Caracterización del comportamiento mecánico del hormigón reforzado con fibras de acero 5D 65/60

Abstract

El hormigón es el material más utilizado en la construcción y un elemento que, compuesto con acero, se ha logrado una gran resistencia tanto a compresión como a tracción, permitiendo, incluso, una mayor deformación. Ya que es de suma importancia poder proporcionar materiales con capacidad de deformación plástica para un país sísmico, evitando de esta forma fallas frágiles e instantáneas, es necesario seguir estudiando este material mediante diferentes formas de otorgar este incremento dúctil. Debido a esto, el presente informe es el resultado del estudio del hormigón reforzado con fibras de acero de tipo 5D y 60 mm de largo. Para esto se generaron dos mezclas, M1 y M2, cuya principal diferencia es el tamaño del árido, contando la primera con árido grueso y fino mientras que la segunda solo posee árido fino. También se le añadió a cada mezcla 3 dosificaciones de fibras (0%, 0.5% y 1% del volumen) para poder someter cada dosificación a ensayos de tracción, compresión y flexión de 3 puntos con el objetivo de poder caracterizar el material y estudiar la ductilidad y energía alcanzada. Una vez obtenidos los resultados, se observó que la fibra, debido a su largo, funciona mejor para la mezcla M1 cuyo árido es mayor y le permite, gracias a esto, anclarse mejor a la matriz. Para la zona elástica de las curvas no se produjo grandes diferencias o una tendencia clara a aumentar o reducir su resistencia frente al aumento de la dosis de fibras, sin embargo, para la zona post fisuración, en la mayoría de los casos si se logró un gran aumento de deformación y energía post fisuración con respecto al material sin fibras, exceptuando los ensayos a tracción de la mezcla M2 en donde todas las probetas fallaron de forma frágil. Siguiendo con lo anterior, para los ensayos a tracción directa no se logró la representatividad esperada debido a que las curvas generadas para las diferentes dosis de fibras arrojaron resultados muy variados producto de los efectos de las condiciones de borde para una probeta pequeña en comparación al largo de la fibra, alterando, de esta forma, la distribución y orientación de las fibras. Con respecto a los resultados a compresión, al aumentar la dosis de fibras la caída post fisuración es más suave y la curva se vuelve asintótica al eje de la deformación. Por último, las viguetas ensayadas a flexión de 3 puntos alcanzaron la deformación por endurecimiento para la mezcla M1 con 0.5%, 1% y la mezcla M2 con 1% siendo la dosis de 0.5 la única mezcla con fibras que no logró superar la resistencia máxima elástica. Junto a esto, los valores de deflexión en viguetas con fibras alcanzaron los 8 mm contando, incluso, con la capacidad resistente para poder seguir deformándose. De esta forma, se comprobó el efecto puente de las fibras en el hormigón y cómo éste permite controlar un mayor tamaño y altura de grieta sin generar caídas abruptas de tensiones. Por último, los valores del incremento energético post fisuración comparado con el material sin fibras para los ensayos a tracción de la mezcla M1 fueron de 59 y 21 veces para las probetas de 0.5% y 1% de volumen de fibras. Para la mezcla M2, los resultados fueron frágiles por lo que no se logró un mayor incremento. Por otro lado, los resultados a compresión para la mezcla M1 arrojaron un aumento de 3.3 y 3.6 veces mientras que para la mezcla M2 fueron de 2.8 veces y 13.1 veces. Para los ensayos a flexión se lograron cantidades mucho mayores. Considerando los valores hasta los 8 mm de deflexión, la mezcla M1 alcanzó un incremento de energía de 1045 y 1233 veces para las viguetas con 0.5% y 1% de fibras respectivamente. Para la mezcla M2, estos resultados dieron del orden de las 914 y 1790 veces para 0.5% y 1% de fibras.