 MPa.
El ACI también destaca la ductilidad a la tracción, además del endurecimiento por deformación o el comportamiento elástico-plástico bajo tensión uniaxial en las formulaciones típicas de UHPC.
Qué significa esto en la práctica
- El hormigón normal se agrieta antes bajo tensión, por lo que el control de las grietas depende en gran medida de la disposición de las barras de refuerzo, del recubrimiento y de los detalles.
- El UHPC puede soportar esfuerzos de tracción después de agrietarse porque las fibras tienden puentes entre las grietas. El material puede absorber más energía antes de fallar.
El UHPC no elimina la necesidad de ingeniería. Cambia lo que es posible. También puede permitir a los diseñadores reducir parte del refuerzo convencional en elementos específicos cuando el método de diseño lo permita. El ACI señala que las fibras de acero pueden mejorar la ductilidad y eliminar parte del refuerzo de acero dulce en determinados casos.
Diferencia #3: Durabilidad y permeabilidad
El hormigón normal puede ser duradero, pero la durabilidad depende del control de la relación agua-cemento, la disciplina de curado, el grosor del recubrimiento y el diseño de la clase de exposición. Si las grietas se abren mucho, el agua y los cloruros pueden llegar más rápidamente al acero. Esto aumenta el riesgo de corrosión.
El UHPC es ampliamente reconocido por su muy baja permeabilidad. La FHWA lo relaciona con una estructura porosa discontinua que reduce la entrada de líquidos.
ACI también afirma que el UHPC tiene una permeabilidad muy baja debido a una estructura de poros densa y discontinua.
También hay pruebas sólidas que respaldan esta afirmación. En el trabajo de caracterización de las propiedades de los materiales UHPC de la FHWA, Graybeal informó de una rápida penetrabilidad del cloruro (ASTM C1202) por debajo del 50 culombios para el UHPC tratado con vapor, además de valores mucho más bajos a lo largo del tiempo para el UHPC no tratado a medida que maduraba.
Donde más importa
- zonas marinas
- exposición a la sal de deshielo
- zonas de salpicaduras químicas
- regiones de congelación-descongelación con alta humedad
- juntas de puentes y vertidos de cierre, donde las fugas son frecuentes
Diferencia #4: Producción, curado y control de calidad
La producción normal de hormigón está estandarizada. La mayoría de las plantas pueden suministrarlo con un control de calidad rutinario. La colocación y el curado siguen siendo importantes, pero el flujo de trabajo es familiar.
El UHPC necesita un control más estricto del proceso. ACI explica que el UHPC incluye poca agua y pocos áridos gruesos, por lo que la mezcla requiere energía adicional para dispersar el agua y superar la baja acción de mezcla interna.
El UHPC también cuenta con vías de ensayo más formales en muchos proyectos. ASTM C1856/C1856M es una práctica ampliamente referenciada para la fabricación y ensayo de muestras de UHPC. Un resumen público de la norma indica que se aplica a UHPC con una resistencia a la compresión especificada de al menos 120 MPa, más un tamaño máximo nominal de los áridos inferior a 5 mm, más un intervalo de flujo definido.
Impacto práctico
- El UHPC exige una gran disciplina de dosificación.
- El UHPC se beneficia de las mezclas de prueba, además de planes de curado coherentes.
- El UHPC suele requerir personal cualificado para su mezcla, colocación y acabado.
Diferencia #5: Coste y valor
El hormigón normal gana en coste de material. Está ampliamente disponible. Se adapta a la mayoría de las necesidades estructurales cuando se refuerza con acero.
El UHPC cuesta más. La ACI señala explícitamente que el coste del UHPC es elevado en comparación con el del hormigón convencional, por lo que su uso debería centrarse en aplicaciones que aprovechen varias de sus propiedades beneficiosas a la vez.
Así que la decisión rara vez es “UHPC en todas partes”. La decisión suele ser “UHPC donde ahorre costes de ciclo de vida”.”
Cuándo puede ser rentable el UHPC
- secciones más delgadas que reducen la carga muerta
- revestimientos duraderos que prolongan la vida útil
- vertidos de cierre que reducen los problemas de fugas
- elementos en los que las reparaciones por corrosión son costosas
- proyectos en los que el coste del tiempo de inactividad es elevado
Donde tiene sentido el UHPC, donde tiene sentido el hormigón normal
El hormigón normal es la opción por defecto para la mayoría de las estructuras. Es económico. Está probado. Es fácil de obtener.
El UHPC es una elección estratégica. Es la mejor opción cuando se necesitan múltiples ventajas al mismo tiempo: alta resistencia, alta durabilidad, control estricto de las grietas y larga vida útil.
Elija hormigón normal cuando
- la estructura es estándar
- los detalles de las barras de refuerzo son sencillos
- la exposición es moderada
- la simplicidad de la cadena de suministro importa
- presupuesto ajustado
Elija UHPC cuando
- la durabilidad impulsa el negocio
- necesita elementos esbeltos
- necesita que el sistema de materiales ofrezca un alto rendimiento a la tracción
- el riesgo de corrosión es elevado
- los vertidos de cierre o las juntas deben permanecer estancos
La FHWA destaca el UHPC para soluciones de infraestructura de puentes, incluidos recubrimientos finos, revestimientos, corazas, además de uniones moldeadas in situ entre elementos prefabricados.
Guía de expertos: opciones de fibra para proyectos de UHPC
El rendimiento de los UHPC depende en gran medida de las fibras. El ACI señala que la mejora de la ductilidad procede de las fibras, con un contenido típico de fibras del 2% o más en volumen, mientras que el contenido máximo depende de la forma de la fibra, la relación de aspecto y los límites de trabajabilidad.
Esto convierte la selección de la fibra en una auténtica palanca de ingeniería. Influye en el comportamiento a la tracción, el control de la anchura de las grietas, la energía de mezcla y la calidad del acabado.
Cómo es un buen proceso de apoyo UHPC
- definir la exposición, más la vida objetivo
- definir las necesidades de resistencia a la tracción, no sólo a la compresión
- seleccione el tipo de fibra, además de la geometría basada en ese objetivo
- realizar mezclas de prueba para comprobar la fluidez, la dispersión de las fibras y el comportamiento a edades tempranas
- verificar el rendimiento con pruebas aceptadas para el ámbito del proyecto
Soporte Ecocretefiber
Ecocretefiber™ es la marca de fibra de Shandong Jianbang Chemical Fiber Co. Si está desarrollando mezclas de tipo UHPC, podemos ayudarle en la selección de fibras, la planificación de la dosificación y la orientación sobre la mezcla, y luego pasar a un suministro estable para la producción repetida. Esto es muy útil para las plantas de prefabricados, además de contratistas que quieren vertidos de cierre consistentes o soluciones de reparación duraderas.
Conclusión
La diferencia entre el UHPC y el hormigón normal es mayor que la resistencia a la compresión. El hormigón normal es la elección estándar porque es económico, está ampliamente disponible y es fácil de construir. El UHPC es un compuesto denso, reforzado con fibras, con una resistencia muy alta, una capacidad de tracción sostenida tras la fisuración y una permeabilidad muy baja.
El UHPC tiene más sentido cuando la durabilidad y la larga vida útil justifican el mayor coste del material. El hormigón normal sigue siendo el más adecuado para la mayoría de las estructuras convencionales. Los mejores proyectos utilizan cada material allí donde aporta más valor.
