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Lnea del tiempo de la evolucin de los FRC.30
TECN
OLOG
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l empleo de morteros y concretos reforzados con fibras se ha generalizado en las ltimas dcadas con mltiples e impresionantes aplicaciones. Podra parecer una tecnologa novedosa; sin embargo tiene sus antecedentes en
la antigedad, en aquellos primeros constructores que ya se esforzaban para dotar al concreto primitivo de mayor resistencia y durabilidad. No es casual entonces que se afirme por diversas fuentes, que el empleo de las fibras como refuerzo es una inven-cin que data de varios siglos atrs; abarcando distintas formas y con muy diversos materiales.
Hoy es casi habitual la construccin utilizando concretos reforzados con fibras (Fiber Reinforced Concrete, FRC por sus siglas en ingls) en: pisos industriales, concreto proyectado para el sostenimiento de tneles y taludes, estructuras a base de elementos de concreto prefabricado, entre otras muchas ms aplica-ciones. Sin embargo, se utilizaron fibras naturales desde tiempos muy antiguos para reforzar materiales frgiles utilizados en la construccin; es el caso de las cerdas de crin de caballo adicionadas a morteros, y la paja para reforzar ladrillos de barro. Esta ltima hoy todava se contina utilizando en pases en vas de desarrollo por su adecuado desempeo y bajo coste. Como evidencia de lo anterior, hace referencia la literatura a la vivienda considerada como la ms antigua de los Estados Unidos; construida hacia 1540 y que fue erigida a base de ladrillos de adobe cocidos al sol y reforzados con paja. Otras fibras naturales como las de yute y bamb, de excelente mdulo de elasticidad en fibras largas;
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Una aproximacin a los concretos reforzados con fibras
JULIO 2015 CONSTRUCCIN Y TECNOLOGA EN CONCRETO
1 Procedimiento muy conocido para la fabricacin de pro-ductos de fibrocemento; par-ticularmente adecuado para la fabricacin de productos acabados en forma de placa plana, ondulada o cilndrica.Adaptado de: http://patentados.com/patente/
I. Vidaud, Z. Frmeta, y E. Vidaud
Figura 1
(Parte I)
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fueron utilizadas tambin por civilizaciones antiguas para mejorar la calidad de ladrillos secados al sol, bloques y morteros.
Ms recientemente, y a escala comercial, hacia el ao 1900 se comenzaron a emplear las fibras de asbesto incorporadas a la matriz de pasta de cemento. Este he-cho tuvo su primer intento en 1898, con la invencin del proceso Hatschek (1); aunque posteriormente se torn una adicin muy controversial debido a que se le atribuyeron determinados efectos dainos en la salud humana.
Es entonces que hacia principios del siglo XX, con el avance tecnolgico en el sector de la construccin, se comienza a investigar en torno a la incorporacin de fibras al concreto y sus principales ventajas. Como antes se evidenci, inicialmente los estudios abarcaron a las fibras de origen natural. En 1910, se comprob por ejemplo que el concreto poda mejorar algunas de sus propiedades fsicas mediante la incorporacin de pesuas cortadas y de espigas de trigo; logrando con este refuerzo aumentar prin-cipalmente su resistencia. Es as como entonces aparece el concepto de materiales compuestos hacia los aos 50, hecho con el que los FRC comienzan a ocupar un sitio importante en las investigaciones.
Se considera que el principal detonante de las investigaciones en torno a los FRC lo constituy el cuerpo de Ingenieros del Ejrcito Americano; porque durante las primeras dcadas de la segunda mitad del siglo XX trabaj de forma importante por encontrar adiciones que mejoraran la resistencia del concreto bajo los ms elevados esfuerzos y soportando la potencia de los explosivos. El propsito de estas investigaciones tena su mayor inters en la construccin de instalaciones militares en eventuales zonas de conflicto; destacando por ejemplo: casamatas, pistas de aviacin, silos para misiles, entre otras. Es as como se comenz a desarrollar la adicin al concreto de fibras de los ms dismiles materiales: acero, sintticos y hasta fibras vegetales.
