fibras en el concreto
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EFECTO DE LA ADICIÓN DE FIBRAS SINTÉTICAS SOBRE LAS PROPIEDADES
PLÁSTICAS Y MECÁNICAS DEL CONCRETO
T E S I S
PARA OPTAR POR EL GRADO DE:
MAESTRO EN INGENIERÍA
P R E S E N T A D A P O R:
MARÍA PAULA DÁVILA MERCADO
MÉXICO, D.F. 22 DE MARZO DE 2010
ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
EFECTO DE LAS DIFERENTES FIBRAS SOBRE LAS PROPIEDADES DEL
CONCRETOEFECTO TIPO DE FIBRA
Reducción de la fisuración por contracción plástica
Sintética, Acero
Aumento de la resistencia tensión (tracción)
Vidrio, Acero, Carbón
Aumento de la resistencia a flexión
Acero, Vidrio
ANTECEDENTES
Un sistema alternativo de refuerzo no estructural, secundario y/o por
temperatura.
Una mayor resistencia del concreto al impacto, a la abrasión y a la rotura.
La reducción del agrietamiento del concreto como resultado de la contracción plástica.
Ayudar a disminuir la permeabilidad del concreto.
LAS FIBRAS DEBEN SER UTILIZADAS PARA:
OBJETIVOS
Evaluar el comportamiento de la adición de una fibra sintética en las
propiedades pláticas y mecánicas del concreto.
El estudio comprende la fabricación de mezclas de concreto con dos tamaños de agregado grueso, 3/4" y 3/8”. En cada caso se fabricaron cuatro mezclas incorporando 0, 1, 3 y 5 kg/m3 de una fibra sintética.
Los parámetros para el diseño de mezclas fueron el revenimiento de 10 cm y una resistencia a compresión a 28 días de 300 kg/cm2 para el concreto sin fibra.
PROGRAMA EXPERIMENTAL
Pruebas de los agregados.
Diseño y fabricación de las mezclas de concreto de referencia y de las mezclas reforzadas con fibra sintética.
Pruebas al concreto fresco.
Pruebas al concreto endurecido.
PROGRAMA EXPERIMENTAL
ID M1 M2 M3 M4
Cemento 362 362 362 362
Agua 177 177 177 177
Arena 742 742 742 742
Grava 936 936 936 936
Fibra - 1 3 5
Aditivo (ml/m3) - - - 1508
ID M5 M6 M7 M8
Cemento 426 426 426 426
Agua 214 214 214 214
Arena 773 773 773 773
Grava 836 836 836 836
Fibra - 1 3 5
Aditivo (ml/m3) - - - 1373
PROPORCIONES DE MEZCLA kg/m3
GRAVA 3/4”ARENA SIN LAVAR
GRAVA 3/8”ARENA LAVADA
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCOREVENIMIENTO, CONTENIDO DE AIRE, PESO UNITARIO
ASTM C 143 ASTM C 231 ASTM C 138
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCOREVENIMIENTO, CONTENIDO DE AIRE, PESO UNITARIO
MEZCLA REVENIMIENTO, CM
PESO UNITARIO, kg/m3
% DE AIRE
M1 (0 kg/m3 de fibra) 12.0 2281 2.0
M2 (1 kg/m3 de fibra) 9.9 2271 2.4
M3 (3 kg/m3 de fibra) 8.7 2280 2.2
M4 (5 kg/m3 de fibra) 9.8 2266 2.2
MEZCLA REVENIMIENTO, CM
PESO UNITARIO, kg/m3
% DE AIRE
M5 (0 kg/m3 de fibra) 10 2238 3.4
M6 (1 kg/m3 de fibra) 10.7 2249 2.8
M7 (3 kg/m3 de fibra) 9.2 2257 2.5
M8 (5 kg/m3 de fibra) 7.1 2234 2.8
GRAVA DE 3/4”ARENA SIN LAVAR
GRAVA DE 3/8”ARENA LAVADA
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCOCONTRACCIÓN PLÁSTICA
ACI544.2R
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCOCONTRACCIÓN PLÁSTICA
MEZCLAS ÍNDICE DE GRIETA (mm)
M1(0 kg/m3 de fibra) 0.23
M2 (1 kg/m3 de fibra) 0.18
M3 (3 kg/m3 de fibra) 0.08
M4 (5 kg/m3 de fibra) -
M5 (0 kg/m3 de fibra) 0.11
M6 (1 kg/m3 de fibra) 0.07
M7 (3 kg/m3 de fibra) 0.04
M8 (5 kg/m3 de fibra) -
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA A COMPRESIÓN
ID
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
kg/cm2 fC7 DÍAS/fC28DÍAS
7 días 28 díasM1 238 366 0.65M2 241 346 0.70M3 230 334 0.69M4 252 365 0.69
ID
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
kg/cm2 fC7 DÍAS/fC28DÍAS
7 días 28 díasM5 251 350 0.72M6 264 352 0.75M7 243 336 0.72M8 245 334 0.73
ASTM C 39
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOMÓDULO DE ELASTICIDAD Y RELACIÓN DE POISSON
IDMÓDULO ELÁSTICO
kg/cm2
RELACIÓN DEPOISSON28 días
