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CONCRETO FIBROREFORZADO

El uso de las fibras metálicas como refuerzo del concreto es cada día más cotidiano.Sus aplicaciones más comunes van desde el refuerzo de pisos industriales, comerciales y pistas de aeropuertos, hasta el de lineamientos de túneles y la estabilización de taludes a través de concreto lanzado por vía húmeda o seca.

Las fibras utilizadas dentro del concreto tienen como objetivo formar un material homogéneo, que aporta propiedades mecánicas adicionales y estables que pueden ser aprovechadas en el diseño.

El uso de las fibras en materiales de construcción se remonta en el tiempo, mucho antes de la aparición del cemento Portland y del hormigón.

Durante los últimos cincuenta años, el empleo y el estudio de las fibras metálicas en la construcción han llevado al desarrollo y fabricación de tipos específicos de fibras que responden a diferentes necesidades.

En la actualidad existen diferentes tipos de fibras metálicas, dependiendo del sistema de fabricación. En el mercado se encuentran fibras de diferentes tamaños, secciones, rugosidad superficial y forma. Estas pueden ser trefiladas en frío, cortadas, o maquinadas. Normalmente tienen ganchos en sus extremos, para mejorar la adherencia con el hormigón.

El uso de fibras

Para el uso efectivo de fibras en el concreto endurecido se deben tener contempladas las siguientes características:

Las fibras deben ser significativamente más rígidas que la matriz, es decir, un módulo de elasticidad más alto.

El contenido de fibras por volumen debe ser adecuado.

Debe haber una buena adherencia entre la fibra y la matriz.

La longitud de las fibras debe ser suficiente.

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA.


Las fibras deben tener una alta relación de aspecto; es decir, deben ser largas con relación a su diámetro. Debe de hacerse notar que la información publicada tiende a tratar con concentraciones con un alto volumen de fibras. Sin embargo, por razones económicas, la tendencia actual en la práctica es la de minimizar el volumen de las fibras, en cuyo caso los mejoramientos en las propiedades pueden ser marginales.

Para las cantidades de fibra típicamente usadas (menos del 1% por volumen para el acero y aproximadamente 0.1% por volumen para el polipropileno) las fibras no tendrán un efecto significativo en la resistencia o el módulo de elasticidad del compuesto. También debe de hacerse notar que las concentraciones en un alto volumen de ciertas fibras pueden hacer que el concreto fresco no pueda trabajarse.

A lo largo de los años se ha utilizado diferentes tipos de fibra en el concreto ayudando así en algunas características requeridas en un proyecto de construcción.

TIPOS DE FIBRAS UTILIZADOS EN EL CONCRETO FIBROREFORZADO



Fibras Sintéticas

MicrofibrasSintéticas:

Microfisuraciones, no estructural.Dosificaciones entre 500 y 3000 g/m3

Macro fibras:

Macrofisuraciones, “estructural”Dosificaciones entre 2-7 kg/m3

Fibras Metálica

o Microfibras:

Estructural y con dosificaciones altas 100-200 kg/m3

o Macro fibras Metálicas:

Macrofisuraciones, estructural.Dosificaciones entre 20 y 70 kg/m3



TIPOS DE FIBRAS PARA EL CONCRETO

VidrioSe descubrió que las fibras de vidrio en la forma en que se usaron primero, eran

reactivas a álcalis, y los productos en los que eran usados se deterioraban rápidamente. El vidrio resistente a los álcalis con un contenido de 16% de circona fue formulado exitosamente entre 1960 y 1971. Otras fuentes de vidrio resistentes a álcalis fueron desarrolladas durante los años setentas y ochentas, con contenidos más altos de circona. La fibra de vidrio resistente a los álcalis se usa en la fabricación de productos de cemento reforzado con vidrio (GRC: glassreinforced concrete), los cuales tienen un amplio rango de aplicaciones.La fibra de vidrio está disponible en longitudes continuas o en trozos. Se utilizan longitudes de fibra de hasta 35 mm en aplicaciones de rociado y las longitudes de 25 mm en aplicaciones de premezclado. Esta fibra tiene alta resistencia a tensión (2–4GPa) y alto módulo elástico (70–80GPa) pero tiene características quebradizas en esfuerzo-deformación (2.5–4.8% de alargamiento a la rotura) y poca fluencia a temperatura ambiente. Se han hecho afirmaciones en el sentido de que se ha usado exitosa-mente hasta 5% de fibra de vidrio por volumen en el mortero de arena-cemento sin formar bolas.Los productos de fibra de vidrio expuestos a ambientes a la intemperie han mostrado una pérdida de resistencia y ductilidad. Las razones para esto no son claras y se especula que el ataque de los álcalis o la fragilidad de las fibras son causas posibles. Debido a la falta de datos sobre la durabilidad a largo plazo, el GRC ha sido confinado a usos no estructurales en donde tiene amplias aplicaciones. Es adecuado para usarse en técnicas de ro-ciado directo y procesos de premezclado; ha sido usado como reemplazo para fibras de asbesto en hojas planas, tubos y en una variedad de productos prefabricados.

Acero

Las fibras de acero se han usado en el concreto desde los primeros años del siglo XX. Las primeras fibras eran redondas y lisas y el alambre era cortado en pedazos a las longitudes requeridas. El uso de fibras derechas y lisas casi ha desaparecido y las modernas tienen, ya sea superficies ásperas, extremos en gancho, o son riza-das u onduladas a través de su longitud. Típicamente las fibras de acero tienen diámetros equivalentes (con base en el área de la sección transversal) de 0.15 a 2 mm y longitudes de 7 a 75mm. Las relaciones de aspecto generalmente varían de 20 a 100. (La relación de aspectose define como la relación entre la longitud de la fibra y su diámetro equivalente, que es el diámetro de un círculo con un área igual al área de la sección transversal de la fibra).Algunas fibras son juntadas para formar manojos usan-do goma soluble al agua para facilitar el manejo y el mezclado. Las fibras de acero tienen alta resistencia a tensión (0.5–2GPa) y alto módulo de elasticidad (200GPa), una característica dúctil y plástica en esfuerzo-tensión y una baja fluencia.



Ciertas fibras han sido usadas en mezclas convencionales de concreto, concreto lanzado y concreto con fibras infiltradas de lechada. Típicamente, el contenido de la fibra de acero varía de 0.25 a 2% por volumen. El contenido de las fibras en exceso de 2% por volumen generalmente da como resultado una pobre trabajabilidad y distribución de la fibra, pero se pueden usar exitosamente en donde el contenido de la pasta de la mezcla se incrementa y el tamaño del agregado grueso no es mayor que aproximadamente 10mm.El concreto reforzado con fibras de acero que contiene hasta 1.5% de fibras por volumen ha sido bombeado exitosamente usando tuberías de 125 a 150 mm de diámetro. Los contenidos de fibra de acero de hasta 2% por volumen se han usado en aplicaciones de concreto lanzado utilizando tanto el proceso húmedo como el seco. Se han obtenido contenidos de fibras de acero de hasta 25% por volumen en concreto con fibras infiltradas de lechada.Se reporta que el módulo elástico en compresión y el módulo de rigidez en torsión no son diferentes antes del agrietamiento cuando se compara con el concreto simple probado bajo condiciones similares. Se ha reportado que el concreto reforzado con fibras de acero, debido a la ductilidad mejorada, podría encontrar aplicaciones en donde es importante la resistencia al impacto.

También se informa que la resistencia a fatiga del concreto se ha incrementado hasta en un 70%.

Fibras sintéticas

Las fibras sintéticas son artificiales; resultan de la investigación y desarrollo en las industrias petroquímica y textil. Existen dos formas físicas diferentes de fibras: la de monofilamentos, y las producidas de cintas de fibrilla. La mayoría de las aplicaciones de las fibras sintéticas están en el nivel de 0.1% por volumen. A ese nivel, se considera que la resistencia del concreto no se ve afectada y se buscan las características de control de las grietas. Los tipos de fibras que han sido ensayados en las matrices de concreto de cemento incluyen: acrílico, aramida, carbón, nylon, poliéster, polietileno y polipropileno. La Tabla 1 resume el rango de propiedades físicas de algunas fibras sintéticas.



