1. HORMIGÓN CON FIBRAS DE ACERO
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
2. 1. Perspectiva histórica
Inconveniente tradicional del mortero y el
hormigón:
–
–
Baja resistencia a tracción
Alta fragilidad
control mediante el uso de refuerzos
a) Refuerzo localizado a tracción:
HORMIGÓN ARMADO
b) Refuerzo distribuido a fisuración:
HORMIGÓN CON FIBRAS
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
1. Perspectiva histórica
a. C.
a. C.
1900
1920
(1935 - 85)
1935
1950
1960
1970
(1985, - )
1990
2000+
Fibras naturales
Crines de caballo
Fibras de asbesto (Hatscheck)
Resistencia teórica/resistencia aparente
Desarrollo de fibras sintéticas
DuPont: fibra de nylon
Materiales compuestos
FRC (Hormigón armado con fibras)
Hormigón proyectado (gunita)
Fibras orgánicas de altas prestaciones
Micromecánica, sistemas híbridos, fibras
derivadas de la madera, procesos de
producción, armadura secundaria, control de
la retracción
Aplicaciones estructurales, integración en
normativas, nuevos productos
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. 1. Perspectiva histórica: HRFA
1874
1927
1943
>1950
1970
A. Berard (California): Primera
patente de hormigón reforzado con acero
granular procedente de desechos
G. Martin (California): patente de hormigón
reforzado con alambres rizados de acero,
refuerzo de tuberías
Constantinescu (Inglaterra): patente de
hormigón reforzado con fibras helicoidales
y espirales, para pavimentos de carros de
combate, refugios frente a ataques aéreos,
cimentaciones para maquinaria pesada,….
Proliferación de investigación en hormigón
reforzado con fibras de acero
Comienzo de empleo de hormigón
reforzado con fibras de acero en España
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. 2. Tipos de fibras
Fibras metálicas: refuerzo de
estructuras
–
Acero, acero inoxidable, acero galvanizado
Fibras sintéticas: control de fisuración,
mejora de resistencia a impacto
–
–
Elevado módulo de deformación, elevada
resistencia a tracción, bajo peso
Polietilenos de alta tenacidad, aramidas,
poliariatos, fibra de carbono
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
2. Objetivo de las fibras
Control de la fisuración: proporcionan
fisuración más dispersa (menor abertura
de fisuras)
Aumento de resistencias
–
–
Tracción
Compresión
Mayor ductilidad
Aumento de la tenacidad
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. 2. Efectos de las fibras
Similares al efecto de armaduras:
–
–
Mejoran el comportamiento del hormigón a tracción
Aumentan la ductilidad del hormigón (área bajo la
curva tensión de compresión-deformación)
Efectos adicionales
–
–
–
–
–
Proporcionan isotropía en ft al no presentar dirección
preferente
Aumentan resistencia al impacto y choque
Aumentan resistencia a fatiga
Reducen la abertura de fisuras (+ durabilidad)
Reducen ligeramente la retracción del hormigón
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
2. Inconvenientes de las fibras
Empeoran trabajabilidad del hormigón
(=áridos aciculares)
–
–
El parámetro L/D resulta esencial
Si L/D 1, la “fibra” es esférica y el hormigón
tiene más trabajabilidad
Pueden producir segregación
Aumento del coste
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. 2. Tipos de hormigón con fibras
FRC
Fiber reinforced concrete (HRF)
SFRC
Steel Fiber Reinforced Concrete (HRFA)
GFRC
Glass Fiber Reinforced Concrete
SNFRC
Synthetic Fiber Reinforced Concrete
NFRC
Natural Fiber Reinforced Concrete
SIFCON Slurry Infiltrated Fibers Concrete= fibras
(Vf=5-20%) + cemento + humo de sílice +
metacaolín o cenizas volantes. Gran
tenacidad y alta resistencia. Contenedores
de munición, pavimentos, hormigones
refractarios,…
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
2. Aplicaciones específicas
Elementos de lámina delgada
–
–
–
Componentes que soportan localmente cargas o
deformaciones elevadas
–
–
–
No caben las barras
Contenido elevado de fibras (> 5% en volumen)
Las fibras mejoran la resistencia y tenacidad
Escudos de protección en túneles
Estructuras resistentes a explosiones y vibraciones
Pilotes prefabricados para hincar
Componentes con control de fisuración
–
–
Forjados, soleras, pavimentos
Funciona como refuerzo secundario
