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FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE CONSTRUCCION CIVIL

Verificacin del Efecto de las Adiciones de Fibras Sintticas Hbridas sobre la Resistencia Mecnica y sobre la Retraccin Hidrulica del Hormign

Por

Toms Francisco Crdova Molina

Tesis para optar al grado de licenciado en ciencias de la construccin y/o al titulo de ingeniero constructor.

Profesor Gua: Sr. Juan Egaa Ramos

2

Noviembre 2011

2

CAPTULO 1: ANTECEDENTES GENRALES61.1Introduccin61.2 Planteamiento del Problema71.3 Objetivos81.3.1 Principal81.3.2 Secundarios81.4 Hiptesis81.5 Alcances91.6 Limitaciones91.7 Metodologa de la Investigacin101.8 Ensayos (*)11CAPTULO 2: MARCO TERICO132.1 Generalidades132.2 Fundamentos del Hormign142.3 Propiedades del Hormign142.3.1 Compresin142.3.2 Flexotraccin152.3.3 Ensayo de Traccin por Hendimiento o Ensayo Brasileo.162.3.4 Retraccin172.3.4.1 Tipos de Retraccin182.3.5 Retraccin Hidrulica192.3.5.1 Factores que Influyen en la Retraccin212.3.5.2 Factores Relacionados con la Dosificacin de la Mezcla212.3.5.3 Factores Relacionados con el Ambiente272.3.5.4 Factores Relacionados con el Mtodo de Ejecucin272.4 Mtodos para Minimizar la Retraccin Hidrulica302.4.1 Mtodos Relacionados con la Dosificacin302.4.2 Mtodos Constructivos302.4.3 Mtodos Relacionados con el Uso de Aditivos312.5 Influencia de los Materiales Componentes del Hormign322.5.1 ridos322.5.2 Cemento322.5.3 Aditivos332.5.4 Adiciones332.6 Materiales Compuestos Reforzados con Fibras352.7 Conceptos Generales del Comportamiento Mecnico de Materiales Reforzados con Fibras362.7.1 Influencia de la Longitud de la Fibra362.7.2 Influencia de la Orientacin y de la Concentracin de la Fibra372.8 Materiales Compuestos con Fibras Discontinuas y Orientadas al Azar382.9 Fase Fibrosa402.10 Fase Matriz422.11 Tipos de fibras422.11.1 Fibras de vidrio (CFRC)432.11.1.1 Propiedades Fsicas las Fibras de Vidrio442.11.1.1.1 Docilidad442.11.1.1.2 Compresin442.11.1.1.3 Flexotraccin452.11.1.2 Aplicaciones462.11.2 Fibras de Acero (SFRC)472.11.2.1 Docilidad482.11.2.2 Compresin482.11.2.3 Flexotraccin502.11.2.4 Retraccin502.11.3 Fibras de Polipropileno (HRFP)512.11.3.1 Tipos de Fibra de Polipropileno522.11.3.1.1 Fibra de Polipropileno Monofilamento522.11.3.1.2 Fibra de Polipropileno Multifilamento532.11.3.2 Docilidad542.11.3.3 Compresin542.11.3.4 Flexotraccin552.11.3.5 Retraccin552.11.3.6 Aplicaciones55CAPITULO 3: DISEO EXPERIMENTAL573.1 Generalidades573.2 Base de diseo de los hormigones583.3 Base de ensayos593.3.1 Trabajabilidad593.3.2 Compresin603.3.3 Flexotraccin623.3.4 Traccin por Hendimiento633.3.5 Retraccin64CATULO 4: DESARROLLO EXPERIMENTAL674.1 Generalidades674.2.1 Cemento684.2.2 Agua684.2.3 Fibras684.2.3.1 Descripcin fibra RXF 54684.2.3.2 Caractersticas Fsico Qumicas de la fibra694.2.4 ridos704.2.4.1 Granulometra Arena714.2.4.2 Densidades de la Arena734.2.4.3 Densidades Reales, Netas y Absorcin734.2.4.4 Densidad aparente744.2.4.5 Granulometra Grava764.2.4.6 Densidad Grava784.2.4.7 Densidades Reales, Netas y Absorcin784.2.4.8 Densidad Aparente794.2.4.9 rido Combinado804.3 Clculo Dosificacin H-30 (90) 20 8814.4 Dosificacin H30-(90)-20-8834.5 Fabricacin de Hormigones844.5.1 Compresin854.5.2 Flexotraccin864.5.3 Hendimiento874.5.4 Retraccin libre88CAPTULO 5: PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS905.1 Generalidades905.2 Propiedades en Estado Fresco915.3 Propiedades en Estado Endurecido945.3.1 Resistencia a Compresin945.3.2 Resistencia a Flexotraccin975.3.3 Resistencia a Traccin por Hendimiento995.3.4 Perdida de Peso en Hormigones1015.3.5 Retraccin Hidrulica1045.3.5 Resistencia a Flexin107CAPTULO 6: CONCLUSIONES1116.1 Generalidades1116.2 Respecto de las Propiedades Estudiadas1116.3 Posibles Usos del Hormign Reforzado con Fibra RXF 54113Bibliografa114ANEXOS116ANEXO 1 TABLAS117ANEXO 2 FOTOGRAFICO123

