ESTUDIO COMPARATIVO DE LOS HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRA DE VIDRIO Y CON FIBRA DE POLIOLEFINA.
FIBRA DE VIDRIO AR
CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS
La fibra de vidrio está compuesta por hebras a base de sílice extruidas para conseguir filamentos finos aptos para tejer.
FIBRA DE POLIOLEFINA - (PP) Polímero termoplástico y semicristalino recto o deformado de material extruido, orientado y cortado, apropiado para ser adicionados a una mezcla.
POLIMEROS TERMOPLÁSTICOS
MÉTODOS DE FABRICACIÓN
MÉTODOS DE FABRICACIÓN
Polietileno (PE) Policloruro de vinilo (PVC) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) Acetato PVA Polímeros acrílicos Polibutileno (PB)
FUNDICIÓN DIRECTA FUNDICIÓN INDIRECTA CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FORMA ROVING ENSAMBLADO O MECHAS HILOS CORTADOS MAT O FILAMENTOS CONTÍNUOS MALLA FIBRA MOLIDA VELOS DE SUPERFICIE
HILADO EN HÚMEDO HILADO EN SECO HILADO POR FUSIÓN HILADO EN GEL O EN SECO-HÚMEDO HILADO POR ESTIRAMIENTO Y ORIENTACIÓN CLASIFICACIÓN
FIBRAS DE VIDRIO
FORMA FÍSICA Clase Ia Clase Ib Clase II
VIDRIO A: álcali-cal. VIDRIO AR: resistente a álcali. VIDRIO C: vidrio químico. VIDRIO D: de alto desempeño dieléctrico. VIDRIO E: dieléctrico. VIDRIO ECR: eléctrico y resistente químico. VIDRIO R: de alto desempeño mecánico. VIDRIO S: de alta resistencia.
GENERACIONES CemFIL-1 CemFIL-2
COMPORTAMIENTO Macro-fibras Micro-fibras
APLICACIONES
APLICACIONES
Paneles GRC Pavimentos Puertas y pantallas anti fuego Piscinas
Paneles de fachada Hormigón prefabricado y proyectado Losas de hormigón Sustitución parcial o total de las armaduras pasivas
1
2
3
4
5
TIPOS DE FIBRAS. 1. Fibras metálicas largas; 2. Fibras metálicas cortas; 3. Fibras plásticas; 4. Fibras de polipropileno; 5. Fibras de vidrio.
PROGRAMA EXPERIMENTAL IDENTIFICACIÓN DE LAS PROBETAS Y DOSIFICACIONES HORMIGONES PATRÓN HORMIGÓN CON FIBRA DE POLIOLEFINA HormigónHORMIGONES patrón 1 para PATRÓN la fibra de vidrio. DOSIFICACIÓN FIBRA 0 kg/m3h
Hormigón patrón 1 para de vidrio. C la fibra 11C 1
2
2
Hormigón patrón 2 paraAla fibra de 11A poliolefina. 1 0 kg/m3h 11B AB 21A 1 11C BC 21B Hormigón patrón 2 paraAla fibra de22A poliolefina. 0 kg/m3h 2 21A BA 22B 1 21B AB 23A 3 22A BA 23B 2 0 kg/m3h B 22B 3
A
23A
B
23B
HORMIGÓN CON FIBRA DE VIDRIO Nº DOSIFICACIÓN
Nº AMASADA
Nº PROBETA
CÓDIGO
DOSIFICACIÓN FIBRA
HORMIGÓN CON AFIBRA DE VIDRIO 31A Nº 3 DOSIFICACIÓN
43
DOSIFICACIÓN 1kg/m3h FIBRA
BB CC
31B 41B 31C 41C
1kg/m3h 3kg/m3h
A
41A
B
41B
DOSIFICACIÓN FIBRA
Nº DOSIFICACIÓN
0 kg/m3h
de poliolefina.
CÓDIGO
A
51A
21B
3 1 2
7
E VIDRIO DOSIFICACIÓN FIBRA
3
31A 31C 41B
3kg/m3h
41C
A B
62B
A
63A
B
63B
A
71A
B
71B
A
72A
B
72B
A
73A
22A 22B
23A 23B 5 kg/m3h
73B
B A
83A
B
83B
A
81A
1,2
1
52A 52B
y (mm)
0,6
0,4
53A 53B
0,2
0
0
5
10
15
20
25
F (kN)
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 11A. t: 157,36’’; F máxima: 26,30kN, y rotura: 0,95mm.
