Fibras en El Concreto

38
FIBRAS PARA CONCRETO TECNOLOGIA DE CONCRETO

description

trabajo en power point sobre fibras en el ocncreto

Transcript of Fibras en El Concreto

Presentacin de PowerPoint

FIBRAS PARA CONCRETOTECNOLOGIA DE CONCRETO

INTRODUCCIONSon monofilamentos de alta tenacidad que al mezclarse con el concreto forman una matriz que sirve de refuerzo tridimensional que se distribuye uniformemente a travs de toda la masa de concreto, intersectando de esa forma las micro tensiones que se producen al deshidratarse el concreto y absorbiendo la energa que son la causa de la aparicin de grietas y fisuras en el concreto, sustituyendo as, el uso de la malla electro soldada en el concreto

La fibra se adiciona a la mezcla de concreto para mejorar su resistencia en flexin y corte, disminuyendo o eliminando sus tendencia a agrietarse, ya sea por asentamiento plstico, contraccin plstica, contracciones terminas inciales, o contraccin por secado a largo plazo.

TIPOS DE FIBRAS:FIBRAS DE VIDRIOFIBRAS DE ACEROFIBRAS SINTETICAS:ACRILICOARAMIDA CARBONNYLON POLIPROPILENOPOLIESTER POLIETILENOCLASIFICACIONMINERALESMETALICOSORGANICASASBESTOVIDRIOALGODONPOLISTERACEROPOLIPROPILENONILON

GENERALIDADESA partir de 1960 se incorporaron las fibras metlicas - las de acero principalmente - y las de vidrio para fabricar un concreto consolidado de elementos discontinuos y distribuidos aleatoriamente. Sin embargo, no fue sino en 1971 cuando en Estados Unidos se hicieron los primeros estudios e investigaciones dirigidos al uso del concreto consolidado con fibras, las que desde entonces han sido elementos indispensables en la construccin de pisos industriales de alto desempeo, pavimentos, cubiertas para puentes, concretos lanzados para la estabilizacin de taludes, revestimientos de tuneles, elementos estructurales prefabricados, bvedas y refractarios, entre otros usos.Pero aun hay ms. Nuevas investigaciones han abierto la posibilidad de utilizar otros materiales como son las fibras de polipropileno, las micro esferas de poli estireno, la fibra de vidrio y los polmeros, los cuales pueden agregarse al concreto en la planta dosificadora o bien en la revolvedora cuando sta haya llegado a la obra, despus de que se obtiene el revenimiento.

