hormigón reforzado con fibras de polipropileno

8/16/2019 Hormigón reforzado con fibras de polipropileno

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INTRODUCCIÓN

La constante búsqueda de disponer de materiales que puedan suplirparcialmente los componentes convencionales del hormigón, porcuestiones económicas y medioambientales, se encuentra muyvigente e incluso se implementan materiales que, si bien, noreemplazan a otros componentes, mejoran características particularesdel hormigón según los usos o requerimientos a los que serásometido. La implementación de estas tecnologías, supone

constantes pruebas y ensayos para determinar con rigurosidad laefciencia de su uso y de qu !orma y en qu medida a!ecta a lasdemás características.

"l propósito principal de la presente investigación es describir lose!ectos que las #ibras $intticas de %olipropileno pudiesen causar enun &ormigón de 'lta (esistencia, específcamente la incidencia en lasresistencias a los es!uerzos predominantes en el hormigón, en latrabajabilidad de este y en toda característica observable a simplevista.



HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA (HAR)

)*+)"%*

$on hormigones cuya resistencia característica a compresión ! c- enprobeta cilíndrica de /012cm a los 34 días sea superior a los /25%a

y hasta los 22 5%a. 6 de esta manera vienen recogidos ycontemplados en la nueva "&"724. )'(')"(8$9)'$

• La baja porosidad de los &'( difculta la penetración de líquidosy gases en su seno, lo que repercute en una mayor durabilidad!rente a medios agresivos, ciclos de hielo y deshielo, etc.

• *!recen buena protección contra la corrosión de las armadurasgracias a su elevada dosis de cemento y a su reducida

porosidad.• %resentan menor resistencia al !uego que los hormigones

convencionales, dada la gran densidad de la pasta endurecida,resulta impedida la circulación del vapor de agua ocasionadopor las altas temperaturas, lo que provoca elevadas tensionesinternas en las piezas e0puestas al !uego, fsuraciones yfnalmente desprendimientos de material en !orma violenta, conrápida bajada de resistencia a compresión.

• "0perimentan un gran aumento de resistencia durante losprimeros días, aumento que se hace más lento despus, pero

que continúa más allá de los 34 días.• La rama ascendente del diagrama de tensión7de!ormación del

&'( en compresión centrada tiene menor curvatura que lacorrespondiente a hormigón convencional.

• :ran retracción; su elevada retracción puede llevar a lafsuración.

• %ueden tener tama<os má0imos de áridos de =2mm o 32mm.$e pueden solicitar con niveles de confanza de >2? o >/?.

• @e acuerdo a las condiciones de colocación en obra, elasentamiento de cono puede variar entre A cm y 2 cm.

• (equiere menor dimensionado en pilares permitiendo un ahorrode acero y un mayor espacio libre.

5'"(9'L"$ )*5%*+"+"$ @"L &*(59:B+ @" 'L' ("$9$"+)9'

• )emento; deben utilizarse cementos de clase resistente igual osuperior a =3./, los más utilizados son )"5 9 /3./( y )"5 9=3./(.

• Crido :rueso; gravilla inerte que posea como mínimo la misma

resistencia que se e0ige al hormigón y con densidad no in!eriora 3.A -gDdm1, se emplea por lo general de granulometría

3



discontinua. $on recomendables áridos de machaqueoEtrituradasF procedentes de roca basáltica, oftas o inclusocalizas si son de buena calidad.

• Crido #ino; se recomienda arena silícea de río con módulogranulomtrico no in!erior a 1 y e0enta de fnos.

• 'ditivos;o $uperplastifcantes; los más utilizados son a base de

policondensados de !ormaldehído7melanina sul!onados obien de na!taleno sul!onado.

o 5icrosílice; otorga gran fnura y alto valor puzolánico,obliga al empleo simultáneo de superGuidifcantes, parahormigones con ! c- mayores a A25%a el empleo demicrosílice es absolutamente imprescindible, con dosis del4 al 3? del peso de cemento. $e emplea para rellenarporos, aumentar la resistencia y dar mayor compacidad.5ejora la unión entre cemento y áridos.

o #ibras de acero o polipropileno; son recomendables paracon!erir resistencia y control de fsuración.

o $uperGuidifcantes; posibilitan una baja relaciónaguaDcemento, menor a 2,1/.