Acrílico

Las fibras acrílicas han sido usadas para reemplazar la fibra de asbesto en muchos productos de concreto reforzado con fibras. También se han agregado fibras acrílicas al concreto convencional a bajos volúmenes para reducir los efectos del agrietamiento por contracción plástica.

Aramida

Las fibras de aramida son dos y media veces más resistentes que las de vidrio y cinco veces más que las de acero, por unidad de masa. Debido al costo relativamente alto de estas fibras, el concreto reforzado con fibras de aramida se ha usado principalmente como un reemplazo del asbesto en ciertas aplicaciones de alta resistencia.

Carbón

Las fibras de carbón son sustancialmente más costosas que los otros tipos de fibras. Por esta razón su uso comercial ha sido limitado.Las fibras de carbón son fabricadas carbonizando materiales orgánicos adecuados en forma fibrosa a altas temperaturas y luego alineando los cristales de grafito resultantes por medio de estira-miento. Tienen alta resistencia a tensión y alto módulo de elasticidad y una característica quebradiza bajo esfuerzo-de-formación. Se requiere de investigación adicional para determinar la viabilidad del concreto con fibra de carbón en una base económica. Las propiedades de resistencia al fuego de los compuestos de fibras de carbón necesitan ser evaluadas, pero ignorando el aspecto económico, las aplicaciones estructurales parecen ser prometedoras.



Nylon

Es el nombre genérico que identifica una familia de polímeros. Las propiedades de las fibras de nylon son impartidas por el tipo a base de polímeros, la adición de diferentes niveles de aditivos, las condiciones de fabricación y las dimensiones de las fibras. Actualmente sólo dos tipos de fibras de nylon se comercializan para el concreto. El nylon es estable en el calor, hidrófilo, relativamente inerte y resistente a una gran variedad de materiales. Es particularmente efectivo para impartir resistencia al impacto y tenacidad a flexión y para sostener e incrementar la capacidad para soportar cargas del concreto después de la primera grieta.

Poliéster

Las fibras de poliéster están disponibles en forma de monofilamentos y pertenecen al grupo de poliéster termoplástico. Son sensibles a la temperatura y a temperaturas por encima del servicio normal sus propiedades pueden ser alteradas. Las fibras de poliéster son algo hidrófobas. Se han usado a bajos contenidos (0.1% por volumen) para controlar el agrietamiento por contracción plástica en el concreto.

Polietileno

El polietileno ha sido producido para el concreto en forma de monofilamentos con deformaciones superficiales parecidas a verrugas. El polietileno en forma de pulpa puede ser una alternativa a las fibras de asbesto. El concreto reforzado con fibras de polietileno a con-tenidos de entre 2 y 4% por volumen exhibe un comportamiento de flexión lineal bajo cargas de flexión hasta la primera grieta, seguido por una transferencia de carga aparente a las fibras, permitiendo un incremento en la carga hasta que las fibras se rompen

Polipropileno

Las fibras de polipropileno primero fue-ron usadas para concreto reforzado en los años sesentas. El polipropileno es un polímero de hidrocarburo sintético cuya fibra está hecha usando procesos de extrusión por medio de estiramiento en caliente del material a través de un troquel.Las fibras de polipropileno son hidrófobas y por lo tanto tienen como desventajas el tener pobres características de adherencia con la matriz del cemento, un bajo punto de fusión, alta combustibilidad y un módulo de elasticidad relativamente bajo. Las largas fibras de polipropileno pueden resultar difíciles de mezclar debido a su flexibilidad y a la tendencia a enrollarse alrededor de las orillas extremas de las hojas de la mezcladora. Las fibras de polipropileno son tena-ces, pero tienen baja resistencia a tensión y bajo módulo de elasticidad; tienen una



característica plástica de esfuerzo-deformación. Se asegura que se han usado exitosamente contenidos de fibras de polipropileno de hasta 12% por volumen, con técnicas de fabricación de empacado manual, pero se ha reportado que volúmenes de 0.1% de fibras de 50 mm en el concreto han causado una pérdida de revenimiento de 75mm.Según reportes, las fibras de polipropileno reducen la contracción no restringida, plástica y por secado del concreto a contenidos de fibra de 0.1 a 0.3 % por volumen.

Ventajas del concreto fibroreforzado

Constructivas:

Sustitución parcial o total del refuerzo convencional (Malla, barras)

Reducción del tiempo de ejecución (mano de obra) Refuerzo correctamente ubicado en la estructura

Estructural:

Mejor control de las fisuraciones. Menor permeabilidad. Mayor durabilidad. Mejor resistencia al impacto. Mayor resistencia a la fatiga.



Reducción de espesores con la aplicación de concreto fibroreforzado

Solución convencional: Solución fibrorefrozada:

- 20 cm de concreto - 17 cm de concreto fibroreforzado

- 2 capas de refuerzo -30 kg/m³ de fibras de acero

- 5 cms de concreto pobre - 0,6 kg/m³ de fibras de PP

Por lo cual uno de los beneficios será; Misma capacidad de carga, menor costo, mayor eficienciaOtro beneficio que podemos encontrar en el concreto fibroreforzado es en el concreto proyectado o shotcrete.



Ya que como se puede mostrar en las siguientes imágenes el concreto fibroreforzado shotcrete tiene un mayor recubrimiento del punto proyectado.

CONCRETO PROYECTADO (SHOTCRETE)

CONCRETO PROYECTADO REFORZADO CON FIBRAS (SHOTCRETE FIBROREFORZADO)



Consideraciones Finales

•No Hay ningún respaldo técnico cuando se especifica un concreto con fibras solamente con una simple dosificación de fibra por metro cúbico de concreto, pues siempre debemos evaluar la solución a través de los parámetros mínimos de desempeño para el concreto que será aplicado en la obra.

• Existe Básicamente dos métodos de ensayos para la determinación del nivel de desempeño del CRF que son a través de viguetas o placas, siendo que el ensayo de tracción en la flexión en viguetas es de fundamental importancia para evaluar las características del material en menores niveles de fisuración.

•El Concreto con fibras puede ser dosificado y controlado correctamente según normas y métodos precisos, sin el uso de condiciones empíricas.

•Es Importe que quede claro en lo que se busca como prestación de servicio con la utilización del CRFA, Para que se pueda obtener una adecuada orientación sobre la dosificación, tipo de fibra y concretos adecuados para cada aplicación, de acuerdo con la buena técnica y atendiendo las prácticas de ingeniería.



1. Clasificación de fibras en función del material. Fibras orgánicas (polímeros naturales y sintéticos) y fibras inorgánicas (metálicas).

Existen diferentes tipos de fibras para el hormigón en función de la materia prima por la cual ellas están producidas:Metálicas: aceros de carbono y ligados, aluminioNaturales: amianto (asbesto), celulosa, carbónSintéticas: nylon, polipropileno, poliacrilo nitrilo, polivinil alcohol

Clasificadas por BISFA6:



Fibras metálicasSecciones discretas de metal que tienen una relación de

aspecto (relación entre la longitud y el diámetro) que va desde 20 hasta 100. Estas fibras son de acero (en general de bajo contenido de carbón).Las fibras metálicas son filamentos de acero deformado y cortado en pedazos empleados para

reforzar la estructura del concreto u hormigón sin alterar ninguno de sus otros componentes.En general las fibras tienden a ser utilizadas donde se a puesto como punto importante la propagación de grietas.La alta cantidad de fibras por Kg. permite una distribución más homogénea del refuerzo de la fibra metálica en la matriz y por tanto un mayor control del agrietamiento durante el proceso de secado.

