EEUU, cada vez más cerca del hormigón más duro del mundo: el UHPC era muy caro, pero han reducido su coste un 75% usando nuevas microfibras

El hormigón más duro del mundo lleva décadas siendo una promesa encorsetada por su precio. El UHPC (Ultra-High-Performance Concrete) puede aguantar tensiones extremas, resistir grietas y doblar sin romperse, pero cuesta hasta 30 veces más que el hormigón convencional. Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania podría cambiar eso.

Los investigadores del Penn State identificaron que la clave del sobrecoste no está en el cemento, sino en las microfibras metálicas que refuerzan la mezcla. Y demostraron que, optimizándolas con precisión, el precio del UHPC se puede recortar hasta un 75% sin perder ni un gramo de su resistencia excepcional.

El hormigón más duro del mundo al alcance de la construcción masiva

A modo de aclaración, el UHPC no es un material nuevo. Se conoce desde los años 90 y sus propiedades mecánicas son bien documentadas: resiste compresiones descomunales, absorbe tensión sin fragmentarse y tiene una durabilidad que multiplica la del hormigón estándar.

Como ya se mencionó previamente, su problema histórico ha sido el coste, que lo relegó a obras muy específicas como puentes de alto rendimiento o infraestructuras costeras.

El equipo liderado por Farshad Rajabipour, catedrático de Ingeniería Civil y Medioambiental en Penn State, identificó el nudo del problema: las microfibras de acero que dan al UHPC su ductilidad representan apenas el 2% del volumen total del material, pero concentran alrededor del 70% de su coste. Ahí era donde había que actuar.

El estudio, publicado en la revista Cement and Concrete Composites, probó 15 mezclas distintas de UHPC, sometidas a una batería de ensayos mecánicos diseñados específicamente por los propios investigadores.

Menos fibra, mismo rendimiento: el truco de las nuevas microfibras

El equipo ensayó nueve variantes con fibras metálicas de distintas longitudes, grosores y geometrías: fibras indentadas, torsionadas, con microanzuelos en los extremos para mejorar su agarre a la matriz de cemento. También probaron seis mezclas con fibras no metálicas, hechas de vidrio fibrilado, basalto y polímeros reforzados con fibra de carbono.

¿El resultado más relevante? Dos tipos de fibra metálica, la denominada microsteel y la estriada, mantuvieron su rendimiento mecánico incluso cuando el volumen de fibra se redujo a la mitad. Eso, directamente, equivale a recortar el coste del material en tres cuartas partes.

«Sabíamos que todos estos factores importaban (el volumen de fibra, el número total de fibras, la resistencia del vínculo entre fibra y cemento), pero no teníamos datos cuantitativos claros sobre cuánto pesaba cada uno», explicó Rajabipour. El estudio aporta ahora esos números concretos.

El equipo también estableció dos condiciones de diseño determinantes: las fibras con mayor relación longitud-diámetro ofrecen mejor respuesta a la tracción, y el sistema debe estar calibrado para que la fibra se extraiga de la matriz antes de romperse bajo presión, no al revés.

Ese matiz marca la diferencia entre un UHPC que cede de golpe y uno que absorbe y distribuye el estrés.

¿Por qué el UHPC importa más allá del laboratorio?

El UHPC ya tiene un papel activo en la construcción de infraestructuras en EEUU. Rajabipour lo describe como el pegamento de la construcción de puentes por módulos: los grandes tramos se prefabrican en fábrica y se ensamblan en obra como piezas de un mecano.

El hormigón convencional forma la estructura principal, pero el material que une y sella cada módulo es UHPC.

Ese proceso reduce los plazos de obras que antes llevaban meses a apenas días o semanas. El problema es que, a los precios actuales, solo resulta viable en proyectos de alto presupuesto. Con el recorte del 75% que plantea este estudio, el umbral de rentabilidad baja drásticamente.

El trabajo, financiado por el Departamento de Transporte de Estados Unidos y el de Pensilvania, también apunta a otra ventaja colateral: las microfibras son el mayor emisor de CO₂ en la fabricación del UHPC.

Reducir su volumen sin perder prestaciones no solo abarata el material; también lo hace más sostenible.

¿Qué se viene ahora para las próximas investigaciones en hormigón del Penn State?

El equipo de Penn State prevé continuar la investigación explorando nuevas composiciones de fibra no metálica, con el objetivo de encontrar alternativas que igualen el rendimiento del acero a una fracción de su precio.

Los polímeros reforzados con fibra de carbono o vidrio siguen por debajo del umbral de rendimiento del acero, pero el estudio concluye que un mejor diseño geométrico podría acercarlos.

Rajabipour fue contundente al respecto: «Hemos demostrado vías para que los productores de hormigón puedan fabricar UHPC de forma fiable, en lugar de depender de unas pocas formulaciones propietarias».

Actualmente, la mayor parte del UHPC comercial se vende en sacos premezclados con fórmulas registradas, lo que encarece aún más su uso. Abrir esa caja negra es, en sí mismo, una revolución para el sector.