La aplicación del UHPC requiere un control exhaustivo de todo el proceso de producción. Una mezcla resistente puede ofrecer un rendimiento inferior al esperado si sus fibras forman grumos, si su fluidez cambia durante el vertido o si su superficie se seca antes de que comience el curado. Para obtener resultados fiables, es fundamental contar con materiales de calidad y un procedimiento que se adapte al equipo disponible en la obra.
En Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd., suministramos fibras de refuerzo para hormigón bajo la marca Ecocretefiber™. A los contratistas, fabricantes de prefabricados y distribuidores les recomendamos que consideren la selección de las fibras como parte del sistema de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC). Las fibras, la matriz cementosa, la mezcladora, el método de colada y las condiciones de curado deben funcionar de forma coordinada.
Esta guía explica los principales aspectos que hay que tener en cuenta, desde la selección de materiales hasta la inspección final. Además, muestra cómo evaluar las microfibras de acero sin confundir las especificaciones de las fibras del proveedor con el comportamiento del hormigón acabado.
¿Qué hace que el UHPC sea diferente?
El hormigón de rendimiento ultraalto combina una matriz cementosa densa con un armazón de refuerzo cuidadosamente seleccionado. Las partículas finas ayudan a reducir los huecos. Una baja relación agua-ligante limita el exceso de agua de amasado. Un reductor de agua de amplio rango compatible proporciona trabajabilidad sin necesidad de recurrir a una adición incontrolada de agua.
Las fibras de acero cubren las grietas una vez que la matriz empieza a agrietarse. Su contribución depende de sus dimensiones, resistencia, adherencia, cantidad y orientación. Una fibra que no cruza una grieta en formación no puede contribuir de la misma manera que una fibra bien anclada que sí cruza dicha grieta.
El UHPC suele asociarse con resistencias a la compresión de 150 MPa o más. Sin embargo, el valor de la resistencia a la compresión por sí solo no determina la idoneidad estructural. También son importantes el comportamiento a la tracción tras la aparición de fisuras, la durabilidad, las condiciones de curado y la especificación adoptada. Las definiciones y los alcances de los ensayos varían, por lo que los compradores deben identificar los requisitos del proyecto antes de comparar productos.
Una matriz densa puede limitar el movimiento de sustancias agresivas, pero no garantiza que todas las estructuras sean impermeables de forma permanente. Las interfaces, las grietas, la exposición y la calidad de la ejecución siguen influyendo en el rendimiento durante la vida útil. Para lograr una larga vida útil, es necesario contar con una estrategia integral de diseño y mantenimiento.
Ámbitos en los que el uso del UHPC aporta valor añadido
El UHPC resulta especialmente útil cuando sus propiedades permiten resolver un problema específico de construcción. Las uniones de puentes pueden beneficiarse de detalles compactos y del excelente rendimiento del material. Los elementos prefabricados de escaso espesor pueden beneficiarse de una sección transversal reducida. Las capas de reparación requieren una interacción fiable con el sustrato existente.
Las directrices de la FHWA sobre las uniones de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) moldeadas in situ describen su uso entre elementos prefabricados de puentes. Estas aplicaciones requieren un diseño coordinado de las uniones y una ejecución in situ.
En el caso de una reparación marina, el equipo debe evaluar la exposición al cloruro y el estado del hormigón existente. En el caso de un panel arquitectónico, el acabado superficial y la visibilidad de las fibras pueden influir en la elección de las mismas. En el caso de una unión estructural, el comportamiento a la tracción y los detalles del armazón se convierten en requisitos fundamentales.
La comparación comercial debe incluir el tiempo de instalación, las pruebas, el equipamiento, el curado y el mantenimiento. Si solo se compara el coste de un metro cúbico, se puede pasar por alto el valor de un componente más pequeño o de un cierre más breve. También puede ocultar el coste que supone una colocación complicada. El UHPC debe ganarse su lugar mediante una evaluación específica para cada proyecto.
