Informe de Memoria Hormigon con fibra

UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE

FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN

Departamento de Ingeniería Civil

"ANÁLISIS DEL MEJORAMIENTO DE LAS

CAPACIDADES MECÁNICAS DEL

HORMIGÓN CON FIBRA BARCHIP R50".

Memoria para optar al grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al

título de Ingeniero Civil.

TOMÁS IGNACIO ESPINOZA ARAVENA

Profesor Guía : PhD Wagner Fleming Petri

Antofagasta, Chile

2014

2

Dedicado a mi familia a quien

agradezco todo los días por la

educación e incentivarme a

siempre seguir adelante...

3

Contenido

INDICE DE FIGURAS. ............................................................................... 13

INDICE DE TABLAS. ............................................................................... 23

CAPÍTULO 1 :INTRODUCCIÓN. ............................................................. 30

1.1 Generalidades. ..................................................................................... 30

1.2 Objetivos. ............................................................................................ 32

1.2.1 Objetivos generales. ...................................................................... 32

1.2.2 Objetivos específicos. ................................................................... 32

1.3 Justificación. ....................................................................................... 33

CAPÍTULO 2: DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA. ...................................... 34

2.1 Propiedades mecánicas de los materiales. .......................................... 34

2.1.1 Tensión. ......................................................................................... 34

2.1.2 Esfuerzo interno. ........................................................................... 34

2.1.3 Deformación unitaria. ................................................................... 34

2.1.4 Curva tensión deformación. .......................................................... 35

2.1.5 Elasticidad. .................................................................................... 37

2.1.6 Ley de Hooke. ............................................................................... 37

2.1.7 Ductilidad. ..................................................................................... 39

2.1.8 Tenacidad. ..................................................................................... 39

4

2.1.9 Resiliencia. .................................................................................... 39

2.2 El hormigón como material. ............................................................... 39

2.2.1 Definición. .................................................................................... 39

2.2.2 Composición. ................................................................................ 40

2.2.3 Cemento. ....................................................................................... 42

2.2.4 Árido. ............................................................................................ 44

2.2.5 Agua en el hormigón. ................................................................... 46

2.2.6 Curado del hormigón. ................................................................... 48

2.2.7 Fraguado y endurecimiento. ......................................................... 49

2.2.8 Resistencia y clasificación. ........................................................... 50

2.2.9 Dosificación. ................................................................................. 52

2.3 El hormigón reforzado con fibra. ........................................................ 53

2.3.1 Antecedentes. ................................................................................ 53

2.3.2 Definición. .................................................................................... 54

2.3.3 Aporte de la fibra al hormigón...................................................... 55

2.3.4 Tipos de fibra. ............................................................................... 55

2.3.5 Consideraciones sobre los componentes del hormigón con fibra. 56

2.4 Tipos de hormigones reforzados con fibra. ........................................ 59

2.4.1 Hormigón reforzado con fibras de vidrio. .................................... 59

2.4.2 Hormigón reforzado con fibras de acero. ..................................... 59

2.4.3 Hormigones reforzados con fibra poliméricas. ............................ 61

5

2.5 Fibra BARCHIP R50 EPC. ................................................................. 64

2.5.1 Características generales. .............................................................. 65

2.5.2 Ventajas. ....................................................................................... 65

2.5.3 Dosificación. ................................................................................. 66

2.5.4 Mezclado. ...................................................................................... 66

2.5.5 Manejo y almacenaje. ................................................................... 66

2.6 Fibra DRAMIX 3D. ............................................................................ 67

2.6.1 Características generales. .............................................................. 67

2.6.2 Ventajas. ....................................................................................... 67

2.6.3 Dosificación. ................................................................................. 68

2.6.4 Mezclado . ..................................................................................... 68

2.6.5 Manejo y almacenaje. ................................................................... 68

CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO. ........................................................... 69

3.1 Introducción. ....................................................................................... 69

3.2 Maquinarias a emplear. ....................................................................... 69

3.2.1 Máquina universal automática tipo DEUA TRAYVOU. ............. 69

3.2.2 Servotronic C090-07 Y Bastidor C090-07. .................................. 72

3.3 Características generales de los ensayos. ............................................ 75

3.3.1 Resistencia del hormigón. ............................................................. 75

3.3.2 Dosificación de la fibra BARCHIP R50....................................... 75

3.3.3 Dosificación de la fibra DRAMIX 3D. ........................................ 75

6

3.3.4 Cantidad de días a los que se ensayarán las probetas. .................. 75

3.3.5 Condiciones de curado y fraguado y desmoldaje. ........................ 76

3.3.6 Granulometría. .............................................................................. 76

3.3.7 Árido conseguido con el proveedor. ............................................. 77

3.4 Dosificación del hormigón. ................................................................. 79

3.4.1 Resistencia media. ........................................................................ 79

3.4.2 Cantidad de agua. .......................................................................... 80

3.4.3 Aire. .............................................................................................. 81

3.4.4 Relación agua cemento. ................................................................ 82

3.4.5 Áridos. ........................................................................................... 83

3.5 Características de los ensayos a compresión. ..................................... 87

3.5.1 Introducción. ................................................................................. 87

3.5.2 NCh 1037 of 77............................................................................. 88

3.5.3 Características de las probetas. ..................................................... 90

3.5.4 Fabricación de la probeta. ............................................................. 90

3.5.5 Ensaye de las probetas. ................................................................. 93

3.5.6 Comparación de resultados. .......................................................... 94

3.5.7 Evaluación de los datos. ............................................................... 95

3.6 Característica de los ensayos a Flexotracción. ................................... 97

3.6.1 Introducción. ................................................................................. 97

3.6.2 NCh 1038 of 77 Ensayo de tracción por flexión. ......................... 98

7

3.6.3 Características de las probetas. ................................................... 100

3.6.4 Fabricación de la probeta. ........................................................... 101

3.6.5 Ensaye de las probetas. ............................................................... 102

3.6.6 Comparación de resultados. ........................................................ 105

3.7 Características de los ensayos de absorción de energía. ................... 105

3.7.1 Introducción. ............................................................................... 105

3.7.2 UNE-EN 14488-5:2007. ............................................................. 105

3.7.3 Característica de las probetas. ..................................................... 107

3.7.4 Fabricación de la probeta. ........................................................... 108

3.7.5 Ensaye de las probetas. ............................................................... 109

3.7.6 Comparación de resultados. ........................................................ 113

3.8 Cantidad de ensayos a realizar. ......................................................... 113

3.8.1 Ensayos a compresión. ............................................................... 113

3.8.2 Ensayos a flexotracción........................................................... 114

3.8.3 Ensayos de absorción de energía. ............................................... 114

CAPITULO 4: ENSAYOS A COMPRESIÓN. ........................................ 116

4.1 Introducción. ..................................................................................... 116

4.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a compresión. ................... 116

4.2.1 Resistencia. ................................................................................. 116

4.2.2 Curva de resistencia característica del hormigón sin fibra. ........ 117

4.2.3 Consistencia de datos. ................................................................. 119

8

4.3 Comportamiento del hormigón con fibra BARCHIP R50 a

compresión. ............................................................................................. 121

4.3.1 Resistencia. ................................................................................. 121

4.3.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra

BARCHIP R50. ................................................................................... 122

4.3.3 Curvas de resistencia hormigón en función de la concentración de

fibra. ..................................................................................................... 124

4.3.4 Consistencia de los datos. ........................................................... 126

4.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a compresión.

................................................................................................................. 128

4.4.1 Resistencia. ................................................................................. 128


DRAMIX 3D. ...................................................................................... 129


fibra. ..................................................................................................... 130

4.4.4 Consistencia de los datos. ........................................................... 133

4.5 Comparación y conclusiones preliminares. ...................................... 135

4.5.1 Resistencia. ................................................................................. 135

4.5.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra. ..... 136


fibra. ..................................................................................................... 136

CAPÍTULO 5: ENSAYOS A FLEXOTRACCIÓN. ................................. 138

9

5.1 Introducción. ..................................................................................... 138

5.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a flexotracción . ................ 138

5.2.1 Resistencia. ................................................................................. 138

5.2.2 Energía absorbida. ...................................................................... 139

5.2.3 Comparación con la curva característica y resistencia a la

compresión. .......................................................................................... 141


flexotracción............................................................................................ 142

5.3.1 Curvas carga/deformación. ......................................................... 142

5.3.2 Resistencia. ................................................................................. 146

5.3.3 Resistencia residual después de la grieta. ................................... 150

5.3.3 Absorción de energía antes de la primera grieta en probetas

prismáticas con fibra BARCHIP R50 .................................................. 153

5.3.4 Absorción de energía después de la primera grieta en probetas

prismáticas con fibra BARCHIP R50 .................................................. 158

5.3.4.1 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14

días. ...................................................................................................... 158

5.3.4.2 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas con

28 días. ................................................................................................. 159

5.3.5 Absorción total de energía en probetas prismáticas con fibra

BARCHIP R50. ................................................................................... 161

10

5.4 Comportamiento del hormigón con fibra DRAMIX 3D a

flexotracción............................................................................................ 164


5.4.1.1 Hormigón a 14 días. ................................................................. 165

5.4.1.2 Hormigón a 28 días. ................................................................. 167

5.4.2 Resistencia. ................................................................................. 169

5.4.3 Resistencia residual después de la grieta. ................................... 173


prismáticas con fibra DRAMIX 3D ..................................................... 176


prismáticas con fibra DRAMIX 3D. .................................................... 180


DRAMIX 3D. ...................................................................................... 183


5.5.1 Curva carga/deformación. ........................................................... 187

5.5.2 Resistencia a la flexotracción. .................................................... 188

5.5.3 Carga máxima después de la grieta. ........................................... 190

5.5.4 Energía absorbida antes de la grieta. .......................................... 192

5.5.5 Energía absorbida después de la grieta. ...................................... 194

5.5.6 Absorción total de energía. ......................................................... 195

CAPÍTULO 6: ENSAYOS DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA. ................ 197

11

6.1 Introducción. ..................................................................................... 197

6.2 Comportamiento de absorción de energía del hormigón sin fibra. .. 197

6.3 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con fibra

BARCHIP R50. ....................................................................................... 199

6.3.1 Gráficos carga/deformación. ....................................................... 199

6.3.2 Resistencia. ................................................................................. 202

6.3.3 Absorción de energía. ................................................................. 206

6.4 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con fibra

DRAMIX 3D........................................................................................... 210

6.4.1 Gráficos carga/deformación. ....................................................... 210

6.4.2 Resistencia. ................................................................................. 212




6.5.2 Resistencia. ................................................................................. 220


CAPÍTULO 7 : CONCLUSIONES. .......................................................... 224

7.1 Introducción. ..................................................................................... 224

7.2 Resistencia. ....................................................................................... 224

7.2.1 Resistencia a la compresión. ....................................................... 224

7.2.2 Resistencia a la flexotracción. .................................................... 225

12

7.2.3 Ensayos de absorción de energía. ............................................... 225

7.2.4 Dosificación de mejor rendimiento en fibra. .............................. 225

7.3 Absorción de energía. ....................................................................... 227

7.4 Comparación económica. .................................................................. 229

7.5 Comparación final. ............................................................................ 229

BIBLIOGRAFÍA. ....................................................................................... 230

13

INDICE DE FIGURAS.

Figura 1: diagrama tensión deformación del acero ...................................... 36

Figura 2: Horno de preparación del clinker, INACESA. Antofagasta ........ 44

Figura 3 :Proceso de hidratación del hormigón. .......................................... 48

Figura 4: Proceso de hidratación del hormigón después de una hora. ......... 49

Figura 5: Interacción entre la fibra y el árido. ............................................. 58

Figura 6: Catálogo y partes de la prensa universal TRAVYOU. Gentileza

LIEMUN ...................................................................................................... 70

Figura 7: Gráfico obtenido por el sistema de medición integrado a la prensa

universal. Ensayo a viga prismática basado en la NCh 1037 of77. ............. 71

Figura 8:Gráfico obtenido por el sistema Servotronic, a través del ensayo

Efnarc 14488-5 de absorción de energía. ..................................................... 73

Figura 9: Gráfico de distribución de áridos basados en la EFNARC14488-5.

...................................................................................................................... 77

Figura 10: Batea con mezcla sin hidratar y fibra BARCHIP R50. .............. 91

Figura 11 : Proceso de fabricación de probetas. .......................................... 91

Figura 12: Compactación de las probetas a 25 golpes. ................................ 92

Figura 13: Almacenamiento de probetas en la cámara húmeda. ................. 93

Figura 14: Prensa MATEST para hormigón ensayado a compresión. ....... 94

Figura 15: Almacenaje de probetas prismáticas y cúbicas en la cámara

húmeda. ...................................................................................................... 102

Figura 16: Medición de las probetas prismáticas. ...................................... 103

Figura 17: Medición de probetas prismáticas. ........................................... 104

Figura 18:Probeta destruida Efnarc14488-05 ............................................ 106

Figura 19:Ensayo Efnarc 14488-05 ........................................................... 107

14

Figura 20: Fabricación paneles rectangulares EFNARC 14488-5. ........... 109

Figura 21: Secuencia de ensayo EFNARC 14488-5 .................................. 111

Figura 22: Falla excéntrica EFNARC 14488-5 ......................................... 112

Figura 23: Ensayo rechazado por falta de grietas en la falla en hormigón sin

fibra. ........................................................................................................... 112

Figura 24: Grieta producida en hormigon con fibra. ................................. 113

Figura 25 : Medición de prensa MATEST para ensayos a compresión. ... 117

Figura 26: Nidos de fibras producidas por concentraciones altas en

hormigones con fibra BARCHIP R50. ...................................................... 124

Figura 27: Falla de punzonamiento en probeta con fibra BARCHIP R50 con

concentración de 30Kg/m3. ....................................................................... 202


concentración de 50Kg/m3.. ...................................................................... 212

Figura 29: Nidos de fibras producidos en el hormigón sección 4.3.2 ....... 225

15

INDICE DE GRÁFICOS.

Gráfico 1: Corresponde al tipo Carga(KN)/Desplazamiento(mm) para

ensayo Efnarc 14488-5 de una probeta fibra DRAMIX 3D a 28días. ......... 73

Gráfico 2: Energía (J)/Desplazamiento(mm) para ensayo Efnarc 14488-5

correspondiente a una probeta con fibra DRAMIX 3D a 28 días. ............... 74

Gráfico 3 Comparación de la granulometría el proveedor con la norma

EFNARC 144885-5 ...................................................................................... 78

Gráfico 4: factor t requerido para un determinado grado de confianza. ...... 79

Gráfico 5: Curvas granulométricas para dosificación NCh 163 of 79. ........ 84

Gráfico 6: Comparación de las granulometrías con NCh 163of 79 ............. 86

Gráfico 7: Curva característica del hormigón sin fibra. ............................. 118

Gráfico 8: Comparación de las curvas tipicas de resistencia. .................... 119

Gráfico 9: Resistencias características del hormigón con fibra BARCHIP

R50.

123

Gráfico 10 : Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en

función de la concentración de BARCHIP R50. ....................................... 125

Gráfico 11: Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión

del hormigón con fibra BARCHIP R50. .................................................... 126

Gráfico 12: Resistencias características del hormigón con fibra DRAMIX

3D- .............................................................................................................. 130

Gráfico 13: Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en

función de la concentración de DRAMIX 3D. .......................................... 132

16

Gráfico 14:Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión

del hormigón con fibra DRAMIX 3D. ....................................................... 133

Gráfico 15: Comparación de curvas de resistencia porcentual entre fibra

BARCHIP R50 y DRAMIX 3D................................................................. 136

Gráfico 16: Grafico tensión deformación del hormigón sin fibra. ............ 139

Gráfico 17 Energía absorbida por el hormigón sin fibra. .......................... 140

Gráfico 18: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con

concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 142


concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. .................... 143

Gráfico 20: Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días

con concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 143


concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ...................... 144


concentraciones de 15 y 20Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. .................... 145


concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50. ............................ 145

Gráfico 24: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a

14 días con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................ 147


28 días con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................ 148

Gráfico 26: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla

sin fibra para probetas con BARCHIP R50. .............................................. 149

17

Gráfico 27: Rango de valores de carga máxima después de la grieta para

hormigones a 14 días con fibra BARCHIP R50. ....................................... 151


hormigones a 28 días con fibra BARCHIP R50. ....................................... 152

Gráfico 29: : Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días

con fibra BARCHIP R50. .......................................................................... 153

Gráfico 30: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de

la primera grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............ 155


la primera grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............ 156

Gráfico 32: Variación de la energía absorbida en función de probetas sin

fibra para hormigones con BARCHIP R50. ............................................. 157

Gráfico 33: Rango de valores de energía absorbida después de la primera

grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............................. 159


grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............................. 160

Gráfico 35 Comparación de la energía absorbida después de la grieta en

probetas a 14 y 28 días con fibra BARCHIP R 50. ................................... 161

Gráfico 36: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 162


BARCHIP R50. .......................................................................................... 163

Gráfico 38: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas

con fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra......................... 164

18


concentraciones de 10 y 20Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ....................... 165


concentraciones de 30 y 40Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ....................... 166


concentraciones de 50Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ............................... 166


concentraciones de 10 y 20 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ...................... 167


concentraciones de 30 y 40 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. ...................... 168


concentraciones de 50 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D. .............................. 168


14 días con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ................... 170


28 días con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ................... 171

Gráfico 47: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla

sin fibra para probetas con DRAMIX 3D. ................................................. 172


hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D. .......................................... 174


hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D. .......................................... 175

Gráfico 50: Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con

fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 176

19

Gráfico 51:Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de

la primera grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ............... 177


la primera grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ............... 178

Gráfico 53: Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en

función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D. ........... 179


grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ................................ 181


grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ................................ 182

Gráfico 56: Comparación de la energía absorbida después de la grieta en

probetas a 14 y 28 días con fibra DRAMIX 3D. ....................................... 183


DRAMIX 3D. ............................................................................................. 184


DRAMIX 3D. ............................................................................................. 185

Gráfico 59: Comparación de la energía total absorbida a 14 y 28 días en

probetas con fibra DRAMIX 3D. ............................................................... 186

Gráfico 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas

con fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra. ........................... 187

Gráfico 61: Comparación de gráficos carga/deformación del hormigón con

fibra y sin fibra. .......................................................................................... 188

Gráfico 62: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 14 días. ....... 189

Gráfico 63: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 28 días. ....... 190

Gráfico 64 : Carga máxima después de la grieta a en probetas 14 días. .... 191

20

Gráfico 65: Carga máxima después de la grieta a en probetas 28 días. ..... 192

Gráfico 66: Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 14 días193

Gráfico 67:Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 28 días 193

Gráfico 68:Energía absorbida después de la grieta a los 14 días. .............. 194

Gráfico 69:Energía absorbida después de la grieta a los 28 días ............... 195

Gráfico 70: Energía total absorbida a los 14 días. ..................................... 196

Gráfico 71:Energía total absorbida a los 28 días. ...................................... 196

Gráfico 72: Carga/deformación para paneles rectangulares sin fibra. ....... 198

Gráfico 73: Absorción de energía en probetas sin fibra. ........................... 199

Gráfico 74: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra

BARCHIP R50 (5 y 10Kg/m3) .................................................................. 200

Gráfico 75: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra

BARCHIP R50 (15 y 20Kg/m3) ................................................................ 200

Gráfico 76:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra

BARCHIP R50 (30Kg/m3). ....................................................................... 201

Gráfico 77: Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en

los ensayos de absorción de energía con fibra BARCHIP R50. ................ 203

Gráfico 78:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción

de energía en hormigón con fibra BARCHIP a los 28 días. ...................... 205

Gráfico 79: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos

ensayos realizados. ..................................................................................... 206

Gráfico 80: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los

25mm, hormigón con fibra BARCHIP R50. ............................................. 207

Gráfico 81:Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP

.................................................................................................................... 208

21




DRAMIX 3D (10 y 20Kg/m3) ................................................................... 210


DRAMIX 3D (30 y 40Kg/m3) ................................................................... 211


DRAMIX 3D (50Kg/m3) ........................................................................... 211

Gráfico 86:Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en los

ensayos de absorción de energía con fibra DRAMIX 3D. ........................ 213


de energía en hormigón con fibra DRAMIX a los 28 días. ....................... 214



Gráfico 89: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los

25mm, hormigón con fibra DRAMIX 3D. ................................................ 216

Gráfico 90: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra

DRAMIX. ................................................................................................... 217



Gráfico 92: Comparación carga deformación. ........................................... 219

Gráfico 93: Comparación en la variación de resistencia entre fibras. ....... 220

Gráfico 94: Variación en la absorción de energía entre fibras. ................. 221

Gráfico 95: Resistencia en función del n° de fibras/m3. ........................... 222

22


ensayos realizados con fibra BARCHIP R50. ........................................... 226


ensayos realizados con fibra DRAMIX 3D. .............................................. 227

Gráfico 98: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra a flexotracción.

.................................................................................................................... 228

Gráfico 99: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra de absorción de

energía. ....................................................................................................... 228

23

INDICE DE TABLAS.

Tabla 1 :Resistencia relativa del hormigón en torno a los 28 días. ............. 50

Tabla 2: Resistencia del hormigón a flexotracción. ..................................... 50

Tabla 3: Resistencia del hormigón a compresión. ....................................... 51

Tabla 4: Propiedades mecánicas de las fibras. ............................................. 56

Tabla 5 Proporciones de dosificación en torno al tamaño máximo del árido.

...................................................................................................................... 61

Tabla 6: Características de la fibra BARCHIP R50 .................................... 65

Tabla 7: Características de la fibra DRAMIX 3D. ...................................... 67

Tabla 8: Características de los equipos C090-07 ......................................... 74

Tabla 9: Granulometría proporcionada por empresa PETREOS. ................ 78

Tabla 10: Condiciones para la obtención del factor S. ................................ 80

Tabla 11: Descenso del cono en función del tamaño máximo de árido. ..... 81

Tabla 12: Volumen de aire atrapado en función del tamaño máximo

nominal. ........................................................................................................ 82

Tabla 13: Resistencia media en función de la relación agua/cemento. ....... 82

Tabla 14 : Distribución las curvas granulométricas para dosificación. ....... 85

Tabla 15: Dosificación final a emplear para 1m3. ....................................... 86

Tabla 16: Dosificación a emplear para las probetas (Kg). ........................... 87

Tabla 17: Factor de desviación normal según el número de ensayos. ......... 96

Tabla 18: Evaluación el nivel de control e los ensayos según el coeficiente

de variación V1(%). ..................................................................................... 97

Tabla 19: Cantidad de probetas a compresión a realizar. .......................... 114

Tabla 20: Cantidad de probetas a flexotracción a realizar. ........................ 114

Tabla 21: Cantidad de probetas de absorción de energía a realizar. .......... 115

24

Tabla 22: Resistencia del hormigón a compresión sin fibra. ..................... 116

Tabla 23: Curva característica de resistencia del hormigón a compresión en

torno a los días. .......................................................................................... 118

Tabla 24: Análisis de factibilidad de datos y obtención del factor R. ....... 120

Tabla 25: Nivel de control de ensayos para los ensayos a compresión

realizados. ................................................................................................... 120

Tabla 26: Cargas máximas obtenidas en función de la concentración, fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 121

Tabla 27: Resistencias máximas a compresión en función de la

concentración , fibra BARCHIP R50. ........................................................ 122

Tabla 28: Resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.