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
7. 2. Aplicaciones
Pavimentos
Suelos industriales
Bases de carros de combate, hangares, recintos protegidos de
impactos de metralla y proyectiles
Hormigón proyectado (gunita),
en revestimientos de túneles
y galerías de minas
Láminas
Cubiertas
Tuberías
Prefabricados
Paneles
Muros cortina
GFRC Trillium Building WoodlandHills, California
Losas de cimentación
Capa de compresión de tableros de puentes
Elemento de contención de vehículos
Elementos de protección frente a impactos
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
8. Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
9. Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
10. 2. Aplicaciones específicas
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
2. Aplicaciones específicas
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
11. Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. Clasificación de las fibras
Inorgánicas: fibra de vidrio,
fibra de carbono
Orgánicas: vegetales y
sintéticas
Metálicas: acero, acero
inoxidable y acero galvanizado
–
–
Obtención a partir de corte de
alambre trefilado de acero de bajo
contenido de carbono, corte de
láminas de acero, o arrancamiento
en caliente (virutas)
Para mejorar la adherencia:
ondulaciones, corrugas, extremos
conformados, ganchos,…
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
12. 3. Requisitos mecánicos
Resistencia a tracción mayor que la matriz
Deformación en rotura mayor que la matriz
Módulo de deformación: mejor respuesta en
sección compuesta para mayores rigideces
Coeficiente de Poisson: similar a la matriz
–
Coeficientes de Poisson mayores en las fibras
inducen tracciones
Adherencia con la matriz
Fluencia controlada
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. Requisitos geométricos
Relación L/D adecuada
Forma y textura adecuadas
Tamaño proporcionado al grano de la matriz
Estructura filamentosa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
13. 3. Requisitos físico-químicos
Durabilidad
–
–
–
Atención a ambientes agresivos
Posible uso de fibras galvanizadas o inoxidables
en ambientes con cloruros (III, IV)
Estudio específico en ambientes químicos
agresivos
Ausencia de toxicidad
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. Propiedades de diversas fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
14. 3. Tenacidad e índice de tenacidad
UNE 83510:2004
Factor de Tenacidad: Área bajo la curva cargaflecha en ensayo a flexotracción, hasta flecha= (luz
/150) entre apoyos
Índice de Tenacidad, I30: Área bajo la curva
carga-flecha en ensayo a flexotracción, hasta
flecha=15.5 veces flecha 1ª fisura/ Área bajo la
curva carga-flecha en ensayo a flexotracción, hasta
flecha de 1ª fisura
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. Tenacidad e índice de tenacidad
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
15. 3. EHE-08: resistencia a flexotracción
Ensayo sobre probeta prismática de 150 mm
x 150 mm x 600 mm a 28 días
–
–
–
–
–
–
FL: límite de proporcionalidad
F1: abertura de fisura 0.5 mm
F3: abertura de fisura 2.5 mm
fct,fl
fR,1
fR,3
fct,fl
fR,1
fR,3
Resistencia a flexotracción
resistencia residual a flexotracción 1
resistencia residual a flexotracción 3
fR,1 > 0.40fct,fl ; fR,3 > 0.20fct,fl
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. EHE-08: resistencia a flexotracción
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
16. 3. EHE-08: tipificación
Designación:
T - R / f – R1 – R3 / C / TM - TF / A
–
–
–
–
–
–
–
–
T: Tipo {HMF, HAF, HPF}
R: Resistencia característica en N/mm2
F: Tipo de fibras {A, P, V}
R1, R3: Resistencias fR,1,k ,fR,3,k en N/mm2
C: Consistencia
TM: Tamaño máximo de árido en mm
TF: Longitud máxima de fibra en mm
A: Ambiente
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
3. HRF: Normativa española
EHE-08 (dentro de su campo de aplicación): ANEJO 14
UNE-EN 14651: Ensayo de flexotracción (límite de proporcionalidad,
resistencia residual)
UNE-EN 14889-1:2008. Fibras para hormigón, Parte 1 : Fibras de
acero. Definiciones, especificaciones y conformidad.
UNE-EN 14889-2:2008. Fibras para hormigón, Parte 2 : Fibras
poliméricas. Definiciones, especificaciones y conformidad.
