informe de memoria hormigon con fibra
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Comparación entre fibra Barchip y fibra Dramix a esfuerzos de flexotracción y compresion. Además de esto se hacen ensayos de absorción de energía. Excelente para la aplicacion de shotcreteTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN
Departamento de Ingeniería Civil
"ANÁLISIS DEL MEJORAMIENTO DE LAS
CAPACIDADES MECÁNICAS DEL
HORMIGÓN CON FIBRA BARCHIP R50".
Memoria para optar al grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al
título de Ingeniero Civil.
TOMÁS IGNACIO ESPINOZA ARAVENA
Profesor Guía : PhD Wagner Fleming Petri
Antofagasta, Chile
2014
2
Dedicado a mi familia a quien
agradezco todo los días por la
educación e incentivarme a
siempre seguir adelante...
3
Contenido
INDICE DE FIGURAS. ............................................................................... 13
INDICE DE TABLAS. ............................................................................... 23
CAPÍTULO 1 :INTRODUCCIÓN. ............................................................. 30
1.1 Generalidades. ..................................................................................... 30
1.2 Objetivos. ............................................................................................ 32
1.2.1 Objetivos generales. ...................................................................... 32
1.2.2 Objetivos específicos. ................................................................... 32
1.3 Justificación. ....................................................................................... 33
CAPÍTULO 2: DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA. ...................................... 34
2.1 Propiedades mecánicas de los materiales. .......................................... 34
2.1.1 Tensión. ......................................................................................... 34
2.1.2 Esfuerzo interno. ........................................................................... 34
2.1.3 Deformación unitaria. ................................................................... 34
2.1.4 Curva tensión deformación. .......................................................... 35
2.1.5 Elasticidad. .................................................................................... 37
2.1.6 Ley de Hooke. ............................................................................... 37
2.1.7 Ductilidad. ..................................................................................... 39
2.1.8 Tenacidad. ..................................................................................... 39
4
2.1.9 Resiliencia. .................................................................................... 39
2.2 El hormigón como material. ............................................................... 39
2.2.1 Definición. .................................................................................... 39
2.2.2 Composición. ................................................................................ 40
2.2.3 Cemento. ....................................................................................... 42
2.2.4 Árido. ............................................................................................ 44
2.2.5 Agua en el hormigón. ................................................................... 46
2.2.6 Curado del hormigón. ................................................................... 48
2.2.7 Fraguado y endurecimiento. ......................................................... 49
2.2.8 Resistencia y clasificación. ........................................................... 50
2.2.9 Dosificación. ................................................................................. 52
2.3 El hormigón reforzado con fibra. ........................................................ 53
2.3.1 Antecedentes. ................................................................................ 53
2.3.2 Definición. .................................................................................... 54
2.3.3 Aporte de la fibra al hormigón...................................................... 55
2.3.4 Tipos de fibra. ............................................................................... 55
2.3.5 Consideraciones sobre los componentes del hormigón con fibra. 56
2.4 Tipos de hormigones reforzados con fibra. ........................................ 59
2.4.1 Hormigón reforzado con fibras de vidrio. .................................... 59
2.4.2 Hormigón reforzado con fibras de acero. ..................................... 59
2.4.3 Hormigones reforzados con fibra poliméricas. ............................ 61
5
2.5 Fibra BARCHIP R50 EPC. ................................................................. 64
2.5.1 Características generales. .............................................................. 65
2.5.2 Ventajas. ....................................................................................... 65
2.5.3 Dosificación. ................................................................................. 66
2.5.4 Mezclado. ...................................................................................... 66
2.5.5 Manejo y almacenaje. ................................................................... 66
2.6 Fibra DRAMIX 3D. ............................................................................ 67
2.6.1 Características generales. .............................................................. 67
2.6.2 Ventajas. ....................................................................................... 67
2.6.3 Dosificación. ................................................................................. 68
2.6.4 Mezclado . ..................................................................................... 68
2.6.5 Manejo y almacenaje. ................................................................... 68
CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO. ........................................................... 69
3.1 Introducción. ....................................................................................... 69
3.2 Maquinarias a emplear. ....................................................................... 69
3.2.1 Máquina universal automática tipo DEUA TRAYVOU. ............. 69
3.2.2 Servotronic C090-07 Y Bastidor C090-07. .................................. 72
3.3 Características generales de los ensayos. ............................................ 75
3.3.1 Resistencia del hormigón. ............................................................. 75
3.3.2 Dosificación de la fibra BARCHIP R50....................................... 75
3.3.3 Dosificación de la fibra DRAMIX 3D. ........................................ 75
6
3.3.4 Cantidad de días a los que se ensayarán las probetas. .................. 75
3.3.5 Condiciones de curado y fraguado y desmoldaje. ........................ 76
3.3.6 Granulometría. .............................................................................. 76
3.3.7 Árido conseguido con el proveedor. ............................................. 77
3.4 Dosificación del hormigón. ................................................................. 79
3.4.1 Resistencia media. ........................................................................ 79
3.4.2 Cantidad de agua. .......................................................................... 80
3.4.3 Aire. .............................................................................................. 81
3.4.4 Relación agua cemento. ................................................................ 82
3.4.5 Áridos. ........................................................................................... 83
3.5 Características de los ensayos a compresión. ..................................... 87
3.5.1 Introducción. ................................................................................. 87
3.5.2 NCh 1037 of 77............................................................................. 88
3.5.3 Características de las probetas. ..................................................... 90
3.5.4 Fabricación de la probeta. ............................................................. 90
3.5.5 Ensaye de las probetas. ................................................................. 93
3.5.6 Comparación de resultados. .......................................................... 94
3.5.7 Evaluación de los datos. ............................................................... 95
3.6 Característica de los ensayos a Flexotracción. ................................... 97
3.6.1 Introducción. ................................................................................. 97
3.6.2 NCh 1038 of 77 Ensayo de tracción por flexión. ......................... 98
7
3.6.3 Características de las probetas. ................................................... 100
3.6.4 Fabricación de la probeta. ........................................................... 101
3.6.5 Ensaye de las probetas. ............................................................... 102
3.6.6 Comparación de resultados. ........................................................ 105
3.7 Características de los ensayos de absorción de energía. ................... 105
3.7.1 Introducción. ............................................................................... 105
3.7.2 UNE-EN 14488-5:2007. ............................................................. 105
3.7.3 Característica de las probetas. ..................................................... 107
3.7.4 Fabricación de la probeta. ........................................................... 108
3.7.5 Ensaye de las probetas. ............................................................... 109
3.7.6 Comparación de resultados. ........................................................ 113
3.8 Cantidad de ensayos a realizar. ......................................................... 113
3.8.1 Ensayos a compresión. ............................................................... 113
3.8.2 Ensayos a flexotracción........................................................... 114
3.8.3 Ensayos de absorción de energía. ............................................... 114
CAPITULO 4: ENSAYOS A COMPRESIÓN. ........................................ 116
4.1 Introducción. ..................................................................................... 116
4.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a compresión. ................... 116
4.2.1 Resistencia. ................................................................................. 116
4.2.2 Curva de resistencia característica del hormigón sin fibra. ........ 117
4.2.3 Consistencia de datos. ................................................................. 119
8
4.3 Comportamiento del hormigón con fibra BARCHIP R50 a
compresión. ............................................................................................. 121
4.3.1 Resistencia. ................................................................................. 121
4.3.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra
BARCHIP R50. ................................................................................... 122
4.3.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra. ..................................................................................................... 124
4.3.4 Consistencia de los datos. ........................................................... 126
4.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a compresión.
................................................................................................................. 128
4.4.1 Resistencia. ................................................................................. 128
4.4.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra
DRAMIX 3D. ...................................................................................... 129
4.4.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra. ..................................................................................................... 130
4.4.4 Consistencia de los datos. ........................................................... 133
4.5 Comparación y conclusiones preliminares. ...................................... 135
4.5.1 Resistencia. ................................................................................. 135
4.5.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra. ..... 136
4.5.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra. ..................................................................................................... 136
CAPÍTULO 5: ENSAYOS A FLEXOTRACCIÓN. ................................. 138
9
5.1 Introducción. ..................................................................................... 138
5.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a flexotracción . ................ 138
5.2.1 Resistencia. ................................................................................. 138
5.2.2 Energía absorbida. ...................................................................... 139
5.2.3 Comparación con la curva característica y resistencia a la
compresión. .......................................................................................... 141
5.3 Comportamiento del hormigón con fibra BARCHIP R50 a
flexotracción............................................................................................ 142
5.3.1 Curvas carga/deformación. ......................................................... 142
5.3.2 Resistencia. ................................................................................. 146
5.3.3 Resistencia residual después de la grieta. ................................... 150
5.3.3 Absorción de energía antes de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50 .................................................. 153
5.3.4 Absorción de energía después de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50 .................................................. 158
5.3.4.1 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14
días. ...................................................................................................... 158
5.3.4.2 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas con
28 días. ................................................................................................. 159
5.3.5 Absorción total de energía en probetas prismáticas con fibra
BARCHIP R50. ................................................................................... 161
10
5.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a
flexotracción............................................................................................ 164
5.4.1 Curvas carga/deformación. ......................................................... 164
5.4.1.1 Hormigón a 14 días. ................................................................. 165
5.4.1.2 Hormigón a 28 días. ................................................................. 167
5.4.2 Resistencia. ................................................................................. 169
5.4.3 Resistencia residual después de la grieta. ................................... 173
5.4.3 Absorción de energía antes de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra DRAMIX 3D ..................................................... 176
5.4.4 Absorción de energía después de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra DRAMIX 3D. .................................................... 180
5.4.5 Absorción total de energía en probetas prismáticas con fibra
DRAMIX 3D. ...................................................................................... 183
5.5 Comparación y conclusiones preliminares. ...................................... 187
5.5.1 Curva carga/deformación. ........................................................... 187
5.5.2 Resistencia a la flexotracción. .................................................... 188
5.5.3 Carga máxima después de la grieta. ........................................... 190
5.5.4 Energía absorbida antes de la grieta. .......................................... 192
5.5.5 Energía absorbida después de la grieta. ...................................... 194
5.5.6 Absorción total de energía. ......................................................... 195
CAPÍTULO 6: ENSAYOS DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA. ................ 197
11
6.1 Introducción. ..................................................................................... 197
6.2 Comportamiento de absorción de energía del hormigón sin fibra. .. 197
6.3 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con fibra
BARCHIP R50. ....................................................................................... 199
6.3.1 Gráficos carga/deformación. ....................................................... 199
6.3.2 Resistencia. ................................................................................. 202
6.3.3 Absorción de energía. ................................................................. 206
6.4 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con fibra
DRAMIX 3D........................................................................................... 210
6.4.1 Gráficos carga/deformación. ....................................................... 210
6.4.2 Resistencia. ................................................................................. 212
6.4.3 Absorción de energía. ................................................................. 216
6.5 Comparación y conclusiones preliminares. ...................................... 219
6.5.1 Curvas carga/deformación. ......................................................... 219
6.5.2 Resistencia. ................................................................................. 220
6.5.3 Absorción de energía. ................................................................. 220
CAPÍTULO 7 : CONCLUSIONES. .......................................................... 224
7.1 Introducción. ..................................................................................... 224
7.2 Resistencia. ....................................................................................... 224
7.2.1 Resistencia a la compresión. ....................................................... 224
7.2.2 Resistencia a la flexotracción. .................................................... 225
12
7.2.3 Ensayos de absorción de energía. ............................................... 225
7.2.4 Dosificación de mejor rendimiento en fibra. .............................. 225
7.3 Absorción de energía. ....................................................................... 227
7.4 Comparación económica. .................................................................. 229
7.5 Comparación final. ............................................................................ 229
BIBLIOGRAFÍA. ....................................................................................... 230
13
INDICE DE FIGURAS.
Figura 1: diagrama tensión deformación del acero ...................................... 36
Figura 2: Horno de preparación del clinker, INACESA. Antofagasta ........ 44
Figura 3 :Proceso de hidratación del hormigón. .......................................... 48
Figura 4: Proceso de hidratación del hormigón después de una hora. ......... 49
Figura 5: Interacción entre la fibra y el árido. ............................................. 58
Figura 6: Catálogo y partes de la prensa universal TRAVYOU. Gentileza
LIEMUN ...................................................................................................... 70
Figura 7: Gráfico obtenido por el sistema de medición integrado a la prensa
universal. Ensayo a viga prismática basado en la NCh 1037 of77. ............. 71
Figura 8:Gráfico obtenido por el sistema Servotronic, a través del ensayo
Efnarc 14488-5 de absorción de energía. ..................................................... 73
Figura 9: Gráfico de distribución de áridos basados en la EFNARC14488-5.
...................................................................................................................... 77
Figura 10: Batea con mezcla sin hidratar y fibra BARCHIP R50. .............. 91
Figura 11 : Proceso de fabricación de probetas. .......................................... 91
Figura 12: Compactación de las probetas a 25 golpes. ................................ 92
Figura 13: Almacenamiento de probetas en la cámara húmeda. ................. 93
Figura 14: Prensa MATEST para hormigón ensayado a compresión. ....... 94
Figura 15: Almacenaje de probetas prismáticas y cúbicas en la cámara
húmeda. ...................................................................................................... 102
Figura 16: Medición de las probetas prismáticas. ...................................... 103
Figura 17: Medición de probetas prismáticas. ........................................... 104
Figura 18:Probeta destruida Efnarc14488-05 ............................................ 106
Figura 19:Ensayo Efnarc 14488-05 ........................................................... 107
14
Figura 20: Fabricación paneles rectangulares EFNARC 14488-5. ........... 109
Figura 21: Secuencia de ensayo EFNARC 14488-5 .................................. 111
Figura 22: Falla excéntrica EFNARC 14488-5 ......................................... 112
Figura 23: Ensayo rechazado por falta de grietas en la falla en hormigón sin
fibra. ........................................................................................................... 112
Figura 24: Grieta producida en hormigon con fibra. ................................. 113
Figura 25 : Medición de prensa MATEST para ensayos a compresión. ... 117
Figura 26: Nidos de fibras producidas por concentraciones altas en
hormigones con fibra BARCHIP R50. ...................................................... 124
Figura 27: Falla de punzonamiento en probeta con fibra BARCHIP R50 con
concentración de 30Kg/m3. ....................................................................... 202
Figura 28: Falla de punzonamiento en probeta con fibra BARCHIP R50 con
concentración de 50Kg/m3.. ...................................................................... 212
Figura 29: Nidos de fibras producidos en el hormigón sección 4.3.2 ....... 225
15
INDICE DE GRÁFICOS.
Gráfico 1: Corresponde al tipo Carga(KN)/Desplazamiento(mm) para
ensayo Efnarc 14488-5 de una probeta fibra DRAMIX 3D a 28días. ......... 73
Gráfico 2: Energía (J)/Desplazamiento(mm) para ensayo Efnarc 14488-5
correspondiente a una probeta con fibra DRAMIX 3D a 28 días. ............... 74
Gráfico 3 Comparación de la granulometría el proveedor con la norma
EFNARC 144885-5 ...................................................................................... 78
Gráfico 4: factor t requerido para un determinado grado de confianza. ...... 79
Gráfico 5: Curvas granulométricas para dosificación NCh 163 of 79. ........ 84
Gráfico 6: Comparación de las granulometrías con NCh 163of 79 ............. 86
Gráfico 7: Curva característica del hormigón sin fibra. ............................. 118
Gráfico 8: Comparación de las curvas tipicas de resistencia. .................... 119
Gráfico 9: Resistencias características del hormigón con fibra BARCHIP
R50.
123
Gráfico 10 : Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en
función de la concentración de BARCHIP R50. ....................................... 125
Gráfico 11: Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión
del hormigón con fibra BARCHIP R50. .................................................... 126
Gráfico 12: Resistencias características del hormigón con fibra DRAMIX
3D- .............................................................................................................. 130
Gráfico 13: Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en
función de la concentración de DRAMIX 3D. .......................................... 132
16
Gráfico 14:Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión
del hormigón con fibra DRAMIX 3D. ....................................................... 133
Gráfico 15: Comparación de curvas de resistencia porcentual entre fibra
BARCHIP R50 y DRAMIX 3D................................................................. 136
Gráfico 16: Grafico tensión deformación del hormigón sin fibra. ............ 139
Gráfico 17 Energía absorbida por el hormigón sin fibra. .......................... 140
Gráfico 18: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 142
Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. .................... 143
Gráfico 20: Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días
con concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 143
Gráfico 21: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 144
Gráfico 22: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. .................... 145
Gráfico 23: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ............................ 145
Gráfico 24: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a
14 días con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................ 147
Gráfico 25: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a
28 días con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................ 148
Gráfico 26: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla
sin fibra para probetas con BARCHIP R50. .............................................. 149
17
Gráfico 27: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra BARCHIP R50. ....................................... 151
Gráfico 28: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 28 días con fibra BARCHIP R50. ....................................... 152
Gráfico 29: : Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días
con fibra BARCHIP R50. .......................................................................... 153
Gráfico 30: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de
la primera grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............ 155
Gráfico 31: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de
la primera grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............ 156
Gráfico 32: Variación de la energía absorbida en función de probetas sin
fibra para hormigones con BARCHIP R50. ............................................. 157
Gráfico 33: Rango de valores de energía absorbida después de la primera
grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............................. 159
Gráfico 34: Rango de valores de energía absorbida después de la primera
grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............................. 160
Gráfico 35 Comparación de la energía absorbida después de la grieta en
probetas a 14 y 28 días con fibra BARCHIP R 50. ................................... 161
Gráfico 36: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 162
Gráfico 37: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 163
Gráfico 38: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas
con fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra......................... 164
18
Gráfico 39: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 10 y 20Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ....................... 165
Gráfico 40: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 30 y 40Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ....................... 166
Gráfico 41: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 50Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ............................... 166
Gráfico 42: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 10 y 20 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ...................... 167
Gráfico 43: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 30 y 40 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ...................... 168
Gráfico 44: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 50 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. .............................. 168
Gráfico 45: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a
14 días con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ................... 170
Gráfico 46: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a
28 días con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ................... 171
Gráfico 47: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla
sin fibra para probetas con DRAMIX 3D. ................................................. 172
Gráfico 48: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D. .......................................... 174
Gráfico 49: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D. .......................................... 175
Gráfico 50: Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con
fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 176
19
Gráfico 51:Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de
la primera grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ............... 177
Gráfico 52: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de
la primera grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ............... 178
Gráfico 53: Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en
función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D. ........... 179
Gráfico 54: Rango de valores de energía absorbida después de la primera
grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ................................ 181
Gráfico 55: Rango de valores de energía absorbida después de la primera
grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ................................ 182
Gráfico 56: Comparación de la energía absorbida después de la grieta en
probetas a 14 y 28 días con fibra DRAMIX 3D. ....................................... 183
Gráfico 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 184
Gráfico 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 185
Gráfico 59: Comparación de la energía total absorbida a 14 y 28 días en
probetas con fibra DRAMIX 3D. ............................................................... 186
Gráfico 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas
con fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra. ........................... 187
Gráfico 61: Comparación de gráficos carga/deformación del hormigón con
fibra y sin fibra. .......................................................................................... 188
Gráfico 62: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 14 días. ....... 189
Gráfico 63: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 28 días. ....... 190
Gráfico 64 : Carga máxima después de la grieta a en probetas 14 días. .... 191
20
Gráfico 65: Carga máxima después de la grieta a en probetas 28 días. ..... 192
Gráfico 66: Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 14 días193
Gráfico 67:Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 28 días 193
Gráfico 68:Energía absorbida después de la grieta a los 14 días. .............. 194
Gráfico 69:Energía absorbida después de la grieta a los 28 días ............... 195
Gráfico 70: Energía total absorbida a los 14 días. ..................................... 196
Gráfico 71:Energía total absorbida a los 28 días. ...................................... 196
Gráfico 72: Carga/deformación para paneles rectangulares sin fibra. ....... 198
Gráfico 73: Absorción de energía en probetas sin fibra. ........................... 199
Gráfico 74: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
BARCHIP R50 (5 y 10Kg/m3) .................................................................. 200
Gráfico 75: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
BARCHIP R50 (15 y 20Kg/m3) ................................................................ 200
Gráfico 76:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
BARCHIP R50 (30Kg/m3). ....................................................................... 201
Gráfico 77: Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en
los ensayos de absorción de energía con fibra BARCHIP R50. ................ 203
Gráfico 78:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción
de energía en hormigón con fibra BARCHIP a los 28 días. ...................... 205
Gráfico 79: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 206
Gráfico 80: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los
25mm, hormigón con fibra BARCHIP R50. ............................................. 207
Gráfico 81:Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP
.................................................................................................................... 208
21
Gráfico 82: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 209
Gráfico 83:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
DRAMIX 3D (10 y 20Kg/m3) ................................................................... 210
Gráfico 84:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
DRAMIX 3D (30 y 40Kg/m3) ................................................................... 211
Gráfico 85:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra
DRAMIX 3D (50Kg/m3) ........................................................................... 211
Gráfico 86:Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en los
ensayos de absorción de energía con fibra DRAMIX 3D. ........................ 213
Gráfico 87:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción
de energía en hormigón con fibra DRAMIX a los 28 días. ....................... 214
Gráfico 88: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 215
Gráfico 89: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los
25mm, hormigón con fibra DRAMIX 3D. ................................................ 216
Gráfico 90: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra
DRAMIX. ................................................................................................... 217
Gráfico 91: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 218
Gráfico 92: Comparación carga deformación. ........................................... 219
Gráfico 93: Comparación en la variación de resistencia entre fibras. ....... 220
Gráfico 94: Variación en la absorción de energía entre fibras. ................. 221
Gráfico 95: Resistencia en función del n° de fibras/m3. ........................... 222
22
Gráfico 96: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados con fibra BARCHIP R50. ........................................... 226
Gráfico 97: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados con fibra DRAMIX 3D. .............................................. 227
Gráfico 98: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra a flexotracción.
.................................................................................................................... 228
Gráfico 99: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra de absorción de
energía. ....................................................................................................... 228
23
INDICE DE TABLAS.
Tabla 1 :Resistencia relativa del hormigón en torno a los 28 días. ............. 50
Tabla 2: Resistencia del hormigón a flexotracción. ..................................... 50
Tabla 3: Resistencia del hormigón a compresión. ....................................... 51
Tabla 4: Propiedades mecánicas de las fibras. ............................................. 56
Tabla 5 Proporciones de dosificación en torno al tamaño máximo del árido.
...................................................................................................................... 61
Tabla 6: Características de la fibra BARCHIP R50 .................................... 65
Tabla 7: Características de la fibra DRAMIX 3D. ...................................... 67
Tabla 8: Características de los equipos C090-07 ......................................... 74
Tabla 9: Granulometría proporcionada por empresa PETREOS. ................ 78
Tabla 10: Condiciones para la obtención del factor S. ................................ 80
Tabla 11: Descenso del cono en función del tamaño máximo de árido. ..... 81
Tabla 12: Volumen de aire atrapado en función del tamaño máximo
nominal. ........................................................................................................ 82
Tabla 13: Resistencia media en función de la relación agua/cemento. ....... 82
Tabla 14 : Distribución las curvas granulométricas para dosificación. ....... 85
Tabla 15: Dosificación final a emplear para 1m3. ....................................... 86
Tabla 16: Dosificación a emplear para las probetas (Kg). ........................... 87
Tabla 17: Factor de desviación normal según el número de ensayos. ......... 96
Tabla 18: Evaluación el nivel de control e los ensayos según el coeficiente
de variación V1(%). ..................................................................................... 97
Tabla 19: Cantidad de probetas a compresión a realizar. .......................... 114
Tabla 20: Cantidad de probetas a flexotracción a realizar. ........................ 114
Tabla 21: Cantidad de probetas de absorción de energía a realizar. .......... 115
24
Tabla 22: Resistencia del hormigón a compresión sin fibra. ..................... 116
Tabla 23: Curva característica de resistencia del hormigón a compresión en
torno a los días. .......................................................................................... 118
Tabla 24: Análisis de factibilidad de datos y obtención del factor R. ....... 120
Tabla 25: Nivel de control de ensayos para los ensayos a compresión
realizados. ................................................................................................... 120
Tabla 26: Cargas máximas obtenidas en función de la concentración, fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 121
Tabla 27: Resistencias máximas a compresión en función de la
concentración , fibra BARCHIP R50. ........................................................ 122
Tabla 28: Resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.
