Es ampliamente conocido el problema de la corrosión que afecta a las varillas de acero usadas en concreto armado, el cual es como un cáncer que causa un impacto negativo. Por esta razón, es necesario seguir haciendo estudios relacionados a la mitigación de la corrosión. Recientemente las varillas de basalto se han empezado a usar como refuerzo alternativo a las varillas de acero en el concreto.

2. Página 1 de 7
Comportamiento estructural de vigas de concreto reforzadas
con varillas de basalto
Structural behavior of reinforced concrete beams with basalt rods
Gómez T, Cesar 1
; Mercado LL, Jonhan 2
; Huamán Q, Ronald3
.
1. Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Continental
2. Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad Continental
3. Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Continental
Av. San Carlos 1980, Urbanización de San Antonio, Huancayo, Junín
E-mail: 72571232@continental.edu.pe
RESUMEN
Es ampliamente conocido el problema de la
corrosión que afecta a las varillas de acero usadas en
concreto armado, el cual es como un cáncer que
causa un impacto negativo. Por esta razón, es
necesario seguir haciendo estudios relacionados a la
mitigación de la corrosión. Recientemente las varillas
de basalto se han empezado a usar como refuerzo
alternativo a las varillas de acero en el concreto.
Dichas varillas de basalto son la fusión de fibras de
basalto provenientes de la roca y resina. En la
presente investigación se muestra los estudios a
tensión y cortante de las vigas reforzadas con varillas
de basalto. Adicionalmente se desea estudiar las
propiedades estructurales de este material, para
mostrar su diseño y uso como refuerzo alternativo en
estructuras de concreto armado. Se revisa las
experiencias publicadas en ensayos de laboratorios.
En esta investigación se realizaron tres tipos de
ensayos los cuales son: Ensayo a flexión de vigas
reforzadas con barras de basalto, Ensayo sobre la
adherencia entre las varillas y cables de basalto con el
concreto mediante ensayos de acuerdo a la norma
ASTM C 234, Evaluación del comportamiento al
corte de vigas de concreto reforzado con fibra de
basalto con y sin estribos FRP de basalto. Los
resultados por los diferentes ensayos permitieron
conocer que la barra corrugada de basalto se adhiere
perfectamente al concreto y que la varilla de basalto
es menos densa en un 83% que el del acero. La
resistencia a la tensión de las varillas de basalto es
40% más que el del acero. De ello se deduce que las
barras corrugadas de basalto se comportan de manera
similar a mejor al del acero corrugado que
normalmente se utiliza en obras de construcción.
Palabras clave: basalto, durabilidad del
concreto, estructuras de concreto reforzado,
corrosión.
ABSTRACT
The problem of corrosion that affects steel rods used
in reinforced concrete, which is like a cancer that
causes a negative impact, is widely known. For this
reason, it is necessary to continue making studies
related to corrosion mitigation. Recently, basalt rods
have been used as an alternative reinforcement to
steel rods in concrete. These basalt rods are the fusion
of basalt fibers from the rock and resin. In the present
investigation the stress and shear studies of the beams
reinforced with basalt rods are shown. Additionally,
it is desired to study the structural properties of this
material, to show its design and use as an alternative
reinforcement in reinforced concrete structures. The
experiences published in laboratory tests are
reviewed. In this investigation, three types of tests
were carried out, which are: Bending test of beams
reinforced with basalt bars, Test on the adhesion
between the rods and basalt cables with the concrete
by means of tests according to ASTM C 234,
Evaluation of the behavior to the cutting of concrete
beams reinforced with basalt fiber with and without
stirrups FRP of basalt. The results of the different
tests allowed to know that the corrugated basalt bar
adheres perfectly to the concrete and that the basalt
rod is less dense by 83% than that of steel. The
tensile strength of the basalt rods is 40% more than
that of steel. It follows that the corrugated basalt bars
behave in a manner similar to that of corrugated steel
that is normally used in construction works.
Key words: basalt, concrete durability,
Reinforced concrete structures, corrosion.

