Cemento reforzado con fibra de vidrio

1. Introducción

En el presente proyecto se estudió, observó y analizó las propiedades que se conocen respecto al concreto convencional, se estudiaron los antecedentes del concreto reforzado con fibra de vidrio para comprender mejor su funcionamiento, uso y aplicación, también se investigó las diversas mezclas de concreto existentes, para obtener las propiedades mecánicas óptimas para su utilización (resistencia a la compresión), así mismo se analizaron fuentes bibliográficas para conocer individualmente cada uno de los componentes del concreto como lo son:

• Cemento
• Grava fina
• Vidrio sodocálcico

También se menciona el método experimental utilizado el cual consta de 4 etapas

• Mezcla
• Secado
• Molde
• Pruebas

La puesta en marcha de este desarrollo experimental se realizó con el fin de lograr el objetivo que es la mejora de las propiedades mecánicas del block de construcción a base de vidrio.

También se menciona un análisis de resultados donde se hace una comparativa entre las propiedades mecánicas ya conocidas del concreto convencional y las del concreto reforzado con material de vidrio.

1. Antecedentes.

El concreto es un material que no resiste los esfuerzos a tracción, por lo que para ser usado en construcción es preciso reforzarlo con barras o mallados de acero, constituyendo entonces el concreto armado. Sin embargo, es necesario proteger las barras frente a la corrosión, pues el acero se oxida lentamente al contacto con el ambiente. Por este motivo, las piezas de concreto armado deben disponer de varios centímetros de concreto a cada lado de las barras, lo que deriva en un elevado grosor final de las piezas resultantes.

La resistencia a la compresión es  importante en este tipo de materiales, es lo que le da el valor e importancia en el uso  para la construcción.

En la búsqueda de un refuerzo que permita un material compuesto robusto con excelentes propiedades, se han desarrollado numerosos ensayos con fibras de refuerzo tales como las de origen orgánico (aramidas, nylon), inorgánicas (carbono), y metálicas (hierro, acero, aluminio).

De entre todas ellas la mejor relación costo-propiedades mecánicas se encuentran las fibras de vidrio, que otorgan a los materiales compuestos, generados por ellas grandes resistencias mecánicas. [1]

En este trabajo se utilizó vidrio sodocalcico molido a un tamaño menor de 45 micras.

El vidrio carece de un arreglo de largo alcance en la estructura atómica lo que lo hace termodinámicamente inestable y químicamente muy reactivo frente los álcalis. [2]

Partiendo de una estructura atómica amorfa, se dice que el vidrio tiene propiedades hidráulicas latentes.

Para liberar estas propiedades se necesita de una activación química: en la que se induce  la disolución de la estructura amorfa mediante ataque con los álcalis.

En este caso los componentes del cemento actúan como activadores químicos.

La alcalinidad del cemento ataca intensamente la red vítrea del vidrio, con la activación, se induce una interfaz vidrio-solución alcalina libre de reacción permanente, de manera que la reducción del tamaño de partícula y el ataque sean recurrentes en el tiempo. [3]

2.1 Concreto reforzado con fibra de vidrio

Es un concreto reforzado con fibra de vidrio álcali-resistente tiene un gran comportamiento en la tensión y deformación basado en estudios anteriores en concretos con fibra de vidrio. [4]

El GRC se ideó por vez primera en Rusia, en la década de 1940, en un intento por reducir el grosor de las piezas de concreto y hacerlas aptas para su uso en cerramientos de fachada.

 Para ello se sustituyó el refuerzo de acero por hebras de fibra de vidrio, que no requieren de dicha protección, obteniendo así paneles más finos (otra teoría, no documentada, sugiere no obstante que el empleo de fibra de vidrio surgió en un intento de ahorrar acero para la industria bélica durante la II GM).

 A partir de la década de los 60, se empezó a utilizar fibra de vidrio en sustitución del asbesto, por el potencial cancerígeno de este último. Pero hasta la década de los 90, con el auge de la construcción prefabricada, no ha empezado a popularizarse este material.

 Existe una asociación internacional para regular el uso de este material, denominada GRCA (International Glassfibre Reinforced Concrete Association).

Una característica importante del concreto reforzado con fibra de vidrio (GRC) es su alta resistencia.

