Hormigón reforzado con fibras recicladas
Introducción
Todo elemento de hormigón armado debe cumplir con las condiciones establecidas en los estados limite últimos y estados limite de servicio. En el ELS, se debe tener una particular atención a la limitación del ancho de fisuras. En el caso de estructuras en ambientes altamente agresivos o en depositos de liquidos, el ancho de las fisuras es importante en la determinación de la cuantia de acero de refuerzo necesaria.
En mezclas de hormigón reforzadas con fibras de acero en volumenes bajos o moderados (0.4% – 1%), se observa una notable mejora en la ductilidad y en la energia de fractura de la pieza, pero no se nota ninguna influencia en la capacidad resistente de la estructura. Naturalmente, el acero de refuerzo pasivo convencional no puede ser reemplazado con fibras, pero reforzar la matriz del hormigón mediante moderadas cantidades de fibras de acero produce un control más eficiente de la fisuración. La combinación de barras de refuerzo y fibras conlleva a una menor separación de fisuras y a una mayor capacidad resistente del hormigón frente a la fisuración, lo que se traduce en menores anchos de fisura.
El presente trabajo de investigación desarrolla la campaña experimental realizada por el Grupo de Hormigón Estructural de la UPM en el uso de hormigón armado reforzado con fibras en vigas y pilares de un hormigón convencional (fck≈30 MPa), armadura pasiva de refuerzo convencional (B-500 S) y fibras recicladas de neumaticos usados. Los resultados de anteriores trabajos de investigación confirman que es factible reforzar el hormigón con fibras, sin embargo, la naturaleza de las fibras (heterogenas, torcidas, y dificiles de controlar debido a la actuales tecnologias de reciclaje) hace que el uso de las mismas sea recomendable solo en pequeñas magnitudes volumetricas a fin de garantizar la trabajabilidad del hormigón.
La campaña experimental incluye ensayos de elementos de hormigón armado usando diferentes contenidos de fibras recicladas y comerciales. Los resultados son comparados a predicciones analíticas para desarrollar un modelo que determine anchos de fisura tomando en cuenta el tipo de fibra utilizado. El principal objetivo de esta investigación es la evaluación de la eficiencia de un nuevo tipo de tecnología de fibras con ventajas desde el punto de vista de la sostenibilidad debido al uso de material reciclado.
Programa Experimental
El programa experimental busca evaluar, en una mano, la viabilidad de fibras recicladas como elementos de refuerzo en el hormigón (considerando su influencia en la trabajabilidad de la mezcla) y en la otra mano, la efectividad de las fibras de acero en el control del espesor de fisuras. Por esta razón, se ensayaron vigas con zonas de momento constante y reforzadas tanto con fibras de acero como con barras de acero pasivo.
Medidas
La campaña estructural controla los siguientes datos:
• Carga Aplicada
• Deformaciones en los puntos de aplicación de carga y en el vano central.
• La deformación en la zona de compresión en ambas caras, correspondiente con la ubicación de la armadura de refuerzo longitudinal.
• La deformación en la zona de tracción en ambas caras, correspondiente con la ubicación de la armadura de refuerzo longitudinal.
Conclusiones
Las siguientes conclusiones pueden ser elaboradas del presente estudio:
• Las fibras recicladas de neumáticos usados proveen resultados y propiedades similares que las fibras comerciales en ensayos de flexo-tracción.
• La adición de fibras en el hormigón armado mejora el control del ancho de fisuras incrementando el tension stiffening y reduciendo la longitud de transferencia, ambos conduciendo a fisuras más pequeñas.
• El ancho promedio de fisuras se reduce en cada caso que se consideraron fibras.
• Los modelos disponibles en la literatura técnica y en el MC2010 describen con suficiente precisión la separación promedio de fisuras.
Financiación
Los ensayos se realizaron en el laboratorio de estructuras de la ETSICCP de la UPM dentro del marco del programa de investigación: Uso de Hormigones con Fibras Recicladas de NFU en Estructuras Integrales, patrocinado por COMSA-EMTE, S.A. y parcialmente financiado por el Centro de Desarrollo Tecnologico Industrial (CDTI) parte del Ministerio Español de Ciencia y Tecnologia, bajo el numero de proyecto IDI_2011480