¿Qué es el hormigón reforzado con fibra? | Ventajas y Tipos

Empecemos con la definición oficial otorgada por la ACI (American Concrete Institute) que es la siguiente: Es un hormigón compuesto principalmente de cementos hidráulicos, agregados y fibras de refuerzo discretas.

Las fibras adecuadas para el hormigón armado se han producido a partir de acero, vidrio y polímeros orgánicos (fibras sintéticas). Las fibras de amianto naturales y las fibras vegetales, como el sisal y el yute, también se utilizan como refuerzo. Las bases de hormigón pueden ser morteros, mezclas normalmente proporcionadas o mezclas formuladas específicamente para una aplicación particular. Si se diseña correctamente, uno de los mayores beneficios que se pueden obtener mediante el uso de refuerzo de fibra es la mejora de la capacidad de servicio a largo plazo de la estructura o el producto.

También llamado hormigón reforzado con fibra, las fibras se utilizan generalmente en el hormigón para controlar el agrietamiento debido a la contracción plástica y a la contracción por secado. También reducen la permeabilidad del hormigón y, por tanto, reducen el «sangrado» del agua.

¿Por qué se utiliza?

Por sí solo, el hormigón carece de resistencia a la tracción y es propenso a agrietarse. Pero el hormigón reforzado con fibra puede mejorar la resistencia a la tracción y controlar el agrietamiento en las estructuras de hormigón que a menudo es causado por la contracción plástica y la contracción por secado.

Las fibras en el hormigón también pueden reducir la permeabilidad del hormigón, lo que limita la cantidad de agua que sale, reduciendo aún más el agrietamiento por contracción durante el curado.

Algunos tipos de fibras también se utilizan para hacer que el hormigón sea más resistente a la abrasión, los impactos y las roturas.

La dosis de fibra de acero variará mucho según el uso previsto del proyecto y los tipos de malla que se reemplacen. Las dosis habituales oscilan entre 20-30 kg / m3 y 40-50 kg / m3 para suelos sin juntas. El concreto con llana ayudará a incrustar las fibras de acero en la superficie del concreto, produciendo un producto con mejor acabado. Las fibras de acero mejorarán la resistencia al agrietamiento del hormigón y también se pueden utilizar para reemplazar o complementar el refuerzo estructural. Solo se puede hacer a través de un ingeniero estructural y con la orientación adecuada.

¿Cómo y cuándo se agrega la fibra?

Por lo general, las fibras se agregan en la planta de concreto, justo después de mezclar todos los agregados; otras empresas solicitan que se agregue la fibra en el lugar de trabajo, por ello dependerá del especialista en planta o campo. El fabricante de fibra puede proporcionar orientación sobre cómo mezclar y la cantidad necesaria para obtener los resultados deseados. Tenga en cuenta que si agrega demasiada fibra, podría aparecer en la superficie al terminar el concreto, así que tenga cuidado con las cantidades que se mezclan.

¿Donde utilizar hormigón con fibra de acero?

Las aplicaciones típicas del hormigón con fibra se pueden encontrar en estacionamientos, patios de recreo, pistas de aeropuertos, calles de rodaje, hangares de mantenimiento, caminos de acceso y talleres. Este método también se usa ampliamente para pavimentos de puertos, áreas de almacenamiento y manipulación de contenedores, almacenes de almacenamiento a granel y almacenes militares. El hormigón reforzado con fibra se utiliza comúnmente en la construcción de túneles, ya que proporciona resistencia a la flexión adicional, reduce el agrietamiento por contracción y reduce la permeabilidad.

Ventajas del hormigón reforzado con fibra

• El hormigón armado con fibras puede ser útil donde se desea una alta resistencia a la tracción y un agrietamiento reducido o cuando no se puede colocar un refuerzo convencional.
• Mejora la resistencia al impacto del hormigón, limita el crecimiento de grietas y conduce a una mayor capacidad de deformación del material compuesto.
• Para proyectos industriales, se utilizan fibras macrosintéticas para mejorar la durabilidad del hormigón. Hechas de materiales sintéticos, estas fibras son largas y gruesas y pueden usarse como reemplazo de barras o refuerzos de tela.
• Agregar fibras al concreto mejorará su resistencia a la congelación y descongelación y ayudará a mantener el concreto fuerte y atractivo durante períodos prolongados.
• Mejora la cohesión de la mezcla, mejorando la capacidad de bombeo a largas distancias.
• Aumenta la resistencia a la contracción del plástico durante el curado.
• Minimiza los requisitos de refuerzo de acero
• Controla los anchos de las grietas con firmeza, mejorando así la durabilidad
• Reduce la segregación y el sangrado
• FRC, la tenacidad es aproximadamente de 10 a 40 veces mayor que la del concreto simple
• La adición de fibras aumenta la resistencia a la fatiga.
• Las fibras aumentan la capacidad de corte de las vigas de hormigón armado

