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FIBRAS SINTÉTICAS ESTRUCTURALES
Tecnología que crece en minería

El uso de fibras sintéticas estructurales como reemplazo de las fibras metálicas y mallas de acero en túneles y excavaciones mineras -y también viales- avanza rápidamente. Ingenieros a nivel mundial siguen ganando confianza en el uso de fibras sintéticas debido a su rendimiento y durabilidad que han sido ampliamente investigados.

El cambio a fibras sintéticas en túneles y excavaciones subterráneas ha crecido significativamente en la última década. Un ejemplo concreto: en Australia, shotcrete reforzado con fibra sintética estructural ha sido utilizado en la fortificación primaria en más de 2.000 kilómetros de túneles, durante los últimos 10 años.


La tendencia que viene

El futuro del refuerzo del hormigón estará marcado por las alternativas a los productos metálicos. Las Fibras Sintéticas Estructurales, de calidad y eficiencia comprobadas, son seguras, libres de corrosión, mejoran la ductilidad del shotcrete/hormigón, y la resistencia y control de fisuras, así como la resistencia al fuego y, lo más importante, proporcionan durabilidad a largo plazo.

El aumento de la demanda mundial de infraestructura subterránea ha sido el empuje principal del desarrollo de nuevos y mejorados sistemas de construcción. Los ingenieros de diseño han estado buscando nuevos materiales de construcción que proporcionen al contratista del túnel la capacidad de trabajar de forma rápida y segura hacia los objetivos de estructuras durables con poca mantención.

En el caso de la gama de fibras sintéticas, se fabrican en diferentes longitudes, formas y configuraciones de superficie para brindar una variedad de niveles de rendimiento y responder a varios requerimientos geotécnicos. Los componentes críticos para maximizar el rendimiento del refuerzo incluyen la resistencia a la tracción, la adherencia, el tamaño y forma geométrica, y el tipo de anclaje. Es importante que en el mercado se ofrezcan fibras optimizadas para desempeñarse en una variedad de aplicaciones basadas en el tipo de hormigón, los requisitos de cohesión y adhesión, el método de aplicación y los requerimientos para la absorción de energía post-fisura.

En este contexto, existen fibras que están certificadas bajo, por ejemplo, las normas CE, en virtud de los requisitos europeos EN 14889 “Fibras para Hormigón” y también cumplen con la norma ASTM C1116-03, “Especificaciones Estándar de la Fibra para el Refuerzo del Hormigón y Shotcrete”, Tipo 3.


Pruebas y ensayos

CREEP
CREEP es la tendencia de un material sólido a moverse lentamente o deformarse de manera permanente bajo la influencia de las tensiones. Es el resultado de exposición a largo plazo a las tensiones que se encuentran debajo de la resistencia a la fluencia. La investigación actual señala que el nivel de CREEP depende del tipo y cantidad de fibra utilizada y la carga, según informe del doctor Stefan Bernard, del año 2008.

“Resultados de ensayos muestran que la deformación por CREEP no es una función simple de la composición de la fibra. Al contrario, las causas significativas del comportamiento a través del tiempo incluyen el diseño de la fibra y su interacción con el hormigón a su alrededor. Si se espera que el CREEP sea un factor importante en el proceso de diseño, se debe entregar asesoría para determinar correctamente el tipo y dosis de fibra sintética para satisfacer las exigencias técnicas”, declara el mencionado informe.


Ensayo de viga
Se usan frecuentemente los ensayos de viga como ASTM C 1609. Este ensayo mide el rendimiento bajo flexión del hormigón reforzado con fibra. Se miden los valores de la carga máxima y la carga al momento de iniciar una fisura y las resistencias residuales a deformaciones especificadas.

El ensayo tiene como objetivo medir el rendimiento post-fisura del hormigón reforzado con fibra para uso en radieres, pavimentos, piezas prefabricadas y shotcrete.


Uso de fibras en shotcrete

Entre los beneficios que puede ofrecer el uso de las Fibras Sintéticas Estructurales en shotcrete destacan un aumento en la seguridad, durabilidad a largo plazo y capacidad estructural. Este tipo de fibras no se corroe, descartando todo tema de fatiga como resultado de una pérdida en su capacidad estructural. Las fibras sintéticas no se ven afectadas por la fragilidad (“embrittlement”) presente en hormigón de avanzada edad.

Puede ser utilizada sobre la membrana y en el revestimiento final de shotcrete, dovelas o segmentos sin el riesgo asociado a punción, lesiones por abrasión ni ataques químicos. Además, consistentemente entregan un menor costo total, en comparación a otros sistemas de refuerzo estructural. Por otra parte, son más seguras y livianas para maniobrar que el acero; reducen el desgaste en las bombas y mangueras; y disminuyen el daño por fuego y exfoliación.


Uso en minería

Se han usado fibras sintéticas estructurales en los proyectos mineros más importantes y estratégicos de Chile, como por ejemplo, en Túneles de Chuquicamata Subterránea, Pique de Ventilación Nº1 Chuquicamata Subterránea, Desarrollo de Túneles en Nuevo Nivel Mina El Teniente, y Radier Espesador de Relaves en proyectos de propiedad de Sociedad Contractual Minera Sierra Gorda, y de Minera Santa Inés de Collahuasi, entre otros.

Fuente: Elasto Plastic Concrete, EPC.

Junio 2014
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