Fibras sintéticasSecciones discretas que se distribuyen aleatoriamente dentro del concreto que pueden

estar compuestas por Acrílico, Aramid, Carbón, Polipropileno, Poliestileno, Nylon, Poliester etc. Una de las ventajas principales de las fibras sintéticas es que proporcionan un sistema de soporte interno al concreto, lo cual lleva a un sangrado más uniforme y a evitar la segregación de los materiales más pesados, además de disminuir la posibilidad de agrietamiento por contracción plástica durante la etapa de

endurecimiento y contracción inicial del concreto, que es justamente cuando se llega a presentar la formación de microfisuras. Es en esta etapa plástica, que las fibras sintéticas mantienen estas microfisuras más cerradas debido a la fricción que existe entre las fibras y los agregados. Es importante mencionar que si bien, las fibras sintéticas ayudan a controlar el sangrado y a disminuir la posibilidad de agrietamientos por contracción plástica, en ningún momento pueden funcionar como un refuerzo principal o un refuerzo estructural con acero de refuerzo o fibras metálicas.


http://www.bjconstrucciones.com/BJ-Construccion-Quito/fibras-metalicas-de-acero.html

http://www.bjconstrucciones.com/BJ-Construccion-Quito/fibras-metalicas-de-acero.html


Fibras de vidrioLa fibras de vidrio presentan un módulo elástico muy superior al de la mayoría de las fibras orgánicas, como las de polipropileno, pero menor que el del acero. Todas las fibras (inorgánicas, orgánicas y metálicas) han sido estudiadas con profundidad, pero en el caso de las fibras de vidrio han llevado a un menor conocimiento de su empleo, hasta de existencia entre los diseñadores, especificadores y productores de concreto y la misma industria de prefabricación.

Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:

Las fibras de vidrio distribuyen a toda la masa del hormigón fuertes solicitaciones locales.

La presencia física de las fibras de vidrio inhibe el movimiento de la humedad en el concreto, durante y después de su colocación, obteniendo un concreto más homogéneo y en consecuencia, con una mayor resistencia

media global. Las fibras de vidrio mejoran la resistencia a los daños, particularmente durante la

manipulación de componentes “jóvenes”. Mejora la resistencia a la tracción / flexión, consiguiendo eliminar los refuerzos de

acero en algunos elementos no estructurales. Las fibras de vidrio disminuyen el agrietamiento del hormigón por contracciones

plásticas.Los resultados de ensayos realizados muestran que las fibras de vidrio consiguen suprimir las grietas y fisuras por contracción plástica. Es lógico que las fibras de vidrio que tienen un módulo elástico aproximadamente 10 veces superior al polipropileno, sean más efectivas durante un mayor periodo de tiempo.

Fibras NaturalesSecciones discretas de origen como coco, sisal, madera, caña de azucar, yute, bambú, etc. Cuyos diámetros varían entre 0.5 y 0.2 mm, con valores de absorción superiores al 12%.

Dependiendo de los recursos disponibles en diferentes lugares, se ha probado un amplio rango de fibras naturales. Estas esencialmente son fibras orgánicas, ya que el único ejemplo práctico de fibra inorgánica natural es el asbesto. Las fibras orgánicas son de origen vegetal (a base de celulosa) o de origen animal (a base de proteínas).

Las fibras vegetales pueden dividirse en cuatro grupos:

Fibras de líber o tronco (ejem. yute, lino, cáñamo).



Fibras de hojas (ejem. sisal, henequén, abacá). Fibras de pelusas de frutas (estopa de coco). Fibras de madera (ejem bambú, juncos, bagazo).

Las fibras animales incluyen pelo, lana, seda, etc., pero son menos recomendadas sino están perfectamente limpias, ya que los contaminantes, tales como la grasa, debilitan la adherencia entre la fibra y la matriz.

Del concreto de fibra natural o del micro concreto se puede hacer una variedad de elementos para la construcción, pero su aplicación más extendida es en la producción de tejas romanas y pantiles para techo. Luego de algunos años de trabajo experimental, a fines de 1970 en varios países se iniciaron aplicaciones en gran escala en proyectos de vivienda de bajo costo con láminas FC. Sin embargo, los resultados de esta experiencia de campo con las láminas FC fueron extremadamente diversas, yendo desde «muy satisfactorio» a un «completo fracaso» (techos con goteras, rotura de las láminas, etc.), creando controversias e incertidumbre acerca de la viabilidad de la nueva tecnología.

1. Fibras en acero. Clasificación según las características geométricas, físicas, químicas, mecánicas y el proceso productivo.

La fibra es un producto de acero caracterizado geométricamente por una dimensión predominante respecto a las demás, con superficie pareja o trabajada, empleada como refuerzo en el conglomerado del hormigón, de forma rectilínea o doblada, para poder ser dispersada de forma homogénea en la masa, manteniendo inalterada las características geométricas (UNI 11037).La fibra está caracterizada geométricamente por la longitud L, por la forma y por el diámetro equivalente De.De la relación entre longitud L y el diámetro equivalente De se obtiene la relación de

aspecto,

Una fibra se define rectilínea cuando presenta en el eje deformaciones localizadas menores de L/30 pero, en todo caso, no mayor del diámetro equivalente.Longitud L (mm) es la distancia entre las dos extremidades de la fibra medida en proyección geométrica en el eje dominante.Axialmente, la forma puede ser rectilínea o perfilada, transversalmente; la fibra puede tener sección circular, rectangular o variada.



Diámetro equivalente De (mm): es definido con diferentes modalidades, en función de la forma transversal y del proceso productivo.

Método directoPara fibras obtenidas de alambre, cualquiera que sea la forma longitudinal, el diámetro equivalente De es igual al diámetro nominal del alambre de salida o de la fibra acabada.

Método indirecto geométricoPara fibras de chapa, cualquiera que sea la forma longitudinal, el diámetro equivalente De es igual al diámetro del círculo que posee área igual a la de la sección transversal de la fibra y es dado por la siguiente fórmula

Donde A es el área de la sección transversal de la fibra (mm2).



Siendo w = ancho, t = espesor

Método gravimétricoPara fibras obtenidas por otros métodos productivos, con sección variable, cualquiera que sea la forma longitudinal, el diámetro equivalente se calcula empezando por la longitud media L (mm) de la fibra y por el peso medio m (g) de un determinado número de fibras, en base a una masa volumétrica r= 7,85 g/cm³, según la fórmula:

Simplificando, en el caso de fibra de acero:

Según el prEN 14889 1 Fibresfor concrete. Part. 1: Steel fibres, en cambio, el diámetro equivalente se calcula empezando ya no por la longitud media L, entendida como distancia entre las extremidades de la fibra, sino por la longitud desarrollada Ld, obtenida extendiendo y enderezando la fibra con las manos o, de otra manera, utilizando un martillo.

Todo esto tratando de no modificar la longitud y la sección transversal de la fibra.Número de fibras por Kilogramo [n° / kg]El número de fibras en un kilogramo se calcula con la siguiente formula:

DondeL = Longitud de la fibra (mm)De = Diámetro equivalente de la fibra (mm)g = peso específico (kg/m3).

La relación de aspecto [l=L/De] (0) establece la esbeltez de la fibra: en igualdad de longitud, cuanto más éste es alto, y cuanto más reducido sea el diámetro equivalente, la fibra es esbelta.Y aun en igualdad de longitud, cuanto más alto es l, tanto más ligera es la fibra, por lo tanto hay muchas más fibras por unidad de masa.Si se utilizan los métodos directo e indirecto geométrico, la relación de aspecto desatiende la forma longitudinal, por lo tanto el volumen y la masa de la fibra.



Si, en cambio, se utiliza el método indirecto gravimétrico, la relación de aspecto tiene en cuenta la efectiva geometría de la fibra, a través de su masa:

La resistencia a tracción Rm (N/mm2 o MPa) de la fibra se calcula dividiendo el esfuerzo necesario a la ruptura por el área de la sección de la fibra o del semiacabado (UNI EN 10218 para el alambre). Además de la resistencia a tracción, en la norma UNI 11037 se requiere indicar la resistencia al 0,2 % de deformación residual. En la norma italiana, la resistencia a tracción está dividida en tres clases, R1, R2 y R3. Cada una de estas clases viene subdividida interiormente según la resistencia a tracción que sea referida:1- El semiacabado de las fibras rectilíneas, y en éste caso no hay diferencia haber testado la fibra o el semiacabado. 2 - El semiacabado de las fibras perfiladas, en este caso el umbral de resistencia es mayor, en igualdad de clase, presumiendo que el proceso de perfilado reduzca la resistencia. La clasificación de resistencia tiene en cuenta del diámetro de la fibra: para diámetros gradualmente más pequeños corresponden umbrales de resistencia crecientes.

