el uso de fibras en la elaboracion de concreto

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USO DE FIBRAS EN LA ELABOACIN DE CONCRETO

I. Introduccin En el presente informe se dar a conocer sobre el uso de fibras en la elaboracin de concreto, as mismo aprender a dar solucin a los problemas que se genera en la colocacin del concreto fibroreforsado

Las fibras Son monofilamentos de alta tenacidad que al mezclarse con el concreto forman una matriz que sirve de refuerzo tridimensional que se distribuye uniformemente a travs de toda la masa de concreto, intersectando de esa forma las microtensiones que se producen al deshidratarse el concreto y absorbiendo la energa que son la causa de la aparicin de grietas y fisuras en el concreto, sustituyendo as, el uso de la malla electro soldada en el concreto.

As mismo el presente informe nos brindara algunas opciones de cmo evitar las grietas y fisuras con el uso de las fibras en el concreto ya que cuando este deshidrata genera micro tensiones en su interior. Asimismo veremos la naturaleza, sus caractersticas (perfil, formas, geometra, longitud, seccin, esbeltez, etc.) de las fibras, tambin su dosis para su utilizacin en la elaboracin de concreto fibro reforzado, y las propiedades que le da al concreto con su uso .II. OBJETIVOS

2.1.-Objetivo General

Estudiar la naturaleza, caractersticas de las fibras, y las propiedades que se le brinda al concreto con la utilizacin de fibra para su elaboracin.

2.2.-Objetivos Especficos

Conocer las distintas propiedades fsico mecnicas que se le brindan al concreto con la utilizacin de fibras para su elaboracin.

Aprender a resolver algunos percances que nos genera el concreto fibro reforzado en su preparacin, transporte, colocacin y curado.

Conocer cmo evitar el agrietamiento y fisuramiento del concreto con el uso de las fibras.

Saber qu factores debemos tener en consideracin para la el diseo de mezcla de un concreto fibro reforzado.

Hacer un anlisis sobre los beneficios que nos trae el uso de fibras en la elaboracin de concreto.

III. JUSTIFICACIN:

Dado que el estudiante de Ingeniera Civil no siempre tiene el conocimiento acerca de los graves problemas que generan las microtenciones del concreto en su deshidratacin y que consideraciones se debe ter en cuenta para evitar dichos percances; hemos credo conveniente realizar el presente trabajo el cual nos permitir tener una nocin ms profunda acerca de cmo dar solucin a este problema con el uso de la fibras, lo cual nos servir en nuestra vida profesional.

IV. ALCANCES

El presente trabajo pretende servir como un material de consulta a todos los alumnos y personas en general interesados por el tema referido al estudio de las fibras y su utilizacin para la elaboracin de concreto,; debido a su trascendencia en la formacin del estudiante universitario para que esta manera tenga una buena base en cuanto al tema propuesto.

Por otra parte, en cuanto a su alcance, esta investigacin abrir nuevos caminos para los estudiantes que se presenten en situaciones como es la problemtica que genera la deshidratacin del concreto, asimismo sirviendo como marco referencial para las personas vinculadas en este tema.

V. DESARROLLO DEL TEMA FIBRAS

Son monofilamentos de alta tenacidad que al mezclarse con el concreto forman una matriz que sirve de refuerzo tridimensional que se distribuye uniformemente a travs de toda la masa de concreto, intersectando de esa forma las microtensiones que se producen al deshidratarse el concreto y absorbiendo la energa que son la causa de la aparicin de grietas y fisuras en el concreto, sustituyendo as, el uso de la malla electrosoldada en el concreto

HISTORIA

A partir de 1960 se incorporaron las fibras metlicas -las de acero principalmente- y las de vidrio para fabricar un concreto consolidado de elementos discontinuos y distribuidos aleatoriamente. Sin embargo, no fue sino en 1971 cuando en Estados Unidos se hicieron los primeros estudios e investigaciones dirigidos al uso del concreto consolidado con fibras, las que desde entonces han sido elementos indispensables en la construccin de pisos industriales de alto desempeo, pavimentos, cubiertas para puentes, concretos lanzados para la estabilizacin de taludes, revestimientos de tneles, elementos estructurales prefabricados, bvedas y refractarios, entre otros usos.

