RESUMEN:
Las fibras se adicionan al concreto normalmente en bajos volúmenes (frecuentemente menos del 1%) y han mostrado eficiencia en el control de la fisuración por contracción. Las fibras no alteran considerablemente la contracción libre de concreto y, si son empleadas en cantidades adecuadas, pueden aumentar la resistencia al agrietamiento y disminuir la abertura de las fisuras (Shah, Weiss e Yang 1998). Las fibras utilizadas en el concreto generalmente son de acero, plástico, vidrio, de materiales naturales (celulosa de madera) y sistemas múltiples, disponibles en una amplia variedad de formas, tamaños y espesores.
FIBRAS DE ACERO
Las fibras de acero son pequeños pedazos discontinuos de acero con un aspecto o esbeltez (relación entre longitud y diámetro) que varía entre 20 y 100 y con muchas secciones transversales. Algunas fibras de acero tienen extremos conformados para mejorar la resistenciaal arrancamiento de la matriz a base de cemento. Presentan módulo de elasticidad relativamente alto y se puede aumentar su adherenciao unión con la matriz de cemento a través del anclaje mecánico o de la rugosidad superficial. Las fibras de acero se usan comúnmente en pavimentos de aeropuertos y en las capas de revestimiento de las pistas. También se usan en los tableros de puentes, pisos industriales y pavimentos de autopistas.
El concreto con fibras de acero en estructuras sometidas al agua en alta velocidad han mostrado que pueden durar hasta tres veces más que las alternativas en concreto convencionales. El concreto reforzado con fibras de acero se emplea además en prefabricados de concreto donde sea necesario el aumento de la resistencia al impacto o a la tenacidad. Las fibras de acero también se usan ampliamente en el concreto lanzado en aplicaciones de capas delgadas, especialmente en la estabilización de la inclinación de taludes y revestimiento de túneles.
FIBRAS DE VIDRIO
Los materiales compuestos generados por las fibras de vidrio, son conocidos con el nombre de GRC (Glass Fiber Reinforced Cement), su matriz resistente es un mortero de cemento hidráulico armado con fibras de vidrio. Están especialmente diseñadas para ser compatibles con el ambiente alcalino de la matriz del concreto.
Este tipo de fibras aumenta la durabilidad abarcando a su vez revestimientos químicos, formulados para ayudar en el combate de la rigidización inducida por la hidratación y en el uso de una lechada con humo de sílice para rellenar los vacíos entre las fibras, reduciendo la capacidad de infiltración del hidróxido de calcio. La mayor aplicación del concreto reforzado con fibras de vidrio es la producción de paneles de fachada.
FIBRAS SINTÉTICAS
Las fibras sintéticas son las que se fabrican por el hombre y son resultado de la investigación y el desarrollo de las industrias petroquímicas y textiles. Los tipos de fibras usadas en concreto son: acrílicas, aramida, carbón, nylon, poliéster, polietileno y polipropileno.
Las fibras sintéticas pueden reducir la contracción plástica y, consecuentemente, la fisuración; además pueden ayudar al concretodespués que se fisura. Se producen como monofilamentos cilíndricos continuos que se pueden cortar en longitudes específicas o como filmes y cintas. Estas fibras se componen de finas fibrillas de sección transversal rectangular.
Las fibras sintéticas son generalmente utilizadas en: tablones de cemento, la producción de tejas, mortero, concreto pretensado, entre otros. Una aplicación importante de las fibras sintéticas es, además, el Whitetopping ultra delgado, para retardar el desarrollo de baches en esta estructura de pavimento.
FIBRAS NATURALES
Las fibras naturales se han usado como una forma de refuerzo desde mucho tiempo antes de la llegada de la armadura convencional de concreto. Los ladrillos de barro reforzados con paja y morteros reforzados con crin de caballo son unos pocos ejemplos de cómo las fibras naturales se usaron como una forma de refuerzo. Muchos materiales de refuerzo natural se pueden obtener con bajos niveles de costos de energía, usando la mano de obra y la pericia disponibles en la región. Estas fibras se usan en la producción de concretos con bajo contenido de fibras.
SISTEMAS MÚLTIPLES DE FIBRAS
En un sistema múltiple (mixto) de fibras, se mezclan dos o más tipos de fibras. El concreto con fibras híbridas combina macro y micro fibras de acero. El uso de una mezcla de macro fibras y las recientemente desarrolladas micro fibras de acero, las cuales tienen menos de 10 mm de longitud y menos de 100 micrómetros de diámetro, conduce a un menor espaciamiento entre las fibras, lo que puede reducir la microfisuración y aumentar la resistencia a tensión del concreto. La combinación permite mejorar la tenacidad y la resistencia al impacto del concreto reforzado con fibras de acero, con la reducción de la fisuración por contracción plástica de los concretos con fibras de polipropileno.
NORMAS QUE ESPECIFICAN DOSIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS PARA LA UTILIZACIÓN DE FIBRAS EN EL CONCRETO
- ASTM C 1399 – Método de ensayo para determinar el esfuerzo residual promedio del concreto reforzado con fibra.
- ASTM C 1609 – Método de ensayo para determinar el desempeño del concreto reforzado con fibra (Usando una viga cargada en los tercios).
- EN 14488-3 – Ensayos sobre concreto lanzado – Parte 3: Resistencias a la flexión (Determinación de la resistencia al primer pico, del último y de la resistencia residual) de vigas de concreto reforzado con fibras.
- EN 14488-5 – Ensayos sobre concreto lanzado – Parte 5: Determinación de la capacidad de absorción de energía de una placa de concreto reforzado con fibras.
- ASTM C 1550 – Método de ensayo para determinar la tenacidad a flexión del concreto reforzado con fibras (usando una carga central sobre un panel redondo).
- EN 14889-1 – Fibras para concreto Parte 1 – Fibras de acer o- Definición, especificaciones y conformidad.
- EN 14889-2 – Fibras para concreto Parte 2 – Fibras de polímeros o sintéticas – Definición, especificaciones y conformidad.
- EFNARC – European Specification for Sprayed Concrete www.efnarc.org
- NTC 5214 – Fibras de acero para refuerzo de concreto (ASTM A 820).
- NTC 5541 – Concretos reforzados con fibras (ASTM C 1116).
- NTC 5721 – Método de ensayo para determinar la capacidad de absorción de energía (Tenacidad) de concreto reforzado con fibras (EFNARC).
- IIS-SF4 – Método de ensayo para determinar la tenacidad de concreto reforzado con fibra.
Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.
La combinación permite mejorar la tenacidad y la resistencia al impacto del concreto reforzado con fibras de acero, con la reducción de la fisuración por contracción plástica de los concretos con fibras de polipropileno.
CONCLUSIÓN
La utilización de fibras en el concreto puede ayudar a disminuir fisuración, aumentando la durabilidad de las estructuras. Es conveniente que se determinen la dosificación y tipo de fibras a utilizar, dependiendo de las normas que las estipulan, para que de este modo se logre proporcionar la funcionalidad del material en los diferentes espacios y a su vez se garantice un adecuado desempeño de la estructura.
Referencia: Design and control of concrete mixtures. PCA (Portland Cement Association). 15° edición. Páginas: 144-150