H$*$

Los &ormigones de 'lta (esistencia se aplican en campos muy

concretos;

• "difcación; las aplicaciones en edifcios están justifcadas por la

propia alta resistencia del hormigón, que permite reducir las

dimensiones de pilares y columnas a parte de un ahorro de

acero.

• %uentes; en los que se requieren características resistentes

e0cepcionales.

•

)ondiciones des!avorables de e0posición; en estructuras talescomo obras marítimas o plantas de tratamiento de

aguas residuales.

FIBRAS PARA EL HORMIGÓN

9%*$

Fibras polimri!as" estas fbras sintticas están !ormadas pordi!erentes materiales polimricos e0trusionados y luego cortados, a

saber;• %olipropileno Efbras utilizadas en el ensayoF

1

http://www.construmatica.com/construpedia/Cemento

http://www.construmatica.com/construpedia/%C3%81rido

http://www.construmatica.com/construpedia/Superfluidificante

http://www.construmatica.com/construpedia/%C3%81rido

http://www.construmatica.com/construpedia/Superfluidificante

http://www.construmatica.com/construpedia/Cemento



• %olietileno de alta densidad• 'lcohol de polivinilo• 'ramida• %oliamida

• %olister

"stas fbras pueden adicionarse en !orma homognea a hormigonesy morteros.$egún su diámetro, pueden clasifcarse en;

• 5icrofbras; diámetro menor a 2.12mm. $irven en !orma óptimapara reducir las fsuras originadas en la retracción plástica delhormigón Eempleadas en soleras y pavimentosF. %resentan mejorcomportamiento !rente a las llamas, usando en estos casos, un mayornúmero de fbras por unidad de peso.

• 5acrofbras; diámetro mayor a 2.12mm. "stas macrofbraspueden colaborar estructuralmente. $us longitudes van entre 32 yA2mm, teniendo en cuenta que deben ser 1 veces el tama<o delmá0imo árido.

Fibras #$ a!$ro"

%ueden clasifcarse según su proceso de !abricación;• Iirutas de acero• #ibras de acero !undidas• #ibras cortadas en láminas• #ibras trefladas

$egún su !orma pueden ser;

• #ibras rectas• #ibras corrugadas• #ibras onduladas• #ibras con!ormadas

La !orma de las fbras de acero es muy importante para mejorarla adherencia con el hormigón. Las fbras más delgadas permiten quela distancia entre las mismas se reduzca !ormando una red o tramadensa que aumenta y mejora notablemente la resistencia.%ara su empleo es conveniente que tengan una longitud mínima dosveces mayor que el árido de mayor tama<o. Las longitudes másusadas son de 3,/ a 1 veces ese tama<o. ambin ha de considerarseque las fbras posean una longitud menor a 3D1 del diámetro del tubode bombeo.

Fibras #$ %i#rio" se emplean con muy buenos resultados en mediosalcalinos por su elevada resistencia a los álcalis. ienen muchas

=

http://www.construmatica.com/construpedia/Mortero

http://www.construmatica.com/construpedia/Adherencia

http://www.construmatica.com/construpedia/Resistencia

http://www.construmatica.com/construpedia/Mortero

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HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA REFOR&ADO CON FIBRAS(HARRF)

5"O*('$ "+ L'$ )'(')"(8$9)'$ @"L &*(59:B+Las fbras de polipropileno son principalmente utilizadas para reducirla fsuración por contracción del hormigón. +o reemplazan el re!uerzoestructural principal en el hormigón porque agregan poca o ningunaresistencia. ' di!erencia del re!uerzo estructural, las fbras sintticasproporcionan benefcios mientras el hormigón es aún plástico.

Los !abricantes de fbras sintticas afrman que sus productos puedenser usados para minimizar la fsuración por contracción plástica o porsecado prematuro. 5ezclando las fbras en el hormigón en los dosajes

recomendados resulta en millones de fbras dispersas uni!ormementeen la matriz del hormigón. "ste re!uerzo multidimensional otorga alhormigón mayor capacidad de resistencia a tracción. $i se !ormanfsuras por retracción, las fbras unen estas fsuras, ayudando areducir su longitud y anchura.