3. Gómez T, Cesar; Mercado LL, Johan; Huamán Q, Ronald
Página 1 de 7
INTRODUCCIÓN
Históricamente la aplicación de concreto armado para
la construcción de edificaciones marco un antes y un
después en la industria de la construcción
convirtiéndose así en el material más usado en cuanto
a construcción de estructuras se refiere. El concreto
es un material moldeable producto de la mezcla de
cemento portland, agua, arena y grava que posee una
alta resistencia a la comprensión, pero no a la
tracción. Para resistir esta tracción es necesario
combinar el concreto con una armadura de acero
produciéndose así el concreto Armado. Debido a su
consistencia rígida, anteriormente se creía que el
concreto armado tenía una larga vida útil; sin
embargo, la experiencia ha demostrado que no
siempre es así (HERNÁNDEZ Y MENDOZA, 2006).
Uno de los problemas más importantes para el
mantenimiento de la integridad estructural de las
obras civiles de un país es la corrosión que sufren las
varillas de acero del concreto armado. Según un
reporte de la revista Hoar’ calculó perdidas por
corrosión en el reino Unido de 250 millones de libras
esterlinas en el sector de la construcción, que
constituían el 18% del total para el año de 1971. Con
este ejemplo queda claro el orden de magnitud y el
tamaño del problema al que nos referimos.
Se denomina corrosión al proceso espontaneo y
continuo por el cual un metal en este caso el acero
sufre una alteración perjudicial dentro de sus
propiedades físicas y química. (OVITIGALA T.,
2016)
Según VALCARCE Y VAZQUEZ (2016) La
corrosión de las armaduras afecta la integridad
estructural del conjunto, dado que causa
agrietamientos y de laminación en el concreto y
conduce a la disminución de la sección de las barras.
La evidencia de problemas de corrosión (manchas de
óxido, grietas y desprendimiento de material) genera
condiciones inseguras para los usuarios y provoca
además la desvalorización de los inmuebles debido a
su deterioro estético y funcional., lo que compromete
la integridad estructural. Bianca et al. (2006)
menciona que los principales agentes agresivos del
concreto son los cloruros en regiones marinas y la
carbonatación en zonas rurales e industriales. La
combinación de estos agentes agresivos acelera el
proceso de corrosión de las estructuras de concreto
armado.
Desde la década de 1960 varios investigadores
desarrollaron varios métodos para controlar este
fenómeno. Buscando nuevas formas de solucionar
este problema, Vladimir Brik en el año 2003 después
de varios ensayos y pruebas realizadas desde el año
1988 propuso el uso de las varillas de basalto como
alternativa al acero. El basalto es una roca ígnea de
color oscuro. Está compuesto por silicatos de
magnesio y hierro y constituye la tercera parte de la
corteza terrestre. Recientemente las varillas de
basalto se han empezado a usar como reemplazo
alternativo a las varillas de acero, ya que las varillas
de basalto no sufren efectos ante la corrosión. Por
tales motivos el objetivo de esta investigación es
estudiar las posibilidades técnicas del uso de las
varillas de basalto como alternativa a las varillas de
acero en vigas frente a cargas de gravedad.
MATERIALES Y MÉTODOS
Todos los ensayos mencionados a continuación se
realizaron en los laboratorios de la Pontificia
Universidad Católica del Perú
Ensayo 1. Ensayo a flexión de vigas reforzadas con
barras de basalto.
Se ensayaron once vigas, de las cuales seis fueron
hechas en laboratorio: viga A, viga B, viga C, viga D,
viga E, viga F. Se hicieron también tres vigas de
control P1, P2, P3. El ensayo consistió en la
aplicación de 2 cargas simétricas desde el centro. El
detalle de las vigas se muestra en la tabla 1.
Tabla 1. Detalles de vigas que se evaluaron en el laboratorio
Ensayo 2. Ensayo sobre la adherencia entre las
varillas y cables de basalto con el concreto mediante
ensayos de acuerdo a la norma ASTM C 234.
