Preguntas frecuentes sobre el hormigón armado con fibras de acero

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1. ¿Qué es el hormigón armado con fibras de acero? (Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC)

2. ¿Se pueden agregar fibras de acero a la planta de premezclado?

3. ¿Cuánto tiempo de mezcla se requiere al agregar fibras de acero a un camión de premezclado?

4. ¿Se pueden agregar fibras de acero en las instalaciones?

5. ¿Se pueden agregar fibras de acero a cualquier mezcla?

6. ¿Las fibras de acero se apelotonarán en la mezcla?

7. ¿Cómo afectarán las fibras de acero a mi diseño de mezcla de hormigón?

8. ¿Las fibras de acero afectan a la caída del hormigón?

9. ¿Se puede bombear hormigón armado con fibras de acero?

10. ¿Se oxidarán las fibras de acero?

11. ¿Se desprenderán las fibras de la matriz después de eliminar los encofrados hormigonados en el sitio?

12. Para el SFRC hormigonado en el sitio, ¿cuándo se usa la vibración interna y cuándo se usa la vibración del encofrado?

13. ¿Hay algún problema asociado con el hormigonado de SFRC contra una membrana a prueba de agua?

14. ¿El hormigón es eléctricamente conductor y esto conduce a un riesgo de descarga eléctrica?

15. ¿Hay riesgos de seguridad para los acabados?

16. ¿Cómo puedo cuantificar las diferencias entre varias fibras de acero?

17. ¿Qué se entiende por resistencia residual?

18. ¿El hormigón armado con fibras de acero desgastará los encofrados o herramientas más que el hormigón simple?

19. ¿Cuál es el beneficio de usar fibras de acero frente a microfibras sintéticas?

20. ¿Cuál es el beneficio de usar fibras de acero frente a macrofibras sintéticas?

21. En igualdad de valor, las fibras de acero cuestan más que la malla o acero corrugado, ¿por qué debería pagar más por las fibras de acero?

Respuestas

1. ¿Qué es el hormigón armado con fibras de acero? (Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC)
El hormigón armado con fibras de acero es una alternativa al hormigón armado tradicional para ciertas áreas de aplicación. Las fibras de acero son un refuerzo isotrópico discontinuo, orientado tridimensionalmente, una vez que se mezclan con el hormigón. Las fibras de acero cierran la fisura o grieta en aberturas de fisuras muy pequeñas, transfieren tensiones y desarrollan resistencia posterior a la fisuración en el hormigón.

Tiene a su disposición una variedad de tipos de fibra (material, forma, tamaño...), y su efecto en el hormigón varía. Por lo tanto, el hormigón armado con fibras de acero nunca se simplificará como un “hormigón con fibras de acero”. Las fibras de acero se pueden dividir en cinco grupos:

• Tipo I: alambre estirado en frío
• Tipo II: hoja cortada
• Tipo III: extraídas en estado fundido
• Tipo IV: alambre estirado en frío afeitado
• Tipo V: fresado de bloques

La gran mayoría pertenece al grupo i. El tipo de anclaje más común y el que más éxito tiene es el “extremo enganchado”. Para el mismo tipo de fibra, la longitud/el diámetro y la resistencia a la tracción tienen una mayor influencia en el rendimiento de la fibra. A mayor ratio l/d, mejor es el rendimiento del hormigón armado con fibras de acero.


2. ¿Se pueden agregar fibras de acero en la planta de premezclado?
Sí. Introduzca las fibras de acero después de que todos los demás ingredientes ya estén en el camión. Coloque la hormigonera del camión en la velocidad de carga y agregue las fibras lentamente en la hormigonera. Mezcle durante aproximadamente cinco minutos a velocidad de carga.
Las fibras de acero también se pueden agregar a la cinta de conglomerado de lotes si hay un acceso seguro.


3. ¿Cuánto tiempo de mezcla se requiere al agregar fibras de acero a un camión de premezclado?
Bekaert recomienda continuar mezclando a la velocidad más alta del tambor durante aproximadamente cuatro o cinco minutos después de que todas las fibras de acero se agreguen al camión.


4. ¿Se pueden agregar fibras de acero en las instalaciones?
Sí, también es factible agregar fibras en las instalaciones a la hormigonera del camión. Dosifique gradualmente las fibras en la mezcla; esto se realiza típicamente a través de una cinta transportadora.


