Influencia del agua de mar en las propiedades físico-mecánicas del concreto armado con polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP)

Abstract

El concreto armado ha sido ampliamente utilizado en la construcción debido a sus ventajas en términos de versatilidad, resistencia y durabilidad. Sin embargo, también puede sufrir daños y deterioro con el tiempo, especialmente cuando está expuesto a entornos agresivos como el mar, lo que lleva a costosas reparaciones o incluso a la demolición de estructuras. Este estudio tuvo como objetivo evaluar la influencia del uso del agua de mar tanto como reemplazo del agua potable durante la elaboración del concreto y como medio de exposición, en las propiedades físico-mecánicas del concreto armado utilizando acero y polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP). Se emplearon dos tipos de mezcla de concreto, una con agua potable y otra con agua de mar, con la misma relación agua-cemento de 0,55. Se llevaron a cabo pruebas mecánicas en el concreto y en los materiales de refuerzo, acero y GFRP, incluyendo resistencia a la flexión. Posteriormente, las muestras fueron expuestas al agua de mar a una temperatura de 60°C, y se analizaron sus propiedades a intervalos de tiempo de 30, 60, 90 y 120 días. El uso de agua de mar en la elaboración de concreto tuvo un impacto evidente: aceleró el tiempo fragua inicial en un 17 % y la fragua final en un 20 %. El concreto con agua de mar mostró resistencias a la compresión más altas que el concreto con agua potable, registrando valores de 101,78%, 101,54% y 103,06% con respecto al concreto con agua potable a los 7, 21 y 28 días, respectivamente. En cuanto a la resistencia a la tracción de material de refuerzo, el GFRP superó al acero en un 47,43% en condiciones normales (sin exposición al agua de mar). A los 28 días, las vigas reforzadas con GFRP muestran resistencia al agrietamiento ligeramente mayor, con un aumento del 3,03% en comparación con las vigas reforzadas con acero, y bajo condiciones de exposición al agua de mar las vigas reforzadas con GFRP presentaron resistencia al agrietamiento de hasta un 8,63% superior a las vigas reforzadas con acero. A los 28 días de curado y bajo condiciones de exposición al agua de mar, las vigas reforzadas con GFRP alcanzaron cargas máximas que representaron el 99 % ± 1% con respecto a la carga máxima de las vigas reforzadas con acero. Es importante señalar que estos resultados se basaron en estudios a corto plazo; por lo tanto, se recomienda llevar a cabo una evaluación a largo plazo del concreto mezclado con agua de mar reforzado con GFRP y expuesto al agua de mar.

Reinforced concrete has been widely used in construction due to its advantages in terms of versatility, strength and durability. However, it can also suffer damage and deterioration over time, especially when exposed to harsh environments such as the sea, leading to costly repairs or even demolition of structures. This study aimed to evaluate the influence of the use of seawater both as a replacement for drinking water during the production of concrete and as a means of exposure, on the physical-mechanical properties of concrete reinforced using steel and fiberglass reinforced polymer GFRP). Two types of concrete mixture were used, one with drinking water and the other with seawater, with the same water-cement ratio of 0,55. Mechanical tests were carried out on the concrete and the reinforcing materials, steel and GFRP, including flexural strength. Subsequently, the samples were exposed to seawater at a temperature of 60°C, and their properties were analyzed at time intervals of 30, 60, 90 and 120 days. The use of seawater in the production of concrete had an obvious impact: it accelerated the initial setting time by 17 % and the final setting time by 20 %. The concrete with seawater showed higher compressive strengths than the concrete with drinking water, registering values of 101,78%, 101,54% and 103,06% with respect to the concrete with drinking water at 7, 21 and 28 days, respectively. In terms of tensile strength of reinforcing material, GFRP outperformed steel by 47,43% under normal conditions (without exposure to seawater). At 28 days, the GFRP-reinforced beams show slightly higher cracking resistance, with an increase of 3,03% compared to the steel-reinforced beams, and under seawater exposure conditions the GFRP-reinforced beams showed cracking resistance. up to 8,63 % higher than steel reinforced beams. After 28 days of curing and under conditions of exposure to seawater, the GFRP-reinforced beams reached maximum loads that represented 99 % ± 1 % of the maximum load of the steel-reinforced beams.