Ensayo: concreto fibrorreforzado: una perspectiva después de 30 años de desarrollo

“Concreto Fibrorreforzado: una Perspectiva después de 30 Años de Desarrollo”

Gracias a la evolución en el campo de la ingeniería y la investigación, son muchos los avances que se han logrado en cuanto al diseño y preparación de diversos materiales que satisfacen con mayor rigurosidad las necesidades del mundo actual. Una prueba de ello, está constituida por el desarrollo de los materialescompuestos, como una opción para la investigación y la producción de materiales con mejores propiedades mecánicas y físicas y una mayor durabilidad.

Una de las mayores ventajas que ofrece este tipo de materiales es a su vez la infinidad de combinaciones que pueden obtenerse a partir de sus dos componentes básicos (matriz y fibra) con tan solo la variación en factores típicos tanto de la matriz comodel refuerzo agregado. Para el caso de la matriz, y más precisamente en los concretos fibrorreforzados, estas variaciones se dan en las proporciones de la mezcla cementante; y en cuanto a las fibras se tiene una mayor opción en la variación de parámetros, como son: la morfología de la fibra, su longitud, el tipo de fibra, la cantidad agregada y la distribución y orientación de ésta en la matriz,que igualmente contrasta con la variación en propiedades.

Cuando la fibra que se va a adicionar a la mezcla no presenta una forma circular prismática es necesario establecer un diámetro equivalente, de modo que se facilite el modelamiento y estudio del material compuesto. Así, en el caso de obtener un diámetro equivalente pequeño, se va a tener una baja resistencia a flexión y a su vez mayorcapacidad de compactación en el material compuesto. Mientras que para valores grandes de diámetro equivalente, aumentará la resistencia a flexión y se tendrá mayores dificultades en la compactación y vaciado del material. Otros factores como la fracción de aspecto de la fibra – que sirve como medida de la delgadez – y el denier de la fibra, involucran también el diámetro equivalente, lo cual explicala importancia de esta variable en cuanto a la preparación del compuesto.

La forma de la fibra puede cambiar desde el momento en que se adiciona hasta el instante en que se dispersa dentro de la mezcla, debido a los esfuerzos de corte involucrados en el proceso de mezclado, los cuales pueden romper las fibras o reducir sus magnitudes variando así el denier de la fibra.

A la hora del diseñode los FRC, la resistencia y la dureza son las variables críticas a estudiar. Aunque no pueden calcularse exactamente, sino que son valores promedio de varios ensayos, estos parámetros van a determinar la capacidad del material frente a los posibles esfuerzos a los que estará expuesto en servicio y que lo conducirán a la falla. De igual manera, están estrechamente relacionados con el buendesempeño de los procesos de mezcla y vaciado del material, en los que se espera lograr las propiedades adecuadas, sobretodo en las regiones interfaciales entre fibra y matriz.

Debido a la importancia de las propiedades presentes en la interfase fibra-matriz es conveniente identificar la manera como se llega al estado final del compuesto. Para el caso de la matriz se debe tener una consistencia por lomenos viscosa, de manera que permita la incorporación de las fibras y agregados (responsables del aumento de propiedades específicas), brinde resistencia al compuesto y actúe como un ligante en el FRC. En el caso tratado, la matriz consta de concreto de cemento Pórtland (frágil), aunque existe una gran variedad de alternativas para la matriz, incluyendo otros tipos de cementos, cerámicos ypolímeros e incluso matrices de otro material compuesto.

En cuanto al contenido de fibra en un FRC, cabe mencionar que éste depende del volumen total de material matriz que se utilice e igualmente modificará los procesos de mezclado, vaciado y las propiedades finales. Este porcentaje de volumen se considera alto para valores entre 3 a 12%, moderado entre 1 a 3% y bajo si está entre 0.1 a 1.0%, y...