Los e!ectos de las fbras sobre el comportamiento del hormigónplástico y endurecido varían dependiendo de los materiales delhormigón, proporciones de la mezcla, tipo y longitud de la fbra, ycantidad de fbra agregada.

odo hormigón se contrae despus de colocado debido a un cambiode volumen causado por prdida de humedad. $i la contracción seprodujo sin ninguna restricción, el hormigón pudo no agrietarse. %erosus elementos están siempre sujetos mínimamente a algunarestricción por la !undación, otra parte de la estructura, o por acerode re!uerzo. "l confnamiento además desarrolla retraccióndi!erencial, cuando el hormigón de la superfcie se retrae más rápidoque el hormigón subyacente. $i las tensiones de tracción causadaspor confnamiento e0ceden la resistencia a tracción del hormigón,ste se fsura. Las fsuras por contracción son peque<as e irregulares.

$e pueden citar las siguientes mejoras;

A



• 5ejorar la cohesión de la mezcla.• 5ejorar la resistencia a los ciclos de congelación7deshielo• 5ejorar la resistencia a los e0plosivos en caso de incendio• 5ejorar la resistencia al impacto• 'umentar la resistencia a la reducción plástica.

@"$I"+'O'$ @" $H H9L9K')9B+

Las fbras de polipropileno son hidró!obas y por lo tanto tienen comodesventajas el tener pobres características de adherencia con lamatriz del cemento, un bajo punto de !usión, alta combustibilidad yun módulo de elasticidad relativamente bajo. $on tenaces, perotienen baja resistencia a tensión y tienen una característica plásticade es!uerzo7de!ormación.

Las largas fbras de polipropileno pueden resultar di!íciles de mezclardebido a su Ge0ibilidad y a la tendencia a enrollarse alrededor de lasorillas e0tremas de las hojas de la mezcladora.

'lgunas fbras pueden reducir la resistencia del concreto.

)'+9@'@ B%95' @" #9J('$ "+ "L &*(59:B+

La dosis mínima recomendada es A22gDm1 de hormigón, si bien,

e0isten datos de hormigones !abricados con dosis de >22gDm1, alaumentar esta dosis, se disminuye la trabajabilidad, por ello serecomienda trabajar con la dosis mínima.

H$*$ @"L &'((#

• Losas de hormigón• %avimentos de hormigón• &ormigón proyectado

• "lementos pre!abricados• (evestimientos de canales• (ampas de acceso, losas de aparcamiento, capas de

restauración sobre suelos de hormigón.

#*(5'$ @" 9+)*(%*('( L'$ #9J('$ "+ "L &*(59:B+

%uede agregarse en cualquier etapa del amasado o proceso demezcla. %uede adicionarse a los áridos durante el pesaje o carga de

la. "l hormigón debe ser mezclado durante un determinado tiempodespus de agregar la fbra para asegurar una distribución uni!orme.

P



"n este ensayo se ha adicionado al momento del amasado, de !ormagradual y directamente en la mezcladora cuidando de no perdermaterial.

ENSA'OS DE LABORATORIO

5"5*(9' @" )'L)HL* @" @*$9#9)')9*+ @"L &'( 6 &'((#

)aracterización de los componentes;

C$m$o"

$e determina la densidad del cemento de tipo compuesto, con el"nsayo de @ensidad correspondiente a la norma espa<ola H+" 42721D4A;

Pcem=64 g

Volinicial=0.8cm3

Volfinal=22.5 cm3

∆ vol=22.5−0.8=21.7 cm3

δ =

64

21.7=2.949gr /cm

3

A*r$*a#os"

La determinación de la composición granulomtrica y la e0presión deresultados se corresponde con lo indicado en la +orma Jrasile<a +J(P3PD4P

4



Los ensayos de @ensidad, se corresponden con la +orma "spa<olaH+" 41711D>2 en el caso de agregados fnos, y con la +orma"spa<ola H+" 4171=D>2 para los agregados gruesos, los datos yresultados obtenidos se e0presan a continuación según indicado en

las normas;'rena;

M a+ M picnómetro+ M agua=1276g

M picnómetro+ M agua=965 g

M a=1276−965=311g

M sss=500g

>



M s+ M rec=1575 g

M rec=1085 g

M s=1575−1085=490g

@ensidad real seca; ds= M s

M sss− M a∙ da=2.59 kg/dm

3

riturada Ata;

