Análisis del comportamiento del hormigón reforzado con fibras metálicas para el ensayo de flexo-tracción

Abstract

El material compuesto llamado hormigón es el preferido en la mayoría de las construcciones civiles gracias a su gran resistencia a la compresión y a su larga vida pero debido a muchas desventajas que dicho material presenta, nos vemos en la necesidad de buscar formas para reforzarlo y satisfacer solicitaciones de cargas a las cuales por si solo el concreto no puede resistir. Es por esta razón que en este trabajo se ha analizado el comportamiento que tienen las fibras metálicas en el hormigón frente al ensayo de flexotracción. Para el presente trabajo de titulación se ha utilizado fibras metálicas Dramix de la serie 3D 45/30 BG a las que corresponde una longitud de 30 mm y diámetro de 0.62 mm. Estas fibras poseen una resistencia a la tracción de 1.270 N/mm2 según el proveedor y fabricadas conforme a la norma ASTM A820. La mezcla de hormigón fue preparada siguiendo las especificaciones generales para la construcción de caminos y puentes propuestas por el MOP-001-F 2002. Se ha utilizado una cantidad de fibras de 25kg por cada metro cubico de mezcla usando la metodología de mezclado sugerida por la norma ASTM C 1116 para concretos reforzados con fibras. Este trabajo ha sido dirigido al estudio del comportamiento del hormigón reforzado con fibras metálicas que va a ser usado en un suelo industrial estándar debido a que nos interesa conocer el comportamiento que tienen las fibras metálicas en este tipo de pavimento rígido, por lo que se ha diseñado un hormigón con una resistencia a la compresión a los 28 días de curado de 21 MPa. Los resultados obtenidos en los ensayos de compresión a los 7 días de edad de las probetas de hormigón simple presentan un porcentaje del 70% con respecto a la resistencia diseñada de 21 MPa y las que si contaban con refuerzo de fibras presentan un 77% de la misma, esto demuestra que la inclusión de fibras genera un incremento de un 7% en la resistencia a la compresión en los 7 primeros días de curado. El mismo porcentaje de incremento se vio reflejado a los 14 y 21 días de edad. Teniendo a los 14 días un 89% en lo elementos sin fibras y 96% en los cilindros con fibras. A los 21 días de edad las probetas sin refuerzo contaban con un f’c promedio de 25.81 MPa y las probetas reforzadas un f’c promedio de 27.36 MPa obteniendo un aumento entre ellas del 6%. Las probetas sin refuerzo ensayadas a tracción indirecta presentaron un promedio de resistencia de 3.64 MPa y las que contaban con refuerzo de fibras 3.71 MPa, reflejando un aumento del 2% en su resistencia a la tracción y una mejora bastante significativa en la ductilidad de las mismas ya que al momento de recibir la carga ultima las probetas reforzadas no se dividían en forma diametral gracias a la acción de las fibras metálicas las cuales servían como puente entre ambas partes de la grieta. En las vigas sin refuerzo se obtuvo un valor de 3.78 MPa en su módulo de rotura promedio y de 4.69 MPa para las reforzadas, teniendo así un aumento del 24% gracias a la acción de las fibras, y así como en los ensayos a tracción indirecta aquí también se experimentó un fuerte incremento en la ductilidad de los especímenes ya que una vez generada la grieta las vigas continuaron soportando carga hasta unos 10MPa en promedio de momento de rotura. Como conclusión de este trabajo tenemos una correlación entre los valores de resistencia a la tracción indirecta y módulos de rotura, obteniendo expresiones que nos sirven para dejar de lado el control de módulos de rotura mediante el ensayo a flexotracción y empezar a usar el ensayo de tracción indirecta de probetas cilíndricas, las cuales resultan ser más sencillas de elaborar y manipular en relación a las vigas, debido al gran volumen que estas presentan. Con los porcentajes de incremento de especímenes con y sin fibras metálicas en resistencia a la tracción indirecta, resistencia a la compresión y módulo de rotura, se ha demostrado que para elementos sometidos a flexión, el uso de fibras metálicas en la mezcla de hormigón representa una mejora significativa. También se observó que elementos no reforzados con fibras metálicas tuvieron una falla frágil en contraste a los que sí fueron reforzados, los cuales presentaron una falla dúctil ya que al momento de generarse la grieta sufrieron primero una acusada deformación, antes de llegar a la falla.