UNE 83501:2004 a 83514:2005: Ensayos en hormigones con fibras de
acero y/o polipropileno
–
–
–
–
Toma de muestras y medida de docilidad
Fabricación, conservación y tratamiento de probetas
Ensayos mecánicos
Determinaciones de contenidos de fibras
Importante verificar contenido en cloruros de materiales componentes
para evitar corrosión de las fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
17. Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Comportamiento general de materiales
compuestos
Relaciones tensión deformación en fase elástica para
materiales formados por matriz + partículas. Dos
modelos:
En paralelo (máximo)
En serie (mínimo)
Vm = volumen de matriz; Em = módulo de la matriz
Vp = volumen de partículas; Ep = módulo de partículas
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
18. 4. Efecto de las fibras cortas
Aumento de resistencias
(tracción, compresión)
respecto a la matriz
Rotura por deslizamiento
de fibras “pull-out”
Fragilidad
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Efecto de las fibras largas
Aumento de resistencias (tracción,
compresión) respecto a la matriz
Proporcionan efecto compuesto
Las fibras se encuentran ancladas de
forma efectiva en la matriz
Las fibras transmiten la mayor parte de la
carga
No se evita la fisuración de la matriz
Se limita la abertura de fisuras, fisuración
repartida
Se reparte el daño y la disipación de
energía de forma uniforme en todo el
elemento
Proporcionan ductilidad al material
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
19. 4. Modelo de Voight (paralelo) para las fibras
cortas
Equilibrio de fuerzas:
Fc Fm F f
c Ac f A f m Am
Ec c Ac E f f Af E f m Am
Fc
Equilibrio de deformaciones:
c f m
Ec Ac E f A f Em Am
Ec E f
Fc
Af
Ac
Em
Am
Ac
REGLA DE MEZCLAS:
Área de Ingeniería de la Construcción
EC E f V f EmVm
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Modelo de Voight (paralelo) (2)
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
20. 4. Modelo realista para HF
Ec = Módulo compuesto
Ef = Módulo fibra
Vf = Fracción volumétrica de fibra
Em = Módulo matriz
Vm = Fracción volumétrica de matriz
K = factor de eficiencia de la fibra
Ec KE f V f EmVm
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Rotura del material compuesto
Se considera que el material falla cuando
falla uno de sus componentes (eg la fibra)
f ult
m ult
T
c
ult
f
ult
Ef
m ult
Em
f Ec f
ult
f V f
ult
V E V E
E 1 V
f
ult
f
ult
f
m
Área de Ingeniería de la Construcción
m
m
f
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
21. 4. Rotura del material compuesto (2)
Si la cantidad de refuerzo es demasiado
baja, es posible que la resistencia a tracción
del compuesto sea inferior a la de la matriz
sola: Vf,crit
m ult c ult f ult V f ,crit f ult Em 1 V f ,crit
V f ,crit
m ult f ult Em
f
Área de Ingeniería de la Construcción
ult
f Em
ult
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Respuesta del material compuesto (1)
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
22. 4. Respuesta del material compuesto (2)
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Relación tenso-deformacional del HF
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
23. 4. Efecto de la longitud de la fibra corta
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Tensiones medias en la fibra. Eficiencia de la
longitud de la fibra
Para
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
24. 4. Mejoras del anclaje y de la fibra
Se intenta reducir
al máximo lc para
aumentar la
eficiencia de la
fibra añadida
Además se
aumenta la
resistencia a
tracción de la fibra
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Ecuaciones de diseño ACI
Tensión en primera fisuración (MPa)
cf 0.843 f rVm 2.93V f l / d
Tensión última en flexotracción (MPa)
cu 0.970 f rVm 3.41V f l / d
fr = tracción en la matriz (módulo de rotura en
flexotracción), MPa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
25. 4. Ecuaciones de diseño ACI
Momento último en Dominio 3
a
h e a
M n As f y d t b h e
2
2 2 2
s , fib cu
e
c
cu
t 0.00772 Fbe f l / d f
Fbe = eficiencia adherencia (1.0 – 1.2)
f = porcentaje en volumen de fibras
s,fib = deformación de las fibras en el instante de agotamiento a
flexión (= f/Es con f = tracción en arrancamiento = 2.3 MPa)
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Ecuaciones de diseño ACI 544
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
26. 4. Diagramas EHE-08: rectangular
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Diagramas EHE-08: multilineal
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
27. 4. Diagramas EHE-08: multilineal
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
4. Diagramas EHE-08: multilineal
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
28. Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Resistencia a compresión/deformación
última en función de Vf
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
29. 5. Efecto del aspecto (L/D) de la fibra en
la resistencia a compresión
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Aumento de la ductilidad, en función de Vf
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
30. 5. Aumento de la resistencia a tracción con la
reducción del espacio entre fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Aumento de la tenacidad en función de Vf
Flexión
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
31. 5. Deformación última a compresión
45 MPa
22.5 MPa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Deformación última a compresión
45 MPa
22.5 MPa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
32. 5. Comportamiento a flexotracción
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Comportamiento a flexotracción
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
33. 5. Comparación con otros hormigones
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Fibra de carbono
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
34. 5. Comparación con fibra de vidrio
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
5. Otros efectos de las fibras metálicas en el
hormigón
Mejora de comportamiento a cortante de
hormigón con fibras, reducción de armadura
a cortante
Aumento de resistencia al impacto: energía
disipada= 40-100% superior a HC
Mejora de comportamiento a fatiga a flexión
Mejora de la adherencia de las armaduras
Menor tendencia a fisuración por splitting
Mayor energía de fractura: área bajo la
curva F-desp. del ensayo a tracción directa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
35. Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Composición del hormigón con fibras (HF)
Cemento Portland
Agua: agua potable, analizar componentes
que puedan causar corrosión de fibras.