.................................................................................................................... 122

Tabla 29: Resistencia relativa del hormigón con fibra BARCHIP R50 en

torno de su original sin fibra. ..................................................................... 124

Tabla 30:Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 126

Tabla 31: Determinación del factor S1 para probetas a compresión con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 127

Tabla 32: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con

fibra BARCHIP R50. ................................................................................. 127

Tabla 33: Nivel de control de ensayos para probetas a compresión con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 127


DRAMIX 3D. ............................................................................................. 128

25

Tabla 35: Resistencias máximas obtenidas en función de la concentración,

fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 129

Tabla 36:Resistencias promedios del hormigón con fibra DRAMIX 3D.. 129

Tabla 37:Resistencia relativa del hormigón con fibra DRAMIX 3D en torno

de su original sin fibra. ............................................................................... 131

Tabla 38 :Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra

DRAMIX 3D .............................................................................................. 133


DRAMIX 3D .............................................................................................. 134

Tabla 40: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con

fibra DRAMIX 3D. .................................................................................... 134


DRAMIX 3D. ............................................................................................. 135

Tabla 42: Resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra. .............. 138

Tabla 43: Energía absorbida por el hormigón sin fibra. ............................ 140

Tabla 44 :Resistencia del hormigón a flexotracción en torno a compresión.

.................................................................................................................... 141

Tabla 45 : Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas

concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................................. 146

Tabla 46: Resistencia a flexotracción en probetas a 28 días con distintas

concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................................. 147

Tabla 47: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 148

Tabla 48: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla

sin fibra para probetas con BARCHIP R50. .............................................. 149

26

Tabla 49: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con

distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................... 150

Tabla 50: Resistencia residual (q2) de la fibra en probetas a 28 días con

distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50. ................................... 152

Tabla 51: Energía absorbida por el hormigón antes de la primera grieta en

probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50. ............................................ 154


probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50. ............................................ 155

Tabla 53 :Energía promedio absorbida para hormigones con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 156

Tabla 54 : Variación de la energía absorbida en función de probetas sin

fibra para hormigones con BARCHIP R50. ............................................. 157

Tabla 55: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14

días con fibra BARCHIP R50. ................................................................... 158


días con fibra BARCHIP R50. ................................................................... 159

Tabla 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP

R50. ............................................................................................................ 161

Tabla 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP

R50. ............................................................................................................ 162

Tabla 59: Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra

BARCHIP R 50 .......................................................................................... 163

Tabla 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con

fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra. .............................. 164

27


concentraciones de fibra DRAMIX 3D. .................................................... 169


concentraciones de fibra DRAMIX 3D. .................................................... 170


DRAMIX 3D. ............................................................................................. 171

Tabla 64: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla

sin fibra para probetas con DRAMIX 3D. ................................................. 172


distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ...................................... 173


distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D. ...................................... 175


probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D. ............................................... 177


probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D. ............................................... 177

Tabla 69: Energía promedio absorbida antes de la primera grieta para

hormigones con fibra DRAMIX 3D. ......................................................... 178

Tabla 70:Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en

función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D. ........... 179


días con fibra DRAMIX 3D. ...................................................................... 180


días con fibra DRAMIX 3D. ...................................................................... 181

28

Tabla 73: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX

3D. .............................................................................................................. 184

Tabla 74:Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX

3D. .............................................................................................................. 185

Tabla 75: Promedio de energía total absorbida a flexotracción en probetas

con fibra DRAMIX 3D. ............................................................................. 186

Tabla 76: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con

fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra ................................... 187

Tabla 77: Resistencias máximas en probetas con BARCHIP R50 en ensayos

de absorción de energía. ............................................................................. 203

Tabla 78: Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de

energía para el hormigón con fibra BARCHIP R50. ................................. 204

Tabla 79: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra. 204

Tabla 80: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos


Tabla 81: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra

BARCHIP R50. .......................................................................................... 207

Tabla 82: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP

R50 ............................................................................................................. 207


.................................................................................................................... 208



Tabla 85:Resistencias máximas en probetas con DRAMIX 3D en ensayos

de absorción de energía. ............................................................................. 213

29

Tabla 86:Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de

energía para el hormigón con fibra DRAMIX 3D. .................................... 213

Tabla 87: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra. 214



Tabla 89: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra

DRAMIX 3D. ............................................................................................. 216

Tabla 90: Absorción de energía promedio en hormigón con fibra DRAMIX

3D. .............................................................................................................. 217

Tabla 91: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra

DRAMIX. ................................................................................................... 217



Tabla 93: Resistencia en función del n° de fibras/m3. .............................. 222

30

CAPÍTULO 1 :INTRODUCCIÓN.

1.1 Generalidades.

El hormigón es un material ampliamente usado en la construcción debido a

economía, su trabajabilidad y capacidad de poder moldearse a cualquier

forma que se le desee.

Debido a su poca resistencia a la tracción y corte, las tecnologías han

llevado a reforzar el hormigón con barras de acero, convirtiendo al material

en hormigón armado.

Las nuevas demandas del mercado han llevado al hormigón a buscar nuevas

alternativas de refuerzo que mantengan su trabajabilidad y aumenten su

resistencia, buscando el diseño más económico.

El hormigón con fibra es una variable de refuerzo usada principalmente

como hormigón proyectado, debido a que aumenta la resistencia a la

tracción de forma general y homogénea en comparación al hormigón

reforzado con barras de acero.

Hay una gran cantidad de variedad de fibras utilizadas para reforzar el

hormigón, ya sea en tamaño, forma y material. Para esta memoria se

utilizara la fibra BARCHIP; fibra rugosa de polipropileno de 48mm de

longitud, y se comparará con una fibra de acero estándar.

La presente memoria pretende analizar las presuntas mejoras que puede

obtener el hormigón al agregarse esta fibra. En particular observar las

31

mejoras mecánicas que pueda obtener este material sobre el mismo material

sin fibra.

32

1.2 Objetivos.

1.2.1 Objetivos generales.

Contribuir al estudio de las propiedades, ventajas y desventajas del

hormigón con fibra.

1.2.2 Objetivos específicos.

Analizar las mejoras de las propiedades mecánicas que la fibra

BARCHIP le proporciona al hormigón como material, comparando

con los ensayos a flexión, compresión y ensayo de absorción de

energía

Encontrar la concentración de fibra mas óptima que brinde el mejor

rendimiento

Comparar resultados con hormigones que incluyan otras fibras.

33

1.3 Justificación.

Dentro de la tecnología de los materiales el mercado ha obligado a la

industria a optar por nuevas tecnologías que sean más eficientes,

disminuyendo costos y mejorando los niveles de seguridad laboral.

En ese sentido el hormigón con fibra es una tecnología relativamente nueva

y muy usada en la actualidad, ya sea como shotcrete, UHPC, Morteros,

entre otros). Existen distintos tipos de fibra, ya sea en su composición o

forma. Dentro del material que buenos resultados ha dado esta la fibra de

polipropileno.

Es por eso que nace la necesidad de mejorar las características del hormigón

como material y nace la necesitad de corroborar estudios hechos acerca de

esta fibra en especial.

34

CAPÍTULO 2: DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA.

2.1 Propiedades mecánicas de los materiales.

2.1.1 Tensión.

Se define tensión a la fuerza que actúa en un elemento de un cuerpo, por

unidad de área.

2.1.2 Esfuerzo interno.

Se definen como un conjunto de fuerzas y momentos estáticamente

equivalentes a la distribución de tensiones internas sobre el área de esa

sección. Así, por ejemplo, los esfuerzos sobre una sección transversal plana

de una viga son igual a la integral de las tensiones t sobre esa área plana.

Normalmente se distingue entre los esfuerzos perpendiculares a la sección

de la viga (o espesor de la placa o lámina) y los tangentes a la sección de la

viga (o superficie de la placa o lámina):

Esfuerzo normal: es el que viene dado por la resultante en el sentido

axial del elemento seleccionado σ, es decir, perpendiculares al plano

del elemento de área.

Esfuerzo cortante: es el que viene dado por la resultante de tensiones

en el sentido del plano del elemento de área, es decir ,tangencial al

área para la cual se pretende determinar el esfuerzo cortante.

2.1.3 Deformación unitaria.

Se define como el cambio de longitud por unidad de longitud. En términos

matemáticos viene dado por la siguiente expresión.

35

Donde:

: Deformación del elemento debido a una carga.

L: Longitud inicial del elemento

2.1.4 Curva tensión deformación.

Es una curva que se obtiene de forma experimental al medir la deformación

unitaria de una barra en función del esfuerzo normal que se le aplica. Este

comportamiento es propio del tipo de material que se estudia. A modo de

ejemplo, el acero es uno de los más estudiados en la ingeniería civil por su

vasta utilidad como material de construcción. Además su curva tensión

deformación es una de las más completas por pasar por muchos estados.

Según el código ACI 318-2008 su curva tensión deformación para tracción

se puede definir por los siguientes rangos (fig1).

36

Figura 1: diagrama tensión deformación del acero

2.1.4.1 Límite de proporcionalidad.

Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de

proporcionalidad, es un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la

tan conocida relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación

enunciada en el año 1678 por Robert Hooke. Cabe resaltar que, más allá la

deformación deja de ser proporcional a la tensión.

2.1.4.2 Limite de elasticidad o limite elástico.

Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma

original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual

llamada de formación permanente.

37

2.1.4.3 Punto de fluencia.

Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del

material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede

disminuir mientras dura la fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la

fluencia es característico del acero al carbono, mientras que hay otros tipos

de aceros, aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no

manifiesta.

2.1.4.4Esfuerzo máximo.

Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.

2.1.5 Elasticidad.

Suponemos que un cuerpo está formado por partículas pequeñas o

moléculas entre las cuales actúan fuerzas. Estas fuerzas moleculares se

oponen a cambios de forma del cuerpo cuando sobre el actúan fuerzas

externas.

Si un sistema externo de fuerzas se aplica al cuerpo sus partículas se

desplaza y estos desplazamientos mutuos continúan hasta que se establece

equilibrio entre el sistema externo de fuerzas y las fuerzas internas.

Se dice en este caso que el cuerpo está en deformación

2.1.6 Ley de Hooke.

Ley obtenida de experimentos realizados en barras primaticas sometidas a

tracción los cuales han hecho ver que entre ciertos límites, (rango elástico)

el alargamiento/acortamiento de una barra es proporcional a la fuerza

38

traccionante/compresora. Esta sencilla relación lineal entre fuerzas y

deformaciones fue enunciada por primera vez por el investigador Robert

Hooke en 1678-Robert Hooke. De potentia restitutiva 1678-. La propiedad

de alargamiento proporcional a la fuerza es válida para ciertos rangos de

valores para cada material

En términos matemáticos la ley de Hooke viene dada por la siguiente

expresión.

Donde

- P: Fuerza a la que se le somete el elemento. Para el caso de barra

prismática o probeta esta carga tiene que estar lo más centrada

posible.

- L: Longitud de la barra.

- A: Aérea de la sección transversal de la barra.

- E: Constante determinada por los experimentos de Hooke de la

relación esfuerzos vs deformación. Esta constante toma el nombre de

módulo de elasticidad y distinta según el material que se analice.

- Dada esta expresión se llega a una expresión más simple y

generalizada de la ley de Hooke dada como

39

Donde :

- : Deformación unitaria dada por

- : Tensión en el sentido axial del elemento

2.1.7 Ductilidad.

Capacidad de un material a deformarse ante un esfuerzo, sin presentar

rotura. A diferencia de la elasticidad, esta propiedad si considera el rango de

las deformaciones permanentes.

2.1.8 Tenacidad.

Capacidad de un material a deformarse andes de romperse. A diferencia de

la ductilidad este se traduce en la energía que absorbe a modo de

deformación el cuerpo desde que se comienza a cargar, hasta que llega a la

rotura.

2.1.9 Resiliencia.

Se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad

de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa

el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo

externo realizado para una cierta deformación.

2.2 El hormigón como material.

2.2.1 Definición.

Hormigón procede del término formicō (o formáceo), palabra latina que

alude a la cualidad de «moldeable» o «dar forma». El término concreto,

40

definido en el diccionario de la RAE como americanismo, también es

originario del latín: procede de la palabra concretus, que significa «crecer

unidos», o «unir». Concretus es una palabra compuesta del prefijo es com-

(unión) y el participio pasado del verbo crĕscere (crecer). Su uso en idioma

español se transmite por vía de la cultura anglosajona, como anglicismo (o

calco semántico), siendo la voz inglesa original concrete. Etimológicamente

concreto es sinónimo de concrecionado y concreción que es la unión de

diversas partículas para formar una masa.

2.2.2 Composición.

En términos científicos, el hormigón es un material compuesto empleado en

construcción, ya sea como mortero o estructura resistente, formado

esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos

de un agregado, agua y aditivos específicos.

El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento, que

(generalmente cemento Portland) mezclado con una proporción adecuada

de se produce una reacción de hidratación. Las partículas de agregados,

dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, se les llama áridos

(que se clasifican en grava, gravilla y arena).

La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un

agregado) se denomina mortero. Este sirve principalmente como adhesivo

para materiales de construcción como bloques, cerámicas o terminaciones.

El hormigón estructural contiene áridos que según las proporciones de cada

uno de sus constituyentes caracteriza a este material. Se considera hormigón

41

pesado aquel que posee una densidad de más de 3200 kg/m3 debido al

empleo de agregados densos (empleado protección contra las radiaciones),

el hormigón normal empleado en estructuras que posee una densidad de

2400 kg/m3 y el hormigón ligero con densidades de 1800 kg/m3

La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien

los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a

otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.), por este motivo es

habitual usarlo asociado a ciertas armaduras de acero, recibiendo en este

caso la denominación de hormigón armado, o concreto pre-reforzado en

algunos lugares; comportándose el conjunto muy favorablemente ante las

diversas solicitaciones. Cuando se proyecta una estructura de hormigón

armado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de

hormigón, los aditivos y el acero que hay que colocar en función de los

esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará

expuesto.

A finales del siglo XX, es el material más empleado en la industria de la

construcción. Se le da forma mediante el empleo de cajas denominadas:

encofrados. Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería,

tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso

en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su

utilización es imprescindible para conformar la cimentación. La variedad de

hormigones que han ido apareciendo a finales del siglo XX, ha permitido

que existan: hormigones reforzados con fibras de vidrio (GRC), hormigones

42

celulares que se aligeran con aire, aligerados con fibras naturales,

autocompactantes.

2.2.3 Cemento.

El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y

arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de

endurecerse al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos

(grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que

fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada

hormigón o concreto.

Desde el punto de vista químico consiste esencialmente en silicato cálcico

hidratado (S-C-H), este compuesto es el principal responsable de sus

características adhesivas. Se denomina cemento hidráulico cuando el

cemento, resultante de su hidratación, es estable en condiciones de entorno

acuosas. Además, para poder modificar algunas de sus características o

comportamiento, se pueden añadir aditivos y adiciones, existiendo una gran

variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado,

fluidificantes, impermeabilizantes, fibras, etc.

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en

proporción 1 a 4 aproximadamente;

de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen

orgánico o volcánico.

43

El cemento más utilizado como aglomerante en Chile para la preparación

del hormigón es el cemento portland. Este material se obtiene a través de la

pulverización del clinker portland (P. Kumar Mehta & Paulo J.M. Montero

(1986). Pretince-Hall International. ed (en Inglés). Concrete Structure,

Properties, and Materials (Segunda edición)), al que se le añade una o más

formas de yeso. Cuando el cemento portland es mezcla do con el agua, se

obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes

que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un

período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El

proceso de solidificación se debe a un proceso químico llamado hidratación

mineral.

El clinker portland se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura

que está entre 1350 y 1450 °C. El clínker es el producto del horno (fig 2)

que se muele para fabricar el cemento portland.

44

Figura 2: Horno de preparación del clinker, INACESA. Antofagasta

Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se

obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más

fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el

revestimiento externo de edificios.

2.2.4 Árido.

Se denomina árido al material granulado que se utiliza como materia prima

en la construcción. El árido se diferencia de otros materiales por su

estabilidad química y su resistencia mecánica, y se caracteriza por su

tamaño. No se consideran como áridos a aquellas sustancias minerales

utilizadas como materias primas en procesos industriales debido a su

composición química.

45

En cuanto a su forma se distinguen en redondeados (o rodados) y

procedentes de machaqueo. Este último presenta formas angulosas debido a

la fracturación mecánica necesaria para su obtención.

Las rocas de las que se extraen áridos naturales son:

Rocas calcáreas sedimentarias (caliza y dolomía)

Arenas y gravas

Rocas ígneas y metamórficas (granito, basalto y cuarcita)

El árido artificial es el que procede de un proceso industrial y ha sido

sometido a alguna modificación físico-química o de otro tipo.(como por

ejemplo arcilla)

El árido reciclado es el que resulta del reciclaje de residuos de demoliciones

o construcciones y de escombros.

En el caso de los áridos, estos son los responsables de la estructura

resistente del material. El árido que tiene mayor responsabilidad en el

conjunto es la arena. Según Jiménez Montoya no es posible hacer un buen

hormigón sin una buena arena. Las mejores arenas son las de río, que

normalmente son cuarzo puro, por lo que aseguran su resistencia y

durabilidad. (Jiménez Montoya, op. cit., p.37-43)

Los áridos que se emplean en hormigones se obtienen mezclando tres o

cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una granulometría óptima.

Tres factores intervienen en una granulometría adecuada: el tamaño

máximo del árido, la compacidad y el contenido de granos finos. Cuando

46

mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las necesidades de

cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene limitado por las

dimensiones mínimas del elemento a construir o por la separación entre

armaduras, ya que esos huecos deben quedar rellenos por el hormigón y,

por tanto, por los áridos de mayor tamaño. En una mezcla de áridos una

compacidad elevada es aquella que deja pocos huecos; se consigue con

mezclas pobres en arenas y gran proporción de áridos gruesos, precisando

poca agua de amasado; su gran dificultad es conseguir compactar el

hormigón, pero si se dispone de medios suficientes para ello el resultado

son hormigones muy resistentes. En cuanto al contenido de granos finos,

estos hacen la mezcla más trabajable pero precisan más agua de amasado y

de cemento. En cada caso hay que encontrar una fórmula de compromiso

teniendo en cuenta los distintos factores.

2.2.5 Agua en el hormigón.

El agua, es considerada como materia prima para la confección y el curado

del hormigón, este debe cumplir con determinadas normas de calidad la

cual varía de país en país. Desde el punto de vista mecánico la relación de

agua con el cemento determina la resistencia a la compresión, durabilidad,

coeficientes de retracción y fluencia, es natural pensar eso, ya que, en

estricto rigor, si se tiene mucho cemento y poca agua, no todas las

partículas de este estarán recubiertas por agua, por lo cual habrán partículas

“secas” de cemento en la mezcla y la esta será débil. Por otro lado si la

mezcla tiene mucha cantidad de agua el cemento quedara muy acuosa y

estará diluida en el agua, por lo tanto hay un valor optimo de agua para

obtener una buena resistencia del hormigón.

47

Una cantidad de cemento, requiere de una cantidad fija de agua para

desarrollar todo su potencial de resistencia, se han comprobado dicha

cantidad de agua es un 26% la masa del cemento; esto quiere decir que cada

kilogramo de cemento requiere de alrededor 260 gramos de agua para

combinarse químicamente con ella.

La pasta formada por el agua y el cemento se vuelve porosa y más débil

cuanto más agua se emplea en la mezcla.

Un hormigón con pasta en consistencia optima solo se puede conseguir en

laboratorio para fines de investigación y con procedimientos sofisticado.

De esta forma se pueden obtener resistencias superiores a 100Mpa. Para

fines prácticos, es decir hormigón que se pueda colocar en obra con la

docilidad suficiente, no hay más remedio que diluir la pasta para que pueda

“mojar” las partículas de piedra y se pueda moldear y trasladar de forma

eficiente. Las cantidades de agua que se emplean corrientemente son de 55

a 60% de la masa del cemento con lo cual la resistencia del hormigón se ve

reducida a más de la mitad de su máximo potencial. Pero hay obreros y

profesionales que emplean cantidades de agua aun mayores, reduciendo la

resistencia a niveles poco seguros. Por lo tanto hay que tratar de utilizar el

agua mínima que cumpla las condiciones de trabajabilidad y resistencia.

En caso que se necesite hormigones dóciles y de alta resistencia se puede

contar con aditivos que logran el objetivo de resistencia y docilidad con

poco porcentaje de agua.

48

2.2.6 Curado del hormigón.

Cuando se realiza la mezcla de hormigón, la reacción termo química de la

mezcla libera agua, lo cual es perjudicial para lo que se quiere ya que se

pierda agua del proceso de amasado y el hormigón no gana resistencia. El

proceso con el que se mantiene hidratado el hormigón durante el desarrollo

de su resistencia se llama curado.

2.2.6.1 Resistencia en función del agua.

Cuando el hormigón es hidratado, las moléculas de agua humedecen la

superficie de las partículas de cemento (fig 3).

Figura 3 :Proceso de hidratación del hormigón.

A los pocos minutos el cemento se convierte en un gel coloidal,

desarrollando fibrillas o tentáculos que parten cada grano, formando un

entramado. A las pocas horas solo pocas partículas se habrán hidratado por

completo (fig 4).

49

Figura 4: Proceso de hidratación del hormigón después de una hora.

Por lo tanto es indispensable mantener el agua de amasado en el hormigón

para que de esta forma, estas ingresen al interior de todas las partículas de

cemento. Por lo tanto si se deja secar el hormigón, se detiene el proceso de

hidrólisis en forma permanente.

2.2.7 Fraguado y endurecimiento.

La principal cualidad de la pasta de hormigón es que el proceso de fraguado

y endurecimiento son un único proceso de hidratación continua tal como se

presento anteriormente. A medida que el cemento invadido por el agua, el

gel que se forma consta de fibrillas más gruesas y largas las que se

entraman dando mayor resistencia al hormigón. (Soria, op. cit., p.158-162)

En condiciones normales un hormigón portland normal comienza a fraguar

entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y

termina el fraguado trascurridas sobre 10 ó 12 horas. Después comienza el

endurecimiento que lleva un ritmo rápido en los primeros días hasta llegar

al primer mes, para después aumentar más lentamente hasta llegar al año

donde prácticamente se estabiliza. (Tejero, op. cit., p.103) En el cuadro

siguiente se observa la evolución de la resistencia a compresión de un

50

hormigón tomando como unidad la resistencia a 28 días, siendo cifras

orientativas (Jiménez Montoya, op. cit., p.128)

Tabla 1 :Resistencia relativa del hormigón en torno a los 28 días.

Edad del Hormigón en

días

3 7 28 90 360

Resistencia a compresión 0,4 0,65 1 1,2 1,35

2.2.8 Resistencia y clasificación.

Según su utilización, es la resistencia quien le da nombre al hormigón,

siendo este diferenciado por su resistencia a flexotracción (HF) o el más

usado que es la resistencia alta compresión (H).

Tabla 2: Resistencia del hormigón a flexotracción.

Grados de flexotracción Resistencia especificada,

MPa (kgf/cm²)

HF3 3 30

HF3,5 3,5 35

HF4 4 40

HF4,5 4,5 45

HF5 5 50

HF5,5 5,5 55

HF6 6 60

Para la clasificación del hormigón a flexotracción, la Norma chilena NCh

170 clasifica la resistencia máxima especificada del hormigón a

flexotracción, , medidas en probetas prismáticas de 150x150mm de área

51

transversal y 300mm como mínimo de largo. Estipulado por la norma

NCh1017 of 75 a la edad de 28 días.

