ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
FIBRA DE POLIPROPILENO
MPH FIBER PLUS
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Descripción del producto
Las fibras MPH FIBER PLUS son macro-fibras sintéticas estructurales
para el refuerzo de hormigones. Gracias a los tratamientos físicoquímicos en su proceso de fabricación, la adherencia fibra-hormigón es
óptima.
Propiedades

Incremento de absorción de energía e incremento de la resistencia a
tracción. Aportan resistencias residuales a flexo – tracción superiores a
las mínimas recomendadas por la nueva Instrucción de Hormigón
Estructural (EHE-08), por lo que se consideran fibras estructurales.

Reducción de las microfisuras por retracción durante el fraguado,
evitando la formación de fisuras mayores.

Disminuye la permeabilidad.

Aumento de la resistencia al impacto y a la abrasión.

Reduce el riesgo de disgregación de la masa.

No le afectan los procesos de corrosión y oxidación a diferencia de los
hormigones reforzados metálicamente.
Aplicaciones

Refuerzo estructural de hormigones.

Hormigón proyectado y hormigón de revestimiento (túneles).

Pavimentos industriales.

Soleras.

Prefabricados.

Y en general, para hormigones en los que se busca incrementar las
propiedades
a
tracción,
impacto
y
la
capacidad
de
absorción
(disipación) de energía.
Características Técnicas

Materia Prima: Polipropileno 100 % - HOMOPOLÍMERO

Densidad: 0,91 gramos/cm³
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
Absorción de humedad: NULA

Fluidez: 1,8 a 3,2 gramos/minuto según método ASTM D-1238

Colores disponibles: Blanco Natural/ Gris / Negro

Proceso de Transformación: Extrusión

Sistema: Monofilamento plano y grabado

Resistencia a la tensión: > 400 MPa.

Elongación según el método ASTM D-638: 7%

Módulo de elasticidad: > 6 GPa.

Temperatura de distorsión: 110º C según el método ASTM D-648

Temperatura de descomposición: 280º C según el método ASTM D-648

Grosor de la fibra: 4.200 denniers

Diámetro equivalente=0,93 mm aprox.

Longitud de la fibra/esbeltez:
o
o
o
48 mm/ 60
36 mm/ 45
(otras longitudes bajo pedido)

Longitud total: 2.250 mts / Kg. de fibra.

Frecuencia de la fibra para longitudes de 48 mm: 46.875 ud/kg.

Frecuencia de la fibra para longitudes de 36 mm: 62.500 ud/kg.
Dosificación

Para soleras y pavimentos, la dosificación recomendada está entre 2
kg/m3 y 10 kg/m3, en función de las solicitaciones.

Para hormigones proyectados, la dosificación recomendada está entre
3kg/m3 y 10 kg/m3. La relación de dosificación en comparación con las
fibras metálicas para igualar absorción de energía está entre 1/4 y 1/8,
dependiendo del tipo de fibras, y su inter - actuación con la gunita
prescrita.