5. ¿Se pueden agregar fibras de acero a cualquier mezcla?
Las fibras de acero se pueden usar en hormigón, mortero y lechada. Generalmente, las mezclas duras, que contienen muy poca cantidad de partículas finas o una curva de tamiz inestable a un mayor volumen de fibra, pueden crear problemas de mezcla y dispersión. Solo el hecho de mezclar fibras de acero en cualquier hormigón seguramente no implicará utilizar todos los efectos positivos que las fibras pueden proporcionar al hormigón. Dependiendo del tipo y la cantidad de fibras, es posible que sea necesario realizar ajustes en la mezcla de hormigón.
Por ejemplo:

• Aumentar el contenido de partículas finas
• Ajustar la curva de gradación granulométrica
• Ajustar la cantidad de plastificante

Para la resistencia del hormigón hasta una resistencia real de alrededor de 8000 psi, son suficientes las fibras típicas con alambre de resistencia normal (para la gran mayoría de aplicaciones). Para mayores resistencia´s del hormigón que la resistencia media o alta, se pueden requerir fibras que eviten un comportamiento frágil. Si se usan cementos, conglomerados o aditivos especiales (rara vez es el caso), se recomienda una prueba preliminar de mezcla/bomba.


6. ¿Las fibras de acero se apelotonarán en la mezcla?
Una mezcla de hormigón diseñada adecuadamente es esencial para evitar la formación de grumos o pelotones de fibras. Con el fin de evitar la potencial formación de grumos de fibras relacionada con fibras con una alta relación l/d (aspecto) (es decir, fibras de alto rendimiento), se ha desarrollado la tecnología de fibras encoladas. Los haces de fibras encoladas extenderán los lotes encolados uniformemente a “nivel macro”, y durante la mezcla los lotes se separan en fibras individuales. En esencia, el lote encolado reduce temporalmente la relación de aspecto (l/d) de las fibras para facilitar la mezcla. Así es como se puede evitar eficazmente la formación de grumos y se puede lograr una mezcla homogénea de hormigón armado con fibras de acero de alto rendimiento.


7. ¿Cómo afectarán las fibras de acero a mi diseño de mezcla de hormigón?
Los diseños de mezcla de fibras de acero son similares a los utilizados comúnmente para mezclas de hormigón simple. Las proporciones de mezcla y las gradaciones de conglomerado recomendadas se proporcionan en los estándares locales. El uso del conglomerado de mayor tamaño práctico más grande y una combinación de conglomerados combinados bien graduada en contraposición a una combinación de granulometría discontinua puede minimizar la retracción. Las fibras de acero pueden causar una reducción en la caída debido a su rigidez. Esto no necesariamente equivale a una reducción en la capacidad de trabajo. Dependiendo de la temperatura ambiente y del método de colocación, se usan comúnmente reductores de agua de rango medio para mejorar la capacidad de trabajo de mezclas con más de 18 a 24 kg/m³ de fibras de acero.


8. ¿Las fibras de acero afectan a la caída del hormigón?
Sí, añadir fibras de acero a los volúmenes de dosificación típicos de 15 a 39 kg/m³ reducirá la caída aparente de 1” a 3”. Sin embargo, esto no necesariamente equivale a una reducción en la capacidad de trabajo. El uso de la consolidación vibratoria restaura la capacidad de trabajo del SFRC.


9. ¿Se puede bombear hormigón armado con fibras de acero?
Sí, pero se espera una pérdida de caída de 0,4” a 1,2” a través de la manguera, dependiendo del volumen de la dosis de fibra de acero, la temperatura ambiente y la longitud de la manguera. Se suele usar un agente reductor de agua de rango medio (Midrange Water reducing agent, MrWr) para mejorar la capacidad de trabajo y la facilidad de flujo a través de las líneas de bombeo. Pueden ser necesarios reductores de agua de rango alto (High-range Water reducers, HrWr) en algunos casos. Normalmente se requiere una manguera de diámetro 4”.


10. ¿Se oxidarán las fibras de acero?
Para aplicaciones en interiores, como túneles y almacenes, no. Para aplicaciones al aire libre como pavimentos, puede producirse una oxidación leve. La experiencia en carreteras y pavimentos industriales indica que, si bien las fibras individuales se corroen en la superficie, no se producen manchas en la superficie del hormigón. En general, la estética y la idoneidad durante el servicio se mantienen incluso con la presencia de corrosión de fibras individuales. Aplicaciones en interiores: las fibras de superficies en túneles de interiores típicos o aplicaciones de suelos de fabricación permanecen vivas y brillantes en condiciones ambientales normales.