Para el caso de clasificación por resistencia a compresión, la norma NCh

170 clasifica las probetas por su resistencia máxima especificada a

compresión, , medida en probetas cúbicas de 200mm de arista, de acuerdo

a la norma NCh 1017 y NCh 1037, a la edad de 28 días.

Tabla 3: Resistencia del hormigón a compresión.

Grados de compresión Resistencia especificada,

MPa (Kgf/cm²)

H5 5 50

H10 10 100

H15 15 150

H20 20 200

H25 25 250

H30 30 300

H35 35 350

H40 40 400

H45 45 450

H50 50 500

Como el hormigón es un material anisotropico, es imposible lograr que

todas las probetas tengan una sola resistencia. Al medir muchas probetas se

52

identifica que las resistencias máximas de las probetas se representadas por

una distribución normal. Para asegurarse que se tenga la resistencia

requerida, se establece un nivel de confianza que usualmente es de 95%. Lo

que se traduce en que solo el 5% de todas las probetas ensayadas fallen

antes de alcanzar el valor de resistencia para el que fueron diseñadas.

2.2.9 Dosificación.

La dosificación es el proceso en el cual los materiales tales como los áridos

(arena y grava), el agua y el cemento son mezclados en proporciones tales

para obtener la trabajabilidad y resistencia requerida en 1m3 de hormigón.

En resumen. La norma NCh 170 define la siguiente metodología para

obtener una dosificación.

1) Se debe tener la resistencia requerida , que naturalmente tiene que ser

mayor a la resistencia especificada . Para obtener se debe tener claro el

nivel de confianza que se ha de utilizar y la resistencia especificada .

2) Establecer la relación agua cemento en función de la resistencia del

hormigón. Esta se puede obtener de registros de ensayos anteriores que

demuestren que se cumpla con la resistencia media requerida.

Otra forma de obtenerla es de forma experimental. Consiste en hacer

pruebas según la NCh 1018 para muestras de cemento con diferente

relación de agua cemento pero con la misma docilidad requerida, de modo

que se produzcan resistencias mayores a la media requerida.

La última forma es utilizar las tablas 3 y 4 de la norma NCh 170 que

indican directamente la resistencia requerida. El único problema es que para

53

obtener la docilidad requerida en obra se debe utilizar la tabla 22, que está

en función del tamaño máximo nominal de árido. Esto puede resultar más

complejo a la hora de obtener lo requerido.

3) Se debe determinar la cantidad de áridos y su relación. Para esto se

requiere saber la granulometría y densidad, ya la relación optimas

resistencia y docilidad dada en la norma NCh 170.

4) Finalmente se añade un contenido de aire en función y del tamaño

máximo nominal del árido y los aditivos necesarios.

2.3 El hormigón reforzado con fibra.

2.3.1 Antecedentes.

Las fibras se han utilizado como refuerzo desde la antigüedad.

Históricamente, los pelos de caballo se utilizaban en el mortero y la paja en

ladrillos de barro. A principios de 1900, las fibras de asbesto(amianto) se

utilizaban en el hormigón, y , en la década de 1950 surge el concepto e

materiales compuestos y el hormigón reforzado con fibras fue uno de los

temas de interés. Había una necesidad de encontrar un reemplazo para el

amianto utilizando en materiales de construcción de hormigón y otros ,una

vez que los riesgos para la salud asociados con la sustancia fueron

descubiertos.

En la década de 1960, el acero, el vidrio (GFRC), y las fibras sintéticas,

como las fibras de polipropileno, se utilizan para el refuerzo del hormigón,

y la investigación de los hormigón reforzados con nuevas fibras continua en

la actualidad.

54

Los antecedentes más inmediatos se encuentran en 1911, año en el que

Graham utilizó por primera vez fibras de acero para incrementar la

resistencia y estabilidad del hormigón armado convencional. Sin embargo,

los primeros estudios científicos sobre este tema se deben a Griffith, en

1920, a los que siguieron en 1963 los de Romualdi - Bastón, y Romualdi-

Mandel.

2.3.2 Definición.

Carmona Malatesta & Manuel Cabrera Contreras (2008) definen el

hormigón con fibra de la siguiente forma:

"Se define hormigón con fibra al tipo de hormigón que en vez de

llevar refuerzos longitudinales gruesos como barras de acero, lleva

viruta o fibras de algún material".

La instrucción de hormigón estructural española en su Anejo 14 (2008)

completa tal definición agregando:

"Los FRC se definen como aquellos hormigones que incluyen en su

composición, fibras cortas, discretas y aleatoriamente distribuidas en

su masa".

Por otro lado el hormigón con fibras, la definición del ACI-544.1R-96

restringe definiendo al hormigón con fibra como.

"hormigón hecho a partir de cementos hidráulicos, contenido de

áridos finos, o finos y gruesos, y fibras discretas continuas".

55

Definición incompleta que no considera a los hormigones con fibra no

proyectados.

2.3.3 Aporte de la fibra al hormigón.

Los hormigones con fibra proporcionan una mayor energía de rotura

pudiendo implicar la sustitución parcial o total de armadura en algunas

aplicaciones; en el caso de que las fibras no tengan función estructural

suponen una mejora ante determinadas propiedades como por ejemplo el

control de la fisuración por retracción, incremento de la resistencia al fuego,

abrasión, impacto y otros. Mármol, Patricia (2010), comenta.

"Las fibras son empleadas en aplicaciones estructurales en busca de

beneficios adicionales en cuanto a reducción de mano de obra,

incremento de la durabilidad y reducción o eliminación de refuerzo

tradicional".

EL hormigón soporta esfuerzos a tracción que son transmitidos por

adherencia a las fibras. Una vez se ha producido micro-fisura estos

controlan la fisuración y reducen la intensidad de la misma a la vez que

mejoran la tenacidad.

2.3.4 Tipos de fibra.

Esencialmente, la naturaleza y el tipo de fibras determinan la efectividad de

la acción de refuerzo y la eficacia de la transmisión. En la actualidad se

utilizan diversos tipos de fibras. La tabla 2-3 muestra algunos de los

materiales más comunes empleados para fabricar fibras, con indicación de

sus principales características.

56

Tabla 4: Propiedades mecánicas de las fibras.

Tipo de

fibra

Diámetro

equivalente(m

m)

Densidad

(Kg/m3)

Resistenci

a a la

tracción

(MPa)

Modulo

de Young

(GPa)

Alargamien

to de rotura

(%)

Acrílico 0.02-0.35 1100 200-400 2 1.1

Asbesto 0.0015-0.02 3200 600-1000 83-138 1-2

Algodón 0.2-0.6 1500 400-700 4.8 3-10

Vidrio 0.005-0.15 2500 1000-

2600

70-80 1.5-3.5

Grafito 0.008-0.009 1900 1000-

2600

230-415 0.5-1

Aramida 0.01 1450 3500-

3600

65-133 2.1-4

Nylon 0.02-1 1100 760-820 4.1 16-20

Poliéster 0.02-0.4 1400 720-860 8.3 11-13

Acero 0.15-1 7840 345-3000 200 4-10

2.3.5 Consideraciones sobre los componentes del hormigón con fibra.

2.3.5.1 Cemento.

El cemento es un componente decisivo en la docilidad del material en

estado fresco y posteriormente en las características mecánicas del

hormigón endurecido. Se puede emplear cualquier cemento que cumpla con

los requisitos establecidos para un hormigón tradicional siempre que sea

capaz de proporcionar al hormigón las características que exige el proyecto.

Cuanto mayor sea el contenido de fibras y menor el tamaño del árido, será

necesario emplear una mayor cantidad de cemento con la finalidad de

proporcionar más pasta.

57

2.3.5.2 Agua.

Se puede emplear agua que cumpla con los requisitos tradicionales para

hormigón armado, poniendo especial atención a los agentes que puedan

afectar la fibra en particular. El aumento de la consistencia debido al uso de

las fibras debe ser compensado siempre con la adición de aditivos

reductores de agua, sin modificar la dosificación prevista. - EHE 2008

Anejo 14, recomendaciones para el uso de hormigón con fibra.

2.3.5.3 Áridos.

Los tamaños de áridos deben tener unos tamaños de partícula,

granulometría y formas adecuadas para un hormigón con fibra.

Se pueden emplear áridos rodados o machacados, siendo más adecuado el

empleo de los primeros (especialmente en la arena) ya que para valores

idénticos de relación agua/ cemento se obtiene mejor docilidad que con los

áridos machacados.

Respecto al contenido de finos, cuando se adicionan fibras de acero es

aconsejable incorporar mayor cantidad de finos para reducir el riesgo de

segregación, aumentar la cohesión y favorecer la movilidad de fibras.

La movilidad potencial de las fibras depende de la proporción de árido

grueso y del tamaño máximo de árido. Cuanto mayor sean estos dos

parámetros menor será la movilidad potencial de fibras.( Hannant 1978). La

JSCE (Japan Society of Engineers) plantea que el valor óptimo del tamaño

de árido sea inferior a la mitad de la longitud de la fibra.

58

Figura 5: Interacción entre la fibra y el árido.

Figura 5 Tamaño del árido en la distribución de la fibra (Hannant,1978).

Tamaños máximos de árido mayores de 20mm no son recomendados,

aunque en algunos estudios se han empleado áridos de hasta 38mm con

resultados satisfactorios -ACI-544.3r-08,2008-. Se recomienda que también

el tamaño del árido no supere:

2/3 de la longitud máxima de la fibra.

1/5 del lado menor del elemento

3/4 de la distancia entre las barras de armado.

La relación árido grueso/árido fino (Gr/Ar) suele reducirse respecto de lo

especificado para un hormigón tradicional con las mismas exigencias de

resistencia, ya que un mayor volumen de mortero facilita la movilidad de la

fibras. Se debe buscar una relación Gr/Ar óptima que proporcione docilidad

y resistencia deseada.

2.3.5.4 Aditivos.

Al adicionar fibras al hormigón (principalmente en altas proporciones), éste

sufre una reducción sustancial de docilidad. Con el fin de no adicionar agua,

59

ni afectar la resistencia y durabilidad esperadas, se emplean

superfluidificantes.

De cualquier manera , si se pretende hacer muy fluido un hormigón con un

volumen de fibras alto y no se controla adecuadamente la granulometría de

los áridos y de la distribución de fibras en el hormigón , puede producirse

conglomerados concentrados

2.4 Tipos de hormigones reforzados con fibra.

2.4.1 Hormigón reforzado con fibras de vidrio.

Con idea de reducir el grosor de las piezas de hormigón y hacerlos aptos

para su uso en cerramientos de fachada, se sustituyó el acero por hebras de

fibra de vidrio, que no requieren dicha protección, obteniendo así paneles

más finos (otra teoría, no documentada sugiere que el empleo de fibra de

vidrio surgió en un intento de ahorrar acero para la industria bélica durante

la II Guerra mundial). Finalmente en la década de los 60, empezó a utilizar

fibra de vidrio en sustitución del asbesto, por el potencial cancerígeno de

este ultimo. -Mármol Patricia (2010) Características del hormigón con fibra

de acero.

2.4.2 Hormigón reforzado con fibras de acero.

A diferencia de las fibras de vidrio, estas están formadas , por un

conglomerante hidráulico, generalmente cemento portland, áridos finos y

gruesos, agua y fibras de acero discontinuas cuya misión es contribuir a la

mejora de determinadas características de los hormigones.

60

Estos hormigones tienen menos docilidad que los hormigones tradicionales.

Debe proveerse una dispersión uniforme de las fibras y prevenirse una

segregación o agrupación de las mismas (erizos).

Los SFRC (Steel Fiber Reinforced Concrete) están constituidos

esencialmente por los mismos componentes que un hormigón tradicional.

La inclusión de las fibras, además de alterar el comportamiento del

hormigón en estado endurecido, también lo hace en estado fresco, por lo

que a algunos de los componentes se les exigen condiciones que en los

hormigones tradicionales no son necesarias.

En función de la cantidad de fibras que se van a adicionar al hormigón y de

la geometría de éstas, el material compuesto tendrá que sufrir ciertas

modificaciones respecto de un hormigón tradicional. Estas modificaciones

pasan principalmente por una limitación en el tamaño máximo del árido,

menores valores de relación grava- arena, mayores cantidades de aditivos

reductores de agua y mayor demanda de finos entre otros. La tabla 5

Muestra el rango de proporciones para un SFRC según el ACI Committee

544.1R-96 (2009).

61

Tabla 5 Proporciones de dosificación en torno al tamaño máximo del árido.

Componentes de la

mezcla

Tamaño máximo de árido (mm)

10 20 40

Cemento (kg/m3) 350-600 300-350 280-415

Agua/Cemento 0.35-0.45 0.35-

0.50

0.35-0.55

%árido fino-grueso 45-60 45-55 40-55

%árido ocluido 4-8 4-6 4-8

Fibras conformadas

(Vf%)

0.4-1.0 0.3-0.8 0.2-0.7

Fibras planas(Vf%) 0.8-2.0 0.6-1.6 0.4-1.4

2.4.3 Hormigones reforzados con fibra poliméricas.

Las fibras poliméricas atrajeron la atención de los investigadores para

reforzar el hormigón en la primera mitad de los años 60.

Estas ,están formadas por un material polimérico ya sea el polipropileno,

polietileno de alta densidad, aramida, alcohol de polivinilo, acrílico, nylons

o poliéster entre otros. Los cuales pasan por un proceso de extrusionado y

cortado.-ACI-544.1R

El polímero es una molécula de peso molecular elevado con una estructura

compleja, fruto de la repetición de una estructura menor llamada

monómero, el cual es un producto generalmente orgánico. La mayor parte

de los polímeros usados en la ingeniería se basan en los hidrocarburos, que

son moléculas formadas fundamentalmente a partir de átomos de hidrogeno

y carbono, dispuestas en distintas formas estructurales.

62

Uno de los principales aspectos a destacar que polímeros como el

polipropileno además de ser muy económicos con respecto a otras fibras

como las de acero, son químicamente inertes , muy estables en el medio

alcalino que supone el hormigón, presentando una superficie hidrófoba, por

lo que no absorbe agua durante la mezcla ni el posterior fraguado. Sin

embargo, este mismo aspecto supone a su vez un inconveniente en cuanto a

la adherencia de las fibras a la matriz cementosa. Otra desventaja de las

fibras de polipropileno es su bajo modulo de elasticidad.

Las fibras de polipropileno cumplen una doble tarea como plástico y como

fibra y eso es así, porque no se funden hasta los 160°C. Su resistencia a

tracción dureza y rigidez son mayores que las de los polietilenos ( que

además se funden a los 100°C), pero menor su resistencia al impacto. Una

desventaja importante de esta fibra es que son susceptibles a la degradación

por luz, calor y oxigeno; debido a esto es necesario añadirle un antioxidante

y un estabilizador a la luz ultravioleta lo que encarece la producción.

Hay que destacar las fibras multifilamento, que nacen como reemplazo de

las variedades de fibras monofilamento y que están encontrando una gran

aceptación en el mercado de las fibras poliméricas dado que parece que con

ellas se resuelve la falta de adherencia de las fibras con las matriz.

Las dimensiones de las fibras son variables, igual que su diámetro y forma.

Pueden clasificarse en:

- Micro-fibras<0,3mm diámetro.

- Macro-fibras≥ 0,3mm diámetro.

63

Las micro-fibra se emplean para reducir la fisuración por retracción plástica

del hormigón, especialmente en pavimentos y soleras, pero no asume

funciones estructurales. También se utilizan para mejorar el

comportamiento frente al fuego, siendo conveniente un elevado número de

fibras por Kg. Las micro fibras se caracterizan no sólo por sus

características físico-químicas sino también por su volumen de fibra, que

indica el número de fibras presentes en un kg de hormigón, dato que, a su

vez, depende de la longitud de la fibra y muy especialmente de su diámetro.

Las macro-fibras pueden colaborar estructuralmente, siendo su longitud

variable( desde 20mm a 60mm), la cual debe guardar relación con el

tamaño máximo del árido. La adición combinada de micro y macro fibras

puede aportar, mejorando no solo la resistencia a tracción del hormigón sino

también el comportamiento des deformación post falla de este. En caso de

fibras con longitudes relativamente elevadas (alrededor de 50mm), se

observa una importante pérdida de trabajabilidad del hormigón, incluso con

bajos contenidos de fibras, llegando a afectar los resultados del cono de

Abrams de hasta 75mm.

Las fibras de polipropileno al añadirse al hormigón se dispersan

perfectamente en todo el volumen de éste. Esto confiere a dicha matriz un

armado en tres dimensiones. Cabe destacar que a pesar de ser un elemento

discreto aporta continuidad a volumen de la pieza de modo tal que al

fracturarse no se separa. Todo ello ,sumando a las características de la fibra

(geometría y modulo elástico ), repercute en un incremento de la tenacidad (

64

capacidad de absorción de energía) y mejor recuperación en la zona post-

elástica.

Otra consecuencia lógica de empleo de la fibra de polipropileno en

sustitución del acero, es el aligeramiento de piezas y estructuras, dada la

marcada diferencia entre sus densidades. Esa misma densidad hace que la

fibra quede embebida en el hormigón durante el vibrado, de forma que no

aflora a la superficie en contacto con el molde y la estética de la pieza

permanece inalterada.

Por último, como todas las fibras, confiere una aportación extra resistente a

la abrasión e impacto. Ello sigue siendo una consecuencia de su gran

capacidad de absorción energética, puesto que para extraer una fibra de la

matriz se ha de consumir la energía equivalente que active los procesos de

desunión, estiramiento y extracción o deslizamiento.

2.5 Fibra BARCHIP R50 EPC.

Es una fibra sintética estructural de polipropileno modificado con

poliolefina elastométrica que se añade al hormigón y hormigón proyectado

para su refuerzo. Se caracteriza por ser resistente a las aguas ácidas y

condiciones corrosivas. La fibra tiene relieve para crea adherencia con la

pasta cemento, estas reemplazan la malla de acero. Su aplicación principal

es de refuerzo para el hormigón proyectado pero también se utiliza en

suelos y hormigones prefabricados. Esta fibra ha sido optimizadas para

estructuras de hormigón con una resistencia 30MPa, o mayor.

65

2.5.1 Características generales.

Tabla 6: Características de la fibra BARCHIP R50

Características Propiedades del material

Base de resina Poliolefina

Longitud 50mm

Resistencia a la tensión 640Mpa

Textura Superficial Relieve continuo

Cantidad de fibra/kg >35000

Modulo de Young 10Gpa

Densidad especifica 0,90 a 0,92

Punto de fusión 150-170°c

Punto de ignición >450°C

Precio aproximado $3000/Kg

2.5.2 Ventajas.

De manera común a todas sus aplicaciones industriales se le pueden atribuir

las siguientes ventajas.

- Reducción del desgaste de mangueras de bombeo

- Fibra liviana y fácil de manejar

- Resistencia igualable al acero

- No existe oxidación asegurando durabilidad

- Resistencia contra incendios debido a la minimización de la

exfoliación

- Escaso rechazo en hormigón proyectado en comparación a la fibra de

acero.

- Mayor resistencia al impacto, abrasión e impermeabilidad

66


Se puede dosificar la fibra entre 3 y 10 kg/m3, dependiendo de los

requisitos del proyecto. Una dosis típica sería 5 kg/m3 para reforzar

hormigón proyectado en excavaciones subterráneas.

2.5.4 Mezclado.

Se puede mezclar la fibra con el hormigón en cualquier etapa del proceso.

Normalmente en la planta de fabricación de hormigón, se echan las bolsas

de papel degradable a la cuba del camión hormigonera antes de cargar los

demás materiales. Las fibras se dispersen en forma automática después de 5

minutos girando la cuba de hormigón. Con una dosis de 7 kg/m3, el cono

podría bajar aproximadamente 20 mm.

Se puede bombear la fibra a través de mangueras de 50 mm sin problema.

Hay que asegurarse que las fibras puedan pasar por la rejilla del equipo de

bombeo.

2.5.5 Manejo y almacenaje.

Sacos degradables de 3kg cada uno y 432 kg/pallet.

Olefina resistente a la luz solar UV.

Pallet de plástico durable.

Lona de proyección de cada pallet.

Big bags disponibles para dosificadora automática o proyectos

especiales.

67

2.6 Fibra DRAMIX 3D.

Es una fibra de acero en forma de corchete utilizada para el reforzamiento

de hormigón. Esta fibra desarrollada por la empresa BEKAERT lleva más

de quince años en el mercado y según la misma empresa esta es la fibra con

mejor desempeño en el mercado. Sus aplicaciones son variadas, desde

piezas prefabricadas, losas de hormigón, hasta túneles reforzados con

Shocrette. Se adapta a cualquier hormigón y su dosificación típica ronda

entre 10 y 20kg/m3.

2.6.1 Características generales.

Tabla 7: Características de la fibra DRAMIX 3D.

Características Propiedades del material

Material Acero inoxidable

Longitud 60mm

Resistencia a la tensión 1100Mpa

Textura superficial Relieve continuo

Cantidad de fibras/Kg >4800

Modulo de Young 21Gpa

Punto de fusión <1400°C

Punto de ignición -

Precio aproximado $1000/Kg

2.6.2 Ventajas.

De manera común a todas sus aplicaciones industriales se le pueden atribuir

las siguientes ventajas.

- Parecido coeficiente de dilatación del hormigón.

- Fibra resistente en comparación a la mayoría.

- Resistencia igualable al acero.

- Trabaja casi al mismo tiempo que hormigón debido a su alta rigidez.

68


Se puede dosificar la fibra entre 10 y 50 kg/m3, dependiendo de los

requisitos del proyecto y tipo de fibra. Una dosis típica sería 15 kg/m3 para

reforzar hormigón proyectado en excavaciones subterráneas.

2.6.4 Mezclado .

Las fibras vienen agrupadas en grupos de a 10 formando un corchete. Para

poder separar las fibras y verterla en la mezcla de manera homogénea se

requiere que se dejen sumergir las fibras en un recipiente con agua hasta

quedar completamente sumergidas. Un pegamento de baja adherencia que

viene con la fibra, reacciona con el agua soltando las fibras de esta forma se

pueden trabajar de forma individual.

Se puede bombear la fibra a través de mangueras de 50 mm sin problema.

Hay que asegurarse que las fibras puedan pasar por la rejilla del equipo de

bombeo. Por otro lado no se recomienda utilizar concentraciones de fibras

sobre 40kg/m3 ya que acortan la vida útil del sistema de bombeo.

2.6.5 Manejo y almacenaje.

Sacos de 20kg cada uno y pallet de 1100kg.

Mantener en lugar seco.

No se deben apilar los sacos debido a que puede deformar las fibras.

69

CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO.

3.1 Introducción.

En este capítulo se definirán todas las condiciones de los ensayos y

objetivos detallados de la memoria, así como también los procedimientos a

seguir, las maquinarias a emplear para los ensayos y la cantidad de ensayos

para poder obtener lo ya descrito en el Capítulo I.

Los equipos a utilizar se rigen bajo las normas correspondientes. En este

caso hay 3 normas que predominan este estudio las cuales son.

NCh1038 of 77 Ensayo de resistencia a la flexotracción para probetas

prismáticas.

