El hormigón reforzado con fibra o el hormigón reforzado con fibra ( FRC ) es un hormigón que contiene material fibroso que aumenta su integridad estructural. Contiene fibras cortas discretas que están distribuidas uniformemente y orientadas al azar. Las fibras incluyen fibras de acero, fibras de vidrio , fibras sintéticas y fibras naturales , cada una de las cuales otorga diferentes propiedades al concreto. Además, el carácter del hormigón reforzado con fibra cambia con diferentes hormigones, materiales de fibra, geometrías, distribución, orientación y densidades.
El concepto de utilizar fibras como refuerzo no es nuevo. Las fibras se han utilizado como refuerzo desde la antigüedad. Históricamente, la crin de caballo se usaba en el mortero y la paja en los adobes . En la década de 1900, las fibras de asbesto se usaban en el hormigón. En la década de 1950, surgió el concepto de materiales compuestos y el hormigón reforzado con fibra fue uno de los temas de interés. Una vez que se descubrieron los riesgos para la salud asociados con el asbesto, surgió la necesidad de encontrar un reemplazo para la sustancia en el concreto y otros materiales de construcción. En la década de 1960, acero , vidrio ( GFRC), y fibras sintéticas (como el polipropileno ) se utilizaron en el hormigón. La investigación de nuevos hormigones reforzados con fibra continúa en la actualidad. [1]
Las fibras se utilizan generalmente en el hormigón para controlar el agrietamiento debido a la contracción plástica y la contracción por secado. También reducen la permeabilidad del hormigón y por lo tanto reducen el sangrado del agua . Algunos tipos de fibras producen mayor impacto, abrasión y resistencia al desmoronamiento en el concreto. El acero más grande o las fibras sintéticas pueden reemplazar completamente la barra de refuerzo o el acero en ciertas situaciones. El hormigón reforzado con fibra ha reemplazado casi por completo a las barras en la industria de la construcción subterránea, como los segmentos de túneles, donde casi todos los revestimientos de los túneles están reforzados con fibra en lugar de usar barras de refuerzo. De hecho, algunas fibras reducen la resistencia a la compresión del hormigón. [2]
La cantidad de fibras agregadas a una mezcla de concreto se expresa como un porcentaje del volumen total del compuesto (concreto y fibras), denominado "fracción de volumen" (V f ). Vf normalmente oscila entre 0,1 y 3% . La relación de aspecto (l/d) se calcula dividiendo la longitud de la fibra (l) por su diámetro (d). Las fibras con una sección transversal no circular utilizan un diámetro equivalente para el cálculo de la relación de aspecto. Si el módulo de elasticidad de la fibra es superior al de la matriz (hormigón o morteroaglutinante), ayudan a soportar la carga aumentando la resistencia a la tracción del material. El aumento de la relación de aspecto de la fibra generalmente segmenta la resistencia a la flexión y la tenacidad de la matriz. Una mayor longitud da como resultado una mejor matriz dentro del hormigón y un diámetro más fino aumenta el número de fibras. Para asegurar que cada hebra de fibra sea efectiva, se recomienda usar fibras más largas que el tamaño máximo del agregado. El concreto normal contiene un agregado de 19 mm de diámetro equivalente que es 35-45% del concreto, las fibras de más de 20 mm son más efectivas. Sin embargo, las fibras que son demasiado largas y que no se tratan correctamente en el momento del procesamiento tienden a formar "bolas" en la mezcla y crean problemas de trabajabilidad.
Se agregan fibras para la durabilidad a largo plazo del concreto. El vidrio [3] y el poliéster [4] se descomponen en condiciones alcalinas del hormigón y varios aditivos y tratamientos superficiales del hormigón.
Los revestimientos de los túneles de Alta Velocidad 1 incorporaron hormigón que contenía 1 kg/m 3 o más de fibras de polipropileno, de 18 y 32 μm de diámetro, lo que brindó los beneficios que se indican a continuación. [5] La adición de fibras de polipropileno de diámetro fino no solo proporciona refuerzo en el revestimiento del túnel, sino que también evita el "astillamiento" y el daño del revestimiento en caso de incendio debido a un accidente. [6]