La fibra es el ingrediente esencial de cualquier receta de UHPC y, por tanto, hay que presentarle una atención especial por razones económicas, de ductilidad y de durabilidad. ECONÓMICAS. El análisis de una receta estándar de UHPC con un 2% en volumen de fibras metálicas muestra que el 60-80% de su precio total se debe a la fibra. Este porcentaje puede ser muchísimo mayor si se utilizan fibras de acero inoxidable o una cuantía superior. DUCTILIDAD. Por otro lado, tal y como ya avanzamos en un post anterior, NO es seguro el diseño de estructuras de UHPC sin fibras ya que es necesario garantizar una mínima ductilidad estructural !! Las fibras proporcionan esta ductilidad necesaria si se utilizan correctamente. DUCTILIDAD. Además, las fibras ayudan a controlar la fisuración lo que contribuye al incremento de la vida útil de las estructuras. Por todo esto, es necesario conocer ciertos aspectos esenciales sobre su uso. ¿Te interesa?
De entre todas las fibras disponibles en el mercado, las fibras de acero son las más utilizadas en aplicaciones estructurales de UHPC. En aquellas aplicaciones estructurales, sobre todo de edificación, en las que se requiere un mejor comportamiento frente al fuego se combinan con fibras de polipropileno. En el caso de las aplicaciones arquitectónicas, las más utilizadas son las fibras de PVA y las fibras de acero inoxidable.
Nos centraremos en este post en las fibras de acero, y en particular, en las fibras de acero lisas por ser las más eficientes en el UHPC. La mejora de adherencia que proporcionan las fibras con ganchos extremos no justifica el incremente de coste que supone en el UHPC !!
Las especificaciones y criterios de conformidad de las fibras de acero viene determinada por la norma EN-14889. Generalmente, las fibras utilizadas en UHPC son clase I (alambre estirado en frío). Los parámetros que son de obligada declaración son:
Longitud – Diámetro – Esbeltez – Límite elástico
En el caso de que las fibras se suministren con un recubrimiento especial, tanto el material del que esté realizado como su cuantía deben ser especificados ya que puede llegar a tener una gran influencia en la adherencia entre la fibra y la matriz, sobre todo a largo plazo. La declaración de otros parámetros exigidos en la EN-14889 como la infuencia de las fibras en la consistencia o la resistencia del hormigón no tiene sentido en fibras para UHPC, y en general para cualquier hormigón con fibras, ya que su afección dependerá de la cuantía utilizada, las técnicas de amasado y puesta, composición granulométrica del hormigón, resistencia del hormigón, … Garantizar una correcta trabajabilidad y resistencia es una tarea del prefabricador de UHPC que no tiene nada que ver con el fabricante de fibra.
Longitud
La longitud de la fibra es un parámetro que se deberá definir en la fase de proyecto, ya que ésta puede determinar la geometría de la sección, recubrimientos y su armado. ¿Por qué? La experiencia ha demostrado que para que la fibra tenga un comportamiento eficiente en el hormigón su longitud debe ser de al menos 3 veces el tamaño máximo del árido empleado. Al ser la longitud de fibra superior al tamaño máximo de árido, las limitaciones de recubrimiento y separación entre armaduras que indican las normas de diseño con el fin de evitar la segregación del hormigón durante la puesta en obra vienen determinadas, en los hormigones con fibras, en función de la longitud de fibra en lugar del tamaño máximo de árido.
Es un hecho que los diseños de elementos de UHPC tienden a reducir al máximo el tamaño de las secciones con el fin de alcanzar la máxima eficiencia y competitividad. Para ello es completamente necesario minimizar los recubrimientos y separaciones entre armaduras. Como estos parámetros son función de la longitud de fibra, lo más habitual en el UHPC es utilizar fibras de la menor longitud posible.
Diámetro y esbeltez
Una vez seleccionada la longitud de fibra es necesario definir la esbeltez con la que se desea trabajar. Aunque no se trata de un parámetro de proyecto, sí que tiene una gran influencia en la adherencia matriz – fibra y, por tanto, en la resistencia a tracción y ductilidad del UHPC. Como la esbeltez es el cociente entre el la longitud de fibra y su diámetro, definir la esbeltez es equivalente a definir el diámetro una vez, eso sí, que su longitud ha sido seleccionada.
La gran variedad de fibras disponibles en el mercado hace que sea posible prácticamente hacerse con una fibra a la carta en función de las necesidades de cada aplicación para así optimizar su uso y reducir al máximo su precio !! Elige bien !!
En la siguiente imagen podéis ver diferentes tipos de fibras disponibles en el mercado para UHPC. Se han identificado por la nomenclatura más habitual que se emplea en este tipo de fibras. El primer número se corresponde con la longitud; el segundo con el diámetro.
Límite elástico
Otro de los parámetros importantes de las fibras es el límite elástico. Aunque la máxima tensión a la que puede estar sometida una fibra es de alrededor de 1000 MPa, los alambres utilizados para su fabricación son de un límite elástico muy superior, por encima de los 2000 MPa ¿Por qué? ¿Es un malgasto de dinero? Tal vez tenga que ver con el intento de evitar la formación de bolas de fibra durante el amasado. Una elevada esbelteza combinada con un bajo límite elástico hace que las fibras sean muy fácil de doblar sin que recuperen su forma inicial favoreciendo la formación de erizos durante el amasado y menores resistencias en estado endurecido ¿Habíais pensado en eso? 😉
La elección de la fibra es una parte esencial en el diseño de un óptimo UHPC al influir de manera decisiva en su resistencia, ductilidad y precio.
Tolerancias y control de calidad
De acuerdo a la norma EN-14889 se deben de cumplir las tolerancias de la siguiente tabla.
Mirad la siguiente medida del diámetro de fibra. Se supone que debía ser 0.20 mm !!
Estos resultados nos llevan a la siguiente cuestión, ¿qué fiabilidad tienen algunas de las fibras del mercado? En la siguiente tabla se recoge la medida de 5 muestras de la longitud, diámetro y esbeltez medida en 5 tipos e fibras diferentes disponibles en el mercado y sus propiedades declaradas. En rojo se indican las disconformidades !!
Exigid siempre el marcado CE y la declaración de prestaciones a vuestro suministrador para no llevaros sorpresas !!!! La calidad de vuestro UHPC depende de ello !!