NCh 1037 of 77 Determinación de resistencia a la compresión en

probetas cilíndricas y prismáticas.

UNE-EN 14488-5:2007 determinación de absorción de energía en

paneles rectangulares para probetas de hormigón con fibra.

3.2 Maquinarias a emplear.

3.2.1 Máquina universal automática tipo DEUA TRAYVOU.

Fue traída desde Lyon en la década de los 70 a la Universidad Católica del

Norte (UCN) por la empresa francesa TRAYVOU con fines académicos.

Esta prensa puede realizar ensayos de compresión ,tracción y flexo-

compresión a muchos tipos de materiales siempre y cuando se tengan los

accesorios correspondientes. Su carga máxima es de 1000KN .

70

La máquina consta de un dispositivo hidráulico de perillas que hacen subir

una placa la cual aplica la fuerza sobre los testigos. En su diseño original el

dinamómetro de muestra constaba con un mecanismo de péndulos

integrados para medidas más exactas. Dentro del 2014, la máquina fue

mejorada remplazándose su mecanismo de dinamómetros por transductores

digitales. Además de eso se le agrego un sistema de deformimetros digitales

permitiéndole al sistema calcular deformaciones con una precisión de

0,01mm.

Figura 6: Catálogo y partes de la prensa universal TRAVYOU. Gentileza

LIEMUN

71

Hoy en día la prensa universal es capaz de interpretar datos obteniendo al

instante puntos de carga y deformación. Su sistema digital, ayudado por un

ordenador y un software, puede obtener gráficos de carga/deformación al

instante, lo que es útil para poder representar de mejor forma el

comportamiento mecánico del material a ensayar.

Figura 7: Gráfico obtenido por el sistema de medición integrado a la prensa

universal. Ensayo a viga prismática basado en la NCh 1037 of77.

Esta prensa solo será usada para los ensayos correspondiente a la NCh 1036

of77 para vigas prismáticas. Sus capacidades de carga (1000Kn) y la forma

de su bastidor le impiden realizar los ensayos de resistencia a la compresión

y absorción de energía.

72

3.2.2 Servotronic C090-07 Y Bastidor C090-07.

Ambos equipos fueron creados por la empresa italiana MATEST, e

incorporados a lo largo del 2014 en las dependencias de LIEMUN Calama.

En su conjunto, estos equipos cumplen con las características específicas y

necesarios para la realización el ensayo Efnarc 14488-05.

El bastidor C090-07 es un marco de "alta rigidez" y capacidad de 200Kn.

Sirve para ensayos de flexión en las probetas prismáticas de hormigón de

dimensiones máximas 150x150x600/750mm, y no solo eso ,bloques planos,

losas de pierda, y cualquier tipo de material que tenga dimensiones de

máximo 600mm de ancho y máximo de 250mm de altura..-Manual para

pruebas de hormigón MATEST.

Para el propósito de esta memoria, este bastidor cumple con las

características de apoyo de la norma Efnarc 14488-05.

3.2.2.1 Método Servotronic.

Hace referencia al sistema digital de medición impuesto en la máquina. Este

método de medición se ayuda de transductores muy sensibles de

deformación y carga, el cual digitaliza distintos parámetros experimentales.

En el caso de esta máquina, el sistema puede determinar la carga de primera

fisura, el gráfico de carga/deformación e integrarlo para obtener el gráfico

de energía absorbida. Estos datos pueden ser exportados y procesados en un

computador para obtener gráficos más específicos en el programa Excel.

73

Figura 8:Gráfico obtenido por el sistema Servotronic, a través del ensayo

Efnarc 14488-5 de absorción de energía.

Gráfico 1: Corresponde al tipo Carga(KN)/Desplazamiento(mm) para

ensayo Efnarc 14488-5 de una probeta fibra DRAMIX 3D a 28días.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Ca

rga

(Kn

)

Desplazamiento (mm)

Dramix 3D 10kg/m3

74

Gráfico 2: Energía (J)/Desplazamiento(mm) para ensayo Efnarc 14488-5

correspondiente a una probeta con fibra DRAMIX 3D a 28 días.

3.2.2.2 Especificaciones técnicas de los equipos C090-07.

Las características de medición de la máquina están descritos en la tabla 8.

Tabla 8: Características de los equipos C090-07

Características Propiedades

Deflexión mínima a la carga máxima 0,9mm

Capacidad de carga 200KN

Recorrido del pistón 110mm aproximadamente

Alimentación 230V 50Hz 750 W Monofásica

Dimensiones 990x97x1105mm

Peso 190-250 kg

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

En

ergía

(J)

Desplazamiento (mm)

Dramix 3D 10kg/m3

75

3.3 Características generales de los ensayos.

3.3.1 Resistencia del hormigón.

Según lo descrito en el manual BARCHIP R50 y DRAMIX 3D, ambas

fibras presentan buen rendimiento para hormigones cuya resistencia

nominal este sobre 25MPa, en el caso de esta memoria se utilizará una

resistencia igual a 30MPa.

3.3.2 Dosificación de la fibra BARCHIP R50.

Una dosificación típica de fibra sería entre 5 y 15kg/m3,más allá de eso de

eso el hormigón puede presentar alguna reducción de sus propiedades

mecánicas. Sea ese el caso, el objetivo de esta memoria pretende analizar

los cambios que genere esta fibra al hormigón, por lo que el rango de

dosificación de fibra BARCHIP R50 será entre 5 a 30 Kg/m3 en intervalos

de a 5 Kg/m3.

3.3.3 Dosificación de la fibra DRAMIX 3D.

El catálogo no especifica un rango de dosificación pero estudios

relacionados con fibras metálicas han trabajado con intervalos de 10 a

40kg/m3. En el caso de este estudio contemplara de 10 a 50kg/m3 de fibra

de acero en intervalos de 10kg/m3.

3.3.4 Cantidad de días a los que se ensayarán las probetas.

Estas dependerán del tipo de ensayo. Las probetas cubicas y se ensayarán a

los 7,14 y 28días. Con esto se pretende obtener un comportamiento de las

resistencias nominales del hormigón con y sin fibra. Por otro lado las

76

probetas para flexotracción se ensayaran a los 14 y 28 días y los paneles

solo a 28 días.

3.3.5 Condiciones de curado y fraguado y desmoldaje.

Todas las probetas serán desmoldadas a los 3 días de su fabricación, en el

intertanto se utilizara Nylon para recubrir los moldes y mantener su

humedad. Una vez desmoldadas serán sumergidas o serán llevadas a la

cámara de curado manteniendo un porcentaje sobre el 90% de humedad.

3.3.6 Granulometría.

El árido que se empleará en los ensayo debe cumplir con la curva

granulométrica propuesta por el ensayo EFNARC 14488-5, y a su vez

presentar tamaño máximo de árido no mayor a 10mm. La idea de este

concepto es homogenizar el hormigón ya que áridos gruesos pueden alterar

la capacidad interna de soporte concentrando las grietas alrededor de estos

lo que puede generar resultados más dispersos. Es por eso que se consiguió

árido bien graduado que cumpla dichas características con la empresa

regional. La curva granulométrica proporcionada por la norma EFNARC

14488-5 es la siguiente.

77

Figura 9: Gráfico de distribución de áridos basados en la EFNARC14488-5.

3.3.7 Árido conseguido con el proveedor.

Como se mencionó en el punto anterior, se consiguió áridos con la empresa

PETREOS en Antofagasta. Este árido fue encargado de manera que su

tamaño máximo de partícula no supere los 10mm y a su vez estuviera bien

graduado, de esta forma se garantiza que la dosificación del hormigón sea

más sencilla y prevenir discontinuidades por la distribución se los áridos.

Los datos de granulometría proporcionados por el proveedor para el árido a

utilizar son los siguientes.

78

Tabla 9: Granulometría proporcionada por empresa PETREOS.

Tamiz (mm) % en masa que pasa

12,5 100

10 100

5 95

2,5 78

1,25 58

0,635 41

0,315 27

0,16 10

Si se comparan los datos de granulometría de esta tabla con las curvas de la

norma Efnarc se obtiene lo siguiente.

Gráfico 3 Comparación de la granulometría el proveedor con la norma

EFNARC 144885-5

79

De esta forma el árido cumple las características impuestas por la norma

EFNARC 14488-5 y se puede utilizar en la fabricación de hormigones de

prueba.

La docilidad del hormigón para los ensayos será representada por un

cono de 2cm.

La mezcla a realizar se hará con un 95% de confianza.

La mezcla se hará con cemento de grado corriente marca INACESA.

3.4 Dosificación del hormigón.

3.4.1 Resistencia media.

Dada las características de la sección anterior, se ha de utilizar la norma

NCh 170 of 85 para realizar la dosificación teórica.

La resistencia media requerida se calcula según la siguiente expresión:

Donde t se toma según el factor de confianza dada la siguiente tabla.

Nivel de confianza % t

95 1,645

90 1,282

85 1,036

80 0,842

Gráfico 4: factor t requerido para un determinado grado de confianza.

80

Por otro lado se sabe las condiciones y se tiene control sobre estas para la

fabricación del hormigón por lo que el factor S viene dado de la siguiente

forma.

Tabla 10: Condiciones para la obtención del factor S.

Condiciones previstas para la ejecución

de la obra

S

< H-15 > H-15

Regulares 8 -

Medias 6 7

Buenas 4 5

Muy buenas 3 4

Considerando condiciones muy buenas de trabajo y un factor de confianza

95%, la resistencia media requerida para el hormigón será la siguiente.

Por lo que la resistencia media para la cual se diseñará el hormigón será de

35 Mpa.

3.4.2 Cantidad de agua.

La cantidad de agua viene dado netamente por la docilidad requerida. La

estimación de la cantidad de agua para hormigones con materiales

corrientes, considerando los áridos con humedad correspondiente al estado

de saturación de superficie seca, puede hacerse según los valores propuestos

en la siguiente tabla.

81

Tabla 11: Descenso del cono en función del tamaño máximo de árido.

Tamaño

máximo

nominal

Docilidad según descenso de cono, cm

0-2 3-5 6-9 10-15 16

63 0,135 0,145 0,155 0,165 0,17

50 0,145 0,155 0,165 0,175 0,18

40 0,15 0,16 0,17 0,18 0,185

25 0,17 0,18 0,19 0,2 0,205

0,2 0,175 0,185 0,195 0,205 0,21

12 0,185 0,2 0,21 0,22 0,23

10 0,19 0,205 0,215 0,23 0,24

Volumen estimado de agua por metro cubico de amasado dado por tabla 22

NCh170.

En el caso del hormigón a utilizar; para áridos de tamaño máximo 10mm y

cono entre 6-9cm se usaran 0,215m3 de agua (215 litros por m3).

3.4.3 Aire.

Para las mezclas de hormigón el aire depende netamente del tipo de árido

que se use. Para este caso la tabla 12 indica la cantidad de aire atrapado.

82

Tabla 12: Volumen de aire atrapado en función del tamaño máximo

nominal.

Tamaño máximo nominal, mm Volumen medio de aire atrapado, m3

63 0,003

50 0,005

40 0,01

25 0,015

20 0,02

12 0,025

10 0,03

Para este caso y por el tamaño del árido se considerara un volumen de aire

atrapado igual al 3% de 1m3 igual a 30lt.

3.4.4 Relación agua cemento.

Se determinará la razón agua-cemento a partir de la resistencia media

requerida en la tabla 3 de la NCh 170 los valores de relación agua cemento

para la mezcla es la siguiente.

Tabla 13: Resistencia media en función de la relación agua/cemento.

Razón agua-cemento en masa

Resistencia media requerida, Mpa

Cemento grado

corriente

Cemento grado

alta resistencia

0,45 34 43

0,5 29 36

0,55 25 31

0,6 21 26

0,7 16 20

0,75 14 17

0,8 12 15

0,85 10 13

83

Extrapolando la tabla anterior se obtiene que la relación agua cemento para

obtener una resistencia media requerida de 35Mpa debe ser de 0,44. Por lo

que la cantidad en peso de cemento a utilizar es de 215kg/0,44=489kg

(recordar que la densidad del agua es 1000kg/m3).

Finalmente la densidad real del cemento es 3000kg/m3 , por lo que el

volumen para un m3 es de 0,163m3.

3.4.5 Áridos.

Para el caso de los áridos, su volumen real, se pueden determinar con las

diferencias de volúmenes presentes en la mezcla. Un caso normal sugiere

separar ambas cantidades de áridos en arena y grava. Esto no es necesario

ya que el por un lado el árido requerido debe tener tamaño máximo de

partícula igual a 10mm y el árido proporcionado por el proveedor presenta

una curva granulométrica bien graduada.

Resumiendo lo anterior se tiene lo siguiente.

Donde:

= 215 litros

=30 litros

=163 litros

Por lo que la formula se resume en lo siguiente.

84

3.4.5.1 Distribuciones proporcionadas por la NCh 163 of 79.

La distribución granulométrica estimada para esta memoria no va a

requerir de áridos mayores a 10mm. La NCh 163 of 79 establece curvas

granulométricas a seguir para la dosificación de hormigones. Para este caso

la granulometría con combinaciones de suelos con tamaño máximo de

partícula 10mm viene dado en la siguientes curvas.

Gráfico 5: Curvas granulométricas para dosificación NCh 163 of 79.

85

Donde las zonas numeradas tienen el siguiente significado.

Zona1- Aceptable para granulometrías discontinuas Curvas limites C y D.

Zona 2 - Preferida curvas limites A Y B.

Zona 3 -Aceptable, con mayor necesidad de cemento y aguas; curvas B y C.

La siguiente tabla determina la distribución granulométrica a emplear

Tabla 14 : Distribución las curvas granulométricas para dosificación.

Tipo de curva

Tamiz A B C D

10 100 100 100 100

5 61 74 87 30

2,5 37 56 73 30

1,25 22 41 59 30

0,63 13 27 43 -

0,315 5 13 26 -

0,16 3 7 10 -

La comparación de las curvas de la NCh 163 y la enviada por el proveedor

se muestra en el siguiente gráfico.

86

Gráfico 6: Comparación de las granulometrías con NCh 163of 79

La curva se adopta con mucha precisión a la curva C, por lo que se

requerirá un poco más de agua y cemento.

Finalmente la dosificación a emplear para 1 metro cubico es la siguiente.

Tabla 15: Dosificación final a emplear para 1m3.

Ítem Masa

Agua 215Kg

Cemento 489kg

Áridos 1511kg

Total 2216kg

Dicha dosificación considera una densidad de partícula sólida promedio de

2550Kg/m3, medida en laboratorio y aproximada al valor dado por el

proveedor (2,6gr/cm3)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,16 0,32 0,64 1,28 2,56 5,12

% q

ue

pa

sa

Tamiz mm

Granulometría

A

B

C

Proveedor

87

De la misma forma, las dosificaciones a utilizar para las diferentes probetas

, en kilogramos, son las siguientes.

Tabla 16: Dosificación a emplear para las probetas (Kg).

Ítem 1m3 Rectangulares Cúbicos Prismáticos

Agua 215 7,74 1,72 2,56

Cemento 489 17,6 3,91 5,83

Áridos 1512 54,4 12,09 18,02

Total 2216 79,78 17,72 26,43

3.5 Características de los ensayos a compresión.

3.5.1 Introducción.

En el caso de la resistencia a la compresión, el hormigón tiene un buen

comportamiento aunque a pesar de eso, de todas formas los resultados de

los ensayos a compresión para probetas han sido contradictorios y en

algunos casos han demostrado que la fibra reduce la resistencia a la

compresión.- Mendoza Carlos , Aire Carlos, Dávila Paula. 2011 influencia

de las fibras de polipropileno en las propiedades del concreto en estados

plástico y endurecido.

En esta sección se detalla la norma a utilizar, los parámetros a estudiar y

procedimientos a seguir para establecer las propiedades que la fibra le

aporta al hormigón en los ensayos en compresión.

88

3.5.2 NCh 1037 of 77.

Este ensayo de compresión se aplica a probetas cúbicas y cilíndricas, la idea

principal de este ensayo es poder determinar el máxima carga a compresión

que resista dicha probeta junto con su esfuerzo.

El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que

depende de las condiciones que ha sido realizado. Entre estas condiciones,

las de mayor influencia son.

a. Forma y dimensiones de la probeta

Las probetas empleadas normalmente para determinar la resistencia a la

compresión son de forma cúbica o cilíndrica. De las primeras, se emplean

de preferencia as de 15 a 20cm de arista, y para la segunda las de 15cm de

diámetro y 30cm de altura.

b. Condiciones de ejecución del ensayo.

Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.

Estado de las superficies de aplicación de la carga

Centrado de la caga de ensayo

c. Características del hormigón

Tipo de cemento

Relación agua/cemento

Edad del hormigón

d. Condiciones ambientales

89

Temperatura

Humedad

El procedimiento de ensayo, descrito en la norma NCh 1037, se resume a

continuación

Se debe colocar la probeta en la máquina de ensayo de forma alineada y

centrada. Las probetas cúbicas se colocan con la cara de llenado

verticalmente y las cilíndricas asentados en una de sus caras planas

refrenadas . Al acercar la placa superior de las máquinas de ensayo se debe

asentarla sobre la probeta de modo de obtener un apoyo lo más uniforme

posible. La carga debe aplicarse de forma continua y sin choques a la

velocidad uniforme, de forma tal que la rotura se alcance en un tiempo igual

o superior a 100 segundos y que la velocidad de aplicación de la carga no

sea superior a 3,5 Kgf/cm2/seg. Finalmente se registra la carga máxima

expresada en kgf.

Finalmente la resistencia a la compresión se calcula de la siguiente forma

donde

S=superficie de carga

P=carga máxima.

90

3.5.3 Características de las probetas.

El alcance de esta norma se establece para probetas cubicas y cilíndricas.

Los resultados de esta norma deben corregirse y expresarse en la resistencia

máxima a compresión equivalente de una probeta cubica de 20x20x20cm.

3.5.3.1 Moldajes.

Todas las probetas a utilizar en este ensayo son de 20x20x20cm los

moldajes a utilizar están hechos de acero de 0,8cm de espesor.

3.5.3.2 Materiales a utilizar.

Las medidas de los materiales para realizar un panel son las siguientes.

12,09kg de árido graduado.

3,91kg de cemento

1,72lt de agua

la cantidad de fibra es variable en cantidad y concentración.

3.5.4 Fabricación de la probeta.

La fabricación de las probetas cubicas se realiza en forma manual. Se hace

mezcla en una batea con 1/4 de la cantidad total de materiales a utilizar para

hacer una probeta. En secó se mezclan 980gr de cemento con 3020gr de

árido graduado, una vez que este consistente y homogénea la mezcla se

agrega 440cc de agua. La fibra se puede agregar en seco o siempre y

cuando se garantice que la mezcla quede homogénea al final del proceso.

91

Figura 10: Batea con mezcla sin hidratar y fibra BARCHIP R50.

Figura 11 : Proceso de fabricación de probetas.

Una vez terminada la mezcla se vierte en el molde de acero el cual debe

tener un recubrimiento mínimo de desmoldante para evitar que el hormigón

92

se pegue a los bordes. Para evitar los huecos en el molde, se procede a

compactar cada mezcla de la batea en el molde con 25 golpes de un pisón.

Este proceso viene también ayudado con una placa de acero de 0,5cm de

espesor para así obtener un compactado más homogéneo.

Figura 12: Compactación de las probetas a 25 golpes.

Una vez terminada las probetas, estas son cubiertas con nylon por 3 días

para luego ser desmoldadas. Luego de ser desmoldadas son llevadas a la

93

cámara de curado donde se espera para ser ensayadas en los días

preestablecidos.

Figura 13: Almacenamiento de probetas en la cámara húmeda.

3.5.5 Ensaye de las probetas.

Para el ensaye de las probetas, estas son transportadas a la sede de

LIEMUN sector Norte, donde son ensayadas.

94

Figura 14: Prensa MATEST para hormigón ensayado a compresión.

Las probetas son colocadas al centro entre placas de acero, dejando las

caras de llenado apuntando hacia los lados. Se debe garantizar que la

probeta quede en el centro de las placas, de caso contrario la probeta puede

presentar concentración de tensiones. El gradiente de carga es de 10Kn/Sg y

la probeta se ensaya hasta alcanzar la rotura. Finalmente se registran los

valores máximos de carga los cuales son obtenidos por la prensa. Se

ensayarán probetas a los 7,14,28 y 90 días.

3.5.6 Comparación de resultados.

En el caso se las probetas a compresión de prevé la poca influencia de la

fibra al hormigón sin embargo este es el ensayo que más caracteriza la

propiedad más representativa del hormigón que es su resistencia a la

compresión, por lo que caracterizar la mezcla con o sin fibra puede dar

resultados que pueden ser utilizados de parámetro en el rol del hormigón en

95

los ensayos posteriores. Los resultados obtenidos en los ensayos de

compresión serán comparados entre sí en función de los siguientes gráficos:

Resistencia a la compresión/N° días, para el hormigón sin fibra.

Resistencia a la compresión/N° días, para distintos tipos de fibra.

Resistencia/Concentraciones de fibra.

3.5.7 Evaluación de los datos.

Finalmente se evaluaran los datos para verificar su fiabilidad. Esto se hará

con la norma NCH 1998 of 87 determinando para los grupos de datos

iguales, el coeficiente de variación de ensayo (%).

3.5.7.1 NCh 1998 of 89.

La NCh 1998 of 89 (Hormigón evaluación estadística de la resistencia

mecánica), cataloga si un grupo de datos es aceptable o no. Para el caso de

cualquier estudio que requiera de ensaye probetas de hormigón esta norma

es necesaria.

Los procesos de evaluación de esta norma se aplica para probetas a la

resistencia a compresión donde las probetas sean fabricadas y conservadas

de acuerdo a las normas chilenas respectivas.

El proceso para evaluar el nivel de los ensayos es el siguiente:

a) Calcular el intervalo promedio .

96

Donde:

- : Es la diferencia entre la resistencia máxima y mínima de un lote de

muestras.

-N: Número total de muestras.

b) Se debe calcular la desviación normal de ensayo de acuerdo con la

expresión:

en que los valores de , están indicados en la tabla 17 según el número de

probetas , que conforman la muestra.

Tabla 17: Factor de desviación normal según el número de ensayos.

Número de ensayos ,

2 1,128

3 1,693

4 2,059

5 2,326

6 2,534

c) Calcular el coeficiente de variación del ensayo , de acuerdo a la

expresión.

en que es la resistencia media del lote.

97

d) Finalmente el evaluación del nivel de control de los ensayos a

compresión se realiza a través de la siguiente tabla.

Tabla 18: Evaluación el nivel de control e los ensayos según el coeficiente

de variación V1(%).

Nivel de control de ensayos

0≤ ≤3,0 Excelente

3,0≤ ≤4,0 Muy bueno

4,0≤ ≤5,0 Bueno

5,0≤ ≤6,0 Aceptable

6,0≤ Deficiente

3.6 Característica de los ensayos a Flexotracción.


Una de las falencias más importantes del hormigón, como ya se mencionó

en algún momento, es su resistencia a la tracción. En particular es raro

encontrar elementos de hormigón sujetos a cargas de tracción pura, siendo

la flexión el esfuerzo que comúnmente más problemas produce en el

hormigón.