FIBRA DE VIDRIOSe descubri que las fibras de vidrio en la forma en que se usaron primero, eran reactivas a lcalis, y los productos en los que eran usados se deterioraban rpidamente. El vidrio resistente a los lcalis con un contenido de 16% de circona fue formulado exitosamente entre 1960 y 1971.Esta fibra tiene alta resistencia a tensin (24 GPa) y alto mdulo elstico (7080 GPa) pero tiene caractersticas quebradizas en esfuerzo-deformacin (2.54.8% de alargamiento a la rotura) y poca fluencia a temperatura ambiente. Se han hecho afirmaciones en el sentido de que se ha usado exitosamente hasta 5% de fibra de vidrio por volumen en el mortero de arena-cemento sin formar bolas.FIBRA DE ACEROLas fibras de acero se han usado en el concreto desde los primeros aos del siglo XX. Las primeras fibras eran redondas y lisas y el alambre era cortado en pedazos a las longitudes requeridas. El uso de fibras derechas y lisas casi ha desaparecido y las modernas tienen, ya sea superficies speras, extremos en gancho, o son rizadas u onduladas a travs de su longitud. Tpicamente las fibras de acero tienen di-metros equivalentes (con base en el rea de la seccin transversal) de 0.15 a 2 mm y longitudes de 7 a 75 mm. Las fibras de acero tienen alta resistencia a tensin (0.52 GPa) y alto mdulo de elasticidad (200 GPa), una caracterstica dctil y plstica en esfuerzo-tensin y una baja fluencia.FIBRAS SINTETICASLas fibras sintticas son artificiales; resultan de la investigacin y desarrollo en las industrias petroqumica y textil. La mayora de las aplicaciones de las fibras sintticas estn en el nivel de 0.1% por volumen. A ese nivel, se considera que la resistencia del concreto no se ve afectada y se buscan las caractersticas de control de las grietas. Los tipos de fibras que han sido ensayados en las matrices de concreto de cemento incluyen: acrlico, aramida, carbn, nylon, polister, polietileno y polipropileno.FIBRAS ACRILICAS: Las fibras acrlicas han sido usadas para remplazar la fibra de asbesto en muchos productos de concreto reforzado con fibras. Tambin se han agregado fibras acrlicas al concreto convencional a bajos volmenes para reducir los efectos del agrietamiento por contraccin plstica. FIBRA ARAMIDA: Las fibras de aramida son dos y media veces ms resistentes que las de vidrio y cinco veces ms que las de acero, por unidad de masa. Debido al costo relativamente alto de estas fibras, el concreto reforzado con fibras de aramida se ha usado principalmente como un remplaz del asbesto en ciertas aplicaciones de alta resistencia.FIBRA DE CARBONLas fibras de carbn son sustancialmente ms costosas que los otros tipos de fibras. Por esta razn su uso comercial ha sido limitado. Las fibras de carbn son fabricadas carbonizando materiales orgnicos adecuados en forma fibrosa a altas temperaturas y luego alineando los cristales de grafito resultantes por medio de estiramiento. Tienen alta resistencia a tensin y alto mdulo de elasticidad y una caracterstica quebradiza bajo esfuerzo-deformacin.FIBRA DE NYLONEs el nombre genrico que identifica una familia de polmeros. Las propiedades de las fibras de nylon son impartidas por el tipo a base de polmeros, la adicin de diferentes niveles de aditivos, las condiciones de fabricacin y las dimensiones de las fibras. Actualmente slo dos tipos de fibras de nylon se comercializan para el concreto. El nylon es estable en el calor, hidrfilo, relativamente inerte y resistente a una gran variedad de materiales. Es particularmente efectivo para impartir resistencia al impacto y tenacidad a flexin y para sostener e incrementar la capacidad para soportar cargas del concreto despus de la primera grieta. FIBRAS DE POLIESTER: Las fibras de polister estn disponibles en forma de monofilamentos y pertenecen al grupo de polister termoplstico. Son sensibles a la temperatura y a temperaturas por encima del servicio normal sus propiedades pueden ser alteradas. Las fibras de polister son algo hidr-fobas. Se han usado a bajos contenidos (0.1% por volumen) para controlar El agrietamiento por contraccin plstica en el concreto. FIBRAS DE POLIPROPILENO: fueron usadas para concreto reforzado en los aos sesentas. El polipropileno es un polmero de hidrocarburo sinttico cuya fibra est hecha usando procesos de extrusin por medio de estiramiento en caliente del material a travs de un troquel. Las fibras de polipropileno son hidr-fobas y por lo tanto tienen como desventajas el tener pobres caractersticas de adherencia con la matriz del cemento, un bajo punto de fusin, alta combustibilidad y un mdulo de elasticidad relativamente bajo. Las largas fibras de polipropileno pueden resultar difciles de mezclar debido a su flexibilidad y a la tendencia a enrollarse alrededor de las orillas extremas de las hojas de la mezcladora.

Las fibras de polipropileno son producidas por el estiramiento o extensin axial del polmero sinttico en el interior de la seccin circular de los monofilamentos o laminas delgadas. En forma de filamentos estos pueden ser cortados a la longitud deseada.

Conforme el concreto se endurece se desarrollan grietas microscpicas como resultado de los cambios de encogimiento plstico y debido al secado. Cuando estas microgrietas se interceptan con el hilo de plstico ms prximo son bloqueadas y se evita que se conviertan en macrogrietas y se desarrollen problemas potenciales.

Las fibras de plstico funcionan sin afectar la hidratacin qumica del cemento. Su accin es meramente mecnica y funciona bien con todas las mezclas de concreto y compuestos impermeabilizantes, sin cambiar las propiedades requeridas de la mezcla.

Antes, Durante, o Despus.

El mezclado excesivo no altera su rendimiento.