El ajuste de dosificaciones en función de los parámetros resistentes de
proyecto requiere ensayos previos.
Modo de empleo
Añadir como un componente más del hormigón durante el proceso de
fabricación del hormigón, ó en obra con reamasado adicional, pero
nunca sobre el agua de amasado antes de añadir el resto de los
componentes.
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FIBRAS MPH FIBER PLUS
INFORME DE ENSAYOS
Al igual que la adherencia entre el árido y la pasta es fundamental para que el
hormigón cumpla con las especificaciones para las que ha sido diseñado, la
adherencia entre las fibras y la matriz cementante es el principal factor que
determinará la capacidad de las fibras para aportar ductilidad al sistema.
El presente informe recoge, de manera resumida, los resultados obtenidos por
AIDICO (Instituto Tecnológico de la Construcción) en un estudio realizado con
las fibras MPH FIBER PLUS.
En el estudio llevado a cabo por AIDICO, se analizaron diversos métodos y
sistemas de tratamiento superficial para las macro – fibras de polipropileno,
llegando a un sistema de tratamiento como el óptimo, y siendo este
tratamiento el aplicado en las fibras tipo MPH FIBER PLUS.
1. Características del hormigón a evaluar:
Se diseñó un hormigón patrón con tamaño máximo de 12 mm, con contenido
de 325 kg de cemento por m3, y una relación a/c = 0,45. Se empleó además
un aditivo superplastificante de tercera generación para ajustar consistencias.
Se compararon las características mecánicas del hormigón patrón (sin fibras),
del hormigón adicionado con macro – fibras de polipropileno sin tratamiento
superficial, del hormigón adicionado con macro – fibras de polipropileno con
tratamiento superficial (FIBER PLUS) y del hormigón adicionado con micro –
fibras multifilamento tipo MPH Fp 31. Todas las fibras se adicionan a razón de
un 1% en peso.
2. Comportamiento mecánico:
Con las probetas fabricadas a partir de las amasadas realizadas se efectuaron
roturas a flexotracción a 28 días. Los ensayos realizados se refieren a probetas
prismáticas de 10 x 10 x 40 cm fabricadas, curadas y ensayadas a
flexotracción según UNE 83.504:2004 y UNE 83.509:2004.
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Con el objeto de poder evaluar con mayor precisión la influencia de las fibras
adicionadas en la masa de hormigón, se sometió a las probetas a sucesivos
ciclos de carga hasta conseguir la rotura de las fibras. De esta forma, se
intenta evaluar las diferencias de comportamiento entre ellas.
La primera de las tensiones de rotura puede ser indicativa de la carga que es
capaz de soportar principalmente el hormigón.
La segunda tensión puede ser más indicativa del conjunto fibra-hormigón,
evaluando la adherencia de la fibra a la matriz cementante y de la capacidad
conjunta entre la fibra y el hormigón de soportar una determinada carga. El
efecto de las fibras es mucho mayor tras la fisuración de la matriz, pues es
entonces donde el efecto de “cosido” de las fisuras retrasa el agotamiento del
material compuesto, convirtiendo al hormigón fibro – reforzado en un material
mas dúctil que el patrón.
La tercera de las tensiones da información sobre la resistencia de la propia
fibra. Como se puede observar en los resultados obtenidos, las probetas de
control (sin fibras) únicamente son capaces de soportar la primera de las
cargas aplicadas, ello es debido a que no contiene en su masa ningún
elemento adicionado capaz de aportar resistencia extra a flexión.
Tensión (N/mm2)
1ª carga
2ª carga
3ª carga
7,0
----
----
Hormigón con macro-fibras sin 7,3
4,8
2,1
6,2
3,3
1,9
----
Hormigón patrón (sin fibras).
tratamiento superficial.
Hormigón con macro-fibras con 8,0
tratamiento superficial.
Hormigón
con
micro-fibras 7,0
multifilamento.
3. Conclusiones:
En función de los resultados obtenidos se pueden obtener las siguientes
conclusiones:
1ª- Hormigón patrón: Una vez que el hormigón patrón alcanza su máxima
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resistencia a flexotracción, no admite cargas posteriores, por lo que se puede
decir que el hormigón patrón no presenta resistencias residuales a
flexotracción.
2ª- El hormigón con micro-fibras del tipo multifilamento, empleadas
habitualmente para controlar la fisuración por retracción plástica, aportan