Los ensayos a flexotracción se realizan a probetas con formas de vigas de

acuerdo a las normativas vigentes, en forma paralela y complementaria

obtienen medidas de las deflexiones de las vigas para diferentes cargas, con

la finalidad de obtener los antecedentes necesarios para la elaboración de la

98

curva que permita evaluar la absorción de energía a través de los índices de

tenacidad.

3.6.2 NCh 1038 of 77 Ensayo de tracción por flexión.

Esta norma indica que la resistencia a la flexo tracción en función de la

carga máxima que puede soportar una viga prismática simplemente apoyada

con área transversal cuadrada y luz dependiendo del procedimiento.

Para determinar la resistencia a la flexotracción se pueden aplicar dos

procedimientos de acuerdo a las dimensiones básicas de la probeta.

a) Aplicar cargas de magnitud P/2 en los tercios centrales de la viga para

especímenes de altura mayor o igual a 15cm.La luz debe ser al menos 3

veces la altura de la probeta.

Si la fractura de la probeta se produce en el tercio central de la luz de

ensayo, calcular la resistencia a la tracción por flexión como la tensión de

rotura según la fórmula siguiente:

en que:

- R= tensión de rotura, N/mm2(kgf/cm2)

- P=carga máxima aplicada, N(kgf)

- L= luz de ensayo de la probeta, mm(cm)

- b= ancho promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)

- h=altura promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)

99

Si la fractura se produce fuera del tercio central de la luz de la probeta, en la

zona comprendida entre la línea de aplicación de carga y una distancia de

0,05L de esa línea, calcular la resistencia a la tracción por flexión como la

tensión de rotura según la fórmula siguiente:

en que:

a= distancia entre la sección de rotura y el apoyo más próximo medido a lo

largo de la línea central de la superficie inferior de la probeta, mm(cm).

Si la fractura se produce fuera del tercio central de la luz de ensayo y más

allá de la zona indicada anteriormente se deben desechar los resultados.

b) Aplicar carga P en el centro de la luz de ensayo para probetas de altura

menor a 15cm. La luz debe ser al menos 2 veces la altura de la probeta. Para

este caso la resistencia a la tracción por flexión se determina con la

siguiente expresión.

en que:

- R= tensión de rotura, N/mm2(kgf/cm2)

- P=carga máxima aplicada, N(kgf)

- L= luz de ensayo de la probeta, mm(cm)

100

- b= ancho promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)

- h=altura promedio de la probeta en la sección de rotura, mm(cm)

Ambos procedimientos no son alternativos y sus resultados no son

comparables.

De forma general se deben registrar los siguientes antecedentes para cada

probeta.

- ancho medio de la sección de rotura.

- altura medio de la sección de rotura

- luz del ensayo

- defectos exteriores en la probeta si fue refrentada o se usaron láminas

para el ajuste con las piezas de carga.

- carga máxima registrada.

3.6.3 Características de las probetas.

El alcance de esta norma se establece para probetas prismáticas de

dimensiones variadas en donde la luz de la viga debe ser al menos 2 veces

el alto de la probeta. Por otro lado esta norma puede aplicarse para probetas

con cargas de P/2 aplicadas a los tercios de la luz de la viga o con una carga

P aplicada a la mitad de la luz. En el caso de este estudio se realizarán los

ensayos con la carga P aplicada a la mitad de la luz, esto facilita la

integración de la cantidad de energía absorbida de la probeta.

101

3.6.3.1 Moldajes.

Todas las probetas a utilizar en este ensayo son de 15x15x53cm dejando

una luz de 45cm para en ensaye. Los moldajes a utilizar están hechos de

acero de 0,8cm de espesor.




5,83kg de cemento

2,56lt de agua


La fabricación de las probetas prismáticas también se realiza en forma

manual. La cantidad total de hormigón para llenar un molde de probeta

prismático es aproximadamente 1,5 veces lo que se necesita para una

probeta cúbica. Se hace mezcla en una batea con 1/6 de la cantidad total de

materiales a utilizar para hacer una probeta, cabe destacar que la cantidad

para hacer 1/6 de una probeta prismática es lo mismo que para hacer un 1/4

de una probeta cúbica por lo que se necesitan 6 bateas con 980gr de

cemento con 3020gr de árido graduado y 440cc de agua para poder llenar la

probeta. Los procesos de mezclado son los mismos que para las probetas

cúbicas

102

Una vez vertida la mezcla de una batea se procede a compactar cada mezcla

de la batea en el molde con 25 golpes de un pisón dada la cantidad de bateas

por molde, la compactación viene dada por 6 capas.

Una vez terminada las probetas, estas son cubiertas con nylon por 3 días

para luego ser desmoldadas. Luego de ser desmoldadas son llevadas a la

cámara de curado donde se espera para ser ensayadas en los días

preestablecidos.

Figura 15: Almacenaje de probetas prismáticas y cúbicas en la cámara

húmeda.


Para el caso de las probetas prismáticas estas son ensayadas a los 14 y 28

días, el ensayo se lleva a cabo en la prensa universal de LIEMUN UCN. Se

debe garantizar que la carga este perfectamente centrada y que la luz libre

103

de la viga sea de 45cm. En caso de no corroborar esto el ensayo se rechaza.

De la misma forma se tiene que verificar que la grieta obtenida por

flexotracción este cerca del centro de la probeta de lo contrario también se

rechaza el ensayo.

Figura 16: Medición de las probetas prismáticas.

104

Figura 17: Medición de probetas prismáticas.

Una vez corroborado esto se procede a hacer el ensayo.

Por limitaciones de la prensa, el ensayo se divide en dos partes. La primera

es para medir la carga y energía hasta la primera grieta producida en la

probeta ya que la máquina se detiene automáticamente ocurriendo dicho

fenómeno. Esta etapa del ensayo se realiza con un gradiente pequeño de 0,2

mm/min. La segunda parte del ensayo se realiza después de la primera

grieta y es volver a cargar el espécimen hasta que las fibras fallen

completamente y la probeta falle completamente. El objetivo de esto es ver

cuanta ductilidad le otorga la fibra al hormigón después que este falle. Esta

segunda parte se hace con un gradiente mayor de 5mm/min ya que se

alcanzan deformaciones grandes y tomaría mucho tiempo hacer dicho

ensayo con gradientes pequeños.

105


Los resultados obtenidos en los ensayos de flexotracción serán comparados

entre sí en función de los siguientes gráficos:

Carga/desplazamiento.

Energía/desplazamiento.

Energía absorbida hasta la primera grieta/desplazamiento.

Energía absorbida después de la primera grieta

Concentración de fibra/Carga máxima.

Concentración de fibra/Energía Absorbida.

3.7 Características de los ensayos de absorción de energía.


Estos ensayos determinan el parámetro que más caracteriza a la fibra como

tal que es la tenacidad que le proporciona al hormigón. Los ensayos más

conocidos para determinar ese parámetro son, UNE-EN 14488-5:2007 y la

ASTM C1550, en donde las probetas se caracterizan por su gran superficie

de contacto.

3.7.2 UNE-EN 14488-5:2007.

Norma europea de los ensayos de hormigón proyectado que se utiliza para

determinar la absorción de energía de un panel de hormigón de

600x600x100mm hasta alcanzar una deformación central de 25mm. Dicho

panel descansa en sus 4 bordes de forma simple y la carga central se coloca

106

en el centro sobre un área de 100x100mm. Los tasa de deformación en el

punto medio no debe exceder los 1,5mm por minuto.

Los parámetros que se deben especificar en cada ensay son:

- tipo y rigidez de la máquina de ensayo

- identificación de la probeta

- dimensiones de la probeta de ensayo

- condiciones de curado y edad del ensayo

- tasa de deformación

- curvas energía-deformación calculadas

- carga de la primera grieta y carga máxima.

Figura 18:Probeta destruida Efnarc14488-05

107

Figura 19:Ensayo Efnarc 14488-05

3.7.3 Característica de las probetas.

El alcance de esta norma se refiere a hormigones colocados por medios

neumáticos sobre una superficie. El termino de concreto proyectado se

refiere tanto al proceso por vía seca y como húmeda.

Para el caso de esta memoria el concreto que se utilizará en este ensayo no

será proyectado, sin embargo cumplirá las granulometrías de la norma

misma, esto con el fin de obtener una mezcla más homogénea. Por otro

lado, las características de esta memoria es buscar los efectos que la fibra

produce en hormigón el cual tiene múltiples aplicaciones.

3.7.3.1 Moldajes.

Se deben emplear moldes de acero o de otro material rígido y no absorbente

( una lámina de acero de al menos 4mm o de madera la minada de 15mm).

En este caso se usará madera terciada y minada de 15mm.Las dimensiones

mínimas del plano de proyección deben ser 600x600 mm para proyección

108

manual , y 1000x1000mm para proyección robotizada o muestras in situ. En

el caso de esta memoria se utilizarán muestras de 600x600 mm. El espesor

debe ser adecuado para el tamaño de la probeta de ensayo donde se extraerá

del panel, pero no debe ser menor a 100mm. Se tomaran medidas adecuadas

para evitar la deformación de los paneles.




17,6kg de cemento

7,8lt de agua

la cantidad de fibra es variable en cantidad y concentración.


Debido al volumen de las probetas, no es posible hacerlas de forma manual,

por lo que se debe usar la betonera. Una vez medidas y pesadas las

cantidades de los materiales se vierte el árido y el cemento en la betonera.

Estos deben ser revueltos en seco por al menos 1 minuto en la betonera. La

cantidad de agua a usar se debe echar a la mezcla en tres tandas con

intermedios de 30 segundos mientras este revolviendo la betonera.

Concluida la fase anterior y se note una consistencia homogénea en la

mezcla, se vierte a fibra en su cantidad preestablecida. La mezcla lista

vertida en el molde donde se le hace un acabado final con una plana.

109

Figura 20: Fabricación paneles rectangulares EFNARC 14488-5.

El panel será cubierto de inmediato con nylon para evitar la pérdida de

humedad. Luego de 3 días se desmoldarán las muestras y serán llevadas a

la cámara de curado donde se debe garantizar un mínimo del 90% de

humedad.


Una vez transcurridos los días preestablecidos para la probeta esta es

transportada en vehículo hacia las dependencias de LIEMUN cede Calama.

una vez en las dependencias las probetas están listas para ser ensayadas. La

siguiente secuencia de imágenes muestra el ensayo en sí.

111

Figura 21: Secuencia de ensayo EFNARC 14488-5

La probeta de dimensiones 600x600x100mm debe apoyarse en sus 4 bordes

y se le aplica una carga en el punto central a través de contacto de

100x100mm (figura 3.4.1.1). La cara rugosa debe quedar hacia abajo

durante el ensayo, es decir , la carga se aplica opuesta a la dirección de

proyección del concreto.

La tasa de deformación en el punto medio debe ser de 1,0 mm por minuto.

Se debe registrar la curva carga-deformación y el ensayo debe continuar

hasta alcanzar una deflexión de 25mm en el punto central del panel.

112

A partir de la curva carga-deformación se debe dibujar una segunda curva

que entregue la energía absorbida como una función de la deformación de la

losa. Se debe observar las grietas que se produce en la probeta en la que

está sin fibra debe provocar una fractura pareja en sus partes centrales.

Figura 22: Falla excéntrica EFNARC 14488-5

Figura 23: Ensayo rechazado por falta de grietas en la falla en hormigón sin

fibra.

113

Figura 24: Grieta producida en hormigon con fibra.


Los resultados obtenidos en los ensayos de absorción de energía serán

comparados entre sí en función de los siguientes gráficos:

Carga/desplazamiento.

Energía/desplazamiento.

Concentración de fibra/Carga máxima.

Concentración de fibra/Energía Absorbida hasta los 25mm.

3.8 Cantidad de ensayos a realizar.

De forma esquematizada se muestra a continuación la cantidad de ensayos

necesarios para concluir este estudio.

3.8.1 Ensayos a compresión.

De la muestra sin fibra se tomarán ensayos a los 90 días de forma de

obtener la resistencia característica de forma experimental . La cantidad

ensayos a realizarse en esta memoria para compresión son los siguientes.

114

Tabla 19: Cantidad de probetas a compresión a realizar.

Días Sin Fibra

BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)

5 10 15 20 30 10 20 30 40 50

7 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

14 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

28 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

90 3 - - - - - - - - - -

Total 72

3.8.2 Ensayos a flexotracción.

No se tomarán ensayos a 7 días. A cambio de esto se tomarán 3 muestras

por concentración de fibra. La cantidad ensayos a realizarse en esta

memoria para flexotracción son los siguientes.

Tabla 20: Cantidad de probetas a flexotracción a realizar.

Días Sin Fibra

BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)

5 10 15 20 30 10 20 30 40 50

14 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

28 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Total 44

3.8.3 Ensayos de absorción de energía.

Debido a la complejidad de transportar los paneles rectangulares desde

Antofagasta a Calama se limitarán los ensayos de absorción de energía a las

probetas con edad de 28 días. La cantidad de ensayos queda estipulada de la

siguiente forma.

115

Tabla 21: Cantidad de probetas de absorción de energía a realizar.

Días Sin Fibra BARCHIP(Kg/m3) DRAMIX(Kg/m3)

5 10 15 20 30 10 20 30 40 50

28 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Total 22

Finalmente la cantidad total de ensayo a realizar en esta memoria son de

138.

116

CAPITULO 4: ENSAYOS A COMPRESIÓN.

4.1 Introducción.

En este capítulo se mostrarán los distintos resultados obtenidos en los

ensayos a compresión. Además de eso se obtendrán los gráficos y

parámetros descritos en 3.5.6 y se obtendrán conclusiones preliminares de

dicha parte del estudio.

4.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a compresión.

4.2.1 Resistencia.

Se desecharon dos probetas por no cumplir con el curado correspondiente.

Una vez mejorado esto se procedió a realizar los ensayos con nuevas

probetas, verificando que la resistencia esperada a los 28 cumpla con la

dosificación realizada. Los resultados obtenidos son los siguientes.

Tabla 22: Resistencia del hormigón a compresión sin fibra.

Días

Carga máxima

(Kn)

Resistencia

(Mpa)

7 636,6 15,92

7 568 14,21

7 616 15,41

14 732,5 21,50

14 816,32 20,41

14 892,3 22,31

28 1180,4 29,51

28 1124,6 28,12

28 1216,8 30,42

90 1512,2 37,95

90 1400,7 35,02

90 1480,2 37,01

117

Figura 25 : Medición de prensa MATEST para ensayos a compresión.

4.2.2 Curva de resistencia característica del hormigón sin fibra.

El promedio de los datos y curva característica de este hormigón viene dado

por los siguientes datos. Además de esto se determinan los datos de la

resistencia del hormigón en función de su resistencia a los 28 días, este

último se compara con una curva tipo del hormigón representada en el

punto 2,2,7 (basada en Jiménez Montoya P, García Meseguer A., Morán

Cabré F. (1987). Hormigón Armado Tomo1 ).

118

Tabla 23: Curva característica de resistencia del hormigón a compresión en

torno a los días.

Edad del Hormigón en días 0 7 14 28 90

Resistencia a compresión (Mpa) 0 15,18 21,41 29,35 36,66

Resistencia/30Mpa 0 0,5 0,7 0,98 1,22

Gráfico 7: Curva característica del hormigón sin fibra.

Al comparar la curva unitaria característica con la curva tipo se puede

observar que dichos patrones se asemejan, verificando entonces que el

comportamiento del hormigón sin fibra es el esperado a su dosificación. De

esta forma es más fácil prever los efectos de la fibra sobre la mezcla.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

Res

iste

nci

a (

MP

a)

N° de días

Curva de resistencia

119

Gráfico 8: Comparación de las curvas tipicas de resistencia.

4.2.3 Consistencia de datos.

Se analizan los datos de consistencia en función de la norma NCh 1998 of

87. El cálculo del intervalo promedio para cada par de datos se representa

en la siguiente tabla. Este valor se determina como.

Donde:

- : Es la diferencia entre la resistencia máxima y mínima de un lote de

muestras.

-N: Número total de muestras (en este caso 3).

En el caso de estas muestras el intervalo promedio para el lote de muestra

viene dado en la siguiente tabla.

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

Res

iste

nci

a (

MP

a)

N° de días

Curva de resistencia

Curva obtenida

Curva tipo

120

Tabla 24: Análisis de factibilidad de datos y obtención del factor R.

) R=ΣRi/N

7 15,92 14,21 1,71 0,57

14 22,31 20,41 1,90 0,63

28 30,42 28,12 2,31 0,77

90 37,95 35,02 2,93 0,98

Luego la desviación estándar dada por la norma viene dada como:

Donde viene definida en la tabla 17 y vale 1,693 para 3 probetas

Por último el coeficiente de variación viene dado como:


Finalmente la desviación estándar, el coeficiente de variación y Nivel de

control de los ensayos viene dada en la siguiente tabla.

Tabla 25: Nivel de control de ensayos para los ensayos a compresión realizados.

Días ) V1(%) Nivel de control

7 0,34 15,18 2,21 Excelente

14 0,37 21,41 1,7 Excelente

28 0,45 29,35 1,54 Excelente

90 0,58 36,66 1,57 Excelente

121

Se puede observar que para este grupo e ensayo el nivel de control es

excelente por lo que los datos ensayados en este lote son de confianza.


compresión.

4.3.1 Resistencia.

Tal como se previó en la bibliografía asociada, la fibra no le aporta mucha

resistencia adicional al hormigón en compresión. Sin embargo para el caso

de la fibra BARCHIP se puede observar una disminución de la resistencia

para concentraciones altas de esta fibra. Las cargas máximas (KN)

obtenidas por cada probeta se muestran a continuación en la siguiente tabla.


BARCHIP R50.

Días 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

7,0 590,0 580,0 616,0 490,0 380,0

7,0 582,0 633,0 578,0 523,0 420,0

14,0 840,0 883,0 932,0 742,0 602,0

14,0 908,0 844,0 868,0 721,0 480,0

28,0 1294,0 1245,0 1163,0 932,0 793,2

28,0 1223,0 1257,4 1314,3 1050,4 640,0

122

De la misma las resistencias máxima a la compresión en (MPa)

Tabla 27: Resistencias máximas a compresión en función de la concentración ,

fibra BARCHIP R50.


7,0 14,8 14,5 15,4 12,3 9,5

7,0 14,6 15,8 14,5 13,1 10,5

14,0 21,0 22,1 23,3 18,6 15,1

14,0 22,7 21,1 21,7 18,0 12,0

28,0 32,4 31,1 29,1 23,3 19,8

28,0 30,6 31,4 32,9 26,3 16,0


BARCHIP R50.

De los datos obtenidos se pueden obtener las curvas características de

resistencia en torno a los días. Para hacer esto se promedian los datos que

pertenecen a un mismo día y concentración de fibra.

Tabla 28: Resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.

Días Sin fibra 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

0 0 0 0 0 0 0

7 15,2 14,7 15,2 14,9 12,7 10,0

14 21,4 21,9 21,6 22,5 18,3 13,5

28 29,3 31,5 31,3 31,0 24,8 17,9

123

Gráfico 9: Resistencias características del hormigón con fibra BARCHIP R50.

De los datos obtenidos se puede observar que hay una reducción de

resistencia del hormigón al agregar concentraciones sobre 15kg/m3. Se

puede observar además la presencia de nidos de fibra debido a la alta

concentración.

Una probeta cúbica con concentración de 30Kg/m3 tiene 240gr de fibra;

considerando que la fibra BARCHIP tiene 35000 fibras por Kg, lleva a la

probeta a tener 8000 fibras (1,05 fibras/cm3).

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

Res

iste

nci

a(M

Pa

)

N° de días

Curvás características

5Kg/m3

10Kg/m3

15Kg/m3

20Kg/m3

30Kg/m3

Sin fibra

124

Figura 26: Nidos de fibras producidas por concentraciones altas en hormigones

con fibra BARCHIP R50.


fibra.

En función de los datos obtenidos se pretende determinar cuánto es

aproximadamente lo que el exceso de fibra afecta la resistencia a la

compresión del hormigón o en otras palabras su comportamiento en función

de su concentración de fibra. Utilizando los valores anteriores se procede a

estandarizar los datos en función de la curva característica del hormigón sin

fibra y obtener la variación porcentual del hormigón con fibra en torno a su

mezcla original. Los datos de la tabla 29 se obtienen a través los cocientes

entre la resistencia del hormigón con fibra frente al hormigón sin fibra para

un mismo número de días.

Tabla 29: Resistencia relativa del hormigón con fibra BARCHIP R50 en torno de

su original sin fibra.


7 días 1,00 0,97 1,00 0,98 0,83 0,66

14 días 1,00 1,02 1,01 1,05 0,85 0,63

28 días 1,00 1,03 1,07 1,03 0,84 0,61

Promedio 1,00 1,02 1,02 1,03 0,84 0,63

125

Si se grafican dichos datos se observa una tendencia y un comportamiento

similar entre las curvas. Por lo que se puede concluir que los datos

promedio de las curva indican de buena forma las propiedades que la fibra

BARCHIP R50 le genera al hormigón.

Gráfico 10 : Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en función

de la concentración de BARCHIP R50.

Finalmente la envolvente y la inferior de los datos indican

paramétricamente el orden que las dispersión de datos puede tomar,

indicando de forma satisfactoria el efecto que esta fibra le produce al

hormigón.

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

110,00%

0 5 10 15 20 25 30

Cu

oci

ente

de

resi

sten

cias(

%)

Concentración de fibra (Kg/m3)

Variacion de resistencia (%)/Concentración de fibra

7 días

14 días

28 días

Promedio

126

Gráfico 11: Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión del

hormigón con fibra BARCHIP R50.

4.3.4 Consistencia de los datos.

Se analizan los datos de consistencia en función de la norma NCh 1998 of

87. El cálculo del intervalo promedio para cada par de datos se representa

en la siguiente tabla.

Tabla 30:Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra

BARCHIP R50.

R=ΣRi/N 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

7 0,10 0,66 0,48 0,41 0,50

14 0,85 0,49 0,80 0,26 1,53

28 0,89 0,15 1,89 1,48 1,92

Una vez obtenido R se procede el cálculo de la desviación estándar (tabla

31). Para este caso es igual a 1,128 valido para 2 muestras.

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

0 5 10 15 20 25 30 Fact

or

de

va

ria

ció

n d

e re

sist

enci

as


Factor de variación de resistencia/concentración de fibra

Limite mayor

Limite menor

127


BARCHIP R50.

S1=R/d2 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

7 0,089 0,587 0,421 0,366 0,443

14 0,754 0,432 0,709 0,233 1,352

28 0,787 0,137 1,677 1,312 1,698

Los valores de coeficiente de variación viene dado por la siguiente

expresión y calculados en la tabla 32.


Tabla 32: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con fibra

BARCHIP R50.

V1(%) 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

7 0,68 4,37 3,18 3,26 5

14 3,89 2,26 3,56 1,44 11,28

28 2,82 0,49 6,11 5,97 10,69

Por último el nivel de control de los ensayos viene determinado según la

tabla 33 de la siguiente forma.


BARCHIP R50.

Nivel de control 5Kg/m3 10Kg/m3 15Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3

7 excelente muy bueno excelente excelente bueno

14 muy bueno excelente muy bueno excelente deficiente

28 excelente excelente aceptable aceptable deficiente

128

Se advierte de 3 pares de datos con características deficiente. Se justifica la

inconsistencia de datos para las probetas con concentraciones con 30Kg/m3

debido a los nidos de fibras que se generan.


compresión.