Captulo 1ANTECEDENTESGENERALES

CAPTULO 1: ANTECEDENTES GENRALES

1.1 Introduccin

El empleo de adiciones de fibras al hormign se conoce desde hace bastante tiempo: las primeras fibras conocidas eran de origen vegetal, evolucionndose posteriormente a las fibras de origen metlico, de vidrio y a fibras con distintos tipos de plsticos. Esta inquietud que busca obtener una micro armadura en el hormign ha pasado por diferentes etapas; sin embargo, se ha continuado investigando al respecto. Precisamente uno de los desarrollos ms recientes est constituido por unas fibras sintticas estructurales hbridas, cuyas caractersticas permitiran mejorar significativamente en algunas de las propiedades del hormign, en particular, respecto de sus resistencias mecnicas a traccin y compresin. Este tipo de fibras, que se sometern a verificacin experimental, estn compuestas por un micro filamento no fibrilado a base de una mezcla especial de copolmeros poliolefnicos y una fibra fibrilada de polipropileno.

1.2 Planteamiento del Problema

No obstante ser un excelente material de construccin y poseer una serie de propiedades que lo hacen ser el ms empleado para todo tipo de obras de construccin, el hormign presenta ciertas limitaciones que obligan a administrar algunas medidas para contrarrestarlas, entre las que se pueden sealar su baja resistencia a la traccin y los movimientos que experimenta la pasta de cemento, origen de las retracciones que sufren durante su vida til.

Estudios realizados en nuestro pas, revelan que el agrietamiento que se produce dentro de los primeros meses despus del hormigonado es producido principalmente por una gradiente de humedad, la cual es la causal de la retraccin hidrulica o contraccin por secado, siendo sta responsable del 35% de los problemas relacionados con el hormign.

Muchos intentos se han hecho para minimizar los efectos negativos que producen las limitaciones citadas: incorporacin de barras o mallas metlicas para absorber los esfuerzos de traccin que el hormign no es capaz de soportar y la introduccin de juntas de contraccin para el otro caso. Continuando con la bsqueda de soluciones es que se ha llegado al empleo de fibras, esto es, a un micro armado del hormign, obtenindose resultados tan variables como las variedades de fibras empleadas, lo que mantiene el incentivo para investigar al respecto.

1.3 Objetivos

1.3.1 Principal

Verificar experimentalmente el efecto que la adicin de un nuevo tipo de fibras pueda producir sobre las resistencias mecnicas y sobre la retraccin hidrulica del hormign.

1.3.2 Secundarios

Evaluar el efecto que podra ejercer este nuevo tipo de fibras, sobre la docilidad y sobre la demanda de agua del hormign.

Para el tipo de hormign que se emplea, determinar dentro de lo posible, la proporcin optima de fibras, tomando como base los limites propuestos por el fabricante del producto.

1.4 Hiptesis

La adicin de fibras sintticas hbridas permitira aumentar la resistencia a la traccin del hormign y reducir su retraccin hidrulica.

1.5 Alcances

Para determinar la retraccin hidrulica se utiliza el procedimiento de NCh. 2221, Of.2010 Mtodo de ensayo Determinacin de los cambios de longitud.

Se confeccionaran hormigones H-30 por ser los mas representativos en la construccin de losas y pavimentos industriales.

1.6 Limitaciones

El perodo de estudio de la retraccin hidrulica ser de 56 das, desglosados en 14 das de curado y 42 das de retraccin.

Se trabaja con 4 dosis distintas de adiciones de fibras.

Durante el desarrollo de esta experiencia se mantendr lo siguiente:

Tipo de cemento.

Tipo de agua.

Tipo de fibra.

La granulometra y la procedencia de ridos.

Las variaciones de las cantidades de fibras se hacen con respecto a las recomendaciones propuestas por el fabricante.

Tamao mximo del rido 20 mm.

1.7 Metodologa de la InvestigacinRevisin bibliogrficaEstudio del problemaNormativaNChA.S.T.M.Seleccin materialesCemento ridosaguafibrasDiseo hormignHormign patrnHormigones en estudioInvestigacin experimentalEnsayos *Anlisis y comparacin de resultadosconclusiones

Verificacin hiptesis

1.8 Ensayos (*)

Asentamiento de cono segn NCh 1019 Of.1974

Aspecto visual de las mezclas.

Resistencia a compresin, segn NCh 1037 Of.1977

Resistencia a flexotraccin, segn NCh 1038 Of.1977

Traccin por hendimiento segn NCh 1170 Of.1077

Retraccin hidrulica segn NCh 2221 Of.2010

Captulo 2MARCOTERICO

CAPTULO 2: MARCO TERICO

2.1 Generalidades

El presente captulo presenta las bases tericas que sustentan el desarrollo de esta investigacin. Consiste en un resumen de conceptos de tecnologa del hormign, relacionados con los objetivos planteados en los objetivos.

En primer lugar hablaremos del hormign y sus principales componentes, su comportamiento frente a las distintas solicitaciones y sus propiedades en base a su composicin.

En referencia al hormign con adiciones de fibras, se realiza un estudio profundo de sus propiedades e influencias en el hormigo; se menciona distintos tipos de ellas realizando un anlisis comparativo de acuerdo a las propiedades planteadas para el desarrollo de esta investigacin (resistencia a compresin, traccin, retraccin y docilidad) y se genera una discusin bibliogrfica con respecto a las diferentes investigaciones relacionadas en este mbito.

Luego se manifestaran los distintos tipos de retraccin, enfatizando en la contraccin por sec