El hormigón para grandes esfuerzos
En la producción de hormigón reforzado con fibras, éstas se procesan además de los componentes convencionales del hormigón normal: cemento, agua y aglutinante. Este aditivo estabiliza especialmente los componentes expuestos a altas tensiones. En muchos componentes, el aditivo de fibra sirve incluso como sustituto del refuerzo. El principio del hormigón de fibras o fibrocemento existe desde la antigüedad. Romanos y egipcios añadían paja o pelo a los materiales de construcción y mejoraban así sus propiedades mecánicas. En el hormigón reforzado con fibras se pueden procesar diversos materiales fibrosos. Dependiendo de la situación de instalación, los hormigones de fibra actúan, por ejemplo, como estabilizadores, aumentan la resistencia a la tracción o a la compresión o sirven de refuerzo, por ejemplo en un forjado de hormigón de fibra.
El hormigón con fibras se compone de las siguientes materias primas:
- Cemento
- Recargos
- Agua
- Aditivo para hormigón
- Fibras de vidrio, plástico, carbono (carbón) o acero
El contenido de fibra modifica las propiedades del hormigón. Esto ocurre, por ejemplo, porque las fibras pueden absorber las tensiones de tracción del proceso de retracción cuando el hormigón fragua. El efecto: el hormigón fragua sin apenas agrietarse. Otras ventajas de estos tipos de hormigón son una distribución constante de la tensión en la zona de tracción del componente de hormigón. Con el hormigón reforzado con fibras, la corrosión es escasa o nula, por lo que el desconchamiento se minimiza o evita al mismo tiempo. Esto, a su vez, aumenta la durabilidad general del material en comparación con el hormigón armado.
Debido a la distribución de las fibras en toda la sección transversal del componente y a la orientación aleatoria de las fibras, es difícil medir un efecto de fuerza exacto. Por este motivo, el número de enfoques de cálculo es elevado y no existen métodos de cálculo válidos en general. Como regla general para el cálculo del hormigón con fibras de acero, la cantidad necesaria por m³ de hormigón preparado se determina en función de la armadura estática calculada.
El hormigón de fibras de acero utilizado principalmente para pavimentos industriales tiene una capacidad de trabajo y de carga mejorada gracias al material de fibras de acero integrado, las fibras sustituyen por su efecto al refuerzo estructural de acero. Se distinguen tres tipos de fibra de acero, a saber:
- Fibras de acero fresadas con sección transversal en forma de hoz
- fibras de alambre dobladas
- fibras de láminas deformadas
Para el hormigón que cumple las especificaciones de la norma DIN EN 206-1/ DIN 1045-2, las fibras de acero pueden utilizarse de diversas formas durante el procesamiento. Esto también se especifica en la norma DIN EN 14889-1. Distinguir entre:
- fibras de acero sueltas
- Fibras unidas en haces
- Fibras de acero en envases dosificadores
Si las fibras de acero se añaden en cantidades de hasta 40 kg/m³, la receta original del hormigón utilizado puede mantenerse sin cambios. Las fibras de acero aumentan la resistencia a la tracción por flexión y al cizallamiento, así como el comportamiento de agrietamiento y deformación. Asimismo, este proceso de fabricación aumenta la resistencia al impacto y reduce la profundidad del desgaste, al tiempo que aumenta la conductividad térmica del componente porque el calor se distribuye de forma más uniforme y rápida. El hormigón con fibras de acero se utiliza principalmente en suelos industriales, pero con menor frecuencia en carreteras de hormigón, construcción de túneles o para forjados, cimientos y muros de sótanos en la construcción de viviendas.
Las fibras de vidrio resistentes a los álcalis se utilizan como aditivo en los hormigones de fibra de vidrio. Sirven como refuerzo estáticamente eficaz, en el hormigón modificado con fibra de vidrio su efecto se manifiesta como microrrefuerzo. Incluso pequeñas adiciones de fibras de vidrio mejoran las propiedades de rendimiento, el efecto entra en vigor a partir de una proporción del 0,4 % en volumen, si la proporción de fibra de vidrio es del 2,5 al 5,0 % en volumen se habla de hormigón de fibra de vidrio, a valores inferiores se ha establecido el término hormigón modificado con fibra de vidrio.
Gracias a la resistencia a la corrosión de la fibra de vidrio, que también puede servir de refuerzo, pueden omitirse los recubrimientos de hormigón y reducirse en gran medida los espesores del material de los componentes de hormigón. Esto permite fabricar componentes de filigrana con gran resistencia a la carga. El hormigón modificado con fibra de vidrio se puede encontrar, entre otras cosas, en la construcción de fachadas, para paneles de cubiertas o para revestimientos.
Las fibras poliméricas se categorizan y clasifican según sus propiedades en la norma DIN EN 14889-2. El hormigón de fibras plásticas suele llevar añadida una fibra de polipropileno, que evita de forma fiable la formación de grietas en el hormigón fresco. Sin embargo, esto sólo se aplica a la primera fase de curado. Por ello, las fibras de polipropileno se añaden siempre que se desea crear superficies sin grietas, por ejemplo en soleras. En la protección contra incendios, este hormigón de fibras especiales evita que las piezas de hormigón se desconchen durante más tiempo en caso de incendio. Esto protege la armadura del componente durante más tiempo y el componente de hormigón conserva su estabilidad.
Las fibras textiles o de carbono son una variante de las fibras plásticas. El hormigón textil se considera un material de construcción sostenible porque se ahorra acero al utilizar las fibras como refuerzo. El material compuesto de hormigón fino y fibras de alto rendimiento se considera extremadamente innovador y el material de construcción del futuro.
- En muchos casos se omiten los trabajos de colocación e instalación de armaduras.
- Las formas complejas son más fáciles de realizar
- No se requiere espacio de almacenamiento en la obra para el acero de armadura de los componentes de hormigón en obra.
- Ahorro de material gracias a la instalación de hormigón de fibra como hormigón proyectado y revestimiento de hormigón omitido
- Precio económico gracias a la reducción de los tiempos de procesamiento y de los costes auxiliares
Una desventaja, especialmente para los componentes de hormigón de fibra de acero, es la extrema dificultad de mecanización. Si hay que modificar posteriormente un componente de hormigón reforzado con fibras de este tipo, se necesita un equipo realmente pesado.