Pero an hay ms; nuevas investigaciones han abierto la posibilidad de utilizar otros materiales como son las fibras de polipropileno, las microesferas de poliestireno, la fibra de vidrio y los polmeros, los cuales pueden agregarse al concreto en la planta dosificadora o bien en la revolvedora cuando sta haya llegado a la obra, despus de que se obtiene el revenimiento.

NORMAS DONDE NOS BRINDAN ALGUNAS ESPECIFICACIN ESTNDAR PARA EL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS Y HORMIGN PROYECTADO

ASTMC - 1116 - 89ASTMC - 1018 - 89ASTMC - 995 - 86 SBCCI # 8820ICBO # SER - 4569ACI - 544

EL CONCEPTO DE TENACIDAD

La tenacidad se define como el rea bajo una curva carga-deflexin (o esfuerzo-deformacin). En la Figura (1) se puede ver que, al agregar fibras al concreto se incrementa en forma importante la tenacidad del material; es decir, el concreto reforzado con fibras es capaz de soportar cargas bajo flexiones o deformaciones mucho mayores que aquellas a las cuales aparece el primer agrietamiento en la matriz.

EL USO DE FIBRAS

Para el uso efectivo de fibras en el concreto endurecido se deben tener contempladas las siguientes caractersticas:

Las fibras deben ser significativamente ms rgidas que la matriz, es decir, un mdulo de elasticidad ms alto. El contenido de fibras por volumen debe ser adecuado. Debe haber una buena adherencia entre la fibra y la matriz. La longitud de las fibras debe ser suficiente. Las fibras deben tener una alta relacin de aspecto; es decir, deben ser largas con relacin a su dimetro.

Debe de hacerse notar que la informacin publicada tiende a tratar con concentraciones con un alto volumen de fibras. Sin embargo, por razones econmicas, la tendencia actual en la prctica es la de minimizar el volumen de las fibras, en cuyo caso los mejoramientos en las propiedades pueden ser marginales.

Para las cantidades de fibra tpicamente usadas (menos del 1% por volumen para el acero y aproximadamente 0.1% por volumen para el polipropileno) las fibras no tendrn un efecto significativo en la resistencia o el mdulo de elasticidad del compuesto. Tambin debe de hacerse notar que las concentraciones en un alto volumen de ciertas fibras pueden hacer que el concreto fresco no pueda trabajarse.

MICROFIBRAS

Son fibras de plstico, polipropileno, polietileno o nylon, que ayudan a reducir la segregacin de la mezcla de concreto y previenen la formacin de fisuras durante las primeras horas de la colocacin del concreto o mientras la mezcla permanece en estado plstico. 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, sintticos o naturales fique y otros, los cuales se usan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cualquier direccin. Las fibras actan 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 fisuracin durante la vida til del elemento y brindan mayor resistencia a la fatiga. Su dimetro oscila entre 0.25 mm y 1.5 mm, con longitudes variables entre 13 mm y 70 mm. La ms importante propiedad del CRF es la tenacidad, descrita como la capacidad de absorcin de energa de un material, que se refleja en el concreto una vez se han presentado fisuras, momento en que las fibras trabajan como refuerzo.

CONCRETO PREPARADO CON ESCORIA GRANULADA DE FUNDICIN

La escoria granulada de fundicin (EGF) es un residuo del proceso de fusin de chatarras de hierro fundido en grandes hornos. Estudios previos indican que la EFG molida tiene propiedades de puzolana. La adicin de escoria, como porcentaje del cemento, beneficia el comportamiento mecnico del concreto en sus propiedades de compresin, traccin y flexin siendo significativo cuando la adicin es de un 10% de la cantidad del cemento; adems que ambientalmente est disminuyendo el consumo del cemento disminuyendo con ello la extraccin de las materias primas para la produccin del mismo. Las escorias provenientes de la produccin de cobre tambin han sido utilizadas como adicin en porcentaje en peso del agregado fi no, por cuanto despus de un proceso de molienda este residuo puede alcanzar las dimensiones de la arena. Mezclas preparadas con un 25%, 40% y 50% de escoria como porcentaje del agregado fi no tienen una manejabilidad mayor que las mezclas convencionales, adems que aumentan la resistencia a flexin, traccin y compresin a medida que aumenta el porcentaje de EFG de cobre aadida. Adicionalmente, este tipo de mezclas presentan un comportamiento favorable de resistencia ante efectos de hielo y de deshielo y su uso es reconocido en concreto autocompactado por la alta resistencia a la segregacin y su facilidad de colocacin sin vibracin.