M a+ M picnómetro+ M agua=1288g

M picnómetro+ M agua=965 g

M a=1288−965=323 g

M sss=500g

M s+ M rec=720 g

M rec=220 g

M s=720−220=500 g


M sss− M a∙ da=2.82kg /dm

3

riturada /ta;

M a+

M canasta=5335g

M canasta=1135 g

M a=5335−1135=4200 g

M sss+ M rec=7085g

M rec=675 g

M sss=7085−675=6410g

2



M s+ M rec=7075 g

M rec=675 g

M s=7075−675=6400g



3

riturada =ta;

M a+ M canasta=4720 g

M canasta=1135 g

M a=4720−1135=3585 g

M sss+ M rec=5825g

M rec=435g

M sss=5825−435=5390 g

M s+ M rec=5790 g

M rec=435g

M s=5790−435=5355g



3

Los agregados se sometieron al ensayo de %eso unitario seco suelto ycompactado que corresponde a las +ormas 'rgentinas 9('5 /=4DP,9('5 /A4DP y la +orma Jrasile<a +J( P3/D43.

'rena;

V rec=3,063l

Prec=

5,900kg



Psuelto+ Prec=10,735 kg

Peso suelto :10,735−5,900=4,835 kg

Pcompac+ Prec=11,210kg

Peso compactado:11,210−5,900=5,310kg

PUC = Pesocompactado

V rec∙1000=1733,59 kg /m

3

PUs= Peso suelto

V rec∙1000=1578,52kg/m

3

riturada Ata;

V rec=3,063l

Prec=5,900kg


Peso suelto :10,685−5,900=4,785 kg

Pcompac+ Prec=11,245kg

Peso compactado:11,245−5,900=5,345kg


V rec

∙1000=1745,02 kg /m3

PUs= Peso suelto

V rec

∙1000=1562,19 kg/m3

riturada /ta;

V rec=6 l

Prec=8,295kg

Psuelto+

Prec=17,525

kg

3



Peso suelto :17,525−8,295=9,230 kg

Pcompac+ Prec=18,275 kg

Pesocompactado :18,275−8,295=9,980 kg


V rec

∙1000=1663,33 kg /m3

PUs= Peso suelto

V rec

∙1000=1538,33 kg/m3

riturada =ta;

V rec=6 l

Prec=8,295kg


Peso suelto :17,170−8,295=8,875 kg

Pcompac+ Prec=17,860 kg

Pesocompactado :17,860−8,295=9,565 kg


V rec

∙1000=1594,17 kg/m3

PUs= Peso suelto

V rec∙1000=1479,17kg /m

3

Hormi*+"

La combinación de agregados fnos y gruesos para hormigón serealizó según el mtodo del módulo de fnura, tomando un tama<omá0imo de agregados de 3/mm, obteniendo los siguientesporcentajes según el mostrado ajuste de curvas.

'gregados gruesos;

1



'gregados fnos;

=



odos los agregados !ueron secados al horno previamente a ladosifcación para evitar cualquier aportación de agua que pudieradarse.

@osifcación;

La numeración de las tablas está re!erida a la guía +N221D&correspondiente al 5todo de ')9 3.

Paso 1. 'sentamiento de tronco de cono; P./cm

Paso 2. ama<o má0imo del agregado; 3/mm

Paso 3. )onsumo de agua Ede tabla 3F; >1 l

)onsumo de aire; ./?Q/ l

'ditivo; $9R'5"+ >27" Ereduce 2? del agua, para una dosisde 2.4? de peso de cementoF

%or tanto, consumo de agua; P1.P l

Paso 4. ! cm; a determinar según ensayo

/



! c-; a determinar según ensayo, de la tabla 1, para )ódigo5odelo

Paso 5. (elación 'guaD)emento; 2.1/

Paso 6.