Una de las propiedades mencionadas de suma importancia es la resistencia al impacto de cuerpos duros y también de los blandos

La matriz del GRC es, normalmente mortero de Cemento Portland y arena silícica, amasado con una proporción controlada de agua y aditivos

Lista de los componentes más usuales de un GRC:

- Cemento - Arena - Agua - Fibra de Vidrio

Una de las ventajas usando fibra de vidrio en concretos es que  tiene bajo peso a comparación del hormigón. [5]

Otras cualidades que tiene el concreto reforzado con fibra de vidrio:

1. Impermeabilidad
2. Resistencia a los agentes atmosférico
3. Gran resistencia contra la propagación de fisuras

Es el refuerzo del hormigón convencional la que mayores posibilidades y perspectivas de futuro presenta.

Tiene una gran relación con el plástico reforzado con vidrio (GRP) o plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV), también denominado con las siglas GFRP (Glass-Fiber Reinforced Plastic), que es un material compuesto, formado por una matriz de plástico o resina reforzada con fibras de vidrio. Es común denominar informalmente a este material simplemente como "fibra de vidrio".

Se trata de un material ligero, resistente y muy fácil de moldear, por lo que es muy usado en la elaboración de piezas de formas suaves y complejas. En la industria náutica se utiliza para confeccionar el casco de algunas embarcaciones; en aeronáutica y en la industria automovilística para piezas y carrocerías, y en el sector de la construcción como envolvente o fachada en edificios singulares con formas de curvatura irregular. Los plásticos más utilizados son epoxi, poliéster, viniléster y otros termoplásticos.

2.2  Block de concreto

El bloque de concreto  es una pieza prefabricada con forma de prisma recto y con uno o más huecos verticales, para utilizarse en sistemas de mampostería simple o estructural, esto debido a la posibilidad de reforzar las piezas en ambos sentidos de su plano.[6]

 La probeta de referencia fue un cubo con una medida de  10*10*10 cm3 (1000cm3). Que presenta una resistencia a la compresión de 2.081 ton/mm2 y tiene una absorción máxima de 25%.

El bloque es utilizado ampliamente en la construcción, desde viviendas de interés social hasta edificaciones comerciales e industriales. [7]

Sus principales aplicaciones son:

• Muros estructurales
• Muros de retención
• Muros simples o divisorios
• Bardas perimetrales

Al ser un material prefabricado, pueden existir tantos modelos de bloque de hormigón como fabricantes existan en el mercado. Se enumeran aquí las tipologías más representativas:

• De gafa: son el modelo más común. Deben ser posteriormente revestidos con algún tratamiento superficial (normalmente enlucidos en paramentos interiores, y enfoscados en los exteriores). También se emplean con los huecos en horizontal, para crear celosías que no impidan totalmente la visión o el paso de aire con el exterior.2
• Multicámara: sus huecos internos están compartimentados. Estos bloques se utilizan frecuentemente cuando se pretende construir una pared de una sola hoja. Las divisiones internas aíslan el aire en distintas cámaras, por lo que aumentan el aislamiento de la pared. Son similares en concepto a los bloques de termo arcilla.
• De carga: son más macizos, y se emplean cuando el muro tiene funciones estructurales (esto es: cuando soporta el forjado superior)
• Armados: diseñados como encofrado perdido de muros macizos de hormigón. Presentan rebajes interiores para apoyar las armadura (construcción)s de acero.
• Cara vista: son bloques con al menos una de las caras especialmente preparadas para no precisar revestimiento.
• En U: se emplean como zunchos para cubrir cantos de forjado, o para crear dinteles.

Los muros de bloque se construyen de forma similar a los de ladrillo, uniéndose las hiladas con mortero (construcción). Sin embargo, debido al mayor grosor de estas piezas, es relativamente frecuente que los muros compuestos por bloques de hormigón actúen como muros de carga en pequeñas edificaciones de una o dos plantas. En estos casos, los muros se suelen reforzar con armaduras de en forma de cercha plana de acero específicas para fábricas de ladrillo y bloque. Estas armaduras reciben habitualmente el nombre de armaduras murfor, por ser éste su fabricante principal.

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