La ductilidad de una fibra, o de su semitrabajado: viene evaluado con pruebas de doblado alternado. Por lo que se refiere al alambre trefilado, se remite a la UNI EN 10218.

Proceso productivoSegún la norma UNI 11037, hay diversos tipos de fibras en función del proceso productivo:- Alambre de acero trefilado en frío obtenido de alambrón fabricado según la norma UNI EN 10016-1,2,4 o UNI EN 10088-3;- Cinta laminada en frío de acero no aleado;



- Otros tipos de fabricación (como, por ejemplo, fresado de un bloque de acero).La clasificación de la fibra viene cruzada con su composición química:

En el prEN 14889-1. Fibresfor concrete. Part. 1: Steel fibres la categoría “otros tipos de fabricación” viene detallada mejor.Grupo I: cold-drawn wire;Grupo II: cut sheet;Grupo Ill: melt extracted;Group IV: shaved cold drawn wire;Group V: milled from blocks.Composición químicaEl material de base puede tener una composición química variada. Por este motivo en la norma UNI 11037 ha sido elaborado un prospecto sobre el análisis químico de colada.

Revestimiento superficial

Las fibras pueden tener un revestimiento superficial de zinc con la finalidad de garantizar en caso de aplicaciones en ambientes especialmente agresivos. A seguir el contenido mínimo en función del diámetro del alambre:



Tolerancias

Las normas (UNI 11037, prEN 14889-1 y ASTM A820) presentan varios criterios para las tolerancias. En la tabla que sigue se reporta la tabla del prEN 14889-1, la más restrictiva, ya que prescribe que el porcentual de conformidad no sea menor del 95% de las muestras controladas (mientras la ASTM A820 habla del 90% y, además, con desviaciones en los valores nominales medios más altos):

En el prEN 14889-1 viene indicada la tolerancia respecto a la resistencia a tracción y del módulo elástico. Para la resistencia a tracción, la tolerancia es del 15% para el valor medio y del 7.5% para los valores individuales; por lo menos el 95% de las muestras tiene que estar conforme a las respectivas tolerancias.DesignaciónSegún la UNI 11037/2003 “Fibras de acero a ser empleadas en la elaboración de conglomerado de hormigón reforzado”, estas son designadas con la siguiente sigla:



UNI 11037 – A1 – 1,00 x 50 – R2 – moldadaDonde:A = indica las fibras de hilo trefilado;1 = indica el bajo contenido de carbono;1,00 = indica el diámetro de la fibra;50 = indica la longitud entre las extremidades de la fibra;R2 = indica la segunda a clase de resistencia (por el diámetro considerado R > 910 MPa);Moldada = indica deformaciones transversales o longitudinales mayores de L/30.

Fibras sintéticas y naturales. Clasificación según las características geométricas, físicas, químicas, mecánicas y el proceso productivo.

Las fibras sintéticas más comunes para los hormigones, se pueden agrupar en la prospectiva siguiente, tomada de un documento de BISFA:



Elenco y clasificación de las fibras MACCAFERRI.

La OfficineMaccaferri produce fibras moldadas y cortadas de alambre de acero trefilado en frío. Las características químicas de la materia prima (alambrón) están relatadas en la siguiente tabla, en función del diámetro final de la fibra:







2. Por funcionalidad, geometría y dosificación

MicrofibrasEstas fibras están destinadas a evitar la fisuración del concreto en estado fresco o antes de las 24horas. Se dosifican en el concreto para volúmenes de entre 0.03% a 0.15% del mismo. Las más frecuentes son las fibras en polipropileno (Tipo Sikafiber AD) cuya dosificación en peso oscila entre 0.3 a 1.2 kg/m3 de concreto.Se trata de dosificaciones extremadamente bajas pero muy eficientes que previenen la fisuración del concreto por retracción plástica.Estas fibras tienen diámetros entre 0.023 mm a 0.050 mm, pueden ser monofilamento o fibriladas.Las microfibras al tener diámetros tan pequeños se califican con un parámetro denominado Denier.Denier es el peso en gramos de 9000 metros de una sola fibra.

La Tabla 1. expone los resultados de una reciente investigación [1] donde se compararon varios tipos de fibras (microfibras) frente a un concreto sin refuerzo (Patrón) y frente a ese mismo concreto reforzado con una malla electrosoldada (150 x 150, 3.4 mm de diámetro).Esta investigación hecha sobre placas de un espesor de 50 mm, desarrollada bajo condiciones atmosféricas controladas, permite apreciar la altísima eficiencia de las microfibras para controlar la fisuración antes de las 24 horas.Así el número total de fisuras en el concreto sin reforzar fue de 166 mientras que, en el mismo concreto con apenas 900 g/m3 (45 g/m2), de microfibras A se redujo el número de fisuras a 9 y con las microfibras B a 2 junto con áreas de fisuración despreciables.



La Figura 1. expone igualmente los resultados de otro estudio independiente donde se aprecia como un 0.09% de microfibras (equivalente a 1 kg/m3 v.g. SikafiberAD) reduce el área de fisuración de 3 cm2 a menos de 0.5 cm2 y con 0.12% de dosificación prácticamente desaparece todo rastro de fisuración.

Figura 1. Áreas de fisuración a las 24 horas para concretos con diferentes niveles de reforzamiento de microfibras de polipropileno (Tipo Sikafiber AD)

Como vemos las microfibras son una excelente y muy económica forma de prevenir la fisuración antes de las 24 horas. Es por ello que su uso resulta muy extendido sobre todo en pisos, pavimentos, prefabricados y en general a todos los materiales cementicios, con una relación superficie expuesta/ volumen alta.Si bien las microfibras en general reducen dramáticamente la tendencia a la fisuración o simplemente la eliminan antes de las 24 horas (retracción plástica), en la mayoría de las ocasiones hacen que el concreto en estado fresco, en apariencia, pierda manejabilidad o asentamiento. Es decir que el concreto reforzado con fibras puede generar problemas frente a asuperviciones e interventorías a la hora de aceptar el concreto. Sikafiber AD, esta microfibra en particular cuenta con un componente que le restituye a la mezcla de concreto el asentamiento perdido por la adición de la



microfibra. Sikafiber AD, le otorga al concreto todos los beneficios de una microfibra sin que el concreto pierda un mm en el cono de Abrams.

MacrofibrasEstas fibras están destinadas a prevenir la fisuración en estado endurecido, a reducir el ancho de la fisura si ésta se presenta y a permitir el adecuado funcionamiento de la estructura fisurada. Las dosificaciones más frecuentes oscilan entre 0.2% a 0.8% del volumen del concreto. Las macrofibras más usadas son las sintéticas y las metálicas cuyos diámetros varían entre 0.05 mm a 2.00 mm. La relación de aspecto (L/d) de las macrofibras varía entre 20 a 100.

Las macrofibras pueden ser metálicas (Tipo Sikafiber CHO 65/35), sintéticas (Tipo Sikafiber 600) o naturales. Las dosificaciones en términos de peso varían así de acuerdo con la densidad del material, las fibras de acero requieren entre 20 a 50 kg/m3 de concreto y las fibras sintéticas (polipropileno) entre 2 a 9 kg/m3. Las macrofibras actúan en estado endurecido, es decir antes de las 24 horas no tienen mayor efecto.Las macrofibras se incluyen y mezclan en el concreto como si fuesen un agregado más, normalmente exigen un tiempo de mezclado adicional de entre 3 a 5 minutos para garantizar su completa dispersión. Para las dosificaciones y volúmenes antes mencionados, las

macrofibras metálicas o sintéticas no alteran la resistencia a la compresión y lo hacen de una manera muy leve (o despreciable) sobre las resistencias a la tensión y flexión.



