8/19/2013 1 La incorporación de fibras y el desarrollo de un hormigón de altas prestaciones Dr. Ing. Raúl Zerbino Dr. Ing. Raúl Zerbino Facultad de Ingeniería - UNLP Los materi ales en l a in genie ría • Madera y roca • Los metales • El ho rmigón , h ormigó n armado y pretensado
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Parámetros de las fibras:• Tipo de material• Longitud, l• Diámetro, d, o aspecto geométrico, l/d• Volumen, Vf
Cuando las fisuras se propaganprincipalmente por lasinterfaces mortero-agregado(hormigón convencional), lafibra será efectiva si su longitudes mayor que el tamañomáximo del agregado (dmax).
l ≥ 2.5 dmax
Cuando existe fisuración a través de los agregados (HAR), ellargo de la fibra no es tan importante como el Vf (que sueleser mayor que en hormigones convencionales).
Hormigones con fibras de aceroGuidance for the Design of Steel-Fibre-Reinfo rced Concrete.
Concrete Society, Tech Report Nº63, March 2007• Losas
Losas sobre el piso: pisos industriales, caminos, aeropuertos y áreaspavimentadas exteriores, overlays, railways
Losas elevadas: Sobre pilas (losas de 3x3 a 4x4 aprox) o sobrecolumnas eliminando todas las armaduras
In situ, combinado con hormigón armado convencional: reducción del50 % de armaduras en estructuras para contención de aguas;reemplazo de armaduras en muros; reemplazo en fundaciones decasas, muros de seguridad ante impactos
Losas compuestas con perfiles de acero
• Elementos premoldeadosSegmentos para túneles (transporte y manipuleo)
Tanques de almacenamiento, tuberías (formas, fatiga, durabilidad)
Guidance for the Design of Steel-Fibre-Reinfo rced Concrete.Concrete Society, Tech Report Nº63, March 2007
• Hormigón proyectadoMinería, túneles, proyectos hidráulicos: eliminación de mallas,adaptación a movimientos de tierra súbitos, mejoras en la adherenciasustrato – hormigón
Revestimiento de túneles (alto rendimiento, automatización),
Estabilizado de taludes.
Reparaciones: puentes, edificios, túneles, estructuras en el mar,torres de enfriamiento
• Estructuras expuestas a impactos y explosiones
• Durabilidad (para w < 0.5 mm no se detecta corrosión).
Ventajas que pueden motivar la elección delHRF frente al hormigón armado convencional
Costos de suministro y ahorro de tiempos de obra para
la ubicación de las barras convencionales soldadas
Guidance on the use of Macro-synthetic-fibre-reinforced Concrete.Concrete Society, Tech Report Nº65, Apr il 2007.
Si es admisible cierta apertura de fisuras pueden ser más eficientes quelas de acero; si hay fuego su uso es cuestionable pues se degradan.
Losas sobre el piso: Pavimentos y playas de estacionamiento(mejoras en zonas expuestas a sales descongelantes), caminos, pisos,refuerzo de losas para trenes (efectos magnéticos)
Hormigón proyectado: Túneles y minería; pueden reemplazar a lasde acero y ser convenientes en ambientes agresivos (corrosión) y por elmenor desgaste en los equipos; la pérdida de performance por fuegopuede inhabilitarlas.
Construcción in situ: revestimiento de túneles; en aplicacionesmarinas en reemplazo de las de acero, muros, estructuras paracontención de aguas.
Elementos premoldeados: baldosones para veredas, tanques ytuberías (formas, fatiga, durabilidad), paneles para viviendas.
Macrofibras de vidrio:Soluciones estructurales para viviendas
Las fibras se orientan en planos horizontales no sólo en hormigónvibrado sino también en el HAC tanto con fibras de acero comosintéticas.
El efecto pared influye en la distribución de las fibras de acero,conforme la relación entre las dimensiones del molde y lalongitud de las fibras.
El f lujo durante el transporte y llenado de los moldes influye en ladisposición de las fibras en HAC.
La orientación de las fibras puede adquirir significativaimportancia en la performance de elementos de HACRF. Lacomprensión de las causas de orientación favorece unmayor aprovechamiento del refuerzo, por ejemplo al definir las condiciones de llenado.
Placing conditions, mesostructural characteristics and post-cracking
response of fibre reinforced self-compacting concretes
Zerbino, Bossio, Tobes & Giaccio,
Cement & Concrete Composites, 2012
On the orientation of fibres in structural members fabricated with self
compacting fibre reinforced concrete
Tres clases de prototipos con HACRF (losa, panel y viga
larga) con 35 kg/m3 de fibras de acero de 35 mm.
Panel: con 3 kg/m3 de macrofibras sintéticas de 50 mm.
Viga larga: con 40 kg/m3 de fibras de acero de 50 mm.
Miguez Passada, González, Violin i, Pappalardi y Zerbino“ Desarrollo e implementación de un hormigón reforzado confibras sintéticas para la repavimentación de la ruta 24 deUruguay” . V Cong. Internac. 19 Reunión Técnica AATH, 2012
Otros estudios en marcha• Empleo de fibras para el control de los efectos
adversos de la reacción álcali sílice
• Propiedades de transporte en HRF en estado
fisurado
• Pruebas a escala real para el desarrollo depavimentos y pisos sin juntas
A modo de conclusiónEl HRF ofrece ventajas ante muchos problemas que aparecendurante la construcción y vida en servicio de las estructuras.Permite reducir espesores y mantener en servicio elementosfisurados que, en otros casos, habrían acabado su vida útil. Enocasiones, pueden reemplazarse armaduras convencionalesen forma parcial o total. El fib model code 2010 considera eldiseño con HRF.
Las fibras dan lugar a un material de altas prestaciones,incluso pueden obtenerse HACRF que ofrecen particularesventajas para realizar reparaciones y refuerzos. A la vezconfieren ductilidad a piezas de HAR.
En los últimos años se han desarrollado macrofibras sintéticas
y recientemente macrofibras de vidrio. Entre las aplicacionesdel hormigón con estas macrofibras se destaca el refuerzo depisos industriales y pavimentos, donde mejora la durabilidad yposibilita mayor confort al usuario y menor mantenimiento.