una resistencia residual a flexotracción muy baja (1,9 N/mm2). Esta
resistencia residual representa únicamente el 27% de la primera resistencia a
rotura. Según el Anejo 14 “Recomendaciones para la utilización de hormigón
con fibras” de la nueva Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), en su
apartado 31.4, para que las fibras puedan ser consideradas con función
estructural, la característica residual a tracción por flexión fR,1,k no será
inferior al 40 % del límite de proporcionalidad y fR,3,k no será inferior al 20 %
del límite de proporcionalidad. Se concluye y comprueba por tanto, también en
este informe, que las micro – fibras multifilamento no pueden considerarse
como fibras estructurales.
3ª- El hormigón con macro – fibras sin tratamiento superficial, aporta un
ligero incremento en la primera carga de rotura, siendo sus dos cargas
residuales posteriores del orden del 65% y del 29% respectivamente respecto
de la primera carga. Estas fibras pueden considerarse estructurales.
4ª- El hormigón con macro – fibras con tratamiento superficial,
incrementa su primera carga de rotura a flexotracción en un 14% con respecto
al hormigón patrón, y en un 9,6% aproximadamente con respecto al hormigón
que contiene macro – fibras sin tratamiento superficial. En cuanto a las
resistencias residuales son del orden del 77% y del 41% con respecto a la
primera carga, por lo que igualmente pueden ser consideradas como fibras
estructurales. Además, comparativamente con las macro – fibras sin
tratamiento superficial, se obtienen valores superiores en sus resistencias
residuales del orden de un 29% más en la segunda carga y un 57% superior
en la tercera carga.
Se puede finalmente concluir que las fibras MPH FIBER PLUS son fibras
aptas para el armado estructural del hormigón, pues están en
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consonancia con las exigencias de la nueva Instrucción de Hormigón
Estructural (EHE-08) referente a las resistencias residuales a flexotracción.
Además, el tratamiento superficial al que están sometidas las fibras MPH
FIBER PLUS, produce un incremento elevado en las resistencias residuales,
en
comparación
con
hormigones
adicionados
con
fibras
de
similar
composición y tamaño pero sin tratamiento superficial.
DATOS COMPARATIVOS FIBER PLUS VS FIBRAS METÁLICAS
1. Factores que definen la capacidad de absorción de energía de un
hormigón proyectado fibro - reforzado.
Hay innumerables factores y condicionantes que afectan a la capacidad de
absorción de energía, es decir, de incrementar la ductilidad de un hormigón
proyectado. Factores de ejecución (proyección/compactación, irregularidades
del soporte/espesor, etc.), tipo de hormigón (relación a/c, contenido y tipo de
cemento, tipo de áridos, etc.), tipo de fibras (tipo de materia prima, dotación,
longitud, sección ó diámetro equivalente, resistencia a tracción/adherencia al
conglomerado, etc). Dado que el análisis comparativo es multi – variable, en el
presente informe se tendrá en cuenta únicamente las fibras y sus propiedades
para analizar la influencia sobre la ductilidad.
Los principales factores a analizar en lo que respecta a las fibras son:
-
Dotación de fibras: El número de fibras por m3 de hormigón a
igualdad del resto de variables, define la capacidad de absorción de
energía. Es decir, a mayor contenido de fibras (para el resto de variables
inalteradas), mayor ductilidad y mayor capacidad de absorción de
energía.
-
Resistencia a tracción/adherencia: La rotura del sistema fibro –
reforzado se produce, bien por extracción (pérdida de adherencia), bien
por rotura de la fibra. Mucha resistencia a tracción nunca implicará
mejora de absorción de energía si no está en consonancia con la
adherencia.
Se
podría
decir
que
la
capacidad
adherente
al
conglomerante es más importante que la resistencia a tracción de la
fibra, siempre y cuando se cumplan unos mínimos.
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-
Longitud y geometría: La longitud de la fibra influye en el
comportamiento dinámico del hormigón fibro – reforzado. Mayores
longitudes
mejoran
el
comportamiento
frente
a
solicitaciones
permanentes ó prolongadas (redistribución de tensiones y convergencia
del
terreno),
