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JORNADA TÉCNICA: PAVIMENTOS DE HORMIGÓN REFORZADOS CON FIBRAS OLOT, 18 MARZO 2015 RAMÓN MARTÍNEZ. DIR. TÉCNICO, SIKA, S.A.
SOLERAS DE HORMIGON
Función como camino de rodadura para tráfico de vehículos, carretillas, etc: planeidad, nivelación
Función para cumplimiento de diferentes usos (resistencias a abrasión, resistencias químicas, etc): revestimientos, acabados
Función estructural: armaduras, fibras,…
March 23, 2015 2 Introduction to Fibers in Concrete and Shotcrete
¿PORQUÉ NECESITAMOS REFORZAR EL HORMIGÓN?
El hormigón es una material muy resistente a compresión, pero con apenas resistencia a tracción. Para compensar esta característica, se emplea el armado tradicional en forma de barras metálicas para soportar las tensiones y cargas de servicio de la estructura sin verse debilitada por las inevitables fisuras.
Como alternativa, las fibras se vienen empleando desde hace más de 40 años con la idea de distribuir el armado en todo el canto de la estructura.
+ Reduciendo o eliminando el armado tradicional metálico en barras (EHE 08 Anejo 14)
+ Reducción del transporte y acopio de acero en barras
+ Hormigonado más rápido
+ Hormigón + armado fabricado en planta
+ Armado con barras metálicas sólo donde es necesario (cálculo estático)
Hay Fibras en toda la sección (tambien donde no se necesita armado)
En el caso de las fibras plásticas no se pueden alinear
La consistencia del hormigón puede verse afectada con dosificaciones altas de fibras
March 23, 2015
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¿PORQUÉ NECESITAMOS REFORZAR EL HORMIGÓN?
Debido a la densidad del armado se incrementan los tiempos de hormigonado y las dificultades de puesta en obra.
Como consecuencia de ello, aumenta el riesgo de patologías en la estructura en zonas de relleno insuficiente, nidos de grava, error en la posición del armado, etc.
USOS Y APLICACIONES DE LAS FIBRAS EN HORMIGÓN
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Resistencia al fuego
Mejora de resistencias mecánicas
Aumento de la ductilidad
Resistencia/Control de la fisuración Distribución de las
fisuras
Reducción de fisuración por retracción
ALGUNOS ASPECTOS CLAVE EN EL USO DE FIBRAS
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Cantidad de fibras
Material empleado
Longitud de fibras
Diámetro de fibra
Forma de la fibra
Superficie de la fibra
EN 14889-1.- Fibras de acero
EN 14889-2.- Fibras polímericas
Microfibras: Diámetro < 0.3mm (Clase I)
Monofilamento (Clase Ia)
Fibrilosas (Clase Ib)
Macrofibras: Diámetro > 0.3mm (Clase II)
Las fibras Clase II se utilizan generalmente donde se requiera incrementar la resistencia a flexión
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CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS SEGÚN NORMA EN 14889
NORMA EN-14889-2
Clasificación de las fibras
Tipo de polímero
Forma
Tratamiento superficial o revestimiento
Dimensiones y tolerancias: longitud, diámetro y esbeltez
Forma de las fibras
Tenacidad para fibras Clase I
Resistencia a la tracción para fibras Clase II
Módulo de elasticidad
Punto de fusión y punto de inflamación
Efectos en la consistencia del hormigón
Efectos sobre la resistencia del hormigón (resistencia residual a flexión)
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Acero
PVA
PP
Vidrio
Carbono
Basalto
Fibras naturales
CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS SEGÚN MATERIALES
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Importante: Modulo Elástico (E) Resistencia máxima Deformación máxima Comportamiento térmico Durabilidad
ASPECTOS DEL COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS
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Modulus of Elasticity
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080
Elongation
Str
es
s [
Mp
a]
Steel
Concrete
Polypropylen
Concrete
COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS COMO ARMADO
Superficie lisa
Superficie rugosa
Anclajes en los extremos
Fibras sin geometría definida
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FORMA Y GEOMETRÍA DE LAS FIBRAS
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Longitud [mm] Diámetro [mm] Material Cantidad por kg
6 0.35 Polipropileno 1’925’000
12 0.35 Polipropileno 962’000
50 1 Polipropileno 28’300
35 0.8 Acero 7’300
NÚMERO DE FILAMENTOS POR KG
CARACTERIZACIÓN DE FIBRAS EN LABORATORIO