4.4.1 Resistencia.

Para el caso de la fibra DRAMIX 3D se puede observar que esta le aporta

resistencia al hormigón, pero al igual que en el caso anterior el aporte que le

otorga no es muy significativo. La resistencia a la compresión de las

probetas en Kn viene dada por la siguiente tabla 34.


DRAMIX 3D.


7,0 622,2 622,2 568,3 580,0 598,1

7,0 592,1 612,1 648,0 649,1 653,2

14,0 850,0 890,0 896,0 892,0 823,0

14,0 821,0 823,0 824,0 798,0 933,0

28,0 1160,0 1252,0 1222,0 1274,0 1171,0

28,0 1218,0 1170,0 1190,2 1190,0 1284,0

129

De la misma las resistencias máxima a la compresión en (MPa).

Tabla 35: Resistencias máximas obtenidas en función de la concentración, fibra

DRAMIX 3D.


7,0 15,6 15,6 14,2 14,5 15,0

7,0 14,8 15,3 16,2 16,2 16,3

14,0 21,3 22,3 22,4 22,3 20,6

14,0 20,5 20,6 20,6 20,0 23,3

28,0 29,0 31,3 30,6 31,9 29,3

28,0 30,5 29,3 29,8 29,8 32,1


DRAMIX 3D.

De la misma forma que la fibra BARCHIP, las curvas característica de la

resistencia para la fibra DRAMIX 3D son las siguientes.

Tabla 36:Resistencias promedios del hormigón con fibra DRAMIX 3D.


0 0 0 0 0 0 0

7 15,2 15,2 15,4 15,2 15,4 15,6

14 21,4 20,9 21,4 21,5 21,1 22,0

28 29,3 29,7 30,3 30,2 30,8 30,7

130

Gráfico 12: Resistencias características del hormigón con fibra DRAMIX 3D-

De los datos obtenidos se puede observar que no hay una reducción de

resistencia del hormigón. De modo contrario que la fibra anterior, 1Kg de

DRAMIX 3D tiene 4800 fibras en comparación a las 35000 de la fibra

BARCHIP R50. La diferencia de densidad hace que ,en cantidad de fibras,

una concentración de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP sea equivalente a

concentración de 220Kg/m3 de fibra DRAMIX. Se infiere que no hay

perdida de resistencia debido a la alta densidad de esta fibra y no trabajar en

rangos donde esta pueda producir nidos (erizos).


fibra.

En función de los datos obtenidos se pretende determinar efecto de la fibra

de acero sobre el hormigón. Utilizando los mismos datos se procede a

estandarizar los datos en función de la curva característica del hormigón sin

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

Res

iste

nci

a(M

pa

)

N°de días

Curvas características

Sin fibra

10Kg/m3

20Kg/m3

30Kg/m3

40Kg/m3

50Kg/m3

131

fibra y obtener la variación porcentual del hormigón con fibra en torno a su

mezcla original. Los datos de la tabla37 se obtienen de la misma forma que

en 4.3.3.

Tabla 37:Resistencia relativa del hormigón con fibra DRAMIX 3D en torno de su

original sin fibra.


7 días 1,00 1,00 1,02 1,00 1,01 1,03

14 días 1,00 0,98 1,00 1,00 0,99 1,03

28 días 1,00 1,01 1,03 1,03 1,05 1,05

Promedio 1,00 1,00 1,02 1,01 1,02 1,03

Al grafican dichos datos se observa una tendencia y un comportamiento un

poco más asimétrico que con la fibra BARCHIP. De todas formas se puede

observar en los promedios un leve aporte a la resistencia a la compresión,

aunque por la cantidad de ensayos y limitantes de este ensayo se deja

inconcluso si con mayor concentración puede haber un aumento más

contundente de dicha propiedad.

132

Gráfico 13: Curvas de resistencia relativa del hormigón a compresión en función

de la concentración de DRAMIX 3D.

De la misma forma que en el punto 4.3.4 se indica, la envolvente y la

inferior de los datos que indican paramétricamente el orden que las

dispersión de datos que se puede tomar, indicando de forma satisfactoria el

efecto que esta fibra le produce al hormigón..

80,00%

85,00%

90,00%

95,00%

100,00%

105,00%

110,00%

0 10 20 30 40 50

7 días

14 días

28 días

Promedio

133

Gráfico 14:Rango de valores de la variación de la resistencia a compresión del

hormigón con fibra DRAMIX 3D.

4.4.4 Consistencia de los datos.

De la misma forma anterior, se analizan los datos de consistencia en

función de la norma NCh1998 of. 87. El cálculo del intervalo promedio

para cada par de datos se representa en la siguiente tabla.

Tabla 38 :Determinación del factor R para probetas a compresión con fibra

DRAMIX 3D

R=ΣRi/N 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3

7 0,38 0,13 1,00 0,86 0,69

14 0,36 0,84 0,90 1,18 1,38

28 0,73 1,03 0,40 1,05 1,41

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

0 5 10 15 20 25 30

Cu

oci

ente

de

resi

sten

cia

s(%

)


Variacion de resistencia (%)/concentración de fibra

Limite mayor

Limite menor

134

Una vez obtenido R se procede el cálculo de la desviación estándar (tabla

39). Para este caso es igual a 1,128 valido para 2 muestras.


DRAMIX 3D

S1=R/d2 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3

7 0,334 0,112 0,883 0,766 0,611

14 0,321 0,742 0,798 1,042 1,219

28 0,643 0,909 0,352 0,931 1,252

Los valores de coeficiente de variación viene dado por la siguiente

expresión y calculados en la tabla 40.


Tabla 40: Determinación del factor V1(%), para probetas a compresión con fibra

DRAMIX 3D.

V1(%) 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3

7 2,20 0,82 6,55 5,62 4,40

14 1,74 3,91 4,19 5,56 6,26

28 2,44 3,39 1,32 3,41 4,60

Por último el nivel de control de los ensayos viene determinado según la

tabla 41 de la siguiente forma.

135


DRAMIX 3D.

Nivel de control 10Kg/m3 20Kg/m3 30Kg/m3 40Kg/m3 50Kg/m3

7 excelente excelente deficiente aceptable bueno

14 excelente muy bueno bueno aceptable deficiente

28 excelente muy bueno excelente muy bueno bueno

Se advierte de un par de ensayo de características deficiente. De todas

forma, si se verifica la tabla 40 se llega a la conclusión que el valor

deficiente excede en poco el rango de aceptable ( valores de V1 sobre 6%).

4.5 Comparación y conclusiones preliminares.

Por último se han de comparar los resultados obtenidos entre la fibra

BARCHIP R50 y DRAMIX 3D. Se han de comparar los parámetros

calculados en la secciones anteriores.

4.5.1 Resistencia.

Al comparar este parámetro dentro de este estudio , se puede observar que

la fibra BARCHIP R50 le aporta algo más de resistencia a la compresión

que la fibra DRAMIX 3D. De todas formas este punto del estudio no es

concluyente, ya que la cantidad de ensayos realizados, no pueden

representar satisfactoriamente una diferencia tan pequeña en el aporte de

resistencia al hormigón. Por el mismo motivo se respeta el sesgo producido

por la poca toma de muestras. Por otro lado cabe destacar que la fibra de

acero no se ensayo en un rango en donde esta pueda determinar una

disminución de la resistencia ( formación de nidos).

136

4.5.2 Curvas de resistencia característica del hormigón con fibra.

La fibra de plástico muestre reducción de resistencia , en este punto también

se observa la fibra plástica altera el comportamiento de dicha curva. La

fibra de acero por su parte no presenta variación en el comportamiento de

las curvas.


fibra.

Finalmente como ya fue dicho anteriormente, se concluye que la fibra

BARCHIP R50 reduce la resistencia a la compresión del hormigón. La fibra

DRAMIX no mostró este problema pero se estima que a altas

concentraciones de la misma pueda mostrar ese problema.

Gráfico 15: Comparación de curvas de resistencia porcentual entre fibra

BARCHIP R50 y DRAMIX 3D.

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0 10 20 30 40 50

Cu

oci

ente

de

resi

sten

cias(

%)


Variacion de resistencia(%)/concentración de fibra

Dramix

Dramix

Barchip

Barchip

138

CAPÍTULO 5: ENSAYOS A FLEXOTRACCIÓN.

5.1 Introducción.


ensayos a flexotracción. De la misma forma que en el caso anterior, se

obtendrán los gráficos y parámetros descritos en 3.6.6 y se obtendrán

conclusiones preliminares de dicha parte del estudio.

5.2 Comportamiento del hormigón sin fibra a flexotracción .

5.2.1 Resistencia.

Para el caso de la resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra, no se

rechazaron probetas cumpliendo adecuadamente esta parte del estudio. A

pesar de eso se nota cierta diferencia entre los resultados la cual no es muy

significativa por lo que se queda conforme con dicho comportamiento. Las

cargas máximas resistidas ,tensiones máximas y energía absorbida para el

hormigón sin fibra son las siguientes.

Tabla 42: Resistencia a la flexotracción del hormigón sin fibra.

Días Carga máxima

(KN)

Resistencia a la

tracción(MPa)

14 13,56 2,7

14 11,52 2,3

28 18,30 3,7

28 22,60 4,5

139

De dichos ensayos además se puede obtener las curvas de

Carga/Deformación, y Tensión/Deformación que para este caso son iguales

en comportamiento.

Gráfico 16: Grafico tensión deformación del hormigón sin fibra.

5.2.2 Energía absorbida.

Corresponde al parámetro más representativo que la fibra le aporta al

hormigón. La cantidad de energía absorbida puede definir de muy buena

forma a ductilidad del material. Para poder obtener la energía total

absorbida por las muestras , simplemente se debe calcular el área bajo la

curva del gráfico Carga/Deformación. La energía máxima absorbida junto

con el gráfico de Energía/Deformación vienen definidos a continuación.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ten

sión

(M

Pa)

Deformación(mm)

Tesión/deformación

28 días

28 días

14 días

14 días

140

Tabla 43: Energía absorbida por el hormigón sin fibra.

Días Energía absorbida (J)

14 9,18

14 8,15

28 12,94

28 16,60

Gráfico 17 Energía absorbida por el hormigón sin fibra.

Gráfico que muestra la energía absorbida hasta el momento de la grieta. Se

advierte falla frágil en este tipo de ensayo y que la energía absorbida

después de la primera grieta es igual a 0.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1 1,5 2 2,5

En

ergía

(J)

Desplazamiento(mm)

Absorción de energía hormigón sin fibra

14 días

14 días

28 días

28 días

141

5.2.3 Comparación con la curva característica y resistencia a la

compresión.

Finalmente se compara las resistencia a la flexotracción en torno a su

resistencia misma a los 28 días para verificar si hay similitud con la curva

característica del hormigón a compresión y a su vez se comparar

directamente las resistencia de flexotracción con las de compresión para la

misma cantidad de día.

Tabla 44 :Resistencia del hormigón a flexotracción en torno a compresión.

Días Valor curva a

compresión

14 0,6 0,7 8,5

28 1,0 1,0 7,2

Promedio 7,9

donde:

- : resistencia a la flexotracción.

- : resistencia a la flexotracción a los 28 días.

- : resistencia a la compresión.

Se puede corroborar una pequeña relación de las resistencias características

de flexotracción y compresión a los 14 días. Por último la relación entre

resistencia a compresión y flexotracción promedio es de 7,9.

142


flexotracción.

5.3.1 Curvas carga/deformación.

Como primer parámetro se han de comparar los gráficos de

carga/deformación del hormigón con fibra entorno al hormigón sin fibra.

Dichos gráficos son la base para obtener los otros parámetros que se

compararan en esta parte del capítulo.

5.3.1.1 Hormigón a 14 días.

Los gráficos de carga/deformación para el hormigón en edad de 14 días son

los siguientes. Los números 1 y 2 después del guión en la concentración

indica el número de ensayo que corresponde.


concentraciones de 5 y 10Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ca

rga

(Kn

)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

5kg/m3-2

5kg/m3-1

10Kg/m3-1

10Kg/m3-2

143



Gráfico 20: Gráfico 19: Gráfico carga/deformación para probetas a 14 días con

concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40

Ca

rga

(Kn

)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

15Kg/m3-2

15Kg/m3-1

20Kg/m3-1

20Kg/m3-2

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Carg

a (

Kn

)

Deformación (mm)

Carga/Deformación

30Kg/m3-2

30Kg/m3-1

144



los siguientes.



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Carg

a(K

N)

Deformación (mm)

Carga/Deformación

5Kg/m3-2

5Kg/m3-1

10Kg/m3-1

10Kg/m3-2

145




concentraciones de 30Kg/m3 de fibra BARCHIP R50.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ca

rga

(KN

)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

15Kg/m3-2

15Kg/m3-1

20Kg/m3-2

20Kg/m3-1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ca

rga(K

N)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

30Kg/m3-2

30Kg/m3-1

146

5.3.2 Resistencia.

Se ve un aumento significativo en la resistencia final del hormigón a

flexotracción, lo que demuestra un trabajo solidario entre el hormigón y la

fibra. Además se observa que la fibra otorga resistencia al hormigón incuso

después de la grieta, lo que demuestra un claro aumento en la ductilidad de

este.

5.3.2.1 Resistencia a los 14 días.

Las cargas máximas y resistencias a flexotracción en torno a la

concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28 días son

las siguientes.

Tabla 45 : Resistencia a flexotracción en probetas a 14 días con distintas

concentraciones de fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

(KN) 13,56 11,52 18,0 18,0 20,2 23,3 22,4 25,9 22,3 22,9 23,6 22,0

(MPa) 2,7 2,3 3,6 3,6 4,0 4,7 4,5 5,2 4,5 4,6 4,7 4,4

donde:

: carga máxima producida hasta el momento que ocurre la primera

grieta.

: resistencia a la flexotracción producida en la probeta hasta

desarrollar la grieta.

De forma de poder obtener un rango de valores para la resistencia a

flexotracción, se muestra el siguiente gráfico con los puntos máximos y

147

mínimos de la resistencia. Los valores intermedios representa posibles

valores que puede adoptar la resistencia del hormigón a flexotracción.

Gráfico 24: Rango de valores de resistencia a flexotracción en probetas a 14 días

con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50.


De la misma forma, las cargas máximas y resistencia a flexotracción en

torno a la concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28

días son las siguientes.



Kg/m3 0 5 10 15 20 30

(KN) 18,3 22,6 35,6 27,0 38,4 39,6 37,3 39,2 38,4 36,4 34,1 29,7

(MPa) 3,7 4,5 7,1 5,4 7,7 7,9 7,5 7,8 7,7 7,3 6,8 5,9

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a(M

Pa)

Concentración(Kg/m3)

Esfuerzo máximo

Min

Max

148

De la misma forma las curvas envolventes e inferiores de resistencia a

flexotracción para el hormigón con fibra BARCHIP en torno a su

concentración es la siguiente.


con distintas concentraciones de fibra BARCHIP R50.

5.3.2.3 Curvas caracteristicas de la variación de la resistencia del


Los promedios de resistencia a flexotracción del hormigón con esta fibra

para 14 y 28 días son los siguientes.


BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

14 días 2,51 3,34 4,36 4,83 4,52 4,36

28 días 4,09 6,26 7,8 7,65 7,48 6,38

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a(M

Pa)


Esfuerzo máximo

Min

Max

149

Para obtener una curva paramétrica para ver el aporte que la fibra le da al

hormigón se obtiene el cociente entre las resistencias del hormigón con

fibra y la resistencia promedio del hormigón sin fibra .

Tabla 48: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin fibra

para probetas con BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

14 días 1,00 1,33 1,74 1,92 1,80 1,82

28 días 1,00 1,53 1,91 1,87 1,83 1,56

Promedio 1,00 1,43 1,83 1,90 1,81 1,65

Gráfico 26: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin

fibra para probetas con BARCHIP R50.

Se observa que en cualquiera de los casos hay un aumento significativo de

la resistencia a flexotracción del hormigón que puede llegar casi al 100% en

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

0 5 10 15 20 25 30


Variación de la resistencia

14 días

28 días

150

algunos puntos. Por otro lado se ve una disminución de este aumento para

concentraciones sobre 15Kg/m3.

5.3.3 Resistencia residual después de la grieta.

Esta resistencia corresponde a la que la fibra otorga al hormigón después

que este presenta la primera falla. Es en ese momento en el que solo la fibra

y su adherencia al hormigón están actuando como elemento resistente.

Dado lo anterior no se puede representar la resistencia a través de un

esfuerzo de su carga a flexión resistente actuante para ese momento( .

5.3.3.1 Resistencia residual a los 14 días.

Para el caso de mezclas a los 14 días, las resistencias residuales que la

fibra le otorga al hormigón vienen dado en la tabla 49.

Tabla 49: Resistencia residual(q2) de la fibra en probetas a 14 días con distintas


Kg/m3 0 5 10 15 20 30

(KN) 0,0 0,0 14,2 11,2 14,8 15,5 17,0 17,9 18,0 17,1 19,2 18,6

Además de eso se dejan los valores de las curvas de máximos y mínimos

correspondientes a los valores anteriores (Gráfico 27).

151

|


hormigones a 14 días con fibra BARCHIP R50.


Se puede observar similitud con los datos de 14 días, se infiere que este

efecto es producto a que el hormigón ya no participa como material

resistente, las pequeñas diferencias en las resistencias con el hormigón a 14

días se atribuye a la adherencia que existe entre la fibra y el hormigón que

puede estar en un estado más consolidado cuando el hormigón tenga mayor

edad.

La tabla 50 y muestra la resistencia residual del hormigón a los 28 días y el

gráfico 28, los gráficos correspondientes a los máximos y mínimos de dicha

mezcla.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30

Crg

a(K

N)

Concentracion (Kg/m3)

Carga máxima de la fibra despues de la grieta

Min

Max

152

Tabla 50: Resistencia residual (q2) de la fibra en probetas a 28 días con distintas


Kg/m3 0 5 10 15 20 30

(KN) 0,0 0,0 10,7 12,6 17,2 16,3 18,5 19,2 20,7 17,8 21,3 24,5


hormigones a 28 días con fibra BARCHIP R50.

Finalmente la comparación de dichos gráficos apuntan a que la resistencia

residual del hormigón no depende de su resistencia como material sino de la

resistencia y cantidad de la fibra que se le agrega. Dada esta situación se

hace imposible realizar una curva característica por no haber valores

paramétricos represente a dichas probetas.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30

Crg

a(K

N)



Min

Max

153

Gráfico 29: : Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con

fibra BARCHIP R50.


prismáticas con fibra BARCHIP R50

Corresponde a uno de los parámetros más importantes para medir ductilidad

en las probetas de hormigón. Para poder realizar el cálculo de la energía

absorbida es necesario calcular el área bajo la curva. Dada esta condición se

ha de emplear la regla del trapecio para integrar dichos datos; este medio de

cálculo para pequeños intervalos genera un error que ante los ojos de los

demás datos se puede decir que es despreciable.

Además de lo anterior cabe destacar que la curva se separa en dos partes, la

primera es la energía que se absorbe el hormigón con la fibra y la segunda

parte consiste en el intervalo donde solo la fibra actúa como material

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30

Crg

a(K

N)



Min 28 días

Max 28 días

Min 14 días

Max 14 días

154

resistente, en el caso de este punto se verá lo que pasa antes que el

hormigón falle.

5.3.3.1 Energía absorbida antes de la grieta en probetas con 14 días.

La cantidad de energía absorbida por el hormigón antes de la primera

grieta(E1) en función de su concentración se detallan en la tabla 51.


probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

(J) 9,2 9,2 20,4 18,2 37,0 28,3 31,7 44,3 25,3 24,0 13,0 12,1

La envolvente superior e inferior de los datos vienen dados en el siguiente

gráfico donde se observa claramente una disminución de la energía

absorbida para concentraciones mayores 15Kg/m3.

155

Gráfico 30: Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la

primera grieta en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.


De la misma forma, la cantidad de energía absorbida por el hormigón antes

de la primera grieta(E1) en función de su concentración para probetas con

28 días de edad se detallan en la siguiente tabla.


probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E1 (J) 12,9 16,6 32,7 32,1 64,9 49,3 53,8 63,9 42,8 38,1 20,9 45,7

Al igual que en el punto anterior, las curvas superior e inferior de los datos

vienen dadas en el siguiente gráfico donde se observa una disminución de la

energía absorbida para concentraciones mayores 15Kg/m3.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

0 5 10 15 20 25 30

En

erg

ía(J

)

Concentración (Kg/m3)

Energía absorvida antes de la grieta

Max

Min

156


primera grieta en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.

5.3.3.3 Curva carácteristica de energía absorbida antes de la grieta

para el hormigón co fibra BARCHIP R50.

En este caso se tiene como parámetro estándar la energía absorbida del

hormigón sin fibra. Las energías(E1) promedio se definen en la siguiente

tabla.

Tabla 53 :Energía promedio absorbida para hormigones con fibra BARCHIP

R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E1(J) 14 días 9,18 19,3 32,6 38,0 24,7 12,6

28 días 14,77 32,4 57,1 58,8 40,4 33,3

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)



Max

Min

157

Los valores de la curva característica se obtienen entre el cociente de los

datos obtenidos para el hormigón con fibra(E1) sobre los datos de las

mismas muestras pero sin ella( ).

Tabla 54 : Variación de la energía absorbida en función de probetas sin fibra para

hormigones con BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

/

14 días 1 2,1 3,6 4,1 2,7 1,4

28 días 1 2,19 3,9 4 2,7 2,3

Promedio 1 2,15 3,7 4,1 2,7 1,8

finalmente la curva característica de la variación de energía absorbida en

torno al hormigón sin fibra es la siguiente.

Gráfico 32: Variación de la energía absorbida en función de probetas sin fibra

para hormigones con BARCHIP R50.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 5 10 15 20 25 30

E1/E

01


Variación de la energía absorbida antes de la grieta

14 días

28 días

158


prismáticas con fibra BARCHIP R50

Este parámetro sirve para determinar la energía que se absorbe cuando el

hormigón pierde propiedades mecánica sobre la carga aplicada. Este

parámetro es el más representativo de ductilidad de este ensayo. Para

calcular la cantidad de energía se utiliza la regla del trapecio al igual que en

el punto anterior.

5.3.4.1 Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14

días.

Los valores de energía absorbida después de la grieta para probetas(E2)con

14 días son los siguientes.

Tabla 55: Energía absorbida después de la primera grieta en probetas a 14 días


Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E2 (J) 0 0 147,7 107,5 143,2 172,9 153,3 187,9 212,1 225,7 220,2 177,9

donde se observa claramente que el hormigón sin concentración de fibra no

absorbe energía después de la grieta lo que lo transforma en falla frágil. La

curva de máximos y mínimos es la siguiente.

159

Gráfico 33: Rango de valores de energía absorbida después de la primera grieta

en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.


28 días.

Al igual que en el punto anterior, los valores y gráficos de energía absorbida

después de la grieta para probetas (E2)con 28 días son los siguientes.



Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E2 (J) 0,0 0,0 109,9 120,9 160,7 181,6 181,4 200,9 243,8 234,6 273,8 296,8

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)


Energía absorvida despues de la grieta

Max

Min

160


en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.

Dado que no se puede obtener una curva característica de energía absorbida

después de la grieta se deja a continuación el gráfico comparativo de ambos

puntos, infiriendo que la energía absorbida no es dependiente de la

resistencia del hormigón como tal sino de la adherencia con la fibra y

concentración de esta.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)


Energía absorbida despues de la grieta

Max

Min

161

Gráfico 35 Comparación de la energía absorbida después de la grieta en probetas

a 14 y 28 días con fibra BARCHIP R 50.