mientras
que
menores
longitudes
mejoran
el
comportamiento frente a solicitaciones instantáneas (golpes, impactos,
etc.). Lo ideal es llegar a un compromiso entre ambos tipos de
solicitaciones, teniendo en cuenta que la longitud debe ser coherente
con el sistema de ejecución y caso particular (espesor de ejecución,
tamaño máximo de árido, facilidad operativa de los procesos de bombeo
ó proyección, etc.).
2. Datos comparativos y comentarios.
2.1 Resistencia a tracción
Las fibras metálicas, dependiendo de la procedencia (tipo I procedente de hilo
como semielaborado ó tipo II procedente de corte de chapa laminada) y
dependiendo del proceso de conformado, pueden tener una resistencia a
tracción de entre 1.100 – 300 MPa. El polipropileno tiene una resistencia a
tracción de entre 300 y 400 MPa. Siendo su resistencia a tracción inferior, las
fibras de polipropileno basan la capacidad de refuerzo en la interacción
(adherencia) con el conglomerante.
2.2 Dotación de fibras
A igualdad de tamaño de fibra, el número de fibras de polipropileno por kilo es
muy superior al número de fibras metálicas, puesto que la relación de
densidades es del orden de 8,5:1 (7,85 gr/cm3 frente a 0,91 gr/cm3). Cuando
la rotura por tracción del sistema fibro – reforzado se produce por “pull-out”
(pérdida de adherencia), la cantidad de fibras influye en la proximidad entre
ellas y en la redistribución de tensiones, así como en la superficie total de
contacto.
2.3 Forma y tamaño.
La forma y el tamaño no dependen del tipo de material sino del proceso de
elaboración. En general, y a igualdad de otros parámetros, las fibras de
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sección circular siempre tendrán menor adherencia por tener menor superficie
de contacto, siendo necesario mejorar su geometría superficial (fibras
corrugadas, diseño de extremos para mejorar su capacidad de anclaje, etc.).
2.4 Adherencia.
La capacidad adherente de las fibras al conglomerante empleado es un
parámetro fundamental en la respuesta del hormigón fibro – reforzado. En las
fibras metálicas, la mejora de adherencia se basa en la forma y geometría
superficial de la misma. En la fibras sintéticas, además de forma y geometría,
la adherencia se puede mejorar con tratamientos químicos superficiales que
mejoren el anclaje fibra/matriz cementante.
2.5 Durabilidad.
Garantizar la continuidad de las propiedades durante la vida útil de una
estructura se ha convertido en uno de los principales objetivos de cualquier
construcción.
Las fibras metálicas en un ph alcalino como es el hormigón, mantienen sus
propiedades, ya que se impide su oxidación, que provocaría la pérdida de las
propiedades con las que han sido diseñadas.
Sin embargo, la oxidación de cualquier fibra metálica se puede producir:
-
Bien en el proceso previo de almacenamiento y distribución.
-
Bien por carbonatación del hormigón, que provoca una disminución del
ph y una vía de ataque para cualquier fibra metálica.
En cualquier caso, los recubrimientos fijados en la normativa para el
hormigón armado, que son los que garantizan la durabilidad ó la no oxidación
durante la vida útil de la construcción, no se pueden cumplir en un hormigón
reforzado con fibras metálicas, ya que la distribución de la fibras es aleatoria.
Las fibras de polipropileno no sufren procesos de oxidación y son mucho más
estables químicamente frente a todos los tipos de ataque.
Las fibras de polipropileno, sin ninguna duda, garantizan de manera mucho
más efectiva la durabilidad del sistema (mantenimiento de propiedades con
respecto a la vida útil). Esta afirmación fue comprobada por el Dr. Stefan
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Bernard de la universidad de Sydney, que evaluó el comportamiento a largo
plazo en términos de durabilidad de muestras fabricadas con fibra metálica y
con fibra sintética. Las conclusiones fueron demoledoras ya que, mientras que
la capacidad de absorción de energía de las muestras con fibra metálica
después de un año, se había reducido prácticamente a la mitad, las muestras
con fibra sintética mantenían prácticamente el 100% de su capacidad para
absorber energía.
Fibra Sintética
98% de absorción de
Energía después de un año
Fibra Metálica
54% de absorción de
