La fibra PP (polipropileno) y la fibra PVA (alcohol polivinílico) son fibras sintéticas para materiales a base de cemento. Cada fibra resuelve un problema diferente.
La fibra de PP suele ser la primera opción para control precoz de las grietas. La fibra de PP también se utiliza ampliamente para mitigación del desconchamiento por fuego en hormigón denso porque el PP se funde a unos 170°C, lo que ayuda a liberar la presión de vapor.
La fibra de PVA suele elegirse para alta fuerza de adherencia con cemento. La fibra de PVA es hidrófila, por lo que forma una fuerte adhesión a la matriz. Esto favorece la reducción de la anchura de las grietas en mezclas de alta ductilidad como ECC.
¿Qué es la fibra PP?
La fibra de PP es una fibra sintética de polipropileno que se mezcla con el hormigón. La mezcla transporta las fibras por todo el volumen. Esto crea un refuerzo distribuido.
El Instituto Americano del Hormigón define dos grupos de tamaños prácticos para las fibras sintéticas. Las fibras microsintéticas tienen un diámetro equivalente inferior a 0,3 mm. Las fibras macrosintéticas tienen un diámetro equivalente superior a 0,3 mm. La misma guía establece que las fibras de polipropileno pueden ser micro o macro. También indica que el peso específico del PP es de 0,91.
La fibra de PP se utiliza principalmente para el rendimiento en edades tempranas:
- reducción de las grietas de asentamiento plástico
- reducción de las grietas por contracción plástica
- mayor dureza y resistencia al impacto (más fuerte a dosis más altas)
La National Ready Mixed Concrete Association explica la lógica de la obra. Las fibras bloquean el crecimiento de microfisuras. Las fibras también desalientan los grandes canales de sangrado de agua. Esto reduce los planos débiles que más tarde se convierten en grietas.
¿Qué es la fibra de PVA?
La fibra de PVA es una fibra sintética de alcohol polivinílico utilizada en materiales a base de cemento. Muchos compradores eligen el PVA porque se adhiere fuertemente a la pasta de cemento.
Kuraray enumera las principales características de la fibra de PVA que son importantes en el hormigón: alta resistencia, alto módulo, fuerte adherencia al cemento y buena resistencia a los álcalis.
La fibra de PVA también es conocida por su hidrofilia. La literatura académica describe el PVA como hidrófilo, lo que crea una fuerte unión química con matrices cementosas en sistemas de tipo ECC.
Este fuerte vínculo es una herramienta de doble filo:
- Admite anchos de grieta reducidos.
- También puede empujar las fibras hacia la rotura si la unión es demasiado fuerte para el enfoque de diseño de la mezcla.
La vinculación es la mayor diferencia
La adhesión controla el funcionamiento de las fibras tras la formación de una grieta. La adhesión también controla cómo se desarrolla el patrón de la grieta.
La fibra de PP suele describirse como hidrófoba. Algunas investigaciones se centran en mejorar la interfaz porque el PP hidrófobo tiene una unión más débil sin tratamiento superficial.
La fibra de PVA suele describirse como hidrófila. La investigación sobre ECC destaca la fuerte unión química entre la fibra de PVA y la matriz cementosa debido a la hidrofilia.
Qué significa esto in situ:
- La fibra de PP tiende a actuar como una red de “bloqueo” que frena las primeras microfisuras.
- La fibra de PVA tiende a actuar como un puente de “gran agarre” que sujeta las grietas, especialmente en mezclas de ingeniería.
La función mecánica es diferente
La fibra de PP se elige a menudo para el control de la fisuración temprana porque es fácil de dosificar, fácil de dispersar y rentable para grandes vertidos. El NRMCA enumera como ventajas principales la reducción del agrietamiento por asentamiento plástico y la reducción del agrietamiento por contracción plástica, con un comportamiento más resistente a dosis más altas.
La fibra de PVA se elige a menudo cuando el comprador desea un fuerte puenteado de grietas en material endurecido. Esto es común en revestimientos de estilo ECC, capas de reparación, paneles finos, además de mezclas de alto rendimiento que se centran en patrones de grietas finas. La investigación describe la fibra de PVA como hidrófila con un fuerte enlace químico, que cambia el comportamiento de las grietas y la capacidad de deformación por tracción en los compuestos cementosos de ingeniería.
Un resumen práctico:
- La fibra de PP suele ser una herramienta de “primeras horas”.
- La fibra de PVA suele ser una herramienta de “anchura de grieta durante la vida útil”.
El comportamiento del fuego no es el mismo
La fibra de PP tiene un valor especial en situaciones de incendio. Un estudio revisado por expertos explica que las fibras de PP se funden a unos 170 ºC. Esta temperatura está por debajo del rango en el que se produce la máxima presión de vapor de agua en el hormigón. Esta fusión ayuda a crear vías para la liberación de vapor, lo que reduce el riesgo de desconchamiento.
En la mayoría de las especificaciones, la fibra de PVA no tiene la misma función estándar de mitigación del desconchamiento que el PP. Muchos enfoques de desprendimiento provocado por el fuego se centran en el PP porque la temperatura de fusión está bien alineada con el tiempo de presión de vapor.
Para el comprador:
- Las especificaciones para revestimientos de túneles o ignífugos suelen exigir microfibras de PP.