.................................................................................................................... 122
Tabla 29: Resistencia relativa del hormigón con fibra BARCHIP R50 en
torno de su original sin fibra. ..................................................................... 124
Tabla 30:Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 126
Tabla 31: Determinación del factor S1 para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 127
Tabla 32: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con
fibra BARCHIP R50. ................................................................................. 127
Tabla 33: Nivel de control de ensayos para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 127
Tabla 34: Cargas máximas obtenidas en función de la concentración, fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 128
25
Tabla 35: Resistencias máximas obtenidas en función de la concentración,
fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 129
Tabla 36:Resistencias promedios del hormigón con fibra DRAMIX 3D.. 129
Tabla 37:Resistencia relativa del hormigón con fibra DRAMIX 3D en torno
de su original sin fibra. ............................................................................... 131
Tabla 38 :Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D .............................................................................................. 133
Tabla 39: Determinación del factor S1 para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D .............................................................................................. 134
Tabla 40: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con
fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 134
Tabla 41: Nivel de control de ensayos para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 135
Tabla 42: Resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra. .............. 138
Tabla 43: Energía absorbida por el hormigón sin fibra. ............................ 140
Tabla 44 :Resistencia del hormigón a flexotracción en torno a compresión.
.................................................................................................................... 141
Tabla 45 : Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................................. 146
Tabla 46: Resistencia a flexotracción en probetas a 28 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................................. 147
Tabla 47: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 148
Tabla 48: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla
sin fibra para probetas con BARCHIP R50. .............................................. 149
26
Tabla 49: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con
distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................... 150
Tabla 50: Resistencia residual (q2) de la fibra en probetas a 28 días con
distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................... 152
Tabla 51: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............................................ 154
Tabla 52: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............................................ 155
Tabla 53 :Energía promedio absorbida para hormigones con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 156
Tabla 54 : Variación de la energía absorbida en función de probetas sin
fibra para hormigones con BARCHIP R50. ............................................. 157
Tabla 55: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14
días con fibra BARCHIP R50. ................................................................... 158
Tabla 56: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 28
días con fibra BARCHIP R50. ................................................................... 159
Tabla 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP
R50. ............................................................................................................ 161
Tabla 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP
R50. ............................................................................................................ 162
Tabla 59: Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra
BARCHIP R 50 .......................................................................................... 163
Tabla 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con
fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra. .............................. 164
27
Tabla 61: Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D. .................................................... 169
Tabla 62: Resistencia a flexotracción en probetas a 28 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D. .................................................... 170
Tabla 63: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 171
Tabla 64: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla
sin fibra para probetas con DRAMIX 3D. ................................................. 172
Tabla 65: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con
distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ...................................... 173
Tabla 66: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con
distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ...................................... 175
Tabla 67: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ............................................... 177
Tabla 68: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ............................................... 177
Tabla 69: Energía promedio absorbida antes de la primera grieta para
hormigones con fibra DRAMIX 3D. ......................................................... 178
Tabla 70:Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en
función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D. ........... 179
Tabla 71: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14
días con fibra DRAMIX 3D. ...................................................................... 180
Tabla 72: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 28
días con fibra DRAMIX 3D. ...................................................................... 181
28
Tabla 73: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX
3D. .............................................................................................................. 184
Tabla 74:Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX
3D. .............................................................................................................. 185
Tabla 75: Promedio de energía total absorbida a flexotracción en probetas
con fibra DRAMIX 3D. ............................................................................. 186
Tabla 76: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con
fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra ................................... 187
Tabla 77: Resistencias máximas en probetas con BARCHIP R50 en ensayos
de absorción de energía. ............................................................................. 203
Tabla 78: Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de
energía para el hormigón con fibra BARCHIP R50. ................................. 204
Tabla 79: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra. 204
Tabla 80: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 206
Tabla 81: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra
BARCHIP R50. .......................................................................................... 207
Tabla 82: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP
R50 ............................................................................................................. 207
Tabla 83: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP
.................................................................................................................... 208
Tabla 84: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 209
Tabla 85:Resistencias máximas en probetas con DRAMIX 3D en ensayos
de absorción de energía. ............................................................................. 213
29
Tabla 86:Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de
energía para el hormigón con fibra DRAMIX 3D. .................................... 213
Tabla 87: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra. 214
Tabla 88: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 215
Tabla 89: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra
DRAMIX 3D. ............................................................................................. 216
Tabla 90: Absorción de energía promedio en hormigón con fibra DRAMIX
3D. .............................................................................................................. 217
Tabla 91: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra
DRAMIX. ................................................................................................... 217
Tabla 92: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados. ..................................................................................... 218
Tabla 93: Resistencia en función del n° de fibras/m3. .............................. 222
30
CAPÍTULO 1 :INTRODUCCIÓN.
1.1 Generalidades.
El hormigón es un material ampliamente usado en la construcción debido a
economía, su trabajabilidad y capacidad de poder moldearse a cualquier
forma que se le desee.
Debido a su poca resistencia a la tracción y corte, las tecnologías han
llevado a reforzar el hormigón con barras de acero, convirtiendo al material
en hormigón armado.
Las nuevas demandas del mercado han llevado al hormigón a buscar nuevas
alternativas de refuerzo que mantengan su trabajabilidad y aumenten su
resistencia, buscando el diseño más económico.
El hormigón con fibra es una variable de refuerzo usada principalmente
como hormigón proyectado, debido a que aumenta la resistencia a la
tracción de forma general y homogénea en comparación al hormigón
reforzado con barras de acero.
Hay una gran cantidad de variedad de fibras utilizadas para reforzar el
hormigón, ya sea en tamaño, forma y material. Para esta memoria se
utilizara la fibra BARCHIP; fibra rugosa de polipropileno de 48mm de
longitud, y se comparará con una fibra de acero estándar.
La presente memoria pretende analizar las presuntas mejoras que puede
obtener el hormigón al agregarse esta fibra. En particular observar las
31
mejoras mecánicas que pueda obtener este material sobre el mismo material
sin fibra.
32
1.2 Objetivos.
1.2.1 Objetivos generales.
Contribuir al estudio de las propiedades, ventajas y desventajas del
hormigón con fibra.
1.2.2 Objetivos específicos.
Analizar las mejoras de las propiedades mecánicas que la fibra
BARCHIP le proporciona al hormigón como material, comparando
con los ensayos a flexión, compresión y ensayo de absorción de
energía
Encontrar la concentración de fibra mas óptima que brinde el mejor
rendimiento
Comparar resultados con hormigones que incluyan otras fibras.
33
1.3 Justificación.
Dentro de la tecnología de los materiales el mercado ha obligado a la
industria a optar por nuevas tecnologías que sean más eficientes,
disminuyendo costos y mejorando los niveles de seguridad laboral.
En ese sentido el hormigón con fibra es una tecnología relativamente nueva
y muy usada en la actualidad, ya sea como shotcrete, UHPC, Morteros,
entre otros). Existen distintos tipos de fibra, ya sea en su composición o
forma. Dentro del material que buenos resultados ha dado esta la fibra de
polipropileno.
Es por eso que nace la necesidad de mejorar las características del hormigón
como material y nace la necesitad de corroborar estudios hechos acerca de
esta fibra en especial.
34
CAPÍTULO 2: DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA.
2.1 Propiedades mecánicas de los materiales.
2.1.1 Tensión.
Se define tensión a la fuerza que actúa en un elemento de un cuerpo, por
unidad de área.
2.1.2 Esfuerzo interno.
Se definen como un conjunto de fuerzas y momentos estáticamente
equivalentes a la distribución de tensiones internas sobre el área de esa
sección. Así, por ejemplo, los esfuerzos sobre una sección transversal plana
de una viga son igual a la integral de las tensiones t sobre esa área plana.
Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares a la sección
de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes a la sección de la
viga (o superficie de la placa o lámina):
Esfuerzo normal: es el que viene dado por la resultante en el sentido
axial del elemento seleccionado σ, es decir, perpendiculares al plano
del elemento de área.
Esfuerzo cortante: es el que viene dado por la resultante de tensiones
en el sentido del plano del elemento de área, es decir ,tangencial al
área para la cual se pretende determinar el esfuerzo cortante.
2.1.3 Deformación unitaria.
Se define como el cambio de longitud por unidad de longitud. En términos
matemáticos viene dado por la siguiente expresión.
35
Donde:
: Deformación del elemento debido a una carga.
L: Longitud inicial del elemento
2.1.4 Curva tensión deformación.
Es una curva que se obtiene de forma experimental al medir la deformación
unitaria de una barra en función del esfuerzo normal que se le aplica. Este
comportamiento es propio del tipo de material que se estudia. A modo de
ejemplo, el acero es uno de los más estudiados en la ingeniería civil por su
vasta utilidad como material de construcción. Además su curva tensión
deformación es una de las más completas por pasar por muchos estados.
Según el código ACI 318-2008 su curva tensión deformación para tracción
se puede definir por los siguientes rangos (fig1).
36
Figura 1: diagrama tensión deformación del acero
2.1.4.1 Límite de proporcionalidad.
Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de
proporcionalidad, es un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la
tan conocida relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación
enunciada en el año 1678 por Robert Hooke. Cabe resaltar que, más allá la
deformación deja de ser proporcional a la tensión.
2.1.4.2 Limite de elasticidad o limite elástico.
Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma
original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual
llamada de formación permanente.
37
2.1.4.3 Punto de fluencia.
Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del
material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede
disminuir mientras dura la fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la
fluencia es característico del acero al carbono, mientras que hay otros tipos
de aceros, aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no
manifiesta.
2.1.4.4Esfuerzo máximo.
Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.
2.1.5 Elasticidad.
Suponemos que un cuerpo está formado por partículas pequeñas o
moléculas entre las cuales actúan fuerzas. Estas fuerzas moleculares se
oponen a cambios de forma del cuerpo cuando sobre el actúan fuerzas
externas.
Si un sistema externo de fuerzas se aplica al cuerpo sus partículas se
desplaza y estos desplazamientos mutuos continúan hasta que se establece
equilibrio entre el sistema externo de fuerzas y las fuerzas internas.
Se dice en este caso que el cuerpo está en deformación
2.1.6 Ley de Hooke.
Ley obtenida de experimentos realizados en barras primaticas sometidas a
tracción los cuales han hecho ver que entre ciertos límites, (rango elástico)
el alargamiento/acortamiento de una barra es proporcional a la fuerza
38
traccionante/compresora. Esta sencilla relación lineal entre fuerzas y
deformaciones fue enunciada por primera vez por el investigador Robert
Hooke en 1678-Robert Hooke. De potentia restitutiva 1678-. La propiedad
de alargamiento proporcional a la fuerza es válida para ciertos rangos de
valores para cada material
En términos matemáticos la ley de Hooke viene dada por la siguiente
expresión.
Donde
- P: Fuerza a la que se le somete el elemento. Para el caso de barra
prismática o probeta esta carga tiene que estar lo más centrada
posible.
- L: Longitud de la barra.
- A: Aérea de la sección transversal de la barra.
- E: Constante determinada por los experimentos de Hooke de la
relación esfuerzos vs deformación. Esta constante toma el nombre de
módulo de elasticidad y distinta según el material que se analice.
- Dada esta expresión se llega a una expresión más simple y
generalizada de la ley de Hooke dada como
39
Donde :
- : Deformación unitaria dada por
- : Tensión en el sentido axial del elemento
2.1.7 Ductilidad.
Capacidad de un material a deformarse ante un esfuerzo, sin presentar
rotura. A diferencia de la elasticidad, esta propiedad si considera el rango de
las deformaciones permanentes.
2.1.8 Tenacidad.
Capacidad de un material a deformarse andes de romperse. A diferencia de
la ductilidad este se traduce en la energía que absorbe a modo de
deformación el cuerpo desde que se comienza a cargar, hasta que llega a la
rotura.
2.1.9 Resiliencia.
Se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad
de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa
el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo
externo realizado para una cierta deformación.
2.2 El hormigón como material.
2.2.1 Definición.
Hormigón procede del término formicō (o formáceo), palabra latina que
alude a la cualidad de «moldeable» o «dar forma». El término concreto,
40
definido en el diccionario de la RAE como americanismo, también es
originario del latín: procede de la palabra concretus, que significa «crecer
unidos», o «unir». Concretus es una palabra compuesta del prefijo es com-
(unión) y el participio pasado del verbo crĕscere (crecer). Su uso en idioma
español se transmite por vía de la cultura anglosajona, como anglicismo (o
calco semántico), siendo la voz inglesa original concrete. Etimológicamente
concreto es sinónimo de concrecionado y concreción que es la unión de
diversas partículas para formar una masa.
2.2.2 Composición.
En términos científicos, el hormigón es un material compuesto empleado en
construcción, ya sea como mortero o estructura resistente, formado
esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos
de un agregado, agua y aditivos específicos.
El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento, que
(generalmente cemento Portland) mezclado con una proporción adecuada
de se produce una reacción de hidratación. Las partículas de agregados,
dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, se les llama áridos
(que se clasifican en grava, gravilla y arena).
La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un
agregado) se denomina mortero. Este sirve principalmente como adhesivo
para materiales de construcción como bloques, cerámicas o terminaciones.
El hormigón estructural contiene áridos que según las proporciones de cada
uno de sus constituyentes caracteriza a este material. Se considera hormigón
41
pesado aquel que posee una densidad de más de 3200 kg/m3 debido al
empleo de agregados densos (empleado protección contra las radiaciones),
el hormigón normal empleado en estructuras que posee una densidad de
2400 kg/m3 y el hormigón ligero con densidades de 1800 kg/m3
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien
los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a
otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.), por este motivo es
habitual usarlo asociado a ciertas armaduras de acero, recibiendo en este
caso la denominación de hormigón armado, o concreto pre-reforzado en
algunos lugares; comportándose el conjunto muy favorablemente ante las
diversas solicitaciones. Cuando se proyecta una estructura de hormigón
armado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de
hormigón, los aditivos y el acero que hay que colocar en función de los
esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará
expuesto.
A finales del siglo XX, es el material más empleado en la industria de la
construcción. Se le da forma mediante el empleo de cajas denominadas:
encofrados. Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería,
tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso
en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su
utilización es imprescindible para conformar la cimentación. La variedad de
hormigones que han ido apareciendo a finales del siglo XX, ha permitido
que existan: hormigones reforzados con fibras de vidrio (GRC), hormigones
42
celulares que se aligeran con aire, aligerados con fibras naturales,
autocompactantes.
2.2.3 Cemento.
El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y
arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de
endurecerse al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos
(grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que
fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada
hormigón o concreto.
Desde el punto de vista químico consiste esencialmente en silicato cálcico
hidratado (S-C-H), este compuesto es el principal responsable de sus
características adhesivas. Se denomina cemento hidráulico cuando el
cemento, resultante de su hidratación, es estable en condiciones de entorno
acuosas. Además, para poder modificar algunas de sus características o
comportamiento, se pueden añadir aditivos y adiciones, existiendo una gran
variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado,
fluidificantes, impermeabilizantes, fibras, etc.
Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:
de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en
proporción 1 a 4 aproximadamente;
de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen
orgánico o volcánico.
43
El cemento más utilizado como aglomerante en Chile para la preparación
del hormigón es el cemento portland. Este material se obtiene a través de la
pulverización del clinker portland (P. Kumar Mehta & Paulo J.M. Montero
(1986). Pretince-Hall International. ed (en Inglés). Concrete Structure,
Properties, and Materials (Segunda edición)), al que se le añade una o más
formas de yeso. Cuando el cemento portland es mezcla do con el agua, se
obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes
que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un
período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El
proceso de solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación
mineral.
El clinker portland se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura
que está entre 1350 y 1450 °C. El clínker es el producto del horno (fig 2)
que se muele para fabricar el cemento portland.
44
Figura 2: Horno de preparación del clinker, INACESA. Antofagasta
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se
obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más
fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el
revestimiento externo de edificios.
2.2.4 Árido.
Se denomina árido al material granulado que se utiliza como materia prima
en la construcción. El árido se diferencia de otros materiales por su
estabilidad química y su resistencia mecánica, y se caracteriza por su
tamaño. No se consideran como áridos a aquellas sustancias minerales
utilizadas como materias primas en procesos industriales debido a su
composición química.
45
En cuanto a su forma se distinguen en redondeados (o rodados) y
procedentes de machaqueo. Este último presenta formas angulosas debido a
la fracturación mecánica necesaria para su obtención.
Las rocas de las que se extraen áridos naturales son:
Rocas calcáreas sedimentarias (caliza y dolomía)
Arenas y gravas
Rocas ígneas y metamórficas (granito, basalto y cuarcita)
El árido artificial es el que procede de un proceso industrial y ha sido
sometido a alguna modificación físico-química o de otro tipo.(como por
ejemplo arcilla)
El árido reciclado es el que resulta del reciclaje de residuos de demoliciones
o construcciones y de escombros.
En el caso de los áridos, estos son los responsables de la estructura
resistente del material. El árido que tiene mayor responsabilidad en el
conjunto es la arena. Según Jiménez Montoya no es posible hacer un buen
hormigón sin una buena arena. Las mejores arenas son las de río, que
normalmente son cuarzo puro, por lo que aseguran su resistencia y
durabilidad. (Jiménez Montoya, op. cit., p.37-43)
Los áridos que se emplean en hormigones se obtienen mezclando tres o
cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una granulometría óptima.
Tres factores intervienen en una granulometría adecuada: el tamaño
máximo del árido, la compacidad y el contenido de granos finos. Cuando
46
mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las necesidades de
cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene limitado por las
dimensiones mínimas del elemento a construir o por la separación entre
armaduras, ya que esos huecos deben quedar rellenos por el hormigón y,
por tanto, por los áridos de mayor tamaño. En una mezcla de áridos una
compacidad elevada es aquella que deja pocos huecos; se consigue con
mezclas pobres en arenas y gran proporción de áridos gruesos, precisando
poca agua de amasado; su gran dificultad es conseguir compactar el
hormigón, pero si se dispone de medios suficientes para ello el resultado
son hormigones muy resistentes. En cuanto al contenido de granos finos,
estos hacen la mezcla más trabajable pero precisan más agua de amasado y
de cemento. En cada caso hay que encontrar una fórmula de compromiso
teniendo en cuenta los distintos factores.
2.2.5 Agua en el hormigón.
El agua, es considerada como materia prima para la confección y el curado
del hormigón, este debe cumplir con determinadas normas de calidad la
cual varía de país en país. Desde el punto de vista mecánico la relación de
agua con el cemento determina la resistencia a la compresión, durabilidad,
coeficientes de retracción y fluencia, es natural pensar eso, ya que, en
estricto rigor, si se tiene mucho cemento y poca agua, no todas las
partículas de este estarán recubiertas por agua, por lo cual habrán partículas
“secas” de cemento en la mezcla y la esta será débil. Por otro lado si la
mezcla tiene mucha cantidad de agua el cemento quedara muy acuosa y
estará diluida en el agua, por lo tanto hay un valor optimo de agua para
obtener una buena resistencia del hormigón.
47
Una cantidad de cemento, requiere de una cantidad fija de agua para
desarrollar todo su potencial de resistencia, se han comprobado dicha
cantidad de agua es un 26% la masa del cemento; esto quiere decir que cada
kilogramo de cemento requiere de alrededor 260 gramos de agua para
combinarse químicamente con ella.
La pasta formada por el agua y el cemento se vuelve porosa y más débil
cuanto más agua se emplea en la mezcla.
Un hormigón con pasta en consistencia optima solo se puede conseguir en
laboratorio para fines de investigación y con procedimientos sofisticado.
De esta forma se pueden obtener resistencias superiores a 100Mpa. Para
fines prácticos, es decir hormigón que se pueda colocar en obra con la
docilidad suficiente, no hay más remedio que diluir la pasta para que pueda
“mojar” las partículas de piedra y se pueda moldear y trasladar de forma
eficiente. Las cantidades de agua que se emplean corrientemente son de 55
a 60% de la masa del cemento con lo cual la resistencia del hormigón se ve
reducida a más de la mitad de su máximo potencial. Pero hay obreros y
profesionales que emplean cantidades de agua aun mayores, reduciendo la
resistencia a niveles poco seguros. Por lo tanto hay que tratar de utilizar el
agua mínima que cumpla las condiciones de trabajabilidad y resistencia.
En caso que se necesite hormigones dóciles y de alta resistencia se puede
contar con aditivos que logran el objetivo de resistencia y docilidad con
poco porcentaje de agua.
48
2.2.6 Curado del hormigón.
Cuando se realiza la mezcla de hormigón, la reacción termo química de la
mezcla libera agua, lo cual es perjudicial para lo que se quiere ya que se
pierda agua del proceso de amasado y el hormigón no gana resistencia. El
proceso con el que se mantiene hidratado el hormigón durante el desarrollo
de su resistencia se llama curado.
2.2.6.1 Resistencia en función del agua.
Cuando el hormigón es hidratado, las moléculas de agua humedecen la
superficie de las partículas de cemento (fig 3).
Figura 3 :Proceso de hidratación del hormigón.
A los pocos minutos el cemento se convierte en un gel coloidal,
desarrollando fibrillas o tentáculos que parten cada grano, formando un
entramado. A las pocas horas solo pocas partículas se habrán hidratado por
completo (fig 4).
49
Figura 4: Proceso de hidratación del hormigón después de una hora.
Por lo tanto es indispensable mantener el agua de amasado en el hormigón
para que de esta forma, estas ingresen al interior de todas las partículas de
cemento. Por lo tanto si se deja secar el hormigón, se detiene el proceso de
hidrólisis en forma permanente.
2.2.7 Fraguado y endurecimiento.
La principal cualidad de la pasta de hormigón es que el proceso de fraguado
y endurecimiento son un único proceso de hidratación continua tal como se
presento anteriormente. A medida que el cemento invadido por el agua, el
gel que se forma consta de fibrillas más gruesas y largas las que se
entraman dando mayor resistencia al hormigón. (Soria, op. cit., p.158-162)
En condiciones normales un hormigón portland normal comienza a fraguar
entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y
termina el fraguado trascurridas sobre 10 ó 12 horas. Después comienza el
endurecimiento que lleva un ritmo rápido en los primeros días hasta llegar
al primer mes, para después aumentar más lentamente hasta llegar al año
donde prácticamente se estabiliza. (Tejero, op. cit., p.103) En el cuadro
siguiente se observa la evolución de la resistencia a compresión de un
50
hormigón tomando como unidad la resistencia a 28 días, siendo cifras
orientativas (Jiménez Montoya, op. cit., p.128)
Tabla 1 :Resistencia relativa del hormigón en torno a los 28 días.
Edad del Hormigón en
días
3 7 28 90 360
Resistencia a compresión 0,4 0,65 1 1,2 1,35
2.2.8 Resistencia y clasificación.
Según su utilización, es la resistencia quien le da nombre al hormigón,
siendo este diferenciado por su resistencia a flexotracción (HF) o el más
usado que es la resistencia alta compresión (H).
Tabla 2: Resistencia del hormigón a flexotracción.
Grados de flexotracción Resistencia especificada,
MPa (kgf/cm²)
HF3 3 30
HF3,5 3,5 35
HF4 4 40
HF4,5 4,5 45
HF5 5 50
HF5,5 5,5 55
HF6 6 60
Para la clasificación del hormigón a flexotracción, la Norma chilena NCh
170 clasifica la resistencia máxima especificada del hormigón a
flexotracción, , medidas en probetas prismáticas de 150x150mm de área
51
transversal y 300mm como mínimo de largo. Estipulado por la norma
NCh1017 of 75 a la edad de 28 días.
