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¿Qué es el UHPC?

El Hormigón de Muy Alto Rendimiento (UHPC por sus siglas en inglés) es un material cementicio con unas prestaciones mecánicas y durabilidad muy elevadas. Al revés que los hormigones convencionales, el UHPC puede usarse en una amplia variedad de sectores, reemplazando otros materiales (acero, plástico, madera, capas protectoras, etc) para mejorar las prestaciones y la durabilidad de componentes y estructuras.

Beneficios del UHPC

El UHPC, también conocido como UHPFRC (Hormigón de Muy Alto Rendimiento Reforzado con Fibras, por sus siglas en inglés), es un material que centraliza sinérgicamente las propiedades de las tres tecnologías principales de hormigones especiales (autocompactabilidad, refuerzo con fibras, y muy alta resistencia a compresión). Estas propiedades se basan en un diseño de la mezcla que sigue unas reglas claras:

  • Relación agua/cemento muy reducida, siendo posible gracias a la optimización del empaquetamiento de las partículas y al uso de las últimas tecnologías de aditivos plastificantes reductores de agua.
  • Uso de áridos de alta calidad con un tamaño máximo que no excede los 5 mm.
  • Contenido de fibras elevado para proporcionar un comportamiento de endurecimiento por deformación a tracción y un fallo dúctil a compresión.
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El resultado es un material extremadamente compacto y que no tiene una red comunicada de poros, con lo que la vida útil del elemento de UHPC se incrementa notablemente. La corrosión en estado fisurado también se reduce significativamente, pues el tamaño de las fisuras cuando la pieza está en servicio es varias veces inferior al que tendría si estuviera realizada con hormigón convencional. Además, la elevada Resistencia a compresión y la calidad de los áridos hace del UHPC el rey de los materiales resistentes a impacto y a abrasión.

Obviamente, el UHPC tiene mejores prestaciones que los hormigones convencionales, con lo que para tener la misma capacidad estructural un elemento puede llegar a utilizar entre un 40% y un 75% menos de material. Esto representa, además de una ventaja medioambiental por la reducción de recursos consumidos, una serie de sinergias por la mayor ligereza de los elementos. Una solución ligera permite reducir los costes de instalación, hace viable el uso para rehabilitación de estructuras antiguas, reduce la flotación necesaria en estructuras flotantes, permite añadir capas protectoras finas a elementos industriales, o permite reducir los costes de transporte de las piezas prefabricadas producidas. Finalmente, cuando la larga vida útil del UHPC llega a su fin, la cantidad de material a reducir es más pequeña que con cualquier otra alternativa de hormigón. 

La competitividad de las soluciones de UHPC en ciertos campos industriales e ingenieriles es un hecho contrastado. Sin embargo, no todas estas aplicaciones son evidentes, con lo que es necesario apoyo especializado de quien conoce bien sus propiedades y cómo extraer su valor. RDC ha demostrado durante más de una década que tiene esa virtud, lanzando al mercado innovaciones a nivel mundial en campos como la acuicultura, las energías renovables o la industria. Estamos convencidos de que podemos darte apoyo a ti también para que puedas aprovechar las propiedades que más valor te aporten en tu sector.

 

Las fibras en el UHPC

A pesar de ser una pequeña cantidad del volumen que ocupa el UHPC, las fibras representan aproximadamente la mitad de su coste. Esto permite hacerse una idea de la relevancia que tienen en el UHPC, que sin ellas sería un material frágil y, en definitiva, inservible. Gracias a una elevada adherencia entre las fibras y la matriz, estas aportan la ductilidad necesaria a tracción y flexión, y la capacidad de evitar fallos frágiles cuando las tensiones de compresión son elevadas. La adición de ciertas fibras puede incluso hacer del UHPC un material muy bueno frente a fuego. A través de estas funcionalidades, las fibras permiten la reducción o eliminación de las armaduras tradicionales, aumentando el nivel de industrialización de las piezas y reduciendo las necesidades de la cada vez más escasa mano de obra especializada.

Como se puede ver, las fibras en el UHPC importan. Importan mucho. Por eso, escoger el tipo y contenido adecuado de fibras en el diseño de la mezcla de UHPC es clave para la viabilidad técnica y económica de la aplicación. Algunos de los motivos son:

  • El contenido de fibras, la geometría y la esbeltez de la fibra tienen una influencia notable en la reología durante el amasado y el vertido, particularmente por las propiedades autocompactables que tiene un UHPC bien diseñado.
  • El tipo de fibra, los sistemas de vertido y la geometría del molde afectan a la orientación de las fibras, algo que tiene influencia directa en las propiedades mecánicas, la apertura de fisura y la distancia entre las mismas.
  • Además de tener en cuenta el amasado, el vertido y las propiedades mecánicas, una elección correcta de las fibras requiere considerar también su precio, su sostenibilidad y su durabilidad en la matriz de UHPC.