BARCHIP R50.

Finalmente la absorción total de energía viene dada por la suma de ambas

energías (E1 y E2).

5.3.5.1 Energía total absorbida en probetas a 14 días.

La energía total absorbida para probetas de 14 días viene dada en la

siguiente tabla.

Tabla 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Et (J) 9,2 9,2 168,1 125,7 180,2 201,1 185,0 232,2 237,4 249,7 233,2 190,1

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)



Max 28 días

Min 28 días

Max 14 días

Min 14 días

162

donde los valores para hormigones sin fibras vienen dados únicamente por

la energía absorbida antes de la grieta.

Gráfico 36: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra BARCHIP

R50.

5.3.5.2 Energía total absorbida en probetas con 28 días.

La energía total absorbida para probetas de 28 días y los gráficos de

máximos y mínimos viene dada en la siguiente tabla.

Tabla 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Et (J) 12,9 16,6 142,6 153,0 225,6 230,9 235,1 264,8 286,6 272,7 294,7 342,4

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)


Energía total absorbida

Max

Min

163

Gráfico 37: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra BARCHIP

R50.

5.3.5.3 Curva carácteristica de energía total absorbida para probetas

prismáticas con fibra BARCHIP R50.

Los promedios de energía total absorbida(Et) para probetas a 14 y 28días

son los siguientes.

Tabla 59: Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra BARCHIP

R 50

Finalmente cuocientes y la curva característica vienen dadas en la tabla 60

y gráfico 48.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

0 5 10 15 20 25 30

En

ergía

(J)



Max

Min

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Et 14 días 9,18 146,9 190,7 208,6 243,6 211,6

28 días 14,77 147,8 228,2 250,0 279,6 318,6

164

Tabla 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra

BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

14 días 1,0 10,0 15,5 16,9 18,9 21,6

28 días 1,0 16,0 20,8 22,7 26,5 23,1

Promedio 1,0 13,0 18,1 19,8 22,7 22,3

Gráfico 38: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con

fibra BARCHIP R 50 en función a probetas sin fibra.


flexotracción.


Al igual que con la fibra BARCHIP, se han de comparar los gráficos de

carga/deformación del hormigón con fibra entorno al hormigón sin fibra.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0 5 10 15 20 25 30

Et/

Eto


Curva caracteristica de absorción de energía

Max

Min

165



los siguientes.


concentraciones de 10 y 20Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a (

Kn

)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

10Kg/m3-2

10Kg/m3-1

20Kg/m3-2

20Kg/m3-1

166


concentraciones de 30 y 40Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.


concentraciones de 50Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a(K

n)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

30Kg/m3-2

30Kg/m3-1

40Kg/m3-2

40Kg/m3-1

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a(K

n)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

50Kg/m3-2

50Kg/m3-1

167



los siguientes.


concentraciones de 10 y 20 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25

Carg

a(K

N)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

10Kg/m3-2

10Kg/m3-1

20Kg/m3-2

20Kg/m3-1

168


concentraciones de 30 y 40 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.


concentraciones de 50 Kg/m3 de fibra DRAMIX 3D.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30

Ca

rga

(KN

)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

30Kg/m3-2

30Kg/m3-1

40Kg/m3-2

40Kg/m3-1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30

Ca

rga(K

N)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

50Kg/m3-2

50Kg/m3-1

169

5.4.2 Resistencia.

También se ve un aumento significativo en la resistencia final del hormigón

a flexotracción, lo que demuestra un trabajo solidario entre el hormigón y la

fibra, sin embargo se infiere menor adherencia entre el hormigón y la fibra

DRAMIX. Esto se explica en la menor carga que esta aporta al hormigón


Las cargas máximas y resistencias a flexotracción en torno a la

concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28 días son

las siguientes.


concentraciones de fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

(KN) 12,54 13,37 18,95 29,53 25,94 27,40

(MPa) 2,51 2,67 3,79 5,91 5,19 5,48

donde:

: carga máxima producida hasta el momento que ocurre la primera

grieta.

: resistencia a la flexotracción producida en la probeta hasta

desarrollar la grieta.

De la misma forma que en el punto 5.3.2.1 la curva con el rango de valores

para el esfuerzo máximo obtenido en probetas de 14 días son los siguientes.

170


con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D.


De la misma forma, las cargas máximas y resistencia a flexotracción en

torno a la concentración de fibra BARCHIP (Kg/m3) para el hormigón a 28

días son las siguientes.



Kg/m3 0 10 20 30 40 50

(KN) 20,45 22,28 30,94 33,20 37,77 38,98

(MPa) 4,09 4,46 6,19 6,64 7,55 7,80

De la misma forma las curvas envolventes e inferiores de resistencia a

flexotracción para el hormigón con fibra BARCHIP en torno a su

concentración es la siguiente.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Esf

uer

zo (

MP

a)


Esfuerzo máximo

Min

Max

171


con distintas concentraciones de fibra DRAMIX 3D.

5.4.2.3 Curvas caracteristicas de la variación de la resistencia del


Los promedios de resistencia a flexotracción del hormigón con esta fibra

para 14 y 28 días son los siguientes.

Tabla 63: Resistencia promedio a la flexotracción de probetas con fibra DRAMIX

3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

14 días 2,5 2,7 3,8 4,5 5,2 5,5

28 días 4,1 4,5 6,2 6,6 7,6 7,8

Para obtener una curva paramétrica para ver el aporte que la fibra le da al

hormigón se obtiene el cociente entre las resistencias del hormigón con

fibra y la resistencia promedio del hormigón sin fibra .

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Esf

uer

zo (

MP

a)


Esfuerzo máximo

Min

Max

172

Tabla 64: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin fibra

para probetas con DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

14 días 1 1,07 1,51 1,79 2,07 2,18

28 días 1 1,09 1,51 1,62 1,85 1,91

Promedio 1 1,08 1,51 1,99 1,96 2,05

Gráfico 47: Variación de la resistencia a flexotracción en torno a la mezcla sin

fibra para probetas con DRAMIX 3D.

Se observa un aumento gradual de a resistencia llegando a un valor máximo

de 2,35 veces su resistencia normal en el caso del hormigón a 14 días. Sin

tomar en cuenta ese peak se puede observar en ambos casos una tendencia a

seguir aumentando su resistencia lo que hace suponer que si se usan

concentraciones más altas de las que se usaron en este estudio se obtendrán

mayores resistencias.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 10 20 30 40 50


Variación de la resistencia

14 días

28 días

173

5.4.3 Resistencia residual después de la grieta.

Esta resistencia corresponde a la que la fibra otorga al hormigón después

que este presenta la primera falla. Es en ese momento en el que solo la fibra

y su adherencia al hormigón están actuando como elemento resistente.

Dado lo anterior, no se puede representar la resistencia a través de un

esfuerzo de su carga a flexión resistente actuante para ese momento( .


En mezclas a 14 días, la resistencia residual que la fibra DRAMIX 3D le

otorga al hormigón a después de la grieta vienen dado en la siguiente tabla



Kg/m3 0 10 20 30 40 50

(KN) 0 0 4,69 4,65 7,45 7,19 8,81 19,50 16,45 14,65 22,49 15,24

174

El rango variable que puede obtener la resistencia residual es el siguiente.


hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D.


Se ve una tendencia con los datos anteriores , nuevamente se llega a inferir

que la carga máxima después de la grieta depende en su mayor parte de la

cantidad de fibra y no de la edad del hormigón

La tabla 66 y el gráfico 49 muestran la resistencia residual del hormigón a

los 28 días y el rango de valores a adoptar en torno a sus valores máximos y

mínimos

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Crg

a(K

N)



Min

Max

175



Kg/m3 0 10 20 30 40 50

(KN) 0,00 0,00 3,91 1,94 6,28 6,14 8,81 9,62 14,01 13,20 19,45 13,73


hormigones a 14 días con fibra DRAMIX 3D.

Finalmente de la comparación de ambos gráficos se obtiene lo siguiente.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Crg

a(K

N)



Min

Max

176

Gráfico 50: Comparación de la carga residual en probetas a 14 y 28 días con fibra

DRAMIX 3D.


prismáticas con fibra DRAMIX 3D

Es el parámetro que definen el aporte de la fibra al hormigón. Para fibras

metálicas se espera menor ductilidad ya que dichas fibras son más rígidas y

soportan una menor deformación que las plásticas. Por último se agrega que

el método de integración será el mismo que en el punto 5.3.3 (método del

trapecio).


La cantidad de energía absorbida por el hormigón antes de la primera

grieta(E1) en función de su concentración se detallan en la tabla 67.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 10 20 30 40 50

Crg

a(K

N)



Min 28 días

Max 28 días

Min 14 días

Max 28 días

177


probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E1(J) 9,2 8,2 12,2 10,2 26,3 45,7 15,7 26,3 18,9 22,3 20,7 23,1

Gráfico 51:Rango de valores de energía absorbida por el hormigón antes de la

primera grieta en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.


De la misma forma, la cantidad de energía absorbida por el hormigón antes

de la primera grieta(E1) en función de su concentración para probetas con

28 días de edad se detallan en la siguiente tabla.


probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E1(J) 12,9 16,6 20,3 17,0 41,1 53,2 25,0 24,7 27,9 30,0 29,0 31,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max

Min

178


primera grieta en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.

5.4.3.3 Curva carácteristica de energía absorbida antes de la grieta

para el hormigón con fibra DRAMIX 3D.

En este caso se tiene como parámetro estándar la energía absorbida del

hormigón sin fibra. Las energías(E1) promedio se definen en la siguiente

tabla.

Tabla 69: Energía promedio absorbida antes de la primera grieta para hormigones

con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E1(J)

14 días 8,70 11,2 36,0 21,5 20,6 22,0

28 días 14,77 18,7 47,5 24,9 29,0 30,2

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)


Energía absorbida antes de la grieta

Max

Min

179

Los valores de la curva característica se obtienen entre el cociente de los

datos obtenidos para el hormigón con fibra(E1) sobre los datos de las

mismas muestras pero sin ella( ).

Tabla 70:Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en función

de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

/

14 días 1 1,3 4,1 2,5 2,4 2,5

28 días 1 1,3 3,2 1,7 2,0 2,0

Promedio 1,0 1,3 3,7 2,3 2,2 2,3

finalmente la curva característica con sus máximos y mínimos es la

siguiente.

Gráfico 53: Variación de la energía absorbida antes de la primera grieta en

función de probetas sin fibra para hormigones con DRAMIX 3D.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0 10 20 30 40 50


Curva caracteristica de absorción de energía antes de la

primera grieta

14 días

28 días

180


prismáticas con fibra DRAMIX 3D.

Se observa un aumento de absorción de energía en función de la cantidad de

fibra. En el caso de esta fibra no se aprecia una concentración limite que

disminuya sus propiedades mecánicas.


14 días.

Los valores de energía absorbida después de la grieta para probetas(E2)con

14 días son los siguientes.



Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E2(J) 0 0 12,4 22,3 56,5 45,8 76,5 121,2 143,0 125,3 185,9 130,3

181


en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.


Al igual que en el punto anterior, los valores y gráficos de energía absorbida

después de la grieta para probetas (E2)con 28 días son los siguientes.



Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E2(J) 0 0 10,38 9,30 47,72 39,16 76,53 89,23 121,76 112,90 160,83 117,42

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max

Min

182


en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.

Nuevamente se observa que la cantidad de energía absorbida después de la

grieta no depende del hormigón sino de la fibra que actúa en el hormigón,

es por eso que se deja un grafico comparativo entre los dos casos. Se

observa que la fibra a los 14 días absorbe más energía que a 28.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max

Min

183

Gráfico 56: Comparación de la energía absorbida después de la grieta en probetas

a 14 y 28 días con fibra DRAMIX 3D.


DRAMIX 3D.

Finalmente la absorción total de energía viene dada por la suma de ambas

energías (E1 y E2).


La energía total absorbida para probetas de 14 días viene dada en la

siguiente tabla.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max 14 días

Min 14 días

Max 28 días

Min 28 días

184

Tabla 73: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E1(J) 9,2 8,2 24,6 32,5 82,9 91,6 101,5 147,5 161,8 147,6 206,6 153,5

donde los valores para hormigones sin fibras vienen dados únicamente por

la energía absorbida antes de la grieta.

Gráfico 57: Energía total absorbida en probetas a 14 días con fibra DRAMIX 3D.


La energía total absorbida para probetas de 28 días y los gráficos de

máximos y mínimos viene dada en la siguiente tabla.

0,0

30,0

60,0

90,0

120,0

150,0

180,0

210,0

240,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max

Min

185

Tabla 74:Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E1 12,9 16,6 30,7 26,3 88,9 93,0 101,5 114,0 149,7 143,0 189,9 148,7

Gráfico 58: Energía total absorbida en probetas a 28 días con fibra DRAMIX 3D.

Curiosamente se puede observar que las probetas absorben más energía a

los 14 días que a los 28 días. La única explicación lógica en esto tiene

relación con la interacción mecánica entre esta fibra y el hormigón. Los

relieves lisos de esta fibra pudieron influir en la adherencia hacia el

hormigón. Además se observó en muchas ocasiones que la fibra en vez de

fallar simplemente se desprendía del hormigón. En el gráfico 59 se puede

observar una comparación entre la absorción de energía a los 14 y 28 días.

0,0

40,0

80,0

120,0

160,0

200,0

240,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max

Min

186

Gráfico 59: Comparación de la energía total absorbida a 14 y 28 días en probetas


5.4.5.3 Curva carácteristica de energía total absorbida´para probetas

prismáticas con fibra BARCHIP R50.

Los promedios de energía total absorbida(Et) para probetas a 14 y 28días

son los siguientes.

Tabla 75: Promedio de energía total absorbida a flexotracción en probetas con

fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Et

14 días 9,2 32,5 91,6 147,5 161,8 206,6

28 días 16,6 30,7 93,1 114,0 149,7 189,9

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)



Max 14 días

Min 14 días

Max 28 días

Min 28 días

187

Finalmente cuocientes y la curva característica vienen dadas en la tabla 76

y gráfico 60.

Tabla 76: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con fibra

DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

14 días 1 3,5 10,0 16,1 17,6 22,5

28 días 1 1,9 5,6 6,9 9,0 11,4

Promedio 1 13 18,1 19,8 22,7 22,3

Gráfico 60: Variación Energía total absorbida a flexotracción en probetas con

fibra DRAMIX 3D en función a probetas sin fibra.


5.5.1 Curva carga/deformación.

La fibra en general le aporta ductilidad al hormigón, esto se puede ver que

incluso después de fallar el hormigón, la fibra sigue trabajando para

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50

Et/

Eto


Curva caracteristica de absorción de energía

14 días

28 días

188

mantener la integridad del elemento. En el gráfico 61 se comparan los

gráficos carga/deformación del hormigón con fibra BARCHIP (20Kg/m3),

DRAMIX (50Kg/m3) y sin fibra.

Gráfico 61: Comparación de gráficos carga/deformación del hormigón con fibra y

sin fibra.

Se observa un gran aumento de la carga aportada ,así como tambien del área

bajo la curva en los gráficos con fibra.

5.5.2 Resistencia a la flexotracción.

En el gráfico 62 y 63 se comparan las resistencias máximas y mínimas a

flexotracción para distintas concentraciones obtenidas en los ensayos, a los

14 y 28 días. La representación de estos gráficos en base a los valores

máximos y mínimos y no en función del promedio de estos se justifica por

la poca cantidad de ensayos realizados, queriendo evitar tener error en los

datos por disperción.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10

Carg

a(K

n)

Deformación(mm)

Carga/Deformación

Sin fibra 28 días

Sin fibra 28 días

Sin fibra 14 días

Sin fibra 14 días

Dramix 50Kg/m3

Barchip 20Kg/m3

189

De los datos obtenidos observa a los 14 días (gráfico 61) un aporte

mayoritario en resistencia de la fibra DRAMIX 3D sobre la fibra BARCHIP

R50. Sin embargo a los 28 días se observa un aporte de resistencia muy

parecido de una fibra sobre la otra.

Gráfico 62: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 14 días.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Carg

a(M

Pa)


Esfuerzo máximo a los 14 días

DRAMIX 3D

BARCHIP R50

190

Gráfico 63: Esfuerzo máximo a flexotracción en probeta de 28 días.

En base a lo anterior se concluye en este estudio que hay un aumento

igualitario a la resistencia a la flexotracción por parte de ambas fibras. Sin

embargo es la fibra BARCHIP R50 la que muestra un mejor rendimiento al

presentar su resistencia máxima en menores concentraciones que DRAMIX

3D. Por otro lado se podría aumentar la concentración de fibra de acero para

obtener mayor rendimiento pero se llega a la conclusión que sería poco

práctico y anti económico en comparación a la fibra de plástico.

5.5.3 Carga máxima después de la grieta.

Corresponde a la carga que soporta la fibra embebida en el hormigón.

Depende más de las propiedades de la fibra , su cantidad y agarre que esté

presente al hormigón. Se observa una tendencia que indica que la fibra

BARCHIP presenta mayor rendimiento.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Carg

a(M

Pa)


Esfuerzo máximo a los 28 días

DRAMIX 3D

BARCHIP R50

191

En el gráfico 64 y 65 se observan las cargas máximas después de la grieta

en probetas a 14 y 28 días con fibras DRAMIX 3D y BARCHIP R50.

Gráfico 64 : Carga máxima después de la grieta a en probetas 14 días.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Crg

a(K

N)


Carga máxima de la fibra despues de la grieta a 14 días

Min Barchip

Max Barchip

Min Dramix

Max Dramix

192

Gráfico 65: Carga máxima después de la grieta a en probetas 28 días.

5.5.4 Energía absorbida antes de la grieta.

Curiosamente se ve una tendencia parecida entre los gráficos a 14 y 28 días.

Se concluye un rendimiento mayor en la fibra BARCHIP a los 28 días y

similar a los 14. De todas formas estos datos no son muy concluyentes

debido a la dispersión de estos datos.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Crg

a(K

N)


Carga máxima de la fibra despues de la grieta a 28 días

Min Barchip

Max Barchip

Min Dramix

Max Dramix

193

Gráfico 66: Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 14 días

Gráfico 67:Energía absorbida antes de la grieta en hormigones a 28 días

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

En

ergía

(J)


Energía absorbida antes de la grieta a 14 días

Max Barchip

Min Barchip

Max Dramix

Min Dramix

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

En

ergía

(J)


Energía absorbida antes de la grieta a 28 días

Max Barchip

Min Barchip

Max Dramix

Min Dramix

194

5.5.5 Energía absorbida después de la grieta.

Su comportamiento tiene una tendencia parecida a la de la carga máxima

después de la primera grieta. Se concluye que dicho parámetro depende de

la cantidad de fibra, la calidad de esta y la adherencia que este tenga con el

hormigón.

Gráfico 68:Energía absorbida después de la grieta a los 14 días.

0,0

40,0

80,0

120,0

160,0

200,0

240,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)


Energía absorvida despues de la grieta a los 14 días

Max Barchip

Min Barchip

Max Dramix

Min Dramix

195

Gráfico 69:Energía absorbida después de la grieta a los 28 días

5.5.6 Absorción total de energía.

Este punto corresponde al área bajo la curva del gráfico carga/

deformación., después este punto de vista si se observa el gráfico 61 se

puede ver la gran diferencia de energía que absorbe el hormigón con fibra

frente a este mismo sin fibra. En los gráficos 66 y 67 se puede ver el

rendimiento de absorción de energía de ambas fibras para 14 y 28 días, en

donde se corrobora el mayor rendimiento de la fibra BARCHIP en menor

concentración que DRAMIX.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)


Energía absorvida despues de la grieta a los 28 días.

Max Dramix

Min Dramix

Max Barchip

Min Barchip

196

Gráfico 70: Energía total absorbida a los 14 días.

Gráfico 71:Energía total absorbida a los 28 días.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)


Energía total absorbida 14 días

Max Barchip

Min Barchip

Max Dramix

Min Dramix

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

0 10 20 30 40 50

En

ergía

(J)


Energía total absorbidaa 28 días.

Barchip Max

Barchip Min

Dramix Max

Dramix Min

197

CAPÍTULO 6: ENSAYOS DE ABSORCIÓN DE

ENERGÍA.

6.1 Introducción.

El ensayo de absorción de energía EFNARC 14488-5 es un ensayo

característico para probetas con fibra creadas por medio de shotcrete. Sin

embargo los parámetros que mide este ensayo hace posible la aplicación de

este ensayo en probetas no proyectadas.


ensayos de absorción de energía. De la misma forma que en el caso

anterior, se obtendrán los gráficos y parámetros descritos en 3.6.7 y se

obtendrán conclusiones preliminares de dicha parte del estudio.

Las probetas ensayadas en esta sección, son todas a 28 días y se realizaron 2

ensayos por concentración de fibra.

6.2 Comportamiento de absorción de energía del hormigón sin

fibra.

Como ya se ha visto en los capítulos anteriores, el hormigón es un material

frágil el cual no acepta mucha deformación antes de fallar.

La incorporación de refuerzos como la fibra le otorga al hormigón la

capacidad de poder seguir resistiendo esfuerzos aun después de presentar

fisuras importantes. Los gráficos de carga/deformación así como el de

energía /deformación son los siguientes.

198

Gráfico 72: Carga/deformación para paneles rectangulares sin fibra.

Para el caso de estas probetas se observa que la deformación solo llega a los

10mm en un caso y 5mm en el otro; después de este límite la probeta falla

completamente deteniéndose el ensayo.

Desde el punto de vista de energía absorbida se nota una gran dispersión de

los datos la cual es esperable debido a la fragilidad del hormigón, a pesar de

eso se observa que las cargas máximas son parecidas.

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ca

rga

(K

n)

Deformación (mm)

Carga/deformación

SF-1

SF-2

199

Gráfico 73: Absorción de energía en probetas sin fibra.

6.3 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con

fibra BARCHIP R50.

Esta fibra obtuvo un buen resultado en absorción de energía para ensayos a

flexotracción. Para el caso de esta fibra y como se verá en secciones más

adelante se observa un gran aporte en la ductilidad del hormigón así como

también un aumento de la resistencia.

6.3.1 Gráficos carga/deformación.

Para el caso de los ensayos de absorción de energía , los gráficos de

carga/deformación son los siguiente.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25

Ca

rga

(Kn

)

Deformación(mm)

Energía/deformación

SF-2

SF-1

200

Gráfico 74: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP R50 (5 y

10Kg/m3)

Gráfico 75: Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP R50 (15 y

20Kg/m3)

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

Ca

rga

(KN

)

Deformación(mm)

Carga/deformación

5kg/m3-1

5kg/m3-2

10Kg/m3-1

10Kg/m3-2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25

Ca

rga(K

N)

Deformación(mm)

Carga/deformación

15Kg/m3-2

15Kg/m3-1

20Kg/m3-2

20Kg/m3-1

201

Gráfico 76:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra BARCHIP

R50 (30Kg/m3).

Se observa un comportamiento más disperso que en los datos obtenidos en

os ensayos de flexotracción, ya sea por como la fibra se distribuye en el

hormigón y por cómo se genera la grieta en la probeta. En caso de

hormigones con mucha fibra se aprecian fallas locales de punzonamiento en

la parte central lo que altera los resultados de experimento no logrando una

deflexión en la parte central de la probeta y una abertura de grieta en la

parte inferior en forma asimétrica.

