Si diguéssim que el formigó és el material de construcció més popular i comú del món, no hi hauria cap argument. El formigó és el material més utilitzat del món, només superat per l'aigua.
El formigó reforçat amb fibra és una de les moltes innovacions desenvolupades per millorar les característiques de resistència i altres propietats del formigó.
En aquest article, examinarem el formigó reforçat amb fibra, què és aquest formigó, els seus diferents tipus i beneficis, i descobrirem si aquesta barreja de formigó és adequada per a vosaltres.
Què és Fibra Formigó armat?
El formigó reforçat amb fibra (FRC) és formigó fresc reforçat amb materials fibrosos. Per exemple, fibres llargues d'acer. Aquest mètode de reforç millora les propietats del formigó normal.
S'utilitzen molts materials fibrosos diferents per fabricar formigó reforçat amb fibra. Aquest tipus de formigó reforçat s'ha tornat tan popular que es produeixen diverses versions de formigó reforçat amb fibra segons els requisits de l'aplicació.
De què està fet el formigó reforçat amb fibra?
Els principals ingredients del formigó reforçat amb fibra són:
Ciment hidràulic
El component principal del formigó reforçat amb fibra és el ciment hidràulic, que esdevé adhesiu després de reaccionar amb l'aigua. Normalment, el ciment Portland s'utilitza com a ciment hidràulic en el formigó reforçat amb fibra.
Fibres
L'addició de fibres llargues altera les propietats del formigó fresc en funció del tipus de material fibrós utilitzat. Hi ha quatre categories de fibres que generalment s'utilitzen en la producció de formigó reforçat amb fibra. Aquestes fibres de formigó són:
Fibres d'acer
Fibres de vidre
Fibres sintètiques
Fibres naturals
Àrids
Un àrid proporciona la resistència aglutinant del formigó alhora que redueix el volum de ciment necessari. Alguns àrids comuns són la sorra, la pedra triturada i la grava.
Breu història de FRC
El FRC existeix des de fa molt de temps, però les fibres del formigó s'han millorat. Antigament, quan els edificis es construïen amb pedres, el morter actuava com a agent d'unió que els mantenia units. El morter es reforçava amb crinera de cavall.
De la mateixa manera, en el cas de la construcció amb maons de fang, la palla era el principal material de reforç. Quan el formigó es va convertir en un dels materials de construcció més comuns, es van utilitzar fibres d'amiant com a reforç.
No obstant això, a mesura que passaven les dècades, la gent va anar prenent més consciència dels riscos per a la salut de l'amiant i de com causa càncer. Durant la dècada del 1960, en lloc de l'amiant, altres fibres com l'acer i el vidre van guanyar popularitat.
Quin és l'efecte de les fibres sobre el formigó?
Afegir fibres al formigó té diversos efectes. La magnitud d'aquests varia segons les fibres específiques utilitzades. La millora de la capacitat portant depèn de diversos factors, com ara el nombre de fibres de reforç en relació amb el volum total, anomenat fracció volumètrica, i la relació d'aspecte, obtinguda dividint la longitud de la fibra pel diàmetre de la fibra en qüestió.
Les fibres generalment tenen la funció principal de reduir les esquerdes en el formigó millorant la seva resistència a la flexió. Les esquerdes en el formigó es produeixen a causa de la retracció del formigó. La retracció del formigó pot ocórrer per múltiples motius, com ara la retracció per assecat i la retracció plàstica.
A més, les fibres redueixen la permeabilitat del formigó, eliminant la possibilitat de filtracions d'aigua a través de les estructures de formigó.
Quins són els diferents tipus de formigó reforçat amb fibra?
Hi ha diversos tipus de compostos de formigó reforçat amb fibra en aplicacions populars. Alguns d'aquests inclouen:
Formigó reforçat amb fibra d'acer
El formigó reforçat amb fibra d'acer és un dels tipus de FRC més estesos. L'addició de fibres d'acer de reforç al formigó, fins i tot en petites quantitats, comporta millores significatives en les propietats del formigó.
El formigó reforçat amb fibra d'acer s'utilitza en aplicacions amb requisits de formigó pesat com ara ponts, paviments, túnels, mineria, prefabricats, etc.
Hi ha molts tipus diferents de fibres d'acer que s'utilitzen per reforçar el formigó, com ara el filferro estirat en fred (Tipus 1), les fibres d'acer tallades en làmina (Tipus 2), l'extracció per fusió (Tipus 3), el tall al molí (Tipus 4) i el filferro estirat en fred modificat (Tipus 5).
Formigó reforçat amb fibra de polipropilè (PFRC)
El PFRC utilitza fibres sintètiques anomenades fibres de polipropilè, un tipus de termoplàstic. Hi ha molts beneficis diferents d'afegir polipropilè al formigó, que tractarem a la secció següent.
El polipropilè comparteix moltes característiques amb el polietilè, amb propietats endurides millorades, resistència a la flexió i major resistència a la calor.
A més, aquesta fibra té una alta resistència contra productes químics com àcids i dissolvents orgànics, i confereix propietats similars al formigó.
Formigó reforçat amb fibra de vidre (GFRC)
Una mescla de formigó reforçat amb fibra de vidre inclou moltes partícules petites de vidre. Com fan que aquestes facin que el formigó sigui més resistent?