)onsumo de cemento;173.7/0.35=496.28 kg

Paso 7. )onsumo de agregados gruesos;

PUC comp=0.15 ∙PUC 4 ta+0.85 ∙ PUC

5 ta=0.15 ∙1594.17+0.85 ∙1663.33

PUC comp=1652.96kg /m3

9nterpolando de la tabla / el volumen de agregados gruesos porm1 de hormigón para un módulo de fnura de 3.2>, se obtieneun valor de 2.P=, por tanto;

0.741 ∙ PUC comp=0.741 ∙1652.96=1224.84 kg

)onsumo =ta; 0.15 ∙1224.84=183.73 kg

)onsumo /ta; 0.85 ∙1224.84=1041.11kg

Paso 8. )onsumo de agregados fnos;

δ comp=0.15 ∙ δ 4 ta+0.85 ∙ δ 5 ta=0.15∙2.97+0.85 ∙2.89=2.902 kg /m3

1000−V W −V C −V AG−V A=V AF

1000−173.3−496.28

2.949−

1224.84

2.902−15=V AF =220.94 l

)onsumo Ata; 0.30 ∙220.94 ∙2.66=176.24 kg

)onsumo arena; 0.70 ∙220.94 ∙2.66=411.39kg

Paso 9. )onsumo de aditivo y adición

'ditivo; 496.28 ∙ 0.8

100=3.97 kg

'dición Edosis recomendada de A22gDm1F; 2.A22 -g

A



*J$; al momento del amasado se agregaron 2.>2/ litros de agua, porinconvenientes con la homogeneización de los componentes. $eagregó la misma cantidad a ambos hormigones para obtener unaigualdad de condiciones.

"+$'6*$ @" '$"+'59"+*

%ara determinar la )onsistencia del hormigón !resco se utilizó el5todo del )ono de 'brams, siguiendo las recomendaciones de la+orma "spa<ola H+" 41711D>2.

'siento del &'(; >,/ cm

'siento de &'((#; cm

"+$'6*$ @" ("$9$"+)9' 5")C+9)'

(otura de probetas a compresión simple; con cuerpos de pruebacilíndricos de 2cm de diámetro y 32cm de altura, correspondiente ala +orma "spa<ola H+" 41712=D4=.

$ección; P4./1 cm3

• ' los P días;o &'(; 3>.222 -g

o &'((#; >.>22 -go &'((#; 33.222 -g

• ' los 34 días;o &'(; 1P.A22 -go &'(; A.=22 -g Econ sup. irregular, sin cabezal, plato de

carga inclinadoFo &'((#; 3P.322 -go &'((#; P./22 -g Econ sup. irregular, plato de carga

quedó inclinadoFo &'((#; 33.422 -g

%ara &'(; se desprecia el segundo valor por tratarse de una cargainclinada.

P



f cm=37.600

78.53=478.80 kg/cm

2

y, por tanto; f ck =478.80−80=398.80 kg /cm2

%ara &'((#; se desprecia el segundo valor por tratarse de una cargainclinada y se promedian los demás valores.

f cm=25000

78.53=318.35 kg /cm

2

y, por tanto; f ck =318.35−80=238.35 kg /cm2

(otura de probetas por tracción indirecta; con cuerpos de prueba

cilíndricos de /cm de diámetro y 12cm de altura, correspondiente al"nsayo Jrasile<o y a la +orma "spa<ola H+" 41712AD4/.

• ' los 34 días;o &'(; 4.>22 -go &'((#; >.P22 -g

%ara &'(;

f ti= 2 ∙ P

∙ d ∙ l=

2∙18900

∙15 ∙30=26.74kg /cm

2

%ara &'((#;

f ti= 2 ∙P

∙d ∙ l=

2∙19700

∙15 ∙30=27.87kg/cm

2

(otura de probetas por Ge0otracción; con cuerpos de pruebaprismáticos de sección de 202cm y altura de =2cm,correspondiente a la +orma "spa<ola H+" 41712/D4A.

• ' los 34 días;o &'(; 3.3/2 -go &'((#; .P22 -g

%ara &'(;

f cf = P ∙l

d1 ∙ d2

2=

2250 ∙30

10 ∙102 =67.5 kg/cm

2

%ara &'((#;

4



f cf = P ∙l

d1 ∙ d2

2=

1700 ∙30

10 ∙102 =51kg /cm

2

COMPARACIÓN ' AN,LISIS DE RESULTADOS

:(C#9)*$ @" )*5%'(')9B+

>



&'( &'((#

32



&'( &'((#

3



&'(

&'((#

33



&'(

&'(##

'+CL9$9$ @" L*$ @'*$ *J"+9@*$ @" L*$ :(C#9)*$

@e los gráfcos es !ácilmente apreciable la disminución de lasresistencias en el &ormigón de 'lta (esistencia (e!orzado con #ibrasen contraste con las del &ormigón de 'lta (esistencia, a e0cepción de

la resistencia a tracción que su!re un leve aumento del =,31?. ' los Pdías, el &'((# alcanza el A=,/A? de la resistencia alcanzada por el&'(. ' los 34 días, representa tan solo el />,PP?. "n cuanto a laGe0ión, la di!erencia es menor, el &'((# alcanza el P/,//? de laresistencia que presenta el &'(.