Diferentes tipos de hormigón reforzado con fibra

Las fibras para hormigón están disponibles en diferentes tamaños y formas. Los principales factores que afectan las características del hormigón reforzado con fibras son la relación agua-cemento, el porcentaje de fibras, el diámetro y la longitud de las fibras. A continuación se presentan los diferentes tipos de hormigón reforzado con fibra que se utilizan en la construcción.

Hormigón reforzado con fibra de acero

La fibra de acero es un refuerzo metálico. Una cierta cantidad de fibra de acero en el hormigón puede provocar cambios cualitativos en las propiedades físicas del hormigón. Puede aumentar en gran medida la resistencia al agrietamiento, el impacto, la fatiga y la flexión, la tenacidad, la durabilidad y otros. Para mejorar el comportamiento a largo plazo, aumentar la fuerza, la tenacidad y la resistencia al estrés, el SFRC se está utilizando en estructuras como pisos, viviendas, prefabricados, puentes, túneles, pavimentos para trabajos pesados ​​y minería. Los tipos de fibras de acero definidos por ASTM A820 son, Tipo I: alambre trefilado en frío, Tipo II; hoja cortada, Tipo III: extraído en fundido, Tipo IV: corte de laminación y Tipo V: alambre estirado en frío modificado

Hormigón reforzado con fibra de polipropileno (PFR)

El hormigón reforzado con fibra de polipropileno también se conoce como polipropileno o PP. Es una fibra sintética, transformada de propileno y utilizada en una variedad de aplicaciones. Estas fibras se utilizan generalmente en el hormigón para controlar el agrietamiento debido a la contracción plástica y la contracción por secado. También reducen la permeabilidad del hormigón y, por tanto, reducen el sangrado del agua. La fibra de polipropileno pertenece al grupo de las poliolefinas y es parcialmente cristalina y no polar. Tiene propiedades similares al polietileno, pero es más duro y resistente al calor. Es un material blanco rugoso con alta resistencia química. El polipropileno se fabrica a partir de gas propileno en presencia de un catalizador como el cloruro de titanio. La fibra de polipropileno presenta buenas propiedades de aislamiento térmico y es muy resistente a ácidos, álcalis y disolventes orgánicos.

Hormigón reforzado con fibra de vidrio

El hormigón armado con fibra de vidrio es un material que consta de numerosas fibras de vidrio extremadamente finas. La fibra de vidrio tiene propiedades mecánicas aproximadamente comparables a otras fibras como los polímeros y la fibra de carbono. Aunque no es tan rígido como la fibra de carbono, es mucho más barato y significativamente menos quebradizo cuando se usa en materiales compuestos. Por tanto, las fibras de vidrio se utilizan como agente reforzante para muchos productos poliméricos; para formar un material compuesto de polímero reforzado con fibra (FRP) muy fuerte y relativamente liviano llamado plástico reforzado con vidrio (GRP), también conocido popularmente como «fibra de vidrio». Este material contiene poco o nada de aire o gas, es más denso y es un aislante térmico mucho más pobre que la lana de vidrio.

Fibras de poliester

Las fibras de poliéster se utilizan en el hormigón reforzado con fibra para suelos industriales y de almacenes, pavimentos y revestimientos y productos prefabricados. Las microfibras y macrofibras de poliéster se utilizan en el hormigón para proporcionar una resistencia superior a la formación de grietas por contracción plástica en comparación con la tela de alambre soldado y para mejorar la tenacidad y la capacidad de ofrecer capacidad estructural cuando se diseñan correctamente, respectivamente. Las microfibras y macrofibras de poliéster se utilizan en el hormigón para proporcionar una resistencia superior a la formación de grietas por contracción plástica en comparación con la tela de alambre soldado y para mejorar la tenacidad y la capacidad de ofrecer capacidad estructural cuando se diseñan correctamente, respectivamente.

