1. FIBRAS DE CONCRETO:

Las fibras sintéticas que son específicamente diseñadas para el concreto (hormigón) se fabrican a partir de materiales sintéticos que pueden resistir el medio alcalino del concreto a largo plazo. Las fibras sintéticas son añadidas al concreto antes o durante la operación de mezclado. El uso de las fibras sintéticas en programación típicas no requiere de ningún cambio en el diseño de la mezcla.

1.1. TIPOS DE FIBRAS UTILIZADAS EN EL LABORATORIO DE CONCRETO:

1.1.1. FIBRAS DE ACERO:

La empresa Distribuidora de Fibras para la Construcción (Dificon) comercializa las fibras metálicas Fibercon Acero que se utilizan para el refuerzo de concreto hidráulico, en elementos de concreto, concreto lanzado (Shotcrete), y para sustituir el acero de refuerzo convencional en pisos y pavimentos. Lo refuerzan proporcionándole una gran resistencia al agrietamiento, fragmentación, astillado y desgaste por abrasión, así como una mayor resistencia a las fuerzas de tensión y de flexión.Cuando se somete una viga de concreto a grandes esfuerzos, su deflexión aumenta en proporción con la carga, hasta el punto en que ocurre una ruptura. Esto se demuestra en la gráfica, en donde la viga no reforzada falla en el punto A; en cambio, la fibra reforzada con fibercon acero soportará una mayor carga antes de que ocurra la primera grieta, confiriendo a la viga una mayor ductilidad.

Al reforzar un concreto con fibras de acero, Éstas actúan como pequeñas barras de refuerzo, atravesando las grietas y soportando una carga entera aún más grande que la que se necesita para romper una viga. La resistencia a la flexión aumenta de 25 a 100%, dependiendo de la proporción de fibras agregadas a la mezcla, las cuales oscilan en un rango de 0,2 a 2,0% del volumen del compuesto. Su resistencia a la compresión aumenta aproximadamente en 10%. Estas resistencias dependen del espacio entre las fibras (nœmero de fibras por volumen), del grado de adhesión con la mezcla (geometría y deformación de las fibras) y del área de superficie de la fibra.Las fibras Fibercon son de un acero de bajo carbono, laminado en frío, con una resistencia a la tensión de 345 a 690 MPa, con la ductilidad suficiente para permitir dobleces de 180 grados sin romperse. Por cada libra de acero se obtienen 21,000 fibras derechas de 3/4 pulg. o 16,000 fibras derechas de 1pulg. por metro cœbico de concreto.

Las dimensiones nominalesde las fibras estándares son de:

0.25 x 0.69 x 19.00 mm y de0.25 x 0.56 x 25.00 mm y las fibras deformadas son de:

0.25 x 1.2 x 25.00 mm; para ambos casos, se fabrican con una tolerancia de 0.002 pulgada.

Proporcionamiento de las fibras Fibercon Acero. Las proporciones son variadas y están de acuerdo con el uso que vaya a darse al concreto, pueden ir en un rango de 15 a 70 kg. Por metro cúbico de concreto. Dificon brinda la asistencia y asesoría técnica, desde el diseño de los pisos y pavimentos de concreto, hasta su uso en la obra.

1.1.2. FIBRAS DE POLIPROPILENO:

Otro producto es la Micro fibra de polipropileno, con la cual se requiere una menor cantidad en peso (600g), y se obtiene tres veces más número de fibras por metro cúbico de concreto y, por lo tanto, un mayor refuerzo. Tiene forma de multifilamentos (fibras individuales) que actúan como un refuerzo tridimensional en el concreto para disipar los esfuerzos dentro de su masa, reduciendo los agrietamientos por contracción plástica en estado fresco, y los agrietamientos por temperatura en estado endurecido. También reducen la segregación de los materiales y la filtración de agua.

