UHPC abre la puerta a nuevas ideas y oportunidades interesantes para rediseñar edificios. A continuación se resumen algunos trabajos de investigación sobre la utilización de UHPC en estructuras híbridas propuestas.
El uso de UHPC con polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) es una idea híbrida propuesta que ha inspirado a muchos investigadores de vanguardia. Elmahdy et al. [85] estudiaron experimentalmente un diseño innovador utilizando UHPC en vigas mixtas. La parte de la viga es una caja hueca de GFRP. En la parte superior, se utiliza una fina cubierta de UHPC para soportar la tensión de compresión.
En la parte inferior, se utilizan láminas de acero o polímero reforzado con fibra de carbono (SFRP/CFRP) para soportar tensiones de tracción. Estos diferentes materiales están conectados entre sí con conectores de pernos cortantes y pegamento epoxi para proporcionar una unión adecuada entre ellos. Las investigaciones muestran que al agregar materiales de alto rendimiento como UHPC, la capacidad de mezclar vigas mejora significativamente.
Chen y El-Hacha estudiaron otra viga híbrida con el mismo diseño de sección cajón hueca de GFRP bajo carga de flexión estática. Las investigaciones demuestran que el UHPC es fundamental para lograr una mayor resistencia con un peso más ligero y elementos estructurales más pequeños. Además, Iskander et al. estudiaron secciones de caja hueca híbridas UHPC-GFRP con bases de placas de SFRP o CFRP para analizar las causas de falla bajo fuerzas de corte. Las investigaciones muestran que la falla se debe en parte al diseño de orientación de las fibras en las regiones de las esquinas de esta viga híbrida.
Muchos investigadores han estudiado otra idea híbrida, combinando UHPC con hormigón normal como material de construcción o reparación. Como material de construcción, Hakeem y Azad & Hakeem estudiaron el comportamiento estructural de tres conceptos diferentes de unidades de piso prefabricadas unidireccionales simplemente arriostradas de hormigón ordinario, UHPC realizadas en diferentes formas estructurales tales como: (i) Elementos con una capa de UHPC en el plano de tensión inferior, sustrato UHPC y especímenes de vigas de hormigón ordinario; (ii) elementos reforzados con barras deformadas prefabricadas de UHPC. Azad y Hakeem introdujeron el concepto de utilizar barras UHPC. Se colocaron barras de acero UHPC en el molde estructural híbrido antes de verter hormigón normal. Las varillas de UHPC se curaron térmicamente a 900 C durante 48 h para acelerar el curado y el desarrollo de resistencia. Espécimen híbrido final reforzado con dos varillas de UHPC de 50 × 50 mm; (iii) unidad hueca híbrida con capas de UHPC fundidas en las superficies superior e inferior.
Se han observado grietas por fatiga en muchos puentes ortotrópicos con plataforma de acero en todo el mundo, por ejemplo: el puente Severn en Inglaterra, el puente Sintal en Alemania, el puente Westgate en Australia, el puente Leverkusen en Alemania y Moribashi. Muchos investigadores han estudiado este problema de fatiga para mejorar su rendimiento.
Una de las soluciones más esperadas para combatir esta fatiga es utilizar una capa de UHPC como pavimento de la plataforma del puente en lugar de pavimento en bruto. Se estudió la respuesta a la fatiga del revestimiento de UHPC utilizando una plataforma de acero ortotrópica. Los estudios han demostrado que los revestimientos de UHPC pueden reducir significativamente la magnitud de las tensiones en los lados de la cubierta. Además, se estudió el comportamiento de flexión transversal de la plataforma compuesta de acero-UHPC bajo momentos de flexión. Las investigaciones han demostrado que los revestimientos de UHPC tienen un impacto considerable en la capacidad de carga final de las terrazas.
El hormigón de última generación (UHPC) ofrece niveles de calidad sorprendentes nunca antes imaginados. Luego de revisar exhaustivamente el tema, se llegaron a las siguientes conclusiones:
1. Está claro que la mayoría de los investigadores enfatizan que las propiedades mecánicas y ambientales del UHPC superan todas las expectativas, creando el potencial para aplicaciones más amplias en la construcción.
2. Las propiedades mecánicas de la nueva generación de hormigón son mucho mejores que las del hormigón convencional. Estos valores incomparables son función de la relación agua-aglutinante, el polvo ultrafino, el empaquetado de partículas optimizado, el método de curado y la mejora microestructural.
3. Con esta tecnología se pueden construir estructuras más ligeras, más grandes o con luces más largas de lo que habitualmente se diseñan. Su excepcional trabajabilidad permite verter hormigón nuevo en formas irregulares o muy alargadas para crear estructuras con un aspecto estético o un acabado extraordinario.
4. Sin embargo, el uso de UHPC en la construcción es limitado porque no es comercialmente factible reemplazar el concreto convencional en la mayoría de las aplicaciones por las siguientes razones:
a. Un factor económico que se manifiesta por el elevado coste y la falta de disponibilidad de algunos de sus materiales constitutivos. Por ejemplo, las fibras de acero pueden costar más que otros materiales de matriz combinados.
b. Algunos aspectos técnicos, como especificaciones de diseño limitadas y técnicas complejas de fabricación y curado.
C. Impacto negativo de la producción de cemento en el medio ambiente, ya que la cantidad de cemento necesaria para la producción de UHPC es aproximadamente el doble que la del hormigón tradicional.
5. Una de las recomendaciones para promover el UHPC en la construcción es explorar materiales alternativos para reemplazar los costosos materiales compuestos del UHPC. Se recomienda utilizar materiales de desecho con propiedades gelificantes en lugar de cemento Portland y humo de sílice, que tienen las siguientes ventajas:
a. Reducir los costos de producción de concreto,
b. Hacer que el hormigón sea más respetuoso con el medio ambiente reduciendo los residuos y las emisiones de gases en la producción de cemento.
C. Mejore la uniformidad y densidad del concreto para una mejor resistencia y durabilidad.