Áridos: conveniente empleo de arena
rodada. Preciso mayor contenido en finos.
Tmáx< 20 mm
Fibras continuas ó discontinuas
Aditivos superfluidificantes
Aditivos aireantes: hormigones sometidos a
hielo-deshielo
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
36. 6. Principales parámetros de las fibras de acero
Material (acero, densidad= 7850 kg/m3)
Geométricos:
Sección transversal
Diámetro real o equivalente, D
Longitud, L
Esbeltez o índice de aspecto: L/D
–
–
–
–
Mecánicos
Resistencia a tracción
Ductilidad
–
–
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Diseño de la mezcla
Propiedades recomendables de las fibras:
–
–
Longitud de fibra 12.5 mm – 62.5 mm: > 1.5 Tmax árido,
ideal 2 Tmáx
Secciones transversales habituales
–
Canto 0.25-1 mm
Ancho 0.5-1 mm
0.5-1 mm de diámetro
Diversas formas de anclaje de las fibras en la matriz
Principales parámetros de diseño:
–
–
–
–
Esbeltez o índice de aspecto L/D: 40-100
Fibras de acero: fmax= 345 MPa > 310 MPa, hasta 1100 MPa
Vf (%), volumen de fibras/volumen de hormigón
Tamaño máximo de árido recomendado =10 mm
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
37. 6. Diseño de la mezcla
Contenido de fibras, Vf = 0.35-2.0% 30-1500 kg/m3
–
Hormigón proyectado: L 30 mm 40 mm (limitación de
tamaño de boquilla)
Posibilidad de fibras encoladas en
peines 25-35 fibras, reduce
probabilidad de formación de erizos
Tipo de superfluidificante,
contenido
Tipo de adiciones, contenido:
microsílice=4-8%C,
cenizas volantes=20-35%C
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Dosificación
Efecto de las fibras: áridos aciculares, reducen
docilidad
Necesidad de efectuar reajustes en granulometría
para mantener trabajabilidad
Punto de partida: dosificación de HC + reajustes
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
38. 6. Parámetros de dosificación
Método dosificación: HC (Bolomey, de la Peña, ACI 211, Faury,…)
+ correcciones árido fino/árido grueso
Relación agua/cemento: HC, 0.40-0.65
Contenido de cemento: C, 300-450 kg/m3
Contenido de pasta: 35-45% de Vtotal (25-35% en HC)
Granulometría de los áridos
–
–
Contenido en arena superior al HC para conseguir buen recubrimiento
de fibras
A mayor Vf reducir Tmax
Cantidad de fibras: Vf =0.25-0.75<2% (20-60 kg/m3 , <160
kg/m3)
Aditivo superfluidificante: 0.5 – 3% en peso de cemento, según
especificaciones
Adiciones: cenizas volantes y humo de sílice aumentan resistencia
a compresión, durabilidad
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Secuencia de amasado
SECUENCIA AMASADO: PREMEZCLA EN SECO
–
–
–
–
–
–
Arena
Cemento
Gravilla (D=12)
Agua
Aditivo
Fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
30s
60s
60s
60s
60s
60s
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
39. 6. Ejemplo de dosificación laboratorio ETSICCP
Método Bolomey, ajuste compensando
finos en exceso
Cemento
400
Agua
205
Arena caliza
1310
Gravilla granítica 6-12
488
Superfluidificante (Melcret222) 12.3
Fibras
35
áreas, con
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
Consistencia: plástica a blanda
Resistencia en probeta cúbica: 45 MPa
Resistencia brasileño: 3.7 MPa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Mezcladoras
Vista lateral
Área de Ingeniería de la Construcción
Vista interior
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
40. 6. Propiedades del hormigón fresco
Consistencia: equivale a la “cohesión” Consistencia secaplástica-blanda-fluida (EHE)
Docilidad: aptitud del hormigón de adaptarse a la forma del
molde, con cierta compactación previa, sin perder
homogeneidad
Homogeneidad: propiedad del hormigón por la cual este
presenta las mismas propiedades en cualquier parte de su
masa
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
6. Propiedades del hormigón fresco
Problemas en cuanto a la homogeneidad
–
–
–
Segregación: separación de componentes, por
diferente densidad. Viscosidad de pasta reduce
riesgo pero aumenta aire ocluido. Compactación
reduce aire ocluido.