Las macrofibras se incluyen en el concreto para aumentar la tenacidad del material, es decir para hacer que las estructuras, incluso después del agrietamiento de la matriz, puedan seguir siendo cargadas.La tenacidad es una propiedad que describe de una manera más completa la capacidad de un material para soportar cargas antes de colapsar.El ejemplo que puede ilustrar el concepto de tenacidad lo constituye un alambre y un caucho de la misma geometría (v.g. 10 cm de longitud). Si se toman los extremos de un caucho con dos dedos de cada mano y se separan las manos el caucho se tensiona, si les aplican más carga separando aúnmás las puntas, el caucho se tensiona un poco más, pero al mismo tiempo su deformación crece increíblemente. Si se continúa y separo aúnmás los extremos (equivalente a la aplicación de una carga externa) el caucho se deforma aún más. Si se tensiona al extremo y se estiran completamente los brazos, el caucho se deformará mucho más y el nivel de tensión crecerá en el también (es decir, al mismo tiempo crecen tensión y deformación). Así el nivel de esfuerzo interno que alcanza el caucho al momento de la falla es bajo (la resistencia a la tensión del material es baja) pero la deformación ha sido gigantesca en este caso abriendo completamente los brazos.Al repetir el mismo ejercicio con un alambre de iguales medidas, se aplicará la misma acción (o carga externa) es decir una fuerza equivalente que trata de estirar los brazos completamente, mientras se sujeta el alambre de ambos extremos. El alambre se tensionará igual pero en vez de permitir una gran deformación se resiste y convierte dicha acción en un esfuerzo interno creciente hasta que falla sin haberse deformado más de 0.5 mm.En este caso el esfuerzo interno en el material al momento de la falla es muy alto, pero la deformación es muy baja.¿Qué material resistió más? Si solo hablamos en términos de esfuerzo (kg/cm2) sin duda el material más resistente fue el acero, puesto que el caucho incrementó su nivel de esfuerzo lentamente (todo era deformación) y falló a un nivel muy bajo de tensión. Para el nivel de tensión que el caucho falló, el acero apenas si es exigido, sin embargo para llegar a ese nivel de esfuerzo, el caucho tuvo que deformarse mucho, había tenido lugar una enorme acción sobre el material (prácticamente los brazos estaban totalmente extendidos), eso hace que el caucho sea capaz de resistir cargas muy grandes sin fallar, puesto que las transforma en deformación. Es decir el caucho tiene una gran capacidad de “absorber” cargas externas sin fallar convirtiéndolas en deformación. El acero también tiene una enorme capacidad de “absorber” cargas sin fallar pero no las transforma principalmente en deformación sino en un esfuerzo interno que es capaz de soportar. Así para describir un material y su capacidad de “absorber” cargas externas es necesario tener en cuenta simultáneamente la capacidad del mismo tanto para deformarse como para resistir el esfuerzo frente a la acción de dicha carga.La propiedad que cuantifica la doble acción de deformación y capacidad de resistir un esfuerzo es la tenacidad, que es exactamente el producto de la resistencia y la deformación.En un plano cartesiano de Carga y Deformación es entonces el producto o el área bajo la curva. (Fig. 4 y 5) Esto nos lleva a la vieja definición donde una fuerza aplicada



(carga) por distancia (deformación) en un tiempo dado, es justamente Energía [F x d / t ]. La tenacidad es la capacidad de absorción de energía de un material. El concreto fibroreforzado (con macrofibras) tiene una tenacidad muy superior al mismo concreto sin fibras. Sin embargo, si ambas matrices tienen la misma resistencia (prácticamente igual), para ser más tenaz, el concreto fibroreforzado no le queda otra alternativa que deformarse más antes de la falla (hacer las veces un poco del caucho).Esta deformación adicional con la que cuenta el concreto fibroreforzado, después del agrietamiento. Una vez la matriz del concreto se ha fisurado, el concreto sin fibra simplemente falla, colapsa (y la estructura también) es decir, no hay continuidad en la estructura y los pedazos pueden caer, como en el recubrimiento de concreto lanzado en un túnel o saltarse como en la placa de un piso.

Como vemos el concepto de falla en la estructura cambia. En un concreto no fibroreforzado la falla y colapso ocurren con la primera fisura principal; mientras que en un concreto microreforzado, la falla y colapso de la estructura tienen lugar mucho después de la aparición de la fisura principal.El concreto fibroreforzado le permite a la estructura, después de la fisuración, continuar “absorbiendo” carga (ya sea de las llantas de una tractomula, la pata de una estantería, o el empuje de un terreno) sin colapsar. Le permite a la estructura continuar funcionando.La Figura 4. expone la relación Carga vs. Deformación de cuatro placas que se cargan paulatinamente con un gato hidráulico cuya deformación se mide como la deflexión bajo el elemento en el centro de la luz. Como puede verse la curva roja correspondiente a un concreto sin refuerzo falla definitivamente y la estructura colapsa para un nivel de carga y deformación dados (los más bajos del gráfico). En el caso del mismo concreto con 3 kg/m3 de macrofibra sintética (Sikafiber 600), la falla de la matriz (aparición de la primera grieta) tiene lugar al mismo nivel de carga pero la estructura libera la carga y la “absorbe” como una gran deflexión repentina (en el pistón del gato se libera igualmente la carga) y continua funcionando. El pistón en esta curva gris continua empujando pero el nivel de carga (esfuerzo) no se puede elevar porque se transforma principalmente en deformación hasta que el elemento colapsa (se separa). Si al mismo concreto se le agrega 5 kg/m3 de macrofibra (Sikafiber 600), laaparición de la primera fisura tiene lugar a un nivel de carga similar a las anteriores la primera absorción de energía importante de energía tiene lugar (gran deflexión) y



luego mantiene un alto nivel de esfuerzo deformándose hasta colapsar. Idéntico caso tiene lugar con 7 kg/m3 solo que la estructura luego de la primera fisura es capaz de seguir deformándose con un nivel de esfuerzo aún más alto. (Carga-Deflexión). En términos de tenacidad podemos ver Figura 5. que el material más tenaz es el que contiene 7 kg/m3 puesto que es el que encierra la mayor área bajo la curva.La tenacidad es una propiedad altamente apreciada en estructuras como pisos, pavimentos, recubrimientos de concretos lanzados en taludes y túneles, elementos expuestos a cargas altas en tiempos cortos (explosiones). Algunos códigos (EN 14487) de diseño de concreto lanzado ya consideran la tenacidad (energía) en el diseño del recubrimiento (Grimstad-2002).Los concretos con fibras son capaces de “absorber” enormes cantidades de energía y para cuantías de dosificación muy altas (> 1% del volumen) se usan como disipadores sísmicos (columnas con más de 100 kg/m3 de fibras metálicas o más de 10 kg/m3 de fibras sintéticas) que pueden actuar como “amortiguadores” en bases de edificaciones. Estas aplicaciones sin embargo no son las más frecuentes pero prometen aplicaciones nuevas y diversas para los próximos años.Las fibras hoy en día se emplean en aplicaciones donde sus dosificaciones aumentan la tenacidad del material y reducen la tendencia a la fisuración tanto a primeras edades (Sikafiber AD) como a larga edad (Sikafiber 600).

Algunas fibras de reforzamiento sika

Sika® Fiber PESikafiber PE, es un refuerzo de fibra de polipropileno modificada que evita el agrietamiento de concretos y morteros. Sikafiber PE está compuesto por una mezcla de monofilamentos reticulados y enrollados. Durante la mezcla Sikafiber PE se distribuye aleatoriamente dentro de la masa de concreto o mortero formando una red tridimensional muy uniforme.

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Uso Losas de concreto (placas, pavimentos, techos, etc) Mortero y concreto proyectado. (Shotcrete). Paneles de fachada. Elementos prefabricados. Revestimientos de canales.

CaracterísticasLa adición de Sikafiber PE, sustituye a la armadura destinada a absorber las tensiones que se producen durante el fraguado y endurecimiento del concreto, aportando las siguientes ventajas:

Reducción de la fisuración por retracción e impidiendo su propagación. Aumento importante del índice de tenacidad del concreto. Mejora la resistencia al impacto, reduciendo la fragilidad. En mayor cuantía mejora la resistencia a la tracción y a la comprensión. La acción del Sikafiber PE es de tipo físico y no afecta el proceso de hidratación del

cemento.

Sika® Fiber CHO 65/35 NBSikaFiber CHO 65/35 NB son fibras de acero trefilado de alta calidad para reforzamiento del concreto tradicional y concreto proyectado (shotcrete) especialmente encoladas (pegadas) para facilitar la homogenización en el concreto, evitando la aglomeración de las fibras individuales. SikaFiber CHO 65/35 NB son fibras de acero de alta relación longitud / diámetro (l/d) lo que permite un alto rendimiento con menor cantidad de fibra.

