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Desde que el concreto fue hecho por los romanos de la antigüedad, ha sido conocido por su fragilidad, la cual es responsable en ocasiones de fallas catastróficas de estructuras; sin embargo, con frecuencia los resultados se deben al deterioro gradual que requiere reparaciones repetidas y costosas. Se han hecho muchos intentos por modificar el concreto, de modo que pueda tomar una carga de tensión. Actualmente, la modificación más efectiva ha sido la introducción de fibras típicamente hechas de acero, vidrio, o polímeros, que ha dado como resultado concreto reforzado con fibras.
Un sueño de los ingenieros del concreto ha sido producir uno que retenga las propiedades benéficas del convencional, tales como la alta resistencia a compresión y la ausencia de corrosión. Sin embargo, al mismo tiempo, el producto final debe poseer la ductilidad en tensón del acero, de modo que ocurra fluencia
en lugar de fractura, cuando el concreto esté sobrecargado.
Esta característica de diseño puede lograrse con refuerzo de fibras. Sin embargo, la estrategia en el pasado ha sido usar muchas fibras (más del 5% en volumen) de una manera alineada o en forma de tela.
Aunque tales compuestos se desempeñan bien, Resulta costoso adoptarlos y difícil de mezclar y colocar en el campo como para que lleguen a ser ampliamente utilizados. Frecuentemente, estos materiales requieren procesamiento con equipo sofisticado disponible sólo en un laboratorio de investigación.

Desarrollo del concreto dúctil
Recientemente se ha diseñado concreto dúctil —compuesto cementante hecho con ingenio (ECC: Engineered Cementitious Composite)— y desarrollado en la Universidad de Michigan, hasta el punto en que está emergiendo en aplicaciones a gran escala. Logra un comportamiento metálico bajo cargas y usa sólo un 2% en volumen de fibras cortas. La ductilidad en tensión del concreto dúctil se demuestra por su capacidad para soportar estiramiento a aproximadamente 2,300 veces que el del concreto normal antes de que se rompa. También es igualmente dúctil cuando se carga en cortante. En flexión se deforma hasta parecer una viga curva. En compresión, algunas versiones del concreto dúctil alcanzan la misma resistencia a compresión que el concreto de alta resistencia. Sin embargo, el material no estalla en la falla.

Es capaz de desplegar este comportamiento único gracias a varios descubrimientos: Cómo puede la carga ser gradualmente transferida de la matriz del mortero hacia las fibras de refuerzo cuando el material de la matriz experimenta carga excesiva, y cómo puede la carga ser gradualmente transferida desde las fibras nuevamente a la matriz de mortero adyacente cuando la fibra experimenta carga excesiva.
De esta manera, no ocurre ninguna falla catastrófica ni en la matriz ni en las fibras. En vez de eso, las bandas locales del material se relajan y esparcen la carga a las zonas vecinas del material. Las cargas esencialmente son transferidas lejos desde regiones altamente cargadas que sufren una disminución de la tenacidad elástica.

En el diseño de mezcla del ejemplo, no se usan agregados gruesos. En lugar de eso, se incluyen arena muy fina, ceniza volante, y microfibras en la mezcla. La cantidad, el tipo, y el tamaño de estos ingredientes se ajustan especialmente para que satisfagan los requisitos para la integración sinérgica durante la carga excesiva como se describió antes. Como un ejemplo, la fibra de PVA es especialmente calculada en longitud, diámetro, resistencia, tenacidad y un recubrimiento de superficie para permitir su liberación gradual, de modo que se evite la fractura prematura de fibras. El sistema compuesto resultante desarrolla una “concesión” a alto esfuerzo de tensión, que se traduce en un comportamiento de fluencia dúctil no diferente al de la fluencia plástica en el acero dúctil.

Ideal para reparaciones
Además de las nuevas estructuras, el concreto dúctil también ha sido usado en proyectos de reparación. Estos proyectos han demost rado que la ductilidad en tensión contribuye a la resistencia al agrietamiento y/o a la delaminación, que con frecuencia se ven en reparaciones de concreto defectuosas.
Este desempeño es consistente aun después de varios años de ciclos de congelación y deshielo en climas fríos. Experimentos recientes sugieren que el concreto dúctil puede servir como recubrimiento de concreto excelente para proteger el refuerzo de acero contra la corrosión. Su costo actualmente es de aproximadamente tres veces el del concreto normal por metro cúbico. Sin embargo, numerosos proyectos comerciales en Japón y Australia han demostrado que pueden obtenerse ahorros en el costo inicial de construcción cuando se usa en miembros estructurales de tamaño más pequeño, poco o ningún acero de refuerzo, eliminación de otros sistemas protectores estructurales, y/o construcción más rápida ofrecida por las propiedades en el estado fresco o endurecido del concreto dúctil. Cuando se toman en cuenta los costos y el impacto ambiental a largo plazo, las ventajas sobre el concreto convencional se hacen todavía más apremiantes.
El concreto dúctil está listo para llevarse al campo y tiene el potencial para contribuir significativamente a mejorar la sustentabilidad, durabilidad, y seguridad de la infraestructura. Actualmente, el material está emergiendo con fuerza en los mercados de reparaciones, productos manufacturados, prefabricado, y de premezclados, así como también en las industrias de pavimentos, agricultura, habitacional, y de edificios. Para mayor información: http://cpd.engin.umich.edu.