EXPLORANDO EL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS El Subgrupo de Fibras de la Secretaría Técnica del Comité de Concretos del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC est! estudiando y desarrollando normas técnicas colombianas con base en la e"periencia internacional y en las necesidades del mercado interno de las fibras# $e a%uí algunos aspectos de sus estudios# El uso de las fibras en materiales de construcción se remonta &asta antes de la aparición del cemento 'órtland y del concreto# Fibras naturales como pasto fi%ue )unco y pelo animal &an sido tradicionalmente agregadas al adobe para disminuir su tendencia a la fisuración y me)orar el desempe*o del material a esfuer+os de tensión# ,a introducción de -agregados. de forma específica y una resistencia a la tracción superior a la matri+ en la %ue est!n embebidos &a conferido cualidades adicionales %ue no alcan+arían sin dic&o refuer+o el adobe el yeso el estuco la cer!mica o el concreto# /urante los 0ltimos cincuenta a*os el empleo y estudio de las fibras en la construcción &a lle1ado al desarrollo y fabricación de tipos específicos de fibras %ue responden a diferentes necesidades# $oy $oy e"isten y se usan dentro de la composición del concreto fibras de 1idrio (especialmente resistentes a los !lcalis polipropileno poli1inilos polietilenos acero carbono entre otros# Cabe decir %ue las l as fibras tienen dos usos específicos en función de su traba)o dentro de la me+cla de concreto y de sus características físicas2
Microfibras Son fibras de pl!stico polipropileno polietileno o nylon %ue ayudan a reducir la segregación de la me+cla de concreto y pre1ienen la formación de fisuras durante las primeras &oras de la colocación del del concreto o mientras mientras la me+cla permanece permanece en estado estado pl!stico# ,os me)ores me)ores resultados se obtienen con fibras fibras multifilamento cuyas cuyas longitudes oscilan entre los 34 y 56 mm y se dosifican en el concreto entre 7#8 9g:m; y 3 9g:m;#
Macrofibras Son de materiales como acero 1idrio sintéticos o naturales fi%ue y otros los cuales se usan como refuer+o distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cual%uier dirección# ,as fibras act0an como la malla electrosoldada y las 1arillas de refuer+o incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al agrietamiento# agrietamiento# Otro beneficio del concreto concreto refor+ado con fibras (C
incremento de resistencia al impacto# =dicionalmente controlan la fisuración durante la 1ida 0til del elemento y brindan mayor resistencia a la fatiga# Su di!metro oscila entre 7#46 mm y 3#6 mm con longitudes 1ariables entre 3; mm y 57 mm# ,a m!s importante propiedad del C
Clasificación de las fibras Fibras de oliroileno! "idrio # n#lon Estos materiales se usan como microfibras destinadas a pre1enir la fisuración del concreto en estado fresco o durante edades tempranas debido a la retracción pl!stica# Est!n dise*ados para ser compatibles con el ambiente altamente alcalino de la matri+ del concreto> sin embargo en su caso particular las fibras de 1idrio deben ser resistentes a los !lcalis# =lgunas fibras e"istentes en el mercado pueden contener aditi1os destinados a combatir bacterias o aumentar el asentamiento# Normalmente se usan ba)as dosificaciones en masa de alrededor de 3 9g:m;#
