Titulo HIGH PERFORMANCE STEEL FIBER REINFORCED-CONCRETE MECHANICAL BEHVIOR

Autores

Alumnos de la materia de materiales compuestos

Palabras clave : Concreto, fibras de acero, agrietamiento, contraccin plstica, consistencia de la mezcla, resistencia a compresin, tensin, mdulo de elasticidad, tenacidad, impacto, contraccin por secado, resistencia residual, modulo de elasticidad, .

RESUMEN

En este artculo se presentan los resultados de un estudio experimental de caracterizacin de concretos de utra-alto comportamiento reforzados con fibras de acero, evaluando parmetros como resistencia a compresin, mdulo de elasticidad, tenacidad a compresin, resistencia a flexin, resistencia residual a flexin y energa de fractura. El programa de ensayos de caracterizacin consisti en la elaboracin de probetas cilndricas y prismticas de concreto reforzado con fibras. As mismo se fabricaron probetas de concreto sin ningn tipo de refuerzo como parmetro de referencia. De los resultados se observ

I. INTRODUCCION

En los ltimos aos, la construccin con ultra-alto rendimiento reforzado con fibra de hormign se ha incrementado significativamente, tanto en Europa y en todo el mundo.El concreto reforzado con fibra es utilizado ampliamente en infraestructura debido a sus propiedades mecnicas mejoradas tales como dureza, ductilidad, durabilidad, y control de grita. Las fibras de acero, vidrio, naturales y sintticos se han utilizado por ms de 40 aos en la industria como losas, pisos y pavimentos, principalmente para reducir la contraccin y craqueo trmico, reducir el espesor de la losa, y aumentar la distancia permisible conjunta. Las pruebas experimentales muestran que las fibras aumentan la flexin y capacidad de carga ltima en proporcin a su volumen y relacin de aspecto. [1] Las innovaciones en los materiales, mtodos y tecnologas son esenciales para encontrar soluciones rentables para abordar el deterioro de las estructuras. Entre los materiales innovadores utilizados para las estructuras, es el concreto de ultra alto comportamiento reforzado con fibras (UHPFRC) ofrece muchas ventajas sobre el concreto convencional tales como alta resistencia, alta ductilidad y durabilidad. UHPFRC es una opcin prometedora para su uso como losas, viga, pisos industriales entre otros. [2], [3], [5].

Estas ventajas significa que el peso propio del elemento estructural hecha de UHPFRC se reduce sustancialmente por la disminucin de la seccin transversal, y por lo tanto UHPFRC se puede aplicar a las estructuras de placa delgada tales como tableros de puentes largos lapso, techos y paredes delgadas. UHPFRC desarrolla una resistencia a la compresin superior a 150 MPa con la mejora de la tenacidad y el comportamiento de endurecimiento por deformacin-exposiciones, que exhibe una mayor capacidad de carga despus de la primera formacin de grietas, por la disminucin de agua-a-cemento relacin (w / cm) y aadiendo contenidos de alto volumen de fibras de acero. [4]

Este trabajo presenta los resultados de un estudio experimental realizado en el Laboratorio del Instituto de Ingeniera de la Universidad Autnoma de Nuevo Len, en el que se evala el comportamiento del concreto de utra alto comportamiento con adicin de fibras cortas de acero. El estudio comprende la fabricacin de la mezcla de concreto con tamaos de agregado grueso (4,7 mm), y dos contenidos de fibra de acero (0.5% y 1% en volumen de fibra), en mezclas con revenimiento promedio de 100mm. Se evalan las propiedades, en estado plstico, de revenimiento, masa unitaria, aire atrapado y agrietamiento por contraccin plstica, as como las propiedades mecnicas de resistencia a compresin, a tensin por compresin diametral, a flexin, resistencia residual, mdulo elstico, contraccin por secado y tenacidad.

II. Materiales y mtodos

Las mezclas fueron realizadas con cemento portland ordinario 30R resistente a sulfatos. El agregado fue arena silca con partculas menores de x micrmetros (x% pas la malla de x micrmetros). Se utiliz un superplastificante x.

Las fibras fueron de 13 mm de longitud y 0.21 mm de dimetro, relacin de aspecto: l/d = 62 y resistencia a la tensin de Fw= 2750 MPa.Mezclado curado y pruebasLos componentes fueron mezclados, ( ). Cuando se utilizaron fibras, stas fueron aadidas lentamente al revolvedora tipo () despus de que los materiales estuvieron bien mezclados y el concreto tuvo apariencia x.

Los moldes utilizados para los especmenes prismticos utilizados fueron metlicos de acuerdo a la norma x, al igual que los cilindros fueron elaborados de acuerdo a la norma x.

Fueron desmoldados al da siguiente y puestos en el cuerto de curado de acuerdo a la norma x

Resultados y discusin

El diseo de mezcla se realiz de acuerdo X mtodo cumpliendo con lo especificado para la obtencin de un concreto de ultra-alta resistencia y las fibras fueron mezcladas de acuerdo a lo indicado.