TIPOS DE FIBRAS

A. FIBRAS DE ACERO

Las fibras de acero se han usado en el concreto desde los primeros aos del siglo XX. Las primeras fibras eran redondas y lisas y el alambre era cortado en pedazos a las longitudes requeridas. El uso de fibras derechas y lisas casi ha desaparecido y las modernas tienen, ya sea superficies speras, extremos en gancho, o son rizadas u onduladas a travs de su longitud. Tpicamente las fibras de acero tienen dimetros equivalentes (con base en el rea de la seccin transversal) de 0.15 a 2 mm y longitudes de 7 a 75 mm. Las relaciones de aspecto generalmente varan de 20 a 100. (La relacin de aspecto se define como la relacin entre la longitud de la fibra y su dimetro equivalente, que es el dimetro de un crculo con un rea igual al rea de la seccin transversal de la fibra).Algunas fibras son juntadas para formar manojos usando goma soluble al agua para facilitar el manejo y el mezclado.Las fibras de acero tienen alta resistencia a tensin (0.52 GPa) y alto mdulo de elasticidad (200 GPa), una caracterstica dctil y plstica en esfuerzo-tensin y una baja fluencia.

Ciertas fibras han sido usadas en mezclas convencionales de concreto, concreto lanzado y concreto con fibras infiltradas de lechada. Tpicamente, el contenido de la fibra de acero vara de 0.25 a 2% por volumen. El contenido de las fibras en exceso de 2% por volumen generalmente da como resultado una pobre trabajabilidad y distribucin de la fibra, pero se pueden usar exitosamente en donde el contenido de la pasta de la mezcla se incrementa y el tamao del agregado grueso no es mayor que aproximadamente 10 mm.

El concreto reforzado con fibras de acero que contiene hasta 1.5% de fibras por volumen ha sido bombeado exitosamente usando tuberas de 125 a 150 mm de dimetro. Los contenidos de fibra de acero de hasta 2% por volumen se han usado en aplicaciones de concreto lanzado utilizando tanto el proceso hmedo como el seco. Se han obtenido contenidos de fibras de acero de hasta 25% por volumen en concreto con fibras infiltradas de lechada.Se reporta que el mdulo elstico en compresin y el mdulo de rigidez en torsin no son diferentes antes del agrietamiento cuando se compara con el concreto simple probado bajo condiciones similares. Se ha reportado que el concreto reforzado con fibras de acero, debido a la ductilidad mejorada, podra encontrar aplicaciones en donde es importante la resistencia al impacto.

B. FIBRAS DE VIDRIO

Se descubri que las fibras de vidrio en la forma en que se usaron primero, eran reactivas a lcalis, y los productos en los que eran usados se deterioraban rpidamente. El vidrio resistente a los lcalis con un contenido de 16% de circona fue formulado exitosamente entre 1960 y 1971. Otras fuentes de vidrio resistentes a lcalis fueron desarrolladas durante los aos setentas y ochentas, con contenidos ms altos de circona. La fibra de vidrio resistente a los lcalis se usa en la fabricacin de productos de cemento reforzado con vidrio (GRC: glassreinforced concrete), los cuales tienen un amplio rango de aplicaciones.La fibra de vidrio est disponible en longitudes continuas o en trozos. Se utilizan longitudes de fibra de hasta 35 mm en aplicaciones de rociado y las longitudes de 25 mm en aplicaciones de premezclado. Esta fibra tiene alta resistencia a tensin (24 GPa) y alto mdulo elstico (7080 GPa) pero tiene caractersticas quebradizas en esfuerzo-deformacin (2.54.8% de alargamiento a la rotura) y poca fluencia a temperatura ambiente. Se han hecho afirmaciones en el sentido de que se ha usado exitosamente hasta 5% de fibra de vidrio por volumen en el mortero de arena-cemento sin formar bolas.

