Aplicaciones de fibras en el cemento

TIPOS DE FIBRAS SEMINARIO USOS Y APLICACIONES DE FIBRAS EN EL CONCRETO Ing. Lourdes Fuentes Ramos Mail: lfuentes@quimicasuiza.com Diciembre 2008

Contenido  Micro Fibras  Macro Fibras • Fibras Metálicas • Fibras Sintéticas

 Tenacidad  Como trabajan las fibras en el concreto  Dosificación  Adición  Colocación  Beneficios

Mecanismos de Agrietamiento en el Concreto

• Contracción plástica • Contracción inducida térmicamente (shock térmico, estacional) • Estructural (cargas estáticas y dinámicas, reflectivas, fluencia) • Químico (corrosión, RAA [ASR]) • Contracción por secado

Asociación del Concreto Premezclado (EEUU): Agrietamiento es el problema #1 del concreto

Refuerzo en el concreto Utilizado hist贸ricamente: Las varillas de refuerzo convencionales se utilizan para aumentar la capacidad de carga del concreto. .

Micro Fibras Fibras para contracción plástica solamente

Dominado principalmente por fibras sintéticas a bajas tasas de adición (0.1 to 0.3% Vol.) 0.6 a 1.8 kg/m3

Normalmente son sintéticas Nylon,Polipropileno, etc...

Longitud:

1 to 50mm

Diámetro:

< 25 µm

Concreto con micro fibras . .

Micro fibras

Se utilizan en bajas dosificaciones debido a restricciones por trabajabilidad

. .

.

.

Micro fibras afectan la contracci贸n pl谩stica del concreto

Protección contra la contracción plástica

Se ha demostrado que las fibras reducen el agrietamiento por contracción plástica en hasta un 80 a 90 % al darle al concreto una resistencia temprana a la tensión y al lograr interceptar y contrarrestar las grietas.

Tipos de Micro fibra • Monofilamento: Fibras separadas, redondas, lisas, rectas – Nylon – Poliester – Polipropileno

• Fibriladas Fibras unidas, curvas, tridimensionales – Polipropileno

Concreto Plástico • Aumenta la capacidad de deformación en Tensión • Reduce la fisuración por retracción plástica • Reduce el fisuración por asentamiento plástico • Mejor control de la exudación • Reducción de la Permeabilidad

Macrofibras Las fibras largas se encuentran muy separadas para lograr disminuir, desviar o modificar el comportamiento de las micro grietas de una manera significativa.

No sirven para controlar la contracciĂłn

Solamente afectan el comportamiento post agrietamiento

Longitud:

25 to 60mm

DiĂĄmetro:

0.3 to 1mm

Acero, polipropileno, polietileno, etcâ&#x20AC;Ś

Definición ASTM C 1116 • ASTM C 1116 define las fibras como: Filamentos finos y elongados en forma de haz, malla o trenza, de algún material natural o manufacturado que pueda ser distribuido a través de una mezcla de concreto fresco.

• ACI 544 considera como fibras para el concreto filamentos discontinuos de acero, fibras sintética, fibras de vidrio y fibras naturales.

Concreto con Macrofibras .

Agregados

. .

Macrofibra .

Macro grietas

.

.

Se adicionan a mĂĄs altos volĂşmenes para dar tenacidad

En la mayor parte de los casos no ofrecen un efecto significativo sobre el proceso de micro fisuramiento

Aplicaciones del Concreto Reforzado con Fibras

Tipos de Concretos Reforzados con Fibras (ASTM C 1116) • Tipo I Concreto reforzado con Fibras de Acero Incluye acero inoxidable, mezclas de aceros, acero al carbon.

• Tipo II Concreto reforzado con Fibras de Vidrio Incluye fibras de vidrio resistentes a los álcalis

• Tipo III Concreto reforzado con Fibras Sintéticas Contiene fibras sintéticas, para las cuales se puede presentar evidencia documental que confirme su resistencia al deterioro a largo plazo al entrar en contacto con humedad y álcalis presentes en la pasta de cemento o con las sustancias presentes en aditivos químicos e inclusores de aire.

Tipo I Concreto reforzado con Fibras de Acero Incluye acero inoxidable, mezclas de aceros, acero al carb贸n.

Clasificaci贸n de las fibras de acero (ASTM A 820-96)

Tipo 1: Alambre estirado

Tipo 3: Melt Overf low

Tipo 2: L谩mina cortada

Tipo 4: Otro ( Mill Cut)

ASTM A 820 • Tipo:

I

II

III

IV

• Diámetro • Largo • Deformaciones si se requieren • Certificados y reportes de prueba

ASTM A 820 • Tensión:

solo 50,000 psi, min.

• Tolerancias:

10%, largo y diam.

• El especificador debe requerir resultados de pruebas.

Desempeño de la Fibra • • •

Longitud/diametro relación (L/D) Anclaje Resistencia a la tensión del acero Relación L/D 80-65-45

Resistencia a la tensión > 1100 Mpa (130,000 psi)

Extremos doblados para un mejor anclaje

Efecto de la longitud de la fibra en la relaci贸n Carga Deformaci贸n

65 mm 50 mm

Carga

38 mm 25 mm

Deformaci贸n

Tipo III Concreto reforzado con Fibras Sintéticas Incluye Acrílicas, Nylon, Poliester, Polipropileno, Polietileno, o mezclas de materiales sintéticos.

