La próxima generación de hormigón reforzado con fibra de ultra alto rendimiento (UHPFRC) acaba de crearse en EPFL. El nuevo material se utilizará para fortalecer y extender la vida útil de puentes y otras estructuras, tanto nuevas como antiguas. Y lo que es más, el proceso de fabricación de este material libera entre un 60 y un 70 por ciento menos de CO ₂ que la generación anterior de hormigón reforzado con fibra.

La industria de la construcción representa alrededor del 40 por ciento del CO global ₂ emisiones, gran parte de la cual se puede atribuir a la fabricación de hormigón. Y países como Suiza donde las estructuras de hormigón han florecido desde la década de 1960, ahora enfrentan la tarea de mantener estas estructuras para garantizar que permanezcan seguras en el futuro. Este es un desafío abrumador con consideraciones ambientales y técnicas.

Laboratorio de Seguridad y Mantenimiento Estructural (MCS) de EPFL, encabezada por Eugen Brühwiler, ha acumulado experiencia de vanguardia en este campo durante los últimos 25 años. El MCS se especializa en dos áreas:desarrollo de hormigón más ecológico, y llevando a cabo cada vez más sofisticado, en gran parte basado en el seguimiento, evaluaciones de estructuras existentes, como puentes de carretera y ferrocarril en Suiza y en todo el mundo.

Por su Ph.D. tesis, El investigador de MCS, Amir Hajiesmaeili, buscó desarrollar la próxima generación de hormigón reforzado con fibra de ultra alto rendimiento (UHPFRC). Su objetivo era desarrollar un material que conservara las propiedades mecánicas que se encuentran en el hormigón actual, pero sin las fibras de acero. El UHPFRC que se le ocurrió a Hajiesmaeili es un 10 por ciento más ligero que otro hormigón reforzado con fibra, y su impacto ambiental es entre un 60% y un 70% menor. Este nuevo material es tan efectivo que la primera transferencia tecnológica tendrá lugar en 2020, cuando se utilizará para reforzar un puente.

Receta correcta

A Hajiesmaeili le gusta la comida y conoce la cocina. Después de completar una maestría en ingeniería civil en la Universidad de Teherán, vino a EPFL para hacer su doctorado. como parte del proyecto NRP "Energy Turnaround" (NRP 70) de la Swiss National Science Foundation. Pasó casi cuatro años "cocinando" en EPFL. Cada semana preparaba varias combinaciones de polvos de forma científica, de acuerdo con un novedoso modelo de empaque integral que desarrollaron en MCS y los agitaron en un mezclador. Luego pasaría sus muestras a través de varias pruebas de resistencia y tracción y refinaría sus cálculos. Su objetivo era producir un nuevo UHPFRC que sea tan fuerte como el que se usa actualmente en la industria de la construcción pero que produzca menos CO ₂ .

"Después de tres años de este ensayo y error, finalmente encontramos la receta correcta, una que también cumple con los estrictos estándares de construcción, "dice Hajiesmaeili. ¿Cómo lo hizo? En lugar de fibra de acero, utilizó una fibra sintética de polietileno muy rígida que se adhiere bien a la matriz de cemento. También reemplazó la mitad del cemento, un aglutinante de uso común en hormigón, con piedra caliza, un material que está ampliamente disponible en todo el mundo. "El truco consistía en encontrar un material que fuera muy fuerte y produjera la consistencia adecuada".

Tecnología suiza

Durante los últimos 15 años, UHPFRC de primera generación se ha utilizado para reforzar puentes para hacerlos más sostenibles, gracias a una tecnología desarrollada en Suiza y exportada al extranjero. Su huella de carbono ya es menor que la del hormigón armado convencional. "Con este material, podemos agregar valor a las estructuras antiguas asegurándonos de que duren mucho tiempo, largo tiempo, "dice Brühwiler, cuyo laboratorio ya ha supervisado el refuerzo estructural de más de 100 puentes y edificios en Suiza. "Esta solución también es mucho más sólida desde el punto de vista financiero y medioambiental que arrasar y reconstruir estructuras existentes como puentes y monumentos históricos".

En la experiencia de Brühwiler, la transferencia de tecnología en la industria de la construcción solo es efectiva cuando se cumplen tres criterios:las personas en cada paso de la cadena de la construcción, desde los gerentes de construcción hasta los trabajadores, están bien capacitadas (como es el caso de Suiza); hay un código de construcción; y existen incentivos tanto financieros como individuales para que las partes interesadas cambien sus hábitos.