¿Qué es el concreto reforzado?

Varilla de acero al carbono

ASTM A615grados 40, 60, 75, 80, 100

Varilla soldable de baja aleación

ASTM A706trabajo sísmico y soldado

Recubrimiento general

1.5 pulgNRMCA CIP 25

Recubrimiento con sales

2 pulgNRMCA CIP 25

Volumen del óxido

2–4× el aceroNRMCA CIP 25

En resumen

• El concreto es fuerte a compresión y débil a tensión; el acero cubre esa debilidad.
• La varilla corrugada ASTM A615 es la de uso diario; la ASTM A706 es la soldable de baja aleación para trabajo sísmico y soldado.
• Malla electrosoldada, fibras y torones de postensado son las otras formas comunes de refuerzo.
• El recubrimiento —el concreto entre el acero y la superficie— es lo que impide la corrosión.
• El óxido crece de dos a cuatro veces el volumen del acero, y por eso la corrosión agrieta y descascara.

El concreto y la tensión: por qué necesita acero

La resistencia a tensión del concreto es apenas una fracción pequeña de su resistencia a compresión, así que se agrieta apenas se le pide estirarse. Una trabe apoyada en dos extremos trabaja a compresión arriba y a tensión abajo; sin acero, la cara inferior se agrieta y la pieza falla mucho antes de aprovechar la capacidad a compresión del concreto.

El acero lo resuelve porque los dos materiales cooperan. La varilla es corrugada: las costillas generan adherencia mecánica con la pasta endurecida y permiten que la carga se transfiera entre los dos materiales a lo largo de la barra. Además ambos se dilatan y contraen a ritmos parecidos con la temperatura, y por eso una pieza reforzada no se destruye sola con los ciclos térmicos del día.

El resultado es un material compuesto —lo que en otros países llaman hormigón armado—. El concreto protege y arriostra al acero, el acero toma lo que el concreto no puede, y la sección se diseña bajo ACI 318 para que la proporción entre ambos corresponda a las cargas reales.

Información general, no asesoría de ingeniería. El trabajo estructural debe ser diseñado por un ingeniero con licencia.

Por qué el acero no se oxida adentro

El concreto es fuertemente alcalino, y esa alcalinidad forma una película pasiva de óxido sobre el acero que detiene la corrosión. La CIP 25 describe al acero embebido en condición pasiva, sin corroerse, mientras ese ambiente se conserve.

Dos cosas lo rompen. Los iones cloruro —de sales descongelantes, agua de mar o aditivos con cloruro— llegan hasta la barra y destruyen la capa pasiva, provocando corrosión por picadura. La carbonatación hace lo mismo más despacio: el dióxido de carbono del aire reacciona con el concreto y neutraliza la alcalinidad, y cuando la zona carbonatada alcanza al acero, se acabó la protección.

Ahí empieza el daño visible. El óxido ocupa de dos a cuatro veces el volumen del acero original y empuja el recubrimiento desde adentro: primero mancha, luego grieta y al final delaminación y descascaramiento. Las defensas son las que enumera la CIP 25: relación agua-cementante por debajo de 0.50 para frenar la carbonatación y por debajo de 0.40 para limitar el ingreso de cloruros, recubrimiento suficiente, buen curado, materiales cementantes suplementarios como ceniza volante, escoria o humo de sílice, aditivos inhibidores de corrosión, varilla con recubrimiento epóxico o resistente a corrosión y, en casos severos, protección catódica.

Tipos de refuerzo

La varilla corrugada es el estándar. ASTM A615 cubre varilla de acero al carbono en grados 40, 60, 75, 80 y 100, donde el número del grado es el esfuerzo de fluencia mínimo especificado en ksi; el grado 60 es el común en Estados Unidos. ASTM A706 cubre varilla de baja aleación con química restringida y mayor ductilidad, y se especifica donde las barras se van a soldar y en sistemas sísmicos que dependen de que la barra se deforme de manera predecible.

La malla electrosoldada es una retícula de alambres soldados en los cruces, usada en losas, firmes y prefabricados donde basta un refuerzo uniforme y ligero. Las fibras son otra cosa: la CIP 24 las describe como control de la fisuración por contracción plástica, no como sustituto del refuerzo estructural.

El postensado llega al mismo objetivo por otro camino: el torón de alta resistencia se tensa después de que el concreto ganó resistencia, dejando la sección precomprimida para que las cargas de servicio nunca la lleven a tensión. El PTI es la referencia del gremio, y la losa postensada es común en vivienda del sur y el oeste del país.

El recubrimiento: lo que de verdad protege

El recubrimiento es el espesor de concreto entre el refuerzo y la superficie, y hace tres trabajos al mismo tiempo: aísla al acero de cloruros y carbonatación, aporta resistencia al fuego y le da a la barra el concreto necesario para desarrollar su adherencia sin partir la sección.

La CIP 25 da valores de trabajo: mínimo cercano a 1.5 pulgadas en estructuras generales, 2 pulgadas donde se usan sales descongelantes y 2.5 pulgadas en ambiente marino. ACI 318 fija el recubrimiento requerido según el tipo de elemento y la exposición, y ese requisito de código —no una regla de dedo— es el que manda en obra.

El recubrimiento solo cuenta si el acero se queda donde se colocó. La malla jalada durante el colado, las sillas que faltaron o las barras pisadas por la cuadrilla dejan el refuerzo fuera de posición, y un refuerzo mal ubicado no da ni la resistencia ni la protección con que se diseñó.

Dónde aparece en una casa

Zapatas y muros de cimentación son los casos evidentes, y los dos son elementos diseñados: el diámetro y la separación de varilla salen de un cálculo, no de la costumbre. La separación en vivienda suele caer en un rango conocido, pero la define el ingeniero bajo ACI 318 y cambia con el suelo, las cargas y la geometría.

El piso exterior es el caso ambiguo. Entradas de cochera, patios y pisos de garaje se arman muchas veces con malla o con fibra en vez de varilla, y muchas losas residenciales sobre una base bien compactada trabajan sin refuerzo estructural. En pisos, el refuerzo sirve sobre todo para mantener cerradas las fisuras, no para cargar, y por eso el trazo de juntas importa igual o más.

Escalones, muros de contención y cualquier losa que salve un claro son estructurales y le tocan al ingeniero. Si va a perforar o cortar cerca del refuerzo, el recubrimiento es la primera restricción: vea cómo taladrar concreto.

Errores comunes

• Dejar la malla en el piso — el refuerzo tirado en el fondo de la losa casi no aporta; tiene que quedar sostenido a su altura de diseño.
• Cambiar acero estructural por fibras — la CIP 24 ubica a las fibras sintéticas en el terreno de la contracción plástica, no en el estructural.
• Usar A615 donde se pidió A706 — la varilla soldable de baja aleación se especifica por química y ductilidad; el cambio no es equivalente.
• Recortar el recubrimiento — es la vía más rápida a la corrosión por cloruros y al descascaramiento.
• Creer que el refuerzo evita las fisuras — el acero controla el ancho y mantiene unida la pieza, no impide que el concreto fisure.