Tabla 2. Resumen de especímenes utilizados

4. Gómez T, Cesar; Mercado LL, Johan; Huamán Q, Ronald
Página 1 de 7
Hay varios ensayos para determinar la calidad de la
adherencia del elemento de refuerzo. Una de éstas es
la prueba de extracción “Pull out Test”. En este
ensayo, el concreto se somete a compresión y la barra
de refuerzo a tensión, y tanto la barra como el
concreto circundante son sometidos a la misma
tensión.
Se ensayó una barra con cuatro corrugaciones, una
con ocho corrugaciones y una barra lisa, luego
ensayaron cables trenzados dobles y triples. El
procedimiento utilizado para la prueba fue realizado
según la norma ASTM C 234.
Ensayo 3. Evaluación del comportamiento al corte de
vigas de concreto reforzado con fibra de basalto con
y sin estribos FRP de basalto
Este ensayo se realizó en los laboratorios de concreto
de la universidad la Pontifica Universidad Católica
del Perú y busco registrar el comportamiento de vigas
con refuerzo longitudinal de barras de basalto en dos
casos: con y sin estribos de barras de basalto.
También se buscó discutir las fórmulas de predicción
de resistencia a fuerza cortante propuestas por
diferentes códigos.
Se realizaron ensayos en doce vigas con refuerzo
longitudinal de barras de basalto. Seis de estas vigas,
de sección 30x20cm, no fueron reforzados con
estribos y las otras seis, de sección 20x30cm, fueron
reforzadas con estribos de acero de 3/8’’ y de basalto
de 10mm. La distancia entre apoyos para las vigas sin
estribos fue de 2.40m y para la viga con estribos fue
de 3.05m.
En la tabla 2 se muestra un resumen de los
especímenes ensayados
La distancia de corte (a) es la zona donde la fuerza
cortante es constante, es decir, la distancia entre el
punto de apoyo de la viga y el punto de aplicación de
la carga.
El primer número del número de serie de las vigas
representa el número de varillas de refuerzo que
tiene, el siguiente número, después del guion,
representa el diámetro de las varillas longitudinales,
la letra “N” se refiere que la viga no cuenta con
estribos y “SB” significa que, si cuenta con estribos,
por último, el número final se refiere a la relación a/d
redondeado al entero menor.
La viga se encontraba apoyada en sus dos extremos y
se le aplico carga mediante un gato hidráulico en dos
puntos cuya separación variaba de acuerdo con la
viga (a/d). Se colocaron medidores de deformaciones
en la zona de compresiones, en la zona de tracciones
al centro de la luz y en los estribos de fibra de basalto
en la tercera, cuarta y quinta posición de izquierda a
derecha.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Ensayo 1. Ensayo a flexión de vigas reforzadas con
barras de basalto.
Tabla 3. Momentos experimentales y momentos calculados en
gabinete.
La falla observada en las vigas fue dúctil debido al
deslizamiento gradual de las barras.
Las vigas proporcionadas por el proveedor tuvieron
una falla frágil y se quebraron debido al
deslizamiento, mientras que las hechas en el
laboratorio fallaron en flexión.
Para el cálculo del momento de fluencia es necesario
determinar previamente la posición de la resultante
de las compresiones en el concreto (OTTAZZI G.,
2017).
Los momentos experimentales encontrados en los
ensayos de las vigas son mayores a los que se
calcularon tal como se puede apreciar en la tabla n° 3
lo que significa que en un eventual diseño de vigas
con varillas de basalto estas satisfarán con todas las
propiedades técnicas de un refuerzo.
La viga con varillas de basalto falló por flexión lo
que significa que la carga aplicada en el ensayo fue
superior a la resistencia por flexión de la viga.
Además de que este material presento una deflexión
aceptable antes de fallar por lo que se considera que
es un material dúctil tal como menciona en la
descripción de la tabla n° 3.
Las varillas con varillas de basalto son usadas en
capas, los esfuerzos en cada capa deberían ser
calculados separadamente para obtener la capacidad
de la viga a diferencia de las vigas de concreto
reforzadas con acero donde se permite asumir un
centroide para las capas de acero. Esto fue verificado
por varios investigadores que, la naturaleza
anisotrópica del material no afecta el comportamiento
a flexión de la sección (NANNI A., 1993).
