Hormigones de ultra alto desempeño: una revisión de sus propiedades, aplicaciones y desafíos

Ivanova Claribel Orejuela-Mendoza; Angélica Marena Plúa-Ponce; Luis Vicente Ceballos-Cantos; Dimas Geovanny Vera-Pisco

Autores/as

Orejuela-Mendoza Ivanova Claribel Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de Manabí. Jipijapa, Ecuador. https://orcid.org/0009-0004-5266-0120
Plúa-Ponce Angélica Marena Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de Manabí. Jipijapa, Ecuador. https://orcid.org/0009-0007-3101-7285
Ceballos-Cantos Luis Vicente Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de Manabí. Jipijapa, Ecuador. https://orcid.org/0009-0003-4530-4649
Vera-Pisco Dimas Geovanny Universidad Estatal del Sur de Manabí. Jipijapa, Ecuador. https://orcid.org/0000-0002-3524-0907

Palabras clave:

Resistencia mecánica, Durabilidad, Microestructura, Sostenibilidad, Construcción avanzada

Resumen

DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v7i14edespdic.0255

Resumen

Los hormigones de ultra alto desempeño (UHPC) representan un avance significativo en la tecnología de materiales de construcción, destacándose por sus excepcionales propiedades mecánicas y durabilidad. Esta revisión sistemática analiza el estado actual del conocimiento sobre los UHPC, abarcando sus propiedades fundamentales, aplicaciones y desafíos. Los resultados muestran que estos hormigones pueden alcanzar resistencias a la compresión superiores a 150 MPa, con una microestructura densa y homogénea que contribuye a su alta durabilidad. Sus aplicaciones abarcan desde estructuras de ingeniería civil convencionales hasta casos especiales como la rehabilitación de estructuras y elementos arquitectónicos complejos. Sin embargo, se identifican desafíos significativos relacionados con el costo del material, su trabajabilidad y aspectos de sostenibilidad ambiental. La incorporación de materiales cementantes suplementarios y el desarrollo de técnicas de construcción especializadas emergen como soluciones prometedoras para abordar estas limitaciones. Esta revisión proporciona una base comprehensiva para futuros desarrollos en el campo de los UHPC, destacando la necesidad de equilibrar sus beneficios técnicos con consideraciones económicas y ambientales.

Palabras clave: Resistencia mecánica, Durabilidad, Microestructura, Sostenibilidad, Construcción avanzada.

Abstract

Ultra-high performance concrete (UHPC) represents a significant advancement in construction materials technology, distinguished by its exceptional mechanical properties and durability. This systematic review analyzes the current state of knowledge about UHPC, covering its fundamental properties, applications, and challenges. Results show that these concretes can achieve compressive strengths exceeding 150 MPa, with a dense and homogeneous microstructure contributing to their high durability. Their applications range from conventional civil engineering structures to special cases such as structure rehabilitation and complex architectural elements. However, significant challenges are identified related to material cost, workability, and environmental sustainability aspects. The incorporation of supplementary cementitious materials and the development of specialized construction techniques emerge as promising solutions to address these limitations. This review provides a comprehensive foundation for future developments in the UHPC field, highlighting the need to balance its technical benefits with economic and environmental considerations.

Keywords: Mechanical strength, Durability, Microstructure, Sustainability, Advanced construction.

Información del manuscrito:
Fecha de recepción: 16 de septiembre de 2024.
Fecha de aceptación: 15 de noviembre de 2024.
Fecha de publicación: 10 de diciembre de 2024.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Abadel, A. A. (2023). Physical, Mechanical, and Microstructure Characteristics of Ultra-High-Performance Concrete Containing Lightweight Aggregates. Materials, 16(13), 4883. https://doi.org/10.3390/ma16134883

Abo-El-Enein, S. A., Abbas, R., & Ezzat, E.-S. (2010). Propiedades y durabilidad de los cementos adicionados con metacaolín. Materiales de Construcción, 60(299), 21–35. https://doi.org/10.3989/mc.2010.50509

Aguero, R. R., Korzenowski, C., Aguirre, J. R. Y., Beraldin, R., Silva, L. C. P. D., & Campos Filho, A. (2019). Investigación de diseños de mezcla para producir Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) usando ANOVA. Matéria (Rio de Janeiro), 24(2), e12365. https://doi.org/10.1590/s1517-707620190002.0680

Arrona-Rivera, A. E., Hernández-Velasco, X., & Basurto-Argueta, E. (2017). Identificación de Eustongylides tubifex (Nitzch in Rudolphi, 1819) (Nematoda: Dioctophymatidae) en una garza estriada (Butorides striata, Pelecaniforme: Ardeidae) en el humedal el banco, Michoacán, México. ACTA ZOOLÓGICA MEXICANA (N.S.), 33(2), 181–187. https://doi.org/10.21829/azm.2017.3321059