Mentre que un panell de vidre gran és delicat, la fibra de vidre té una resistència estructural molt alta. A més d'aquesta resistència, les fibres són un additiu de baix cost, cosa que fa que la barreja final de formigó sigui més barata que alternatives com el formigó reforçat amb fibra d'acer.
Les mateixes fibres afegides al plàstic donen com a resultat un material compost de fibra de vidre amb excel·lents propietats de resistència a la tracció.
Formigó reforçat amb fibra de polièster
Les fibres de polièster per al formigó reforçat amb fibra estan disponibles com a microfibres i macrofibres. Les fibres de polièster contribueixen a la millora de la resistència a l'esquerdament d'aquest tipus de formigó reforçat amb fibra.
El formigó reforçat amb fibra de polièster té una major resistència i una major integritat estructural. La seva major durabilitat fa que aquest tipus de formigó sigui ideal per a paviments industrials, paviments de magatzems, estructures prefabricades, revestiments i aplicacions comercials similars.
Formigó reforçat amb fibra de carboni
Has sentit a parlar mai de l'acer amb fibra de carboni? El concepte és similar per al formigó reforçat amb fibra de carboni.
Tot i que afegir fibra de carboni al formigó és un procés més complex que afegir ciment o vidre, el formigó resultant té una rigidesa i resistència elevades. Tanmateix, amb una rigidesa elevada, el formigó es torna més fràgil (com l'acer al carboni).
Fibra sintètica macro formigó armat
L'ús de macrofibres sintètiques en el formigó va sorgir com a alternativa a l'armadura d'acer. Al cap i a la fi, l'armadura d'acer pot ser un afegit costós al formigó.
Amb el creixent ús, les macrofibres sintètiques es van convertir en més que una simple alternativa. Aquestes fibres tenen moltes aplicacions pròpies, especialment en estructures suportades pel terra.
L'armadura d'acer es pot corroir en zones amb molta humitat, com ara ambients marins, i les fibres de vidre pateixen el risc d'esquerdament. Les macrofibres sintètiques ofereixen una alta resistència a aquests factors, per la qual cosa són un valuós complement al formigó en aquests ambients.
Formigó reforçat amb fibra natural
Les fibres naturals provenen de plantes, animals i minerals naturals. Com hem esmentat a la secció sobre la història del material de construcció resistent a la calor (FRC), les fibres naturals s'han utilitzat en el procés de construcció des de l'antiguitat.
Independentment d'on s'utilitzi el formigó, hi haurà una gran quantitat de fibres naturals presents. Aquestes fibres també ajuden a reduir el cost de fabricació de FRC.
Algunes fibres naturals inclouen el cotó, la palla, la fusta i els cereals.
Quins són els avantatges d'utilitzar formigó reforçat amb fibra
Afegir diferents fibres al formigó té diversos beneficis. El formigó reforçat amb fibra es classifica segons la fibra afegida. Els beneficis específics del FRC dependran del tipus de FRC utilitzat.
En general, aquests són els avantatges associats amb alguns tipus comuns de formigó reforçat amb fibra:
Reforç de fibra de vidre
El reforç de fibra de vidre augmenta la resistència estructural del formigó sense augmentar significativament els costos. El vidre és un dels materials de fibra més econòmics.
Aquest tipus de reforç s'utilitza per millorar l'atractiu estètic de l'estructura de formigó. Les fibres curtes i discretes es poden veure a l'estructura de formigó després que s'assequi.
Aquest mètode de reforç afegeix resistència a la tracció a totes les zones, a diferència del reforç tradicional amb barres d'acer, on la resistència a la tracció es limita a la direcció de les barres.
Reforç de fibra d'acer
L'acer proporciona la màxima resistència estructural en el formigó reforçat amb fibra.
Amb l'addició de fibres d'acer, el formigó requereix menys reforços de barres d'acer.
Les fibres produeixen una major resistència a l'impacte contra impactes i abrasions.
Millora de la resistència al desgel i altres característiques de temperatura de l'edifici.
Mitiga el risc d'esquerdes reduint l'amplada de les esquerdes.
Fibres de polipropilè i reforç de formigó de niló
Proporciona la capacitat de bombar el formigó a llarga distància augmentant les propietats de cohesió.
Millora les característiques de temperatura (per exemple, la resistència al desgel).
Millora la ductilitat del formigó i redueix la seva fragilitat.
En cas d'incendi, les estructures de formigó amb fibres de polipropilè i fibres de niló són resistents a l'esquerdament explosiu.
Resulta en una alta resistència a l'impacte i a l'abrasió.
Quines són les aplicacions del formigó reforçat amb fibra?
El tipus de FRC utilitzat pot variar segons el projecte de construcció en particular. En general, la majoria de projectes d'enginyeria civil utilitzen FRC. Per exemple::
Parets
Paviments
Preses
Passarel·les
Carreteres
canonades de formigó
Ponts
plantes de magatzem
Boques de clavegueram
Túnels
Paviments
Com obtenir formigó reforçat amb fibra?
Com ja sabeu, el formigó reforçat amb fibra no és només un producte. Hi ha diversos formigons amb diferents tècniques de reforç que donen lloc a propietats específiques millorades.
Hi ha fibres d'acer d'alta resistència que amplifiquen la integritat estructural del col·lector de formigó. A més, el vidre i els materials fibrosos sintètics ofereixen una resistència moderada però a un cost més econòmic.
PER Daniel Arkin
Data de publicació: 07 d'abril de 2023