Las fibras actúan dentro de un elemento de concreto, transmitiendo todas las fuerzas de carga y de flexión hacia todas direcciones, evitando que se generen microgrietas por esfuerzos internos y cambio de temperatura. Pueden sustituir a la malla electrosoldada en sistemas constructivos como losas de viguetas y bovedillas, capas de compresión en sistemas de losas metálicas, pisos industriales, pavimentos, en elementos prefabricados, en aplanados de mezcla sobre muros de tabique, block o bien sobre paneles de poliestireno con enrrejado metálico. Las microfibras son más fáciles de mezclar además de proveer un mayor refuerzo, su distribución es uniforme y no dejan las superficies "peludas", a comparacion de las fibras fibridadas. Es muy importante tomar en cuenta el número de fibras por unidad de volumen de concreto

Si el elemento de concreto requiere además una protección contra la formación de hongos, microbios y bacterias, como es el caso en hospitales, fábricas de alimentos, laboratorios, tanques de agua potable, plantas de tratamiento de aguas residuales, granjas, comedores y cocinas, puede usarse Fibercon Microbac, que es una fibra de polipropileno en forma de multifilamentos, diseñada para proteger el concreto contra el ataque de microorganismos. Las fibras Fibercon Microbac, al igual que las Micro Fibras, están elaboradas de polipropileno 100% virgen, con un agente antimicrobiano que forma parte integral de su composición, la cual altera la función metabólica de los microorganismos impidiendo su crecimiento y reproducción.

Además, las microfibras no afectan o interfieren en absoluto con la utilización de aditivos químicos.

1.1.3. FIBRAS DE VIDRIO:

Fibra de vidrio 1.2 a 5 cm de longitud, resistente a los álcalis del cemento y dosificada a un 5% del peso total de la mezcla. Frente a todas las aplicaciones de transformación de las fibras de vidrio, es el esfuerzo de concreto convencional la que mayores posibilidades perspectivas a futuro presenta. Las aplicaciones de las fibras encuentran en el refuerzo del concreto o en proceso de estudio por las universidades y laboratorio en todo el mundo, dada la actual necesidad de materiales alternativos a los tradicionales y ante la gran familia de productos de fibra. El empleo de la fibras, resistentes a los álcalis, en morteros de cemento ha aumentado firme y progresivamente desde hace más de 30 años pero, por el contrario, se ha presentado relativamente poca atención a su uso en mezclas de concreto convencionales y a los grandes beneficios que a estas pueden aportar.

La fibras de vidrio presentan un módulo elástico muy superior al de la mayoría de las fibras orgánicas, como las de polipropileno, pero menor que el del acero. Todas las fibras (inorgánicas, orgánicas y metálicas) han sido estudiadas con profundidad, pero en el caso de las fibras de vidrio han llevado a un menor conocimiento de su empleo, hasta de existencia entre los diseñadores, especificadores y productores de concreto y la misma industria de prefabricación.

Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:

1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICO – MECÁNICAS:

1.2.1. FIBRO DE VIDRIO:

Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:

El concreto es un material que ha permitido hacer numerosas investigaciones y ha tolerado utilizar más materiales para mejoran sus propiedades físicas y mecánicas, uno de los componentes que ha revolucionado la calidad del concreto son las familias de las fibras como un elemento adicional en el concreto.

Podemos de definir que son materiales compuestos, aquellos que se obtienen mediante la unión de diferentes materiales, los cuales de forma individual presentan inferiores características mecánicas, físicas o químicas de las que presenta el conjunto del material compuesto. Es pues el material compuesto un elemento fabricado expresamente para mejorar los valores de las propiedades que los materiales constituyentes presentan por separado.

Los materiales compuestos generados por las fibras de vidrio, son ampliamente conocidos en el mercado mundial con el nombre de GRC (Glass Fibre Reinforced

Cement). Este es pues un material en el cual su matriz resistente es un mortero de cemento Portland armada con fibras de vidrio las cuales son resistentes a los álcalis liberados con la hidratación del cemento.

