GFRP vs. Acero negro

El acero negro es económico y abundante. Es un gran refuerzo para usar si no es responsable del mantenimiento a largo plazo de una estructura de hormigón.

Como puede ver en esta foto (las barras verdes son GFRP), el acero negro esencialmente no tiene resistencia a la corrosión, con frecuencia llega al sitio de trabajo ya oxidado. A menudo, incluso las barras de refuerzo excesivamente oxidadas se venden al usuario final. El óxido se ha llamado cáncer de hormigones; se degrada con frecuencia y a menudo aparecen manchas de óxido feas en superficies de estructuras reforzadas con él.

Las estructuras construidas con acero negro generalmente necesitan rehabilitación en tan solo 5 a 10 años y con frecuencia necesitan rehabilitación importante dentro de los 20 años.

No se ha detectado ningún efecto de corrosión en el GFRP; las estimaciones conservadoras indican que las estructuras de concreto reforzado con fibra de vidrio durarán más de 100 años. Las losas de concreto GFRP debidamente reforzadas expuestas a cargas de fatiga pesadas (como calzadas, cubiertas de puentes) tendrán menos grietas y se proyecta que duren hasta 20 veces más que las estructuras similares reforzadas con acero negro convencional.

Barras de refuerzo nuevas oxidadas frente a lazos de forma GFRP sin bruñir

La razón principal para usar GFRP es para la longevidad del concreto. Si bien el acero negro es barato, eventualmente destruirá su concreto. Usar aceite sucio en su vehículo nuevo no tiene sentido, ni tampoco tiene sentido inyectar células cancerosas en un cuerpo sano. Muchos gobiernos, municipios y empresas han llegado a la conclusión de que ya no pueden permitirse los costos a corto o largo plazo asociados con el acero negro. La colocación de barras de refuerzo oxidadas y sin protección en nuevas estructuras de concreto está siendo cuestionada y eliminada en muchas partes de América del Norte.

¿Cuánto cuesta la barra de refuerzo de fibra de vidrio TUF-BAR (GFRP) en comparación con la barra de refuerzo de acero Negro de Grado 40?

– Comparación de costos GFRP con acero Negro liso Octubre de 2009

La mayor variación de precio entre GFRP y acero negro se produce cuando se compara el acero negro de menor grado con barras de refuerzo GFRP

Dependiendo del volumen, una barra de refuerzo de acero negro liso de grado 40 de #3 de 10 mm puede ser 1/3 del costo de una barra de refuerzo de fibra de vidrio de #3 de 10 mm. A medida que aumenta el diámetro de las barras, este espacio se estrecha hasta un punto en el que una barra de acero negro liso #8 de 22 mm es solo ligeramente menos costosa que la barra de fibra de vidrio #8 de 22 mm.

En algunas aplicaciones, menos cubiertas de concreto y menores costos de impermeabilización resultan en un menor costo inicial del proyecto.

¿Cuánto costaría construir una estructura pequeña con GFRP en comparación con Acero negro?

Usando un precio alto para GFRP y un precio muy bajo para barras de refuerzo de acero negro, el costo para construir un 20 pies. x 20 pies la almohadilla de garaje con acero negro versus GFRP sería la siguiente:

• Cubierta de concreto de acero negro de grado 40 $4,000-6 6,000
• Cubierta de concreto reforzado GFRP GF 4,400-6 6,400

Costos del ciclo de vida

Se han completado muchos estudios de costos del ciclo de vida que comparan el acero negro con el GFRP. La conclusión consistente es que el costo de proteger, preservar y reparar el acero negro en el hormigón es muy alto. Tan alto, de hecho, que incluso la barra de refuerzo de acero negro libre todavía tiene un costo de instalación más alto que el GFRP en algunas aplicaciones.

¿Cómo puede ser esto?

Considere nuestro ejemplo de almohadilla de garaje.

Si el propietario quería prolongar la vida útil del concreto, tiene varias opciones abiertas y son caras:

• Más cubierta de concreto que va a una losa más gruesa
• Concreto de alto rendimiento
• Aditivos preventivos de corrosión del concreto
• Agregue una membrana protectora

El agrietamiento es difícil de controlar en cualquier estructura. El riesgo de que las medidas utilizadas para proteger el acero negro fallen si se producen grietas en el hormigón es muy alto. Tan pronto como estas medidas fallan, el ciclo de corrosión del acero comienza de nuevo.

Aunque se ha demostrado que prolonga la vida útil del hormigón cuando está intacto. Las membranas comerciales generalmente no se usan en almohadillas de garaje debido al costo.

Si tomamos la almohadilla de garaje como ejemplo, una membrana comercial aumenta el costo de la almohadilla de acero negro en $600 a 3 3,300. La almohadilla ahora cuesta desde $4,999 a $9,700 dependiendo de los costos de mano de obra y la calidad de la membrana. La almohadilla reforzada de acero negro costará de 6 600 a 3 3,300 más que una almohadilla GFRP para completar.

El costo de la membrana puede exceder el costo del refuerzo. La estructura seguirá estando sujeta a grietas por fatiga con el tiempo.

Efecto de fatiga

Los estudios de cubierta de puente que simulan el tráfico pesado sobre losas de concreto han concluido que las losas de barras de refuerzo GFRP correctamente reforzadas experimentan:

• Experimentan 2,5 veces menos grietas que las losas reforzadas con acero
• Duran 20 veces más que las losas reforzadas con acero cuando se exponen a cargas de fatiga pesadas

Los investigadores creen que esto se debe a las diferencias en el módulo de elasticidad entre el GFRP y el acero. El GFRP tiene un módulo muy similar al concreto. El módulo de acero es muchas veces más alto. El acero es menos tolerante que el GFRP. El hormigón se daña cuando el acero se dobla dentro del vertido.

Conclusión:

La barra de refuerzo de fibra de vidrio (GFRP) es una forma rentable de:

• Eliminar los problemas de reparación fundamentales y costosos creados por el refuerzo de acero negro.
• Mantener estructuras estéticamente atractivas con el tiempo (menos grietas y manchas de óxido feas), lo que resulta en valores de reventa de propiedades más altos.
• Reduzca la cubierta de concreto y las medidas de protección contra la corrosión tomadas para proteger las barras de refuerzo de acero negro.
• Asegúrese de que sus estructuras duren hasta 4 veces más, eliminando los costosos gastos de capital con el tiempo.
• Hacer que las losas expuestas a cargas cíclicas duren 20 veces más que las losas reforzadas con acero.