Para el caso de clasificación por resistencia a compresión, la norma NCh
170 clasifica las probetas por su resistencia máxima especificada a
compresión, , medida en probetas cúbicas de 200mm de arista, de acuerdo
a la norma NCh 1017 y NCh 1037, a la edad de 28 días.
Tabla 3: Resistencia del hormigón a compresión.
Grados de compresión Resistencia especificada,
MPa (Kgf/cm²)
H5 5 50
H10 10 100
H15 15 150
H20 20 200
H25 25 250
H30 30 300
H35 35 350
H40 40 400
H45 45 450
H50 50 500
Como el hormigón es un material anisotropico, es imposible lograr que
todas las probetas tengan una sola resistencia. Al medir muchas probetas se
52
identifica que las resistencias máximas de las probetas se representadas por
una distribución normal. Para asegurarse que se tenga la resistencia
requerida, se establece un nivel de confianza que usualmente es de 95%. Lo
que se traduce en que solo el 5% de todas las probetas ensayadas fallen
antes de alcanzar el valor de resistencia para el que fueron diseñadas.
2.2.9 Dosificación.
La dosificación es el proceso en el cual los materiales tales como los áridos
(arena y grava), el agua y el cemento son mezclados en proporciones tales
para obtener la trabajabilidad y resistencia requerida en 1m3 de hormigón.
En resumen. La norma NCh 170 define la siguiente metodología para
obtener una dosificación.
1) Se debe tener la resistencia requerida , que naturalmente tiene que ser
mayor a la resistencia especificada . Para obtener se debe tener claro el
nivel de confianza que se ha de utilizar y la resistencia especificada .
2) Establecer la relación agua cemento en función de la resistencia del
hormigón. Esta se puede obtener de registros de ensayos anteriores que
demuestren que se cumpla con la resistencia media requerida.
Otra forma de obtenerla es de forma experimental. Consiste en hacer
pruebas según la NCh 1018 para muestras de cemento con diferente
relación de agua cemento pero con la misma docilidad requerida, de modo
que se produzcan resistencias mayores a la media requerida.
La última forma es utilizar las tablas 3 y 4 de la norma NCh 170 que
indican directamente la resistencia requerida. El único problema es que para
53
obtener la docilidad requerida en obra se debe utilizar la tabla 22, que está
en función del tamaño máximo nominal de árido. Esto puede resultar más
complejo a la hora de obtener lo requerido.
3) Se debe determinar la cantidad de áridos y su relación. Para esto se
requiere saber la granulometría y densidad, ya la relación optimas
resistencia y docilidad dada en la norma NCh 170.
4) Finalmente se añade un contenido de aire en función y del tamaño
máximo nominal del árido y los aditivos necesarios.
2.3 El hormigón reforzado con fibra.
2.3.1 Antecedentes.
Las fibras se han utilizado como refuerzo desde la antigüedad.
Históricamente, los pelos de caballo se utilizaban en el mortero y la paja en
ladrillos de barro. A principios de 1900, las fibras de asbesto(amianto) se
utilizaban en el hormigón, y , en la década de 1950 surge el concepto e
materiales compuestos y el hormigón reforzado con fibras fue uno de los
temas de interés. Había una necesidad de encontrar un reemplazo para el
amianto utilizando en materiales de construcción de hormigón y otros ,una
vez que los riesgos para la salud asociados con la sustancia fueron
descubiertos.
En la década de 1960, el acero, el vidrio (GFRC), y las fibras sintéticas,
como las fibras de polipropileno, se utilizan para el refuerzo del hormigón,
y la investigación de los hormigón reforzados con nuevas fibras continua en
la actualidad.
54
Los antecedentes más inmediatos se encuentran en 1911, año en el que
Graham utilizó por primera vez fibras de acero para incrementar la
resistencia y estabilidad del hormigón armado convencional. Sin embargo,
los primeros estudios científicos sobre este tema se deben a Griffith, en
1920, a los que siguieron en 1963 los de Romualdi - Bastón, y Romualdi-
Mandel.
2.3.2 Definición.
Carmona Malatesta & Manuel Cabrera Contreras (2008) definen el
hormigón con fibra de la siguiente forma:
"Se define hormigón con fibra al tipo de hormigón que en vez de
llevar refuerzos longitudinales gruesos como barras de acero, lleva
viruta o fibras de algún material".
La instrucción de hormigón estructural española en su Anejo 14 (2008)
completa tal definición agregando:
"Los FRC se definen como aquellos hormigones que incluyen en su
composición, fibras cortas, discretas y aleatoriamente distribuidas en
su masa".
Por otro lado el hormigón con fibras, la definición del ACI-544.1R-96
restringe definiendo al hormigón con fibra como.
"hormigón hecho a partir de cementos hidráulicos, contenido de
áridos finos, o finos y gruesos, y fibras discretas continuas".
55
Definición incompleta que no considera a los hormigones con fibra no
proyectados.
2.3.3 Aporte de la fibra al hormigón.
Los hormigones con fibra proporcionan una mayor energía de rotura
pudiendo implicar la sustitución parcial o total de armadura en algunas
aplicaciones; en el caso de que las fibras no tengan función estructural
suponen una mejora ante determinadas propiedades como por ejemplo el
control de la fisuración por retracción, incremento de la resistencia al fuego,
abrasión, impacto y otros. Mármol, Patricia (2010), comenta.
"Las fibras son empleadas en aplicaciones estructurales en busca de
beneficios adicionales en cuanto a reducción de mano de obra,
incremento de la durabilidad y reducción o eliminación de refuerzo
tradicional".
EL hormigón soporta esfuerzos a tracción que son transmitidos por
adherencia a las fibras. Una vez se ha producido micro-fisura estos
controlan la fisuración y reducen la intensidad de la misma a la vez que
mejoran la tenacidad.
2.3.4 Tipos de fibra.
Esencialmente, la naturaleza y el tipo de fibras determinan la efectividad de
la acción de refuerzo y la eficacia de la transmisión. En la actualidad se
utilizan diversos tipos de fibras. La tabla 2-3 muestra algunos de los
materiales más comunes empleados para fabricar fibras, con indicación de
sus principales características.
56
Tabla 4: Propiedades mecánicas de las fibras.
Tipo de
fibra
Diámetro
equivalente(m
m)
Densidad
(Kg/m3)
Resistenci
a a la
tracción
(MPa)
Modulo
de Young
(GPa)
Alargamien
to de rotura
(%)
Acrílico 0.02-0.35 1100 200-400 2 1.1
Asbesto 0.0015-0.02 3200 600-1000 83-138 1-2
Algodón 0.2-0.6 1500 400-700 4.8 3-10
Vidrio 0.005-0.15 2500 1000-
2600
70-80 1.5-3.5
Grafito 0.008-0.009 1900 1000-
2600
230-415 0.5-1
Aramida 0.01 1450 3500-
3600
65-133 2.1-4
Nylon 0.02-1 1100 760-820 4.1 16-20
Poliéster 0.02-0.4 1400 720-860 8.3 11-13
Acero 0.15-1 7840 345-3000 200 4-10
2.3.5 Consideraciones sobre los componentes del hormigón con fibra.
2.3.5.1 Cemento.
El cemento es un componente decisivo en la docilidad del material en
estado fresco y posteriormente en las características mecánicas del
hormigón endurecido. Se puede emplear cualquier cemento que cumpla con
los requisitos establecidos para un hormigón tradicional siempre que sea
capaz de proporcionar al hormigón las características que exige el proyecto.
Cuanto mayor sea el contenido de fibras y menor el tamaño del árido, será
necesario emplear una mayor cantidad de cemento con la finalidad de
proporcionar más pasta.
57
2.3.5.2 Agua.
Se puede emplear agua que cumpla con los requisitos tradicionales para
hormigón armado, poniendo especial atención a los agentes que puedan
afectar la fibra en particular. El aumento de la consistencia debido al uso de
las fibras debe ser compensado siempre con la adición de aditivos
reductores de agua, sin modificar la dosificación prevista. - EHE 2008
Anejo 14, recomendaciones para el uso de hormigón con fibra.
2.3.5.3 Áridos.
Los tamaños de áridos deben tener unos tamaños de partícula,
granulometría y formas adecuadas para un hormigón con fibra.
Se pueden emplear áridos rodados o machacados, siendo más adecuado el
empleo de los primeros (especialmente en la arena) ya que para valores
idénticos de relación agua/ cemento se obtiene mejor docilidad que con los
áridos machacados.
Respecto al contenido de finos, cuando se adicionan fibras de acero es
aconsejable incorporar mayor cantidad de finos para reducir el riesgo de
segregación, aumentar la cohesión y favorecer la movilidad de fibras.
La movilidad potencial de las fibras depende de la proporción de árido
grueso y del tamaño máximo de árido. Cuanto mayor sean estos dos
parámetros menor será la movilidad potencial de fibras.( Hannant 1978). La
JSCE (Japan Society of Engineers) plantea que el valor óptimo del tamaño
de árido sea inferior a la mitad de la longitud de la fibra.
58
Figura 5: Interacción entre la fibra y el árido.
Figura 5 Tamaño del árido en la distribución de la fibra (Hannant,1978).
Tamaños máximos de árido mayores de 20mm no son recomendados,
aunque en algunos estudios se han empleado áridos de hasta 38mm con
resultados satisfactorios -ACI-544.3r-08,2008-. Se recomienda que también
el tamaño del árido no supere:
2/3 de la longitud máxima de la fibra.
1/5 del lado menor del elemento
3/4 de la distancia entre las barras de armado.
La relación árido grueso/árido fino (Gr/Ar) suele reducirse respecto de lo
especificado para un hormigón tradicional con las mismas exigencias de
resistencia, ya que un mayor volumen de mortero facilita la movilidad de la
fibras. Se debe buscar una relación Gr/Ar óptima que proporcione docilidad
y resistencia deseada.
2.3.5.4 Aditivos.
Al adicionar fibras al hormigón (principalmente en altas proporciones), éste
sufre una reducción sustancial de docilidad. Con el fin de no adicionar agua,
59
ni afectar la resistencia y durabilidad esperadas, se emplean
superfluidificantes.
De cualquier manera , si se pretende hacer muy fluido un hormigón con un
volumen de fibras alto y no se controla adecuadamente la granulometría de
los áridos y de la distribución de fibras en el hormigón , puede producirse
conglomerados concentrados
2.4 Tipos de hormigones reforzados con fibra.
2.4.1 Hormigón reforzado con fibras de vidrio.
Con idea de reducir el grosor de las piezas de hormigón y hacerlos aptos
para su uso en cerramientos de fachada, se sustituyó el acero por hebras de
fibra de vidrio, que no requieren dicha protección, obteniendo así paneles
más finos (otra teoría, no documentada sugiere que el empleo de fibra de
vidrio surgió en un intento de ahorrar acero para la industria bélica durante
la II Guerra mundial). Finalmente en la década de los 60, empezó a utilizar
fibra de vidrio en sustitución del asbesto, por el potencial cancerígeno de
este ultimo. -Mármol Patricia (2010) Características del hormigón con fibra
de acero.
2.4.2 Hormigón reforzado con fibras de acero.
A diferencia de las fibras de vidrio, estas están formadas , por un
conglomerante hidráulico, generalmente cemento portland, áridos finos y
gruesos, agua y fibras de acero discontinuas cuya misión es contribuir a la
mejora de determinadas características de los hormigones.
60
Estos hormigones tienen menos docilidad que los hormigones tradicionales.
Debe proveerse una dispersión uniforme de las fibras y prevenirse una
segregación o agrupación de las mismas (erizos).
Los SFRC (Steel Fiber Reinforced Concrete) están constituidos
esencialmente por los mismos componentes que un hormigón tradicional.
La inclusión de las fibras, además de alterar el comportamiento del
hormigón en estado endurecido, también lo hace en estado fresco, por lo
que a algunos de los componentes se les exigen condiciones que en los
hormigones tradicionales no son necesarias.
En función de la cantidad de fibras que se van a adicionar al hormigón y de
la geometría de éstas, el material compuesto tendrá que sufrir ciertas
modificaciones respecto de un hormigón tradicional. Estas modificaciones
pasan principalmente por una limitación en el tamaño máximo del árido,
menores valores de relación grava- arena, mayores cantidades de aditivos
reductores de agua y mayor demanda de finos entre otros. La tabla 5
Muestra el rango de proporciones para un SFRC según el ACI Committee
544.1R-96 (2009).
61
Tabla 5 Proporciones de dosificación en torno al tamaño máximo del árido.
Componentes de la
mezcla
Tamaño máximo de árido (mm)
10 20 40
Cemento (kg/m3) 350-600 300-350 280-415
Agua/Cemento 0.35-0.45 0.35-
0.50
0.35-0.55
%árido fino-grueso 45-60 45-55 40-55
%árido ocluido 4-8 4-6 4-8
Fibras conformadas
(Vf%)
0.4-1.0 0.3-0.8 0.2-0.7
Fibras planas(Vf%) 0.8-2.0 0.6-1.6 0.4-1.4
2.4.3 Hormigones reforzados con fibra poliméricas.
Las fibras poliméricas atrajeron la atención de los investigadores para
reforzar el hormigón en la primera mitad de los años 60.
Estas ,están formadas por un material polimérico ya sea el polipropileno,
polietileno de alta densidad, aramida, alcohol de polivinilo, acrílico, nylons
o poliéster entre otros. Los cuales pasan por un proceso de extrusionado y
cortado.-ACI-544.1R
El polímero es una molécula de peso molecular elevado con una estructura
compleja, fruto de la repetición de una estructura menor llamada
monómero, el cual es un producto generalmente orgánico. La mayor parte
de los polímeros usados en la ingeniería se basan en los hidrocarburos, que
son moléculas formadas fundamentalmente a partir de átomos de hidrogeno
y carbono, dispuestas en distintas formas estructurales.
62
Uno de los principales aspectos a destacar que polímeros como el
polipropileno además de ser muy económicos con respecto a otras fibras
como las de acero, son químicamente inertes , muy estables en el medio
alcalino que supone el hormigón, presentando una superficie hidrófoba, por
lo que no absorbe agua durante la mezcla ni el posterior fraguado. Sin
embargo, este mismo aspecto supone a su vez un inconveniente en cuanto a
la adherencia de las fibras a la matriz cementosa. Otra desventaja de las
fibras de polipropileno es su bajo modulo de elasticidad.
Las fibras de polipropileno cumplen una doble tarea como plástico y como
fibra y eso es así, porque no se funden hasta los 160°C. Su resistencia a
tracción dureza y rigidez son mayores que las de los polietilenos ( que
además se funden a los 100°C), pero menor su resistencia al impacto. Una
desventaja importante de esta fibra es que son susceptibles a la degradación
por luz, calor y oxigeno; debido a esto es necesario añadirle un antioxidante
y un estabilizador a la luz ultravioleta lo que encarece la producción.
Hay que destacar las fibras multifilamento, que nacen como reemplazo de
las variedades de fibras monofilamento y que están encontrando una gran
aceptación en el mercado de las fibras poliméricas dado que parece que con
ellas se resuelve la falta de adherencia de las fibras con las matriz.
Las dimensiones de las fibras son variables, igual que su diámetro y forma.
Pueden clasificarse en:
- Micro-fibras<0,3mm diámetro.
- Macro-fibras≥ 0,3mm diámetro.
63
Las micro-fibra se emplean para reducir la fisuración por retracción plástica
del hormigón, especialmente en pavimentos y soleras, pero no asume
funciones estructurales. También se utilizan para mejorar el
comportamiento frente al fuego, siendo conveniente un elevado número de
fibras por Kg. Las micro fibras se caracterizan no sólo por sus
características físico-químicas sino también por su volumen de fibra, que
indica el número de fibras presentes en un kg de hormigón, dato que, a su
vez, depende de la longitud de la fibra y muy especialmente de su diámetro.
Las macro-fibras pueden colaborar estructuralmente, siendo su longitud
variable( desde 20mm a 60mm), la cual debe guardar relación con el
tamaño máximo del árido. La adición combinada de micro y macro fibras
puede aportar, mejorando no solo la resistencia a tracción del hormigón sino
también el comportamiento des deformación post falla de este. En caso de
fibras con longitudes relativamente elevadas (alrededor de 50mm), se
observa una importante pérdida de trabajabilidad del hormigón, incluso con
bajos contenidos de fibras, llegando a afectar los resultados del cono de
Abrams de hasta 75mm.
Las fibras de polipropileno al añadirse al hormigón se dispersan
perfectamente en todo el volumen de éste. Esto confiere a dicha matriz un
armado en tres dimensiones. Cabe destacar que a pesar de ser un elemento
discreto aporta continuidad a volumen de la pieza de modo tal que al
fracturarse no se separa. Todo ello ,sumando a las características de la fibra
(geometría y modulo elástico ), repercute en un incremento de la tenacidad (
64
capacidad de absorción de energía) y mejor recuperación en la zona post-
elástica.
Otra consecuencia lógica de empleo de la fibra de polipropileno en
sustitución del acero, es el aligeramiento de piezas y estructuras, dada la
marcada diferencia entre sus densidades. Esa misma densidad hace que la
fibra quede embebida en el hormigón durante el vibrado, de forma que no
aflora a la superficie en contacto con el molde y la estética de la pieza
permanece inalterada.
Por último, como todas las fibras, confiere una aportación extra resistente a
la abrasión e impacto. Ello sigue siendo una consecuencia de su gran
capacidad de absorción energética, puesto que para extraer una fibra de la
matriz se ha de consumir la energía equivalente que active los procesos de
desunión, estiramiento y extracción o deslizamiento.
2.5 Fibra BARCHIP R50 EPC.
Es una fibra sintética estructural de polipropileno modificado con
poliolefina elastométrica que se añade al hormigón y hormigón proyectado
para su refuerzo. Se caracteriza por ser resistente a las aguas ácidas y
condiciones corrosivas. La fibra tiene relieve para crea adherencia con la
pasta cemento, estas reemplazan la malla de acero. Su aplicación principal
es de refuerzo para el hormigón proyectado pero también se utiliza en
suelos y hormigones prefabricados. Esta fibra ha sido optimizadas para
estructuras de hormigón con una resistencia 30MPa, o mayor.
65
2.5.1 Características generales.
Tabla 6: Características de la fibra BARCHIP R50
Características Propiedades del material
Base de resina Poliolefina
Longitud 50mm
Resistencia a la tensión 640Mpa
Textura Superficial Relieve continuo
Cantidad de fibra/kg >35000
Modulo de Young 10Gpa
Densidad especifica 0,90 a 0,92
Punto de fusión 150-170°c
Punto de ignición >450°C
Precio aproximado $3000/Kg
2.5.2 Ventajas.
De manera común a todas sus aplicaciones industriales se le pueden atribuir
las siguientes ventajas.
- Reducción del desgaste de mangueras de bombeo
- Fibra liviana y fácil de manejar
- Resistencia igualable al acero
- No existe oxidación asegurando durabilidad
- Resistencia contra incendios debido a la minimización de la
exfoliación
- Escaso rechazo en hormigón proyectado en comparación a la fibra de
acero.
- Mayor resistencia al impacto, abrasión e impermeabilidad
66
2.5.3 Dosificación.
Se puede dosificar la fibra entre 3 y 10 kg/m3, dependiendo de los
requisitos del proyecto. Una dosis típica sería 5 kg/m3 para reforzar
hormigón proyectado en excavaciones subterráneas.
2.5.4 Mezclado.
Se puede mezclar la fibra con el hormigón en cualquier etapa del proceso.
Normalmente en la planta de fabricación de hormigón, se echan las bolsas
de papel degradable a la cuba del camión hormigonera antes de cargar los
demás materiales. Las fibras se dispersen en forma automática después de 5
minutos girando la cuba de hormigón. Con una dosis de 7 kg/m3, el cono
podría bajar aproximadamente 20 mm.
Se puede bombear la fibra a través de mangueras de 50 mm sin problema.
Hay que asegurarse que las fibras puedan pasar por la rejilla del equipo de
bombeo.
2.5.5 Manejo y almacenaje.
Sacos degradables de 3kg cada uno y 432 kg/pallet.
Olefina resistente a la luz solar UV.
Pallet de plástico durable.
Lona de proyección de cada pallet.
Big bags disponibles para dosificadora automática o proyectos
especiales.
67
2.6 Fibra DRAMIX 3D.
Es una fibra de acero en forma de corchete utilizada para el reforzamiento
de hormigón. Esta fibra desarrollada por la empresa BEKAERT lleva más
de quince años en el mercado y según la misma empresa esta es la fibra con
mejor desempeño en el mercado. Sus aplicaciones son variadas, desde
piezas prefabricadas, losas de hormigón, hasta túneles reforzados con
Shocrette. Se adapta a cualquier hormigón y su dosificación típica ronda
entre 10 y 20kg/m3.
2.6.1 Características generales.
Tabla 7: Características de la fibra DRAMIX 3D.
Características Propiedades del material
Material Acero inoxidable
Longitud 60mm
Resistencia a la tensión 1100Mpa
Textura superficial Relieve continuo
Cantidad de fibras/Kg >4800
Modulo de Young 21Gpa
Punto de fusión <1400°C
Punto de ignición -
Precio aproximado $1000/Kg
2.6.2 Ventajas.
De manera común a todas sus aplicaciones industriales se le pueden atribuir
las siguientes ventajas.
- Parecido coeficiente de dilatación del hormigón.
- Fibra resistente en comparación a la mayoría.
- Resistencia igualable al acero.
- Trabaja casi al mismo tiempo que hormigón debido a su alta rigidez.
68
2.6.3 Dosificación.
Se puede dosificar la fibra entre 10 y 50 kg/m3, dependiendo de los
requisitos del proyecto y tipo de fibra. Una dosis típica sería 15 kg/m3 para
reforzar hormigón proyectado en excavaciones subterráneas.
2.6.4 Mezclado .
Las fibras vienen agrupadas en grupos de a 10 formando un corchete. Para
poder separar las fibras y verterla en la mezcla de manera homogénea se
requiere que se dejen sumergir las fibras en un recipiente con agua hasta
quedar completamente sumergidas. Un pegamento de baja adherencia que
viene con la fibra, reacciona con el agua soltando las fibras de esta forma se
pueden trabajar de forma individual.
Se puede bombear la fibra a través de mangueras de 50 mm sin problema.
Hay que asegurarse que las fibras puedan pasar por la rejilla del equipo de
bombeo. Por otro lado no se recomienda utilizar concentraciones de fibras
sobre 40kg/m3 ya que acortan la vida útil del sistema de bombeo.
2.6.5 Manejo y almacenaje.
Sacos de 20kg cada uno y pallet de 1100kg.
Mantener en lugar seco.
No se deben apilar los sacos debido a que puede deformar las fibras.
69
CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO.
3.1 Introducción.
En este capítulo se definirán todas las condiciones de los ensayos y
objetivos detallados de la memoria, así como también los procedimientos a
seguir, las maquinarias a emplear para los ensayos y la cantidad de ensayos
para poder obtener lo ya descrito en el Capítulo I.
Los equipos a utilizar se rigen bajo las normas correspondientes. En este
caso hay 3 normas que predominan este estudio las cuales son.
NCh1038 of 77 Ensayo de resistencia a la flexotracción para probetas
prismáticas.
NCh 1037 of 77 Determinación de resistencia a la compresión en
probetas cilíndricas y prismáticas.
UNE-EN 14488-5:2007 determinación de absorción de energía en
paneles rectangulares para probetas de hormigón con fibra.
3.2 Maquinarias a emplear.
3.2.1 Máquina universal automática tipo DEUA TRAYVOU.
Fue traída desde Lyon en la década de los 70 a la Universidad Católica del
Norte (UCN) por la empresa francesa TRAYVOU con fines académicos.