Verificar la idoneidad de los materiales antes de la producción
Cemento y componentes minerales
Se aprueban el cemento, el humo de sílice, otros aditivos minerales y los rellenos como un sistema combinado. La clase de resistencia del cemento por sí sola no basta para garantizar el rendimiento del hormigón de alta resistencia ultraligero (UHPC). Los cambios en el suministro de cemento o de polvo pueden afectar a la demanda de agua, al fraguado y a la compatibilidad con el reductor de agua.
Anota el proveedor, la denominación del producto, el número de lote y las condiciones de almacenamiento. Mantén los polvos protegidos de la humedad. En caso de que cambie el proveedor o el material, repite las comprobaciones pertinentes de compatibilidad y rendimiento antes de utilizar el nuevo material en la producción.
Áridos finos y humedad
Comprueba la granulometría, la limpieza y la humedad de los áridos. La compactación de las partículas depende de la distribución completa de los tamaños, no solo del tamaño máximo de grano. Muchas mezclas de hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) utilizan áridos finos, pero no se debe imponer una única norma de granulometría a todos los sistemas.
Las correcciones relacionadas con la humedad merecen una atención especial. El agua que transportan los áridos puede alterar la cantidad efectiva de agua de la mezcla. En la ficha de producción debe figurar el cálculo de agua aprobado y el método para ajustar las cantidades de áridos. El operario no debe realizar estas correcciones basándose en su criterio visual.
Reductor de agua y agua de amasado
Evalúa el reductor de agua con los materiales cementosos reales. La fluidez inicial es solo una parte de la evaluación. La retención de la fluidez durante el periodo previsto de mezclado, transporte y colocación también es importante.
Establece un rango de dosificación autorizado y un procedimiento de ajuste. Ten en cuenta el agua aportada por los ingredientes líquidos, tal y como exige el diseño de la mezcla. Añadir agua para recuperar un lote demasiado duro puede alterar el material que se había homologado inicialmente.
Estado y trazabilidad de la fibra
Comprueba las dimensiones de las fibras, la resistencia a la tracción declarada, el estado de la superficie, el embalaje y la identificación del lote. Compara las fibras entregadas con la muestra aprobada y la ficha técnica. Examina si hay grumos visibles, contaminación o deformaciones anómalas antes de realizar el dosificado.
Almacena las fibras en un lugar seco y pésalas con precisión. Una buena inspección a la recepción facilita la resolución de problemas posteriores. Sin trazabilidad, puede resultar difícil relacionar un cambio en los resultados de los ensayos con un lote concreto de material.
Seleccionar fibras de acero para obtener las prestaciones deseadas del hormigón
Las microfibras de acero son adecuadas para matrices densas de UHPC, ya que sus reducidas dimensiones permiten que numerosas fibras individuales se distribuyan por todo el material. A la hora de seleccionarlas, sigue siendo necesario encontrar un equilibrio entre la trabajabilidad y el comportamiento mecánico.
Nuestro microfibra de acero revestida de cobre En la página se indican longitudes de entre 10 y 20 mm, diámetros de entre 0,10 y 0,30 mm y una resistencia a la tracción superior a 2.850 MPa. Se trata de rangos de productos publicados. Confirme la calidad exacta, las tolerancias y la documentación del lote correspondiente al pedido.
Una elevada resistencia a la tracción de una sola fibra no significa que el hormigón alcance la misma resistencia. El comportamiento del hormigón también depende del desprendimiento de las fibras, la resistencia de la matriz, la dispersión y la dirección de vertido. El recubrimiento de cobre no debe interpretarse como una garantía contra la corrosión en todas las condiciones de exposición.
A la hora de realizar la compra, solicita una combinación concreta de longitud y diámetro, en lugar de aceptar un rango amplio. A continuación, prueba esa fibra en la matriz y la geometría del componente previstas. Un cambio en la longitud o la forma puede alterar tanto el comportamiento de la mezcla como los resultados tras la rotura.