Lógicamente, solo un equipo con amplia experiencia diseñando y fabricando elementos de UHPC puede considerar todas estas variables para acertar con las fibras adecuadas.

UHPC Fibers

Historia del UHPC

El hormigón es la piedra que inventa el ser humano. Simple y moldeable, es con mucha diferencia el material de construcción más utilizado de la humanidad. El desarrollo de hormigón armado y pretensado fueron factores clave para el desarrollo de las ciudades y de la revolución industrial. El hormigón ha experimentado un incremento progresivo de sus prestaciones con el paso de los siglos, algo que se aceleró en la segunda mitad del siglo XX. A partir de 1950, el desarrollo de nuevos aditivos y partículas ultra-finas permitió el diseño de hormigones más compactos y homogéneos, facilitando su uso a escala industrial. El investigador danés Hans Henrik Bache desarrolló en 1981 el conocido como DSP (Densified Small Particle, en inglés), un conglomerante fino con plastificante que permitía obtener una densidad de empaquetamiento elevada. Cinco años después (1986), la adición de fibras dispersas le proporcionaba la ductilidad necesaria a este material, obteniendo lo que hoy en día se considera el primer UHPC. Combinado con una elevada densidad de armadura, este material compuesto se conoció en su momento como CRC (Compact Reinforced Composite). En 1995, el concepto se desarrolló para crear el RPC (Reactive Powder Concrete, por sus siglas en inglés), que se basaba en eliminar el árido grueso, optimizar la estructura granulométrica y aplicar presión antes y durante el endurecimiento. Tan solo un año antes (1994), De Larrard y Sedran utilizaron por primera vez el término UHPC, refiriéndose con él a un material cementicio con muy alto rendimiento gracias a que su mezcla había sido diseñada siguiendo un modelo de empaquetamiento elevado y aplicando un curado térmico de intensidad media. A finales de los noventa, varias compañías lanzaron al mercado sus propias premezclas registradas de UHPC (Ductal® de Lafarge, BSI/Ceracem® de Sika y Eiffage, BCV® de Vicat, CEMTEC Multiscale®…), tratando de promocionar el uso de mezclas comerciales en aplicaciones estéticas o en ambientes exigentes. Progresivamente, algunos de esos productos dejaron de estar disponibles en el mercado, siendo reemplazados por mezclas de UHPC adaptadas con materiales locales para cada aplicación concreta en una democratización gradual de la tecnología. Estos usos fueron favorecidos por la adopción en 2016 en Francia de la primera norma para diseño con UHPC (NF P 18-710: Complemento al Eurocódigo 2 con reglas específicas para UHPC; y NF P 18 470: UHPC: Especificaciones, prestaciones, producción y conformidad), que hoy por hoy se considera todavía una norma de referencia a nivel internacional. La primera estructura de ingeniería civil con UHPC fue la pasarela de Sherbrooke (1997, Canada), seguida por un número creciente de aplicaciones en el campo de la ingeniería civil, arquitectura e industria. Los países más activos ejecutando estos proyectos fueron Alemania, Francia, Estados Unidos, Suiza, Japón, y España. En esta última, la primera estructura realizada con UHPC fue la pasarela sobre el Barranco de las Ovejas (44 m de luz, año 2012, Alicante), que se convirtió en la primera celosía del mundo realizada únicamente con UHPC. La estructura fue diseñada por Juan Ángel López, co-fundador de RDC. Los miembros de esta empresa de ingeniería han diseñado también el primer puente de UHPC realizado en España (2017), la primera granja flotante de UHPC del mundo (2016, de las cuales actualmente existen ya más de 15.000 m2 flotando), la primera aplicación de UHPC del mundo de energía solar flotante, instalada en una planta de 5 MW en el mayor embalse de la UE (2021, Alqueva, Portugal). Todas estas innovaciones se han realizado con Formex®, el UHPC adaptable de RDC. El UHPC tiene un futuro prometedor. La generalización de su uso pasa por comprender las aplicaciones concretas en las que este resulta ser la mejor de las soluciones. Al contrario de lo que pudiera parecer, gran parte de esos usos no son reemplazando al hormigón tradicional, y ni siquiera se encuentran en el sector de la construcción. El camino para descubrirlos es cooperando con diferentes sectores industriales, manteniendo una mente abierta y evitando ideas preconcebidas. En RDC damos apoyo a las empresas y grupos de interés para que identifiquen las aplicaciones en las que el UHPC aportarles una mejora de costes o de sostenibilidad, o donde les permite crear nuevos productos que eran inviables con los materiales tradicionales.
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EL FUTURO DEL HORMIGÓN ES AHORA
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LIGERO

Reducción de peso del 40-75%

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FUERTE

Resistencia a la compresión de 3 a 5 veces mayor

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DURADERO

Vida útil hasta 4 veces mayor

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