“Lo mejor” depende del problema concreto, y el problema tiene que ser lo primero
Un contratista pregunta a menudo: “¿Cuál es la mejor fibra para el hormigón?”. Un redactor de especificaciones también se hace la misma pregunta. Un comprador quiere una respuesta porque comprar requiere rapidez y claridad.
Un equipo sigue obteniendo mejores resultados cuando se plantea primero una pequeña pregunta. El equipo debe preguntarse: “¿Qué problema necesitamos reducir?”. Un equipo de forjado puede necesitar menos grietas superficiales tempranas. Un equipo de túneles puede necesitar menos riesgo de desprendimiento en caso de incendio. Un equipo de prefabricados puede necesitar bordes más resistentes y menos desconchados. Un equipo de pavimentación puede necesitar una mayor resistencia a las cargas repetidas de las ruedas.
La mayoría de las orientaciones modernas sobre fibra utilizan el mismo punto de partida. Un equipo debe separar microfibras y macrofibras. ACI 544.3R define las fibras microsintéticas como inferiores a 0,3 mm de diámetro (o equivalente) y las fibras macrosintéticas como superiores a 0,3 mm, y ACI establece que las fibras de polipropileno pueden ser microsintéticas o macrosintéticas.
Esta división es útil porque las microfibras y las macrofibras realizan diferentes tareas en el hormigón. Las microfibras ayudan principalmente durante las primeras horas tras la colocación. Las macrofibras ayudan principalmente después de que se inicie la fisuración, y ayudan a soportar la carga y a controlar la apertura de grietas.
Microfibras: la “mejor” opción para grietas tempranas en hormigón fresco
Una losa fresca puede agrietarse incluso antes de alcanzar el fraguado final. Una losa puede agrietarse cuando el viento y el calor sacan agua de la superficie. También puede agrietarse cuando el hormigón se asienta alrededor de las barras de refuerzo y los áridos grandes. Estos son los modos de fisuración temprana, y son comunes en las obras planas.
Muchos equipos eligen microfibras de polipropileno (PP) por este motivo. El NRMCA describe las fibras sintéticas como materiales que pueden ayudar a puentear y extender las grietas, y relaciona el beneficio con el agrietamiento por contracción y por temperatura y flexión, y señala que las fibras se añaden antes o durante la mezcla.
Una red de microfibras de PP funciona bien porque las fibras se extienden por la pasta y ayudan a mantener unida la mezcla cuando el hormigón aún está débil. Las microfibras de PP también se adaptan a la realidad de la obra porque los equipos pueden añadirlas sin cambiar el plan de armaduras en la mayoría de los trabajos.
Si su principal dolor es el agrietamiento por contracción del plástico, las microfibras de PP suelen ser la mejor primera opción. Esta es también la razón por la que las microfibras de PP se utilizan en muchas losas y revestimientos residenciales y comerciales.
Macrofibras: la “mejor” opción cuando se necesita rendimiento tras la rotura
Un problema diferente empieza cuando el hormigón se agrieta. Una losa puede agrietarse por las cargas de las ruedas y de los bastidores y por el movimiento de las juntas. Un pavimento puede agrietarse bajo cargas repetidas. El hormigón proyectado puede agrietarse por el movimiento del suelo. Estos problemas requieren tenacidad y resistencia residual tras la primera fisuración.
Las macrofibras responden a esa necesidad. El manual de Sika sobre hormigón reforzado con fibras indica que los materiales de fibra más comunes incluyen fibras de acero y poliolefinas como el polipropileno, y subraya que el rendimiento proviene del comportamiento del compuesto, no sólo de una propiedad de la fibra.
Los diseñadores suelen verificar la contribución de las macrofibras mediante ensayos de flexión. La norma ASTM C1609 establece que el ensayo evalúa el comportamiento a flexión del hormigón reforzado con fibras utilizando parámetros de la curva carga-deflexión de una viga ensayada con carga en el tercer punto.
Si lo que más le preocupa es la capacidad de carga tras la fisuración, las macrofibras suelen ser la mejor opción, y los datos de las pruebas tienen que coincidir con el objetivo de diseño. Las macrofibras de PP pueden ser una opción sólida cuando el riesgo de corrosión es importante y cuando la manipulación es sencilla, y las fibras de acero pueden ser una opción sólida cuando se requieren resistencias residuales muy elevadas.