Aplicaciones en exteriores sin fisuras: la experiencia ha demostrado que el hormigón especificado con una resistencia a la compresión de 28 días a más de 3000 psi, mezclado con volúmenes estándares de agua/cemento e instalado con métodos que proporcionan buena compactación, limita la corrosión de las fibras a la superficie del hormigón. Cuando las fibras de la superficie se corroen, no hay una propagación de la corrosión de más de 0,008” debajo de la superficie. Como las fibras son cortas, discontinuas y rara vez se tocan entre sí, no existe un camino continuo para las corrientes parásitas o inducidas entre las diferentes áreas del hormigón. Aplicaciones en el exterior con fisuras: el laboratorio y las pruebas de campo del SFRC fisurado en ambientes que contienen cloruros han indicado que las fisuras en el hormigón pueden conducir a la corrosión de las fibras que pasan a través de la fisura. Sin embargo, las pequeñas fisuras (anchuras de fisura de <0,008”) no permiten la corrosión de las fibras de acero que pasan a través de la fisura. Si las fisuras son más anchas que 0,008” y tienen una profundidad limitada, las consecuencias de esta corrosión localizada no son estructuralmente significativas.


11. ¿Se desprenderán las fibras de las juntas tras eliminar los encofrados hormigonados en el sitio?
Las fibras solo pueden sobresalir de los encofrados donde hay una junta. No pueden sobresalir en medio de un encofrado. Esto se puede minimizar si las juntas se calafatean antes de colocar el hormigón. Sin embargo, no siempre es posible calafatear todas las juntas. La cantidad de fibras que sobresalen es una función de la precisión de las juntas y la dosificación de fibras.

Las juntas más grandes atraparán más fibras que las juntas más rígidas. Después de que se retiren los moldajes, las fibras se pueden derribar rápidamente con un bloque de lijado manual o una amoladora angular pequeña.


12. Para el SFRC hormigonado en el sitio, ¿cuándo se usa la vibración interna y cuándo se usa la vibración del encofrado?
Para el hormigonado in situ, la vibración interna es la opción más utilizada para consolidar el hormigón. La vibración del encofrado se usa generalmente en la industria de prefabricados.

Cuando se hormigona hormigón de fibras de acero para formar una pequeña cantidad de vibración de los encofrados, esto ayuda a evitar que las fibras toquen los encofrados y, por lo tanto, que sean visibles cuando se eliminen los encofrados. Por ejemplo, durante el hormigonado de estructuras prefabricadas armadas con fibras de acero se hacen vibrar los encofrados para consolidar el hormigón. Esta acción da como resultado una superficie casi libre de fibras de las estructuras. De modo que al permitir un corto período de vibración del encofrado en todas las estructuras de hormigonado en el sitio, además de la vibración interna cuando sea posible, se obtendrá la mejor superficie acabada.


13. ¿Hay algún problema asociado con el hormigonado de SFRC contra una membrana a prueba de agua?
Nunca se han identificado fallos en el forro de plástico debido a perforaciones de fibras. La abrasión de los conglomerados filosos durante la colocación del hormigón representa una amenaza tan grande para el revestimiento como las fibras de acero. Después de la colocación, las fibras tienden a moverse y reorientarse durante la vibración, lo que alivia cualquier presión de una fibra individual en el forro creado durante la colocación. Muchos proyectos que utilizan SFRC se construyen con hormigón inyectado hormigonado en el sitio y rociado directamente en contacto con membranas impermeables.


14. ¿El hormigón es eléctricamente conductor y esto conduce a un riesgo de descarga eléctrica?
El hormigón armado con fibras de acero típico contiene menos del 0,5 % de vol. Las fibras de acero constituyen poco más del 0,75 % de vol. Esas fibras son discontinuas y no están conectadas entre sí. Las pruebas solo muestran una ligera disminución de la resistividad eléctrica debido a la adición de fibras de acero. Sin embargo, la resistencia al flujo de corriente sigue siendo sustancial. Los efectos del contenido de humedad y la composición del conglomerado son mucho más dominantes que la adición de fibras de acero.


15. ¿Hay riesgos de seguridad para los acabados?
No, con buenas prácticas de seguridad en el lugar de trabajo, las fibras de acero no deben presentar ningún problema de seguridad. Consulte nuestras fichas de datos de seguridad para obtener más información.


