Adición de fibras al concreto

INDICE

I. INTRODUCCIÓN 3

II. RESUMEN 3

III. OBJETIVOS 4

IV. MARCO TEÓRICO 4

ADICIÓN DE FIBRAS AL CONCRETO 4

4.1. Microfibras 4

4.2. Macrofibras 5

4.3. Clasificación de las fibras 6

4.3.1. Fibras de polipropileno, vidrio y nylon 6

4.3.2. Fibras de acero 6

4.3.3. Fibras sintéticas 7

4.4. Propiedades y ensayos aplicables a las fibras 8

4.5. Tenacidad 8

4.6. Resistencia al impacto 8

4.7. ¿POR QUÉ utilizar las fibras sintéticas? 9

4.8. ¿CÓMO trabajan las fibras sintéticas en el concreto a edad temprana? 9

4.9. ¿CÓMO trabajan las fibras sintéticas en el concreto endurecido? 9

4.10. ¿COMO se utilizan las fibras sintéticas como refuerzo secundario? 10

4.11. CON RESPECTO A LA NORMA ACI 544.2R 11

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 14

VI. INSTRUMENTOS, EQUIPOS Y MATERIALES 16

VII. DATOS Y RESULTADOS 17

VIII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 19

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 20

X. BIBLIOGRAFÍA 20

INTRODUCCIÓN

En los últimos años el uso de fibras poliméricas en mezclas de concreto ha tenido un crecimiento considerable, dado que se caracterizan por tener elevada resistencia a la tracción. En estado fresco del concreto, modifica la consistencia de la mezcla y reduce el agrietamiento por contracción plástica, en estado endurecido, incrementa la tenacidad y la resistencia al impacto, y, reduce la contracción por secado así como el agrietamiento; además del control de la fisuración y resistencia a la flexo tracción.

Teniendo conocimiento de dichas propiedades que la fibra de plástico brinda al concreto, nuestro informe de laboratorio se basó en la posibilidad de emplear estas propiedades como ventajas constructivas en un futuro, con el fin de realizar edificaciones seguras, resistentes que garanticen la evacuación de los usuarios en caso de una eventualidad sísmica.

Es así la importancia el uso de refuerzo con fibras poliméricas o metálicas para grandes cantidades de concreto utilizado en pavimentos, campos de aviación, vigas y similares donde lo que realmente importa es la resistencia a la flexión, su tenacidad, su capacidad de deformación y comportamiento post-deformación.

RESUMEN

El uso de fibras para el mejoramiento de las propiedades en el concreto es de vital importancia para sobrellevar algunas dificultades que se tienen en el estado fresco y en el endurecido, en el caso del estado endurecido, la adición de fibras de plástico su uso se va haciendo cada vez más extendido. Teniendo como objetivo principal determinar la resistencia al impacto de las distintas probetas en función al porcentaje de fibra de plástico aplicado, se procedió a recolectar los materiales, tales como la fibra de plástico, los moldes y los insumos típicos para la fabricación del concreto (arena, grava, agua y cemento), luego se conformaron dichas probetas teniendo en cuenta la dosificación principal y el agregado de fibras en base a 0.4% y 0.8% del contenido total.

Luego de ensayar los especímenes a impacto, se obtuvieron los números de golpes neesarios para generar las primeras fisuras y posteriormente se sometieron a un análisis de datos para determinar la máxica capacidad energética de impacto que pueden absorber. Se dio que la probeta confeccionada con el mayor porcentaje de fibra de plástico, pudo soportar una mayor cantidad de energía (aproximadamente 127.77 Joules) es así como se comprueba lo establecido teóricamente, mientras mayor porcentaje de fibra de plástico se añada, mayor es la resistencia al impacto obtenida.

OBJETIVOS

Determinar la resistencia al impacto en el concreto con refuerzo de fibras poliméricas bajo norma ACI 544.2R.

Determinar e interpretar las gráficas de la influencia del porcentaje en volumen de refuerzo de fibras sobre la resistencia al impacto de concreto fabricadas a base de cemento Portland Ico.

Explicar cuál es la dosificación adecuada para un concreto resistente al impacto, para concreto sin refuerzo y con refuerzo.

