Nuevos materiales aplicados a la construcción de puentes

Nuevos materiales aplicados a la construcción de puentes
Introducción
En los últimos años, la investigación y aplicación de materiales poliméricos reforzados con fibras ha crecido a pasos agigantados. Particularmente en la ingeniería civil, se busca encontrar nuevos materiales para la construcción y reparación de estructuras. Los estudios han llevado a conocer formidables propiedades dedistintos compuestos como el plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) o plástico reforzado con fibra de carbono (PRFC), y sus potenciales reemplazos a materiales tradicionales como el acero. Una de las áreas en las que se ha estado trabajando e implementando esto, es en la construcción de puentes. En este tipo de estructura, se están utilizando los materiales compuestos en el reemplazo de otrosmateriales en su construcción; y para el refuerzo de estructuras que se encuentran ya construidas y requieren reparaciones o nuevas verificaciones de acuerdo a las cargas y solicitaciones que presentan.
El informe que se presenta comprende dos áreas diferenciadas: el reemplazo de materiales tradicionales en puentes, y la utilización de compuestos en reparaciones y refuerzos.
Breve introducción alos materiales compuestos
Los materiales compuestos son materiales que se forman por combinación de dos o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. Presentan varias fases químicamente distintas, insolubles entre sí y separados por una interfaz. Los plásticos reforzados con fibras (PRF) pertenecen a este grupo de materiales, cuyas fases son:
• El refuerzo, componentediscontínuo que brinda las propiedades mecánicas al material en su totalidad. En caso de los PRF, esta fase está dada por las fibras.
• La matriz, componente contínuo que confiere las propiedades físicas y químicas y protege a las fibras. En caso de los PRF, la matriz es una resina polimérica que puede ser epoxi, polyester insaturado o vinyl éster.

Para ser utilizadas como refuerzo, las fibrasdeben cumplir con propiedades como alto módulo de elasticidad, elevada resistencia última a la tracción, pequeña variación de propiedades entre las fibras y uniformidad dimensional. De entre los tipos de fibras utilizados, cada uno tiene sus ventajas y desventajas, analizadas a la hora de seleccionar la que más se adecúa en precio, resistencia, compatibilidad con la matriz, etc. A continuaciónpueden compararse los tipos de fibras más comunes:

En cuanto a resistencia a la tracción, la fibra de vidrio presenta los valores más elevados, seguidos por el Kevlar. La fibra de carbono tiene una tensión ligeramente menor a ésta última.
Con relación a la matriz, las resinas son polímeros termorrígidos que deben tener menor módulo de tracción y mayor elongación que las fibras, para permitirque éstas trabajen con sus valores máximos. Las funciones más importantes de la matriz son: mantener unidas las fibras, transmitiéndoles las fuerzas mediante adherencia y fricción; proveer rigidez al conjunto; proteger a las fibras de daños químicos y mecánicos; y proveer de una superficie de terminación al material de manera tal de poder ser utilizado.
Las propiedades más importantes de lasresinas se pueden ver a continuación:








En referencia a las propiedades mecánicas del material compuesto en su conjunto, las mismas dependen de la relación en proporciones de fibra y resina, del método de fabricación, la orientación de las fibras en la matriz, y de las propiedades individuales de los componentes. También dependen de la orientación de las fibras en cuanto a la aplicaciónde la carga.

Lo interesante de estos materiales es, entonces, el resultado en cuanto a sus propiedades mecánicas. Materiales frágiles como el vidrio o el carbono pueden adquirir una enorme resistencia cuando se producen en forma de fibras. La incorporación de estas fibras como refuerzo en una matriz polimérica como el epoxi, resulta en altísimos valores de resistencia del material final,...