Convertir correctamente la dosis volumétrica en masa
El porcentaje en volumen de fibra y los kilogramos por metro cúbico son magnitudes diferentes. Si se parte de una densidad del acero de 7.850 kg/m³, se obtienen las siguientes conversiones aritméticas. Se trata de ejemplos de cálculo, no de una especificación de dosificación universal.
| Fracción volumétrica de fibra de acero | Masa calculada de la fibra de acero |
| 1.0% | 78,5 kg/m³ |
| 1.5% | 117,8 kg/m³ |
| 2.0% | 157,0 kg/m³ |
Por ejemplo, un lote de 0,20 m³ a 2,0% contiene aproximadamente 31,4 kg de fibras de acero. Utiliza el rendimiento de la mezcla homologado y la densidad indicada por el proveedor a la hora de elaborar la ficha técnica del lote.
Una dosis de 20-30 kg/m³ equivale, según esa hipótesis de densidad, a tan solo entre 0,25 y 0,381 TP3T de acero por volumen. No se debe aplicar esta relación directamente a partir de una aplicación general de hormigón fibroso sin verificar previamente el comportamiento del hormigón de alta resistencia (UHPC). Las formulaciones publicadas de UHPC varían considerablemente; el Revisión de material de la FHWA incluye un ejemplo con 156 kg/m³ de fibras de acero.
Mantén separadas las funciones del acero y de la fibra de PP
Las microfibras de polipropileno no son un sustituto directo de la contribución estructural de las microfibras de acero en una mezcla de UHPC homologada. Es necesario diseñar y someter a ensayo un sistema híbrido de fibras para el fin previsto. El hecho de igualar la masa de dos fibras diferentes no implica que su volumen, rigidez o comportamiento de puenteo de fisuras sean equivalentes.
Para los compradores, lo importante es determinar qué resultados debe ofrecer la mezcla final. Elige la combinación de fibras que mejor se adapte a esos requisitos y, a continuación, comprueba el resultado mediante pruebas.
Establecer un procedimiento repetible para el mezclado del hormigón de alta resistencia (UHPC)
El procedimiento de mezcla aprobado debe especificar el equipo, el tamaño del lote, el orden de los ingredientes, las fases de mezcla, la velocidad de alimentación de la fibra y los controles de liberación. Las revoluciones por minuto de la mezcladora no pueden transferirse directamente entre máquinas con geometría de palas y potencia diferentes.
Recomendamos utilizar la siguiente secuencia como marco de planificación. Debe adaptarse y ajustarse al sistema de UHPC elegido.
Prepara el lote y la batidora
Comprueba las básculas, las cantidades previstas para cada lote y la identificación de los materiales. Inspecciona la mezcladora en busca de residuos endurecidos y confirma que el tamaño previsto del lote se ajusta a su capacidad de trabajo. Prepara los moldes y el equipo de ensayo antes de que comience el proceso de mezcla.
Anota las temperaturas del material y del entorno. Asegúrate de que el equipo pueda colocar y proteger todo el lote dentro del tiempo de trabajo validado. Producir material antes de que la zona de recepción esté lista supone un riesgo evitable.
Elaborar una matriz uniforme
Siga las fases aprobadas de mezcla en seco y de adición de líquido. En muchos sistemas, la matriz se prepara antes de introducir las fibras; otros procedimientos homologados prevén una adición más temprana de las fibras. La secuencia correcta es la que se haya demostrado para los materiales y el mezclador concretos.
Deja que la mezcla alcance la uniformidad requerida. No des por sentado que la rigidez aparente al principio del proceso de mezcla indique que se necesita más agua. Comprueba primero la fase de mezcla indicada, el rendimiento del equipo y las cantidades de los ingredientes.
Administrar las fibras alimentarias a un ritmo controlado
Introduce las fibras de forma progresiva en la fase autorizada. Evita verter un haz grande y compacto en una sola parte de la mezcladora. Comprueba que el método de alimentación distribuya las fibras en lugar de depositarlas a un ritmo mayor del que la mezcladora puede separarlas.
Si aparecen grumos, comprueba la velocidad de alimentación, la secuencia, el tamaño del lote y el estado de la matriz. Seguir mezclando indefinidamente puede generar calor adicional sin resolver la causa original. Un lote con defectos no resueltos debe ser objeto de una resolución documentada.
Prueba antes del lanzamiento
Anote el tiempo de mezcla, la temperatura del material fresco y el caudal obtenido. Compruebe que el material no presente segregación visible ni aglomeraciones de fibras. Solo se podrá dar el visto bueno cuando cumpla los criterios de aceptación aprobados.