Esta prensa puede realizar ensayos de compresión ,tracción y flexo-
compresión a muchos tipos de materiales siempre y cuando se tengan los
accesorios correspondientes. Su carga máxima es de 1000KN .
70
La máquina consta de un dispositivo hidráulico de perillas que hacen subir
una placa la cual aplica la fuerza sobre los testigos. En su diseño original el
dinamómetro de muestra constaba con un mecanismo de péndulos
integrados para medidas más exactas. Dentro del 2014, la máquina fue
mejorada remplazándose su mecanismo de dinamómetros por transductores
digitales. Además de eso se le agrego un sistema de deformimetros digitales
permitiéndole al sistema calcular deformaciones con una precisión de
0,01mm.
Figura 6: Catálogo y partes de la prensa universal TRAVYOU. Gentileza
LIEMUN
71
Hoy en día la prensa universal es capaz de interpretar datos obteniendo al
instante puntos de carga y deformación. Su sistema digital, ayudado por un
ordenador y un software, puede obtener gráficos de carga/deformación al
instante, lo que es útil para poder representar de mejor forma el
comportamiento mecánico del material a ensayar.
Figura 7: Gráfico obtenido por el sistema de medición integrado a la prensa
universal. Ensayo a viga prismática basado en la NCh 1037 of77.
Esta prensa solo será usada para los ensayos correspondiente a la NCh 1036
of77 para vigas prismáticas. Sus capacidades de carga (1000Kn) y la forma
de su bastidor le impiden realizar los ensayos de resistencia a la compresión
y absorción de energía.
72
3.2.2 Servotronic C090-07 Y Bastidor C090-07.
Ambos equipos fueron creados por la empresa italiana MATEST, e
incorporados a lo largo del 2014 en las dependencias de LIEMUN Calama.
En su conjunto, estos equipos cumplen con las características específicas y
necesarios para la realización el ensayo Efnarc 14488-05.
El bastidor C090-07 es un marco de "alta rigidez" y capacidad de 200Kn.
Sirve para ensayos de flexión en las probetas prismáticas de hormigón de
dimensiones máximas 150x150x600/750mm, y no solo eso ,bloques planos,
losas de pierda, y cualquier tipo de material que tenga dimensiones de
máximo 600mm de ancho y máximo de 250mm de altura..-Manual para
pruebas de hormigón MATEST.
Para el propósito de esta memoria, este bastidor cumple con las
características de apoyo de la norma Efnarc 14488-05.
3.2.2.1 Método Servotronic.
Hace referencia al sistema digital de medición impuesto en la máquina. Este
método de medición se ayuda de transductores muy sensibles de
deformación y carga, el cual digitaliza distintos parámetros experimentales.
En el caso de esta máquina, el sistema puede determinar la carga de primera
fisura, el gráfico de carga/deformación e integrarlo para obtener el gráfico
de energía absorbida. Estos datos pueden ser exportados y procesados en un
computador para obtener gráficos más específicos en el programa Excel.
73
Figura 8:Gráfico obtenido por el sistema Servotronic, a través del ensayo
Efnarc 14488-5 de absorción de energía.
Gráfico 1: Corresponde al tipo Carga(KN)/Desplazamiento(mm) para
ensayo Efnarc 14488-5 de una probeta fibra DRAMIX 3D a 28días.
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25
Ca
rga
(Kn
)
Desplazamiento (mm)
Dramix 3D 10kg/m3
74
Gráfico 2: Energía (J)/Desplazamiento(mm) para ensayo Efnarc 14488-5
correspondiente a una probeta con fibra DRAMIX 3D a 28 días.
3.2.2.2 Especificaciones técnicas de los equipos C090-07.
Las características de medición de la máquina están descritos en la tabla 8.
Tabla 8: Características de los equipos C090-07
Características Propiedades
Deflexión mínima a la carga máxima 0,9mm
Capacidad de carga 200KN
Recorrido del pistón 110mm aproximadamente
Alimentación 230V 50Hz 750 W Monofásica
Dimensiones 990x97x1105mm
Peso 190-250 kg
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25
En
ergía
(J)
Desplazamiento (mm)
Dramix 3D 10kg/m3
75
3.3 Características generales de los ensayos.
3.3.1 Resistencia del hormigón.
Según lo descrito en el manual BARCHIP R50 y DRAMIX 3D, ambas
fibras presentan buen rendimiento para hormigones cuya resistencia
nominal este sobre 25MPa, en el caso de esta memoria se utilizará una
resistencia igual a 30MPa.
3.3.2 Dosificación de la fibra BARCHIP R50.
Una dosificación típica de fibra sería entre 5 y 15kg/m3,más allá de eso de
eso el hormigón puede presentar alguna reducción de sus propiedades
mecánicas. Sea ese el caso, el objetivo de esta memoria pretende analizar
los cambios que genere esta fibra al hormigón, por lo que el rango de
dosificación de fibra BARCHIP R50 será entre 5 a 30 Kg/m3 en intervalos
de a 5 Kg/m3.
3.3.3 Dosificación de la fibra DRAMIX 3D.
El catálogo no especifica un rango de dosificación pero estudios
relacionados con fibras metálicas han trabajado con intervalos de 10 a
40kg/m3. En el caso de este estudio contemplara de 10 a 50kg/m3 de fibra
de acero en intervalos de 10kg/m3.
3.3.4 Cantidad de días a los que se ensayarán las probetas.
Estas dependerán del tipo de ensayo. Las probetas cubicas y se ensayarán a
los 7,14 y 28días. Con esto se pretende obtener un comportamiento de las
resistencias nominales del hormigón con y sin fibra. Por otro lado las
76
probetas para flexotracción se ensayaran a los 14 y 28 días y los paneles
solo a 28 días.
3.3.5 Condiciones de curado y fraguado y desmoldaje.
Todas las probetas serán desmoldadas a los 3 días de su fabricación, en el
intertanto se utilizara Nylon para recubrir los moldes y mantener su
humedad. Una vez desmoldadas serán sumergidas o serán llevadas a la
cámara de curado manteniendo un porcentaje sobre el 90% de humedad.
3.3.6 Granulometría.
El árido que se empleará en los ensayo debe cumplir con la curva
granulométrica propuesta por el ensayo EFNARC 14488-5, y a su vez
presentar tamaño máximo de árido no mayor a 10mm. La idea de este
concepto es homogenizar el hormigón ya que áridos gruesos pueden alterar
la capacidad interna de soporte concentrando las grietas alrededor de estos
lo que puede generar resultados más dispersos. Es por eso que se consiguió
árido bien graduado que cumpla dichas características con la empresa
regional. La curva granulométrica proporcionada por la norma EFNARC
14488-5 es la siguiente.
77
Figura 9: Gráfico de distribución de áridos basados en la EFNARC14488-5.
3.3.7 Árido conseguido con el proveedor.
Como se mencionó en el punto anterior, se consiguió áridos con la empresa
PETREOS en Antofagasta. Este árido fue encargado de manera que su
tamaño máximo de partícula no supere los 10mm y a su vez estuviera bien
graduado, de esta forma se garantiza que la dosificación del hormigón sea
más sencilla y prevenir discontinuidades por la distribución se los áridos.
Los datos de granulometría proporcionados por el proveedor para el árido a
utilizar son los siguientes.
78
Tabla 9: Granulometría proporcionada por empresa PETREOS.
Tamiz (mm) % en masa que pasa
12,5 100
10 100
5 95
2,5 78
1,25 58
0,635 41
0,315 27
0,16 10
Si se comparan los datos de granulometría de esta tabla con las curvas de la
norma Efnarc se obtiene lo siguiente.
Gráfico 3 Comparación de la granulometría el proveedor con la norma
EFNARC 144885-5
79
De esta forma el árido cumple las características impuestas por la norma
EFNARC 14488-5 y se puede utilizar en la fabricación de hormigones de
prueba.
La docilidad del hormigón para los ensayos será representada por un
cono de 2cm.
La mezcla a realizar se hará con un 95% de confianza.
La mezcla se hará con cemento de grado corriente marca INACESA.
3.4 Dosificación del hormigón.
3.4.1 Resistencia media.
Dada las características de la sección anterior, se ha de utilizar la norma
NCh 170 of 85 para realizar la dosificación teórica.
La resistencia media requerida se calcula según la siguiente expresión:
Donde t se toma según el factor de confianza dada la siguiente tabla.
Nivel de confianza % t
95 1,645
90 1,282
85 1,036
80 0,842
Gráfico 4: factor t requerido para un determinado grado de confianza.
80
Por otro lado se sabe las condiciones y se tiene control sobre estas para la
fabricación del hormigón por lo que el factor S viene dado de la siguiente
forma.
Tabla 10: Condiciones para la obtención del factor S.
Condiciones previstas para la ejecución
de la obra
S
< H-15 > H-15
Regulares 8 -
Medias 6 7
Buenas 4 5
Muy buenas 3 4
Considerando condiciones muy buenas de trabajo y un factor de confianza
95%, la resistencia media requerida para el hormigón será la siguiente.
Por lo que la resistencia media para la cual se diseñará el hormigón será de
35 Mpa.
3.4.2 Cantidad de agua.
La cantidad de agua viene dado netamente por la docilidad requerida. La
estimación de la cantidad de agua para hormigones con materiales
corrientes, considerando los áridos con humedad correspondiente al estado
de saturación de superficie seca, puede hacerse según los valores propuestos
en la siguiente tabla.
81
Tabla 11: Descenso del cono en función del tamaño máximo de árido.
Tamaño
máximo
nominal
Docilidad según descenso de cono, cm
0-2 3-5 6-9 10-15 16
63 0,135 0,145 0,155 0,165 0,17
50 0,145 0,155 0,165 0,175 0,18
40 0,15 0,16 0,17 0,18 0,185
25 0,17 0,18 0,19 0,2 0,205
0,2 0,175 0,185 0,195 0,205 0,21
12 0,185 0,2 0,21 0,22 0,23
10 0,19 0,205 0,215 0,23 0,24
Volumen estimado de agua por metro cubico de amasado dado por tabla 22
NCh170.
En el caso del hormigón a utilizar; para áridos de tamaño máximo 10mm y
cono entre 6-9cm se usaran 0,215m3 de agua (215 litros por m3).
3.4.3 Aire.
Para las mezclas de hormigón el aire depende netamente del tipo de árido
que se use. Para este caso la tabla 12 indica la cantidad de aire atrapado.
82
Tabla 12: Volumen de aire atrapado en función del tamaño máximo
nominal.
Tamaño máximo nominal, mm Volumen medio de aire atrapado, m3
63 0,003
50 0,005
40 0,01
25 0,015
20 0,02
12 0,025
10 0,03
Para este caso y por el tamaño del árido se considerara un volumen de aire
atrapado igual al 3% de 1m3 igual a 30lt.
3.4.4 Relación agua cemento.
Se determinará la razón agua-cemento a partir de la resistencia media
requerida en la tabla 3 de la NCh 170 los valores de relación agua cemento
para la mezcla es la siguiente.
Tabla 13: Resistencia media en función de la relación agua/cemento.
Razón agua-cemento en masa
Resistencia media requerida, Mpa
Cemento grado
corriente
Cemento grado
alta resistencia
0,45 34 43
0,5 29 36
0,55 25 31
0,6 21 26
0,7 16 20
0,75 14 17
0,8 12 15
0,85 10 13
83
Extrapolando la tabla anterior se obtiene que la relación agua cemento para
obtener una resistencia media requerida de 35Mpa debe ser de 0,44. Por lo
que la cantidad en peso de cemento a utilizar es de 215kg/0,44=489kg
(recordar que la densidad del agua es 1000kg/m3).
Finalmente la densidad real del cemento es 3000kg/m3 , por lo que el
volumen para un m3 es de 0,163m3.
3.4.5 Áridos.
Para el caso de los áridos, su volumen real, se pueden determinar con las
diferencias de volúmenes presentes en la mezcla. Un caso normal sugiere
separar ambas cantidades de áridos en arena y grava. Esto no es necesario
ya que el por un lado el árido requerido debe tener tamaño máximo de
partícula igual a 10mm y el árido proporcionado por el proveedor presenta
una curva granulométrica bien graduada.
Resumiendo lo anterior se tiene lo siguiente.
Donde:
= 215 litros
=30 litros
=163 litros
Por lo que la formula se resume en lo siguiente.
84
3.4.5.1 Distribuciones proporcionadas por la NCh 163 of 79.
La distribución granulométrica estimada para esta memoria no va a
requerir de áridos mayores a 10mm. La NCh 163 of 79 establece curvas
granulométricas a seguir para la dosificación de hormigones. Para este caso
la granulometría con combinaciones de suelos con tamaño máximo de
partícula 10mm viene dado en la siguientes curvas.
Gráfico 5: Curvas granulométricas para dosificación NCh 163 of 79.
85
Donde las zonas numeradas tienen el siguiente significado.
Zona1- Aceptable para granulometrías discontinuas Curvas limites C y D.
Zona 2 - Preferida curvas limites A Y B.
Zona 3 -Aceptable, con mayor necesidad de cemento y aguas; curvas B y C.
La siguiente tabla determina la distribución granulométrica a emplear
Tabla 14 : Distribución las curvas granulométricas para dosificación.
Tipo de curva
Tamiz A B C D
10 100 100 100 100
5 61 74 87 30
2,5 37 56 73 30
1,25 22 41 59 30
0,63 13 27 43 -
0,315 5 13 26 -
0,16 3 7 10 -
La comparación de las curvas de la NCh 163 y la enviada por el proveedor
se muestra en el siguiente gráfico.
86
Gráfico 6: Comparación de las granulometrías con NCh 163of 79
La curva se adopta con mucha precisión a la curva C, por lo que se
requerirá un poco más de agua y cemento.
Finalmente la dosificación a emplear para 1 metro cubico es la siguiente.
Tabla 15: Dosificación final a emplear para 1m3.
Ítem Masa
Agua 215Kg
Cemento 489kg
Áridos 1511kg
Total 2216kg
Dicha dosificación considera una densidad de partícula sólida promedio de
2550Kg/m3, medida en laboratorio y aproximada al valor dado por el
proveedor (2,6gr/cm3)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,16 0,32 0,64 1,28 2,56 5,12
% q
ue
pa
sa
Tamiz mm
Granulometría
A
B
C
Proveedor
87
De la misma forma, las dosificaciones a utilizar para las diferentes probetas
, en kilogramos, son las siguientes.
Tabla 16: Dosificación a emplear para las probetas (Kg).
Ítem 1m3 Rectangulares Cúbicos Prismáticos
Agua 215 7,74 1,72 2,56
Cemento 489 17,6 3,91 5,83
Áridos 1512 54,4 12,09 18,02
Total 2216 79,78 17,72 26,43
3.5 Características de los ensayos a compresión.
3.5.1 Introducción.
En el caso de la resistencia a la compresión, el hormigón tiene un buen
comportamiento aunque a pesar de eso, de todas formas los resultados de
los ensayos a compresión para probetas han sido contradictorios y en
algunos casos han demostrado que la fibra reduce la resistencia a la
compresión.- Mendoza Carlos , Aire Carlos, Dávila Paula. 2011 influencia
de las fibras de polipropileno en las propiedades del concreto en estados
plástico y endurecido.
En esta sección se detalla la norma a utilizar, los parámetros a estudiar y
procedimientos a seguir para establecer las propiedades que la fibra le
aporta al hormigón en los ensayos en compresión.
88
3.5.2 NCh 1037 of 77.
Este ensayo de compresión se aplica a probetas cúbicas y cilíndricas, la idea
principal de este ensayo es poder determinar el máxima carga a compresión
que resista dicha probeta junto con su esfuerzo.
El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que
depende de las condiciones que ha sido realizado. Entre estas condiciones,
las de mayor influencia son.
a. Forma y dimensiones de la probeta
Las probetas empleadas normalmente para determinar la resistencia a la
compresión son de forma cúbica o cilíndrica. De las primeras, se emplean
de preferencia as de 15 a 20cm de arista, y para la segunda las de 15cm de
diámetro y 30cm de altura.
b. Condiciones de ejecución del ensayo.
Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.
Estado de las superficies de aplicación de la carga
Centrado de la caga de ensayo
c. Características del hormigón
Tipo de cemento
Relación agua/cemento
Edad del hormigón
d. Condiciones ambientales
89
Temperatura
Humedad
El procedimiento de ensayo, descrito en la norma NCh 1037, se resume a
continuación
Se debe colocar la probeta en la máquina de ensayo de forma alineada y
centrada. Las probetas cúbicas se colocan con la cara de llenado
verticalmente y las cilíndricas asentados en una de sus caras planas
refrenadas . Al acercar la placa superior de las máquinas de ensayo se debe
asentarla sobre la probeta de modo de obtener un apoyo lo más uniforme
posible. La carga debe aplicarse de forma continua y sin choques a la
velocidad uniforme, de forma tal que la rotura se alcance en un tiempo igual
o superior a 100 segundos y que la velocidad de aplicación de la carga no
sea superior a 3,5 Kgf/cm2/seg. Finalmente se registra la carga máxima
expresada en kgf.
Finalmente la resistencia a la compresión se calcula de la siguiente forma
donde
S=superficie de carga
P=carga máxima.
90
3.5.3 Características de las probetas.
El alcance de esta norma se establece para probetas cubicas y cilíndricas.
Los resultados de esta norma deben corregirse y expresarse en la resistencia
máxima a compresión equivalente de una probeta cubica de 20x20x20cm.
3.5.3.1 Moldajes.
Todas las probetas a utilizar en este ensayo son de 20x20x20cm los
moldajes a utilizar están hechos de acero de 0,8cm de espesor.
3.5.3.2 Materiales a utilizar.
Las medidas de los materiales para realizar un panel son las siguientes.
12,09kg de árido graduado.
3,91kg de cemento
1,72lt de agua
la cantidad de fibra es variable en cantidad y concentración.
3.5.4 Fabricación de la probeta.
La fabricación de las probetas cubicas se realiza en forma manual. Se hace
mezcla en una batea con 1/4 de la cantidad total de materiales a utilizar para
hacer una probeta. En secó se mezclan 980gr de cemento con 3020gr de
árido graduado, una vez que este consistente y homogénea la mezcla se
agrega 440cc de agua. La fibra se puede agregar en seco o siempre y
cuando se garantice que la mezcla quede homogénea al final del proceso.
91
Figura 10: Batea con mezcla sin hidratar y fibra BARCHIP R50.
Figura 11 : Proceso de fabricación de probetas.
Una vez terminada la mezcla se vierte en el molde de acero el cual debe
tener un recubrimiento mínimo de desmoldante para evitar que el hormigón
92
se pegue a los bordes. Para evitar los huecos en el molde, se procede a
compactar cada mezcla de la batea en el molde con 25 golpes de un pisón.
Este proceso viene también ayudado con una placa de acero de 0,5cm de
espesor para así obtener un compactado más homogéneo.
Figura 12: Compactación de las probetas a 25 golpes.
Una vez terminada las probetas, estas son cubiertas con nylon por 3 días
para luego ser desmoldadas. Luego de ser desmoldadas son llevadas a la
93
cámara de curado donde se espera para ser ensayadas en los días
preestablecidos.
Figura 13: Almacenamiento de probetas en la cámara húmeda.
3.5.5 Ensaye de las probetas.
Para el ensaye de las probetas, estas son transportadas a la sede de
LIEMUN sector Norte, donde son ensayadas.
94
Figura 14: Prensa MATEST para hormigón ensayado a compresión.
Las probetas son colocadas al centro entre placas de acero, dejando las
caras de llenado apuntando hacia los lados. Se debe garantizar que la
probeta quede en el centro de las placas, de caso contrario la probeta puede
presentar concentración de tensiones. El gradiente de carga es de 10Kn/Sg y
la probeta se ensaya hasta alcanzar la rotura. Finalmente se registran los
valores máximos de carga los cuales son obtenidos por la prensa. Se
ensayarán probetas a los 7,14,28 y 90 días.
3.5.6 Comparación de resultados.
En el caso se las probetas a compresión de prevé la poca influencia de la
fibra al hormigón sin embargo este es el ensayo que más caracteriza la
propiedad más representativa del hormigón que es su resistencia a la
compresión, por lo que caracterizar la mezcla con o sin fibra puede dar
resultados que pueden ser utilizados de parámetro en el rol del hormigón en
95
los ensayos posteriores. Los resultados obtenidos en los ensayos de
compresión serán comparados entre sí en función de los siguientes gráficos:
Resistencia a la compresión/N° días, para el hormigón sin fibra.
Resistencia a la compresión/N° días, para distintos tipos de fibra.
Resistencia/Concentraciones de fibra.
3.5.7 Evaluación de los datos.
Finalmente se evaluaran los datos para verificar su fiabilidad. Esto se hará
con la norma NCH 1998 of 87 determinando para los grupos de datos
iguales, el coeficiente de variación de ensayo (%).
3.5.7.1 NCh 1998 of 89.
La NCh 1998 of 89 (Hormigón evaluación estadística de la resistencia
mecánica), cataloga si un grupo de datos es aceptable o no. Para el caso de
cualquier estudio que requiera de ensaye probetas de hormigón esta norma
es necesaria.
Los procesos de evaluación de esta norma se aplica para probetas a la
resistencia a compresión donde las probetas sean fabricadas y conservadas
de acuerdo a las normas chilenas respectivas.
El proceso para evaluar el nivel de los ensayos es el siguiente:
a) Calcular el intervalo promedio .
96
Donde:
- : Es la diferencia entre la resistencia máxima y mínima de un lote de
muestras.
-N: Número total de muestras.
b) Se debe calcular la desviación normal de ensayo de acuerdo con la
expresión:
en que los valores de , están indicados en la tabla 17 según el número de
probetas , que conforman la muestra.
Tabla 17: Factor de desviación normal según el número de ensayos.
Número de ensayos ,
2 1,128
3 1,693
4 2,059
5 2,326
6 2,534
c) Calcular el coeficiente de variación del ensayo , de acuerdo a la
expresión.
en que es la resistencia media del lote.
97
d) Finalmente el evaluación del nivel de control de los ensayos a
compresión se realiza a través de la siguiente tabla.
Tabla 18: Evaluación el nivel de control e los ensayos según el coeficiente
de variación V1(%).
Nivel de control de ensayos
0≤ ≤3,0 Excelente
3,0≤ ≤4,0 Muy bueno
4,0≤ ≤5,0 Bueno
5,0≤ ≤6,0 Aceptable
6,0≤ Deficiente
3.6 Característica de los ensayos a Flexotracción.
3.6.1 Introducción.
Una de las falencias más importantes del hormigón, como ya se mencionó
en algún momento, es su resistencia a la tracción. En particular es raro
encontrar elementos de hormigón sujetos a cargas de tracción pura, siendo
la flexión el esfuerzo que comúnmente más problemas produce en el
hormigón.
Los ensayos a flexotracción se realizan a probetas con formas de vigas de
acuerdo a las normativas vigentes, en forma paralela y complementaria
obtienen medidas de las deflexiones de las vigas para diferentes cargas, con
la finalidad de obtener los antecedentes necesarios para la elaboración de la
98
curva que permita evaluar la absorción de energía a través de los índices de
tenacidad.
3.6.2 NCh 1038 of 77 Ensayo de tracción por flexión.
Esta norma indica que la resistencia a la flexo tracción en función de la
carga máxima que puede soportar una viga prismática simplemente apoyada
con área transversal cuadrada y luz dependiendo del procedimiento.
Para determinar la resistencia a la flexotracción se pueden aplicar dos
procedimientos de acuerdo a las dimensiones básicas de la probeta.
a) Aplicar cargas de magnitud P/2 en los tercios centrales de la viga para
especímenes de altura mayor o igual a 15cm.La luz debe ser al menos 3
veces la altura de la probeta.
