jornada tÉcnica: pavimentos de hormigÓn reforzados con fibras · carbono basalto fibras naturales...

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JORNADA TÉCNICA: PAVIMENTOS DE HORMIGÓN REFORZADOS CON FIBRAS OLOT, 18 MARZO 2015 RAMÓN MARTÍNEZ. DIR. TÉCNICO, SIKA, S.A.

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JORNADA TÉCNICA: PAVIMENTOS DE HORMIGÓN REFORZADOS CON FIBRAS OLOT, 18 MARZO 2015 RAMÓN MARTÍNEZ. DIR. TÉCNICO, SIKA, S.A.

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SOLERAS DE HORMIGON

Función como camino de rodadura para tráfico de vehículos, carretillas, etc: planeidad, nivelación

Función para cumplimiento de diferentes usos (resistencias a abrasión, resistencias químicas, etc): revestimientos, acabados

Función estructural: armaduras, fibras,…

March 23, 2015 2 Introduction to Fibers in Concrete and Shotcrete

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¿PORQUÉ NECESITAMOS REFORZAR EL HORMIGÓN?

El hormigón es una material muy resistente a compresión, pero con apenas resistencia a tracción. Para compensar esta característica, se emplea el armado tradicional en forma de barras metálicas para soportar las tensiones y cargas de servicio de la estructura sin verse debilitada por las inevitables fisuras.

Como alternativa, las fibras se vienen empleando desde hace más de 40 años con la idea de distribuir el armado en todo el canto de la estructura.

+ Reduciendo o eliminando el armado tradicional metálico en barras (EHE 08 Anejo 14)

+ Reducción del transporte y acopio de acero en barras

+ Hormigonado más rápido

+ Hormigón + armado fabricado en planta

+ Armado con barras metálicas sólo donde es necesario (cálculo estático)

Hay Fibras en toda la sección (tambien donde no se necesita armado)

En el caso de las fibras plásticas no se pueden alinear

La consistencia del hormigón puede verse afectada con dosificaciones altas de fibras

March 23, 2015

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March 23, 2015

¿PORQUÉ NECESITAMOS REFORZAR EL HORMIGÓN?

Debido a la densidad del armado se incrementan los tiempos de hormigonado y las dificultades de puesta en obra.

Como consecuencia de ello, aumenta el riesgo de patologías en la estructura en zonas de relleno insuficiente, nidos de grava, error en la posición del armado, etc.

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USOS Y APLICACIONES DE LAS FIBRAS EN HORMIGÓN

March 23, 2015

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Resistencia al fuego

Mejora de resistencias mecánicas

Aumento de la ductilidad

Resistencia/Control de la fisuración Distribución de las

fisuras

Reducción de fisuración por retracción

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ALGUNOS ASPECTOS CLAVE EN EL USO DE FIBRAS

March 23, 2015

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Cantidad de fibras

Material empleado

Longitud de fibras

Diámetro de fibra

Forma de la fibra

Superficie de la fibra

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EN 14889-1.- Fibras de acero

EN 14889-2.- Fibras polímericas

Microfibras: Diámetro < 0.3mm (Clase I)

Monofilamento (Clase Ia)

Fibrilosas (Clase Ib)

Macrofibras: Diámetro > 0.3mm (Clase II)

Las fibras Clase II se utilizan generalmente donde se requiera incrementar la resistencia a flexión

March 23, 2015

CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS SEGÚN NORMA EN 14889

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NORMA EN-14889-2

Clasificación de las fibras

Tipo de polímero

Forma

Tratamiento superficial o revestimiento

Dimensiones y tolerancias: longitud, diámetro y esbeltez

Forma de las fibras

Tenacidad para fibras Clase I

Resistencia a la tracción para fibras Clase II

Módulo de elasticidad

Punto de fusión y punto de inflamación

Efectos en la consistencia del hormigón

Efectos sobre la resistencia del hormigón (resistencia residual a flexión)

March 23, 2015 8 Introduction to Fibers in Concrete and Shotcrete

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March 23, 2015

Acero

PVA

PP

Vidrio

Carbono

Basalto

Fibras naturales

CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS SEGÚN MATERIALES

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March 23, 2015

Importante: Modulo Elástico (E) Resistencia máxima Deformación máxima Comportamiento térmico Durabilidad

ASPECTOS DEL COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS

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March 23, 2015

Modulus of Elasticity

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080

Elongation

Str

es

s [

Mp

a]