Control de la temperatura y el tiempo de trabajo
Los cambios de temperatura pueden alterar la retención del flujo y el desarrollo de la resistencia. Además, la mezcla fresca puede calentarse durante el proceso de amasado. La mera medición de la temperatura ambiente no permite conocer el estado completo del lote.
Elabora un procedimiento para climas cálidos utilizando medidas aceptadas para la mezcla, como el almacenamiento a la sombra o el control de la temperatura de los ingredientes. Elabora un procedimiento para climas fríos que tenga en cuenta los materiales, los moldes, el sustrato y el curado precoz. Verifica ambos procedimientos mediante ensayos en los que se prevean esas condiciones.
El límite de temperatura debe derivarse del procedimiento de materiales aprobado y de las especificaciones del proyecto. No debe elegirse simplemente porque se haya utilizado en otro proyecto. Registra la temperatura del producto recién elaborado en una fase constante, de modo que se puedan comparar los resultados entre lotes.
Planifica la entrega y la colocación en función del periodo de trabajo verificado. Cuando se detenga la producción, registra el retraso y vuelve a evaluar el material restante. Un resultado de fluidez obtenido inmediatamente después de la mezcla no garantiza que ese mismo lote siga siendo apto mucho más adelante.
Colocar el UHPC sin perder la uniformidad de las fibras
Preparar las formas y las superficies de unión
Inspecciona las juntas de los encofrados, las juntas de estanqueidad, los soportes y los puntos de acceso antes de la colada. Una mezcla de hormigón puede filtrarse a través de huecos que resultarían menos problemáticos si el hormigón fuera más rígido. Asegúrate de que los encofrados puedan soportar la presión prevista durante la colada.
Para los trabajos de reparación, elimine el material deteriorado y prepare el sustrato según las condiciones especificadas. Acuerde el perfil superficial requerido, el método de limpieza y las condiciones de humedad. La resistencia del UHPC no puede compensar una interfaz débil o contaminada.
Planificar el recorrido del flujo
Elige las posiciones de vertido y la secuencia de colocación antes de realizar el vertido. Evita cambios de dirección innecesarios y trayectorias de flujo largas e incontroladas. Comprueba las zonas cercanas al armado, los espacios estrechos y los puntos en los que se unen dos frentes de flujo.
La orientación de las fibras puede variar a medida que el material fluye. Esto hace que el procedimiento de fundición influya en el comportamiento mecánico, especialmente en componentes de espesor reducido. Por lo tanto, los ensayos representativos deben reproducir la dirección y la geometría previstas, en lugar de limitarse a utilizar moldes de laboratorio que resulten más prácticos.
Utilizar el método de consolidación cualificado
No se debe aplicar automáticamente la vibración interna convencional a una mezcla de UHPC fluida. Nota técnica de la FHWA sobre el hormigón de alta resistencia (UHPC) desaconseja la vibración interna para el material descrito y aborda la vibración externa limitada de la forma para liberar el aire atrapado.
Algunas aplicaciones del UHPC utilizan diferentes consistencias y métodos de colada. El contratista debe seguir el método homologado para ese sistema. Una frecuencia o duración fija de la vibración no sustituye a la comprobación de la calidad del relleno, la segregación y la distribución de las fibras.
Empieza a aplicar la protección de curado cuanto antes
El UHPC fresco necesita protección contra la pérdida de humedad. Ten a mano las cubiertas y los materiales de curado homologados antes del vertido. Aplica la protección tan pronto como la superficie y el proceso de acabado lo permitan; no dejes la superficie expuesta durante un número fijo de horas por defecto.
Curado a temperatura ambiente
El curado a temperatura ambiente puede ser adecuado cuando la mezcla alcanza las propiedades requeridas en las condiciones reales. Mantenga la humedad y la temperatura dentro de los límites establecidos en el procedimiento de curado aprobado. Vigile los cambios que se produzcan durante las noches frías, con viento fuerte o bajo la luz solar directa.