Si la fractura de la probeta se produce en el tercio central de la luz de
ensayo, calcular la resistencia a la tracción por flexión como la tensión de
rotura según la fórmula siguiente:
en que:
- R= tensión de rotura, N/mm2(kgf/cm2)
- P=carga máxima aplicada, N(kgf)
- L= luz de ensayo de la probeta, mm(cm)
- b= ancho promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)
- h=altura promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)
99
Si la fractura se produce fuera del tercio central de la luz de la probeta, en la
zona comprendida entre la línea de aplicación de carga y una distancia de
0,05L de esa línea, calcular la resistencia a la tracción por flexión como la
tensión de rotura según la fórmula siguiente:
en que:
a= distancia entre la sección de rotura y el apoyo más próximo medido a lo
largo de la línea central de la superficie inferior de la probeta, mm(cm).
Si la fractura se produce fuera del tercio central de la luz de ensayo y más
allá de la zona indicada anteriormente se deben desechar los resultados.
b) Aplicar carga P en el centro de la luz de ensayo para probetas de altura
menor a 15cm. La luz debe ser al menos 2 veces la altura de la probeta. Para
este caso la resistencia a la tracción por flexión se determina con la
siguiente expresión.
en que:
- R= tensión de rotura, N/mm2(kgf/cm2)
- P=carga máxima aplicada, N(kgf)
- L= luz de ensayo de la probeta, mm(cm)
100
- b= ancho promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)
- h=altura promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)
Ambos procedimientos no son alternativos y sus resultados no son
comparables.
De forma general se deben registrar los siguientes antecedentes para cada
probeta.
- ancho medio de la sección de rotura.
- altura medio de la sección de rotura
- luz del ensayo
- defectos exteriores en la probeta si fue refrentada o se usaron láminas
para el ajuste con las piezas de carga.
- carga máxima registrada.
3.6.3 Características de las probetas.
El alcance de esta norma se establece para probetas prismáticas de
dimensiones variadas en donde la luz de la viga debe ser al menos 2 veces
el alto de la probeta. Por otro lado esta norma puede aplicarse para probetas
con cargas de P/2 aplicadas a los tercios de la luz de la viga o con una carga
P aplicada a la mitad de la luz. En el caso de este estudio se realizarán los
ensayos con la carga P aplicada a la mitad de la luz, esto facilita la
integración de la cantidad de energía absorbida de la probeta.
101
3.6.3.1 Moldajes.
Todas las probetas a utilizar en este ensayo son de 15x15x53cm dejando
una luz de 45cm para en ensaye. Los moldajes a utilizar están hechos de
acero de 0,8cm de espesor.
3.6.3.2 Materiales a utilizar.
Las medidas de los materiales para realizar un panel son las siguientes.
18,02kg de árido graduado.
5,83kg de cemento
2,56lt de agua
3.6.4 Fabricación de la probeta.
La fabricación de las probetas prismáticas también se realiza en forma
manual. La cantidad total de hormigón para llenar un molde de probeta
prismático es aproximadamente 1,5 veces lo que se necesita para una
probeta cúbica. Se hace mezcla en una batea con 1/6 de la cantidad total de
materiales a utilizar para hacer una probeta, cabe destacar que la cantidad
para hacer 1/6 de una probeta prismática es lo mismo que para hacer un 1/4
de una probeta cúbica por lo que se necesitan 6 bateas con 980gr de
cemento con 3020gr de árido graduado y 440cc de agua para poder llenar la
probeta. Los procesos de mezclado son los mismos que para las probetas
cúbicas
102
Una vez vertida la mezcla de una batea se procede a compactar cada mezcla
de la batea en el molde con 25 golpes de un pisón dada la cantidad de bateas
por molde, la compactación viene dada por 6 capas.
Una vez terminada las probetas, estas son cubiertas con nylon por 3 días
para luego ser desmoldadas. Luego de ser desmoldadas son llevadas a la
cámara de curado donde se espera para ser ensayadas en los días
preestablecidos.
Figura 15: Almacenaje de probetas prismáticas y cúbicas en la cámara
húmeda.
3.6.5 Ensaye de las probetas.
Para el caso de las probetas prismáticas estas son ensayadas a los 14 y 28
días, el ensayo se lleva a cabo en la prensa universal de LIEMUN UCN. Se
debe garantizar que la carga este perfectamente centrada y que la luz libre
103
de la viga sea de 45cm. En caso de no corroborar esto el ensayo se rechaza.
De la misma forma se tiene que verificar que la grieta obtenida por
flexotracción este cerca del centro de la probeta de lo contrario también se
rechaza el ensayo.
Figura 16: Medición de las probetas prismáticas.
104
Figura 17: Medición de probetas prismáticas.
Una vez corroborado esto se procede a hacer el ensayo.
Por limitaciones de la prensa, el ensayo se divide en dos partes. La primera
es para medir la carga y energía hasta la primera grieta producida en la
probeta ya que la máquina se detiene automáticamente ocurriendo dicho
fenómeno. Esta etapa del ensayo se realiza con un gradiente pequeño de 0,2
mm/min. La segunda parte del ensayo se realiza después de la primera
grieta y es volver a cargar el espécimen hasta que las fibras fallen
completamente y la probeta falle completamente. El objetivo de esto es ver
cuanta ductilidad le otorga la fibra al hormigón después que este falle. Esta
segunda parte se hace con un gradiente mayor de 5mm/min ya que se
alcanzan deformaciones grandes y tomaría mucho tiempo hacer dicho
ensayo con gradientes pequeños.
105
3.6.6 Comparación de resultados.
Los resultados obtenidos en los ensayos de flexotracción serán comparados
entre sí en función de los siguientes gráficos:
Carga/desplazamiento.
Energía/desplazamiento.
Energía absorbida hasta la primera grieta/desplazamiento.
Energía absorbida después de la primera grieta
Concentración de fibra/Carga máxima.
Concentración de fibra/Energía Absorbida.
3.7 Características de los ensayos de absorción de energía.
3.7.1 Introducción.
Estos ensayos determinan el parámetro que más caracteriza a la fibra como
tal que es la tenacidad que le proporciona al hormigón. Los ensayos más
conocidos para determinar ese parámetro son, UNE-EN 14488-5:2007 y la
ASTM C1550, en donde las probetas se caracterizan por su gran superficie
de contacto.
3.7.2 UNE-EN 14488-5:2007.
Norma europea de los ensayos de hormigón proyectado que se utiliza para
determinar la absorción de energía de un panel de hormigón de
600x600x100mm hasta alcanzar una deformación central de 25mm. Dicho
panel descansa en sus 4 bordes de forma simple y la carga central se coloca
106
en el centro sobre un área de 100x100mm. Los tasa de deformación en el
punto medio no debe exceder los 1,5mm por minuto.
Los parámetros que se deben especificar en cada ensay son:
- tipo y rigidez de la máquina de ensayo
- identificación de la probeta
- dimensiones de la probeta de ensayo
- condiciones de curado y edad del ensayo
- tasa de deformación
- curvas energía-deformación calculadas
- carga de la primera grieta y carga máxima.
Figura 18:Probeta destruida Efnarc14488-05
107
Figura 19:Ensayo Efnarc 14488-05
3.7.3 Característica de las probetas.
El alcance de esta norma se refiere a hormigones colocados por medios
neumáticos sobre una superficie. El termino de concreto proyectado se
refiere tanto al proceso por vía seca y como húmeda.
Para el caso de esta memoria el concreto que se utilizará en este ensayo no
será proyectado, sin embargo cumplirá las granulometrías de la norma
misma, esto con el fin de obtener una mezcla más homogénea. Por otro
lado, las características de esta memoria es buscar los efectos que la fibra
produce en hormigón el cual tiene múltiples aplicaciones.
3.7.3.1 Moldajes.
Se deben emplear moldes de acero o de otro material rígido y no absorbente
( una lámina de acero de al menos 4mm o de madera la minada de 15mm).
En este caso se usará madera terciada y minada de 15mm.Las dimensiones
mínimas del plano de proyección deben ser 600x600 mm para proyección
108
manual , y 1000x1000mm para proyección robotizada o muestras in situ. En
el caso de esta memoria se utilizarán muestras de 600x600 mm. El espesor
debe ser adecuado para el tamaño de la probeta de ensayo donde se extraerá
del panel, pero no debe ser menor a 100mm. Se tomaran medidas adecuadas
para evitar la deformación de los paneles.
3.7.3.2 Materiales a utilizar.
Las medidas de los materiales para realizar un panel son las siguientes.
54,4kg de árido graduado.
17,6kg de cemento
7,8lt de agua
la cantidad de fibra es variable en cantidad y concentración.
3.7.4 Fabricación de la probeta.
Debido al volumen de las probetas, no es posible hacerlas de forma manual,
por lo que se debe usar la betonera. Una vez medidas y pesadas las
cantidades de los materiales se vierte el árido y el cemento en la betonera.
Estos deben ser revueltos en seco por al menos 1 minuto en la betonera. La
cantidad de agua a usar se debe echar a la mezcla en tres tandas con
intermedios de 30 segundos mientras este revolviendo la betonera.
Concluida la fase anterior y se note una consistencia homogénea en la
mezcla, se vierte a fibra en su cantidad preestablecida. La mezcla lista
vertida en el molde donde se le hace un acabado final con una plana.
109
Figura 20: Fabricación paneles rectangulares EFNARC 14488-5.
El panel será cubierto de inmediato con nylon para evitar la pérdida de
humedad. Luego de 3 días se desmoldarán las muestras y serán llevadas a
la cámara de curado donde se debe garantizar un mínimo del 90% de
humedad.
3.7.5 Ensaye de las probetas.
Una vez transcurridos los días preestablecidos para la probeta esta es
transportada en vehículo hacia las dependencias de LIEMUN cede Calama.
una vez en las dependencias las probetas están listas para ser ensayadas. La
siguiente secuencia de imágenes muestra el ensayo en sí.
110
111
Figura 21: Secuencia de ensayo EFNARC 14488-5
La probeta de dimensiones 600x600x100mm debe apoyarse en sus 4 bordes
y se le aplica una carga en el punto central a través de contacto de
100x100mm (figura 3.4.1.1). La cara rugosa debe quedar hacia abajo
durante el ensayo, es decir , la carga se aplica opuesta a la dirección de
proyección del concreto.
La tasa de deformación en el punto medio debe ser de 1,0 mm por minuto.
Se debe registrar la curva carga-deformación y el ensayo debe continuar
hasta alcanzar una deflexión de 25mm en el punto central del panel.
112
A partir de la curva carga-deformación se debe dibujar una segunda curva
que entregue la energía absorbida como una función de la deformación de la
losa. Se debe observar las grietas que se produce en la probeta en la que
está sin fibra debe provocar una fractura pareja en sus partes centrales.
Figura 22: Falla excéntrica EFNARC 14488-5
Figura 23: Ensayo rechazado por falta de grietas en la falla en hormigón sin
fibra.
113
Figura 24: Grieta producida en hormigon con fibra.
3.7.6 Comparación de resultados.
Los resultados obtenidos en los ensayos de absorción de energía serán
comparados entre sí en función de los siguientes gráficos:
Carga/desplazamiento.
Energía/desplazamiento.
Concentración de fibra/Carga máxima.
Concentración de fibra/Energía Absorbida hasta los 25mm.
3.8 Cantidad de ensayos a realizar.
De forma esquematizada se muestra a continuación la cantidad de ensayos
necesarios para concluir este estudio.
3.8.1 Ensayos a compresión.
De la muestra sin fibra se tomarán ensayos a los 90 días de forma de
obtener la resistencia característica de forma experimental . La cantidad
ensayos a realizarse en esta memoria para compresión son los siguientes.
114
Tabla 19: Cantidad de probetas a compresión a realizar.
Días Sin Fibra
BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)
5 10 15 20 30 10 20 30 40 50
7 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
14 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
28 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
90 3 - - - - - - - - - -
Total 72
3.8.2 Ensayos a flexotracción.
No se tomarán ensayos a 7 días. A cambio de esto se tomarán 3 muestras
por concentración de fibra. La cantidad ensayos a realizarse en esta
memoria para flexotracción son los siguientes.
Tabla 20: Cantidad de probetas a flexotracción a realizar.
Días Sin Fibra
BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)
5 10 15 20 30 10 20 30 40 50
14 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
28 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Total 44
3.8.3 Ensayos de absorción de energía.
Debido a la complejidad de transportar los paneles rectangulares desde
Antofagasta a Calama se limitarán los ensayos de absorción de energía a las
probetas con edad de 28 días. La cantidad de ensayos queda estipulada de la
siguiente forma.
115
Tabla 21: Cantidad de probetas de absorción de energía a realizar.
Días Sin Fibra BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)
5 10 15 20 30 10 20 30 40 50
28 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Total 22
Finalmente la cantidad total de ensayo a realizar en esta memoria son de
138.
116
CAPITULO 4: ENSAYOS A COMPRESIÓN.
4.1 Introducción.
En este capítulo se mostrarán los distintos resultados obtenidos en los
ensayos a compresión. Además de eso se obtendrán los gráficos y
parámetros descritos en 3.5.6 y se obtendrán conclusiones preliminares de
dicha parte del estudio.
4.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a compresión.
4.2.1 Resistencia.
Se desecharon dos probetas por no cumplir con el curado correspondiente.
Una vez mejorado esto se procedió a realizar los ensayos con nuevas
probetas, verificando que la resistencia esperada a los 28 cumpla con la
dosificación realizada. Los resultados obtenidos son los siguientes.
Tabla 22: Resistencia del hormigón a compresión sin fibra.
Días
Carga máxima
(Kn)
Resistencia
(Mpa)
7 636,6 15,92
7 568 14,21
7 616 15,41
14 732,5 21,50
14 816,32 20,41
14 892,3 22,31
28 1180,4 29,51
28 1124,6 28,12
28 1216,8 30,42
90 1512,2 37,95
90 1400,7 35,02
90 1480,2 37,01
117
Figura 25 : Medición de prensa MATEST para ensayos a compresión.
4.2.2 Curva de resistencia característica del hormigón sin fibra.
El promedio de los datos y curva característica de este hormigón viene dado
por los siguientes datos. Además de esto se determinan los datos de la
resistencia del hormigón en función de su resistencia a los 28 días, este
último se compara con una curva tipo del hormigón representada en el
punto 2,2,7 (basada en Jiménez Montoya P, García Meseguer A., Morán
Cabré F. (1987). Hormigón Armado Tomo1 ).
118
Tabla 23: Curva característica de resistencia del hormigón a compresión en
torno a los días.
Edad del Hormigón en días 0 7 14 28 90
Resistencia a compresión (Mpa) 0 15,18 21,41 29,35 36,66
Resistencia/30Mpa 0 0,5 0,7 0,98 1,22
Gráfico 7: Curva característica del hormigón sin fibra.
Al comparar la curva unitaria característica con la curva tipo se puede
observar que dichos patrones se asemejan, verificando entonces que el
comportamiento del hormigón sin fibra es el esperado a su dosificación. De
esta forma es más fácil prever los efectos de la fibra sobre la mezcla.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91
Res
iste
nci
a (
MP
a)
N° de días
Curva de resistencia
119
Gráfico 8: Comparación de las curvas tipicas de resistencia.
4.2.3 Consistencia de datos.
Se analizan los datos de consistencia en función de la norma NCh 1998 of
87. El cálculo del intervalo promedio para cada par de datos se representa
en la siguiente tabla. Este valor se determina como.
Donde:
- : Es la diferencia entre la resistencia máxima y mínima de un lote de
muestras.
-N: Número total de muestras (en este caso 3).
En el caso de estas muestras el intervalo promedio para el lote de muestra
viene dado en la siguiente tabla.
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91
Res
iste
nci
a (
MP
a)
N° de días
Curva de resistencia
Curva obtenida
Curva tipo
120
Tabla 24: Análisis de factibilidad de datos y obtención del factor R.
) R=ΣRi/N
7 15,92 14,21 1,71 0,57
14 22,31 20,41 1,90 0,63
28 30,42 28,12 2,31 0,77
90 37,95 35,02 2,93 0,98
Luego la desviación estándar dada por la norma viene dada como:
Donde viene definida en la tabla 17 y vale 1,693 para 3 probetas
Por último el coeficiente de variación viene dado como:
en que es la resistencia media del lote.
Finalmente la desviación estándar, el coeficiente de variación y Nivel de
control de los ensayos viene dada en la siguiente tabla.
Tabla 25: Nivel de control de ensayos para los ensayos a compresión realizados.
Días ) V1(%) Nivel de control
7 0,34 15,18 2,21 Excelente
14 0,37 21,41 1,7 Excelente
28 0,45 29,35 1,54 Excelente
90 0,58 36,66 1,57 Excelente
121
Se puede observar que para este grupo e ensayo el nivel de control es
excelente por lo que los datos ensayados en este lote son de confianza.
4.3 Comportamiento del hormigón con fibra BARCHIP R50 a
compresión.
4.3.1 Resistencia.
Tal como se previó en la bibliografía asociada, la fibra no le aporta mucha
resistencia adicional al hormigón en compresión. Sin embargo para el caso
de la fibra BARCHIP se puede observar una disminución de la resistencia
para concentraciones altas de esta fibra. Las cargas máximas (KN)
obtenidas por cada probeta se muestran a continuación en la siguiente tabla.
Tabla 26: Cargas máximas obtenidas en función de la concentración, fibra
BARCHIP R50.
Días 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7,0 590,0 580,0 616,0 490,0 380,0
7,0 582,0 633,0 578,0 523,0 420,0
14,0 840,0 883,0 932,0 742,0 602,0
14,0 908,0 844,0 868,0 721,0 480,0
28,0 1294,0 1245,0 1163,0 932,0 793,2
28,0 1223,0 1257,4 1314,3 1050,4 640,0
122
De la misma las resistencias máxima a la compresión en (MPa)
Tabla 27: Resistencias máximas a compresión en función de la concentración ,
fibra BARCHIP R50.
Días 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7,0 14,8 14,5 15,4 12,3 9,5
7,0 14,6 15,8 14,5 13,1 10,5
14,0 21,0 22,1 23,3 18,6 15,1
14,0 22,7 21,1 21,7 18,0 12,0
28,0 32,4 31,1 29,1 23,3 19,8
28,0 30,6 31,4 32,9 26,3 16,0
4.3.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra
BARCHIP R50.
De los datos obtenidos se pueden obtener las curvas características de
resistencia en torno a los días. Para hacer esto se promedian los datos que
pertenecen a un mismo día y concentración de fibra.
Tabla 28: Resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.
Días Sin fibra 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
0 0 0 0 0 0 0
7 15,2 14,7 15,2 14,9 12,7 10,0
14 21,4 21,9 21,6 22,5 18,3 13,5
28 29,3 31,5 31,3 31,0 24,8 17,9
123
Gráfico 9: Resistencias características del hormigón con fibra BARCHIP R50.
De los datos obtenidos se puede observar que hay una reducción de
resistencia del hormigón al agregar concentraciones sobre 15kg/m3. Se
puede observar además la presencia de nidos de fibra debido a la alta
concentración.
Una probeta cúbica con concentración de 30Kg/m3 tiene 240gr de fibra;
considerando que la fibra BARCHIP tiene 35000 fibras por Kg, lleva a la
probeta a tener 8000 fibras (1,05 fibras/cm3).
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30
Res
iste
nci
a(M
Pa
)
N° de días
Curvás características
5Kg/m3
10Kg/m3
15Kg/m3
20Kg/m3
30Kg/m3
Sin fibra
124
Figura 26: Nidos de fibras producidas por concentraciones altas en hormigones
con fibra BARCHIP R50.
4.3.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra.
En función de los datos obtenidos se pretende determinar cuánto es
aproximadamente lo que el exceso de fibra afecta la resistencia a la
compresión del hormigón o en otras palabras su comportamiento en función
de su concentración de fibra. Utilizando los valores anteriores se procede a
estandarizar los datos en función de la curva característica del hormigón sin
fibra y obtener la variación porcentual del hormigón con fibra en torno a su
mezcla original. Los datos de la tabla 29 se obtienen a través los cocientes
entre la resistencia del hormigón con fibra frente al hormigón sin fibra para
un mismo número de días.
Tabla 29: Resistencia relativa del hormigón con fibra BARCHIP R50 en torno de
su original sin fibra.
Días Sin fibra 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7 días 1,00 0,97 1,00 0,98 0,83 0,66
14 días 1,00 1,02 1,01 1,05 0,85 0,63
28 días 1,00 1,03 1,07 1,03 0,84 0,61
Promedio 1,00 1,02 1,02 1,03 0,84 0,63
125
Si se grafican dichos datos se observa una tendencia y un comportamiento
similar entre las curvas. Por lo que se puede concluir que los datos
promedio de las curva indican de buena forma las propiedades que la fibra
BARCHIP R50 le genera al hormigón.
Gráfico 10 : Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en función
de la concentración de BARCHIP R50.
Finalmente la envolvente y la inferior de los datos indican
paramétricamente el orden que las dispersión de datos puede tomar,
indicando de forma satisfactoria el efecto que esta fibra le produce al
hormigón.
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
110,00%
0 5 10 15 20 25 30
Cu
oci
ente
de
resi
sten
cias(
%)
Concentración de fibra (Kg/m3)
Variacion de resistencia (%)/Concentración de fibra
7 días
14 días
28 días
Promedio
126
Gráfico 11: Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión del
hormigón con fibra BARCHIP R50.
4.3.4 Consistencia de los datos.
Se analizan los datos de consistencia en función de la norma NCh 1998 of
87. El cálculo del intervalo promedio para cada par de datos se representa
en la siguiente tabla.
Tabla 30:Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50.
R=ΣRi/N 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7 0,10 0,66 0,48 0,41 0,50
14 0,85 0,49 0,80 0,26 1,53
28 0,89 0,15 1,89 1,48 1,92
Una vez obtenido R se procede el cálculo de la desviación estándar (tabla
31). Para este caso es igual a 1,128 valido para 2 muestras.
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
0 5 10 15 20 25 30 Fact
or
de
va
ria
ció
n d
e re
sist
enci
as
Concentración de fibra (Kg/m3)
Factor de variación de resistencia/concentración de fibra
Limite mayor
Limite menor
127
Tabla 31: Determinación del factor S1 para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50.
S1=R/d2 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7 0,089 0,587 0,421 0,366 0,443
14 0,754 0,432 0,709 0,233 1,352
28 0,787 0,137 1,677 1,312 1,698
Los valores de coeficiente de variación viene dado por la siguiente
expresión y calculados en la tabla 32.
en que es la resistencia media del lote.
Tabla 32: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50.
V1(%) 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7 0,68 4,37 3,18 3,26 5
14 3,89 2,26 3,56 1,44 11,28
28 2,82 0,49 6,11 5,97 10,69
Por último el nivel de control de los ensayos viene determinado según la
tabla 33 de la siguiente forma.
Tabla 33: Nivel de control de ensayos para probetas a compresión con fibra
BARCHIP R50.
Nivel de control 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3
7 excelente muy bueno excelente excelente bueno
14 muy bueno excelente muy bueno excelente deficiente
28 excelente excelente aceptable aceptable deficiente
128
Se advierte de 3 pares de datos con características deficiente. Se justifica la
inconsistencia de datos para las probetas con concentraciones con 30Kg/m3
debido a los nidos de fibras que se generan.
4.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a
compresión.
4.4.1 Resistencia.
Para el caso de la fibra DRAMIX 3D se puede observar que esta le aporta
resistencia al hormigón, pero al igual que en el caso anterior el aporte que le
otorga no es muy significativo. La resistencia a la compresión de las
probetas en Kn viene dada por la siguiente tabla 34.
Tabla 34: Cargas máximas obtenidas en función de la concentración, fibra
DRAMIX 3D.