Fibras de acero /ependiendo del sistema de fabricación &ay fibras de diferentes tama*os secciones rugosidad superficial y formas# 'ueden ser trefiladas en frío cortadas o ma%uinadas# Su forma puede ser 1ariable recta ondulada o con aplastamientos# Normalmente tienen deformaciones a lo largo de la fibra o en sus e"tremos# Esta 0ltima modalidad es m!s efica+ para aumentar la ad&erencia en el concreto# 'ara comparar una fibra con otra se utili+an tres conceptos2 relación de esbelte+ ancla)e y resistencia a la tracción del alambre# ?na forma f!cil de comparar el desempe*o de dos fibras es re1isando la relación de esbelte+ (longitud:di!metro# ,as dosificaciones de fibras de acero oscilan normalmente entre 36 y 46 9g:m; para pisos con1encionales# En pisos sin )untas normalmente se emplean dosificaciones mayores de ;7 9g :m; y para aplicaciones en concretos lan+ados como los utili+ados en t0neles la dosificación es de @7 9g:m;#
Fibras sin$%$icas In1estigaciones reali+adas en Estados ?nidos Canad! y =ustralia &an comprobado %ue
las fibras sintéticas (polietilenos y polipropilenos densos entre otras debidamente dise*adas pueden usarse e"itosamente como alternati1a tradicional a la malla eletrosoldada# En este caso las fibras sintéticas se clasifican dentro del grupo de las macrofibras cuyo efecto principal dentro del concreto es asegurar una tenacidad acorde con las necesidades del dise*o estructural# =l igual %ue las fibras met!licas las macrofibras est!n dise*adas para me)orar las características mec!nicas del concreto y se suministran en longitudes y di!metros distintos# ,a proporción de la me+cla depende de la longitud y el di!metro pero las dosificaciones usualmente empleadas est!n comprendidas entre 3 y 4A en 1olumen (B a 3 9g:m; si bien e"isten aplicaciones con contenidos mínimos del 73A o m!"imos del A en 1olumen#
C&adro co'ara$i"o del dese'e(o de dos fibras To$al Relación Fibras *Lon+i$&d, Dosificación fibras or de or di-'e$ro. *0+,'1. 'e$ro esbel$e) /ilo+ra'o c2bico 87 7
mm:7#56
@877
;7
3;777
477
;7
@777
mm 67 @6
mm:3#76 mm
Proiedades # ensa#os alicables a las fibras El rol principal de las fibras est! ligado a dos aspectos principales2 el control de la propagación de una fisura en un material en estado de ser1icio reduciendo la abertura de las fisuras y la transformación del comportamiento de fr!gil a d0ctil de un material# El aspecto m!s importante del desempe*o mec!nico para el C
,as propiedades en estado fresco tienen influencia de la geometría de las fibras y la dosificación de las mismas# ,a mane)abilidad del C
Tenacidad ,a tenacidad es la propiedad %ue tiene en cuenta de manera simult!nea la capacidad de un material tanto para resistir una carga como para deformarse# Es una medida de absorción de energía %ue se e"presa en unidades de fuer+a por distancia (N " mm# Esta propiedad se determina en ensayos de fle"ión sobre 1igas o placas donde se registran la carga y la defle"ión#
Resis$encia al i'ac$o ,a resistencia al impacto es la energía de rotura sobre una carga impulsi1a# Normalmente se obtiene de un ensayo %ue incluye una tableta simplemente apoyada en su perímetro al centro de la cual se de)a caer 1arias 1eces una esfera desde una altura est!ndar#
Par-'e$ros de dise(o ara losas en CRF Losas de con$raiso 'ara el dise*o de las losas de concreto refor+adas con fibras &ay %ue tener en cuenta di1ersos par!metros como2 la resistencia del suelo %ue est! por deba)o de la losa la magnitud y tipo de cargas %ue act0an sobre la losa y las características del concreto en donde est! intrínseca la calidad de la fibra %ue se esté colocando# Naturalmente se tienen en cuenta características como la relación de esbelte+ y dosificación de las fibras %ue le aportan cualidades al concreto#
Princiales nor'as 3&e e"al2an las roiedades del concre$o refor)ado con fibras Ensa#o No'bre de la nor'a NTC ;8B8# Détodo de ensayo para determinar el tiempo de fluide+ del
Asen$a'ien$o
concreto refor+ado con fibras a tra1és del cono de asentamiento in1ertido (=STD BB6# =STD 373 Standard Test Det&od for Fle"ural Toug&ness and FirstCrac9