Por estos aos, y en un intento por reducir el espesor de los elementos de concreto y hacerlos ms aptos para su uso en cerramientos de fachada, se utiliza por primera vez la fibra de vidrio adicionada al concreto en la antigua Unin Sovitica. Rpidamente se extendi su empleo y se suscitaron mltiples investigaciones que en los primeros aos versaron alrededor de su efecto en las reacciones lcali agregado. Esta fibra comenz entonces a utilizarse a partir de la dcada de los 60, como sustitucin de las fibras de asbesto; una de las que impuls a los hoy denominados Concretos Reforzados con Fibras Naturales.
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Figura 2 Figura 3
Fibras de acero.
Fuente: http://fibratech.all.biz/es/fibra-de-acero-del-refuerzo-g2034241
Fibras de estopa de coco.
Fuente: http://www.hydroenv.com.mx/catalogo/
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En las dcadas de los aos 50 y 60 de ese mismo siglo, continuaron las investi-gaciones en el campo de las fibras naturales, llegando a concluir que estas podan ser exitosamente utilizadas para la produccin de planchas finas para muros y cubiertas. Asimismo, se concentr tambin la atencin en las fibras de acero. Par-ticularmente, Romualdi y Wiliamson, posterior a la II Guerra Mundial aseveraron que con su empleo se incrementaba la resistencia a tensin del concreto. En ese momento comenzaba a evaluarse que la adicin de estas fibras aadan a la matriz de concreto una red de pequeas armaduras que le proporcionaban tambin una mayor tenacidad (2). He ah el primer intento de los hoy denominados concretos reforzados con fibras de acero.
Ya en la dcada de los 90, con el auge de la construccin prefabricada, comienza a popularizarse el concreto reforzado con fibra de vidrio, surgiendo incluso una insti-tucin que regula su empleo: la Asociacin Internacional del Concreto Reforzado con Fibra de Vidrio (GRCA por sus siglas en ingls). Al mismo tiempo se desarrollaron investigaciones en torno a la incorporacin de las fibras sintticas; que aadidas al concreto conseguan tambin mejorar sus propiedades (sobre todo en estado plstico) y presentando otras ventajas adicionales. Entre estas ventajas adicionales pueden mencionarse su menor peso si se compara por ejemplo con las de acero, y sobre todo la ausencia de corrosin de este tipo de fibras.
Dentro de estas fibras sobresalen las de polipropileno, que hoy conforman los denominados concretos reforzados con fibras de polipropileno. Los estudios acerca de estas fibras se iniciaron en los aos 60, cuando la Divisin de Desarrollo de la Armada de los Estados Unidos las consider el material sinttico ms apropiado para el concreto, desde el punto de vista de desempeo y economa.
Debido principalmente al desarrollo en la industria militar, puede entonces afirmarse que los estudios de FRC tuvieron un importante avance a finales del siglo XX. Ya hacia la dcada de los aos 80 y hasta nuestros das, la industria civil ha continuado su de-sarrollo independiente con la colaboracin de las universidades y otros especialistas; con avances significativos tanto en la tecnologa del concreto como en la fabricacin de las fibras. Hoy en da se obtienen los FRC a partir de muy diversos materiales y formas, y para multiplicidad de aplicaciones en la industria de la construccin. En apretada sntesis los principales hitos en la evolucin de estos materiales pueden apreciarse en la grfica representada en la figura 1.
Figura 4 Figura 5
Fibras de polipropileno.
Fuente: http://briture.en.made-in-china.com/offer/obi-mwzNclIVM/
Grfica que muestra la diversidad de formas de las fibras de acero utilizadas para los SFRC.
Fuente: Adaptado de Nemati K., 2013.
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2 En ciencia de materiales, la tenacidad es la energa total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura en con-diciones de impacto, por acu-mulacin de dislocaciones. Se debe principalmente al grado de cohesin entre molculas. Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidad
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Resultados de las ms variadas investigaciones en torno al empleo de las fibras en concreto, fueron recogidos y publicados durante dcadas por instituciones y sociedades profesionales. Los primeros pronunciamientos tienen lugar en 1973, cuando el Comit ACI 544 public lo que se conoci como el estado del arte del tema; as como divulg tambin su reporte el Comit RILEM (Red Internacional de Laboratorios de Ensayos de Materiales) de compuestos de cemento reforzados con fibras.
Diferentes normativas como A