Días 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7,0 622,2 622,2 568,3 580,0 598,1
7,0 592,1 612,1 648,0 649,1 653,2
14,0 850,0 890,0 896,0 892,0 823,0
14,0 821,0 823,0 824,0 798,0 933,0
28,0 1160,0 1252,0 1222,0 1274,0 1171,0
28,0 1218,0 1170,0 1190,2 1190,0 1284,0
129
De la misma las resistencias máxima a la compresión en (MPa).
Tabla 35: Resistencias máximas obtenidas en función de la concentración, fibra
DRAMIX 3D.
Días 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7,0 15,6 15,6 14,2 14,5 15,0
7,0 14,8 15,3 16,2 16,2 16,3
14,0 21,3 22,3 22,4 22,3 20,6
14,0 20,5 20,6 20,6 20,0 23,3
28,0 29,0 31,3 30,6 31,9 29,3
28,0 30,5 29,3 29,8 29,8 32,1
4.4.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra
DRAMIX 3D.
De la misma forma que la fibra BARCHIP, las curvas característica de la
resistencia para la fibra DRAMIX 3D son las siguientes.
Tabla 36:Resistencias promedios del hormigón con fibra DRAMIX 3D.
Días Sin fibra 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
0 0 0 0 0 0 0
7 15,2 15,2 15,4 15,2 15,4 15,6
14 21,4 20,9 21,4 21,5 21,1 22,0
28 29,3 29,7 30,3 30,2 30,8 30,7
130
Gráfico 12: Resistencias características del hormigón con fibra DRAMIX 3D-
De los datos obtenidos se puede observar que no hay una reducción de
resistencia del hormigón. De modo contrario que la fibra anterior, 1Kg de
DRAMIX 3D tiene 4800 fibras en comparación a las 35000 de la fibra
BARCHIP R50. La diferencia de densidad hace que ,en cantidad de fibras,
una concentración de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP sea equivalente a
concentración de 220Kg/m3 de fibra DRAMIX. Se infiere que no hay
perdida de resistencia debido a la alta densidad de esta fibra y no trabajar en
rangos donde esta pueda producir nidos (erizos).
4.4.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra.
En función de los datos obtenidos se pretende determinar efecto de la fibra
de acero sobre el hormigón. Utilizando los mismos datos se procede a
estandarizar los datos en función de la curva característica del hormigón sin
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30
Res
iste
nci
a(M
pa
)
N°de días
Curvas características
Sin fibra
10Kg/m3
20Kg/m3
30Kg/m3
40Kg/m3
50Kg/m3
131
fibra y obtener la variación porcentual del hormigón con fibra en torno a su
mezcla original. Los datos de la tabla37 se obtienen de la misma forma que
en 4.3.3.
Tabla 37:Resistencia relativa del hormigón con fibra DRAMIX 3D en torno de su
original sin fibra.
Días Sin fibra 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7 días 1,00 1,00 1,02 1,00 1,01 1,03
14 días 1,00 0,98 1,00 1,00 0,99 1,03
28 días 1,00 1,01 1,03 1,03 1,05 1,05
Promedio 1,00 1,00 1,02 1,01 1,02 1,03
Al grafican dichos datos se observa una tendencia y un comportamiento un
poco más asimétrico que con la fibra BARCHIP. De todas formas se puede
observar en los promedios un leve aporte a la resistencia a la compresión,
aunque por la cantidad de ensayos y limitantes de este ensayo se deja
inconcluso si con mayor concentración puede haber un aumento más
contundente de dicha propiedad.
132
Gráfico 13: Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en función
de la concentración de DRAMIX 3D.
De la misma forma que en el punto 4.3.4 se indica, la envolvente y la
inferior de los datos que indican paramétricamente el orden que las
dispersión de datos que se puede tomar, indicando de forma satisfactoria el
efecto que esta fibra le produce al hormigón..
80,00%
85,00%
90,00%
95,00%
100,00%
105,00%
110,00%
0 10 20 30 40 50
7 días
14 días
28 días
Promedio
133
Gráfico 14:Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión del
hormigón con fibra DRAMIX 3D.
4.4.4 Consistencia de los datos.
De la misma forma anterior, se analizan los datos de consistencia en
función de la norma NCh1998 of. 87. El cálculo del intervalo promedio
para cada par de datos se representa en la siguiente tabla.
Tabla 38 :Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D
R=ΣRi/N 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7 0,38 0,13 1,00 0,86 0,69
14 0,36 0,84 0,90 1,18 1,38
28 0,73 1,03 0,40 1,05 1,41
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
0 5 10 15 20 25 30
Cu
oci
ente
de
resi
sten
cia
s(%
)
Concentración de fibra (Kg/m3)
Variacion de resistencia (%)/concentración de fibra
Limite mayor
Limite menor
134
Una vez obtenido R se procede el cálculo de la desviación estándar (tabla
39). Para este caso es igual a 1,128 valido para 2 muestras.
Tabla 39: Determinación del factor S1 para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D
S1=R/d2 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7 0,334 0,112 0,883 0,766 0,611
14 0,321 0,742 0,798 1,042 1,219
28 0,643 0,909 0,352 0,931 1,252
Los valores de coeficiente de variación viene dado por la siguiente
expresión y calculados en la tabla 40.
en que es la resistencia media del lote.
Tabla 40: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D.
V1(%) 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7 2,20 0,82 6,55 5,62 4,40
14 1,74 3,91 4,19 5,56 6,26
28 2,44 3,39 1,32 3,41 4,60
Por último el nivel de control de los ensayos viene determinado según la
tabla 41 de la siguiente forma.
135
Tabla 41: Nivel de control de ensayos para probetas a compresión con fibra
DRAMIX 3D.
Nivel de control 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3
7 excelente excelente deficiente aceptable bueno
14 excelente muy bueno bueno aceptable deficiente
28 excelente muy bueno excelente muy bueno bueno
Se advierte de un par de ensayo de características deficiente. De todas
forma, si se verifica la tabla 40 se llega a la conclusión que el valor
deficiente excede en poco el rango de aceptable ( valores de V1 sobre 6%).
4.5 Comparación y conclusiones preliminares.
Por último se han de comparar los resultados obtenidos entre la fibra
BARCHIP R50 y DRAMIX 3D. Se han de comparar los parámetros
calculados en la secciones anteriores.
4.5.1 Resistencia.
Al comparar este parámetro dentro de este estudio , se puede observar que
la fibra BARCHIP R50 le aporta algo más de resistencia a la compresión
que la fibra DRAMIX 3D. De todas formas este punto del estudio no es
concluyente, ya que la cantidad de ensayos realizados, no pueden
representar satisfactoriamente una diferencia tan pequeña en el aporte de
resistencia al hormigón. Por el mismo motivo se respeta el sesgo producido
por la poca toma de muestras. Por otro lado cabe destacar que la fibra de
acero no se ensayo en un rango en donde esta pueda determinar una
disminución de la resistencia ( formación de nidos).
136
4.5.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra.
La fibra de plástico muestre reducción de resistencia , en este punto también
se observa la fibra plástica altera el comportamiento de dicha curva. La
fibra de acero por su parte no presenta variación en el comportamiento de
las curvas.
4.5.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de
fibra.
Finalmente como ya fue dicho anteriormente, se concluye que la fibra
BARCHIP R50 reduce la resistencia a la compresión del hormigón. La fibra
DRAMIX no mostró este problema pero se estima que a altas
concentraciones de la misma pueda mostrar ese problema.
Gráfico 15: Comparación de curvas de resistencia porcentual entre fibra
BARCHIP R50 y DRAMIX 3D.
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
0 10 20 30 40 50
Cu
oci
ente
de
resi
sten
cias(
%)
Concentración de fibra (Kg/m3)
Variacion de resistencia(%)/concentración de fibra
Dramix
Dramix
Barchip
Barchip
137
138
CAPÍTULO 5: ENSAYOS A FLEXOTRACCIÓN.
5.1 Introducción.
En este capítulo se mostrarán los distintos resultados obtenidos en los
ensayos a flexotracción. De la misma forma que en el caso anterior, se
obtendrán los gráficos y parámetros descritos en 3.6.6 y se obtendrán
conclusiones preliminares de dicha parte del estudio.
5.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a flexotracción .
5.2.1 Resistencia.
Para el caso de la resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra, no se
rechazaron probetas cumpliendo adecuadamente esta parte del estudio. A
pesar de eso se nota cierta diferencia entre los resultados la cual no es muy
significativa por lo que se queda conforme con dicho comportamiento. Las
cargas máximas resistidas ,tensiones máximas y energía absorbida para el
hormigón sin fibra son las siguientes.
Tabla 42: Resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra.
Días Carga máxima
(KN)
Resistencia a la
tracción(MPa)
14 13,56 2,7
14 11,52 2,3
28 18,30 3,7
28 22,60 4,5
139
De dichos ensayos además se puede obtener las curvas de
Carga/Deformación, y Tensión/Deformación que para este caso son iguales
en comportamiento.
Gráfico 16: Grafico tensión deformación del hormigón sin fibra.
5.2.2 Energía absorbida.
Corresponde al parámetro más representativo que la fibra le aporta al
hormigón. La cantidad de energía absorbida puede definir de muy buena
forma a ductilidad del material. Para poder obtener la energía total
absorbida por las muestras , simplemente se debe calcular el área bajo la
curva del gráfico Carga/Deformación. La energía máxima absorbida junto
con el gráfico de Energía/Deformación vienen definidos a continuación.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Ten
sión
(M
Pa)
Deformación(mm)
Tesión/deformación
28 días
28 días
14 días
14 días
140
Tabla 43: Energía absorbida por el hormigón sin fibra.
Días Energía absorbida (J)
14 9,18
14 8,15
28 12,94
28 16,60
Gráfico 17 Energía absorbida por el hormigón sin fibra.
Gráfico que muestra la energía absorbida hasta el momento de la grieta. Se
advierte falla frágil en este tipo de ensayo y que la energía absorbida
después de la primera grieta es igual a 0.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 0,5 1 1,5 2 2,5
En
ergía
(J)
Desplazamiento(mm)
Absorción de energía hormigón sin fibra
14 días
14 días
28 días
28 días
141
5.2.3 Comparación con la curva característica y resistencia a la
compresión.
Finalmente se compara las resistencia a la flexotracción en torno a su
resistencia misma a los 28 días para verificar si hay similitud con la curva
característica del hormigón a compresión y a su vez se comparar
directamente las resistencia de flexotracción con las de compresión para la
misma cantidad de día.
Tabla 44 :Resistencia del hormigón a flexotracción en torno a compresión.
Días Valor curva a
compresión
14 0,6 0,7 8,5
28 1,0 1,0 7,2
Promedio 7,9
donde:
- : resistencia a la flexotracción.
- : resistencia a la flexotracción a los 28 días.
- : resistencia a la compresión.
Se puede corroborar una pequeña relación de las resistencias características
de flexotracción y compresión a los 14 días. Por último la relación entre
resistencia a compresión y flexotracción promedio es de 7,9.
142
5.3 Comportamiento del hormigón con fibra BARCHIP R50 a
flexotracción.
5.3.1 Curvas carga/deformación.
Como primer parámetro se han de comparar los gráficos de
carga/deformación del hormigón con fibra entorno al hormigón sin fibra.
Dichos gráficos son la base para obtener los otros parámetros que se
compararan en esta parte del capítulo.
5.3.1.1 Hormigón a 14 días.
Los gráficos de carga/deformación para el hormigón en edad de 14 días son
los siguientes. Los números 1 y 2 después del guión en la concentración
indica el número de ensayo que corresponde.
Gráfico 18: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ca
rga
(Kn
)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
5kg/m3-2
5kg/m3-1
10Kg/m3-1
10Kg/m3-2
143
Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
Gráfico 20: Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40
Ca
rga
(Kn
)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
15Kg/m3-2
15Kg/m3-1
20Kg/m3-1
20Kg/m3-2
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Carg
a (
Kn
)
Deformación (mm)
Carga/Deformación
30Kg/m3-2
30Kg/m3-1
144
5.3.1.2 Hormigón a 28 días.
Los gráficos de carga/deformación para el hormigón en edad de 28 días son
los siguientes.
Gráfico 21: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Carg
a(K
N)
Deformación (mm)
Carga/Deformación
5Kg/m3-2
5Kg/m3-1
10Kg/m3-1
10Kg/m3-2
145
Gráfico 22: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
Gráfico 23: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ca
rga
(KN
)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
15Kg/m3-2
15Kg/m3-1
20Kg/m3-2
20Kg/m3-1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ca
rga(K
N)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
30Kg/m3-2
30Kg/m3-1
146
5.3.2 Resistencia.
Se ve un aumento significativo en la resistencia final del hormigón a
flexotracción, lo que demuestra un trabajo solidario entre el hormigón y la
fibra. Además se observa que la fibra otorga resistencia al hormigón incuso
después de la grieta, lo que demuestra un claro aumento en la ductilidad de
este.
5.3.2.1 Resistencia a los 14 días.
Las cargas máximas y resistencias a flexotracción en torno a la
concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28 días son
las siguientes.
Tabla 45 : Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
(KN) 13,56 11,52 18,0 18,0 20,2 23,3 22,4 25,9 22,3 22,9 23,6 22,0
(MPa) 2,7 2,3 3,6 3,6 4,0 4,7 4,5 5,2 4,5 4,6 4,7 4,4
donde:
: carga máxima producida hasta el momento que ocurre la primera
grieta.
: resistencia a la flexotracción producida en la probeta hasta
desarrollar la grieta.
De forma de poder obtener un rango de valores para la resistencia a
flexotracción, se muestra el siguiente gráfico con los puntos máximos y
147
mínimos de la resistencia. Los valores intermedios representa posibles
valores que puede adoptar la resistencia del hormigón a flexotracción.
Gráfico 24: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a 14 días
con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50.
5.3.2.2 Resistencia a los 28 días.
De la misma forma, las cargas máximas y resistencia a flexotracción en
torno a la concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28
días son las siguientes.
Tabla 46: Resistencia a flexotracción en probetas a 28 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
(KN) 18,3 22,6 35,6 27,0 38,4 39,6 37,3 39,2 38,4 36,4 34,1 29,7
(MPa) 3,7 4,5 7,1 5,4 7,7 7,9 7,5 7,8 7,7 7,3 6,8 5,9
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a(M
Pa)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo
Min
Max
148
De la misma forma las curvas envolventes e inferiores de resistencia a
flexotracción para el hormigón con fibra BARCHIP en torno a su
concentración es la siguiente.
Gráfico 25: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a 28 días
con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50.
5.3.2.3 Curvas caracteristicas de la variación de la resistencia del
hormigón con fibra BARCHIP R50.
Los promedios de resistencia a flexotracción del hormigón con esta fibra
para 14 y 28 días son los siguientes.
Tabla 47: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra
BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
14 días 2,51 3,34 4,36 4,83 4,52 4,36
28 días 4,09 6,26 7,8 7,65 7,48 6,38
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a(M
Pa)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo
Min
Max
149
Para obtener una curva paramétrica para ver el aporte que la fibra le da al
hormigón se obtiene el cociente entre las resistencias del hormigón con
fibra y la resistencia promedio del hormigón sin fibra .
Tabla 48: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin fibra
para probetas con BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
14 días 1,00 1,33 1,74 1,92 1,80 1,82
28 días 1,00 1,53 1,91 1,87 1,83 1,56
Promedio 1,00 1,43 1,83 1,90 1,81 1,65
Gráfico 26: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin
fibra para probetas con BARCHIP R50.
Se observa que en cualquiera de los casos hay un aumento significativo de
la resistencia a flexotracción del hormigón que puede llegar casi al 100% en
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
0 5 10 15 20 25 30
Concentración(Kg/m3)
Variación de la resistencia
14 días
28 días
150
algunos puntos. Por otro lado se ve una disminución de este aumento para
concentraciones sobre 15Kg/m3.
5.3.3 Resistencia residual después de la grieta.
Esta resistencia corresponde a la que la fibra otorga al hormigón después
que este presenta la primera falla. Es en ese momento en el que solo la fibra
y su adherencia al hormigón están actuando como elemento resistente.
Dado lo anterior no se puede representar la resistencia a través de un
esfuerzo de su carga a flexión resistente actuante para ese momento( .
5.3.3.1 Resistencia residual a los 14 días.
Para el caso de mezclas a los 14 días, las resistencias residuales que la
fibra le otorga al hormigón vienen dado en la tabla 49.
Tabla 49: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
(KN) 0,0 0,0 14,2 11,2 14,8 15,5 17,0 17,9 18,0 17,1 19,2 18,6
Además de eso se dejan los valores de las curvas de máximos y mínimos
correspondientes a los valores anteriores (Gráfico 27).
151
|
Gráfico 27: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra BARCHIP R50.
5.3.3.2 Resistencia residual a los 28 días.
Se puede observar similitud con los datos de 14 días, se infiere que este
efecto es producto a que el hormigón ya no participa como material
resistente, las pequeñas diferencias en las resistencias con el hormigón a 14
días se atribuye a la adherencia que existe entre la fibra y el hormigón que
puede estar en un estado más consolidado cuando el hormigón tenga mayor
edad.
La tabla 50 y muestra la resistencia residual del hormigón a los 28 días y el
gráfico 28, los gráficos correspondientes a los máximos y mínimos de dicha
mezcla.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min
Max
152
Tabla 50: Resistencia residual (q2) de la fibra en probetas a 28 días con distintas
concentraciones de fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
(KN) 0,0 0,0 10,7 12,6 17,2 16,3 18,5 19,2 20,7 17,8 21,3 24,5
Gráfico 28: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 28 días con fibra BARCHIP R50.
Finalmente la comparación de dichos gráficos apuntan a que la resistencia
residual del hormigón no depende de su resistencia como material sino de la
resistencia y cantidad de la fibra que se le agrega. Dada esta situación se
hace imposible realizar una curva característica por no haber valores
paramétricos represente a dichas probetas.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min
Max
153
Gráfico 29: : Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con
fibra BARCHIP R50.
5.3.3 Absorción de energía antes de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50
Corresponde a uno de los parámetros más importantes para medir ductilidad
en las probetas de hormigón. Para poder realizar el cálculo de la energía
absorbida es necesario calcular el área bajo la curva. Dada esta condición se
ha de emplear la regla del trapecio para integrar dichos datos; este medio de
cálculo para pequeños intervalos genera un error que ante los ojos de los
demás datos se puede decir que es despreciable.
Además de lo anterior cabe destacar que la curva se separa en dos partes, la
primera es la energía que se absorbe el hormigón con la fibra y la segunda
parte consiste en el intervalo donde solo la fibra actúa como material
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min 28 días
Max 28 días
Min 14 días
Max 14 días
154
resistente, en el caso de este punto se verá lo que pasa antes que el
hormigón falle.
5.3.3.1 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 14 días.
La cantidad de energía absorbida por el hormigón antes de la primera
grieta(E1) en función de su concentración se detallan en la tabla 51.
Tabla 51: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
(J) 9,2 9,2 20,4 18,2 37,0 28,3 31,7 44,3 25,3 24,0 13,0 12,1
La envolvente superior e inferior de los datos vienen dados en el siguiente
gráfico donde se observa claramente una disminución de la energía
absorbida para concentraciones mayores 15Kg/m3.
155
Gráfico 30: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la
primera grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.
5.3.3.1 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 28 días.
De la misma forma, la cantidad de energía absorbida por el hormigón antes
de la primera grieta(E1) en función de su concentración para probetas con
28 días de edad se detallan en la siguiente tabla.
Tabla 52: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E1 (J) 12,9 16,6 32,7 32,1 64,9 49,3 53,8 63,9 42,8 38,1 20,9 45,7
Al igual que en el punto anterior, las curvas superior e inferior de los datos
vienen dadas en el siguiente gráfico donde se observa una disminución de la
energía absorbida para concentraciones mayores 15Kg/m3.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
0 5 10 15 20 25 30
En
erg
ía(J
)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorvida antes de la grieta
Max
Min
156
Gráfico 31: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la
primera grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.
5.3.3.3 Curva carácteristica de energía absorbida antes de la grieta
para el hormigón co fibra BARCHIP R50.
En este caso se tiene como parámetro estándar la energía absorbida del
hormigón sin fibra. Las energías(E1) promedio se definen en la siguiente
tabla.
Tabla 53 :Energía promedio absorbida para hormigones con fibra BARCHIP
R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E1(J) 14 días 9,18 19,3 32,6 38,0 24,7 12,6
28 días 14,77 32,4 57,1 58,8 40,4 33,3
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorvida antes de la grieta
Max
Min
157
Los valores de la curva característica se obtienen entre el cociente de los
datos obtenidos para el hormigón con fibra(E1) sobre los datos de las
mismas muestras pero sin ella( ).
Tabla 54 : Variación de la energía absorbida en función de probetas sin fibra para
hormigones con BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
/
14 días 1 2,1 3,6 4,1 2,7 1,4
28 días 1 2,19 3,9 4 2,7 2,3
Promedio 1 2,15 3,7 4,1 2,7 1,8
finalmente la curva característica de la variación de energía absorbida en
torno al hormigón sin fibra es la siguiente.
Gráfico 32: Variación de la energía absorbida en función de probetas sin fibra
para hormigones con BARCHIP R50.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 5 10 15 20 25 30
E1/E
01
Concentración (Kg/m3)
Variación de la energía absorbida antes de la grieta
14 días
28 días
158
5.3.4 Absorción de energía después de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50
Este parámetro sirve para determinar la energía que se absorbe cuando el
hormigón pierde propiedades mecánica sobre la carga aplicada. Este
parámetro es el más representativo de ductilidad de este ensayo. Para
calcular la cantidad de energía se utiliza la regla del trapecio al igual que en
el punto anterior.
5.3.4.1 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14
días.
Los valores de energía absorbida después de la grieta para probetas(E2)con
14 días son los siguientes.
Tabla 55: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14 días
con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E2 (J) 0 0 147,7 107,5 143,2 172,9 153,3 187,9 212,1 225,7 220,2 177,9
donde se observa claramente que el hormigón sin concentración de fibra no
absorbe energía después de la grieta lo que lo transforma en falla frágil. La
curva de máximos y mínimos es la siguiente.
159
Gráfico 33: Rango de valores de energía absorbida después de la primera grieta
en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.
5.3.4.2 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas con
28 días.
Al igual que en el punto anterior, los valores y gráficos de energía absorbida
después de la grieta para probetas (E2)con 28 días son los siguientes.
Tabla 56: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 28 días
con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E2 (J) 0,0 0,0 109,9 120,9 160,7 181,6 181,4 200,9 243,8 234,6 273,8 296,8
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta
Max
Min
160
Gráfico 34: Rango de valores de energía absorbida después de la primera grieta
en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.
Dado que no se puede obtener una curva característica de energía absorbida
después de la grieta se deja a continuación el gráfico comparativo de ambos
puntos, infiriendo que la energía absorbida no es dependiente de la
resistencia del hormigón como tal sino de la adherencia con la fibra y
concentración de esta.
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorbida despues de la grieta
Max
Min
161
Gráfico 35 Comparación de la energía absorbida después de la grieta en probetas
a 14 y 28 días con fibra BARCHIP R 50.
5.3.5 Absorción total de energía en probetas prismáticas con fibra
BARCHIP R50.
Finalmente la absorción total de energía viene dada por la suma de ambas
energías (E1 y E2).
5.3.5.1 Energía total absorbida en probetas a 14 días.
La energía total absorbida para probetas de 14 días viene dada en la
siguiente tabla.
Tabla 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Et (J) 9,2 9,2 168,1 125,7 180,2 201,1 185,0 232,2 237,4 249,7 233,2 190,1
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta
Max 28 días
Min 28 días
Max 14 días
Min 14 días
162
donde los valores para hormigones sin fibras vienen dados únicamente por
la energía absorbida antes de la grieta.
Gráfico 36: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP
R50.
5.3.5.2 Energía total absorbida en probetas con 28 días.
La energía total absorbida para probetas de 28 días y los gráficos de
máximos y mínimos viene dada en la siguiente tabla.