Bautista Hernández, O. (2022). Propuesta de un índice sintético adelantado de desempeño fiscal para el estado de Querétaro. Revista GEON (Gestión, Organizaciones y Negocios), 9(1). https://doi.org/10.22579/23463910.752

Cajamarca-Solis, D., Heras-Benavides, D., & Mendoza-Enríquez, N. (2023). Diseño y validación de un instrumento para medir la percepción sobre la gestión de residuos sólidos de construcción en las empresas de la ciudad de Cuenca 2021. 593 Digital Publisher CEIT, 8(1–1), 370–384. https://doi.org/10.33386/593dp.2023.1-1.1683

Chico-Brito, F. J., & Moreno-Gavilanes, K. A. (2024). Plan de gestión de marca urbanista basado en los factores arquitectónicos, culturales y turísticos de la ciudad de Ambato. MQRInvestigar, 8(1), 1–21. https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.1.2024.1-21

Contreras Vásquez, L., Mayorga-Amaguaya, D., Peñafiel-Valla, G., & Navarro-Peñaherrera, C. (2024). Análisis Comparativo de la Resistencia a compresión entre el hormigón tradicional y el preparado con escombros de hormigón. Investigación y Desarrollo, 18(1). https://doi.org/10.31243/id.v18.2023.2020

Cruz Espinoza, L. A., Quizhpe Campoverde, J. D., & Mendoza Enríquez, N. (2023). Análisis de los rendimientos de mano de obra en rubros de mampostería en viviendas de dos plantas en la ciudad de Cuenca. ConcienciaDigital, 6(1.1), 35–61. https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v6i1.1.2462

Del Campo Saltos, G., Villlota Oyarvide, W., Andrade Sánchez, E., & Montero Reyes, Y. (2023). Bibliometric analysis on neuroscience, artificial intelligence and robotics studies: Emphasis on disruptive technologies in education. Salud, Ciencia y Tecnología, 3, 362. https://doi.org/10.56294/saludcyt2023362

Dopico, J. J., Martirena Hernandez, F., Day, R. L., Middendorf, B., Gehrke, M., & Martinez, L. (2008). Desarrollo de hormigones con aglomerante cal-puzolana fina como material cementicio suplementario. Revista Ingeniería de Construcción, 23(3). https://doi.org/10.4067/S0718-50732008000300005

Du, L., Ji, X., Lu, K., & Wang, J. (2024). Experimental and theoretical studies on postfire behavior of functionally graded ultra-high performance concrete. Advances in Structural Engineering, 27(10), 1635–1647. https://doi.org/10.1177/13694332231196508

Erazo-Rivera, R. P., Pancorbo-Sandoval, J. A., Leyva-Ricardo, S. E., & Barba-Mosquera, A. E. (2024). Mapa de Investigaciones Científicas sobre Economía Circular con Origen en Ecuador. Economía y Negocios, 15(1), 86–100. https://doi.org/10.29019/eyn.v15i1.1260

França, L. H. P., Júnior, M. S. M., & Mont´alverne, A. D. M. (2021). Durabilidade do UHPC e UHPFRC contendo metacaulim. Congresso Internacional sobre Patologia e Reabilitação das Construções, 231–239. https://doi.org/10.4322/CINPAR.2021.029

Gagetti, P., Pasteran, F., Ceriana, P., Prieto, M., Cipolla, L., Tuduri, E., Bruinsma, N., Galas, M., Ramón-Pardo, P., & Corso, A. (2020). Evolución del desempeño de Laboratorios de Referencia de América Latina en la detección de mecanismos de resistencia a los antimicrobianos. Revista Panamericana de Salud Pública, 44, 1. https://doi.org/10.26633/RPSP.2020.42

Gallucci, G., Rosa, Y., Brandariz, R., Cerrutti, W., & Tanoira, I. (2022). Túnel carpiano con anestesia local versus WALANT. Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología, 87(3), 335–340. https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.3.1430

García, J. A. (2021). Predicción basada en redes neuronales de la resistencia a compresión a los 7 días de los UHPC incorporando SCM. Matéria (Rio de Janeiro), 26(4), e13080. https://doi.org/10.1590/s1517-707620210004.1380

García, J. A., & Varón, F. A. P. (2022). Modelo predictivo de redes neuronales para estimar la resistencia a compresión de hormigones con materiales cementantes suplementarios y agregados reciclados. Matéria (Rio de Janeiro). https://doi.org/10.1590/s1517-707620220002.1318

