En este trabajo presentaremos una fibra polimérica híbrida estructural, que al ser añadida a la mezcla de hormigón permite reducir y hasta eliminar por completo las grietas por retracción, aumentar la resistencia al impacto y la abrasión, incrementar la tenacidad, incrementar la durabilidad y como veremos en el trabajo, le permite al hormigón tener una resistencia residual a la flexión luego de alcanzar su módulo de ruptura.
También presentaremos un software de cálculo que permite diseñar pavimentos utilizando la mencionada fibra.
Se trata de la X Fiber 54 de la Ruredil que es una fibra híbrida compuesta por una de polietileno con funciones estructurales y otra de polipropileno para la reducción de las grietas por retracción.
Ventajas comparativas de la X 54 • Isotropía: Su distribución es homogénea y actúa en toda la masa del hormigón de manera que exhibe isotropía. Ese no es el caso de las mallas electro-soldadas que solamente actúan en el plano en que se encuentran colocadas.
• Tenacidad: Las pruebas de tenacidad (área bajo la curva carga-deformación) practicadas a hormigones reforzados con fibras de acero y con la X 54 a paridad de dosificación por volumen, resultaron equivalentes. Es interesante el resultado porque nos permite establecer una equivalencia entre ambas con la ventaja para la X 54 de que a paridad de dosificación por volumen, el peso de la cantidad de fibra de acero es más de 8 veces el peso del mismo volumen de fibra X 54. Esta ventaja es particularmente atractiva para el caso del hormigón proyectado (shotcrete).
• Fibra inerte: A diferencia de las fibras metálicas la X 54 es una fibra que no se corroe, no es magnética, es resistente a los ácidos y las bases y en general a los ambientes agresivos ya que es químicamente inerte.
• Durabilidad: La reducción de las micro-fisuras que contribuyen a disminuir y hasta eliminar las grietas por retracción, sumadas a su condición de elemento inerte le confieren a la X 54 características que favorecen la durabilidad del hormigón. La X 54 actúa reduciendo y hasta eliminando las grietas por retracción, eso contribuye a la durabilidad en la medida en que evita el ingreso, en medio acuoso, de elementos deletéreos al hormigón. Al mismo tiempo, al ser inerte, no puede ser atacada por los cloruros como es el caso de las fibras de acero o la malla de acero electro-soldada.
• Resistencia al fuego: La X 54, como toda fibra sintética, al alcanzar su temperatura de fusión se deteriora, pero esta condición, lejos de constituir una desventaja, se convierte en fortaleza ya que se descompone sin producir gases nocivos y el volumen que ocupaba pasa a formar una red de canales interconectados que sirven como vía de escape para el calor y los vapores que se generan como consecuencia de la ebullición del agua intersticial. Esta propiedad evita la explosión del hormigón, como ocurre con el hormigón reforzado con fibra metálica o no fibro-reforzado.
• Relación de aspecto: En el mundo de las fibras, uno de los parámetros mas importantes es la relación de aspecto, que es un número adimensional fruto de la relación por cociente entre la longitud de la fibra y su diámetro. Es importante porque a mayor longitud mayor cantidad de posibles micro-fisuras interceptará y al mismo tiempo a menor diámetro, mayor cantidad de fibras por unidad de volumen habrá para una dosificación dada. En el caso de la X 54 la relación de aspecto es de 782.
Para que una fibra metálica tenga la misma relación de aspecto tendría que tener una longitud de 554 milímetros, a todas luces impracticable.
Software de cálculo de la X 54Al someter a flexión a un elemento de hormigón reforzado con la X 54 queda en evidencia que, luego de alcanzar el módulo de ruptura, la sección agrietada es capaz de continuar resistiendo y transmitiendo el momento flector. Esto lo logra por una resistencia residual que aporta la fibra X 54. En la gráfica siguiente se puede ver el diagrama Esfuerzo-Deformación que explica el proceso.
Esfuerzo-Deformación
La resistencia residual (fres) es función de la cantidad de fibra presente en el hormigón (dosificación) y de la resistencia a compresión del hormigón (f`c).
Se elaboró una base de datos con los resultados experimentales que relacionaban la resistencia residual (fres), la dosificación de la fibra y las distintas calidades de hormigón expresadas en su resistencia a compresión (f`c); de manera que, conocido el f`c de un hormigón y conocida la dosificación de fibra presente en la masa de hormigón, se pudiera conocer su resistencia residual (fres).
El pavimento se considera apoyado sobre un suelo elástico (Winkler).
La determinación de la dosificación necesaria para un espesor dado de pavimento se hace utilizando la teoría de las líneas de fluencia (Yield Line Theory): el pavimento se agrieta por el momento positivo bajo la carga (la resistencia residual se encarga de continuar transmitiendo y resistiendo momento flector) y la dosificación y el espesor son tales que no permitan que el hormigón se agriete por el momento negativo presente a cierta distancia de la carga. De manera que el máximo momento negativo se iguala al modulo de ruptura.
Otra manera de ver el proceso es pensar en una carga (Pu) creciente. Al principio las grietas radiales en el pavimento bajo la carga crecerán con la carga y continuarán creciendo y extendiéndose de manera radial hasta que el momento negativo sea igual al módulo de ruptura. Éste es considerado el Estado Límite Último del pavimento y la carga (Pu) que lo produce es una carga última y por tanto factorizada (básicamente 1.4D + 1.7L)
El software presenta dos estados de carga:
I. Una carga puntual alejada de los bordes actuando sobre un área circular de diámetro conocido.
II. Dos cargas puntuales, alejadas de los bordes, separadas una distancia conocida y actuando cada una sobre un área circular de diámetro conocido.
Los parámetros de entrada del software son:
• Resistencia a compresión del hormigón (f`c)
• Módulo elástico del hormigón (el programa da la posibilidad de calcularlo él mismo)
• Módulo de Poison del hormigón (el programa da la posibilidad de calcularlo él mismo)
• Resistencia a la tracción del hormigón (el programa da la posibilidad de calcularlo él mismo)
• Módulo elástico del suelo (K de Winkler) (el programa presenta K para varios tipos de suelos)
• Espesor deseado del pavimento.
Los parámetros de salida del software
Con la data de entrada el software elabora un diagrama que presenta las distintas combinaciones dosificación-espesor, que garantizan que el pavimento podrá resistir la carga última de diseño (Pu).
Información adicional acerca de la Fibra X 54 así como el software de cálculo están disponibles a requerimiento del interesado llamando a Ruredil Dominicana (809) 541-2283 o escribiendo a m.berges@verizon.net.do
SeminarioEl próximo jueves 14 de Septiembre de 4:00 PM a 8:00 PM, en el Auditorio Salomé Ureña del Banco Central, la Ruredil Dominicana patrocinará un seminario en el cual se tratará, además del tema de la Fibra X 54, otras dos patentes mundiales: el refuerzo de estructuras con la malla de fibra de carbono sobre matriz cementicia no epoxídica CFRCM y presentará el Levostab 90, una patente mundial en el ámbito de la estabilización de suelos.
Artículo publicado en la revista Construexpo