Fibras de acero: la “mejor” opción cuando la prioridad es una elevada resistencia residual
Las fibras de acero tienen una larga historia en el hormigón reforzado con fibras. Las fibras de acero pueden proporcionar una gran resistencia de puenteo porque el acero tiene una gran resistencia a la tracción y rigidez. Las fibras de acero también aportan marcos estándar claros para los tipos de productos y su clasificación.
La norma ASTM A820 establece que la especificación cubre los requisitos mínimos de las fibras de acero para el hormigón reforzado con fibras, y define tipos de fibras de acero como el alambre estirado en frío, la chapa cortada y las fibras extraídas por fusión.
Algunos proyectos eligen fibras de acero porque los diseñadores pueden alcanzar clases de resistencia residual elevadas, y los diseñadores pueden utilizarlas en losas apoyadas en el suelo y revestimientos de túneles y pavimentos industriales. Algunos proyectos también eligen fibras de acero porque éstas pueden reducir o sustituir a la malla en algunos sistemas de losas cuando el método de diseño lo admite.
Las fibras de acero siguen teniendo ventajas y desventajas. Las fibras de acero pueden corroerse en algunas condiciones de exposición. Algunos equipos también quieren evitar que las fibras de acero sobresalgan de la superficie en determinados acabados. Estas compensaciones no hacen que las fibras de acero sean “malas”. Sólo significan que las condiciones del trabajo deciden si las fibras de acero son la mejor opción.
Fibras de polipropileno (PP): a menudo la “mejor” opción cuando se busca durabilidad, bajo riesgo de corrosión y fácil manipulación.
Muchos equipos eligen fibras de polipropileno porque el polipropileno es un polímero duradero en el entorno del hormigón y no se oxida. La norma ASTM C1116 incluye una nota en la que se indica que las fibras como las poliolefinas, incluido el polipropileno, han demostrado ser duraderas en el hormigón.
Las fibras de PP también se dividen en categorías micro y macro, y esa división coincide con los principales casos de uso.
- Microfibras de PP a menudo se dirigen a la fisuración precoz y a la integridad de la superficie. ACI 544.3R define las fibras microsintéticas con la línea de 0,3 mm.
- Macrofibras de PP suelen tener como objetivo la resistencia y la tenacidad tras la fisuración, y los equipos suelen evaluar ese efecto con ensayos como el ASTM C1609.
Las fibras de PP también pueden contribuir al comportamiento frente al fuego en contextos específicos. Algunos proyectos de túneles y de hormigón de alto rendimiento utilizan microfibras de PP para reducir el riesgo de desconchamiento por explosiones. Un documento de revisión sobre el riesgo de desconchamiento afirma que la adición de fibras de PP al hormigón puede reducir el riesgo de desconchamiento debido al fuego.
Un documento técnico sobre la resistencia al desprendimiento explosivo afirma que el uso de fibras de polipropileno para inhibir el desprendimiento explosivo en caso de incendio se ha convertido en una práctica habitual en muchas partes del mundo, especialmente en la construcción de túneles.
Si su trabajo requiere control de grietas, durabilidad y poca corrosión, las fibras de PP suelen ser la mejor opción. La respuesta exacta sigue dependiendo de si lo que necesita es microcomportamiento o macrocomportamiento.
Fibras de vidrio: la “mejor” opción para GFRC y paneles finos que necesitan refuerzo de tracción
Algunos proyectos no utilizan fibras principalmente para las grietas de las losas. Algunos proyectos utilizan fibras para hacer paneles finos de hormigón y formas arquitectónicas. El hormigón reforzado con fibra de vidrio (GFRC) es un claro ejemplo.
Las fibras de vidrio AR están diseñadas para el entorno alcalino del cemento. Concrete Network afirma que la resistencia a los álcalis de las fibras de vidrio AR procede de la adición de circonio, y señala que las mejores fibras tienen un contenido de circonio de 19% o superior.
Una referencia práctica del GFRC también afirma que la fibra de vidrio AR es el principal refuerzo utilizado en el GFRC.
Si su trabajo consiste en paneles de GFRC y cáscaras delgadas, Fibra de vidrio AR suele ser la mejor opción de fibra. Aún así, el equipo debe adaptar la longitud de la fibra y el método de dispersión al proceso y al diseño de la mezcla de GFRC.
Fibras de basalto: la “mejor” opción cuando la durabilidad y la resistencia química son importantes, y cuando el diseño puede aceptar cambios en la trabajabilidad.