No se debe dar por sentado que todo el UHPC curado a temperatura ambiente alcance únicamente un porcentaje fijo de su resistencia de diseño a los 28 días. El desarrollo de la resistencia depende de la formulación y del historial de curado. Los resultados de los ensayos deben determinar el resultado.
Curado térmico
El tratamiento térmico puede acelerar el desarrollo de las propiedades en un sistema adecuado. Especifique las condiciones iniciales, la velocidad de calentamiento, la temperatura máxima, la duración, la protección contra la humedad y el procedimiento de enfriamiento. Controle la temperatura del componente cuando así lo exijan las especificaciones.
Un ciclo de vapor no puede garantizar un porcentaje de resistencia universal al cabo de 24 horas. Iniciar el calentamiento demasiado pronto o modificar el ciclo también puede alterar el rendimiento. El tratamiento en autoclave es un proceso industrial especializado y no debe considerarse una opción rutinaria de curado sobre el terreno.
Liberación para su tramitación o atención
Establezca criterios claros de liberación para las operaciones de desencofrado, elevación y pretensado, cuando proceda, así como para la carga de servicio. Utilice los ensayos prescritos y los registros representativos del curado. La fecha prevista de reapertura es un objetivo de planificación hasta que se cumplan las condiciones de aceptación requeridas.
Comprobar la calidad antes, durante y después de la fundición
Ampliar el ensayo
Empieza por la acreditación del laboratorio y, a continuación, pasa al equipo de producción previsto y a una prueba representativa. Los volúmenes exactos de la prueba dependen del proyecto. El objetivo es reproducir las condiciones que podrían alterar el resultado.
Anote el tamaño del lote, las fases de mezcla, el método de descarga, el recorrido del flujo, el acabado y el curado. Inspeccione los detalles más complejos de la pieza de prueba. Resuelva los problemas antes del primer vertido de producción, cuando los ajustes son más fáciles de gestionar.
Nombre: Prueba de caudal
La fluidez y el asentamiento no son magnitudes intercambiables. Un valor expresado en milímetros debe ir acompañado del nombre del método, el equipo y el intervalo de aceptación.
ASTM C1856/C1856M-24 Abarca la fabricación y ensayo de probetas de hormigón de alta resistencia (UHPC) dentro de su ámbito de aplicación establecido. Dicho ámbito incluye una resistencia a la compresión especificada de al menos 120 MPa, un tamaño nominal máximo de áridos inferior a 5 mm y resultados modificados en la mesa de fluidez comprendidos entre 200 y 250 mm. Estas condiciones describen la aplicabilidad de la norma; no son límites universales de moldeo para todos los productos de UHPC.
Utiliza el procedimiento de ensayo adoptado por el proyecto. No reclasifiques un resultado de la tabla de flujo como un valor de asentamiento convencional.
Comprueba las propiedades que rigen el diseño
Los ensayos de compresión son importantes, pero no bastan cuando el diseño se basa en el refuerzo con fibra tras la aparición de fisuras. Especifica los ensayos de resistencia a la tracción o a la flexión requeridos, así como los criterios de aceptación pertinentes. Registra la geometría de la probeta, la dirección de colada, la edad y las condiciones de curado.
Se debe evaluar la contracción y la durabilidad relacionada con la exposición en la medida en que afecten a la aplicación. Los ensayos no destructivos pueden ayudar a investigar los defectos, pero no deben sustituir a los ensayos de aceptación especificados sin una base aprobada. La selección de los ensayos debe responder a una cuestión de ingeniería definida.
| Escenario | Registro o inspección | Propósito |
| Materiales recibidos | Identidad, estado, documentos de lote | Mantener el sistema de materiales aprobado |
| Dosificación por lotes | Correcciones por peso y humedad | Controlar las proporciones de la mezcla |
| Mezcla fresca | Prueba de caudal nominal, temperatura, estado visual | Confirmar que todo está listo para la colocación |
| Colocación | Sincronización, secuencia, detalles complicados | Comprueba que se respete el protocolo del ensayo |
| Curado | Protección e historial de temperaturas | Realizar un seguimiento de las condiciones de desarrollo de la fuerza |
| Aceptación | Resultados exigidos en materia de características mecánicas y durabilidad | Comprobar el rendimiento especificado |
Resolver problemas habituales de producción
Cuando las fibras formen grumos, comprueba a qué velocidad entran en la mezcladora y si el tamaño del lote es adecuado. Compara la secuencia real con el registro de la prueba. Un tipo de fibra homologado puede seguir dando malos resultados en un proceso de mezcla no controlado.