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– Part 1: Elastic deformation of the fiber
– Part 2: Debonding of fiber and mortar
– Part 3: End of debonding (usually maximum pullout force)
– Part 4: Transition between debonding and fiber pullout (fiber slip)
– Part 5: Fiber pullout behaviour (friction between fiber and matrix)
Single Fiber Pullout Test
0
50
100
150
200
250
300
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
Displacement [mm]
Fo
rce [
N]
1
3
2 4 5
APLICACIONES DE FIBRAS
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Bajo punto de fusión (Polipropileno 165°C)
Elevado número de filamentos (próximos entre sí en la matriz de hormigón)
Uniformemente distribuidas
Reducida demanda de agua / No afectar las propiedades del hormigón fresco
USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO
USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO
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17
Agua de los poros
Alta presión Desprendimiento explosivo
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18
Agua de los poros
Las fibras se deshacen a 165°C (PP)
Dan espeacio para expansión de agua
Son o con menor fisuración!
USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO
Debido a su alta densidad los áridos y el cemento tienden a asentarse en el hormigón fresco.
Aparecen fisuras en la zona del refuerzo con barras metálicas.
Con el empleo de micro fibras estas fisuras se pueden reducir.
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USO DE MICRO FIBRAS EN FISURACIÓN POR RETRACCIÓN
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USO DE MICRO FIBRAS EN FISURACIÓN POR RETRACCIÓN
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES
Los sistemas de base cemento sufren roturas frágiles.
En el caso de emplear fibras la matriz sufre rotura frágil.
Gracias al puenteo de las fisuras por la adición de fibras la estructura
puede continuar soportando las tensiones después de fisurar.
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Load
Deformation
Load
Deformation
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERÍSTICAS DE LA MATRIZ
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MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERIZACIÓN DE HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS
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Load [kN]
Deformation [mm]
1
1
2 3
4 2
3 4
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERIZACIÓN DE HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS
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- Hormigón sin fibras
- Hormigón con fibras de acero
- Hormigón con fibras poliméricas
Fuerza
Deformación
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA ENTRE DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS
«Mesh-Up» «Mesh-Middle» «Mesh-Down»
30mm
30mm
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA MALLAZO Y FRC
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MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA MALLAZO Y FRC
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La fisuración aparece en el hormigón por diferentes causas:
Retracción
Gradientes térmicos
Cargas mecánicas
►La fisuración no controlada tiene una influencia muy negativa en la durabilidad
Con el empleo de fibras distribuimos la fisuración y controlamos su geometría
►Influencia positiva en durabilidad y aspecto del hormigón
March 23, 2015
Con Fibras
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CONTROL DE LA FISURACIÓN
March 23, 2015
MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES ORDEN DE MAGNITUD DE DOSIFICACIONES DE FIBRAS
Un diseño adecuado de un pavimento debe ser capaz de soportar las cargas estáticas y dinámicas especificadas para evitar patologías como la que se muestra en esta diapositiva.
March 23, 2015
APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS ASPECTOS DEL DISEÑO DE UN PAVIMENTO
March 23, 2015
Un aspecto clave del diseño de pavimentos con FRC es el tipo de fibra a emplear:
• Fibras metálicas
• Fibras plásticas estructurales con elevado Módulo de Elasticidad (Rigid Fibers)
• Fibras plásticas estructurales con diámetro reducido (Soft Fibers) – Para pavimentos pulidos.
APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS DISEÑO DE UN PAVIMENTOS CON FRC
March 23, 2015
Provide continuous crack restraint
APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS ASPECTOS DEL DISEÑO DE UN PAVIMENTO / FRC
GRACIAS POR SU ATENCIÓN