Fibras de basalto son fibras minerales que pueden mejorar la tenacidad y el control de las grietas y algunos indicadores de durabilidad. Las fibras de basalto también atraen la atención en los debates sobre exposición marina e industrial.
Una revisión sobre el hormigón reforzado con fibra de basalto describe las ventajas de la fibra de basalto, como el alto módulo elástico y la alta resistencia a la fractura y a la corrosión y la buena resistencia a las heladas.
Una revisión del PMC sobre el hormigón reforzado con fibra de basalto afirma que el hormigón reforzado con fibra de basalto puede proporcionar beneficios como una alta resistencia a la tracción y un módulo elástico y más resistencia al ácido, y también señala contrapartidas como propiedades de fluidez reducidas y un precio más alto en comparación con algunas alternativas.
Si su obra se encuentra en una exposición agresiva y necesita un control adicional de las grietas y una mayor durabilidad, las fibras de basalto pueden ser la mejor elección en la mezcla adecuada. De todos modos, un equipo debe realizar lotes de prueba porque los cambios en la trabajabilidad pueden afectar al éxito de la colocación.
Fibras de PVA y ECC: la “mejor” opción cuando el objetivo es una ductilidad extrema y un ancho de fisura reducido
Algunos proyectos necesitan algo más que “menos grietas”. Algunos proyectos necesitan un material que pueda deformarse en tensión y seguir soportando carga y controlando la anchura de las grietas. Los materiales compuestos a base de cemento (ECC) son un ejemplo clave. Fibras de PVA son habituales en los sistemas ECC.
Frontiers describe los ECC como compuestos cementicios ultradúctiles reforzados con fibras, y vincula el comportamiento de endurecimiento por deformación a la tracción de los ECC a la micromecánica entre la fibra y la matriz y la interfaz.
Un documento del PMC sobre el rendimiento de la durabilidad del ECC también señala que el ECC está recibiendo más atención debido a las propiedades de endurecimiento por deformación a la tracción y agrietamiento múltiple, y menciona que el coste de la fibra de PVA puede limitar la adopción generalizada.
Si su objetivo es una alta ductilidad y un control estricto de las grietas para aumentar la resiliencia, las fibras de PVA en sistemas de tipo ECC pueden ser la mejor opción. El equipo debe contar con un coste de material más elevado y más requisitos de control de la mezcla.
Cómo las normas y guías de diseño le ayudan a elegir la “mejor” fibra sin tener que adivinar
Un comprador puede simplificar la selección de fibras cuando vincula las opciones a un lenguaje estándar y a datos de prueba estándar.
1) Utilice la división micro vs macro para fibras sintéticas
ACI 544.3R da la división de 0,3 mm para fibras microsintéticas y macrosintéticas.
Esta división ayuda porque se vincula directamente a la función, y ayuda a un equipo a evitar comprar una microfibra para un macrotrabajo.
2) Utilizar un lenguaje de durabilidad para las fibras sintéticas
La norma ASTM C1116 exige pruebas documentales de la resistencia al deterioro por la humedad y los álcalis en la pasta de cemento y en la exposición a los aditivos, y señala que las poliolefinas como el polipropileno han demostrado ser duraderas en el hormigón.
Este punto es importante cuando un archivo de proyecto necesita una línea de conformidad limpia.
3) Utilizar pruebas de resistencia residual para el rendimiento macro
La norma ASTM C1609 define la evaluación del comportamiento a flexión a partir de la curva carga-deformación.
El comprador debe solicitar el método de ensayo y los valores residuales notificados, y debe cotejar dichos valores con la guía de diseño utilizada.
4) Utilizar normas de tipo de producto claras para las fibras de acero
La norma ASTM A820 define los tipos de fibras de acero y los requisitos básicos.
Esto proporciona a los compradores un vocabulario compartido para la contratación.
5) Utilizar declaraciones basadas en la norma EN cuando el proyecto utilice la práctica EN
Una guía de diseño de Singapur establece que las fibras deben ajustarse a la norma EN 14889-1 en el caso de las fibras de acero y a la norma EN 14889-2 en el caso de las fibras poliméricas, y vincula el diseño del hormigón reforzado con fibras a las clases de resistencia residual.
En una nota técnica que explica la norma EN 14889-2 también se indica que el fabricante declara la unidad de volumen de fibras que alcanza la resistencia residual a la flexión indicada en los valores CMOD del marco de ensayo EN.
Estas herramientas no eliminan el juicio de los ingenieros. Estas herramientas reducen la confusión y hacen que las comparaciones entre proveedores sean justas.