Ensayo 2, Ensayo sobre la adherencia entre las
varillas y cables de basalto con el concreto mediante
ensayos de acuerdo a la norma ASTM C 234.
En primer lugar, se probaron las muestras reforzadas
con barras de basalto a una edad de 21 días. A

5. Gómez T, Cesar; Mercado LL, Johan; Huamán Q, Ronald
Página 1 de 7
medida que se aplicaba la carga, las varillas de
basalto lisas empezaron a resbalar y no hubo unión
entre el refuerzo y el concreto. También se descubrió
que el agarre de la máquina de prueba se estaba
deslizando, es decir, que no estaba sujetando la barra
correctamente ya que las fibras de basalto en la barra
se aplastaron y se pulverizaron. También hubo un
deslizamiento en el extremo de anclaje dejando una
marca en la barra. Luego se probó el espécimen y se
deslizó la barra de basalto lisa y las marcas de
hormigón se vieron claramente en la barra.
La barra de basalto con 4 corrugaciones no se deslizó
y por lo tanto no hubo falla por conexión. Pero la
barra de basalto en sí falló debido a una falla de
tensión. La falla fue frágil. La barra de basalto con 8
corrugaciones también falló de manera similar a la
barra de basalto con 4 corrugaciones.
Las figuras de tensión de adhesión frente a
deslizamiento se representaron para los especímenes
de concreto reforzado con barra de basalto lisa en el
grafico 1 concreto reforzado con barra de basalto con
4 corrugaciones en la figura 2 y barra de basalto con
8 corrugaciones en la figura 3 respectivamente.
Figura 1. Tensión de adhesión frente a deslizamiento
Para barra de basalto lisa.
Figura 2. Tensión de adhesión frente a deslizamiento
para barra de basalto con 4 corrugaciones
Figura 3. Tensión de adhesión frente a deslizamiento
para barra de basalto con 8 corrugaciones
Las barras lisas ensayadas simplemente deslizaron,
mientras que las barras corrugadas y cables trenzados
tuvieron una buena adherencia. Las barras con cuatro
corrugaciones no se deslizaron y fueron cargadas
hasta la rotura, donde hubo una falla frágil, esto
mismo sucedió con las barras con ocho
corrugaciones.
En la figura 4 se muestra la adherencia frente al
deslizamiento de concreto reforzado con acero
Figura 4. Tensión de adhesión frente a deslizamiento para
acero (BRIK, 2003)
Comparando los resultados que se obtuvieron de la
adherencia del acero con los resultados que
obtuvimos con las barras de basalto, podemos afirmar
que la barra de basalto lisa no se debe utilizar para
reforzar el concreto ya que esta última no tiene una
buena adherencia con el concreto y no llega a los
estándares mínimos que se exige para el acero.
La adherencia entre las barras de basalto con 4
corrugaciones y el concreto no es mayor a la
adherencia entre el acero y el concreto, pero la
adherencia es lo suficiente para no sufrir falla por
deslizamiento, la falla fue por flexión que es la falla
común en concreto reforzando con acero.
La barra de basalto con 8 corrugaciones tiene más
adherencia al concreto, mejorando las propiedades
mecánicas del concreto y asemejándose más al acero
en cuenta a adherencia se refiriere.
Podemos denotar que mientras más corrugaciones
tenga la barra de basalto esta tendrá más adherencia

6. Gómez T, Cesar; Mercado LL, Johan; Huamán Q, Ronald
Página 1 de 7
al concreto. También podemos denotar que la barra
de basalto posee una mayor resistencia a la tracción,
siendo alrededor de 2 veces mayor que el acero
debido a esta propiedad mecánica, los elementos
estructurales de concreto con barras de basalto
presentan menor agrietamiento que los elementos
reforzados con barras de acero.
Ensayo 3. Evaluación del comportamiento al corte de
vigas de concreto reforzado con fibra de basalto con
y sin estribos FRP de basalto
a) Vigas de concreto reforzadas con fibra de basalto
y sin estribos.