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UsoSikaFiber CHO 65/35 NB, otorga una alta capacidad de soporte al concreto en un amplio rango de aplicaciones y especialmente concreto proyectado (shotcrete) reduciendo tiempo y costos asociados al tradicional reforzamiento con mallas de acero; dándole ductilidad y aumentando la tenacidad del concreto.

En concretos pre-fabricados reforzados; en losas de pisos industriales (trafico alto, medio y ligero) en losas y cimientos de concreto para reemplazar el refuerzo secundario (malla de temperatura), en puertos, aeropuertos, fundaciones para equipos con vibracion, reservorios, tanques, etc.

Características Incrementa la resistencia del concreto al impacto, fatiga y a la fisuración. Incrementar la ductilidad y absorción de energía (resistencia a la tensión). Reducción de la fisuración por retracción. No afecta los tiempos de fraguado.


http://per.sika.com/content/peru/main/es/solutions_products/02/02a001/02a001sa01/02a001sa01100/02a001sa01102.html?fromcorp=true


Su condición de encolada (pegada) asegura una distribución uniforme en el concreto y shotcrete vía húmeda.

Relación longitud / diámetro igual a 65 para un máximo rendimiento. Extremos conformados para obtener máximo anclaje mecánico en el concreto

Sika® Fiber CHO 80/60 NBSikaFiber CHO 80/60 NB son fibras de acero trefilado de alta calidad para reforzamiento del concreto usado en losas de concreto tradicional e industriales y elementos de concreto pre fabricado, especialmente encoladas (pegadas) para facilitar la homogenización en el concreto durante el mezclado, evitando la aglomeración de las fibras individuales. SikaFiber CHO 80/60 NB son fibras de acero de alta relación longitud / diámetro (l/d) lo que permite un alto rendimiento con menor cantidad de fibra.

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UsoSikaFiber CHO 80/60 NB, otorga una alta capacidad de soporte al concreto en un amplio rango de aplicaciones; dándole ductilidad y aumentando la tenacidad del concreto. En elementos de concretos pre-fabricados reforzados; en losas de pisos industriales (trafico alto, medio y ligero) en losas y cimientos de concreto para reemplazar el refuerzo secundario (malla de temperatura),en puertos, aeropuertos, fundaciones para equipos con vibracion, reservorios, tanques, etc.

Características Incrementa la resistencia del concreto al impacto, fatiga y a la fisuracion Incrementar la ductilidad y absorcion de energia (resistencia a la tension). Reduccion de la fisuracion por retraccion. No afecta los tiempos de fraguado. Su condicion de encolada (pegada) asegura una distribucion uniforme en el concreto y

shotcreteviahumeda. Relacion longitud / diametro igual a 80 para un maximo rendimiento. Extremos conformados para obtener maximo anclaje mecanico en el concreto.


http://per.sika.com/content/peru/main/es/solutions_products/02/02a001/02a001sa01/02a001sa01100/02a001sa01102.html?fromcorp=true


FIBRAS METÁLICAS

El uso de las fibras metálicas como refuerzo del concreto es cada día más cotidiano.

Sus aplicaciones más comunes van desde el refuerzo de pisos industriales, comerciales y pistas de aeropuertos, hasta el de lineamientos de túneles y la estabilización de taludes a través de concreto lanzado por vía húmeda o seca.

Las fibras metálicas ofrecen muchos beneficios al concreto. A 10 años de haberse comenzado a utilizar este material en nuestro país, un gran número de constructores, diseñadores, ingenieros, arquitectos y usuarios finales ya incorporan en sus especificaciones este tipo de refuerzo. Sin embargo, pocos comprenden realmente las propiedades que las fibras metálicas aportan al concreto.

¿Qué hacen las fibras metálicas en el concreto?

Muchos autores y publicaciones aseguran que éstas en dosificaciones típicas (20 a 40 kg/m 3 de concreto), no brindan incrementos significativos del módulo de ruptura MR, ni del módulo de compresión 1 f´c del concreto. Entonces, ¿qué hacen las fibras metálicas en el concreto?

Ductilidad.

Las fibras metálicas han demostrado incrementos notables del comportamiento dúctil del concreto, que es la capacidad de redistribuir esfuerzos en la masa. Esta absorción de energía prácticamente ofrece una mayor capacidad de carga al concreto, por lo que en muchos casos el incorporar fibras metálicas permite disminuir el espesor de los pisos de concreto.



El incremento del comportamiento dúctil del concreto se puede medir a través del método de prueba normalizado ASTM C 1018 4. Esta prueba consiste en aplicar tres puntos de esfuerzo a una viga (fig. 2A); la ductilidad o absorción de energía que ofrecen las fibras metálicas al concreto corresponde al área debajo de la curva carga-deflección; la primera falla (fig 2B, Punto Pe) corresponde a lo que normalmente se conocecomo módulo de ruptura del concreto, a partir de este punto se calcula el área debajo de la curva en distintos intervalos. La realización de esta prueba requiere un deflectómetro para evaluar la deflección de la viga.

Reforzar el concreto con fibras metálicas ofrece a los constructores la posibilidad de eliminar el habilitado y la colocación de mallas o varillas; las fibras metálicas se incorporan directamente al concreto,como si se tratara de un agregado o aditivo más.

Resistencia a la fatiga.

Gracias a la redistribución de esfuerzos en la masa de concreto que se logra con la incorporación de fibras metálicas, se observa un incremento significativo a la resistencia a la fatiga. El concreto reforzado con fibras metálicas asegura resistencia a un mayor número de repeticiones de carga, de 1.2 a 2 veces más de las que el concreto simple soporta.

Resistencia al cortante.

Las fibras metálicas brindan resistencia al cortante, que es primordial en la construcción de pisos, tanto de uso industrial como comercial. Esta ventaja permite prescindir de elementos como canastillas con pasajuntas en las juntas aserradas o de control. Las fibras metálicas, gracias a su capacidad de anclaje y resistencia, ofrecen transferencia de carga a través de las juntas de contracción, primordial cuando van a circular vehículos pesados o montacargas

Resistencia al impacto.

Las fibras metálicas son el único elemento de refuerzo que brinda al concreto un incremento de la resistencia al impacto que va de 15 a 100 veces más de lo que el concreto simple soporta.

Tipos de fibras metálicas

Los beneficios mencionados anteriormente se manifiestan en mayor o menor medida dependiendo del tipo de fibra metálica que se esté evaluando. Las características físicas y mecánicas de la fibra metálica, anclaje, resistencia a la tensión, dosificación y lo que la norma ASTM A 820 5 define como aspecto de radio (longitud dividida entre diámetro equivalente), desempeñan un papel muy importante en los resultados de las pruebas.



¿Cómo evaluarlas?

La norma ASTM A 820 se utiliza para clasificar los distintos tipos de fibra metálica que hay disponibles en el mercado mundial. Dicha norma divide los tipos de fibra metálica de acuerdo con su procedencia: Tipo I Alambre rolado en frío; Tipo II Lámina de acero; Tipo III Extracción de fundición; Tipo IV Otros, sin embargo, esta norma es muy limitada para especificar un tipo de fibra metálica para algún proyecto, pues diferentes fibras metálicas que pertenecen a un mismo grupo o tipo no ofrecen los mismos resultados en la pruebas ASTM C 1018.

Otro factor que descarta la posibilidad de utilizar únicamente la norma ASTM A 820 es el hecho de que para todas las fibras metálicas especifica una resistencia mínima promedio a la tensión de 50,000 psi (345 MPa), lo máximo que las fibras Tipo II pueden lograr, mientras que fibras de otros tipos dan entre el doble y el triple de este valor. La resistencia a la tensión es importante, no por la cuestión del momento de falla de la fibra, sino porque de ésta depende el anclaje de la misma en el concreto, y por consiguiente, influye en los resultados a la ductilidad y al cortante.

¿Son más susceptibles a la corrosión?