APLICACIONEl rendimiento del concreto de losas de pisos, patios, pasajes, caminos, reas de estacionamiento, que sean de concreto, puede mejorar por la adicin de fibra de polipropileno.Reduccin de las grietas

La permeabilidad del concreto se reduce en forma importante, entre el 33% al 44%, pudiendo llegar hasta un 79%, disminuyendo el ingreso de agua y sales que son causa de problemas de corrosin.Son hidrofbicas permitiendo la reduccin de permeabilidadIncrementan la capacidad de absorcin energtica.Aumentan la unin entre el concreto y las barras de refuerzo.Incremento significativo en la resistencia a la fatiga.

Los concretos fibroreforzados han demostrado significativas resistencias a la abrasin.

En PAVIMENTOS por el cual circulan 15000 vehculos diarios, en un plazo de 10 aos ha incrementado en un 52.2% su resistencia al desgaste en relacin con la de un concreto sin la fibra.

Las fibras de polipropileno no son atacadas por el cloro del agua de ms ni otras sustancias corrosivas como si son las de acero.

PROHIBICIONESPROHIBICIONESEl control de grietas resultantes de las tensiones externas.

La eliminacin o reduccin de torcimiento.

La eliminacin limitada de juntas de control.

OTRAS APLICACIONESAPLICACIONESCONCRETOS LANZADOSTANQUES DE AGUACONCRETO BOMBEABLEPLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUASPISOS PARA TRABAJOS PESADOSPISTAS Y RAMPAS DE PARQUE DE AERONAVESCOLOCACION DE GRANDES VOLUMENES DE CONCRETO

REFORZANDO EDIFICACIONES CON FIBRAS DE CARBONO

FIBRAS DE CARBON

. En el Per, histricamente el reforzamiento se ha hecho de manera convencional, ya sea agrandando las secciones estructurales o colocando elementos metlicos que ayuden a tomar las cargas.

La fibra de carbono, un polmero 10 veces ms resistente a la traccin que el acero (35,500 kg/cm2 vs. 4,200 kg/cm2) y mucho ms liviano.

Reforzamiento de columnasFIBRA DE CARBONOEste polmero se obtiene de calentar sucesivamente a altas temperaturas (hasta 1500 C). Este proceso de recalentamiento da lugar a la formacin de unas cintas perfectamente alineadas de casi carbono puro en su forma de grafito, por ello su nombre de fibras de carbono.

Aunque su aplicacin en nuestro medio es reciente, el uso de esta fibra no es una novedad en el mundo: hace ms de 30 aos se viene aplicando en la industria aeroespacial y manufacturera de productos de bajo peso, alta resistencia a la tensin y anti-corrosivos, presentando innumerables ventajas en el campo de la construccin.

COMO FUNCIONAFunciona bien solo cuando se asegura una adecuada adherencia a la cara de concreto. Bajo condiciones ambientales severas, la superficie del concreto puede representar un contacto muy dbil en el proceso de reforzamiento y hay que tener un especial cuidado en esto.Dos factores importantes en el proceso de reforzamiento son la mano de obra especializada en su uso y aplicacin y en control de calidad de la superficie a reparar. Otros factores tambin importantes son:-Resistencia a la traccin de la superficie del concreto.-Uniformidad y espesor de la capa de adhesivo.-Resistencia y perfecta reaccin qumica del sistema epxico de adhesin.-Geometra del elemento a reforzar.- Condiciones ambientales en el momento de la aplicacin.

Prcticamente cualquierestructura puede reforzarse con fibras de carbono, como tanques o silos.LAS LAMINAS DE FIBRA DE CARBONOEn el mercado peruano estn disponibles la lminas de fibras de carbono de 0,50 m de espesor por longitud variable, de acuerdo al requerimiento del diseo. Las fibras de carbono en la lmina vienen alineadas en una sola direccin, direccin en la que se provee la resistencia adicional. Por ejemplo, en el caso del refuerzo de una losa aligerada cuya resistencia se desea aumentar, se disponen tiras de fibras debajo de las viguetas, en el nmero de capas necesario. En una losa armada en dos sentidos, se pueden disponer franjas en ambas direcciones.Luego de la adecuada preparacin de la superficie del concreto, mencionada en los prrafos anteriores, el proceso de aplicacin se puede resumir en las siguientes etapas:

1.Ya preparada la superficie de concreto, se aplica una capa de imprimante epxico usando un rodillo especial. Usualmente, este primer producto epxico tiene una baja viscosidad permitiendo su penetracin en el concreto. Laf uncin de esta primera capa es proveer a la superficie del concreto una adecuada adherencia.2. Acto seguido, se aplica una masilla o pasta epxica para rellenar cualquier defecto en la superficie que pueda quedar mayor de de profundidad (Cualquier cangrejera o hueco profundo debe ser rellenado con mortero durante la preparacin de la superficie de concreto, no en esta etapa).3. Luego, se cubre la superficie con un saturante epxico para impregnar las fibras secas. Este saturante mantiene las fibras en su adecuada direccin y posicin.