Los productos de fibra de vidrio expuestos a ambientes a la intemperie han mostrado una prdida de resistencia y ductilidad. Las razones para esto no son claras y se especula que el ataque de los lcalis o la fragilidad de las fibras son causas posibles. Debido a la falta de datos sobre la durabilidad a largo plazo, el GRC ha sido confinado a usos no estructurales en donde tiene amplias aplicaciones. Es adecuado para usarse en tcnicas de rociado directo y procesos de premezclado; ha sido usado como reemplazo para fibras de asbesto en hojas planas, tubos y en una variedad de productos prefabricados.

C. FIBRAS SINTTICAS

Las fibras sintticas son artificiales; resultan de la investigacin y desarrollo en las industrias petro qumica y textil. Existen dos formas fsicas diferentes de fibras: la de monofilamentos, y las producidas de cintas de fibrilla. La mayora de las aplicaciones de las fibras sintticas estn en el nivel de 0.1% por volumen. A ese nivel, se considera que la resistencia del concreto no se ve afectada y se buscan las caractersticas de control de las grietas.Los tipos de fibras que han sido ensayados en las matrices de concreto de cemento incluyen: acrlico, aramida, carbn, nylon, polister, polietileno y polipropileno.La Tabla 1 resume el rango de propiedades fsicas de algunas fibras sintticas.

C.1.- AcrlicoLas fibras acrlicas han sido usadas para reemplazar la fibra de asbesto en muchos productos de concreto reforzado con fibras. Tambin se han agregado fibras acrlicas al concreto convencional a bajos volmenes para reducir los efectos del agrietamiento por contraccin plstica.

C.2.- Aramida

Las fibras acrlicas han sido usadas para reemplazar la fibra de asbesto en muchos productos de concreto reforzado con fibras. Tambin se han agregado fibras acrlicas al concreto convencional a bajos volmenes para reducir los efectos del agrietamiento por contraccin plstica.

C.3.- CarbnLas fibras de carbn son sustancialmente ms costosas que los otros tipos de fibras. Por esta razn su uso comercial ha sido limitado. Las fibras de carbn son fabricadas carbonizando materiales orgnicos adecuados en forma fibrosa a altas temperaturas y luego alineando los cristales de grafito resultantes por medio de estiramiento.Tienen alta resistencia a tensin y alto mdulo de elasticidad y una caracterstica quebradiza bajo esfuerzo-deformacin.Se requiere de investigacin adicional para determinar la viabilidad del concreto con fibra de carbn en una base econmica. Las propiedades de resistencia al fuego de los compuestos de fibras de carbn necesitan ser evaluadas, pero ignorando el aspecto econmico, las aplicaciones estructurales parecen ser prometedoras.

C.4.- NylonEs el nombre genrico que identifica una familia de polmeros. Las propiedades de las fibras de nylon son impartidas por el tipo a base de polmeros, la adicin de diferentes niveles de aditivos, las condiciones de fabricacin y las dimensiones de las fibras. Actualmente slo dos tipos de fibras de nylon se comercializan para el concreto. El nylon es estable en el calor, hidrfilo, relativamente inerte y resistente a una gran variedad de materiales. Es particularmente efectivo para impartir resistencia al impacto y tenacidad a flexin y para sostener e incrementar la capacidad para soportar cargas del concreto despus de la primera grieta.

C.5.- PolisterLas fibras de polister estn disponibles en forma de monofilamentos y pertenecen al grupo de polister termoplstico.Son sensibles a la temperatura y a temperaturas por encima del servicio normal sus propiedades pueden ser alteradas. Las fibras de polister son algo hidrfobas. Se han usado a bajos contenidos (0.1% por volumen) para controlar el agrietamiento por contraccin plstica en el concreto.