Tabla 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Et (J) 12,9 16,6 142,6 153,0 225,6 230,9 235,1 264,8 286,6 272,7 294,7 342,4
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida
Max
Min
163
Gráfico 37: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP
R50.
5.3.5.3 Curva carácteristica de energía total absorbida para probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50.
Los promedios de energía total absorbida(Et) para probetas a 14 y 28días
son los siguientes.
Tabla 59: Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra BARCHIP
R 50
Finalmente cuocientes y la curva característica vienen dadas en la tabla 60
y gráfico 48.
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
0 5 10 15 20 25 30
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida
Max
Min
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Et 14 días 9,18 146,9 190,7 208,6 243,6 211,6
28 días 14,77 147,8 228,2 250,0 279,6 318,6
164
Tabla 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra
BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
14 días 1,0 10,0 15,5 16,9 18,9 21,6
28 días 1,0 16,0 20,8 22,7 26,5 23,1
Promedio 1,0 13,0 18,1 19,8 22,7 22,3
Gráfico 38: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con
fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra.
5.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a
flexotracción.
5.4.1 Curvas carga/deformación.
Al igual que con la fibra BARCHIP, se han de comparar los gráficos de
carga/deformación del hormigón con fibra entorno al hormigón sin fibra.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
0 5 10 15 20 25 30
Et/
Eto
Concentración(Kg/m3)
Curva caracteristica de absorción de energía
Max
Min
165
5.4.1.1 Hormigón a 14 días.
Los gráficos de carga/deformación para el hormigón en edad de 14 días son
los siguientes.
Gráfico 39: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 10 y 20Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a (
Kn
)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
10Kg/m3-2
10Kg/m3-1
20Kg/m3-2
20Kg/m3-1
166
Gráfico 40: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 30 y 40Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
Gráfico 41: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con
concentraciones de 50Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a(K
n)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
30Kg/m3-2
30Kg/m3-1
40Kg/m3-2
40Kg/m3-1
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a(K
n)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
50Kg/m3-2
50Kg/m3-1
167
5.4.1.2 Hormigón a 28 días.
Los gráficos de carga/deformación para el hormigón en edad de 28 días son
los siguientes.
Gráfico 42: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 10 y 20 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25
Carg
a(K
N)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
10Kg/m3-2
10Kg/m3-1
20Kg/m3-2
20Kg/m3-1
168
Gráfico 43: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 30 y 40 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
Gráfico 44: Gráfico carga/deformación para probetas a 28 días con
concentraciones de 50 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
Ca
rga
(KN
)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
30Kg/m3-2
30Kg/m3-1
40Kg/m3-2
40Kg/m3-1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
Ca
rga(K
N)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
50Kg/m3-2
50Kg/m3-1
169
5.4.2 Resistencia.
También se ve un aumento significativo en la resistencia final del hormigón
a flexotracción, lo que demuestra un trabajo solidario entre el hormigón y la
fibra, sin embargo se infiere menor adherencia entre el hormigón y la fibra
DRAMIX. Esto se explica en la menor carga que esta aporta al hormigón
5.4.2.1 Resistencia a los 14 días.
Las cargas máximas y resistencias a flexotracción en torno a la
concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28 días son
las siguientes.
Tabla 61: Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
(KN) 12,54 13,37 18,95 29,53 25,94 27,40
(MPa) 2,51 2,67 3,79 5,91 5,19 5,48
donde:
: carga máxima producida hasta el momento que ocurre la primera
grieta.
: resistencia a la flexotracción producida en la probeta hasta
desarrollar la grieta.
De la misma forma que en el punto 5.3.2.1 la curva con el rango de valores
para el esfuerzo máximo obtenido en probetas de 14 días son los siguientes.
170
Gráfico 45: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a 14 días
con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
5.4.2.2 Resistencia a los 28 días.
De la misma forma, las cargas máximas y resistencia a flexotracción en
torno a la concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28
días son las siguientes.
Tabla 62: Resistencia a flexotracción en probetas a 28 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
(KN) 20,45 22,28 30,94 33,20 37,77 38,98
(MPa) 4,09 4,46 6,19 6,64 7,55 7,80
De la misma forma las curvas envolventes e inferiores de resistencia a
flexotracción para el hormigón con fibra BARCHIP en torno a su
concentración es la siguiente.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Esf
uer
zo (
MP
a)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo
Min
Max
171
Gráfico 46: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a 28 días
con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
5.4.2.3 Curvas caracteristicas de la variación de la resistencia del
hormigón con fibra DRAMIX 3D.
Los promedios de resistencia a flexotracción del hormigón con esta fibra
para 14 y 28 días son los siguientes.
Tabla 63: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra DRAMIX
3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
14 días 2,5 2,7 3,8 4,5 5,2 5,5
28 días 4,1 4,5 6,2 6,6 7,6 7,8
Para obtener una curva paramétrica para ver el aporte que la fibra le da al
hormigón se obtiene el cociente entre las resistencias del hormigón con
fibra y la resistencia promedio del hormigón sin fibra .
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Esf
uer
zo (
MP
a)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo
Min
Max
172
Tabla 64: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin fibra
para probetas con DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
14 días 1 1,07 1,51 1,79 2,07 2,18
28 días 1 1,09 1,51 1,62 1,85 1,91
Promedio 1 1,08 1,51 1,99 1,96 2,05
Gráfico 47: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin
fibra para probetas con DRAMIX 3D.
Se observa un aumento gradual de a resistencia llegando a un valor máximo
de 2,35 veces su resistencia normal en el caso del hormigón a 14 días. Sin
tomar en cuenta ese peak se puede observar en ambos casos una tendencia a
seguir aumentando su resistencia lo que hace suponer que si se usan
concentraciones más altas de las que se usaron en este estudio se obtendrán
mayores resistencias.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 10 20 30 40 50
Concentración(Kg/m3)
Variación de la resistencia
14 días
28 días
173
5.4.3 Resistencia residual después de la grieta.
Esta resistencia corresponde a la que la fibra otorga al hormigón después
que este presenta la primera falla. Es en ese momento en el que solo la fibra
y su adherencia al hormigón están actuando como elemento resistente.
Dado lo anterior, no se puede representar la resistencia a través de un
esfuerzo de su carga a flexión resistente actuante para ese momento( .
5.3.3.1 Resistencia residual a los 14 días.
En mezclas a 14 días, la resistencia residual que la fibra DRAMIX 3D le
otorga al hormigón a después de la grieta vienen dado en la siguiente tabla
Tabla 65: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
(KN) 0 0 4,69 4,65 7,45 7,19 8,81 19,50 16,45 14,65 22,49 15,24
174
El rango variable que puede obtener la resistencia residual es el siguiente.
Gráfico 48: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.3.2 Resistencia residual a los 28 días.
Se ve una tendencia con los datos anteriores , nuevamente se llega a inferir
que la carga máxima después de la grieta depende en su mayor parte de la
cantidad de fibra y no de la edad del hormigón
La tabla 66 y el gráfico 49 muestran la resistencia residual del hormigón a
los 28 días y el rango de valores a adoptar en torno a sus valores máximos y
mínimos
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min
Max
175
Tabla 66: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con distintas
concentraciones de fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
(KN) 0,00 0,00 3,91 1,94 6,28 6,14 8,81 9,62 14,01 13,20 19,45 13,73
Gráfico 49: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para
hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
Finalmente de la comparación de ambos gráficos se obtiene lo siguiente.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min
Max
176
Gráfico 50: Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con fibra
DRAMIX 3D.
5.4.3 Absorción de energía antes de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra DRAMIX 3D
Es el parámetro que definen el aporte de la fibra al hormigón. Para fibras
metálicas se espera menor ductilidad ya que dichas fibras son más rígidas y
soportan una menor deformación que las plásticas. Por último se agrega que
el método de integración será el mismo que en el punto 5.3.3 (método del
trapecio).
5.4.3.1 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 14 días.
La cantidad de energía absorbida por el hormigón antes de la primera
grieta(E1) en función de su concentración se detallan en la tabla 67.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 10 20 30 40 50
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta
Min 28 días
Max 28 días
Min 14 días
Max 28 días
177
Tabla 67: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E1(J) 9,2 8,2 12,2 10,2 26,3 45,7 15,7 26,3 18,9 22,3 20,7 23,1
Gráfico 51:Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la
primera grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.3.2 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 28 días.
De la misma forma, la cantidad de energía absorbida por el hormigón antes
de la primera grieta(E1) en función de su concentración para probetas con
28 días de edad se detallan en la siguiente tabla.
Tabla 68: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en
probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E1(J) 12,9 16,6 20,3 17,0 41,1 53,2 25,0 24,7 27,9 30,0 29,0 31,2
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorvida antes de la grieta
Max
Min
178
Gráfico 52: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la
primera grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.3.3 Curva carácteristica de energía absorbida antes de la grieta
para el hormigón con fibra DRAMIX 3D.
En este caso se tiene como parámetro estándar la energía absorbida del
hormigón sin fibra. Las energías(E1) promedio se definen en la siguiente
tabla.
Tabla 69: Energía promedio absorbida antes de la primera grieta para hormigones
con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E1(J)
14 días 8,70 11,2 36,0 21,5 20,6 22,0
28 días 14,77 18,7 47,5 24,9 29,0 30,2
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorbida antes de la grieta
Max
Min
179
Los valores de la curva característica se obtienen entre el cociente de los
datos obtenidos para el hormigón con fibra(E1) sobre los datos de las
mismas muestras pero sin ella( ).
Tabla 70:Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en función
de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
/
14 días 1 1,3 4,1 2,5 2,4 2,5
28 días 1 1,3 3,2 1,7 2,0 2,0
Promedio 1,0 1,3 3,7 2,3 2,2 2,3
finalmente la curva característica con sus máximos y mínimos es la
siguiente.
Gráfico 53: Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en
función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
0 10 20 30 40 50
Concentración (Kg/m3)
Curva caracteristica de absorción de energía antes de la
primera grieta
14 días
28 días
180
5.4.4 Absorción de energía después de la primera grieta en probetas
prismáticas con fibra DRAMIX 3D.
Se observa un aumento de absorción de energía en función de la cantidad de
fibra. En el caso de esta fibra no se aprecia una concentración limite que
disminuya sus propiedades mecánicas.
5.4.4.1 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas con
14 días.
Los valores de energía absorbida después de la grieta para probetas(E2)con
14 días son los siguientes.
Tabla 71: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14 días
con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E2(J) 0 0 12,4 22,3 56,5 45,8 76,5 121,2 143,0 125,3 185,9 130,3
181
Gráfico 54: Rango de valores de energía absorbida después de la primera grieta
en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.4.2 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 28 días.
Al igual que en el punto anterior, los valores y gráficos de energía absorbida
después de la grieta para probetas (E2)con 28 días son los siguientes.
Tabla 72: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 28 días
con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E2(J) 0 0 10,38 9,30 47,72 39,16 76,53 89,23 121,76 112,90 160,83 117,42
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
200,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta
Max
Min
182
Gráfico 55: Rango de valores de energía absorbida después de la primera grieta
en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.
Nuevamente se observa que la cantidad de energía absorbida después de la
grieta no depende del hormigón sino de la fibra que actúa en el hormigón,
es por eso que se deja un grafico comparativo entre los dos casos. Se
observa que la fibra a los 14 días absorbe más energía que a 28.
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta
Max
Min
183
Gráfico 56: Comparación de la energía absorbida después de la grieta en probetas
a 14 y 28 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.5 Absorción total de energía en probetas prismáticas con fibra
DRAMIX 3D.
Finalmente la absorción total de energía viene dada por la suma de ambas
energías (E1 y E2).
5.4.5.1 Energía total absorbida en probetas con 14 días.
La energía total absorbida para probetas de 14 días viene dada en la
siguiente tabla.
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta
Max 14 días
Min 14 días
Max 28 días
Min 28 días
184
Tabla 73: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E1(J) 9,2 8,2 24,6 32,5 82,9 91,6 101,5 147,5 161,8 147,6 206,6 153,5
donde los valores para hormigones sin fibras vienen dados únicamente por
la energía absorbida antes de la grieta.
Gráfico 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.
5.4.5.2 Energía total absorbida en probetas con 28 días.
La energía total absorbida para probetas de 28 días y los gráficos de
máximos y mínimos viene dada en la siguiente tabla.
0,0
30,0
60,0
90,0
120,0
150,0
180,0
210,0
240,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida
Max
Min
185
Tabla 74:Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E1 12,9 16,6 30,7 26,3 88,9 93,0 101,5 114,0 149,7 143,0 189,9 148,7
Gráfico 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.
Curiosamente se puede observar que las probetas absorben más energía a
los 14 días que a los 28 días. La única explicación lógica en esto tiene
relación con la interacción mecánica entre esta fibra y el hormigón. Los
relieves lisos de esta fibra pudieron influir en la adherencia hacia el
hormigón. Además se observó en muchas ocasiones que la fibra en vez de
fallar simplemente se desprendía del hormigón. En el gráfico 59 se puede
observar una comparación entre la absorción de energía a los 14 y 28 días.
0,0
40,0
80,0
120,0
160,0
200,0
240,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida
Max
Min
186
Gráfico 59: Comparación de la energía total absorbida a 14 y 28 días en probetas
con fibra DRAMIX 3D.
5.4.5.3 Curva carácteristica de energía total absorbida´para probetas
prismáticas con fibra BARCHIP R50.
Los promedios de energía total absorbida(Et) para probetas a 14 y 28días
son los siguientes.
Tabla 75: Promedio de energía total absorbida a flexotracción en probetas con
fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Et
14 días 9,2 32,5 91,6 147,5 161,8 206,6
28 días 16,6 30,7 93,1 114,0 149,7 189,9
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida
Max 14 días
Min 14 días
Max 28 días
Min 28 días
187
Finalmente cuocientes y la curva característica vienen dadas en la tabla 76
y gráfico 60.
Tabla 76: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra
DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
14 días 1 3,5 10,0 16,1 17,6 22,5
28 días 1 1,9 5,6 6,9 9,0 11,4
Promedio 1 13 18,1 19,8 22,7 22,3
Gráfico 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con
fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra.
5.5 Comparación y conclusiones preliminares.
5.5.1 Curva carga/deformación.
La fibra en general le aporta ductilidad al hormigón, esto se puede ver que
incluso después de fallar el hormigón, la fibra sigue trabajando para
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50
Et/
Eto
Concentración (Kg/m3)
Curva caracteristica de absorción de energía
14 días
28 días
188
mantener la integridad del elemento. En el gráfico 61 se comparan los
gráficos carga/deformación del hormigón con fibra BARCHIP (20Kg/m3),
DRAMIX (50Kg/m3) y sin fibra.
Gráfico 61: Comparación de gráficos carga/deformación del hormigón con fibra y
sin fibra.
Se observa un gran aumento de la carga aportada ,así como tambien del área
bajo la curva en los gráficos con fibra.
5.5.2 Resistencia a la flexotracción.
En el gráfico 62 y 63 se comparan las resistencias máximas y mínimas a
flexotracción para distintas concentraciones obtenidas en los ensayos, a los
14 y 28 días. La representación de estos gráficos en base a los valores
máximos y mínimos y no en función del promedio de estos se justifica por
la poca cantidad de ensayos realizados, queriendo evitar tener error en los
datos por disperción.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10
Carg
a(K
n)
Deformación(mm)
Carga/Deformación
Sin fibra 28 días
Sin fibra 28 días
Sin fibra 14 días
Sin fibra 14 días
Dramix 50Kg/m3
Barchip 20Kg/m3
189
De los datos obtenidos observa a los 14 días (gráfico 61) un aporte
mayoritario en resistencia de la fibra DRAMIX 3D sobre la fibra BARCHIP
R50. Sin embargo a los 28 días se observa un aporte de resistencia muy
parecido de una fibra sobre la otra.
Gráfico 62: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 14 días.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Carg
a(M
Pa)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo a los 14 días
DRAMIX 3D
BARCHIP R50
190
Gráfico 63: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 28 días.
En base a lo anterior se concluye en este estudio que hay un aumento
igualitario a la resistencia a la flexotracción por parte de ambas fibras. Sin
embargo es la fibra BARCHIP R50 la que muestra un mejor rendimiento al
presentar su resistencia máxima en menores concentraciones que DRAMIX
3D. Por otro lado se podría aumentar la concentración de fibra de acero para
obtener mayor rendimiento pero se llega a la conclusión que sería poco
práctico y anti económico en comparación a la fibra de plástico.
5.5.3 Carga máxima después de la grieta.
Corresponde a la carga que soporta la fibra embebida en el hormigón.
Depende más de las propiedades de la fibra , su cantidad y agarre que esté
presente al hormigón. Se observa una tendencia que indica que la fibra
BARCHIP presenta mayor rendimiento.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Carg
a(M
Pa)
Concentración(Kg/m3)
Esfuerzo máximo a los 28 días
DRAMIX 3D
BARCHIP R50
191
En el gráfico 64 y 65 se observan las cargas máximas después de la grieta
en probetas a 14 y 28 días con fibras DRAMIX 3D y BARCHIP R50.
Gráfico 64 : Carga máxima después de la grieta a en probetas 14 días.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta a 14 días
Min Barchip
Max Barchip
Min Dramix
Max Dramix
192
Gráfico 65: Carga máxima después de la grieta a en probetas 28 días.
5.5.4 Energía absorbida antes de la grieta.
Curiosamente se ve una tendencia parecida entre los gráficos a 14 y 28 días.
Se concluye un rendimiento mayor en la fibra BARCHIP a los 28 días y
similar a los 14. De todas formas estos datos no son muy concluyentes
debido a la dispersión de estos datos.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Crg
a(K
N)
Concentracion (Kg/m3)
Carga máxima de la fibra despues de la grieta a 28 días
Min Barchip
Max Barchip
Min Dramix
Max Dramix
193
Gráfico 66: Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 14 días
Gráfico 67:Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 28 días
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorbida antes de la grieta a 14 días
Max Barchip
Min Barchip
Max Dramix
Min Dramix
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía absorbida antes de la grieta a 28 días
Max Barchip
Min Barchip
Max Dramix
Min Dramix
194
5.5.5 Energía absorbida después de la grieta.
Su comportamiento tiene una tendencia parecida a la de la carga máxima
después de la primera grieta. Se concluye que dicho parámetro depende de
la cantidad de fibra, la calidad de esta y la adherencia que este tenga con el
hormigón.
Gráfico 68:Energía absorbida después de la grieta a los 14 días.
0,0
40,0
80,0
120,0
160,0
200,0
240,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta a los 14 días
Max Barchip
Min Barchip
Max Dramix
Min Dramix
195
Gráfico 69:Energía absorbida después de la grieta a los 28 días
5.5.6 Absorción total de energía.
Este punto corresponde al área bajo la curva del gráfico carga/
deformación., después este punto de vista si se observa el gráfico 61 se
puede ver la gran diferencia de energía que absorbe el hormigón con fibra
frente a este mismo sin fibra. En los gráficos 66 y 67 se puede ver el
rendimiento de absorción de energía de ambas fibras para 14 y 28 días, en
donde se corrobora el mayor rendimiento de la fibra BARCHIP en menor
concentración que DRAMIX.
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Energía absorvida despues de la grieta a los 28 días.
Max Dramix
Min Dramix
Max Barchip
Min Barchip
196
Gráfico 70: Energía total absorbida a los 14 días.
Gráfico 71:Energía total absorbida a los 28 días.
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbida 14 días
Max Barchip
Min Barchip
Max Dramix
Min Dramix
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
0 10 20 30 40 50
En
ergía
(J)
Concentración (Kg/m3)
Energía total absorbidaa 28 días.
Barchip Max
Barchip Min
Dramix Max
Dramix Min
197
CAPÍTULO 6: ENSAYOS DE ABSORCIÓN DE
ENERGÍA.
6.1 Introducción.
El ensayo de absorción de energía EFNARC 14488-5 es un ensayo
característico para probetas con fibra creadas por medio de shotcrete. Sin
embargo los parámetros que mide este ensayo hace posible la aplicación de
este ensayo en probetas no proyectadas.
En este capítulo se mostrarán los distintos resultados obtenidos en los
ensayos de absorción de energía. De la misma forma que en el caso
anterior, se obtendrán los gráficos y parámetros descritos en 3.6.7 y se
obtendrán conclusiones preliminares de dicha parte del estudio.
Las probetas ensayadas en esta sección, son todas a 28 días y se realizaron 2
ensayos por concentración de fibra.
6.2 Comportamiento de absorción de energía del hormigón sin
fibra.
Como ya se ha visto en los capítulos anteriores, el hormigón es un material
frágil el cual no acepta mucha deformación antes de fallar.
La incorporación de refuerzos como la fibra le otorga al hormigón la
capacidad de poder seguir resistiendo esfuerzos aun después de presentar
fisuras importantes. Los gráficos de carga/deformación así como el de
energía /deformación son los siguientes.
198
Gráfico 72: Carga/deformación para paneles rectangulares sin fibra.
Para el caso de estas probetas se observa que la deformación solo llega a los
10mm en un caso y 5mm en el otro; después de este límite la probeta falla
completamente deteniéndose el ensayo.
Desde el punto de vista de energía absorbida se nota una gran dispersión de
los datos la cual es esperable debido a la fragilidad del hormigón, a pesar de
eso se observa que las cargas máximas son parecidas.
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ca
rga
(K
n)
Deformación (mm)
Carga/deformación
SF-1
SF-2
199
Gráfico 73: Absorción de energía en probetas sin fibra.
6.3 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con
fibra BARCHIP R50.
Esta fibra obtuvo un buen resultado en absorción de energía para ensayos a
flexotracción. Para el caso de esta fibra y como se verá en secciones más
adelante se observa un gran aporte en la ductilidad del hormigón así como
también un aumento de la resistencia.
6.3.1 Gráficos carga/deformación.
Para el caso de los ensayos de absorción de energía , los gráficos de
carga/deformación son los siguiente.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Ca
rga
(Kn
)
Deformación(mm)
Energía/deformación
SF-2
SF-1
200
Gráfico 74: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP R50 (5 y
10Kg/m3)
Gráfico 75: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP R50 (15 y
20Kg/m3)
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Ca
rga
(KN
)
Deformación(mm)
Carga/deformación
5kg/m3-1
5kg/m3-2
10Kg/m3-1
10Kg/m3-2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25
Ca
rga(K
N)
Deformación(mm)
Carga/deformación
15Kg/m3-2
15Kg/m3-1
20Kg/m3-2
20Kg/m3-1
201
Gráfico 76:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP
R50 (30Kg/m3).
Se observa un comportamiento más disperso que en los datos obtenidos en
os ensayos de flexotracción, ya sea por como la fibra se distribuye en el
hormigón y por cómo se genera la grieta en la probeta. En caso de
hormigones con mucha fibra se aprecian fallas locales de punzonamiento en
la parte central lo que altera los resultados de experimento no logrando una
deflexión en la parte central de la probeta y una abertura de grieta en la
parte inferior en forma asimétrica.
.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Ca
rga
(KN
)
Deformación(mm)
Carga/deformación
30Kg/m3-1
30Kg/m3-1
202
Figura 27: Falla de punzonamiento en probeta con fibra BARCHIP R50 con
concentración de 30Kg/m3.
6.3.2 Resistencia.
Desde el punto de vista de resistencia se observa un claro aumento de esta,
sin embargo, al igual que en los ensayos a compresión y a flexotracción, se
observa un leve decaimiento del aporte de resistencia en concentraciones
sobre 20Kg/m3. Los valores de carga máxima mostrados en esta sección
corresponden a las cargas máximas antes de generarse la grieta
representados por el primer peak en dichos gráficos. Se hace esta
diferenciación al observar cargas residuales mayores a las que el hormigón
soporta antes de la primera grieta.