Tensión media 62,08 63,53 62,66
55,91 56,45
RR (<0,13) 0,03 0,00 0,02 RRm 0,02
49,715 57,30
FLEXIÓN Tensión (Mpa) 8,32 7,5 8,04 σ media RR (<0,2) 7,95 0,10
COMPRESIÓN Tensión (Mpa) Tensión media 66,35 63,48 64,92 63,64 63,22 63,43 64,85 63,22 64,04
FLEXIÓN Tensión (Mpa) 9,31 9,21 9,52 σ media RR (<0,2) 9,35 0,01
COMPRESIÓN Tensión (Mpa) Tensión media 64,4 63,91 64,16 60,29 58,44 59,365 62,04 60,78 61,41
Tensión (Mpa) 6,99 1,6 7,26 σ media 1,4 RR (<0,2) 7,13 0,04 1,2 6,13 1 5,84 0,8 σ media RR (<0,2) 0,6 5,99 0,05 0,4 7,17 0,2 5,55 0 σ media RR (<0,2) 0 5 6,36 0,25
Tensión (Mpa) 51,66 51,15 52,2 52,15
30
Tensión media 51,41 52,175
51,01 50,12
51,79 50,54
3
2
1,5
1
55,66 55,75
50,4 51,62
53,03 53,69
0,5
0
10
15
20
25
30
35
F (kN)
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 31A. t: 166,10’’; F máxima: 27,75kN, y rotura: 0,97mm.
72A 72B
73A 73B
Hormigón patrón 1.
Dosificación nº 8 Id. Probeta Flexión.81A 81B
82A 82B
FLEXIÓN Tensión (Mpa) 5,58 7,23 σ media RR (<0,2) 6,41 0,26 6,3 5,98 σ media RR (<0,2) 6,14 0,05 6,19 6,94 σ media RR (<0,2) 6,57 0,11
COMPRESIÓN Tensión (Mpa) Tensión media 55,78 53,91 54,85 52,58 52,39 52,485
53,59 56
54,67 56,12
61,3 61,88
58,59 61,68
59,945 61,78
2,68
1620
74 Módulo de balasto (T/m3) 2500
0
5
FLEXIÓN COMPRESIÓN Tensión (Mpa) Tensión (Mpa) Tensión media Dosificación nº3. Flexión. 5,84 53,38 52,43 52,91 6,23 54,28 52,48 53,38 σ media RR (<0,2) 6,04 0,06 5,37 48,16 46,79 47,48 5,95 51,15 49,82 50,49 σ media RR (<0,2) 5,66 0,10 7,18 52,65 50,95 51,8 7,66 52,95 52,57 52,76 σ media RR (<0,2) 7,42 0,06
Dosificaciones
Suministro
Punto de fusión
1-3kg/m3 h
Bolsas de 1kg o sacos de 20kg
Alargamiento a la rotura
1500ºC
165mm
Resistencia ácidos/álcalis AR (17,1% en ZrO2) Áridos <20 mm
MAPFIBRE MB65 Fibras de poliolefinas
Color
Longitud (mm)
Densidad (kg/dm3) 1
Resistencia a Módulo elástico tracción (Mpa) (Gpa) 560 7,5 Absorción de agua Punto de fusión (%) 160ºC <0,01
Diámetro (mm)
Gris
65
0,85
NORMA
Dosificaciones
Suministro
UNE 14889-2
1-5kg/m3 h
Bolsas de 6kg
Resistencia ácidos/álcalis Total
Prestaciones Elevada adhesión con la pasta de cemento gracias a su superficie en relive. Son resistentes a los ambientes alcalinos, aportando durabilidad a lo largo del tiempo. Empleo en hormigones proyectados o prefabricados para estructuras resistentes al fuego. Redue los fenómenos de "spalling" (desprendimiento) Las macrofibras tienen capacidad de absorber energía y mejorar la resistencia residual a flexotraccion para aberturas de 0,5mm y 2,5mm, incluso con aberturas superiores a 3,5mm. 6 Tienen baja absorción a la humedad. 7 Se distribuyen de manera homogénea en la masa de hormigón. 8 Pueden sustituir parcial o total de armaduras pasivas en elementos estructurales sometidos a tracción. 1 2 3 4 5
CEMENTO
Recorridos relativos Flexión Compresión 0,10 0,02 0,11 0,04 0,10 0,03 0,01 0,02 0,11 0,04 0,06 0,06 0,14 0,02 0,08 0,02
Cemento proporcionado por la empresa Leroy Merlín. Se usa el CEM-42,5 para conformar la mezcla, aportando alta resistencia al hormigón.