Gidrão, G. D. M. S., Zaramella, G., Hardt, S. O., Parabocz, W. L., Bosse, R. M., Souza, C. F. P. D., Ribeiro, R. S., & Silva, D. A. (2021). Propriedades mecânicas do Concreto de Ultra Alto Desempenho Reforçado por Fibras (UHPFRC): Uma revisão de literatura. Conjecturas, 21(5), 52–80. https://doi.org/10.53660/CONJ-220-715

González Salcedo, L. O., Guerrero Zúñiga, A. P., Delvasto Arjona, S., & Will, A. L. E. (2019). Artificial Neural Model based on radial basis function networks used for prediction of compressive strength of fiber-reinforced concrete mixes. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 29(2), 37–52. https://doi.org/10.18359/rcin.3737

Gu, C., Sun, W., Guo, L., Wang, Q., Liu, J., Yang, Y., & Shi, T. (2018). Investigation of Microstructural Damage in Ultrahigh‐Performance Concrete under Freezing‐Thawing Action. Advances in Materials Science and Engineering, 2018(1), 3701682. https://doi.org/10.1155/2018/3701682

Herráez, B. J., & Vendrell, E. (2018). Segmentación de mallas 3d de edificios históricos para levantamiento arquitectónico. Virtual Archaeology Review, 9(18), 66. https://doi.org/10.4995/var.2018.5858

Krag, M. N., Vale, R. S. D., Silva, E., Oliveira, F. D. A., Gama, M. A. P., & Silva, P. D. T. E. D. (2013). Avaliação qualitativa de impactos ambientais considerando as etapas de limpeza e preparo do terreno em plantios florestais no Nordeste paraense. Revista Árvore, 37(4), 725–735. https://doi.org/10.1590/S0100-67622013000400016

Lino-Aguilar, V., Calixto-Arellano, F., González-Manrique, R. A., & Flores-Tochihuitl, J. (2024). Cobertura radicular con la técnica en túnel combinada con injerto de tejido conectivo subepitelial. Revista Odontológica Mexicana Órgano Oficial de la Facultad de Odontología UNAM, 26(3). https://doi.org/10.22201/fo.1870199xp.2022.26.3.80901

Lozano Molina, M., Suárez Loor, C., Pita Mera, M., & Corrales Zambrano, S. (2024). Reciclaje arquitectónico. Caso: Zona de regeneración urbana de Portoviejo. Revista InGenio, 7(1), 43–57. https://doi.org/10.18779/ingenio.v7i1.805

Meneses Cerón, L. A., Orozco Álvarez, J. E., Mosquera Muñoz, J. C., & Vélez Rivera, V. M. (2024). Una nueva perspectiva del contagio financiero energético en Colombia: Evidencia del análisis de ondas y dinámicas de comovimientos. Revista CEA, 10(22), e2578. https://doi.org/10.22430/24223182.2578

Obando-Guillermo, H., Carranza-Muñoz, Z., Díaz-Quepuy, J., Serrano-Otoya, D., & Muñoz-Perez, S. (2023). RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRA DE POLIPROPILENO. Paideia XXI, 11(2), 369–382. https://doi.org/10.31381/paideia.v11i2.4039

Pacheco Neto, G., Bus, T. O. D. L., Aguiar, J. T. D., Schneider, C. R., Kanieski, M. R., & Almeida, A. N. D. (2018). Avaliação dos impactos ambientais de atividade avicultora em Pinhal da Serra, Rio Grande do Sul, Brasil. Revista Brasileira de Gestão Ambiental e Sustentabilidade, 5(9), 41–48. https://doi.org/10.21438/rbgas.050903

Paredes, J. A., Gálvez, J. C., Alberti, M. G., & Enfedaque, A. (2020). Influencia del uso de metacaolín y el humo de sílice en el desarrollo de la resistencia a compresión del hormigón de altas prestaciones y su relación con la microestructura = Influence of metakaolin and silica fume in the development of compressive strength of high performance concrete and its relationship with the microstructure. Anales de Edificación, 6(1), 70. https://doi.org/10.20868/ade.2020.4457

Poitevin, L., & Ferraguti, M. S. (2022). Anestesia local con epinefrina, sin manguito hemostático, para la liberación del túnel carpiano. Estudio comparativo de dos variantes técnicas en 89 casos. Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología, 87(6), 789–797. https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.6.1466

Ramos-Fuentes, G. A., Melo-Lagos, I. D., & Regino-Ubarnes, F. J. (2016). Control repetitivo impar de alto orden de un rectificador monofásico: Operación a frecuencia variable. TecnoLógicas, 19(36), 63. https://doi.org/10.22430/22565337.587