- Una especificación de recubrimiento basada en la anchura de grieta a menudo requiere PVA en mezclas de ingeniería.
Los intervalos de dosificación suelen ser muy diferentes
La dosificación depende del tipo de fibra y del objetivo de rendimiento. Debe tratar la dosificación como un parámetro de diseño, no como un hábito.
La guía ACI indica las bandas de dosificación típicas por tamaño de fibra:
- Fibras microsintéticas: 0,05% a 0,2% en volumen, lo que equivale aproximadamente a 0,44 a 1,8 kg/m³.
- Fibras macrosintéticas: 0,2% a 1% en volumen, lo que equivale aproximadamente a 1,8 a 9 kg/m³.
NRMCA señala que las fibras macrosintéticas se utilizan en dosis más altas que las dosis típicas de microfibras. NRMCA también afirma que las fibras macrosintéticas son fibras más gruesas, con una dosificación de alrededor de 5 lb/yd³ en su contexto de orientación.
Para el PVA en materiales tipo ECC, muchos estudios publicados utilizan fracciones de volumen de fibra en torno a 1% a 2% en materiales compuestos cementicios de ingeniería, porque el diseño ECC necesita capacidad de puenteo y deformación sostenidos.
Interpretación práctica:
- Las dosis de microfibras de PP suelen ser bajas. El objetivo es el control precoz de las grietas.
- Las dosis de PVA en sistemas dúctiles pueden ser mucho mayores en volumen. El objetivo es el comportamiento a tracción posterior a la fisuración.
Los mejores casos de uso: PP frente a PVA
Usos más adecuados de la fibra de PP
- losas sobre el suelo que necesitan menos grietas por contracción plástica
- coberturas, soleras, además de capas finas de secado rápido
- colocación de hormigón proyectado donde la cohesión es importante
- mitigación del desconchamiento por fuego en hormigón denso, especialmente en túneles
Los mejores usos de la fibra de PVA
- Recubrimientos y capas de reparación de tipo ECC para grietas de poca anchura
- paneles de cemento finos y ligeros y conceptos de prefabricados de alto rendimiento
- Sistemas tipo UHPC en los que la fuerte unión de las fibras y la resistencia a los álcalis son importantes (depende del sistema)
Cómo elegir entre fibra de PP y fibra de PVA
Utilizar una lógica de decisión sencilla. Este enfoque evita expectativas erróneas.
- ¿Cuándo empiezan las grietas? Si las grietas aparecen en las primeras horas, la microfibra de PP suele ser la solución más fácil. NRMCA enumera la reducción del agrietamiento por contracción del plástico como uno de sus principales beneficios.
- ¿Necesita anchuras de grieta estrechas en servicio? Si se necesitan grietas estancas en material endurecido, el PVA se elige a menudo en composites de ingeniería por su unión hidrófila y puenteo de grietas.
- ¿Es el riesgo de desprendimiento por fuego un factor de diseño? Si el desprendimiento por fuego es un riesgo conocido, el PP tiene una clara ventaja porque se funde alrededor de 170°C y ayuda a aliviar la presión de vapor.
- ¿Se ha diseñado la mezcla para que sea dúctil? Si la mezcla es de tipo ECC, el PVA es habitual, pero el nivel de adherencia debe controlarse. La bibliografía destaca que el PVA puede adherirse muy fuertemente, lo que afecta al comportamiento de extracción.
- ¿Qué requiere la ruta del código? La fibra no sustituye a la armadura estructural en la mayoría de los elementos estructurales. El NRMCA lo indica claramente en el apartado “No utilizar fibras sintéticas”, incluida la sustitución de la armadura de acero resistente al momento.
Orientación experta
Un proyecto de fibra tiene éxito cuando la elección de la fibra coincide con el modo de fallo.
Un buen apoyo incluye:
- selección de fibras basada en el momento de la fisura y en el objetivo de anchura de la fisura
- sugerencia de dosificación vinculada a un objetivo de rendimiento, más dosificación de prueba
- guía de mezclado para proteger la dispersión y la trabajabilidad
- apoyo documental a las especificaciones de contratación y a la presentación de proyectos
- límites claros para las necesidades de refuerzo estructural
Ecocretefiber™ proporciona primero una ayuda general para la selección. A continuación, adaptamos el tipo de fibra al objetivo del trabajo. También ofrecemos un suministro estable para pedidos repetidos.
Marca: Ecocretefiber™.
Empresa: Shandong Jianbang Chemical Fiber Co.
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Conclusión
Tanto la fibra de PP como la de PVA pueden mejorar el control de las grietas, pero lo hacen de formas diferentes. ACI define las fibras de PP dentro de las categorías microsintéticas y macrosintéticas, con bandas de dosificación típicas ligadas al tamaño de la fibra.
La fibra de PP se utiliza ampliamente para el control precoz de grietas, además de la mitigación del desconchamiento por fuego, ya que el PP se funde alrededor de 170°C y ayuda a liberar la presión de vapor.
La fibra de PVA se utiliza a menudo para conseguir una alta adherencia con el cemento. La bibliografía describe una fuerte unión química debida a la hidrofilia, que favorece anchos de fisura reducidos en los materiales compuestos de cemento de ingeniería cuando la mezcla se diseña correctamente.