El diseo de mezclas de alta resistencia, se utilizaron, relaciones agua/cementante 0.25, relacin slice/material cementante S/C=0.14. El tamao del agregado grueso fue de 4.7mm. Se utilizaron dos porcentajes de volumen de acero de 0.5% y 1%.

Normatividad utilizada en las pruebas:

Compresin:

Mtodo de prueba estndar para determinar resistencia a la compresin para especmenes cilndricos de concreto de acuerdo a la ASTM C 39.

Este mtodo de ensayo consiste en aplicar una compresin carga axial en los cilindros a una velocidad que est dentro de un rango prescrito hasta que se produzca la falla. La resistencia a compresin de la muestra se calcula dividiendo la mximo carga alcanzada durante la prueba por el rea de seccin transversal del espcimen.Para este caso se moldearon y ensayaron especmenes cilndricas de 10 x 20 cm, de acuerdo a la normatividad vigente en cuento al mezclado, colado, vibrado, desmoldado y curado.Las pruebas se llevaron a cabo en una maquina x con capacidad x de acuerdo a lo establecido para este tipo de pruebas. Los especmenes se ensayaron a laos 28 das.

Mdulo de elasticidad y relacin de Poisson:

Mtodo de prueba estndar para determinar el mdulo de elasticidad y la relacin de Poisson en el concreto de acuerdo a la ASTM C 469.

Este mtodo de ensayo proporciona un valor de la relacin tensin y una relacin de lateral a la tensin longitudinal para concreto endurecido a cualquier edad y las condiciones de curado pueden ser que se han designado de acuerdo a la normatividad vigente en cuanto, mezclado, vaciado, vibrado, desmoldado y curado. Para esta prueba se realizaron cilindros de 10 X20 cm sometidos a tensin diametral.

Resistencia residual:

En esta investigacin se opt por evaluar la resistencia residual a tensin por flexin de vigas con tres puntos de acuerdo con la norma EN 14651 (x), de acuerdo a los modelos constitutivos de Ley cohesiva de energa de fractura. De acuerdo con la prueba CMOD (crack opening displacement) en la cual su principal caracterstica va asociada a los valores que la resistencia residual arroja para distintos valores de la apertura de grieta. Cada prueba proporciona un valor de carga vertical ejercida por la maquina sobre el espcimen de prueba. La resistencia residual para cada punto de anlisis en cada ensayo (fRj) se determina mediante la siguiente ecuacin:

Donde:Fi= (P) es la carga vertical aplicada en el punto de anlisis jL= (S) longitud de la viga en el claro de apoyos.B=(B) el ancho de la vigaHsp=(ao) peralte de la seccin central donde se encuentra la muesca de falla.

A partir de distintas resistencias residuales a tensin por flexin obtenidas para cada valor de referencia CMOD en las distintas vigas de prueba, puede determinarse los valores de las resistencias residuales caractersticas a tensin por flexin (fRjK). El concepto de resistencia caracterstica corresponde a la probabilidad de que el 95% de los resultados obtenidos superen a dicho valor, considerando que los resultados se distribuyen de acuerdo a la curva estadstica de tipo normal.

III. Resultados y Discusin

IV. Figuras tablas y fotos

V. Conclusiones

VI. Agradecimientos

VII. Bibliografa

[1] M. b. C. B. Barzin Mobasher, Backcalculation of residual tensile strength of regular and high performance fiber reinforced concrete from flexural tests., Conctruction and Building Materials, vol. 70, pp. 243-253, 2014.

[2] W. a. H. M. Hai Nguyen, Hybrid FRP-UHPFRC composite girders: Part "- Anlytical approach, Composite Structures, vol. 125, pp. 653-671, 2015.

[3] P. S. H. B. R. Yu, Static properties and impact resistance of a green Ultra-High Performance Hybrid Fiber Reinforced Concrete (UHPHFRC): Experiments and modeling., Construction and Building Materials, vol. 88, pp. 158-171, 2014.

[4] J. K. G. Z. Y.-. S. Y. Doo-Yeol Yoo, Effect of shrinkge-reducing admixture on biaxial flexural behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete, Construction and Building Materials, vol. 89, pp. 67-75, 2015.

[5] L. M. B. Z. G. C. E. Ferrier, Mechanical behaviour of ultra hign performance short fiber reinforced concrete whit internal fiber reinforced polimer bars., Composites, vol. part B, pp. 246-258, 2015.

[6] M. V. E. D. E. B. Katerin Habel, Development of the mecahical properties of an Ultra-High Performance Fiber Reiforced Concrete (UHPFC), Cement and Concrete Research, pp. 1362-1370, 2006.

[7] S. G. M. K. K. Marios N. Soutsos, Mix Design Machanical Properties, and Impact Resistance of Reactive Powder Concrete (RPC), International RILEM Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite in structural apllications, pp. 546-560, 2006.

VIII. Correspondencia