Las fibras metálicas se han utilizado como refuerzo del concreto en medios muy agresivos, en donde existen niveles de salinidad muy elevados, y se ha observado una corrosión muy moderada en casos sumamente extremos.

Por lo general, las fibras metálicas no son de acero inoxidable. Sin embargo, los bajos niveles de corrosión que se presentan en el concreto se deben a estar embebidas en la masa de concreto. El refuerzo en base de fibras metálicas es discontinuo, a diferencia del tradicional corrido, como la malla o la varilla, por lo que no son capaces de transmitir la corrosión a través de todo el refuerzo. En el caso en el que alguna fibra metálica se encuentre expuesta, por cuestiones de desgaste del mismo concreto, no será capaz de promover la corrosión en otras fibras. Si por desgaste llegara a mostrarse alguna fibra metálica en la superficie del piso, es recomendable removerla o cortar la parte expuesta con unas pinzas.

¿El peso volumétrico de las fibras metálicas influye en su desempeño en el concreto?

No, éste depende de las propiedades mecánicas y físicas de las fibras metálicas, la actuación de un mismo tipo de fibra metálica, en iguales dosificaciones, pero variando la longitud. Aunque elvolumen físico por kg de la fibra de 25 mm es el doble de la de 50 mm, se observa que la de 50 mm ofrece un mejor desempeño, desmintiendo esta hipótesis.

Las fibras metálicas de mayor longitud ofrecen una relación mayor y, por tanto, un mejor desempeño, ¿por qué no usar fibras más largas?

Es cierto, mientras mayor es la longitud y el aspecto de radio de las fibras metálicas, mejor será su desempeño en el concreto. Sin embargo, la trabajabilidad es el factor que limita la longitud y aspecto de radio de las fibras. De nada sirve una fibra metálica que nos ofrece resultados formidables en laboratorio, y en cuanto la llevamos a la obra nos resulta prácticamente imposible de incorporar, mezclar y terminar el concreto.

¿Las fibras metálicas afectan el revenimiento del concreto?

Sí, en dosificaciones típicas de 20 a 40 kg/ m3 disminuyen el revenimiento de 0.25 a 1 cm. aproximadamente. Y, obviamente, debe esperarse más disminución de revenimiento cuando se utilizan dosificaciones mayores.

Sus aplicaciones más comunes van desde el refuerzo de pisos industriales, comerciales y pistas de aeropuertos, hasta el de lineamientos de túneles y la estabilización de taludes a través de concreto lanzado por vía húmeda o seca. Sin embargo, es importante mencionar que esto no es un parámetro que debe afectar las especificaciones del concreto; el revenimiento debe ser el más bajo utilizable, siempre y cuando no se ponga en juego la trabajabilidad del concreto.

¿Qué tipo de vibrado se recomienda cuando se utilizan fibras metálicas?

El vibrado del concreto reforzado con fibras metálicas debe ser superficial y se recomienda el uso de reglas vibratorias o de extendedoras láser. Los vibradores de chicote, además de poder ocasionar segregación por sobrevibrado, pueden contribuir a romper con la distribución y orientación aleatoria de las fibras en el concreto. El vibrado superficial también contribuye a incorporar mejor las fibras al concreto, evitando que se presenten superficialmente.

¿Qué diferencia hay entre las fibras metálicas y las sintéticas?



Según el ACI 302R, las fibras sintéticas únicamente ofrecen control de agrietamiento durante el asentamiento plástico del concreto, por lo que su uso se limita a pisos de concreto en las que no habrá cargas considerables. Las fibras metálicas brindan control de agrietamiento durante el asentamiento plástico del concreto y después de que el concreto se ha endurecido, por lo que su uso se extiende a pisos de concreto que estarán sometidos a cargas considerables, como los comerciales e industriales.s. Sin embargo, es importante mencionar que esto no es un parámetro que debe afectar las especificaciones del concreto; el revenimiento debe ser el más bajo utilizable, siempre y cuando no se ponga en juego la trabajabilidad del concreto.

FIBRAS DE VIDRIO

Los materiales compuestos generados por las fibras de vidrio, son ampliamente conocidos en el mercado mundial con el nombre de GRC (GlassFibreReinforcedCement). Este es pues un material en el cual su matriz resistente es un mortero de cemento Portland armada con fibras de vidrio las cuales son resistentes a los álcalis liberados con la hidratación del cemento.

El concreto presenta muy buenas características ante la compresión, como les ocurre a las piedras naturales, pero ofrece muy escasa resistencia a la tracción, por lo que resulta inadecuado para piezas que tengan que trabajar a flexión o tracción. Esta característica ha conducido a numerosas investigaciones y desarrollos para mejorar las resistencias ante estos sometimientos. Intentando lograr dentro del mundo de los materiales compuestos a la solución a esta carencia.

Entre todas ellas la mejor relación costo propiedades mecánicas la ostentan las fibras de vidrio ofreciendo una gran facilidad de trabajo y manejabilidad, conjugada con un carácter inocuo y


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seguro, otorgando a los materiales compuestos, generados por ellas; grandes resistencias mecánicas.

Los primeros ensayos y experiencias para el refuerzo de los cementos y sus morteros se realizaron con fibras de vidrio tipo “E”, (usadas normalmente para el refuerzo de plásticos y poliésteres) dada la alta resistencia inherente de las mismas. Sin embargo, dichas tentativas fracasaron debido a que, este tipo de fibra al ser incorporada al mortero, estaba sujeta al ataque químico de los cristales alcalinos producidos en el proceso de hidratación del cemento, sin poderse remediar este problema.

Frente a todas las aplicaciones de transformación de las fibras de vidrio, es el esfuerzo de concreto convencional la que mayores posibilidades perspectivas a futuro presenta.

Las aplicaciones de las fibras encuentran en el refuerzo del concreto o en proceso de estudio por las universidades y laboratorio en todo el mundo, dada la actual necesidad de materiales alternativos a los tradicionales y ante la gran familia de productos de fibra.

El empleo de la fibras, resistentes a los álcalis, en morteros de cemento ha aumentado firme y progresivamente desde hace más de 30 años pero, por el contrario, se ha presentado relativamente poca atención a su uso en mezclas de concreto convencionales y a los grandes beneficios que a estas pueden aportar.

La fibras de vidrio presentan un módulo elástico muy superior al de la mayoría de las fibras orgánicas, como las de polipropileno, pero menor que el del acero. Todas las fibras (inorgánicas, orgánicas y metálicas) han sido estudiadas con profundidad, pero en el caso de las fibras de vidrio han llevado a un menor conocimiento de su empleo, hasta de existencia entre los diseñadores, especificadores y productores de concreto y la misma industria de prefabricación.




Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:

Las fibras de vidrio distribuyen a toda la masa del hormigón fuertes solicitaciones locales.

La presencia física de las fibras de vidrio inhibe el movimiento de la humedad en el concreto, durante y después de su colocación, obteniendo un concreto más homogéneo y en consecuencia, con una mayor resistencia media global.

Las fibras de vidrio mejoran la resistencia a los daños, particularmente durante la manipulación de componentes “jóvenes”.

Mejora la resistencia a la tracción / flexión, consiguiendo eliminar los refuerzos de acero en algunos elementos no estructurales.

Las fibras de vidrio disminuyen el agrietamiento del hormigón por contracciones plásticas.

Los resultados de ensayos realizados muestran que las fibras de vidrio consiguen suprimir las grietas y fisuras por contracción plástica. Es lógico que las fibras de vidrio que tienen un módulo elástico aproximadamente 10 veces superior al polipropileno, sean más efectivas durante un mayor periodo de tiempo.

Unas de las ventajas que mencionamos en este artículo sobre el uso del concreto con fibras es evitar las fisuras por contracción plástica que se presentan generalmente en superficies horizontales, debido a la evaporación excesivamente rápida del agua de la superficie del concreto. Las grietas pueden formarse durante las primeras horas después del vaciado, cuando la resistencia a la tracción del concreto es superada por las fuerzas de retracción. Dado que, inmediatamente después de su vaciado, la resistencia a la tracción del concreto es casi de cero, la adición de cantidades incluso muy pequeñas de fibras de vidrio hace que el concreto pueda resistir las fuerzas de agrietamiento, consiguiendo el mismo tiempo una ligazón adecuada para soportar los esfuerzos al interior de la masa.