MARCO TEÓRICO

ADICIÓN DE FIBRAS AL CONCRETO

El uso de las fibras en materiales de construcción se remonta hasta antes de la aparición del cemento Pórtland y del concreto. Hoy, existen, y se usan dentro de la composición del concreto, fibras de vidrio (especialmente resistentes a los álcalis), polipropileno, polivinilos, polietilenos, acero, carbono, entre otros. Cabe decir que las fibras tienen dos usos específicos en función de su trabajo dentro de la mezcla de concreto y de sus características físicas:

Microfibras

Son fibras de plástico, polipropileno, polietileno o nylon, que ayudan a reducir la segregación de la mezcla de concreto y previenen la formación de fisuras durante las primeras horas de la colocación del concreto o mientras la mezcla permanece en estado plástico. Los mejores resultados se obtienen con fibras multifilamento, cuyas longitudes oscilan entre los 12 y 75 mm y se dosifican en el concreto entre 0.6 kg/m3 y 1 kg/m3.

Macrofibras

Son de materiales como acero, vidrio, sintéticos o naturales fique y otros, los cuales se usan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cualquier dirección. Las fibras actúan como la malla electrosoldada y las varillas de refuerzo, incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al agrietamiento. Otro beneficio del concreto reforzado con fibras (CRF) es el incremento de resistencia al impacto. Adicionalmente, controlan la fisuración durante la vida útil del elemento y brindan mayor resistencia a la fatiga. Su diámetro oscila entre 0.25 mm y 1.5 mm, con longitudes variables entre 13 mm y 70 mm. La más importante propiedad del CRF es la tenacidad, descrita como la capacidad de absorción de energía de un material, que se refleja en el concreto una vez se han presentado fisuras, momento en que las fibras trabajan como refuerzo.

Clasificación de las fibras

Fibras de polipropileno, vidrio y nylon

Estos materiales se usan como microfibras destinadas a prevenir la fisuración del concreto en estado fresco o durante edades tempranas debido a la retracción plástica. Están diseñados para ser compatibles con el ambiente altamente alcalino de la matriz del concreto; sin embargo, en su caso particular, las fibras de vidrio deben ser resistentes a los álcalis. Algunas fibras existentes en el mercado pueden contener aditivos destinados a combatir bacterias o aumentar el asentamiento. Normalmente se usan bajas dosificaciones en masa, de alrededor de 1 kg/m3.

Fibras de acero

Dependiendo del sistema de fabricación, hay 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. Normalmente tienen deformaciones a lo largo de la fibra o en sus extremos. Esta última modalidad es más eficaz para aumentar la adherencia en el concreto. Para comparar una fibra con otra se utilizan tres conceptos: relación de esbeltez, anclaje y resistencia a la tracción del alambre. Una forma fácil de comparar el desempeño de dos fibras, es revisando la relación de esbeltez (longitud/diámetro).

Las dosificaciones de fibras de acero oscilan normalmente entre 15 y 25 kg/m3 para pisos convencionales. En pisos sin juntas, normalmente se emplean dosificaciones mayores de 30 kg /m3 y para aplicaciones en concretos lanzados como los utilizados en túneles la dosificación es de 40 kg/m3.

Fibras sintéticas

Investigaciones realizadas en Estados Unidos, Canadá y Australia han comprobado que las fibras sintéticas (polietilenos y polipropilenos densos, entre otras) debidamente diseñadas, pueden usarse exitosamente como alternativa tradicional a la malla eletrosoldada.

En este caso, las fibras sintéticas se clasifican dentro del grupo de las macrofibras, cuyo efecto principal dentro del concreto es asegurar una tenacidad acorde con las necesidades del diseño estructural.

Al igual que las fibras metálicas, las macrofibras están diseñadas para mejorar las características mecánicas del concreto y se suministran en longitudes y diámetros distintos. La proporción de la mezcla depende de la longitud y el diámetro, pero las dosificaciones usualmente empleadas están comprendidas entre 1 y 2% en volumen (9 a 18 kg/m3), si bien existen aplicaciones con contenidos mínimos del 0,1%, o máximos del 8%, en volumen.

Cuadro comparativo del desempeño de dos fibras

Relación de

esbeltez (Longitud/

diámetro) Fibras por

kilogramo Dosificación

(Kg/m3) Total fibras por

metro cúbico

80 60 mm/0.75 mm 4,600 30 13,8000

45 50 mm/1.05 mm 2,800 30 84,000

Propiedades y ensayos aplicables a las fibras

El rol principal de las fibras está ligado a dos aspectos principales: el 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 CRF es el comportamiento

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