El concreto presenta muy buenas características ante la compresión, como les ocurre a las piedras naturales, pero ofrece muy escasa resistencia a la tracción, por lo que resulta inadecuado para piezas que tengan que trabajar a flexión o tracción. Esta característica ha conducido a numerosas investigaciones y desarrollos para mejorar las resistencias ante estos sometimientos. Intentando lograr dentro del mundo de los materiales compuestos a la solución a esta carencia.

Los primeros grandes desarrollos se lograron con la utilización de fibras de amianto. El material resultante, llamado “Fibrocemento”, presentaba grandes ventajas de costo y trabajabilidad. En búsqueda de un refuerzo que permitiera la consecución de un material compuesto robusto, con excelentes prestaciones, se han desarrollado numerosas experiencias con otras fibras de refuerzo tales como las de origen orgánico (aramidas, nylon, rayon, polipropileno, entre otras), inorgánico (vidrio, boro, carbono, etc.) y metálicas (hierro, fundición dúctil, acero, aluminio).

Entre todas ellas la mejor relación costo propiedades mecánicas la ostentan las fibras de vidrio ofreciendo una gran facilidad de trabajo y manejabilidad, conjugada con un carácter inocuo y seguro, otorgando a los materiales compuestos, generados por ellas; grandes resistencias mecánicas.

Los primeros ensayos y experiencias para el refuerzo de los cementos y sus morteros se realizaron con fibras de vidrio tipo “E”, (usadas normalmente para el refuerzo de plásticos y poliésteres) dada la alta resistencia inherente de las mismas. Sin embargo, dichas tentativas fracasaron debido a que, este tipo de fibra al ser incorporada al mortero, estaba sujeta al ataque químico de los cristales alcalinos producidos en el proceso de hidratación del cemento, sin poderse remediar este problema.

En 1967 el Dr. Majundar, del Building Research Establishment (BRE) del Reino Unido, empezó a investigar los vidrios que contenían Circonio, logrando convertir en fibra alguno de ellos y demostrarlo la resistencia que presentaban estas fibras ante el ataque alcalino en un medio agresivo como el que suponía el refuerzo de los cementos Portland. Tras 4 años de continuas investigaciones al refuerzo duradero para los cementos se logró y la patente de esta investigación fue solicitada por el National Research Development Corporation (NRDC).

Frente a todas las aplicaciones de transformación de las fibras de vidrio, es el esfuerzo de concreto convencional la que mayores posibilidades perspectivas a futuro presenta.

Las aplicaciones de las fibras encuentran en el refuerzo del concreto o en proceso de estudio por las universidades y laboratorio en todo el mundo, dada la actual necesidad de materiales alternativos a los tradicionales y ante la gran familia de productos de fibra.

El empleo de la fibras, resistentes a los álcalis, en morteros de cemento ha aumentado firme y progresivamente desde hace más de 30 años pero, por el contrario, se ha presentado relativamente poca atención a su uso en mezclas de concreto convencionales y a los grandes beneficios que a estas pueden aportar.

La fibras de vidrio presentan un módulo elástico muy superior al de la mayoría de las fibras orgánicas, como las de polipropileno, pero menor que el del acero. Todas las fibras (inorgánicas, orgánicas y metálicas) han sido estudiadas con profundidad, pero en el caso de las fibras de vidrio han llevado a un menor conocimiento de su empleo, hasta de existencia entre los diseñadores, especificadores y productores de concreto y la misma industria de prefabricación.

Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:

Las fibras de vidrio distribuyen a toda la masa del hormigón fuertes solicitaciones locales.

La presencia física de las fibras de vidrio inhibe el movimiento de la humedad en el concreto, durante y después de su colocación, obteniendo un concreto más homogéneo y en consecuencia, con una mayor resistencia media global.

Las fibras de vidrio mejoran la resistencia a los daños, particularmente durante la manipulación de componentes “jóvenes”.

Mejora la resistencia a la tracción / flexión, consiguiendo eliminar los refuerzos de acero en algunos elementos no estructurales.

