Soluciones FRP rentables para mejorar la resistencia y la deformación del hormigón sostenible fabricado con caucho procedente de neumáticos fuera de uso

Convertir neumáticos viejos en edificios más resistentes

Montones de neumáticos de automóvil desgastados se acumulan en todo el mundo, creando riesgos de incendio y una contaminación duradera. Al mismo tiempo, la industria de la construcción consume grandes cantidades de arena y piedra para fabricar hormigón. Este estudio explora una manera de abordar ambos problemas a la vez: triturar neumáticos fuera de uso en pequeñas piezas, mezclarlas con el hormigón y luego envolver ese hormigón en una fina envoltura de fibras de vidrio y resina. El resultado es un material de construcción más verde que puede doblarse y absorber energía en lugar de fracturarse súbitamente.

¿Por qué añadir caucho al hormigón?

Cuando los neumáticos viejos se trituran y se usan para reemplazar parte de la arena en el hormigón, el material se vuelve más ligero y mucho mejor absorbiendo impactos y vibraciones —útil para barreras de autopistas, vías férreas y estructuras resistentes a terremotos. Pero hay una pega: el caucho no se adhiere bien a la pasta de cemento que lo rodea y es mucho más blando que los áridos pétreos. A medida que se añade más caucho, el hormigón suele perder resistencia y rigidez, lo que ha limitado su uso en estructuras que soportan cargas importantes. Este estudio se centra en una receta práctica: mantener el contenido de caucho moderado (20 % del árido fino por volumen) pero controlar cuidadosamente el tamaño de las partículas de caucho para entender cómo afectan a la resistencia y cuán fácilmente puede mejorarse el hormigón mediante refuerzo externo.

Envolver el hormigón en una chaqueta de fibra de vidrio

Para rescatar el comportamiento mecánico del hormigón con alto contenido de caucho, los autores emplearon chaquetas hechas de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP). Estas chaquetas son láminas delgadas de fibras de vidrio tejidas embebidas en resina, envueltas alrededor de cilindros de hormigón y dejadas endurecer. Son mucho más ligeras y más resistentes a la corrosión que el acero, y significativamente más baratas que sistemas similares con fibra de carbono. En los ensayos se moldearon 42 cilindros de hormigón —algunos con áridos pétreos normales y otros con caucho de neumático fino o grueso— y se dejaron sin envolver, completamente envueltos de arriba a abajo o envueltos solo en tiras espaciadas. Al cargar estos cilindros a compresión hasta el fallo, el equipo pudo observar cómo las chaquetas cambiaban la forma en que el hormigón fisuraba, soportaba la carga y se deformaba.

De la rotura súbita a la falla gradual

Los cilindros sin envolver, tanto con como sin caucho, se comportaron de forma parecida al hormigón ordinario: soportaban carga hasta un pico y luego fallaban abruptamente con largas grietas verticales y fragmentos que se desprendían. Los especímenes envueltos con GFRP contaron una historia completamente diferente. Las chaquetas completas transformaron ese comportamiento frágil en una respuesta más lenta y controlada. Las grietas seguían formándose en el interior, pero la envoltura de fibra de vidrio mantenía todo unido y obligaba al hormigón a abultarse gradualmente en lugar de explotar. Para el hormigón normal, el envolvimiento total aumentó la resistencia hasta en aproximadamente un 63 % y multiplicó por más de diez la deformación final por aplastamiento. El hormigón con caucho mostró ganancias aún más dramáticas en deformabilidad: en la mezcla con partículas de caucho muy finas, la deformación última aumentó en más del 1300 %. El envolvimiento en tiras, que deja algunas zonas al descubierto, proporcionó mejoras moderadas pero todavía significativas usando menos material, ilustrando un compromiso entre rendimiento y coste.

Lo que revelan los números y los modelos

Más allá de las pruebas de laboratorio, los investigadores construyeron fórmulas matemáticas para predecir cómo se comportará el hormigón confinado, basándose en su resistencia sin envolver, cuánto caucho contiene y cuánta presión interior puede aportar la chaqueta de GFRP. Ajustaron estas fórmulas a los datos experimentales y mostraron que pueden reproducir de forma aproximada las curvas completas tensión‑deformación —cómo el material se endurece, alcanza el pico y se ablanda bajo carga— tanto para hormigones naturales como con caucho. Los modelos funcionaron mejor para el sistema de fibra de vidrio específico usado aquí y para los contenidos y tamaños de partícula estudiados. No están pensados para aplicarse a ciegas a fibras diferentes o a contenidos de caucho mucho mayores, pero ofrecen herramientas de diseño para ingenieros que quieran especificar con confianza estos materiales más sostenibles.

Hormigón más ecológico con límites prácticos

Para un público no especializado, el mensaje clave es sencillo: los neumáticos viejos pueden transformarse de un problema de residuos en parte de estructuras más seguras y duraderas, si el hormigón con caucho resultante recibe una fina chaqueta de fibra de vidrio. Esta combinación no solo recupera gran parte de la resistencia perdida, sino que también hace que el material sea mucho más tolerante bajo cargas pesadas e impactos. El envolvimiento total ofrece el mayor margen de seguridad, mientras que el envolvimiento en tiras puede aportar importantes mejoras a menor coste. Los autores señalan que su trabajo se centra en ensayos de compresión a corto plazo y en un único nivel de sustitución, por lo que la durabilidad a largo plazo y otras condiciones de carga aún requieren estudio. Aun así, los resultados apuntan a un futuro en el que puentes, pilares y barreras protectoras podrían almacenar discretamente el desecho de neumáticos mientras rinden mejor que el hormigón convencional.

Cita: Saingam, P., Chatveera, B., Hussain, Q. et al. Cost-effective FRP solutions for enhancing strength and strain of sustainable concrete made with waste tyre rubber. Sci Rep 16, 13540 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42110-0

Palabras clave: hormigón con caucho, reciclaje de neumáticos usados, confinamiento con GFRP, construcción sostenible, rehabilitación estructural