Fibras de carbono

Las fibras de carbono son fibras de entre 5 y 10 micrómetros de diámetro y están compuestas principalmente por átomos de carbono. Las fibras de carbono tienen varias ventajas que incluyen alta rigidez, alta resistencia a la tracción, bajo peso, alta resistencia química, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica. Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Cuando se impregna con una resina plástica y se hornea, forma un polímero reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado fibra de carbono) que tiene una relación resistencia / peso muy alta y es extremadamente rígido aunque algo quebradizo. Las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como el grafito, para formar compuestos de carbono reforzado, que tienen una tolerancia al calor muy alta.

Macro fibras sintéticas

Las macro fibras sintéticas están hechas de una mezcla de polímeros y fueron desarrolladas originalmente para proporcionar una alternativa a las fibras de acero en algunas aplicaciones. Inicialmente, se identificaron como una alternativa potencial a las fibras de acero en el hormigón proyectado, pero el aumento de la investigación y el desarrollo mostró que tenían un papel que desempeñar en el diseño y la construcción de losas apoyadas en el suelo y una amplia gama de otras aplicaciones. Son particularmente adecuados para proporcionar un refuerzo nominal en entornos agresivos, como estructuras marinas y costeras, ya que no sufren los problemas de manchas y desconchados que pueden resultar de la corrosión del acero. Además, debido a que no son conductores, se han utilizado en desarrollos de tranvías y trenes ligeros.

Fibras micro-sintéticas

Las fibras microsintéticas brindan una resistencia superior a la formación de grietas por contracción plástica en comparación con el refuerzo de alambre soldado, no pueden proporcionar ninguna resistencia a aberturas de ancho de grietas adicionales causadas por contracción por secado, carga estructural u otras formas de tensión. Sin embargo, estos productos deben especificarse regularmente en cualquier tipo de concreto para mejorar la resistencia al agrietamiento, la protección contra el desconchado, la durabilidad de la congelación-descongelación y mejorar la homogeneidad del concreto durante la colocación.

Fibras naturales

La fibra natural se puede obtener directamente de una fuente animal, vegetal o mineral y se puede convertir en telas no tejidas como fieltro o papel o, después de hilarlas, en telas tejidas. Una fibra natural puede definirse además como una aglomeración de células en las que el diámetro es despreciable en comparación con la longitud. Aunque la naturaleza abunda en materiales fibrosos, especialmente tipos celulósicos como algodón, madera, granos y paja. Se recomienda el uso de fibras naturales en la fabricación de hormigón ya que varios tipos de estas fibras están disponibles localmente y son abundantes. La idea de utilizar estas fibras para mejorar la resistencia y durabilidad de los materiales quebradizos no es nueva; por ejemplo, la paja y la crin se utilizan para fabricar ladrillos y yeso. Las fibras naturales son adecuadas para reforzar el hormigón y están fácilmente disponibles en los países en desarrollo.

Fibras de celulosa

Las fibras de celulosa están hechas con éteres o ésteres de celulosa, que pueden obtenerse de la corteza, madera u hojas de plantas u otro material de origen vegetal. Además de celulosa, las fibras también pueden contener hemicelulosa y lignina, con diferentes porcentajes de estos componentes alterando las propiedades mecánicas de las fibras. Las principales aplicaciones de las fibras de celulosa se encuentran en la industria textil, como filtros químicos, y como compuestos de refuerzo de fibras, debido a sus propiedades similares a las fibras de ingeniería, siendo otra opción para biocomposites y compuestos poliméricos.

Áreas de aplicación de hormigón reforzado con fibra

Las aplicaciones del hormigón reforzado con fibras dependen del aplicador y el constructor para aprovechar las características estáticas y dinámicas del material. Algunas de sus áreas de aplicación son:

El hormigón reforzado con fibra ha crecido rápidamente en toda la industria de la construcción desde que los contratistas y propietarios de viviendas comenzaron a reconocer sus muchos beneficios. El hormigón reforzado con fibra está ganando un interés cada vez mayor entre la comunidad del hormigón por la reducción del tiempo de construcción y los costos laborales. Además de las cuestiones de costes, las cuestiones de calidad son de suma importancia para la construcción y el hormigón reforzado con fibra también cumple estos requisitos.

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