Cuando el flujo disminuya demasiado rápido, comprueba las temperaturas, la identidad de los ingredientes, las correcciones de humedad y el tiempo transcurrido. También puede ser necesario investigar los cambios en la compatibilidad de los aditivos. Evita realizar adiciones no registradas para que cada lote recupere el aspecto deseado.
Cuando las superficies presentan grietas prematuras, hay que examinar la exposición antes del curado, la continuidad de la protección, las restricciones y el historial de temperaturas de curado. La incorporación de fibras no exime de la necesidad de evaluar el curado ni la contracción.
Cuando los resultados de resistencia sean inconsistentes, se deben examinar el muestreo, la preparación de las probetas, el curado y los ensayos, así como el proceso de producción. Se deben comparar resultados equivalentes. Las diferencias en la forma de las probetas o en las condiciones de curado pueden hacer que la comparación resulte engañosa.
Cuando una reparación se desprenda de su sustrato, hay que examinar la interfaz y el movimiento estructural. Es posible que el mero hecho de aumentar la resistencia a la compresión del material de reparación no resuelva la causa.
Preguntas frecuentes
¿Es siempre necesario el curado con vapor para el UHPC?
No. Algunas mezclas alcanzan las propiedades requeridas mediante un curado a temperatura ambiente. La mezcla aprobada, el calendario y los requisitos de aceptación determinan si es necesario un tratamiento térmico. Comprueba el método de curado previsto antes de la producción.
¿Puede una hormigonera estándar producir hormigón de ultra alta resistencia (UHPC)?
Algunas mezcladoras convencionales pueden producir UHPC, pero es necesario demostrar su idoneidad. Comprueba la capacidad de trabajo, la potencia, la eficiencia de mezcla, el aumento de temperatura y la repetibilidad. El hecho de que un lote pequeño se haya elaborado con éxito no garantiza automáticamente que un lote más grande vaya a salir bien.
¿Se puede mejorar una mezcla deficiente añadiendo más fibra de acero?
No. Un mayor contenido de fibra puede aumentar la dificultad de mezcla y colocación. El contenido de fibra debe adaptarse a la matriz y al comportamiento mecánico requerido. Es mejor corregir el problema subyacente en la mezcla o en el proceso que modificar la dosificación sin realizar pruebas previas.
¿Pueden las fibras sustituir a todas las barras de refuerzo?
No existe una norma general de sustitución. El diseño estructural determina la función de las fibras, las barras y cualquier pretensado. Siga los planos aprobados y los requisitos de rendimiento.
¿Qué deben enviar los compradores junto con una solicitud de información sobre fibra óptica?
Indique la aplicación, el espesor del componente, la longitud y el diámetro de las fibras, la documentación necesaria, las prestaciones deseadas del hormigón, el volumen estimado y el destino. Incluya la dosis prevista y el equipo de mezcla. Estos datos facilitan la comparación de productos y la planificación de las pruebas.
Conclusión
El éxito en la aplicación del UHPC depende de una mezcla adecuada y de una ejecución controlada. Una dosificación precisa, unas fibras adecuadas, un mezclado homogéneo, una colocación planificada y un curado rápido contribuyen al resultado final. Las pruebas de aceptación deben confirmar que la estructura cumple efectivamente con las propiedades necesarias.
En Shandong Jianbang, animamos a los compradores a que evalúen las fibras Ecocretefiber™ en el sistema completo de hormigón. Ponte en contacto con nuestro equipo con su aplicación de UHPC y sus requisitos en materia de fibras para analizar las especificaciones del producto y las muestras con vistas a su homologación. Seleccione la fibra junto con el equipo del proyecto, verifíquela mediante ensayos representativos y aplique el procedimiento aprobado en la producción.
