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Hormigón elaborado con fibras estructurales

Tema:  HORMIGONES Y MORTEROS ESPECIALES
Autor: Ing. Juan D Persico, W. R. Grace Argentina S.A.
Fecha Publicación: 31/12/2007

La aplicación de fibras estructurales como reemplazo de las tradicionales mallas soldadas y fibras de acero es un buen camino para que la industria del hormigón elaborado ofrezca productos con mayor valor agregado a sus clientes.

Los avances tecnológicos han permitido el diseño y producción de nuevos materiales sintéticos con características específicas. Estos desarrollos han permitido que en la actualidad se pueda contar con materiales diseñados específi camente para cumplir funciones que antaño eran reservadas exclusivamente para los materiales tradicionales, o que materiales como el hormigón vean mejorados sus puntos débiles. La facilidad de controlar características como la resistencia a la tensión, módulo de elasticidad y adherencia permite que se puedan modelar materiales específi cos para determinadas funciones. La industria del hormigón elaborado esta cada vez más acostumbrada a adoptar nuevas tecnologías en materia de aditivos y adiciones en pos de mejorar la calidad del hormigón y brindarle características acordes con los diseños estructurales cada vez más exigentes. En la Argentina, como a nivel mundial, la tendencia es proveer hormigones con un valor agregado para el contratista. Que éste reciba una solución que le permita ahorrar tiempo y dinero o realizar sus obras con mayor seguridad, siendo las empresas hormigoneras las que capitalicen este ahorro.

Características de las fibras y comportamiento del hormigón con fibras estructurales

Las fibras estructurales son fibras de polipropileno de alta resistencia y alto módulo elástico. Hay de diferentes medidas y características (una medida común es 50 mm de largo y una proporción dimensional de 85 ó 90), las cuales durante el mezclado sufren un proceso de “fibrilación” que les permite mejorar la adherencia con el hormigón. Es necesario notar que son fibras muy diferentes a las microfibras, y su uso no es el mismo. La microfibra se utiliza para el control de la fisuración en estado plástico, perdiendo toda utilidad en el estado endurecido del hormigón. El diámetro de las microfibras es similar al de un cabello y tienen una longitud de aproximadamente dos centímetros. Para el caso de las fibras estructurales el tamaño es de aproximadamente 5 centímetros de largo, 2 mm de ancho y 0,19 mm de espesor. La fibra estructural ayuda en la fisuración plástica, pero no es la función principal. Las F.E. trabajan cuando el hormigón está sujeto a cargas (1). En la figura 2 se ven las curvas tensión–deformación de tres hormigones. La curva 1 representa al hormigón convencional. Se puede ver que una vez alcanzado un valor de deformación éste pierde totalmente su capacidad portante. Esto se ve en la caída abrupta de la curva, lo que implica una rotura frágil sin aviso. Es siempre buscado que una pieza dé señales de que está alcanzando su capacidad portante. La adición de fibras le permite al hormigón fisurarse e ir perdiendo su capacidad de tomar cargas de a poco, “avisando” mediante la aparición de estas fisuras. En la figura 2 se ve en las curvas 2 y 3 hormigones con diferentes proporciones de fibra. El agregado de fibras hará que se mejore la tenacidad del hormigón de modo de extender la capacidad de deformación una vez alcanzada la tensión de cálculo.

Usos y aplicaciones

La introducción de fibras sintéticas en la matriz del hormigón le confiere a éste una mejora en el comportamiento a flexotracción y al impacto. Las fibras estructurales sintéticas se utilizan como reemplazo directo de las fibras de acero e incluso de varias armaduras secundarias. Se puede ver en la figura 3 las tablas con los valores de reemplazo de sección de acero. Vale la pena destacar que no deben ser utilizadas como armadura principal en piezas estructurales. Aplicaciones:

  • Losas de pisos
  • Proyectado para estabilización de taludes
  • Revestimiento de túneles
  • Prefabricados
  • Tuberías
  • Revestimientos de cauces y piscinas
  • Tableros de puentes
  • Losas inclinadas
  • Pozos sépticos

Losas de pisos: La ventaja de aplicar hormigón con fibras estructurales es que se puede evitar colocar la malla de acero. La utilización de la malla soldada implica mayores costos de mano de obra y posibilidad de errores de colocación, sin contar el espacio que requiere para su acopio y la posibilidad de que se deteriore por las acciones climáticas. La utilización de fibras de acero ha sido siempre una alternativa a la malla soldada, pero éstas le agregan el problema estético del manchado debido a la oxidación de las fibras que puedan quedar semi expuestas en la superficie. En el caso que el hormigón esté expuesto a la acción de agentes corrosivos, como pueden ser los cloruros, la fibra de acero es susceptible de sufrir este ataque, lo que provoca desprendimientos en el hormigón.

Ventajas de las fibras estructurales de polipropileno (FEPP sobre la malla soldada) (5)

  • Las fepp proveen un mejor control de la fisuración comparadas con la ms.
  • No existen los problemas de corrosión y durabilidad asociados a la ms y fibras de acero.
  • Se hace más fácil la colocación y consolidación del hormigón.
  • Las fepp proveen mayor resistencia al impacto.
  • Permiten ahorrar un paso en la obra.
  • La performance de la malla soldada disminuye a medida que el espesor de la losa aumenta (esto es más notorio en losas de más de 10 cm de alto).
  • El manipuleo, estoqueo y colocación no siempre es fácil con la ms. Implica mayores costos y riesgos.
  • No existe riesgo de que la fibra sea mal colocada. En cambio, la malla mal ubicada pierde completamente su utilidad.

Revestimientos (6): La utilización de la fepp ha sido de mucha aplicación sobre todo en la minería.