Las fibras de vidrio disminuyen el agrietamiento del hormigón por contracciones plásticas.

Unas de las ventajas que mencionamos en este artículo sobre el uso del concreto con fibras es evitar las fisuras por contracción plástica que se presentan generalmente en superficies horizontales, debido a la evaporación excesivamente rápida del agua de la superficie del concreto. Las grietas pueden formarse durante las primeras horas después del vaciado, cuando la resistencia a la tracción del concreto es superada por las fuerzas de retracción. Dado que, inmediatamente después de su vaciado, la resistencia a la tracción del concreto es casi de cero, la adición de cantidades incluso muy pequeñas de fibras de vidrio hace que el concreto pueda resistir las fuerzas de agrietamiento, consiguiendo el mismo tiempo una ligazón adecuada para soportar los esfuerzos al interior de la masa.

Otra propiedad que desarrolla el concreto reforzado con fibras de vidrio es la dureza a la fractura que cada vez es más fuerte como medida de la resistencia al impacto, los procedimientos de ensayo pueden variar y hacen difíciles las comparaciones, pero hay que considerar que los ensayos de impacto son comparativos no obstante, las investigaciones y ensayos que se han hecho en el mundo han llevado a concluir que las fibras ayudan aumentar la resistencia al impacto.

1.2.2. FIBRAS DE POLIPROPILENO:

Los cambios de volumen del concreto a edad temprana causan la formación de planos de debilitamiento y fisuras debido a las tensiones existentes que exceden a la resistencia del concreto en un momento específico. El crecimiento de estas fisuras por contracción se previene mediante el bloqueo mecánico de las fibras sintéticas. El sistema de soporte interno de las fibras sintéticas impide la formación de grietas por por asentamiento plástico.

La distribución uniforme de las fibras a través del concreto contribuye a la no formación de grandes capilares causados por el movimiento del agua de exudación (sangrado) hacía la superficie. Las fibras sintéticas reducen la permeabilidad mediante la combinación de la reducción de fisuras plásticas y la disminución de la capilaridad por la exudación.

El beneficio del uso de fibras sintéticas en el contexto a edad temprana, continua con el concreto endurecido. Los atributos del concreto endurecido aportados por las fibras sintéticas son una reducción de la permeabilidad y una mayor resistencia a la fractura, la abrasión y las fuerzas de impacto.

La capacidad para resistir las fuerzas que ocasionan fragmentación o rotura del concreto se mejora notablemente mediante el uso de fibras sintéticas. Cuando el concreto sin fibras sintéticas. Cuando el concreto sin fibras es sometido a la com presión, se fracturará y fallará con la aparición de la primera grieta. Las fibras sintéticas fabricadas específicamente para el concreto impiden el efecto ocasionado por las fuerzas de rotura, mantenimiento fuertemente unido al concreto.

Debido a que la cantidad de agua de exudación varía menos cuando se usan fibras sintéticas, la relación agua/cemento en la superficie es más constante y, por lo tanto agua/cemento en la superficie es más constante y, por lo tanto, se obtiene una mayor resistencia a la abrasión. A esta mejoría contribuye igualmente el hecho de que las fibras sintéticas soportan el asentamiento interno, lo que contribuye a mantener uniforme la exudación (sangrado).

Las fibras sintéticas reducen la fisuración plástica del concreto. Esto mejora su resistencia al impacto. El módulo de elasticidad relativamente bajo de las fibras sintéticas aporta la capacidad de absorción de choques o impactos.

Las fibras sintéticas ayudan al concreto a desarrollar su integridad óptima a largo plazo mediante la reducción tanto del asentamiento plástico como de la formación de fisuras por contracción, disminuyen la permeabilidad e incrementan la resistencia a la abrasión, la rotura y las fuerzas de impacto. Las fibras sintéticas son compatibles con todos los aditivos, los vapores de sílice y la química de los dementos.