Definition ASTM C 1116 ASTM C 1116 define al - Concreto o al Concreto Lanzado - Reforzado con Fibras Sintéticas, Tipo III como concreto que contiene fibras sintéticas, para las cuales se puede presentar evidencia documental que confirme su resistencia al deterioro a largo plazo al entrar en contacto con humedad y álcalis presentes en la pasta de cemento o con las sustancias presentes en aditivos químicos e inclusores de aire.

Las fibras sintéticas son cortos filamentos discontinuos de polipropileno, polietileno, nailon, etc. y pueden presentar la forma de monofilamento o de paquetes fibrilados, ya sea en longitudes micro o macro.

Información técnica sobre resistencia a la tensión, punto de fusión, tipo de material, tamaño, etc. debe estar disponible.

FIBRAS SINTETICAS Auto Fibrilantes Los extremos de la fibra se deshilachan Durante el mezclado para mejorar la Adherencia con el concreto

Pre mezclado

Post mezclado

Aumento en área superficial mejora la adherencia; lo cual mejora el desempeño mecánico

Como Trabajan las fibras en el concreto?

Fibras

Barras de Refuerzo Malla Electrosoldada

Las fibras desarrollan la misma función que el refuerzo convencional. – Reforzando y previniendo la formación de grietas y fisuras – La clave es cuanto usar.

Como trabajan las fibras en el concreto?

Como Trabajan las Fibras en el Concreto?

Todas las fibras se comportan de manera diferente en el concreto. Lo importante es entender las propiedades y beneficios de cada una y como trabajan.

Recuerde siempre

fiber failure

You get what you pay for! fiber pull-out

matrix cracking fiber / matrix debonding fiber bridging

Macro Fibras Las fibras largas no modifican de manera significativa el comportamiento de las microfisuras.

No son Buenas para El control de La fisuaración por retracción

Las macro fibras solamente afectan el comportamiento post agrietamiento del concreto

Acero o sintéticas Las fibras usualmente son de longitudes iguales o superiores a 1” (25 mm)

Refuerzo convencional

â&#x20AC;˘ Proporciona un refuerzo en un solo plano

Concreto Reforzado con Fibras

â&#x20AC;˘ Proporcionan refuerzo tridimensional â&#x20AC;&#x201C; Desde el fondo del elemento hasta casi la superficie

Adici贸n de fibras al concreto Se han desarrollado varias secuencias exitosas de Colocaci贸n de las fibras en el concreto.

1.

Adicionar manualmente las fibras (que no se apelmasan) directamente al mezclador una vez que los otros ingredientes se han mezclado uniformemente.

Concreto pre mezclado

Planta de prefabricados

Adicion de la Fibra

Tiempo de mezclado de la fibra Depende del tipo de mezclador

- Ollas mezcladoras (por lo menos 4-5 minutos 50 revoluciones).

- Para algunas plantas prefabricadoras, puede ser tan corto como 30 s.

El tiempo total de mezclado debe ser el tiempo total requerido para asegurar la distribuci贸n adecuada de la fibra, as铆 como su fibrilaci贸n.

Notas: Para concreto pre mezclado, siempre existe la presi贸n de mezclar lo menos posible (el tiempo es oro). Para operaciones de prefabricado, el tiempo puede ya estar fijo y no ser variable.

Colocación • Todos los métodos convencionales Canaleta Bombeo Bandas Transportadoras Tremie Concreto Lanzado

Colocaciรณn CRF

โ ข Desde la canaleta del Mixer

Colocaciรณn CRF

โ ข

Bombeo

Colocaciรณn CRF

โ ข Banda Transportadora

Colocaciรณn CRF

โ ข Concreto Lanzado

CRF Fresco •

Asentamiento: no es buen indicador de trabajabilidad

• •

Trabajabilidad: Ensayo ASTM C 995 Especímenes: Vibracion Mecánica externa

Beneficios del CRF CALIDAD • Control de fisuras – El refuerzo si funciona • Estabilidad de las juntas – Menor ancho de la junta – Mejor tranferencia de Cargas

• Resistencia al Corte, a la Fatiga e Impacto • Menor Mantenimiento y Reparaciones • MAYOR DURABILIDAD!!!

Beneficios del CRF Productividad • Disminuye el tiempo de Construccion – La fibra se instala en 5 minutos vs horas de colocación de la MES.

• Mayor Flexibilidad en Reparaciones – Facil Reparacion o reconstruccion

• Se puede usar Nivelador Laser (Screed).

Beneficios del CRF ECONOMIA • Optimiza espesor de Losa - Ahorro de materiales • Optimiza Cantidad de Acero • Optimiza Cronograma de Construccion • Elimina pasa juntas • Optimiza el uso de mano de obra

TIPOS DE FIBRAS SEMINARIO USOS Y APLICACIONES DE FIBRAS EN EL CONCRETO Ing. Lourdes Fuentes Ramos Lfuentes@quimicasuiza.com

Diciembre del 2008