Rios Jimenez, J. D., Cifuentes Bulté, H., & Medina Encina, F. (2018). Determinación de las curvas de Wöhler en fatiga a flexotracción de un hormigón de muy alta resistencia sometido a temperatura elevada. Libro de Comunicaciones / Livro das Comunicações, 1–1. https://doi.org/10.4995/HAC2018.2018.5527

Rojas Duque, G., González, C. J., Torres Mayorga, A., Hernández Ramírez, R. A., & Muñoz Medina, S. E. (2021). Resultados funcionales a largo plazo de la cirugía abierta de liberación del túnel carpiano. Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología, 86(5), 601–612. https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2021.86.5.1305

Sánchez Tróchez, D. X., Diago Ortiz, A., Rivera Martínez, W. F., Potes Ordoñez, L. B., & Navia Mera, M. V. (2021). Fortalecimiento de asociaciones campesinas del municipio del Tambo mediante la transformación de cultivos tradicionales hacia frutos de alto valor agregado: Caso de estudio: Producto Sacha Inchi de la Cooperativa “Sachatambo” del Municipio del Tambo, Cauca, Colombia. ESIC Market, 52(170), e5235. https://doi.org/10.7200/esicm.168.0523.5

Santa María Chimbor, C. A., & Valverde Chávez, M. A. (2022). Estrategias proyectuales en la enseñanza del proyecto arquitectónico en la Facultad de Arquitectura – UNCP 2018. Prospectiva Universitaria, 16(1), 69–75. https://doi.org/10.26490/uncp.prospectivauniversitaria.2019.16.1027

Santos, O. S. D., Silva Coelho, L. O. D., Nascimento, L., Fernandes, R. T. V., & Oliveira, J. F. D. (2021). O CONHECIMENTO DISCENTE SOBRE IMPACTOS AMBIENTAIS EM CAROLINA, MARANHÃO. Acta Tecnológica, 15(2), 27–40. https://doi.org/10.35818/acta.v15i2.860

Scherer, M. E. G. (2011). Análise da qualidade técnica de estudos de impacto ambiental em ambientes de Mata Atlântica de Santa Catarina: Abordagem faunísticaDOI:10.5007/2175-7925.2011v24n4p171. Biotemas, 24(4), 171–181. https://doi.org/10.5007/2175-7925.2011v24n4p171

Serna Mendoza, C. A., & Serna Giraldo, D. S. (2022). Residuos Sólidos y Cambio Climático. Revista del Instituto de investigación de la Facultad de minas, metalurgia y ciencias geográficas, 25(50), 393–399. https://doi.org/10.15381/iigeo.v25i50.24552

Simone, J., Maletti, F., & Azulay, G. (2015). Síndrome del túnel cubital causado por el músculo anconeus epitrochlearis. Reporte de un caso. [Cubital tunnel syndrome caused by anconeus epitrochlearis muscle. Case Report]. Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología, 80(1), 53. https://doi.org/10.15417/344

Toala-Zambrano, L. A., Vanga-Arvelo, M. G., Muñoz-Molina, J. G., & Zambrano-Quiroz, F. N. (2021). Percepción del Confort Térmico en Conjuntos Residenciales y su Incidencia en la Calidad de Vida. Revista Lasallista de Investigación, 18(1), 34–47. https://doi.org/10.22507/rli.v18n1a3

Torre, A. V., Espinoza, P. C., & Matias, J. A. (2022). Uso de las redes neuronales artificiales en el estudio del coeficiente de permeabilidad de concretos adicionados con microsílice, metacaolín y puzolana. Información Tecnológica, 33(5), 81–92. https://doi.org/10.4067/S0718-07642022000500081

Vaisman, A., Cañas, M., Ruiz, A., Edwards, D., Arellano, S., & Schmidt-Hebbel, A. (2022). La fijación con tornillo de interferencia tibial cuadrante específico permite un constante desplazamiento de los injertos de tejido dentro de tuneles tibiales mal poscionados: Análisis cuantitativo de ligamento cruzado anterior en porcinos. Revista Chilena de Ortopedia y Traumatología, 63(01), e9–e16. https://doi.org/10.1055/s-0042-1743545

Zhu, Z., Lian, X., Zhai, X., Li, X., Guan, M., & Wang, X. (2022). Mechanical Properties of Ultra-High Performance Concrete with Coal Gasification Coarse Slag as River Sand Replacement. Materials, 15(21), 7552. https://doi.org/10.3390/ma15217552