203
Los valores de resistencia del hormigón en los ensayos de absorción de
energía y los gráficos correspondientes los valores máximos y mínimos
vienen dados en la tabla 77 y gráfico 77 a continuación.
Tabla 77: Resistencias máximas en probetas con BARCHIP R50 en ensayos
de absorción de energía.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Q(KN) 26,3 24,7 30,4 29,4 50,5 53,4 70,3 67 59,7 65,7 59,1 55,7
Gráfico 77: Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en
los ensayos de absorción de energía con fibra BARCHIP R50.
6.3.2.1 Curva característica de la variación de la resistencia del
hormigón con fibra BARCHIP R50.
Como se ha visto en puntos anteriores de esta memoria, se pretende
estandarizar en función de la resistencia del hormigón sin fibra, cual es la
resistencia proporcional que esta le aporta al hormigón. En la tabla 78 se
exponen las resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0 5 10 15 20 25 30
Carg
a m
áxim
a (
Kn
)
Concentración(Kg/m3)
Carga máxima
Max
Min
204
Tabla 78: Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de energía
para el hormigón con fibra BARCHIP R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
Q(KN) 25,5 29,9 52,0 68,6 62,7 57,5
Finalmente se dejan los datos en función de la resistencia promedio a los 28
días para obtener los factores característicos de aumento de resistencia en
función de la concentración de fibra. La representación de esto vienen
dados en la tabla 79 y en el gráfico 79.
Tabla 79: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
1,0 1,2 2,0 2,7 2,5 2,2
205
Gráfico 78:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción
de energía en hormigón con fibra BARCHIP a los 28 días.
Se comprueba en función de los ensayos anteriores que e hormigón con
fibra BARCHIP presenta una leve disminución de resistencia para
concentraciones de fibra mayor a 15 Kg/m3. Este fenómeno se debe a la
formación de nidos de fibras producidos en el hormigón, sin embargo se
deja constancias que un proceso más refinado a la hora de hacer probetas
podría otorgar mejores resultados en probetas con concentraciones altas. Se
puede verificar esta información comparando dichos datos con las curvas de
variación de la resistencia del hormigón a compresión y a flexotracción con
el de absorción de energía. Dichas comparaciones vienen expuestas en la
tabla 80 y el gráfico 79.
0%
50%
100%
150%
200%
250%
300%
0 5 10 15 20 25 30
Q/Q
28 (
%)
Concentración(Kg/m3)
Variación porcentual de la resistencia
28 días
206
Tabla 80: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados.
Concentración (Kg/m3) 0 5 10 15 20 30
Compresión 1,00 1,07 1,07 1,06 0,84 0,61
Flexotracción 1,00 1,53 1,91 1,87 1,83 1,56
Absorción de energía 1,00 1,17 2,03 2,69 2,46 2,25
Gráfico 79: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados.
Con lo anterior se concluye que el rendimiento optimo de la fibra BARCHIP
R50 está cerca de los 15Kg/m3.
6.3.3 Absorción de energía.
Par el caso de absorción de energía, también se observa una mejoría en los
valores obtenidos, este parámetro puede observarse en las áreas bajo la
curva de los gráficos 74 ,75 y 76 en la sección 6.3.1. Para la determinación
de este parámetro no se requirió un método de integración ya que esta es
realizada directamente por la instrumentación. Finalmente los valores de
absorción de energía hasta los 25mm y en función de la concentración de
fibra vienen dados en la tabla 81 y gráfico 80.
0%
50%
100%
150%
200%
250%
300%
0 5 10 15 20 25 30
R/R
28(%
)
Concentración (Kg/m3)
Variación de la resistencia a 28 días
Compresión
Flexotracción
Absorción de energía
207
Tabla 81: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra BARCHIP
R50.
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E (J) 64 39 421,5 576,0 962,4 946,8 993,7 1113,1 1122,7 1182,8 1246 1169
Gráfico 80: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los 25mm,
hormigón con fibra BARCHIP R50.
6.3.3.1 Curva característica en ensayos de absorción de energía para
fibra BARCHIP R50.
De la misma forma que en el punto anterior se procede a verificar cuanto es
el aumento de la variación de energía hasta los 25mm en el hormigón con
fibra BARCHIP R50. Los promedios de absorción de energía vienen dados
en la tabla 82.
Tabla 82: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP R50
Kg/m3 0 5 10 15 20 30
E (J) 51,2 498,7 954,6 1053,4 1152,7 1208,0
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
0 5 10 15 20 25 30
Ab
sorc
ión
de
ener
gía
(J
)
Concentración(Kg/m3)
Absorción de energía
Max
Min
208
Finalmente las variaciones en la absorción de energía vienen representadas
en la tabla 83 y gráfico 81.
Tabla 83: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP
Kg/m3 0 10 15 20 25 30
E(J) 1,0 9,7 18,6 20,6 22,5 23,6
Gráfico 81:Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP
Se observa un aporte en la absorción de energía de casi 25 veces entre el
hormigo con fibra y sin fibra. Esto es esperable ya que se le cambia el
comportamiento al hormigón de frágil a dúctil. Por otro lado no se ve una
reducción en estos valores para concentraciones sobre 15 Kg/m3 lo que
quiere decir que la fibra interactúa con el hormigón aportándole resistencia,
asta que su volumen dentro de la mezcla altera los planos de falla del
hormigón de falla. A partir de ese punto se crean vacios entre las fibras
reduciendo la resistencia del hormigón. Por otro lado, se observa un
desempeño parejo de esta fibra, que a pesar que puede reducir la resistencia
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
E/E
28
Concentración(Kg/m3)
Variación porcentual de la resistencia
28 días
209
del hormigón, puede mantener una buena resistencia residual que incluso
puede ser mayor que la resistencia del hormigón. Esto último demuestra que
la fibra tiene buena adherencia con el hormigón pero aun así no trabaja a
par con él. Si se comparan las curvas de variaciones de absorción de energía
para los ensayos a flexotracción y absorción de energía se tiene lo siguiente.
Tabla 84: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados.
Concentración (Kg/m3) 0 5 10 15 20 30
Flexotracción 1,0 10,0 15,5 17,5 18,9 21,6
Absorción de energía 1,0 9,7 18,6 20,6 22,5 23,6
Gráfico 82: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados.
Finalmente se observa que los comportamientos de las curvas son muy
parecidos. Se deja constancia que en concentraciones sobre 30Kg/m3 pueda
haber una reducción en la absorción de energía ya que a un punto más alto
de concentración estas pueden interferir en las adherencias de sí mismas
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 5 10 15 20 25 30
E/E
28
Concentración(Kg/m3)
Variación de la resistencia a 28 días
Absorción de energía
Fexotracción
210
reduciendo las cargas residuales. Esto es fácil de imaginar si en un caso
abstracto se pensase en una probeta con una concentración tan alta como el
volumen de la misma probeta.
6.4 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con
fibra DRAMIX 3D.
Esta fibra presentó buen comportamiento desde el punto de vista de carga
máxima. Sin embargo su poca adherencia y gran densidad exige
concentraciones más altas que las abordadas en este estudio para obtener un
valor óptimo.
6.4.1 Gráficos carga/deformación.
Para el caso de los ensayos de absorción de energía , los gráficos de
carga/deformación son los siguiente.
Gráfico 83:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra DRAMIX 3D
(10 y 20Kg/m3)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25
Ca
rga(K
N)
Deformación(mm)
Carga/deformación
Dramix 10-2
Dramix 10-1
Dramix 20-2
Dramix 20-1
211
Gráfico 84:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra DRAMIX 3D
(30 y 40Kg/m3)
Gráfico 85:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra DRAMIX 3D
(50Kg/m3)
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Ca
rga
(KN
)
Deformación(mm)
Carga/deformación
Dramix 30-2
Dramix 30-1
Dramix 40-2
Dramix 40-1
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Carg
a(K
N)
Deformación(mm)
Carga/deformación
Dramix 50
Dramix 50-1
212
Se observa al igual que el caso anterior un comportamiento disperso de los
datos . Por otro lado, también se observan fallas de punzonamiento en
concentraciones altas de fibra DRAMIX, sin embargo la envergadura de
estas fallas son menores que las obtenidas con fibra BARCHIP.
Figura 28: Falla de punzonamiento en probeta con fibra BARCHIP R50 con
concentración de 50Kg/m3..
6.4.2 Resistencia.
Al igual que con la fibra BARCHIP, se observa un claro aumento de la
resistencia. Por otro lados no se observan disminuciones de resistencia
debido a la cantidad de fibra, esto es debido a gran densidad que tiene la
fibra de acero sobre la de plástico. De lo mismo se concluye que esta fibra
no se utilizo en su rango óptimo pero que a su vez no sería económico
trabajar con esos rangos de concentración.
Los valores de resistencia del hormigón en los ensayos de absorción de
energía y los gráficos correspondientes los valores máximos y mínimos
vienen dados en la tabla 85 y gráfico 86 a continuación.
213
Tabla 85:Resistencias máximas en probetas con DRAMIX 3D en ensayos
de absorción de energía.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
Q(KN) 26,3 24,8 24,8 29,5 40,3 36,4 40,9 46,0 54,0 48,5 58,4 60,2
Gráfico 86:Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en los
ensayos de absorción de energía con fibra DRAMIX 3D.
6.4.2.1 Curva característica de la variación de la resistencia del
hormigón con fibra DRAMIX 3D.
Las resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50 se
exponen en la tabla 86.
Tabla 86:Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de energía
para el hormigón con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
Q(KN) 25,5 27,1 38,4 43,4 51,2 59,3
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
60,0
0 10 20 30 40 50
Carg
a m
áxim
a(K
n)
Concentración (Kg/m3)
Carga máxima
Max
Min
214
Finalmente la variación de la resistencia promedio a los 28 días en probetas
con fibra DRAMIX 3D viene dada por la tabla 87 y en el gráfico 87.
Tabla 87: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
1,0 1,1 1,5 1,7 2,0 2,3
Gráfico 87:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción de
energía en hormigón con fibra DRAMIX a los 28 días.
Se comprueba en función de los ensayos anteriores que e hormigón con
fibra DRAMIX no trabaja en su rango optimo de resistencia para verificar
esto se compara la variación de la resistencia del hormigón en torno a los
otros tipos de ensayos realizados.
Lo anterior se verifica en la tabla 86 y el gráfico 88.
0%
50%
100%
150%
200%
250%
0 10 20 30 40 50
Q/Q
28
Concentración(Kg/m3)
Variación porcentual de la resistencia
28 días
215
Tabla 88: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos
ensayos realizados.
Concentración (Kg/m3) 0 10 20 30 40 50
Compresión 1,00 1,01 1,03 1,03 1,05 1,05
Flexotracción 1,00 1,09 1,51 1,62 1,85 1,91
Absorción de energía 1,00 1,06 1,50 1,70 2,01 2,32
Gráfico 88: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados.
Si se usase el número de fibras como criterio para obtener buena resistencia
se requerirían concentraciones mayores a 100Kg/m3 para obtener un
rendimiento similar a probetasde fibra BARCHIP con concentraciones de
15Kg/m3. Considerando que el precio comercial de BARCHIP rodea los
$3000/kg y el de fibra DRAMIX de $1000/kg se llega a la conclusión que la
fibra de plástico tiene mejor rendimiento que la de metal.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
R/R
28 (
%)
Concentración(Kg/m3)
Variación de la resistencia a 28 días
Compresión
Flexotracción
Absorción de energía
216
6.4.3 Absorción de energía.
Se observa una mejoría en los valores obtenidos, este parámetro puede
observarse en las áreas bajo la curva de los gráficos 83 ,84 y 85 en la
sección 6.4.1. Los valores de absorción de energía hasta los 25mm y en
función de la concentración de fibra vienen dados en la tabla 89 y gráfico
89.
Tabla 89: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra DRAMIX
3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E(J) 63 39 352 421,5 764,1 724,5 846,1 803,5 1108,2 805 1105,5 1096
Gráfico 89: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los 25mm,
hormigón con fibra DRAMIX 3D.
6.4.3.1 Curva característica en ensayos de absorción de energía para
fibra DRAMIX 3D.
De la misma forma que en el punto anterior se procede a verificar cuanto es
el aumento de la variación de energía hasta los 25mm en el hormigón con
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
0 10 20 30 40 50
Ab
sorc
ión
de
ener
gía
(J)
Concentración(Kg/m3)
Absorción de energía
Min
Max
217
fibra DRAMIX 3D. Los promedios de absorción de energía vienen dados en
la tabla 90.
Tabla 90: Absorción de energía promedio en hormigón con fibra DRAMIX 3D.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E(J) 51,2 387,0 744,3 824,8 956,7 1036,5
Finalmente las variaciones en la absorción de energía vienen representadas
en la tabla 91 y gráfico 90.
Tabla 91: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra
DRAMIX.
Kg/m3 0 10 20 30 40 50
E 1,0 7,6 14,5 16,1 18,7 20,2
Gráfico 90: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra
DRAMIX.
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50
E/E
28
Concentración(Kg/m3)
Variación porcentual de la resistencia
28 días
218
Desde el punto de vista de absorción ambas fibras presentan
comportamientos similares, con la única diferencia que la fibra BARCHIP
es más sensible a cambios de concentración.
Se comparan estos valores con los obtenidos en los ensayos a flexotracción
a 28 días. La comparación de esta variación de resistencia vienen en la tabla
92 y gráfico 91.
Tabla 92: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados.
Concentración (Kg/m3) 0 10 20 30 40 50
Flexotracción 1,0 1,9 6,2 7,3 9,9 11,5
Absorción de energía 1,0 7,6 14,5 16,1 18,7 20,2
Gráfico 91: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 10 20 30 40 50
E/E
28
Concentración (Kg/m3)
Variación de la absorción de energía
Flexotracción
Absorción de energía
219
6.5 Comparación y conclusiones preliminares.
6.5.1 Curvas carga/deformación.
Las fibras utilizadas en esta memoria le proporcionan un aumento en la
carga máximas así como también un aumento en la deformación al
hormigón. Entre fibras se ve un comportamiento similar a los ensayos a
flexotracción. Dadas las condiciones geométricas de la probetas es
entendible el hecho que la carga residual sea mayor en los ensayos de
absorción de energía que en los en sayos a flexotracción ya que la grieta se
puede mover en más de una dirección dándole más área a la fibra para
aportar resistencia.
Gráfico 92: Comparación carga deformación.
Cabe destacar que nuevamente se observa más eficiencia de la fibra
BARCHIP sobre la fibra DRAMIX.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Carg
a(K
n)
Deformación(mm)
Carga/deformación
Dramix 50-1
30Kg/m3
SF-1
220
6.5.2 Resistencia.
Desde el punto de vista resistencias ambas fibras aportan bastante al
hormigón llegando a aumentar su resistencia sin fibra en más del doble.
Además de eso se observan cargas residuales después de la grieta superiores
a la carga del hormigón sin fibra. Esto es satisfactorio demostrando gran
ductilidad que le aporta la fibra al hormigón. Entre fibras, como se vio
anteriormente la fibra BARCHIP decae en su resistencia máxima al
aumentar su contenido de fibra. Se infiere que la fibra DRAMIX pueda
demostrar mejor rendimiento en resistencia que la fibra BARCHIP con
contenido de fibras mayores a 50Kg/m3.
Gráfico 93: Comparación en la variación de resistencia entre fibras.
6.5.3 Absorción de energía.
En este punto se observa que ambas fibras le aumentan la energía absorbida
al hormigón. Esto es visible a simple vista al comparar las áreas bajo la
curva ( ver 6.5.1). Sin embargo si se observa la comparación en la absorción
0%
50%
100%
150%
200%
250%
300%
0 10 20 30 40 50
Q/Q
28
Concentración(Kg/m3)
Variación porcentual de la resistencia
DRAMIX 3D
BARCHIP R50
221
de energía con los ensayos flexotracción se obtienen resultados distintos. A
pesar de eso se observa grandes aportes en la ductilidad del hormigón.
Finalmente en la comparación entre fibras, se observa mejor rendimiento en
la fibra de plástico, dejando en constancia que la fibra de acero pueda llegar
a mejores resultados a mayor concentración. Sin embargo se reafirma la
conclusión que la fibra BARCHIP es más eficiente desde el punto de vista
de concentración.
Gráfico 94: Variación en la absorción de energía entre fibras.
0%
500%
1000%
1500%
2000%
2500%
0 10 20 30 40 50
E/E
28
Concentración(Kg/m3)
Variación en la absorción de energía
DRAMIX 3D
BARCHIP R50
222
No obstante si en vez de la concentración, se reemplazan las abscisas por n°
de fibras por m3 en el gráfico de resistencias por ejemplo el resultado es
otro tal como se muestra en la tabla 93 y gráfico 95.
Tabla 93: Resistencia en función del n° de fibras/m3.
DRAMIX 3D
N° de fibras/m3 0 48.000 96.000 144.000 192.000 240.000
Q/Q28 1,0 7,6 14,5 16,1 18,7 20,2
BARCHIP R50
N° de fibras/m3 0 175.000 350.000 525.000 700.000 1.050.000
Q/Q28 1,0 9,7 18,6 20,6 22,5 23,6
Gráfico 95: Resistencia en función del n° de fibras/m3.
Para la obtención de estos datos se consideraron 4800 fibras/kg de fibra
DRAMIX y 35000Kg/m3 de fibra BARCHIP descritas en los puntos 2.5 y
2.6 de este documento. Finalmente se observa un mayor rendimiento de la
fibra DRAMIX 3D obteniendo mejores resultados para una misma cantidad
de fibras. Sin embargo para obtener 1.050.000 fibras/m3 de fibra DRAMIX
se requiere una concentración equivalente a 240Kg/m3 lo cual es bastante.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 210000 420000 630000 840000 1050000
E/E
28
N° de fibras/m3
Variación de la energía absorbida/n° fibras
DRAMIX 3D
BARCHIP R50
223
Considerando que la resistencia del acero como barras de refuerzo en el
hormigón armado es en promedio 100Kg/m3, se deja entre ver que usar
concentraciones tan altas para obtener buenos resultados no sería una buena
forma de aprovechar el acero.
224
CAPÍTULO 7 : CONCLUSIONES.
7.1 Introducción.
En este capítulo se verán las conclusiones globales de esta memoria
apuntando de forma cualitativa al aporte que la fibra BARCHIP le da al
hormigón .Por otro lado las conclusiones de esta memoria son válidas para
la dosificación estipulada 3.4 y áridos definidos en la sección 3.3.6 aportada
por el proveedor por lo que las conclusiones son referenciales a la memoria
misma como tal.
7.2 Resistencia.
Se ve un aumento de resistencia del hormigón dependiendo del tipo de
esfuerzo recibido. Los mejores resultados se obtuvieron en probetas
sometidas a esfuerzos de flexotracción.
7.2.1 Resistencia a la compresión.
Para el caso de resistencia a la compresión no se ve un aporte significativo
en la resistencia. Aun así como ya se observo en el punto 4.3.2 la
resistencia del hormigón se puede ver reducida en concentraciones altas de
fibra por la formación de nidos de fibras (erizos).
225
Figura 29: Nidos de fibras producidos en el hormigón sección 4.3.2
Estos efectos se pueden ver en el gráfico de la sección 4.3.3. Estos efectos no son
visibles en la fibra DRAMIX por la poca cantidad de fibras por kilos
7.2.2 Resistencia a la flexotracción.
Para el caso de resistencias a flexotracción se observa un aumento en más
del doble su resistencia a los 28 días para las fibras BARCHIP y DRAMIX.
De la misma forma se ven comportamientos similares en función de la
concentración de fibra, siendo la fibra BARCHIP la que reduce su
resistencia al tener concentraciones sobre 15Kg/m3 , (ver tabla 48 y gráfico
26 en la sección 5.3.2.3). En el caso de la fibra DRAMIX esta tiene buen
comportamiento sin disminución de resistencias.
7.2.3 Ensayos de absorción de energía.
El comportamiento de ambas fibras es parecido a lo obtenido en resistencia
a flexotracción. Dichas diferencias ocurren por las dimensiones de la
probeta, sus apoyos y las cargas a las que están sometidas.
7.2.4 Dosificación de mejor rendimiento en fibra.
Comparando las curvas de variación de resistencia a los 28 días para los 3
ensayos realizados en ambas fibras, se obtuvo un comportamiento similar
226
de las curvas en torno a su concentración. En el caso de la fibra BARCHIP
se observan disminuciones en su resistencia en concentraciones altas sobre
15kg/m3, llegando a la conclusión que esta es su concentración óptima de
resistencia (ver sección 6.3.2.1 y 6.4.2.1).
Gráfico 96: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados con fibra BARCHIP R50.
Para el caso de la fibra DRAMIX se observo un comportamiento
ascendente sin llegar a un máximo lo cual infiere que no se encontró la
concentración óptima, sin embargo considerando la densidad década fibra y
n° de fibras por Kg se puede estimar que la concentración optima de
DRAMIX bordea los 120Kg/m3 (ver sección 6.5.3).
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
0 5 10 15 20 25 30
Vari
aci
ón
de
la r
esis
ten
cia
Concentración(Kg/m3)
BARCHIP R50
Compresión
Flexotracción
Absorción de energía
227
Gráfico 97: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos
realizados con fibra DRAMIX 3D.
7.3 Absorción de energía.
De lo obtenido en los ensayos a flexotracción y absorción de energía se
observa un muy buen rendimiento en ambas fibra, aumentando en casi 20
veces su absorción de energía y resistiendo 15 veces más deformación en
los ensayos de flexotracción antes de fallar completamente dándole
ductilidad al hormigón
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Va
ria
ció
n d
e la
res
iste
nci
a
Concentración (Kg/m3)
DRAMIX 3D
Compresión
Flexotracción
Absorción de energía
228
Gráfico 98: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra a flexotracción.
Gráfico 99: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra de absorción de energía.
Por otro lado se observó que los especímenes con mayor concentración de
fibra absorbían mayor energía, independiente de la carga máxima que estos
soportaban. Es decir que a pesar que la concentración de 30Kg/m3 que
producía nidos de fibra es la que mayor absorción de energía le brida al
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15
Ca
rga
(Kn
)
Deformación(mm)
Ensayos a Flexotracción
Sin fibra 28 días
Sin fibra 28 días
Sin fibra 14 días
Sin fibra 14 días
Dramix 50Kg/m3
Barchip 20Kg/m3
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Carg
a(K
n)
Deformación(mm)
Ensayo de absorción de energía
Dramix 50-1
30Kg/m3
SF-1
229
hormigón. Con esto se concluye que una gran cantidad de fibra puede
generar nidos que interfieren los planos de falla del hormigón reduciendo su
resistencia, pero no reducir su adherencia con el material, obteniendo
mayores cargas residuales después de la grieta y por ende aumentando su
absorción de energía. De lo anterior se asume que si se sigue aumentando la
cantidad de fibras se debería llegar a un punto en donde estas interfieran
con su área de adherencia ,su carga residual y absorción de energía.
7.4 Comparación económica.
El hecho de que la fibra BARCHIP sea más liviana que la fibra de metal
hace que sea mucho más barato trabajar con la fibra de plástico. Siguiendo
con lo anterior, el precio de BARCHIP es $3000/kg y el de DRAMIX
$1000/Kg (ver 2.5.1 y 2.6.1), es decir que la fibra BARCHIP es 3 veces
más cara que la fibra DRAMIX pero según lo visto en los experimento se
requiere de por lo menos 4 veces más de concentración de DRAMIX para
obtener el mismo rendimiento de BARCHIP.
7.5 Comparación final.
Dado todos los datos obtenidos se concluye que la fibra BARCHIP R50 es
más eficiente que a fibra DRAMIX 3D . Se observó que menor cantidad de
fibra de plástico puede dar mejores resultados que la fibra de metal. Este
factor es muy influyente desde el punto de vista de propiedades mecánicas
y económico. Además de eso se pudo observar mejor adherencia de la fibra
de plástico.
230
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