El objetivo de esta capa de saturante es rpidamente empapar las fibras y mantenerlas en su ubicacin mientras se inicia el proceso de curado del sistema de reforzamiento. Debido a su alta viscosidad, permite el fcil manejo de la fibra y su correcta aplicacin. Este saturante tambin distribuye los esfuerzos en las fibras y ayuda a protegerlas de las condiciones ambientales y la abrasin.4. Se cortan y preparan a medida las lminas de fibras de carbono de acuerdo al diseo del proyecto y se colocan en su lugar, permitiendo que comience a absorber el saturante.

5. Luego de un tiempo de espera determinado que permite que la lmina absorba la primera capa de saturante, se aplica una segunda capa de saturante para cubrirla.

6. Finalmente, se aplica una capa de acabado que cubre totalmente el sistema FRP, logrando una apariencia similar a un concreto comn. Esta capa tambin protege a la fibra de los rayos ultravioletas, ataques qumicos, abrasin, severas condiciones climticas, etc.

APLICACIONES Como hemos visto, los beneficios de este sistema de reforzamiento, y por ello su vasta aplicacin en diversas construcciones, se puede resumir en:

-Peso muy liviano (mnima carga muerta adicional)-Alta durabilidad, anticorrosivo y bajo mantenimiento.-Rpida instalacin, con el consiguiente ahorro de dinero y tiempo de espera.-Mnimo incremente de espesor en la geometra del elemento.-Muy flexible, adaptable a todas las formas de los elementos Sus aplicaciones ms usuales vienen determinadas por:-Cambios en el uso o cargas en las edificaciones.-Defectos en el diseo o construccin.-Cambios en las normas de diseo.-Deflexiones excesivas, etc.

APLICACIONES EN VIGAS

Al aplicarse en vigas, incrementa sensitivamente la capacidad de resistencia a la flexin y al corte en estos elementos. La resistencia adicional es tal, que una viga agrietada por las cargas a las que ha sido sometida, reforzada de extremo a extremo posteriormente con este sistema, puede llegar a superar su capacidad de carga adicional.Al aplicar este sistema en la cara del fondo de la viga, en su longitud, incrementamos su resistencia a la flexin, controlando mejor su deflexin, mientras que si se aplica en las caras laterales, incrementamos su resistencia al corte.

Reforzamiento por corte y flexin deviga estructural APLICACIONES EN MUROS DE CONCRETO O ALBAILERIAEl uso de este sistema en muros de concreto o de albailera ayuda a absorber las cargas de compresin o laterales (flexin) que se puedan presentar. Se puede usar en placas, muros de sostenimiento, paredes cilndricas de los reservorios, cajas de ascensor, estructuras industriales sujetas a posibles presiones de explosiones, etc.

Posibilidades dereforzamiento en un muro.APLICACIONES EN COLUMNAS

Una de sus aplicaciones ms usuales consiste en incrementar la resistencia a la flexin y dotar de mayor confinamiento a las columnas. Este es un sistema de bajo costo en comparacin a tener que agrandar la seccin de la columna, con la consiguiente prdida de la apariencia arquitectnica original. Una vez reforzada y recubierta la columna, el cambio en la apariencia es nulo, pero muy significativo en resistencia

Preciso instante de colocacin de lafibra sobre el saturante, en una columnaAPLICACIONES EN LOSAS

Al aplicar este sistema de reforzamiento en losas aligeradas o macizas armadas en una o dos direcciones, las cargas de servicio pueden ser sustancialmente incrementadas, manteniendo un control de su deflexin. Otras estructuras que pueden ser reforzadas son tableros de puentes, losas de piso de concreto, losas de estacionamiento, losas industriales.

Preparacin previa de la superficieen una losa aligeradaColocacin de la segunda mano desaturante sobre la fibra de carbonoGRACIAS