Steel

Concrete

Polypropylen

Concrete

COMPORTAMIENTO DE LAS FIBRAS COMO ARMADO

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Superficie lisa

Superficie rugosa

Anclajes en los extremos

Fibras sin geometría definida

March 23, 2015

FORMA Y GEOMETRÍA DE LAS FIBRAS

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March 23, 2015

Longitud [mm] Diámetro [mm] Material Cantidad por kg

6 0.35 Polipropileno 1’925’000

12 0.35 Polipropileno 962’000

50 1 Polipropileno 28’300

35 0.8 Acero 7’300

NÚMERO DE FILAMENTOS POR KG

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CARACTERIZACIÓN DE FIBRAS EN LABORATORIO

March 23, 2015

– Part 1: Elastic deformation of the fiber

– Part 2: Debonding of fiber and mortar

– Part 3: End of debonding (usually maximum pullout force)

– Part 4: Transition between debonding and fiber pullout (fiber slip)

– Part 5: Fiber pullout behaviour (friction between fiber and matrix)

Single Fiber Pullout Test

0

50

100

150

200

250

300

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

Displacement [mm]

Fo

rce [

N]

1

3

2 4 5

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APLICACIONES DE FIBRAS

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March 23, 2015

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Bajo punto de fusión (Polipropileno 165°C)

Elevado número de filamentos (próximos entre sí en la matriz de hormigón)

Uniformemente distribuidas

Reducida demanda de agua / No afectar las propiedades del hormigón fresco

USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO

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USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO

March 23, 2015

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Agua de los poros

Alta presión Desprendimiento explosivo

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March 23, 2015

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Agua de los poros

Las fibras se deshacen a 165°C (PP)

Dan espeacio para expansión de agua

Son o con menor fisuración!

USO DE MICRO FIBRAS EN PROTECCIÓN PASIVA CONTRA FUEGO

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Debido a su alta densidad los áridos y el cemento tienden a asentarse en el hormigón fresco.

Aparecen fisuras en la zona del refuerzo con barras metálicas.

Con el empleo de micro fibras estas fisuras se pueden reducir.

March 23, 2015

USO DE MICRO FIBRAS EN FISURACIÓN POR RETRACCIÓN

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March 23, 2015

USO DE MICRO FIBRAS EN FISURACIÓN POR RETRACCIÓN

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MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES

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Los sistemas de base cemento sufren roturas frágiles.

En el caso de emplear fibras la matriz sufre rotura frágil.

Gracias al puenteo de las fisuras por la adición de fibras la estructura

puede continuar soportando las tensiones después de fisurar.

March 23, 2015

Load

Deformation

Load

Deformation

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERÍSTICAS DE LA MATRIZ

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March 23, 2015

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MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERIZACIÓN DE HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS

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March 23, 2015

Load [kN]

Deformation [mm]

1

1

2 3

4 2

3 4

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CARACTERIZACIÓN DE HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS

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March 23, 2015

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- Hormigón sin fibras

- Hormigón con fibras de acero

- Hormigón con fibras poliméricas

Fuerza

Deformación

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA ENTRE DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS

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«Mesh-Up» «Mesh-Middle» «Mesh-Down»

30mm

30mm

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA MALLAZO Y FRC

March 23, 2015

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MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES COMPARATIVA MALLAZO Y FRC

March 23, 2015

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La fisuración aparece en el hormigón por diferentes causas:

Retracción

Gradientes térmicos

Cargas mecánicas

►La fisuración no controlada tiene una influencia muy negativa en la durabilidad

Con el empleo de fibras distribuimos la fisuración y controlamos su geometría

►Influencia positiva en durabilidad y aspecto del hormigón

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Con Fibras

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES CONTROL DE LA FISURACIÓN

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March 23, 2015

MACRO FIBRAS ESTRUCTURALES ORDEN DE MAGNITUD DE DOSIFICACIONES DE FIBRAS

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Un diseño adecuado de un pavimento debe ser capaz de soportar las cargas estáticas y dinámicas especificadas para evitar patologías como la que se muestra en esta diapositiva.

March 23, 2015

APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS ASPECTOS DEL DISEÑO DE UN PAVIMENTO

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March 23, 2015

Un aspecto clave del diseño de pavimentos con FRC es el tipo de fibra a emplear:

• Fibras metálicas

• Fibras plásticas estructurales con elevado Módulo de Elasticidad (Rigid Fibers)

• Fibras plásticas estructurales con diámetro reducido (Soft Fibers) – Para pavimentos pulidos.

APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS DISEÑO DE UN PAVIMENTOS CON FRC

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March 23, 2015

Provide continuous crack restraint

APLICACIÓN DE FRC EN PAVIMENTOS ASPECTOS DEL DISEÑO DE UN PAVIMENTO / FRC

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