LAS FIBRAS SINTÉTICAS PARA CONCRETO

Experto
OMAR JAVIER SILVA

Ingeniero Civil

RESUMEN: 

Desde hace varios siglos el hombre ha utilizado diversos tipos de elementos para reforzar materiales de comportamiento frágil, como el adobe, los morteros de cal, y la tapia pisada. Ahora bien, el concreto es un material que puede fisurarse bien sea por su composición, por cambios térmicos o por diversos esfuerzos que sobrepasan su resistencia. Existen límites en el ancho máximo permitido de las fisuras, pensando en la durabilidad de los elementos, y por consideraciones estéticas. Es aquí donde las fibras se convierten en un buen aliado: se utilizan como refuerzo secundario para concreto en general y pueden ser metálicas, de vidrio, naturales o sintéticas. En este artículo nos centraremos en las fibras sintéticas, las cuales ayudan a disminuir las fisuras por retracción plástica generadas durante el secado del concreto, por choques térmicos o por cambios bruscos de temperatura.

Fabricación

Las fibras sintéticas para concreto se fabrican a partir de materiales sintéticos que pueden resistir el medio alcalino del concreto a largo plazo. Generalmente tienen secciones pequeñas que se distribuyen aleatoriamente dentro del concreto, y pueden ser de poliéster, polietileno, polipropileno o nylon.

Clasificación y usos

Según su tamaño, las fibras sintéticas pueden clasificarse en microfibras y macrofibras:

  • Microfibras: Se utilizan principalmente para minimizar el agrietamiento por el secado del concreto, es decir, en estado fresco, y no aportan capacidad estructural. Su diámetro oscila entre 0,02 mm y 0,05 mm, y su longitud alcanza 1”, y pueden ser monofilamento o fibriladas. Por su geometría y composición, pueden anclarse y adherirse fácilmente a la matriz cementicia.

Tienen aplicaciones en concretos destinados a la gran mayoría de estructuras, pero especialmente en aquellas con grandes superficies expuestas durante su construcción, donde se pueden presentar variaciones importantes de humedad, temperatura y exposición a viento: placas, muros, tanques y otras estructuras hidráulicas. Pueden introducirse directamente al concreto, bien sea en la planta o en el camión mezclador.

Microfibras sintéticas para concreto. Crédito: Cortesía Alibaba
  • Macrofibras: Se utilizan para prevenir la fisuración en estado endurecido, y para mejorar el desempeño después del agrietamiento de elementos de concreto sometidos a esfuerzos de flexión y tensión causados por cargas últimas, contracción o temperatura, alcanzando resistencias equivalentes a las alcanzadas con refuerzo convencional. Su diámetro oscila entre 0,5 mm y 0,7 mm, y su longitud entre 19 mm y 50 mm; Una de las aplicaciones más importantes de las macrofibras sintéticas es la sustitución de la malla electrosoldada para control de temperatura en placas de concreto. Sin embargo, vale la pena resaltar que no pueden sustituir el acero de refuerzo estructural. Pueden introducirse directamente al concreto, bien sea en la planta o en el camión mezclador.
Macrofbras en el concreto. Crédito: Cortesía Strux

Beneficios en el concreto

Las fibras sintéticas aportan beneficios al concreto tanto en estado plástico como en estado endurecido. Algunos beneficios son:

  • Utilizar las fibras en dosificaciones típicas no requiere cambios en el diseño de la mezcla.
  • Su disposición discontinua y distribución homogénea en toda la masa de concreto proporciona refuerzo tridimensional al concreto, distribuyendo los esfuerzos de manera más uniforme, disminuyendo la fisuración por contracción plástica.
  • Aumenta la resistencia del concreto al impacto y a la fatiga.
  • Da soporte al concreto en superficies inclinadas.
  • Aumenta la eficiencia en obra, eliminando el tiempo requerido para la colocación de malla electrosoldada.
  • Minimiza los desperdicios ocasionados por traslapos, procesos de corte y figuración.
  • Menor riesgo de corrosión ya que disminuye la permeabilidad.
  • Las fibras sintéticas son compatibles con todos los aditivos y la química de los cementos.