C.6.- PolietilenoEl polietileno ha sido producido para el concreto en forma de monofilamentos con deformaciones superficiales parecidas a verrugas.El polietileno en forma de pulpa puede ser una alternativa a las fibras de asbesto. El concreto reforzado con fibras de polietileno a contenidos de entre 2 y 4% por volumen exhibe un comportamiento de flexin lineal bajo cargas de flexin hasta la primera grieta, seguido por una transferencia de carga aparente a las fibras, permitiendo un incremento en la carga hasta que las fibras se rompen

C.7.- PolipropilenoLas fibras de polipropileno primero fueron usadas para concreto reforzado en los aos sesentas. El polipropileno es un polmero de hidrocarburo sinttico cuya fibra est hecha usando procesos de extrusin por medio de estiramiento en caliente del material a travs de un troquel.Las fibras de polipropileno son hidrfobas y por lo tanto tienen como desventajas el tener pobres caractersticas de adherencia con la matriz del cemento, un bajo punto de fusin, alta combustibilidad y un mdulo de elasticidad relativamente bajo. Las largas fibras de polipropileno pueden resultar difciles de mezclar debido a su flexibilidad y a la tendencia a enrollarse alrededor de las orillas extremas de las hojas de la mezcladora.Las fibras de polipropileno son tenaces, pero tienen baja resistencia a tensin y bajo mdulo de elasticidad; tienen una caracterstica plstica de esfuerzo-deformacin.Se asegura que se han usado exitosamente contenidos de fibras de polipropileno de hasta 12% por volumen, con tcnicas de fabricacin de empacado manual, pero se ha reportado que volmenes de 0.1% de fibras de 50 mm en el concreto han causado una prdida de revenimiento de 75 mm.Segn reportes, las fibras de polipropileno reducen la contraccin no restringida, plstica y por secado del concreto a contenidos de fibra de 0.1 a 0.3 % por volumen.FIBRAS PARA LA ELABORACIN DE CONCRETO EN CAJAMARCA

Sika Fiber PE

Sikafiber PE, es un refuerzo de fibra de polipropileno modificada que evita el agrietamiento de concretos y morteros. Sikafiber PE est compuesto por una mezcla de monofilamentos reticulados y enrollados. Durante la mezcla Sikafiber PE se distribuye aleatoriamente dentro de la masa de concreto o mortero formando una red tridimensional muy uniforme.

Uso Losas de concreto (placas, pavimentos, techos, etc) Mortero y concreto proyectado. (Shotcrete). Paneles de fachada. Elementos prefabricados. Revestimientos de canales.

Caractersticas

La adicin de Sikafiber PE, sustituye a la armadura destinada a absorber las tensiones que se producen durante el fraguado y endurecimiento del concreto, aportando las siguientes ventajas:

Reduccin de la fisuracin por retraccin e impidiendo su propagacin. Aumento importante del ndice de tenacidad del concreto. Mejora la resistencia al impacto, reduciendo la fragilidad. En mayor cuanta mejora la resistencia a la traccin y a la comprensin. La accin del Sikafiber PE es de tipo fsico y no afecta el proceso de hidratacin del cemento.

ColorCrema.

EmpaqueBolsa de 600 gr.

Sika Fiber CHO 80/60 NB

Sika Fiber CHO 80/60 NB son fibras de acero trefilado de alta calidad para reforzamiento del concreto usado en losas de concreto tradicional e industriales y elementos de concreto pre fabricado, especialmente encoladas (pegadas) para facilitar la homogenizacin en el concreto durante el mezclado, evitando la aglomeracin de las fibras individuales. Sika Fiber CHO 80/60 NB son fibras de acero de alta relacin longitud / dimetro (l/d) lo que permite un alto rendimiento con menor cantidad de fibra.UsoSika Fiber CHO 80/60 NB, otorga una alta capacidad de soporte al concreto en un amplio rango de aplicaciones; dndole ductilidad y aumentando la tenacidad del concreto. En elementos de concretos pre-fabricados reforzados; en losas de pisos industriales (trafico alto, medio y ligero) en losas y cimientos de concreto para reemplazar el refuerzo secundario (malla de temperatura), en puertos, aeropuertos, fundaciones para equipos con vibracin, reservorios, tanques, etc.Caractersticas Incrementa la resistencia del concreto al impacto, fatiga y a la fisuracin Incrementar la ductilidad y absorcin de energa (resistencia a la tensin). Reduccin de la fisuracin por retraccin. No afecta los tiempos de fraguado. Su condicin de encolada (pegada) asegura una distribucin uniforme en el concreto y shotcrete va humedad. Relacin longitud / dimetro igual a 80 para un mximo rendimiento. Extremos conformados para obtener mximo anclaje mecnico en el concreto.EmpaqueSacos hidrosolubles de papel x 20 kg.

