A partir de 1960 se incorporaron las fibras metálicas -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
construcción de pisos industriales de alto desempeño, pavimentos,
cubiertas para puentes, concretos lanzados para la estabilización
de taludes, revestimientos de tneles, elementos estructurales prefabricados,
bóvedas y refractarios, entre otros usos.
Pero an hay más; 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 polímeros,
los cuales pueden agregarse al concreto en la planta dosificadora o bien
en la revolvedora cuando ésta haya llegado a la obra, después
de que se obtiene el revenimiento.
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.
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Innumerables
evidencias arqueológicas dan fe de que en Babilonia y en Egipto
las fibras vegetales se combinaron con mezclas de arcilla para fabricar
elementos estructurales. Sin embargo, con el paso del tiempo esta técnica
cayó en desuso, hasta que ya muy entrado el siglo XX se retomó,
primero con un enfoque empírico y más tarde bajo la lente
de la investigación.
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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 (nmero 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 cbico de concreto.
Las dimensiones nominalesde las fibras estándares son de:
0.25 x 0.69 x 19.00 mm y de
0.25 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
cbico 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.
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. Tambin 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.
Aditivo de poliestireno
Para la fabricación
de concreto ligero, se utilizan las esferas de poliestireno expandido
llamadas Styrencret, las cuales están recubiertas con un aditivo
especial que mejora su adherencia con el concreto. Estas esferas se distribuyen
homogéneamente, obteniéndose un concreto ligero con propiedades
termoacústicas que puede llegar a pesar hasta una quinta parte
de su peso normal, lo que reduce el diseño de las secciones de
los elementos estructurales. Es impermeable y no es atacado por animales
y microorganismos. Una vez endurecido el elemento, se puede clavar y taladrar
con herramientas tradicionales, ya que no transmite vibración alguna.
Por sus propiedades de ligereza, se utiliza en proyectos de nivelación
de pisos, losas y azoteas, en la reconstrucción de casas y edificios
que requieren un mínimo de aumento de carga, en capas de compresión,
en losas aligeradas con casetones de poliestireno o block, en sistemas
con paneles de poliestireno o de poliuretano, en la construcción
de obras marítimas y en la fabricación de plataformas flotantes
y muelles. Sus propiedades térmicas y acsticas permiten utilizarlo
en frigoríficos y en construcciones en condiciones ambientales
extremas, nos menciona el arquitecto José Luis Morales.
Fibra de vidrio
La empresa Pilkington
ofrece para la construcción una fibra de vidrio resistente a los
álcalis llamada Cem-FIL, que fue descubierta por el Building Research
Establishment (BRE) del Reino Unido y se comercializó bajo la licencia
de la National Reserch Development Corporation (NRDC).
La fibra Cem-FIL consiste en una especie de hebras entrelazadas o hilos
desmenuzados -con una longitud que oscila entre 12 y 50 mm- que se integran
a una mezcla de cemento y arena para fabricar un mortero. Los cementos
portland, blanco y de endurecimiento rápido son los más
utilizado; se les incorpora arena para reducir el agrietamiento por secado
y aditivos fluidificantes, acelerantes, retardantes o inclusores de aire,
los cuales pueden utilizarse dentro de ciertos límites sin afectar
adversamente las propiedades del producto final.
Las mezclas con fibra
de vidrio ofrecen una alta resistencia al fuego, a la corrosión
y al ataque biológico de microorganismos, sin importar las condiciones
ambientales a las que se someta el concreto.
Mediante el método de Rocío Pulverizado, -nos comenta Alejandro
Fastag, director comercial de Pretecsa-, se pueden hacer piezas prefabricadas
con una mezcla de cemento, arena y fibra de vidrio colada dentro de moldes,
utilizando una pistola manual de pulverización dual de aire comprimido
y una bomba dosificadora. Durante el colado, el espesor de cada pieza
se controla con pernos calibradores y se compacta con rodillos manuales,
para que el material adopte la forma del molde y se suprima el aire atrapado
en la mezcla. Los productos fraguadaos se desmoldan al día siguiente
y se curan en un cuarto húmedo durante siete días. Otros
métodos importantes pero menos utilizados son el colado en moldes
abiertos, moldeo por deslizamiento y moldeo a presión.