El resultado que se obtuvo fue que el modo de falla
de los especímenes depende del área de refuerzo
BFRP y de la relación de longitud (span) a peralte (a /
d). Asimismo, la capacidad de corte aumentó cuando
el área de refuerzo de BFRP aumento y la capacidad
de corte disminuyó cuando aumentó la relación entre
la longitud (span) y la peralte (a / d).
b) Vigas de concreto reforzadas con fibra de basalto
y con estribos.
Los resultados que se obtuvo fue que todas las vigas
con refuerzo por corte de FRP mostraron una mejor
resistencia contra la carga por corte.
Para las vigas con diferentes áreas de refuerzo
longitudinales, la capacidad de corte no depende
solamente del área longitudinal del refuerzo sino
también del diámetro de las barras de basalto.
(GUEVARA, B. 2009)
Se alcanzó una lectura de deformación mínima de
4000 με (0,004 mm / mm) en los estribos BFRP antes
del fallo.
Conclusiones
Se sabe que para poder determinar qué material va a
tener un mejor comportamiento se comparan sus
respectivas propiedades mecánicas. Es por ello, que a
continuación se realiza un contraste de sus
principales propiedades:
Tabla 4: Características de las barras de basalto y acero
La varilla de basalto tiene un mejor comportamiento
a la tracción, siendo dos veces mayor que la del
acero. Debido a esta propiedad mecánica, los
elementos estructurales de concreto con varillas de
basalto presentan menor agrietamiento que los
elementos reforzados con varillas de acero.
Al tener una densidad lineal menor, el peso de las
varillas de basalto es 89% más ligero en comparación
con las varillas de acero. Por lo cual, el material
aporta menor carga de gravedad (carga muerta) a la
estructura. Además, facilita su transporte e
instalación en obra, pues no necesita ser cargada por
maquinaria.
Las varillas de basalto no se corroen ni se oxidan y
son resistentes al óxido, a los alcalinos y a los ácidos.
Por tal motivo, el espesor del recubrimiento se puede
reducir y obtener secciones más delgadas. Lo cual
tendría un impacto en el costo del concreto, ya que al
tener menores secciones se ahorraría material.
Las varillas de basalto y el concreto tienen
coeficientes de expansión térmica similares. Lo cual
es ventajoso durante los cambios de temperatura,
puesto que ambos materiales se expandirán y se
contraerán al mismo tiempo sin generar fisuras que
perjudiquen el comportamiento estructural del
elemento.
Las varillas de basalto tienen baja conductividad
térmica en comparación con las varillas de acero. Por
lo que, son ideales para estructuras que demanden
resistencia al calor.
El uso de varillas de basalto aumenta la vida útil de
las estructuras que refuerza a 100 años o más.
REFERENCIAS
HERNANDEZ O. Y MENDOZA J. Durabilidad e
infraestructura: retos e impactos socioeconómicos,
articulo de ingeniería investigación y tecnología.
2006, 07, 57-58.
OVITIGALA, T. et al. Serviciability and Ultimate
Load Behavior with Basalt Rebar Polymer Bars.
Artículo de Ingeniería. 2016. 113, 757-769
VALCARCE M. Corrosión de estructuras de
hormigón armado emplazados en ambiente marino.
Artículo de ingeniería. 2016. 04, 2-3.
OTTAZI, G. HOUSING REPORT Adobe house.
World Housing Encyclopedia. 2017, 52, 113-126
NANNI, A. Flexural Behavior and Design of RC
Members Using FRP Reinforcement, Journal of
Structural Engineering. 1993, 119, 3344-3359
BRIK, B, et al. Performance Evaluation of 3-D basalt
fiber Reinforced Concrete and Basalt Rod Reinforced
Concrete. Artículo de Ingeniería. 1998.4, 22-33

7. Gómez T, Cesar; Mercado LL, Johan; Huamán Q, Ronald
Página 1 de 7
GUEVARA, B. et al. Comportamiento a cortante en
vigas de concreto reforzado con deterioro por
corrosión en los estribos. Artículo de ingeniería.
2009, 24, 259-260.