Fle4ión
Strengt& of Fiber
Tenacidad
determinación de la absorción de la energía (Tenacidad del concreto# Esta Norma est! en e1aluación por el ICONTEC# /E 7B5# Especificaciones para concretos con1encionales y lan+ados
Esecificación
referencia=STD 3338# Esta Norma
Caacidad del $erreno
est! en e1aluación por el ICONTEC# =STD 3667 (Standard Test Det&od for
de f&ndación Se puede obtener por medio del Dódulo de
Fle"ural
Tenacidad
del suelo también es conocido como Dódulo Resis$encia de
=STD 3;BB (Standard Test Det&od for Obtaining =1erage
Elasticidad E%ui1alente
=STD 387B (Standard Test Det&od for
del Suelo (Eg el CH<
Toug&ness of Fiber
mide la compresibilidad
(California Hearing
refor+ados con fibras (/ocumento de
Fle"ural
Fle4ión
'erformance of Fiber
Can$idad de fibras of tests fo steel fiber reinforced
'enetración con Cono (C'T#
Carac$er5s$icas de las car+as ,as condiciones de carga a las %ue 1a a estar sometida una losa de contrapiso deben e1aluarse cuidadosamente# =lgunas de ellas se relacionan a continuación2 3# Cargas 0nicas concentradas (cercanas o ale)adas de es%uinas y:o )untas# 4# Cargas m0ltiples concentradas (dos en fila tres en fila cuatro en fila cuatro en rect!ngulo y cada una de las posibilidades de carga %ue puedan estar locali+adas cerca o le)os de es%uinas o )untas# ;# Cargas uniformemente distribuidas# @# ,ínea de carga (le)os o cerca de )untas y:o es%uinas 6# Esfuer+os por retracción de fraguado de concreto (le)os o cerca de es%uinas o )untas# 8# Esfuer+os por temperatura (le)os o cerca de )untas o es%uinas %ue pueden producir alabeos de la losa# 5# Consideraciones de )untas (consideraciones de do1elas )untas de contracción unión de dos )untas de contracción y )untas libres#
CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS6 BENEFICIOS 7 8ENTA9AS PARA LA CONSTR:CCI;N El concreto refor+ado con fibras es un elemento %ue contiene fibras cortas uniformemente distribuidas y orientadas al a+ar# Kstas pueden ser met!licas sintéticas (polipropilenos o acrílicas de 1idrio y naturales cada una de las cuales proporcionan propiedades diferentes al concreto# ,as fibras est!n disponibles en 1ariedad de formas tama*os y espesores pudiendo ser redondas planas onduladas# Estos elementos se a*aden al concreto durante la me+cla#
,os factores principales %ue controlan el rendimiento del material son2 las propiedades físicas de las fibras y de la matri+> y la fuer+a de la unión entre las fibras y la matri+# $ay 1arias diferencias entre la armadura con1encional y sistemas de fibra2
3# ,as fibras se distribuyen generalmente a lo largo de una sección trans1ersal dada mientras %ue las barras de refuer+o o alambres se colocan sólo cuando sea necesario# 4# ,a mayoría de las fibras son relati1amente cortas y espaciadas estrec&amente en comparación con las barras de refuer+o continuo o alambres# ;# En comparación con una red de refuer+o de acero generalmente no es posible conseguir la misma !rea de refuer+o en la +ona de concreto %ue utili+ando fibras# Función de la fibra en el concreto ,a adición de acero en cual%uiera de sus formatos (barras de refuer+o de malla o fibras o de fibras sintéticas no aumenta la resistencia del concreto como lo demuestran las pruebas de concreto simple y concreto refor+ado> por lo %ue la primera grieta es típicamente bastante similar para barras de refuer+o de concreto en masa#