Un práctico mapa de la “mejor fibra” por aplicación
Un equipo puede utilizar este mapa como guía rápida para tomar decisiones.
Losas sobre el suelo y suelos de almacenes
A menudo, un equipo desea menos grietas tempranas y un mejor rendimiento de servicio bajo tráfico. Las microfibras de PP suelen ser adecuadas para el control de las grietas tempranas, mientras que las macrofibras se adaptan a las necesidades de rendimiento después de las grietas. ACI define grupos de fibras sintéticas micro y macro, y las fibras de PP pueden estar en cualquiera de los dos grupos.
Un equipo puede elegir macrofibras de PP cuando los problemas de corrosión son importantes y la manipulación también, y un equipo puede elegir fibras de acero cuando el diseño necesita una mayor resistencia residual y rigidez.
Túneles y riesgo de incendio
Un equipo utiliza a menudo microfibras de PP para la resistencia al desconchamiento en hormigón de alto rendimiento. Un artículo de revisión sostiene que las fibras de PP pueden reducir el riesgo de desconchamiento debido al fuego, y un artículo técnico señala que esta práctica se ha convertido en habitual en la construcción de túneles.
Paneles arquitectónicos y productos finos
Un equipo utiliza a menudo fibras de vidrio AR para el GFRC. Las fibras de vidrio AR están diseñadas para hormigón alcalino, y el contenido de circonio favorece la resistencia a los álcalis.
Exposición marina e industrial y trabajos de durabilidad
Un equipo puede considerar las fibras de basalto cuando la resistencia química y la tenacidad son importantes, y el equipo también debe planificar las comprobaciones de trabajabilidad.
Resistencia sísmica y a los impactos y control estricto de la anchura de las grietas
Un equipo puede considerar las fibras de PVA en sistemas de tipo ECC cuando la ductilidad y el comportamiento de agrietamiento múltiple son los objetivos principales, y el equipo debe prever un coste más elevado y un control más estricto de la mezcla.
Dónde encaja Ecocretefiber™ cuando se desea un resultado “óptimo” que además sea fácil de construir
Ecocretefiber™. se centra en soluciones de fibra de polipropileno para hormigón, y nuestros productos se ajustan al marco micro y macrosintético que ya utilizan las especificaciones. La norma ACI 544.3R indica la división de 0,3 mm y establece que las fibras de polipropileno pueden ser microsintéticas o macrosintéticas.
La norma ASTM C1116 señala que las poliolefinas como el polipropileno han demostrado ser duraderas en el hormigón, lo que respalda la confianza a largo plazo en el uso de la fibra de PP.
La norma ASTM C1609 proporciona una ruta estándar para verificar el comportamiento a flexión de las macrofibras utilizando la curva carga-deflexión.
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co. apoya a los compradores con un suministro estable, una geometría de fibra coherente y una documentación clara. De este modo, el comprador puede adaptar la elección de la fibra al trabajo, y el comprador puede crear una especificación repetible que funcione en todas las coladas.
Conclusión
No existe una única fibra óptima para todos los hormigones. La mejor fibra se adapta al problema, a las especificaciones y al método de colocación. Las microfibras suelen ser mejores para el control de fisuras en edades tempranas, y las macrofibras suelen ser mejores para la resistencia y la tenacidad después de la fisuración. La norma ACI 544.3R establece una división simple entre microfibras y macrofibras de 0,3 mm, y establece que las fibras de polipropileno pueden estar en cualquiera de los dos grupos.
Las fibras de acero pueden ser las mejores cuando la prioridad es una resistencia residual muy alta, y la norma ASTM A820 ofrece un marco estándar para los tipos de fibras de acero.
Las fibras de PP suelen ser las mejores cuando se trata de durabilidad, bajo riesgo de corrosión y fácil manipulación, y la norma ASTM C1116 señala que las poliolefinas como el polipropileno son duraderas en el hormigón.
Las fibras de vidrio AR suelen ser las mejores para el GFRC, y el contenido de circonio favorece la resistencia a los álcalis.
Las fibras de basalto y las fibras de PVA pueden ser las mejores en casos especializados en los que los objetivos de durabilidad o ductilidad dirigen el diseño.
Si desea una opción de fibra práctica que se adapte a las especificaciones comunes y a los flujos de trabajo reales en el lugar de trabajo, Ecocretefiber™ de Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. puede satisfacer sus necesidades de fibra de polipropileno micro y macro.