ADITIVO El aditivo utilizado es proporcionado por el laboratorio. Es un superplastificante, con base química de policarbolixato modificado, de nueva generación y altas prestaciones para hormigones preparados tanto en planta de hormigón como en planta de obra.
AGUA El agua se obtiene de la red de abastecimiento general de agua potable de Valencia puesto que la EHE-08 lo permite.
HORMIGÓN CON FIBRA DE POLIOLEFINA (EFECTO “PUENTEO” ) 9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
C: 15,3kN 3,23mm 111,51’’
4
3
B: 11,01kN 2,48mm 111,36’’
2
15
20
25
30
35
0
10
20
30
40
50
F (kN)
F (kN)
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 21A. t: 164,11’’; F máxima: 61,57kN., y rotura: 1,54mm.
su resistencia a com-
60
70
0
C: 38,03kN 2,44mm 116,96’’
B: 33,41kN 1,74mm 116,76’’
2
1
10
4
3
A: 41,80kN 2,12mm 111,31’’
A: 43,77kN 1,43mm 116,65’’
1
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
F (kN)
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 71A. Con esta dosificación se recupera el 10,25% de su resistencia máxima a una velocidad de 5mm/s.
La fibra de poliolefina es efectiva a compresión hasta la dosificación nº 7, mejorando su capacidad mecánica en un 11,5%. En ensayos de tracción, en dosificaciones altas y superando el límite recomendado por el fabricante, se aprecia claramente una resistencia remanente en la rama de descarga tras la fisuración. Se duplica la resistencia puesto que se recupera un 87% frente a 36,6%.
0
0
5
10
15
20
25
F (kN)
30
35
RR (<0,13) Dosificación 0,02 0,03 RRm 0,03 0,03 0,03 RRm 0,03 0,03 0,01 RRm 0,02
nº4. Compresión.
Hormigón patrón 2. Flexión.
Dosificación nº7. Flexión.
40
45
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 81A. Con esta dosificación se recupera el 10,56% a una velocidad media de 3,5mm/s.
Dosificacion nº Fuerza máx. Recuperación 5 52,43 0 6 51,15 0 7 41,8 4,29 8* 43,77 4,62 *Sobrepasa recomendación de fabricante (5kg/m3).
Máximo relativo 15,3 (36,6%) 38,03 (87%)
RR (<0,13) 0,03 0,00 RRm 0,02 0,04 0,00 RRm 0,02 0,05 0,00 RRm 0,02
TRABAJO DE FIN DE GRADO | 2020-2021 | AUTOR: ROSTRA RODRÍGUEZ, SERGIO | JULIO, 2021 | TUTOR: VERCHER SANCHÍS, JOSÉ MARÍA.
83A 83B
Módulo elástico (Gpa)
Prestaciones Eleva la resistencia a primera rotura en un 5% - 15% en dosificación recomendada. Resiste los ataques químicos de los álcalis del hormigón y mortero. Es capaz de coser todas las microfisuras durante el proceso de curado del hormigón. Se reparte de forma homogénea sin dejar rastro en la superficie. No absorbe agua. No es necesario añadir más a la masa. Permite sustituir el mallazo electrosoladado en la construcción de soleras. No pierde ninguna característica con el paso de los años, permaneciendo intacto y aportando flexibilidad y resistencia que su solera requiere.