"n cuanto a las fsuras, los resultados son inversos. "n las roturas acompresión se aprecia que las fsuras en los &'( son de muchomayor tama<o a las presentadas en los &'((#, además de esto, larotura se produce con menor violencia. Las grietas debidas al ensayo

de tracción se presentan de manera semejante, los tama<osobservados en el &'( son mayores a los observados en el &'((#. "n

31



el ensayo a Ge0ión estas di!erencias no son tan notorias, pero aun así la rotura se produjo de !orma menos violenta y más regulada en laprobeta de &'((#.

Mue el asentamiento en )ono de 'brams del &'((# sea mayor al

obtenido con el &'( indica una consistencia más Guida y unconsecuente aumento de trabajabilidad.

'cercamiento para apreciar la presencia de fbras distribuidas en toda lamatriz del hormigón.

CONCLUSIÓN DEL AN,LISIS REALI&ADO

"n concordancia con las características que las bibliogra!íasconsultadas indicaron, las fbras de polipropileno otorgaron unadisminución en la cantidad de las fsuras que aparecen en elhormigón, así como el tama<o de stas. ambin se aprecia una

mejora en la compacidad ya que observan menos espacios vacíos enlas probetas &'((# que en las &'(.

3=



$in embargo, se produce una notable disminución de la resistencia, locual resulta contraproducente, a di!erencia de las re!erencias queindican un leve aumento, pero concluyendo de igual manera que lasfbras no aportan resistencia signifcativa. $i bien las condiciones de!abricación y amasado no !ueron las óptimas y esto puededesencadenar en una disminución de la resistencia fnal que seesperaría con igualdad de componentes y dosajeS es más, estoshormigones que se esperaba !ueran de alta resistencia, no alcanzanel valor mínimo por defnición de &'( E/22-gDcm3F. 'un así, amboshormigones !ueron elaborados bajo las mismas condiciones, portanto, puede suponerse que en ausencia de la adición lascaracterísticas de ambos serían iguales, lo que lleva a concluir que laincorporación de #ibras de %olipropileno, al menos las de estascaracterísticas y !abricante, ocasiona la reducción de las resistenciasa compresión y a Ge0otracción, además de un leve aumento en laresistencia a tracción.

@e los valores obtenidos con el )ono de 'brams, puede concluirseque la adición agrega trabajabilidad al hormigón, lo cual tambin escoincidente con lo especifcado en las !uentes de in!ormación, queindican que una incorporación moderada de fbras !avorece latrabajabilidad, pero un e0ceso de ellas produciría un e!ecto contrario,para dosis del orden de los 3-g, por ello, al usar la dosis mínimarecomendada se asegura no sobrepasar este límite de docilidad.

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•

&ormigones "speciales E999F; &ormigón de 'lta (esistencia. Jlog5ás que 9ngeniería.http;DDmasqueingenieria.comDblogDhormigones7especiales7hormigon7de7alta7resistenciaD

http://www.joseguller.com.ar/Nueva%20carpeta/FibroMac12.PDF

https://www.interempresas.net/Jardineria/FeriaVirtual/Producto-Fibras-de-polipropileno-multifilamento-Sika-SikaFiber-M-12-135354.html


http://canalconstruccion.com/polipropileno-usos-y-caracteristicas.html

http://www.materiales-sam.org.ar/sitio/biblioteca/neuquen/Trabajos/1801.PDF


http://masqueingenieria.com/blog/hormigones-especiales-hormigon-de-alta-resistencia/


http://www.joseguller.com.ar/Nueva%20carpeta/FibroMac12.PDF



http://canalconstruccion.com/polipropileno-usos-y-caracteristicas.html





hormigón reforzado con fibras de polipropileno

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