Energía después de un año
3. Ventajas de la fibra de polipropileno frente a la metálica.
En general, y siempre que se comprueben las exigencias mínimas del sistema
mediante ensayos normalizados, las fibras de polipropileno tipo FIBER PLUS
no tienen ninguna desventaja y sí muchas ventajas técnicas.
3.1 Ventaja por durabilidad.
La mayor estabilidad frente a cualquier ataque ó proceso químico es la mayor
ventaja que aporta la fibra de polipropileno frente a la metálica. Si se produce
un proceso de carbonatación en el hormigón ó si hay fibras distribuidas
superficialmente, la fibra metálica se oxidará, aumentará de volumen, perderá
adherencia y el conjunto fibro – reforzado no mantendrá sus propiedades con
el tiempo. Esto no ocurrirá con un sistema reforzado con fibras tipo FIBER
PLUS.
3.2 Ventaja por resistencia pasiva frente al fuego.
En caso de incendio, las temperaturas que se alcanzan provocan la
transformación del agua de constitución del hormigón en vapor. Las tensiones
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generadas por este proceso, producen la fisuración y rotura del sistema, que
no es capaz de evacuar estas tensiones. El fenómeno de spalling, ó
desconchado superficial, es habitual en casos de incendio en túneles,
pudiendo llegarse a la rotura explosiva. Este proceso se puede reducir con la
adición de fibras de polipropileno, ya que las fibras se licuan, produciendo
zonas de relajación de tensiones internas. Las fibras metálicas no solo no
mejoran este proceso, sino que lo pueden agravar debido a la diferencia de
retracciones térmicas entre el material metálico y el hormigón por tener
diferentes coeficientes de dilatación.
En abril del 2001, la Junta de Carreteras de Japón encargó a la Corporación
Krosaki Harima la investigación de la exfoliación de hormigón reforzado con
fibras, para suministrar información técnica relacionada con el deterioro de
revestimiento de túneles durante un incendio.
El método de prueba, desarrollado en Holanda, involucró la exposición de los
paneles al régimen del fuego RWS con temperaturas de 1350°C durante dos
horas.
Se hicieron los paneles con hormigón de 32 MPa y con dimensiones de
1,0 x 1,0 x 0,3 m para simular secciones del revestimiento de túnel.
Se instalaron termoeléctricos (según JIS C1602) en la superficie de cada
panel,
a 50 mm de profundidad, a 100 mm de profundidad y en la parte trasera para
obtener datos del perfil de temperatura durante las dos horas de exposición.
Las muestras de hormigón reforzado con fibras sintéticas demostraron
temperaturas menores en todas las profundidades y en consecuencia
sufrieron menos desgastes causados por la exfoliación explosiva comparado
con el hormigón sin refuerzo o reforzado con fibra de acero.
Teóricamente, al derretirse las fibras sintéticas, crean canales en el hormigón
para dejar escapar los vapores expansivos, dejando así intacta una mayor
profundidad de hormigón.
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DAÑO CAUSADO POR ELFUEGO
DAÑO CAUSADO POR ELFUEGO
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EN HORMIGÓN CON FIBRA
EN HORMIGÓN CON FIBRA
DAÑO CAUSADO POR ELFUEGO
EN HORMIGÓN SIN REFUERZO
– 108 mm de exfoliación
SINTÉTICA
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– 36 mm de exfoliación
METÁLICA
– 118 mm de exfoliación
3.3 Ventaja por operatividad.
Las fibras de polipropileno no necesitan estar estocadas en condiciones
especiales, puesto que no sufren procesos de oxidación. Al ser su dotación en
kilos/m3 de hormigón menor, simplifican los procesos de adición. Pueden
dosificarse de manera directa en bolsas autosolubles.
La manipulación es más sencilla, puesto que no “pinchan”. Desde el punto de
vista de seguridad, las fibras de polipropileno son más seguras.
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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS FIBRA DE POLIPROPILENO MPH

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MATERIALES COMPUESTOS INTRODUCCIÓN:

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EL HORMIGÓN Tema 5: Introducción. Definiciones y consideraciones generales. Antecedentes históricos.

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ClasificaciónAplicaciónConglomerantes: cementoArquitecturaÁridosAditivos