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¿Qué es concreto reforzado con fibras?
En los últimos años, el uso de fibras como refuerzo del concreto ha tenido un auge importante.. Sin embargo, esta técnica no es nueva en el mundo de la construcción; de hecho se remonta muchos años antes de la aparición del cemento Pórtland y del concreto, cuando se utilizaban materiales como pasto, fique, junco y hasta pelo animal que eran agregados al adobe con el fin de evitar la fisuración y mejorar la resistencia a tensión. Las fibras actúan como malla electrosoldada y varillas de refuerzo, incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al agrietamiento es por eso que en las construcciones Grupo Sapcon las utiliza.
No obstante, la inclusión de tecnología ha permitido desarrollar fibras de vidrio de diversos materiales (especialmente resistentes a los álcalis) como polipropileno, polivinilos, polietilenos, acero, carbono, entre otros.
Tipos de fibras
- Microfibras: Normalmente son fibras de plástico, polipropileno, polietileno nylon, que ayudan a reducir la segregación de la mezcla de concreto y previenen la formación de fisuras durante la construcción. Las fibras multifilamento permiten obtener mejores resultados y sus longitudes oscilan entre los 12 y los 75 mm y se dosifican en el concreto entre 0,6 kg/m3 y 1 kg/m3.
- Macrofibras: Generalmente son de materiales como acero, vidrio, materiales sintéticos o naturales (fique y otros), los cuales se utilizan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cualquier dirección. Las fibras actúan como malla electrosoldada y varillas de refuerzo, incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al agrietamiento.Entre los beneficios del uso de concreto reforzado con fibras -CRF-se encuentran el incremento de la resistenciaal impacto y a la fatiga. Su diámetro oscila entre los 0,25 mm y 1,5 mm con longitudes variables entre 13 mm y 70 mm.
Clasificación de fibras
Fibras de polipropileno, vidrio y nylon
Estos materiales son empleados como microfibras y están especialmente diseñados para ser compatibles con el ambiente alcalino de la matriz del concreto. Algunas fibras existentes en el mercado pueden contener aditivos destinados a combatir bacterias o aumentar el asentamiento.
Fibras de acero
Dependiendo del sistema de fabricación en el mercado se encuentran fibras de diferentes tamaños, secciones, rugosidad superficial y formas. Pueden ser trefiladas en frío, cortadas o maquinadas. Su forma puede ser variable, recta, ondulada o con aplastamientos.
Para comparar fibras se utilizan tres conceptos: relación de esbeltez, anclaje y resistencia a la tracción del alambre. A mayor número de fibras, mejor desempeño del refuerzo, teniendo en cuenta que los concretos reforzados con fibras de acero fallan principalmente por la adherencia entre el refuerzo y la matriz cementante.
La dosificación de este material oscila normalmente entre 15 y 25 kg/m3 para pisos convencionales. En pisos sin juntas, normalmente se emplean dosificaciones mayores a 30 kg/m3 y para las aplicaciones en concretos lanzados como los utilizados en túneles es de 40 kg/m3.
Fibras sintéticas
Generalmente, las fibras sintéticas son utilizadas como macrofibras, cuyo propósito es asegurar que la tenacidad sea acorde con las necesidades de diseño estructural. La proporción de la mezcla depende de la longitud y el diámetro, pero las dosificaciones usualmente empleadas están comprendidas entre el 1 y 2% en volumen (9 a 18 kg/m3), aunque existen aplicaciones con contenidos mínimos del 0,1%, o máximos del 8%, en volumen.
Propiedades y ensayos aplicables a las fibras
El rol principal de las fibras está ligado al control de la propagación de una fisura en un material en estado de servicio, reduciendo la abertura de las fisuras, y la transformación del comportamiento de frágil a dúctil de un material.
El aspecto más importante del desempeño mecánico para el concreto reforzado con fibras es el comportamiento a la tensión. Sin embargo, es complicado realizar ensayos uniaxiales de resistencia a la tensión, especialmente si se busca conocer la respuesta del material después de la carga máxima. Las propiedades en estado fresco tienen influencia de la geometría de las fibras y la dosificación de las mismas.
La manejabilidad del concreto reforzado con fibras depende de la dosificación en volumen de las fibras, la geometría, el estado superficial y el enlace entre ellas, las dimensiones de los agregados y su cantidad relativa.
El ensayo de asentamiento con el cono de Abrams al concreto reforzados con fibras presenta ciertas dificultades, ya que la matriz del concreto en la mayoría de casos es muy cohesiva y no fluye libremente. El ensayo adecuado para determinar la fluidez en este tipo de concreto es por medio del cono invertido, en el cual se utiliza una vibración interna.
Tenacidad
Es la propiedad que tiene en cuenta de manera simultánea la capacidad de un material tanto para resistir una carga como para deformarse. Es una medida de absorción de energía que se expresa en unidades de fuerza por distancia (N x mm). Su determinación se hace mediante ensayos de flexión sobre vigas o placas donde se registran la carga y la deflexión.
Resistencia al impacto
Es la energía de rotura sobre una carga impulsiva. Normalmente se obtiene de un ensayo que incluye una tableta, simplemente apoyada en su perímetro, en el centro de la cual se deja caer varias veces una esfera desde una altura estándar.
Cierre
Las propiedades en estado fresco tienen influencia de la geometría de las fibras y la dosificación de las mismas. Su determinación se hace mediante ensayos de flexión sobre vigas o placas donde se registran la carga y la deflexión. La manejabilidad del concreto reforzado con fibras depende de la dosificación en volumen de las fibras, la geometría, el estado superficial y el enlace entre ellas.
A continuación se muestran las normas empleadas para los ensayos al CRF:
| Ensayo | Nombre de la Norma |
| Asentamiento | NTC 396 – Método de ensayo para determinar el tiempo de fluidez del concreto reforzado con fibras a través del cono de asentamiento invertido (ASTM 995) |
| Flexión | ASTM C1018 – Standard Test Method for Flexural Toughness and First – Crac Strength of Fiber – Reinforced Concrete(Using Beam UIT Third-Point Loading) |
| Tenacidad | NTC 5721 – Método de ensayo para la determinación de la capacidad de absorción de energía (tenacidad) de concretoreforzado con fibra |
| Especificación | NTC 5542 – Concreto reforzados con fibra |
| Resistenciaresidual | Método de ensayo para determinar el esfuerzo residual promedio del concreto reforzado con fibra |
Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.
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