Shotcrete reforzado con fibras: Manual básico

Shotcrete reforzado con fibras: Manual básico

En la lucha por la longevidad del shotcrete, la fisuración es uno de los mayores rompecabezas al que se enfrentan los calculistas en un proyecto. Anteponerse a este problema es una de las claves de la ingeniería actual, y una de las razones por la cual el shotcrete reforzado con fibras ha ganado adeptos durante los últimos 40 años.

¿Cuáles son las propiedades del shotcrete reforzado con fibras?

Inspirado en técnicas de construcción milenarias como el adobe, el shotcrete reforzado con fibras demuestra una mayor ductilidad, que le permite deformarse conservando una buena resistencia; así como tenacidad, o capacidad de oponerse a la propagación de una fisura, aumentando la durabilidad de la estructura.

Comparado con el uso de mallazo, el shotcrete reforzado con fibras ofrece otros beneficios, como:

  • la distribución más uniforme del refuerzo sobre el terreno
  • mejor adaptación al perfil irregular de la roca
  • logística de aplicación más simple
  • ayudan a reducir el efecto rebote y mejoran la compactación

Shotcrete Reforzado con Fibras

Fibras para shotcrete: ¿Qué tipos existen?

Las fibras para shotcrete se suelen categorizar por su tamaño, material, así como su función.

Según su tamaño:

  • Micro fibras (por debajo de los 0.3 mm de diámetro)

    • Evitan/minimizan las fisuras del hormigón en estado fresco, o retracción plástica
    • También mejoran la durabilidad ante el ciclo de congelamiento/deshielo, la resistencia al impacto, abrasión y al fuego; ayudando a liberar gases y reduciendo el ‘spalling´(fisuras) durante posible incendios
    • Su dosificación habitual es de 1-3 kg/m³
  • Macro fibras (por encima de los 0.3 mm de diámetro)

    • Las fibras de acero y macro fibras sintéticas se consideran fibras estructurales, ya que aumentan la ductilidad y tenacidad
    • Limitan la propagación de una fisuración cuando el hormigón ya se encuentra endurecido
    • Las fibras de acero pueden ser simples o de doble gancho
    • La dosificación de fibras de acero es entre 25-60 kg/m³
    • La dosificación de las sintéticas es de 4.5-9 kg/m³

Diferentes Fibras para Shotcrete

 

Según el material:

  • Fibras metálicas:

    Normalmente de acero trefilado

    • Su principal problema es la corrosión, así como su alta temperatura de fundición comparado con fibras sintéticas, lo cual ocasiona más fisuras en la estructura
    • Las fibras metálicas pueden ser rectilíneas, rizadas, con ganchos o extremidades achatadas.
  • Fibras sintéticas:

    Las más conocidas son las polipropileno, otras incluyen nylon, aramida, poliéster, acrílico, etc.

    Pueden resistir mejor la alcalinidad del hormigón y el óxido y tienen menos peso en bóveda y menos desgaste

  • Vidrio:

    Aunque pueden resultar más costosas, hay que emplear un tipo de fibra de vidrio resistente a los álcalis.

  • Combinadas:

    Un estudio[i] reciente concluye que la mezcla de fibra de acero y polipropileno muestra mejores propiedades mecánicas a la mezcla

De la geometría de las fibras, las propiedades más importantes son la esbeltez, o el cociente entre la longitud y el diámetro. Una mayo esbeltez ofrece más tenacidad, mayor resistencia a flexión y la fisuración, aunque puede dificultar el bombeo. Resultados similares se consiguen aumentando la dosificación.

La forma de la fibra también condiciona la adherencia entre la fibra y el hormigón.

¿Cómo se dosifican las fibras?

La dosificación de fibras para shotcrete se realiza durante el mezclado del hormigón, preferiblemente al final, nunca al principio. La mezcla debe hacerse paulatinamente para evitar la formación de aglomeraciones y los atascos resultantes.

Aunque siempre es preferible añadirlas en planta, algunos clientes lo hacen directamente en la hormigonera, para evitar un desgaste excesivo de los conductos. Las fibras sintéticas se pueden añadir en planta, lo cual resulta en una mejor dosificación, así como en una mezcla final más homogénea.

¿Cómo se hace el bombeo con fibras?

Es importante que la longitud de la fibra no supere el 60% del diámetro de la tubería. Así mismo, el empleo de fibras disminuye la trabajabilidad del hormigón, por lo que es recomendable el uso de plastificantes.

 

Conozca los ingredientes principales de la mezcla de shotcrete en nuestra infografía.

 

1 O Cengiz & L Turanli, Comparative Evaluation of Steel Mesh, Steel Fibre and High-Performance Polypropylene Fibre Reinforced Shotcrete in Panel Test, Cement and Concrete Research, August 2004,  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000888460400002X