Exudación: exceso de agua, arrastre a
superficie
Formación de bolas y erizos. Causa: exceso
de fibras, defecto de fracción fina de árido,
amasado o transporte excesivo, fibras
demasiado esbeltas, introducción incorrecta de
fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
41. 6. Propiedades del hormigón fresco
Determinación de la consistencia
–
Cono de Abrams: no adecuado cuando consistencias secas
o plásticas. Al no contemplar vibrado, no es un método
adecuado para HRFA
–
Cono invertido (UNE 83503): se mide el tiempo necesario
para que el volumen de hormigón contenido fluya por la boca
de menos diámetro del cono, sometido a vibración interna.
Mide indirectamente la docilidad de la masa.
–
Consistómetro VeBe (UNE 83314). Se mide el tiempo que
tarda en perder su forma una masa de hormigón enmoldada
en el cono de Abrams, sometida a vibración exterior. Poco
manejable para uso en obra.
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
Propiedades del hormigón endurecido:
efecto de las fibras,respecto a HC
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
42. Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Perspectiva histórica
Generalidades
Características de las fibras
Modelización mecánica
Propiedades del Hormigón Reforzado con Fibras
de Acero
Dosificación y fabricación
Otros hormigones reforzados con fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
7. Fibras de asbesto
Buenas características mecánicas
Buena manejabilidad
–
–
–
Las fibras se dispersan con facilidad
Las imbricaciones se diluyen en el agua
El cemento envuelve bien las fibras
Toxicidad en el ser humano
Coste reducido
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
43. 7. Fibras de vidrio
Obtenidas por hilado en masa o soplado:
–
–
–
–
Obtenidas por hilado de fibras individuales
–
–
Fibra muy corta, de 1 a 10 mm de longitud
No se separan en agua
El cemento no penetra bien en el tejido
Lana de vidrio: se emplea como aislamiento
Mejor manejabilidad
Buenas características mecánicas
Dosificación orientativa: 5% en peso de
hormigón
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
7. Fibras de vidrio: reacción álcali-silicato
El vidrio eléctrico (Vidrio-E) reacciona con
los álcalis del cemento.
Soluciones:
1.
2.
Sustitución del cemento Portland por
aluminoso: NO
Modificación de la composición de fibras
–
3.
Desarrollo de vidrios con circonio (vidrio-AR, vidrio-S)
Impregnación de fibras
–
–
Resinas epoxi
Resinas de poliuretano
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
44. 7. Fibras de vidrio: aplicaciones
Edificación
–
–
–
Obras hidráulicas
–
Depósitos, elementos de piscina, drenajes,
tuberías
Obras marinas
–
Paneles de fachada o interiores tipo sandwich
Barreras antirruidos
Elementos de cubierta
Pontones, barcos
Obras industriales
–
Particiones antiincendios a base de paneles
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
7. Polipropileno
Polímero de bajo coste
Alta resistencia química (especialmente frente a
álcalis)
Alta resistencia mecánica
Alta resistencia a la oxidación (previa estabilización
química)
Punto de reblandecimiento ligeramente superior a
otros polímeros similares (polietileno, poliéster)
Baja densidad
Fácil estructuración en fibras
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
45. 7. Polipropileno (2)
Presentación:
–
–
Amasado
–
–
–
–
Monofilamento (baja adherencia)
Fibrilado
Se incorpora en la hormigonera tras mezclado del resto
Evitar tiempos largos de amasado: desmenuzamiento de fibras
Se puede emplear en proyección
No suele dar problemas de trabajabilidad
Dosificación:
–
–
Monofilamento: 0.1 – 6% en volumen
Fibrilado:
0.2 – 1.2% en volumen
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012
7. Polipropileno: aplicaciones
Postes prefabricados
Paneles de fachada
–
Sustitución de paneles con malla metálica
Pequeñas estructuras flotantes en el mar
Bloques de disipación de energía en diques
Hormigón proyectado en reparaciones
Área de Ingeniería de la Construcción
Materiales y Sistemas Constructivos 2011/2012