Sika Fiber Force PP-540/52

Sika Fiber Force PP-540/52, es una fibra dosificada diseada y usada para el refuerzo secundario de concreto, es una fibra macrosinttica de aleacin de polmero con tecnologa patentada de e3 fabricada con una dosificacin ptima y altamente orientada a permitir un rea de contacto de mayor superficie dentro del concreto, lo que resulta en una mayor unin interfacial y eficiencia de la resistencia de la flexin. Sika Fiber Force PP-540/52 especficamente diseada y fabricada en una instalacin certificada bajo la norma ISO 9001:2000 para ser usada como refuerzo secundario de concreto a una tasa de adicin mnima de 2 kg por metro cbico. Cumple con la norma ASTM C 1116/C 1116 M, concreto Tipo III reforzado con fibra.

Uso Losas sobre el piso. reas para estacionamiento. Pavimentos exteriores. Plataformas compuestas de metal. Aceras y entradas de automviles. Capas superpuestas y coberturas. Aplicaciones no magnticas. Shotcrete va hmeda, ya sea definitivo o temporal.Caractersticas No requiere una cubierta mnima de concreto. Siempre se coloca uniformemente en el concreto y cumplimiento con los cdigos vigentes y normas. Es segura y ms fcil de usar que el refuerzo tradicional. No se corroe con las aguas agresivas. Ahorra tiempo y molestias durante la aplicacin y el proceso de concentrado del mineral.ColorTransparente.EmpaqueBolsa de 2 kg

VI. CONCLUSIONES

La resistencia a la tensin del concreto hidrulico es favorecida con el empleo de fibras de polipropileno, existe una diferencia notable entre el concreto elaborado sin fibra y el concreto elaborado con fibra, las mezclas con fibra aumentan su resistencia a edades tempranas y aunque sta disminuye su ritmo de aumento, sigue incrementndose con respecto al tiempo, durante todas las pruebas realizadas.

Las fibras de polipropileno, se deben usar slo para aplicaciones no estructurales, las solicitaciones importantes de tensin deben ser absortas por refuerzos convencionales, sin embargo las fibras mejoran el comportamiento del concreto hidrulico en casos de micro-fisuracin debida a: temperaturas cercanas a 0C, endurecimiento, fraguado, evaporacin del agua de mezclado, vibraciones, contraccin y expansin trmicos.

Debe continuarse con el esfuerzo de investigacin sobre la substitucin del acero de refuerzo, mtodo convencional, por materiales de refuerzo no convencionales, cuya produccin sea amigable con el medio ambiente.

VII. BIBLIOGRAFA

HERNNDEZ DAZ, Jess Alfredo. El uso de la fibra en el refuerzo del concreto. Tesis de grado. Ingeniero Civil. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniera, 2003

Zerbino R., 1983, Comportamiento reolgico en estado fresco del hormign reforzado con fibras (HRF), Revista Hormign No 9, Argentina, pg. 21-31

Garca Lemus, G., 2000, Concreto reforzado con fibras de polipropileno, Tesis de Licenciatura en Ingeniera Civil, Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo, Morelia, Michoacn, Mxico, pg. 56-65

http://fibrasparaconcreto.com/

http://www.imcyc.com/cyt/junio02/fibra.htm

http://per.sika.com/content/peru/main/es/solutions_products/02/02a001/02a001sa01/02a001sa01100/02a001sa01102.html?fromcorp=true