LCómo funcionan las fibras estructuralesM ,as fibras sintéticas son a base de polímeros con una resistencia a la tracción de 8@7 D'a luego de su procesamiento# En comparación las barras de refuer+o de acero tienen una resistencia a la tracción de alrededor de 677 D'a# ,as fibras sintéticas funcionan de una manera algo diferente a las fibras de acero %ue dependen para su función sobre los ganc&os en el e"tremo de un perfil simple de alambre estirado y de un lento tire de los ganc&os a tra1és de la matri+ de concreto como la grieta se abre por su desempe*o# ,as fibras se dispersan por todo el concreto y no a una profundidad con)unto como es el caso de malla o barras de refuer+o e interceptan grietas en una etapa muc&o m!s temprana en el desarrollo de éste por lo %ue a*aden una mayor resistencia# ,as pruebas &an demostrado %ue el concreto refor+ado con fibras es m!s resistente a los da*os accidentales por e)emplo en cuanto a antidesprendimiento se re%uiere#
El 'eligro de la corrosión =un%ue se puede demostrar %ue las fibras sintéticas cumplen con todos los criterios actuales para el dise*o y son muc&o m!s f!ciles de usar %ue la malla en el lugar de traba)o y me)oran en gran medida las credenciales 1erdes de cual%uier proyecto estos
factores no &an sido suficientes para cambiar la opinión de muc&os ingenieros# Sin embargo &ay un factor importante de preocupación %ue rodea el uso de acero ya sea barras de refuer+o )aulas o fibras de acero y ese es la corrosión %ue genera al final el fallo de la estructura#
?so pr!ctico y 1enta)as de las fibras $abiendo demostrado %ue el rendimiento de una fibra se puede determinar y pueden reali+arse c!lculos a satisfacción de los ingenieros de dise*o también es importante %ue los contratistas y usuarios finales de las fibras 1ean los beneficios del sistema para cambiar su dependencia del acero# ?na de las principales 1enta)as de las fibras respecto a las barras de acero o )aulas es el tama*o#
,as fibras 1ienen en1asadas en sacos de papel bio degradables %ue se pueden a*adir directamente a los cinturones de agregados o en la parte posterior del camión me+clador o mediante sistemas de dosificación automati+ados %ue est!n conectados a las plantas de concreto y es tratado como un elemento m!s de la receta del concreto#
No se necesita transporte competencias laborales de corte soldadura o el traba)o de especialistas cuando se utili+an fibras# Sólo dosificaciones relati1amente pe%ue*as de fibras son necesarias en la mayoría de los puestos de traba)o lo %ue significa %ue los re%uisitos de manipulación y almacena)e son muy reducidos como son los procesos internos de ordenar organi+ar el transporte y el almacenamiento de cantidades difíciles de mane)ar de acero#
Fibras sintéticas una solución sostenible En el caso de las fibras sintéticas los beneficios son a0n mayores dado %ue la relación basada en el rendimiento típico entre las fibras sintéticas y fibras de acero es de 326# Esto implica no sólo un a&orro de costo significati1o en términos de mane)o tratamiento almacenamiento y transporte si no %ue también reduce la &uella de carbono
de fibras sintéticas a un ni1el de menos de 6757A %ue la del acero en función de los resultados# =sí las fibras son m!s f!ciles de mane)ar no re%uieren mano de obra adicional liberan espacio de almacenamiento y reducen costos adem!s %ue también me)oran el perfil 1erde de cual%uier traba)o#
SI y su portafolio de fibras para el mercado peruano Seg0n Francisco $uasas%uic&e )efe de sección =diti1os para Construcción uímica Sui+a Industrial entiende %ue e"isten muc&as opiniones en torno al uso de las fibras como un reempla+o del tradicional refuer+o en 1arillas# Es por eso %ue desde &ace a*os &a 1enido desarrollando su portafolio de fibras# Contamos con D=C
/entro de las primeras destaca la D=C
REFERENCIAS
http://www.imcyc.com/ct2008/feb08/materia.htm http://www.constructivo.com/cn/d/novedad.php?id=7