16. ¿Cómo puedo cuantificar las diferencias entre varias fibras de acero?
La resistencia posterior a la fisuración del hormigón de fibras de acero es una propiedad del material que se usa comúnmente para diferenciar el rendimiento de las fibras. Esto generalmente se determinará con una prueba de flexión, y a menudo se denomina resistencia a la flexión residual (ver a continuación). Para la misma composición de hormigón, el rendimiento de las fibras de acero es una función de la longitud de las fibras, el diámetro, la relación de aspecto, el anclaje y la resistencia a la tracción. Una dosificación de fibras por sí sola no tiene ningún valor relacionado con el rendimiento. AStM international tiene dos procedimientos de prueba de flexión para hormigón armado con fibras. Los dos procedimientos de prueba son el procedimiento de prueba estándar AStM c1399 para obtener la resistencia residual promedio de hormigón armado con fibras y el procedimiento de prueba estándar AStM c1609 para el rendimiento de flexión del hormigón armado con fibras. Bekaert propone el uso de AStM c1609. AStM c1399 puede conducir a una resistencia a la flexión posterior a la fisuración debido a la orientación favorable de las fibras y al uso de una placa de acero para controlar la primera liberación de energía de las fisuras.


17. ¿Qué se entiende por resistencia residual?
La resistencia a la flexión residual es igual a la resistencia a la flexión posterior a la fisuración del hormigón de fibras de acero correspondiente a una cierta deflexión en una prueba de flexión de viga. Es un valor de las pruebas que se ha introducido para el diseño de hormigón de fibras de acero.


18. ¿El hormigón armado con fibras de acero desgastará los encofrados o herramientas más que el hormigón simple?
No más que el hormigón.


19. ¿Cuál es el beneficio de usar fibras de acero frente a microfibras sintéticas?
Las fibras de acero no son un reemplazo de las microfibras sintéticas y viceversa. Ambos tipos de fibras proporcionan propiedades muy diferentes al hormigón para que los campos de las aplicaciones no se superpongan. En lugar de un sustituto, ambos tipos de fibra pueden usarse de manera complementaria. Si bien las fibras de acero ofrecen una resistencia posterior a la fisuración y, por lo tanto, actúan como refuerzo, las microfibras sintéticas reducen la fisuración debido a la retracción plástica y mejoran la resistencia al fuego del hormigón. No proporcionan ningún efecto de refuerzo.


20. ¿Cuál es el beneficio de usar fibras de acero frente a macrofibras sintéticas?
Las fibras de acero ancladas mecánicamente han demostrado ser un refuerzo, incluso para aplicaciones estructurales. Las fibras de acero están hechas de un material con propiedades de ingeniería bien conocidas; módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, resistencia a la tracción y fluencia. El módulo de elasticidad del acero es mayor que el del hormigón. Por lo tanto, las fibras de acero recogen las tensiones rápidamente y afectan al proceso de fisuración de inmediato. La capacidad de carga a largo plazo del hormigón armado con fibras de acero es significativa. Las fibras de acero tienen una especificación de material de AStM A820. Las macrofibras sintéticas vienen en una gran variedad y tienen propiedades del material muy diferentes. Las macrofibras sintéticas no tienen una especificación de material en AStM. Todas las macrofibras sintéticas tienen un módulo de elasticidad más bajo que el del hormigón y resistencias a la tracción relativamente bajas. Por lo tanto, las macrofibras sintéticas necesitan que se produzca un cierto ancho de fisura antes de poder aplicarse al hormigón y, a continuación, solo se pueden conseguir valores moderados de resistencia posterior a la fisuración. Las macrofibras sintéticas también están sujetas a la fluencia, lo que hace que la capacidad de carga a largo plazo de la fibra sea menor o inexistente. El volumen de fluencia se puede aumentar con el aumento de la temperatura ambiente.

Hay al menos cuatro factores para revisar al considerar el refuerzo; módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, resistencia a la tracción y fluencia.


21. En igualdad de valor, las fibras de acero cuestan más que la malla o acero corrugado, ¿por qué debería pagar más por las fibras de acero?
El hormigón de fibra de acero comprime el programa de construcción, permite soluciones de diseño o procedimientos de construcción alternativos, y aumenta la durabilidad. Cuando un proyecto se entrega más rápido con menos esfuerzos y mano de obra, los mayores costes de las fibras de acero se compensan ​​en exceso gracias a los ahorros.

En ciertas aplicaciones, el peso volumétrico de las fibras de acero es menor que el acero corrugado para un efecto de refuerzo similar. Para esas aplicaciones, el coste/refuerzo es menor para las fibras de acero.