P. Comercial Casa MAPEI
Volumen (ml) 120,97 187,50 1,79 714,75 714,75 1025
RESULTADOS: ENSAYOS A FLEXIÓN
Curvas fuerza-desplazamiento. Probeta 31A. Familia 1. t: 166,10’’; F máxima: 27,75kN, y rotura: 2,22mm.
55,74 56,23
0,015
1 2 3 4 5 6 7
HORMIGÓN CON FIBRA DE POLIOLEFINA - El ensayo de flexión produce tres veces más dispersión que el de compresión. - La resistencia a flexión tiene un recorrido bastante más alto que de la compresión (0,11 frente a 0,04). Se puede decir que no hay mejora mecánica en flexión, pero sí a compresión: - Dosificación 5 respecto de la dos. 2 en un 2,9%. - Dosificación 6 respecto de la dos. 2 en un 7,8% - Dosificación 7 respecto de la dos. 2 en un 11,8%. - Dosificación 8 respecto de la dos. 2 en un 1,6%.
FLEXIÓN COMPRESIÓN Dosificación nº 6 Tensión (Mpa) Tensión (Mpa) Id. Probeta Tensión media RR (<0,13) 6,82 61A 54,48 49,59 52,04 0,09 7,04 61B de hormigón fibroreforzado 55,43 53,08 en su resistencia 54,255 0,04 El uso de la fibra de vidrio en elementos supone un incremento a flexión, mientras que media Se puede RR (<0,2) RRm a flexotracción. presión no varía mucho respecto al hormigón sin σfibras. concluir que las fibras de vidrio son más efectivas 6,93 0,03 0,07 6,17 62A 53,14 51,48 52,31 0,03 6,07 62B 55,1 52,78 53,94 0,04 σ media RR (<0,2) RRm 6,12 0,02 0,04 6,36 63A 59,08 53,89 56,485 0,09 5,55 63B 59,36 57,63 58,50 0,03 σ media RR (<0,2) RRm 5,96 0,14 0,06 Dosificación nº 7 Id. Probeta 71A 71B
12
UNE 15422
HORMIGÓN CON FIBRA DE VIDRIO - Mayor dispersión en flexión que en compresión. - Aumenta puntualmente la resistencia a flexión.
RR (<0,13) 0,01 0,03 0,02 RRm 0,02
2,5
52,57 50,95
Blanco NORMA
Resistencia a tracción (Mpa)
(Azul) Patrón 1 y hormigón con fibra de vidrio. (Negro) Patrón 2 y hormigón con fibra de poliolefina.
RR (<0,13) 0,04 0,01 0,03 RRm 0,03
RR (<0,13) 0,01 0,00 RRm 0,01 0,03 0,02 RRm 0,02 0,10 0,08 RRm 0,09
Tensión media (Mpa) Flexión Compresión 7,84 62,76 6,76 50,65 7,95 64,13 9,35 61,64 6,49 52,10 6,34 54,59 6,37 56,64 6,37 51,47
Nº dosificación 1 2 3 4 5 6 7 8
RR (<0,13) 0,05 0,04 RRm 0,05 0,05 0,03 RRm 0,04 0,05 0,00 RRm 0,03
57,36 57,40
de hormigón patrón 1 y fibra 50,9 48,53 de vidrio tras 24h de 57,39 57,2curado.
Diámetro (mm)
TENSIONES Y RECORRIDOS RELATIVOS PARA DISCUSION
COMPRESIÓN Tensión (Mpa) Tensión media 54,68 57,67 56,18 55,12 57,63 56,375
58,8 58,34
Longitud (mm)
DISEÑO DEL HORMIGÓN PATRÓN 2 PARA LA FIBRA DE POLIOLEFINA.
