Hormigón reforzado con fibras

ZERBINO, R.

Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón

Lugar: CABA; Año: 2020 p. 344

978-987-47035-1-4

El Hormigón Reforzado con Fibras (HRF) constituye un hormigón de alta performance donde la incorporación de fibras cortas dispersas en su matriz cementícea confiere al material propiedades destacables como una importante resistencia residual que controla la formación y propagación de fisuras. De este modo el hormigón aumenta su tenacidad, pero también mejora su vida en servicio. Una de las aplicaciones tradicionales y relevantes del HRF es la construcción de losas sobre suelo, donde el uso de fibras no sólo permite un mayor espaciamiento de juntas, disminución de espesores, la construcción sobre sustratos de menor calidad, sino que reduce los costos de ejecución reemplazando las barras de acero y simplifica las tareas mantenimiento y reparación de las construcciones y aumenta la vida en servicio, favoreciendo un mejor aprovechamiento de los recursos naturales. Otra aplicación indiscutible es la construcción de revestimientos de túneles, sea in situ o mediante elementos premoldeados, en los cuales la incorporación de fibras puede reemplazar total o parcialmente a las barras de armaduras convencionales simplificando notoriamente las tareas; asimismo, posee efectos positivos sobre el control de la contracción o la posibilidad de sobrellevar esfuerzos específicos durante las etapas constructivas.Desde hace varias décadas se reconocen las ventajas de incorporar fibras en estas y otras tantas aplicaciones principalmente en elementos expuestos a solicitaciones dinámicas. Sin embrago, el uso de HRF estuvo por mucho tiempo limitado por la inexistencia de criterios de cálculo estructural, lo cual hizo que el diseño tuviera que ser definido en base a prueba y error o por recomendaciones particulares que brindaba cada productor para determinadas fibras.Pero desde inicios del presente siglo, se han realizado grandes avances no solo en las técnicas de caracterización mecánica sino en los criterios de diseño estructural; en la actualidad ya se disponen de tales herramientas que se han incorporado a códigos y reglamentos que van expandiendo el campo de aplicación de los HRF. Entre ellos se destaca la incorporación de capítulos específicos sobre HRF en el fib Model Code 2010. A esto se suma que se han desarrollado nuevas fibras para uso en hormigón fabricadas con distintos materiales (de acero, poliméricas, de vidrio), las cuales han sido optimizadas y donde cada una posee particulares ventajas para aplicaciones específicas. Los avances indicados (métodos de caracterización, criterios de diseño estructural y desarrollo de fibras más eficientes) han generado nuevas e interesantes aplicaciones. Las fibras permiten reparar y reforzar pavimentos sobre diferentes sustratos a modo de capas de refuerzo (overlays), se pueden combinar con armaduras convencionales aportando a la resistencia al corte permitiendo eliminar en forma total o parcial armaduras secundarias, también resultan eficaces para el control de fisuras en servicio, contribuyendo al aumento de la durabilidad y vida útil de las estructuras. Al mismo tiempo el HRF es un material con notable capacidad para sobrellevar acciones extremas como sismos, explosiones, presiones localizadas o impactos. Respecto a los tipos de mezclas se ha comprobado que las fibras pueden incorporarse en hormigones de alta fluidez o autocompactables, pueden reforzar matrices de alta y ultra alta (>150 MPa) resistencia. Finalmente, las fibras brindan particulares ventajas para la fabricación de diferentes elementos premoldeados.Dichos avances, sustentados en numerosos estudios sobre HRF y aplicaciones a escala real, han motivado la elaboración de este libro que pretende actualizar el estado del conocimiento en la materia y, de este modo, brindar una herramienta para favorecer el mejor aprovechamiento de las enormes posibilidades que brinda el empleo de fibras en hormigón. Está destinado a distintos profesionales y actores que participan en el diseño y construcción de las obras de hormigón, haciendo énfasis en lo relativo a su caracterización mecánica, diseño estructural y aplicaciones. El Capítulo 1 introduce en forma general la cuestión, definiendo al HRF, explicando los efectos que genera la incorporación de diferentes tipos y contenidos de fibras sobre las propiedades mecánicas del hormigón, y explicando el concepto de capacidad residual, un punto determinante para realizar la selección del tipo y contenido de fibras y el diseño de los elementos estructurales, ya que a partir de la capacidad residual se establece la performance de un HRF.En el Capítulo 2 se describen los tipos de fibras de mayor uso en morteros y hormigones, se comenta sobre su evolución histórica y se explican sus mecanismos de acción y los factores que contribuyen a la adherencia. El Capítulo 3 trata sobre la caracterización mecánica y clasificación del HRF. Se comenta la evolución de los criterios para tal fin y se presentan los métodos más reconocidos para valorar y clasificar los HRF en cuanto a su capacidad de aporte estructural. Se describen procedimientos para evaluar las propiedades mecánicas en flexión sobre prismas y diferentes tipos de paneles. También se analiza la respuesta al corte y a tracción directa, para luego describir la influencia de las fibras sobre el comportamiento en compresión, en la estabilidad dimensional y en el control de fisuración. En la actualidad se reconoce que empleando buenas prácticas constructivas no debieran encontrarse grandes dificultades para elaborar un HRF. En tal sentido el Capítulo 4 sintetiza pautas de general aceptación para el diseño de mezclas, la elaboración, caracterización en estado fresco y control de calidad del HRF. Asimismo, se presentan los criterios para el diseño de mezclas y las propiedades particulares de los hormigones de alta y de ultra alta resistencia reforzados con fibras. En el Capítulo 5 se describen los factores que modifican la orientación de las fibras en los elementos estructurales y su influencia en las propiedades residuales. Se consideran los casos de HRF vibrado y de hormigón autocompactable reforzado con fibras, considerando en este último los nuevos factores que modifican la orientación de diferentes tipos de fibras. El Capítulo 6 trata sobre el desarrollo de modelos numéricos para HRF y sus posibles aplicaciones. El Capítulo 7 se refiere a la relación constitutiva en tracción del HRF y su uso en el diseño de elementos estructurales.El Capítulo 8 sintetiza lo consignado en el fib Model Code 2010 concerniente a la caracterización y clasificación de HRF y a las pautas de diseño de diferentes elementos estructurales, considerando tanto la incorporación de fibras en elementos simples como su uso combinado con armaduras convencionales. El Capítulo 9 presenta detalladamente y ejemplifica los criterios que pueden utilizarse para el diseño de losas de HRF para pisos y pavimentos.El Capítulo 10 aborda el tema de las aplicaciones del HRF. Este extenso capítulo incluye varios apartados que brindan ejemplos de empleo en pavimentos y capas de refuerzo, pisos industriales, en túneles, el uso combinado de HRF en elementos de hormigón armado convencional y de hormigón pretensado. El Capítulo 11 tiene como finalidad visualizar las ventajas que confiere la incorporación de fibras frente a acciones extremas, se trata inicialmente el tema de la resistencia al impacto y luego la respuesta frente a altas velocidades de carga y explosiones. Los dos últimos capítulos abordan aspectos sobre el comportamiento en servicio, incluyendo cuestiones particulares como la problemática de la fluencia de HRF en estado fisurado, la durabilidad y a la respuesta de las fibras y la del HRF luego que los elementos estructurales han sido afectados por distintos procesos de daño como, por ejemplo, la exposición a altas temperaturas o la reacción álcali ? sílice.