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Fibra Sintética Estructural para la construcción y minería
Fuente: Lilian Berríos, Jefe Sección Servicios Especiales Unidad Resmat del área DICTUC Construcción.
Las Fibras Sintéticas son elementos que se agregan a la mezcla del hormigón capaces de aportarle características especiales o variar sus propiedades mecánicas. Esto, debido a que son fabricadas a partir de materiales sintéticos que pueden resistir la alcalinidad del hormigón y las condiciones adversas del ambiente.
Foto 1: Fibra Sintética Estructural (Macrofibra)
sobre trozo de mortero. Foto aportada por Lilian
Berríos y Sebastián Córdova.

Las Fibras Sintéticas no sufren procesos de oxidación, son estables químicamente frente a todos los ataques y garantizan la durabilidad del hormigón de manera más efectiva que la Fibra Metálica, que tiene una baja resistencia a la corrosión cuando está expuesta a ambientes agresivos. No obstante sus propiedades, este elemento igualmente se degrada bajo la acción de los rayos UV y, algunas de ellas, tienen un punto de vitrificación a -20°C, dependiendo del material con el que estén fabricadas. Además, las fibras incluso comienzan a perder sus propiedades físicas y mecánicas a temperaturas superiores a 50°C hasta desintegrarse completamente a los 160°C.


Clasificación

Dependiendo de su diámetro, las Fibras Sintéticas se clasifican en Microfibras, con diámetro menor a 0,3mm., y en Macrofibras, las que tienen un diámetro igual o superior a 0,3 mm. En la foto 2 se presentan ambos tipos.

La Macrofibra, denominada Fibra Sintética Estructural, tiene la capacidad de armar estructuralmente el hormigón, permitiendo eliminar las mallas de acero electro soldada y reducir la armadura en determinadas condiciones. La incorporación de estas fibras le confiere al hormigón ductibilidad, que le permite deformarse conservando una buena resistencia; y tenacidad, dándole la capacidad de oponerse a la propagación de la fisura disipando energía de deformación.

La longitud de la Macrofibra varía entre los 20 y los 60 mm., y la elección de la misma para el empleo en el hormigón está directamente relacionada con el tamaño máximo de este. Para reemplazar la malla electro soldada por la Fibra Sintética Estructural y/o reducir la armadura, se debe evaluar la particularidad del proyecto y verificar el cálculo estructural del elemento y/o de la estructura en general.

En la foto 1 se aprecia la Fibra Sintética Estructural, Macrofibra, dispuesta sobre un trozo de mortero.

En tanto, las Microfibras en el hormigón tienen un uso no estructural y se emplean, principalmente, para el control de fisuración por retracción plástica, protección pasiva contra el fuego y durabilidad.

En general, estas fibras se incorporan al hormigón durante la preparación de la mezcla, de manera que queden distribuidas aleatoriamente en la masa del mismo. En el caso de la adición de Microfibra (no estructural), no se requiere ningún cambio en el diseño de la dosificación del hormigón, sin embargo, para determinar la dosificación de la Fibra Sintética Estructural, se requiere evaluar las características estructurales del mismo.

Foto 2: Macrofibras y Microfibras de polipropileno.
Foto aportada por el Ing. Sr. Mario Olivares.

En el hormigón tradicional, las características que se evalúan normalmente son la resistencia a compresión y la resistencia a tracción, ya sea mediante el ensayo de tracción por flexión, tracción directa o tracción por hendimiento. En tanto, en el caso del hormigón reforzado con fibra, utilizado en soleras, pavimentos industriales, sostenimiento de túneles, taludes, piscinas, prefabricados y otros, lo que interesa evaluar es la capacidad del mismo para seguir soportando carga una vez que se ha producido la fisura. En este contexto, existen varios métodos de ensayos, no obstante en esta edición se nombran solamente algunos de ellos:

ASTM C1609-10
El método establecido en esta norma permite determinar la carga de la primera fisura y la carga máxima, con su correspondiente tensión de rotura en una viga determinada. Adicionalmente, se puede determinar la resistencia residual a la deformación especificada y la tenacidad mediante el cálculo del área bajo la curva tensión-deformación. Es importante notar que la primera fisura caracteriza al hormigón reforzado, mientras que la resistencia residual caracteriza la capacidad del hormigón después de fisurado. El método establecido en esta norma refleja el comportamiento del hormigón bajo carga estática.

ASTM C1399-10
Esta norma establece el procedimiento para determinar la resistencia residual del hormigón reforzado con fibra en una viga estandarizada, la cual ha sido previamente fisurada mediante el uso de una placa de acero en la zona inferior.

UNE 83515-2010
El objetivo de este método es determinar la resistencia a la fisuración, la tenacidad y la resistencia residual a tracción del hormigón reforzado con fibras mediante un ensayo de doble punzonamiento sobre una probeta cilíndrica determinada.

NT BUILD 511-2005
Este método de ensayo está basado en la norma noruega y establece el procedimiento para la determinación del comportamiento de falla del hormigón reforzado con fibra sobre probetas con muesca para inducir la falla. Es importante recordar que en el caso del hormigón con armadura tradicional, este soporta la carga de compresión, mientras que la armadura lo hace con la tracción, flexión y corte. Además, la armadura soporta la carga en una o dos direcciones, sin embargo, el hormigón reforzado con fibra soporta las solicitaciones de tracción, flexión, corte y compresión, funcionando el refuerzo de manera isotrópica. Por último, dado que el hormigón reforzado con fibra posee características limitadas, su uso debe estar restringido a los elementos que el ingeniero estructural calcule, evalúe y defina como posible para su utilización.

Agosto 2014
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