.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25

Ca

rga

(KN

)

Deformación(mm)

Carga/deformación

30Kg/m3-1

30Kg/m3-1

202


concentración de 30Kg/m3.

6.3.2 Resistencia.

Desde el punto de vista de resistencia se observa un claro aumento de esta,

sin embargo, al igual que en los ensayos a compresión y a flexotracción, se

observa un leve decaimiento del aporte de resistencia en concentraciones

sobre 20Kg/m3. Los valores de carga máxima mostrados en esta sección

corresponden a las cargas máximas antes de generarse la grieta

representados por el primer peak en dichos gráficos. Se hace esta

diferenciación al observar cargas residuales mayores a las que el hormigón

soporta antes de la primera grieta.

203

Los valores de resistencia del hormigón en los ensayos de absorción de

energía y los gráficos correspondientes los valores máximos y mínimos

vienen dados en la tabla 77 y gráfico 77 a continuación.

Tabla 77: Resistencias máximas en probetas con BARCHIP R50 en ensayos

de absorción de energía.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Q(KN) 26,3 24,7 30,4 29,4 50,5 53,4 70,3 67 59,7 65,7 59,1 55,7

Gráfico 77: Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en

los ensayos de absorción de energía con fibra BARCHIP R50.

6.3.2.1 Curva característica de la variación de la resistencia del


Como se ha visto en puntos anteriores de esta memoria, se pretende

estandarizar en función de la resistencia del hormigón sin fibra, cual es la

resistencia proporcional que esta le aporta al hormigón. En la tabla 78 se

exponen las resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50.

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

0 5 10 15 20 25 30

Carg

a m

áxim

a (

Kn

)


Carga máxima

Max

Min

204

Tabla 78: Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de energía

para el hormigón con fibra BARCHIP R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

Q(KN) 25,5 29,9 52,0 68,6 62,7 57,5

Finalmente se dejan los datos en función de la resistencia promedio a los 28

días para obtener los factores característicos de aumento de resistencia en

función de la concentración de fibra. La representación de esto vienen

dados en la tabla 79 y en el gráfico 79.

Tabla 79: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

1,0 1,2 2,0 2,7 2,5 2,2

205


de energía en hormigón con fibra BARCHIP a los 28 días.

Se comprueba en función de los ensayos anteriores que e hormigón con

fibra BARCHIP presenta una leve disminución de resistencia para

concentraciones de fibra mayor a 15 Kg/m3. Este fenómeno se debe a la

formación de nidos de fibras producidos en el hormigón, sin embargo se

deja constancias que un proceso más refinado a la hora de hacer probetas

podría otorgar mejores resultados en probetas con concentraciones altas. Se

puede verificar esta información comparando dichos datos con las curvas de

variación de la resistencia del hormigón a compresión y a flexotracción con

el de absorción de energía. Dichas comparaciones vienen expuestas en la

tabla 80 y el gráfico 79.

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

0 5 10 15 20 25 30

Q/Q

28 (

%)


Variación porcentual de la resistencia

28 días

206


ensayos realizados.

Concentración (Kg/m3) 0 5 10 15 20 30

Compresión 1,00 1,07 1,07 1,06 0,84 0,61

Flexotracción 1,00 1,53 1,91 1,87 1,83 1,56

Absorción de energía 1,00 1,17 2,03 2,69 2,46 2,25


ensayos realizados.

Con lo anterior se concluye que el rendimiento optimo de la fibra BARCHIP

R50 está cerca de los 15Kg/m3.

6.3.3 Absorción de energía.

Par el caso de absorción de energía, también se observa una mejoría en los

valores obtenidos, este parámetro puede observarse en las áreas bajo la

curva de los gráficos 74 ,75 y 76 en la sección 6.3.1. Para la determinación

de este parámetro no se requirió un método de integración ya que esta es

realizada directamente por la instrumentación. Finalmente los valores de

absorción de energía hasta los 25mm y en función de la concentración de

fibra vienen dados en la tabla 81 y gráfico 80.

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

0 5 10 15 20 25 30

R/R

28(%

)


Variación de la resistencia a 28 días

Compresión

Flexotracción

Absorción de energía

207

Tabla 81: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra BARCHIP

R50.

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E (J) 64 39 421,5 576,0 962,4 946,8 993,7 1113,1 1122,7 1182,8 1246 1169

Gráfico 80: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los 25mm,


6.3.3.1 Curva característica en ensayos de absorción de energía para

fibra BARCHIP R50.

De la misma forma que en el punto anterior se procede a verificar cuanto es

el aumento de la variación de energía hasta los 25mm en el hormigón con

fibra BARCHIP R50. Los promedios de absorción de energía vienen dados

en la tabla 82.

Tabla 82: Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP R50

Kg/m3 0 5 10 15 20 30

E (J) 51,2 498,7 954,6 1053,4 1152,7 1208,0

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

0 5 10 15 20 25 30

Ab

sorc

ión

de

ener

gía

(J

)



Max

Min

208

Finalmente las variaciones en la absorción de energía vienen representadas

en la tabla 83 y gráfico 81.


Kg/m3 0 10 15 20 25 30

E(J) 1,0 9,7 18,6 20,6 22,5 23,6

Gráfico 81:Absorción de energía promedio en probetas con fibra BARCHIP

Se observa un aporte en la absorción de energía de casi 25 veces entre el

hormigo con fibra y sin fibra. Esto es esperable ya que se le cambia el

comportamiento al hormigón de frágil a dúctil. Por otro lado no se ve una

reducción en estos valores para concentraciones sobre 15 Kg/m3 lo que

quiere decir que la fibra interactúa con el hormigón aportándole resistencia,

asta que su volumen dentro de la mezcla altera los planos de falla del

hormigón de falla. A partir de ese punto se crean vacios entre las fibras

reduciendo la resistencia del hormigón. Por otro lado, se observa un

desempeño parejo de esta fibra, que a pesar que puede reducir la resistencia

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

E/E

28



28 días

209

del hormigón, puede mantener una buena resistencia residual que incluso

puede ser mayor que la resistencia del hormigón. Esto último demuestra que

la fibra tiene buena adherencia con el hormigón pero aun así no trabaja a

par con él. Si se comparan las curvas de variaciones de absorción de energía

para los ensayos a flexotracción y absorción de energía se tiene lo siguiente.

Tabla 84: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos

realizados.


Flexotracción 1,0 10,0 15,5 17,5 18,9 21,6


Gráfico 82: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos

realizados.

Finalmente se observa que los comportamientos de las curvas son muy

parecidos. Se deja constancia que en concentraciones sobre 30Kg/m3 pueda

haber una reducción en la absorción de energía ya que a un punto más alto

de concentración estas pueden interferir en las adherencias de sí mismas

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 5 10 15 20 25 30

E/E

28




Fexotracción

210

reduciendo las cargas residuales. Esto es fácil de imaginar si en un caso

abstracto se pensase en una probeta con una concentración tan alta como el

volumen de la misma probeta.

6.4 Comportamiento de absorción de energía del hormigón con

fibra DRAMIX 3D.

Esta fibra presentó buen comportamiento desde el punto de vista de carga

máxima. Sin embargo su poca adherencia y gran densidad exige

concentraciones más altas que las abordadas en este estudio para obtener un

valor óptimo.

6.4.1 Gráficos carga/deformación.

Para el caso de los ensayos de absorción de energía , los gráficos de

carga/deformación son los siguiente.

Gráfico 83:Carga deformación en probetas rectangulares con fibra DRAMIX 3D

(10 y 20Kg/m3)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25

Ca

rga(K

N)

Deformación(mm)

Carga/deformación

Dramix 10-2

Dramix 10-1

Dramix 20-2

Dramix 20-1

211


(30 y 40Kg/m3)


(50Kg/m3)

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

Ca

rga

(KN

)

Deformación(mm)

Carga/deformación

Dramix 30-2

Dramix 30-1

Dramix 40-2

Dramix 40-1

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25

Carg

a(K

N)

Deformación(mm)

Carga/deformación

Dramix 50

Dramix 50-1

212

Se observa al igual que el caso anterior un comportamiento disperso de los

datos . Por otro lado, también se observan fallas de punzonamiento en

concentraciones altas de fibra DRAMIX, sin embargo la envergadura de

estas fallas son menores que las obtenidas con fibra BARCHIP.


concentración de 50Kg/m3..

6.4.2 Resistencia.

Al igual que con la fibra BARCHIP, se observa un claro aumento de la

resistencia. Por otro lados no se observan disminuciones de resistencia

debido a la cantidad de fibra, esto es debido a gran densidad que tiene la

fibra de acero sobre la de plástico. De lo mismo se concluye que esta fibra

no se utilizo en su rango óptimo pero que a su vez no sería económico

trabajar con esos rangos de concentración.

Los valores de resistencia del hormigón en los ensayos de absorción de

energía y los gráficos correspondientes los valores máximos y mínimos

vienen dados en la tabla 85 y gráfico 86 a continuación.

213

Tabla 85:Resistencias máximas en probetas con DRAMIX 3D en ensayos

de absorción de energía.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

Q(KN) 26,3 24,8 24,8 29,5 40,3 36,4 40,9 46,0 54,0 48,5 58,4 60,2

Gráfico 86:Valores máximos y mínimos de la carga máxima obtenida en los

ensayos de absorción de energía con fibra DRAMIX 3D.

6.4.2.1 Curva característica de la variación de la resistencia del


Las resistencias promedios del hormigón con fibra BARCHIP R50 se

exponen en la tabla 86.

Tabla 86:Resistencias máximas promedio en el ensayo de absorción de energía

para el hormigón con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

Q(KN) 25,5 27,1 38,4 43,4 51,2 59,3

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

0 10 20 30 40 50

Carg

a m

áxim

a(K

n)


Carga máxima

Max

Min

214

Finalmente la variación de la resistencia promedio a los 28 días en probetas

con fibra DRAMIX 3D viene dada por la tabla 87 y en el gráfico 87.

Tabla 87: Variación de la resistencia a los 28 días en función de la fibra.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

1,0 1,1 1,5 1,7 2,0 2,3

Gráfico 87:Variación porcentual de la resistencia en ensayos de absorción de

energía en hormigón con fibra DRAMIX a los 28 días.

Se comprueba en función de los ensayos anteriores que e hormigón con

fibra DRAMIX no trabaja en su rango optimo de resistencia para verificar

esto se compara la variación de la resistencia del hormigón en torno a los

otros tipos de ensayos realizados.

Lo anterior se verifica en la tabla 86 y el gráfico 88.

0%

50%

100%

150%

200%

250%

0 10 20 30 40 50

Q/Q

28



28 días

215


ensayos realizados.


Compresión 1,00 1,01 1,03 1,03 1,05 1,05

Flexotracción 1,00 1,09 1,51 1,62 1,85 1,91



realizados.

Si se usase el número de fibras como criterio para obtener buena resistencia

se requerirían concentraciones mayores a 100Kg/m3 para obtener un

rendimiento similar a probetasde fibra BARCHIP con concentraciones de

15Kg/m3. Considerando que el precio comercial de BARCHIP rodea los

$3000/kg y el de fibra DRAMIX de $1000/kg se llega a la conclusión que la

fibra de plástico tiene mejor rendimiento que la de metal.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

R/R

28 (

%)



Compresión

Flexotracción


216


Se observa una mejoría en los valores obtenidos, este parámetro puede

observarse en las áreas bajo la curva de los gráficos 83 ,84 y 85 en la

sección 6.4.1. Los valores de absorción de energía hasta los 25mm y en

función de la concentración de fibra vienen dados en la tabla 89 y gráfico

89.

Tabla 89: Absorción de energía hasta los 25mm, hormigón con fibra DRAMIX

3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E(J) 63 39 352 421,5 764,1 724,5 846,1 803,5 1108,2 805 1105,5 1096

Gráfico 89: Valores máximos y mínimos de absorción de energía hasta los 25mm,


6.4.3.1 Curva característica en ensayos de absorción de energía para

fibra DRAMIX 3D.

De la misma forma que en el punto anterior se procede a verificar cuanto es

el aumento de la variación de energía hasta los 25mm en el hormigón con

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

0 10 20 30 40 50

Ab

sorc

ión

de

ener

gía

(J)



Min

Max

217

fibra DRAMIX 3D. Los promedios de absorción de energía vienen dados en

la tabla 90.

Tabla 90: Absorción de energía promedio en hormigón con fibra DRAMIX 3D.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E(J) 51,2 387,0 744,3 824,8 956,7 1036,5

Finalmente las variaciones en la absorción de energía vienen representadas

en la tabla 91 y gráfico 90.

Tabla 91: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra

DRAMIX.

Kg/m3 0 10 20 30 40 50

E 1,0 7,6 14,5 16,1 18,7 20,2

Gráfico 90: Aumento de la absorción de energía en el hormigón con fibra

DRAMIX.

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50

E/E

28



28 días

218

Desde el punto de vista de absorción ambas fibras presentan

comportamientos similares, con la única diferencia que la fibra BARCHIP

es más sensible a cambios de concentración.

Se comparan estos valores con los obtenidos en los ensayos a flexotracción

a 28 días. La comparación de esta variación de resistencia vienen en la tabla

92 y gráfico 91.

Tabla 92: Comparación de la variación de la resistencia en los distintos ensayos

realizados.


Flexotracción 1,0 1,9 6,2 7,3 9,9 11,5



realizados.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 10 20 30 40 50

E/E

28


Variación de la absorción de energía

Flexotracción


219



Las fibras utilizadas en esta memoria le proporcionan un aumento en la

carga máximas así como también un aumento en la deformación al

hormigón. Entre fibras se ve un comportamiento similar a los ensayos a

flexotracción. Dadas las condiciones geométricas de la probetas es

entendible el hecho que la carga residual sea mayor en los ensayos de

absorción de energía que en los en sayos a flexotracción ya que la grieta se

puede mover en más de una dirección dándole más área a la fibra para

aportar resistencia.

Gráfico 92: Comparación carga deformación.

Cabe destacar que nuevamente se observa más eficiencia de la fibra

BARCHIP sobre la fibra DRAMIX.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25

Carg

a(K

n)

Deformación(mm)

Carga/deformación

Dramix 50-1

30Kg/m3

SF-1

220

6.5.2 Resistencia.

Desde el punto de vista resistencias ambas fibras aportan bastante al

hormigón llegando a aumentar su resistencia sin fibra en más del doble.

Además de eso se observan cargas residuales después de la grieta superiores

a la carga del hormigón sin fibra. Esto es satisfactorio demostrando gran

ductilidad que le aporta la fibra al hormigón. Entre fibras, como se vio

anteriormente la fibra BARCHIP decae en su resistencia máxima al

aumentar su contenido de fibra. Se infiere que la fibra DRAMIX pueda

demostrar mejor rendimiento en resistencia que la fibra BARCHIP con

contenido de fibras mayores a 50Kg/m3.

Gráfico 93: Comparación en la variación de resistencia entre fibras.


En este punto se observa que ambas fibras le aumentan la energía absorbida

al hormigón. Esto es visible a simple vista al comparar las áreas bajo la

curva ( ver 6.5.1). Sin embargo si se observa la comparación en la absorción

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

0 10 20 30 40 50

Q/Q

28



DRAMIX 3D

BARCHIP R50

221

de energía con los ensayos flexotracción se obtienen resultados distintos. A

pesar de eso se observa grandes aportes en la ductilidad del hormigón.

Finalmente en la comparación entre fibras, se observa mejor rendimiento en

la fibra de plástico, dejando en constancia que la fibra de acero pueda llegar

a mejores resultados a mayor concentración. Sin embargo se reafirma la

conclusión que la fibra BARCHIP es más eficiente desde el punto de vista

de concentración.

Gráfico 94: Variación en la absorción de energía entre fibras.

0%

500%

1000%

1500%

2000%

2500%

0 10 20 30 40 50

E/E

28


Variación en la absorción de energía

DRAMIX 3D

BARCHIP R50

222

No obstante si en vez de la concentración, se reemplazan las abscisas por n°

de fibras por m3 en el gráfico de resistencias por ejemplo el resultado es

otro tal como se muestra en la tabla 93 y gráfico 95.

Tabla 93: Resistencia en función del n° de fibras/m3.

DRAMIX 3D

N° de fibras/m3 0 48.000 96.000 144.000 192.000 240.000

Q/Q28 1,0 7,6 14,5 16,1 18,7 20,2

BARCHIP R50

N° de fibras/m3 0 175.000 350.000 525.000 700.000 1.050.000

Q/Q28 1,0 9,7 18,6 20,6 22,5 23,6

Gráfico 95: Resistencia en función del n° de fibras/m3.

Para la obtención de estos datos se consideraron 4800 fibras/kg de fibra

DRAMIX y 35000Kg/m3 de fibra BARCHIP descritas en los puntos 2.5 y

2.6 de este documento. Finalmente se observa un mayor rendimiento de la

fibra DRAMIX 3D obteniendo mejores resultados para una misma cantidad

de fibras. Sin embargo para obtener 1.050.000 fibras/m3 de fibra DRAMIX

se requiere una concentración equivalente a 240Kg/m3 lo cual es bastante.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 210000 420000 630000 840000 1050000

E/E

28

N° de fibras/m3

Variación de la energía absorbida/n° fibras

DRAMIX 3D

BARCHIP R50

223

Considerando que la resistencia del acero como barras de refuerzo en el

hormigón armado es en promedio 100Kg/m3, se deja entre ver que usar

concentraciones tan altas para obtener buenos resultados no sería una buena

forma de aprovechar el acero.

224

CAPÍTULO 7 : CONCLUSIONES.

7.1 Introducción.

En este capítulo se verán las conclusiones globales de esta memoria

apuntando de forma cualitativa al aporte que la fibra BARCHIP le da al

hormigón .Por otro lado las conclusiones de esta memoria son válidas para

la dosificación estipulada 3.4 y áridos definidos en la sección 3.3.6 aportada

por el proveedor por lo que las conclusiones son referenciales a la memoria

misma como tal.

7.2 Resistencia.

Se ve un aumento de resistencia del hormigón dependiendo del tipo de

esfuerzo recibido. Los mejores resultados se obtuvieron en probetas

sometidas a esfuerzos de flexotracción.

7.2.1 Resistencia a la compresión.

Para el caso de resistencia a la compresión no se ve un aporte significativo

en la resistencia. Aun así como ya se observo en el punto 4.3.2 la

resistencia del hormigón se puede ver reducida en concentraciones altas de

fibra por la formación de nidos de fibras (erizos).

225

Figura 29: Nidos de fibras producidos en el hormigón sección 4.3.2

Estos efectos se pueden ver en el gráfico de la sección 4.3.3. Estos efectos no son

visibles en la fibra DRAMIX por la poca cantidad de fibras por kilos

7.2.2 Resistencia a la flexotracción.

Para el caso de resistencias a flexotracción se observa un aumento en más

del doble su resistencia a los 28 días para las fibras BARCHIP y DRAMIX.

De la misma forma se ven comportamientos similares en función de la

concentración de fibra, siendo la fibra BARCHIP la que reduce su

resistencia al tener concentraciones sobre 15Kg/m3 , (ver tabla 48 y gráfico

26 en la sección 5.3.2.3). En el caso de la fibra DRAMIX esta tiene buen

comportamiento sin disminución de resistencias.

7.2.3 Ensayos de absorción de energía.

El comportamiento de ambas fibras es parecido a lo obtenido en resistencia

a flexotracción. Dichas diferencias ocurren por las dimensiones de la

probeta, sus apoyos y las cargas a las que están sometidas.

7.2.4 Dosificación de mejor rendimiento en fibra.

Comparando las curvas de variación de resistencia a los 28 días para los 3

ensayos realizados en ambas fibras, se obtuvo un comportamiento similar

226

de las curvas en torno a su concentración. En el caso de la fibra BARCHIP

se observan disminuciones en su resistencia en concentraciones altas sobre

15kg/m3, llegando a la conclusión que esta es su concentración óptima de

resistencia (ver sección 6.3.2.1 y 6.4.2.1).


realizados con fibra BARCHIP R50.

Para el caso de la fibra DRAMIX se observo un comportamiento

ascendente sin llegar a un máximo lo cual infiere que no se encontró la

concentración óptima, sin embargo considerando la densidad década fibra y

n° de fibras por Kg se puede estimar que la concentración optima de

DRAMIX bordea los 120Kg/m3 (ver sección 6.5.3).

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0 5 10 15 20 25 30

Vari

aci

ón

de

la r

esis

ten

cia


BARCHIP R50

Compresión

Flexotracción


227


realizados con fibra DRAMIX 3D.

7.3 Absorción de energía.

De lo obtenido en los ensayos a flexotracción y absorción de energía se

observa un muy buen rendimiento en ambas fibra, aumentando en casi 20

veces su absorción de energía y resistiendo 15 veces más deformación en

los ensayos de flexotracción antes de fallar completamente dándole

ductilidad al hormigón

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Va

ria

ció

n d

e la

res

iste

nci

a


DRAMIX 3D

Compresión

Flexotracción


228

Gráfico 98: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra a flexotracción.

Gráfico 99: Comparación de ensayos con fibra y sin fibra de absorción de energía.

Por otro lado se observó que los especímenes con mayor concentración de

fibra absorbían mayor energía, independiente de la carga máxima que estos

soportaban. Es decir que a pesar que la concentración de 30Kg/m3 que

producía nidos de fibra es la que mayor absorción de energía le brida al

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15

Ca

rga

(Kn

)

Deformación(mm)

Ensayos a Flexotracción

Sin fibra 28 días

Sin fibra 28 días

Sin fibra 14 días

Sin fibra 14 días

Dramix 50Kg/m3

Barchip 20Kg/m3

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25

Carg

a(K

n)

Deformación(mm)

Ensayo de absorción de energía

Dramix 50-1

30Kg/m3

SF-1

229

hormigón. Con esto se concluye que una gran cantidad de fibra puede

generar nidos que interfieren los planos de falla del hormigón reduciendo su

resistencia, pero no reducir su adherencia con el material, obteniendo

mayores cargas residuales después de la grieta y por ende aumentando su

absorción de energía. De lo anterior se asume que si se sigue aumentando la

cantidad de fibras se debería llegar a un punto en donde estas interfieran

con su área de adherencia ,su carga residual y absorción de energía.

7.4 Comparación económica.

El hecho de que la fibra BARCHIP sea más liviana que la fibra de metal

hace que sea mucho más barato trabajar con la fibra de plástico. Siguiendo

con lo anterior, el precio de BARCHIP es $3000/kg y el de DRAMIX

$1000/Kg (ver 2.5.1 y 2.6.1), es decir que la fibra BARCHIP es 3 veces

más cara que la fibra DRAMIX pero según lo visto en los experimento se

requiere de por lo menos 4 veces más de concentración de DRAMIX para

obtener el mismo rendimiento de BARCHIP.

7.5 Comparación final.

Dado todos los datos obtenidos se concluye que la fibra BARCHIP R50 es

más eficiente que a fibra DRAMIX 3D . Se observó que menor cantidad de

fibra de plástico puede dar mejores resultados que la fibra de metal. Este

factor es muy influyente desde el punto de vista de propiedades mecánicas

y económico. Además de eso se pudo observar mejor adherencia de la fibra

de plástico.

230

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Informe de Memoria Hormigon con fibra

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