Las mezclas de concretos con fibra de vidrio se utilizan para fabricar
armazones de apoyo que soporten cargas directas, vigas, columnas, muros
principales de carga, losas de entrepisos, techos, cascos marinos, contenedores
de agua, en lugares donde el material está sujeto a esfuerzos prolongados
de carga y en otros donde pudieran existir riesgos para la vida del ser
humano. Por su parte, los morteros se utilizan para fabricar piezas con
secciones delgadas, con un espesor que va de los 3 a los 12 milmetros.
Por último, la empresa Imperquimia ofrece su versión Quimitop
para muros. Consiste en un mortero tixotrópico formulado a base
de cemento, arenas sílicas y resinas acrílicas, que al combinarse
entre sí dan lugar a una mezcla de consistencia pastosa, de gran
resistencia mecánica y adherencia al sustrato.
Es ante todo un resanador que no permite escurrimientos en aplicaciones
verticales. Se puede utilizar como mortero de nivelación y material
de relleno de irregularidades en balcones, voladizos, columnas, vigas,
postes, etcétera.
Es un material de revestimiento para el concreto que resiste el paso del
agua, lo que lo vuelve idóneo para usarse en piscinas y tanques.
Es un adhesivo para el concreto celular, paneles prefabricados de concreto,
paneles de aislamientos y aplanados. Su resistencia qumica es superior
a la del concreto o mortero convencional. Fragua rápidamente sin
agrietarse y no es corrosivo ni inflamable. Rinde aproximadamente 2.2
kg/m2 con 1m de espesor.
PROPORCIONAMIENTO
DE FIBERCON
APLICACIONES CANTIDAD
kg/m3
Pisos Industriales 48 a 72
Pavimentos de aeropuertos 80 a 160
Rompeolas 48
Criptas 15
Bloques de encubado de minas 54 a 72
Torcreto 48 a 72
Seguridad/balística 95 a 120
Marinas 24 a 36
Pavimentos de concreto para carreteras 60 a 78
Capas superpuestas para puentes 60 a 95
Lechos amortiguadores de represas 72
Paneles no estructurales arquitectónicos 24 a 36
Paneles estructurales arquitectónicosa 60
Tubos de concreto 60 a 72
Tanques sépticos 24
Muros de retención 24 a 36
Pavimentos de asfalto 12 a 15
Paneles inclinados 60 a 72
*Fuente: Dificon
FIBERCON MICRO
FIBRA Y MICROBAC
CONCEPTO DESCRIPCIÓN
Material Polipropileno 100% virgen
Longitud de la fibra 19 mm (3/4")
No. de fibras 90 millones/m3
Tipo de fibra Multifilamentos(Monofilamentos)
Densidad 48.5 kg/m3
Color Natural
Absorción 0
Resistencia a la tensión 80-110KSI (80,000-110,000PSI) Módulo
de elasticidad 7.1 X 106kg/cm2 (10)
Punto de ignición 590 ¡C
Punto de fusión 160-163 ¡C
Conductividad térmica Baja
Conductividad eléctrica Baja
Resistencia a la salinidad Alta
Resistencia al ácido Alta
Dosificación normal 900g/m3
*Fuente: Dificon
PROPORCIONAMIENTO
DE CONCRETO LIGERO CON STYRENCRET
PROPIEDADES
Resistencia a la compresión (kg/cm2) 25 40 60 60 80 100 150 175
Peso volumétrico seco (kg/cm3) 625 880 1020 1200 1300 1350 1400
1450
CONSUMO POR METRO
CòBICO
Styrencret 1100 900 800 700 600 550 475 400
Cemento (kg/cm3) 480 400 400 350 500 500 575 600
Arena (l/cm3) 100 300 420 570 570 585 500 560
Agua (l/cm3) 180 220 235 230 235 235 300 300
CONSUMO POR SACO
Styrencret (lt) 137.5 112.5 100 100 60 55 41.3 33.3
Cemento (kg/cm3) 50 50 50 50 50 50 50 50
Arena (l/cm3) 12.5 37.5 52.5 81.4 57.5 58.5 43.5 46.7
Agua (l/cm3) 22.5 27.5 29.4 32.9 23.5 23.5 26.1 25.0
MORTERO DE CEMENTO
PORTLAND Y CEM-FIL CONCEPTO DESCRIPCIÓN
Estructura Arreglos
bidimensionales tridimensionales.