Otra propiedad que desarrolla el concreto reforzado con fibras de vidrio es la dureza a la fractura que cada vez es más fuerte como medida de la resistencia al impacto, los procedimientos de ensayo pueden variar y hacen difíciles las comparaciones, pero hay que considerar que los ensayos de impacto son comparativos no obstante, las investigaciones y ensayos que se han hecho en el mundo han llevado a concluir que las fibras ayudan aumentar la resistencia al impacto.



Como conclusión las propiedades del concreto fresco se pueden mejorar si se utilizan pequeñas cantidades de fibras de vidrio. En particular se minimiza el agrietamiento, el agrietamiento por contracción plástica, además las fibras de vidrio de alta integridad pueden dosificarse en cantidades elevadas y proporcionan una mejor resistencia al impacto y mejora el comportamiento del módulo elástico.

FIBRAS ORGÁNICAS1. FIBRAS DE POLIPROPILENO

PROMESHFIBERS es una fibra sintética 100% de polipropileno virgen, con óptimas cualidades para su uso como refuerzo secundario en concreto, se presenta en forma de fibras entretejidas (fibriladas) que, una vez adicionadas al concreto y por acción de la mezcla, se abren y se distribuyen uniformemente por toda la masa, en todos los planos, formando una red tridimensional de refuerzo que permite un notable control de la fisuración.

CARACTERÍSTICAS:Sus cualidades de elevada resistencia a la tensión y relativamente bajo módulo de elasticidad hacen a PROMESHFIBERS un material idóneo para su uso en el concreto como refuerzo secundario.

El aporte más importante de éste refuerzo secundario es el de actuar como control de fisuración, mejorar la estabilidad dimensional y aumentar considerablemente la resistencia al impacto.




La adición de 0,7 Kg. de PROMESHFIBERS por m3 de concreto equivale a 30 Km. de fibra distribuida tridimensionalmente en toda la masa.

La especial estructura reticular de la fibra, así como su elevada área superficial de contacto, le confiere un elevado poder de adherencia mecánica a la matriz del concreto, es un material absolutamente estable en el medio alcalino propio del concreto. No absorbe agua. No es tóxico ni incómodo para manejar.

DATOS TECNICOS

Las características técnicas de PROMESHFIBERS son las siguientes:Fibras por Kilo: + 4.500.000Módulo de Young: 2.290 MPa.Temperatura de ignición: 590 CResistencia a la tracción: 65-105 Ksi.Absorción agua: NingunaLongitud: 3/4 (19 mm) y 1 1/2 (38 mm).DOSIS Y MODO DE USOEl rango de dosificación varía entre 0,6 y 0,9 Kg/m3.



Siendo 0,7 Kg/m3 la dosis típica. No se requiere ningún tipo de recomendación especial para la incorporación del producto al concreto, agregándose directamente a la mezcladora una vez incorporados y mezclados el resto de sus componentes. En algún caso puede ser necesario aumentar algo el tiempo de mezclado siendo normalmente suficiente un tiempo de 5 minutos. Puede adicionarse antes o después de mezclado el concreto, pero no debe añadirse sobre el agua directamente antes de agregar los demás componentes del concreto.

PROPIEDADES DEL CONCRETO CON PROMESHFIBERS.

Concreto Fresco.

El concreto reforzado con PROMESHFIBERS no pierde plasticidad y no presenta dificultades de puesta en obra. La adición de fibra de polipropileno en proporción de 0,7 Kg. por metro cúbico de concreto no afecta la trabajabilidad del mismo, aunque puede acusarse una disminución del cono de asentamiento y una aparente pérdida de plasticidad para el observador antes de empezar a colocar el concreto.

Concreto Endurecido.

Disminución de la fisuración

El efecto principal de la incorporación de la fibra en el concreto se produce durante la fase de retracción plástica. En ese momento la fibra produce un verdadero control de la fisuración.

Cuando se somete el concreto a un esfuerzo, las microfisuras van evolucionando y haciéndose mayores, como enlazándose unas con otras.

Al continuar ejerciéndose la carga, algunas de estas fisuras comienzan a hacerse inestables y a fallar, traspasando el concreto de una parte a otra. En cambio, en el concreto con fibras de polipropileno la microfisura se interrumpe y estabiliza al encontrarse con una fibra.

Esta misma prevención del proceso de fisuración lo producen los refuerzos metálicos, pero en forma distinta, ya que actúa sólo cuando la fisura se ha formado, sustituyendo su propia resistencia a la tracción por la del concreto ahora agrietado.

Además, los refuerzos metálicos actúan principalmente en un solo plano, mientras que la adición de la fibra en la masa es de efecto multidireccional.



Resistencia al impacto

La adición de fibra de polipropileno al concreto mejora notablemente la resistencia al impacto y a la fragmentación. Ello se debe a la gran cantidad de energía absorbida en el proceso de desunión, estiramiento y extracción o arrancado que se produce después de haberse agrietado la matriz del concreto.

La cuantificación de la mejora en la resistencia al impacto depende de la geometría de la pieza y del método de ensayo, pero ha sido medida en la práctica en un orden de 2 a 10 veces superior.

Resistencias mecánicas.

La fibra mejora la resistencia a la tracción de concreto, distribuyendo los esfuerzos a la tracción más homogéneamente a través de todo el concreto, pero esta mejora no es sustancialmente importante. Lo mismo ocurre con la resistencia a la compresión, siendo en cambio más notable la mejora sobre la fragilidad.

Durabilidad

Es evidente que la fisuración del concreto lo hace más vulnerable al ataque de agentes agresivos. Se han realizado numerosas pruebas para determinar la persistencia de las cualidades aportadas al concreto por la fibra, a través del tiempo, bien en ensayos de envejecimiento artificial acelerado, como en obras reales. Las conclusiones generales fueron que no se producían cambios en el módulode rotura o en la resistencia a impactos.

ADHERENCIA DE LA FIBRA A LA MATRIZ DEL CONCRETO.



No existe adherencia físico-química entre fibras y la matriz. Precisamente la hidrofuguicidad de aquéllas permite su buena distribución en la masa sin formar bolas. La adherencia es puramente mecánica, favorecida por la fibrilación o hendido de las fibras matrices, que con su estructura abierta favorecen la acción de cuña.

APLICACIONES

Losas de concreto.

Sustituye ventajosamente la malla de acero que se coloca para controlar retracción (acero secundario) evitando la fisuración y mejorando considerablemente la resistencia al impacto en pavimentos deportivos, forjados, pavimentos industriales y pisos de concreto en general.

PROMESHFIBERS no evita las grietas debidas a la contracción-dilatación por mal dimensionamiento de las losas.

En revestimiento de taludes, por ejemplo en canales, permite sustituir a la armadura secundaria, reduciendo drásticamente la formación de fisuras, así como la posibilidad de corrimiento en la losa, en caso de grandes pendientes. La eliminación de la armadura puede permitir la reducción del espesor del revestimiento. Al mismo tiempo facilita el funcionamiento de la máquina revestidora al eliminarse la malla.

Elementos prefabricados

Permite mejorar la resistencia al impacto y la facultad de que la pieza no se desmorone en caso de rotura. Al mismo tiempo permite eliminar o sustituir la armadura metálica, evitar la formación de grietas y reducir el espesor de la pieza condicionada al recubrimiento mínimo sobre la armadura metálica, requerido para evitar su oxidación.

Concreto proyectado

La incorporación de fibra en sustitución de la malla evita los problemas de adaptación de éste a la configuración del terreno a proyectar, además de las cualidades inherentes a la adición de fibras, como en la mejora notable de la tixotropía del revestimiento.

Pilotes

En el caso de pilotes prefabricados, destinados a ser hincados, el empleo de fibras es muy adecuado por su cualidad de mejorar la resistencia al impacto.

Productos Precast

Remplaza o disminuye la armadura secundaria obteniéndose piezas más durables y sólidas.

Tuberías

La adición de PROMESHFIBERS, evita las fisuras y reduce la fragilidad en tuberías de concreto.


http://www.avingenieria.com/fp/grietas.htm





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CONCRETO FIBROREFORZADO.docx