El hormigón armado es considerado el material fundamental en la construcción moderna, proporcionando gran resistencia y durabilidad a las estructuras. Debido a sus características, aún no existe un material que pueda reemplazarlo en los grandes volúmenes en los que se utiliza en la actualidad, sobre todo para grandes proyectos de ingeniería. No obstante, el hormigón presenta algunos desafíos no resueltos, como su fragilidad ante esfuerzos de tracción, lo que lo hace propenso a generar fisuras o grietas. Esta característica, que tiene implicancias negativas en las propiedades mecánicas, durabilidad, serviciabilidad y estética, puede ser aprovechada para desarrollar materiales de mayores funcionalidades y desempeño.

En este contexto, el hormigón dúctil emerge como una innovación clave para mejorar el desempeño, la resiliencia estructural, especialmente en países de alta sismicidad como Chile, y la durabilidad de elementos de hormigón en ambientes altamente agresivos. A diferencia del hormigón tradicional, que genera una gran grieta que aumenta en espesor a medida que aumenta la carga, este material tiene un control superior del agrietamiento. Frente a cargas de tracción o flexión, el material forma un gran número de grietas de bajo espesor, disipando energía. Como resultado, puede deformarse cientos -o incluso más de mil veces más- que el hormigón convencional sin fallar y aumentando progresivamente su capacidad de carga.

El profesor Álvaro Paul, de la Universidad de los Andes y miembro asociado del Centro de Innovación del Hormigón UC, lidera una investigación enfocada en la adaptación del hormigón dúctil en Chile, explorando sus aplicaciones y beneficios frente a los desafíos estructurales y ambientales de la industria. En este trabajo, cuenta con la colaboración y co-liderazgo de los estudiantes de Magíster José Ignacio Figueroa y Tomás Delgado, quienes han realizado avances de gran impacto para evaluar el desempeño y aportar en el desarrollo de este material.

 

¿Qué es el hormigón dúctil y cómo funciona?

El hormigón dúctil, también conocido como Engineered Cementitious Composite (ECC), es un tipo de hormigón que está reforzado con microfibras para mejorar su capacidad de deformación, aumentando su resistencia. Dentro de sus principales ventajas están su alta durabilidad, baja permeabilidad al agua y agentes nocivos (por ejemplo, cloruros del agua de mar), excelente resiliencia ante desastres naturales (por ejemplo, terremotos y huracanes), la capacidad de disminuir el uso de enfierradura de refuerzo, una gran resistencia y capacidad de autosanado o self–healing. A diferencia del hormigón convencional que sufre de diversos tipos de grietas o fisuras, el hormigón dúctil experimenta multiagrietamiento, que permite redistribuir los esfuerzos sin comprometer su integridad estructural y desempeño sísmico.

 

 

Desarrollo y adaptación en Chile

Este material fue desarrollado inicialmente en la Universidad de Michigan por el profesor Víctor Li, y ha sido aplicado en países como China, Estados Unidos y Japón, donde se ha utilizado en pavimentos, túneles, puentes y otras edificaciones. En Chile, el equipo de investigación de la Universidad de los Andes dirigido por el profesor Álvaro Paul, busca optimizar la composición del hormigón dúctil mediante el uso de materiales locales como puzolanas naturales y cenizas volantes de depósito. Esta incorporación permite reducir su impacto ambiental y costo de producción, además de otorgarle al hormigón dúctil características específicas como mayor capacidad de deformación y ductilidad, sin comprometer su resistencia.

Dentro de las características que destaca el académico Álvaro Paul, es que no existe una única receta para producir ECC, es decir, no hay una dosificación o cantidad específica de componentes necesarios para desarrollarlo. Tampoco se requiere utilizar los mismos materiales que están presentes en el hormigón convencional. En la medida que se cumplan ciertas reglas para garantizar la ductilidad, es posible emplear diversos diseños de mezcla. “Nosotros estamos aprovechando esto para cambiar algunos componentes por materiales de desecho industrial, haciendo que su composición sea mucho más sustentable y utilizar componentes locales”, explica el profesor Álvaro Paul.

 

Aplicaciones clave: durabilidad y resistencia sísmica

Durabilidad

Uno de los principales beneficios del hormigón dúctil es su alta durabilidad. Debido a su capacidad de agrietamiento controlado, mantiene una baja permeabilidad, que se ve intensificada gracias a su proceso de autosanado o self-healing. Esta cualidad le permite aprovechar el agua y el CO₂ del ambiente para reaccionar con el hidróxido de calcio presente en el hormigón y producir calcita, lo que va sellando poros y microfisuras. En el hormigón convencional, los espesores de grietas son tan grandes que no permiten un autosanado efectivo. En el caso del ECC, como las grietas normalmente tienen espesores bajo 0,1 mm, esta cualidad alcanza una alta efectividad. 

 

 

Comportamiento sísmico

Chile es un país de alta actividad sísmica, lo que demanda soluciones estructurales más resilientes. Los ensayos de flexión, compresión, corte y tracción realizados por Tomás Delgado y José Ignacio Figueroa han demostrado que el hormigón dúctil tiene una gran capacidad para disipar energía, reduciendo el daño estructural durante un sismo.

 

 

Desafíos y proyecciones

El hormigón dúctil o ECC es una innovación con un alto potencial para mejorar la resiliencia y sostenibilidad de la infraestructura en Chile. Sin embargo, su adopción a gran escala enfrenta desafíos clave, especialmente en términos normativos y de validación a nivel industrial.

Actualmente, el país no cuenta con normativas que contemplen este material dentro del diseño estructural. A diferencia de otras regiones del mundo donde el ECC ha sido utilizado con éxito en obras de gran envergadura, en Chile es necesario generar pruebas a mayor escala que permitan validar su desempeño y seguridad. Para ello, resulta fundamental la colaboración entre la academia, el sector privado y el sector público, para generar evidencia suficiente que respalde su incorporación en futuras actualizaciones normativas.

 

 

Asimismo, es clave que la industria de la construcción abra espacios para la innovación y valore los beneficios a largo plazo de este material. La durabilidad, un aspecto crítico en un país con alta actividad sísmica y condiciones climáticas exigentes, debe ser considerada como un factor determinante en la toma de decisiones. A menudo, las comparaciones de costos se limitan a la inversión inicial, sin considerar que materiales como el hormigón dúctil pueden generar ahorros significativos en mantenimiento y reparación a lo largo del tiempo, extendiendo el ciclo de vida útil del hormigón.

Un enfoque integral, que combine investigación y pruebas aplicadas, permitirá acelerar la consolidación de este material como una alternativa viable para la construcción en Chile.

Autora: Valeria F. Moraga. D.