Proporción de mezcla 8% en peso y 6% en volumen.
Niveles de esfuerzo de trabajo 6N/mm2 (61kg/cm2) a flexión y 3N/mm2
(30.5kg/cm2) a tensión.
Fluencia Idéntica a la de una mezcla normal de cemento y mortero
de arena.
Comportamiento a baja temperatura No existe efecto negativo después
de 48 horas de inmersión en agua seguida por 25 ciclos entre los
250 y los 200 C. Permeabilidad en ambientes secos 3 perms métricos
después de un almacenamiento de un año.
Permeabilidad en ambientes hmedos 0.51 perms métricos después
de un almacenamiento de un año.
Contracción 104 ciclos en punto superior de flexión y más
de 106 ciclos en tensión.
Estabilidad en ambientes secos Cambios poco significativos.
Estabilidad en ambientes húmedos Cambios ms notorios.
Ruptura por esfuerzo No se han observado rupturas por esfuerzos hasta
el doble de los niveles de esfuerzo de trabajo normalmente recomendados.
Vidas de fatiga Mayores de 105 ciclos para un nivel de esfuerzo igual
al límite de proporcionalidad y mayores de 106 ciclos en los niveles
normales de esfuerzo de trabajo en flexión. Peso volumétrico
Entre las 1.7 y las 1.9 ton/m3.
Expansión térmica 7 y 12 ´ 10-60 k para el material
normalmente seco.
Conductividad térmica Entre 0.5 w/m k para 1.7 ton/m3
y 1.3 w/m k para 2.2 ton/m3
Resistencia al fuego Buena.
Sonido Una sola capa de 10 mm de mortero de cemento y fibra de vidrio
de 20 kg/m2
da unos índices de reducción del sonido
de 22db para 350 hz y de 39 db
para 4999 hz.
Fuente: Tabla de Glassfibre Reinforced Cement Association (método
de rocío pulverizado) de los archivos del licenciado Alejandro
Fastag, director general de Pretecsa EPOXIDUR
PRUEBA ESPECIFICACIÓN Color Gris concreto
Espesor máximo 3 cm por capa
Densidad 1.95 - 2.05 gr/cc
Vida útil 45 - 60 min.
Resistencia a la compresión
24 horas 400 - 500 kg/cm2
7 días 700 - 800 kg/cm2
Resistencia a la flexión
24 horas 250 - 270 kg/cm2
7 días 300 - 340 kg/cm2
Estabilidad 12 meses
Presentación Envases de 1 y 4 l
QUIMITOP AUTONIVELANTE
PRUEBA ESPECIFICACIÓN
Apariencia Líquido viscoso
Color Gris concreto
Espesor máximo 15 mm
Espesor mínimo 5 mm
Densidad 2.0 - 2.2 gr/cc
Vida útil 20 min.
Resistencia a la compresión
28 días 450 - 500 kg/cm2
Resistencia a la flexión
28 días 80 - 100 kg/cm2
Estabilidad 6 meses
Presentación 24.8 kg QUIMITOP MURO
PRUEBA ESPECIFICACIÓN
Apariencia Pastosa
Color Gris concreto
Espesor máximo 10 cm
Espesor mínimo 1 mm
Densidad 2.2 g/cc
Vida til 20 - 30 min.
Estabilidad 8 meses.
Presentación 24.8 kg
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