M1 241,986 0.26 12,649
M2 233,255 0.22 12,540
M3 248,975 0.21 13,623
M4 247,108 0.24 12,934
IDMÓDULO ELÁSTICO
kg/cm2
RELACIÓN DEPOISSON28 días
M5 235,347 0.20 12,435
M6 227,437 0.21 11,918
M7 236,212 0.26 12,615
M8 218,428 0.23 11,827
ASTM C 469
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA A TENSIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL
ID
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN
kg/cm2
RESISTENCIA A
TENSIÓNkg/cm2
ft/fc
%
M1 366 29 7.9 1.52M2 346 30 8.7 1.61M3 334 29 8.7 1.59M4 365 32 8.8 1.67
IDRESISTENCIA
ACOMPRESIÓN
kg/cm2
RESISTENCIA A
TENSIÓNkg/cm2
ft/fc
%
M1 350 34 9.6 1.80M2 352 31 8.7 1.63M3 336 30 9.1 1.66M4 334 33 9.9 1.80
ASTM C 496
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA A TENSIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL
ASTM C 496
0 kg/m3 1 kg/m3
3 kg/m3 5 kg/m3
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA A TENSIÓN POR FLEXIÓN
ASTM C 78
IDRESISTENCIA A
FLEXIÓNkg/cm2
ff/fc
%
M1 35 9.6 1.83M2 39 11.3 2.10M3 39 11.7 2.13M4 40 11.0 2.10
IDRESISTENCIA A
FLEXIÓNkg/cm2
ff/fc
%
M5 48 13.7 2.56M6 35 9.9 1.89M7 41 12.2 2.22M8 43 12.9 2.34
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA A TENSIÓN POR FLEXIÓN
ASTM C 78
0 kg/m3 3 kg/m3
1 kg/m3 5 kg/m3
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOÍNDICE DE TENACIDAD
LED
ASTM C 1018
LVDT
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOÍNDICE DE TENACIDAD
IDÍNDICES DE TENACIDAD
I5 I10 I20
M2 1.75 1.96 2.32
M3 1.79 2.54 3.57
M4 2.24 3.72 6.16
IDÍNDICES DE TENACIDAD
I5 I10 I20
M6 2.00 2.62 3.25
M7 3.10 4.54 6.93
M8 3.70 6.08 10.14
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOÍNDICE DE TENACIDAD
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDORESISTENCIA AL IMPACTO
ACI544.2R
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO
ID
RESISTENCIA AL IMPACTO (RI)NÚMERO DE GOLPES
PRIMERA GRIETA ÚLTIMA GRIETA(RIPG) (RIU)
M1 347 350M2 225 255M3 446 490M4 693 764
ID
RESISTENCIA AL IMPACTO (RI)NÚMERO DE GOLPES
PRIMERA GRIETA ÚLTIMA GRIETA(RIPG) (RIU)
M5 553 555M6 639 667M7 706 776M8 815 969
RESISTENCIA AL IMPACTO
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOCONTRACCIÓN POR SECADO
ASTM C 490
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDOCONTRACCIÓN POR SECADO
IDa b (εc)u × 10-6
M1 1 7,31 558M2 1 11.3 535M3 1 16.5 492M4 1 10.9 483
0 20 40 60 80 100 120 140 1600.00E+00
1.00E-04
2.00E-04
3.00E-04
4.00E-04
5.00E-04
6.00E-04
M1M2M3M4
Tiempo (días)
Cont
racc
ión
por
seca
do
IDa b (εc)u × 10-6
M5 1 13.0 466M6 1 9.15 394M7 1 5.05 308M8 1 1.74 217
uca
a
t tb
t)(
uca
a
t tb
t)(
0 20 40 60 80 100 120 1400.00E+00
5.00E-05
1.00E-04
1.50E-04
2.00E-04
2.50E-04
3.00E-04
3.50E-04
4.00E-04
4.50E-04
M5M6M7M8
Tiempo (días)
Cont
racc
ión
por
seca
do
CONCLUSIONES
El revenimiento disminuye ligeramente cuando se incorpora la fibra.
Peso unitario y contenido de aire sin variación.
En la contracción plástica se presenta una reducción en la aparición de grietas conforme se incorpora fibra a la mezcla.
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO:
Las propiedades en estado fresco y endurecido son influenciadas por la incorporación de la fibra.
CONCLUSIONES
La resistencia a compresión de los concretos con fibra es menor.
La incorporación de la fibra no se ve muy reflejada en la resistencia a flexión a 28 días.
El mayor beneficio del uso de la fibra es en el incremento de la tenacidad. A mayor volumen de fibra, mayor es la tenacidad.
La inclusión de fibras en los elementos, obtuvo un efecto positivo en la resistencia al impacto.
Se observa que cuando se incrementa la cantidad de fibra, la contracción por secado última es menor
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO:
GRACIAS!!