HORMIGÓN CON FIBRA DE VIDRIO FLEXIÓN COMPRESIÓN
Dosificación nº 5 Id. Probeta 51A 51B
0,8
83B
Color
FIBRA DE POLIOLEFINA
Diseño del hormigón patrón 15x15x60 cm Masa (g) Densidad (g/ml) 375,00 3,1 187,50 1 1,88 1,05 1136,45 2,65 757,63 2,65 2458
Probeta Materiales CEM I 42,5 Agua (w/c=0,5) Aditivo 5% Arena 0-4 60% Grava 4-12.5 40%
Elaboración del hormigón con fibra de poliolefina. (YouTube)
Dosificación nº 4 Id. Probeta 41A 41B 41C
1,4
83A
B
Tensión (Mpa) 63,16 61 63,46 63,6 63,15 62,16
FLEXIÓN Tensión (Mpa) 8,21 6,98 σ media RR (<0,2) 7,60 0,16 8,53 7,52 σ media RR (<0,2) 8,03 0,13 Probetas 7,02 6,80 σ media RR (<0,2) 6,91 0,03
3 kg/m3h
Dosificación nº 3 Id. Probeta 81B 31A 82A 31B 7 kg/m3h 31C 82B
B
3
53B Hormigón patrón 2
61A
A
Volumen (ml) 129,0 200,0 1,9 694,1 694,1 1025
Fibras de vidrio Densidad (kg/dm3)
DISEÑO DEL HORMIGÓN PATRÓN 1 PARA LA FIBRA DE VIDRIO.
Hormigón fresco en molde. Probetas 61ACOMPRESIÓN y 61B.
FLEXIÓN Tensión (Mpa) 7,89 8,22 7,4 σ media RR (<0,2) 7,84 0,10
1 kg/m3h
Id. Probeta 21A 61B 21B 62A
A
2
8
41A
53A
B
1
1kg/m3h
A
B
2
23B
52B
A
0 kg/m3h 6
B B
1
23A
A
Id. Probeta 11A 51B 11B 52A 11C
B
3
21A
DOSIFICACIÓN Hormigón patrón FIBRA 1
Nº PROBETA
2
5
11C
31B
3
y (mm)
11B
Nº AMASADA 1
11A
CÓDIGO
3kg/m3h
C 41C HORMIGÓN CON FIBRA DE POLIOLEFINA
ra de vidrio.
22B
31B CÓDIGO 31C 31A 41A
1
ÓN
22A
Nº B PROBETA C AA
11
4
CÓDIGO
Nº 1 AMASADA
Probeta Materiales CEM I 42,5 Agua (w/c=0,5) Aditivo 5% Arena 0-4 65% Grava 4-8 35%
HORMIGÓN CON FIBRA A DE POLIOLEFINA 51A 1 DOSIFICACIÓN Nº Nº Nº B 51B CÓDIGO FIBRA DOSIFICACIÓN AMASADA PROBETA A 52A 2 5 1 kg/m3h A 51A B 52B 1 B 51B A 53A 3 A 52A B 53B 2 5 1 kg/m3h B 52B A 61A 1 A 53A B 61B 3 B 53B A 62A 2 6 3 kg/m3h A 61A B 62B 1 B 61B A 63A 3 A 62A B 63B 2 6 3 kg/m3h B 62B Hormigón en molde. A fresco 71A 1 A Probetas 11B y 11C. B 11A,63A 71B 3 B 63B A 72A 2 7 5 kg/m3h A 71A B 72B 1 B 71B A 73A 3 A 72A B 73B 2 7 5 kg/m3h B 72B A 81A 1 A 73A B 81B 3 B 73B A 82A 2 8 7 kg/m3h A 81A B 82B 1 B 81B A 83A 3 A 82A B 83B 2 8 7 kg/m3h B 82B
2,5
11A CÓDIGO 11B
DOSIFICACIÓN FIBRA
2
Nº A PROBETA B
CÓDIGO
1,5
Nº AMASADA 1
Nº PROBETA
y (mm)
Nº DOSIFICACIÓN 1
Nº AMASADA
y (mm)
Nº DOSIFICACIÓN
y (mm)
DOSIFICACIÓN FIBRA
FIBRA AR V-12 AM
P. Comercial Casa FIBRATEC
1
CÓDIGO
FIBRA DE VIDRIO AR
Diseño del hormigón patrón 10x10x40 cm Masa (g) Densidad (g/ml) 400 3,1 200 1 2,0 1,05 1196 2,65 644 2,65 2441
0,5
Nº PROBETA
MATERIALES
0
Nº AMASADA
y (mm)
Nº DOSIFICACIÓN
DISEÑO DEL HORMIGÓN
Dosificación nº8. Flexión.
% de recuperación 0% 0% 10,26% 10,56%
50