¿Cómo trabajan en el concreto fresco?

Los cambios volumétricos causan la formación de zonas débiles y fisuras debido a que las tensiones exceden la resistencia del concreto en un determinado momento. Las fibras sintéticas previenen esta fisuración, generando un bloqueo mecánico. Además, el soporte interno de las fibras sintéticas impide la formación de fisuras por asentamiento plástico.

De otra parte, la distribución de las fibras en la masa de concreto contribuye a la no formación de grandes capilares causados por el movimiento del agua de exudación hacia la superficie. Por lo tanto, las fibras sintéticas reducen la permeabilidad ya que reducen la fisuración plástica y la capilaridad por exudación.

¿Cómo trabajan en el concreto endurecido?

La capacidad para resistir las cargas que ocasionan rotura del concreto se mejora notablemente con el uso de fibras sintéticas. Cuando el concreto sin fibras es sometido a la compresión, se fracturará y fallará con la aparición de la primera grieta. Las fibras sintéticas minimizan el efecto ocasionado por las fuerzas de rotura, mantenido al concreto fuertemente unido.

La mayor resistencia a la abrasión se obtiene gracias a que la cantidad de agua de exudación varía menos cuando se utilizan fibras sintéticas. Así, la relación agua/material cementante en la superficie será más constante. Además, al reducir la fisuración plástica, se mejora la resistencia al impacto. Vale la pena resaltar que el relativo bajo módulo de elasticidad de las fibras sintéticas aporta a la capacidad de absorción de impactos.

Disposición de las fibras sintéticas en el concreto endurecido. Crédito: Cortesía Journal or System Applications

Normativa

Existen diferentes normas para evaluar el desempeño del concreto reforzado con fibras sintéticas, tales como:

  • NTC 3696:  Método de ensayo para determinar el tiempo de fluidez del concreto reforzado con fibras a través del cono de asentamiento invertido.
  • NTC 5541: Concretos reforzados con fibras (ASTM C1116)
  • NTC 5721: Método de ensayo para la determinación de la capacidad de energía (tenacidad) del concreto reforzado con fibras.
  • NTC 5981: Método de ensayo para determinar el esfuerzo residual promedio del concreto reforzado con fibra. (ASTM C 1399)
  • ASTM C 1609: Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber Reinforced Concrete (Using Beam with Third-Point Loading).
  • ASTM C 1550: Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete (Using Centrally Loaded Round Panel).

CONCLUSIÓN

La utilización de fibras sintéticas en el concreto trae consigo grandes beneficios, tanto en estado plástico como en estado endurecido. Sin embargo, debe tenerse presente que no aportan a un mayor desarrollo de resistencia estructural, o como remplazo de cualquier refuerzo estructural de acero. Siempre se sugiere -en la reunión previa con los proveedores de materiales- coordinar la adición de fibras en el concreto, a fin de establecer su correcta dosificación para la aplicación deseada.

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Acerca del autor

  • OMAR JAVIER SILVA

    Profesión: Ingeniero Civil
    País: Colombia

    Mi primer acercamiento con el concreto lo encontré de niño en uno de mis hobbies: los carros. Sabía que el concreto lo llevaban en unos camiones muy grandes, con algo atrás que daba vueltas. Esos vehículos siempre despertaban mi interés, además de que mi abuelo era ingeniero civil, constructor, y tal vez el concreto venía en la sangre... Soy ingeniero civil de la Pontificia Universidad Javeriana, con especialización en Tecnología de Construcción de Edificaciones de esa misma universidad. Desde el año 2007 estoy vinculado con la Asociación Colombiana de Productores de Concreto – Asocreto-, donde me desempeño como Jefe de Publicaciones.

    'El concreto más que un material de construcción es un estilo de vida'.

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