Fibra de acero para concreto: Guía l PSI Concreto

Existen dos grupos generales de fibra para concreto: las metálicas y las sintéticas. En este caso hablaremos de las primeras, caracterizadas por ser un aditivo que se distribuye en toda la mezcla para brindar un mayor control del agrietamiento en la etapa de asentamiento plástico o cuando el concreto ya se ha endurecido (1).

Por tanto, las fibras metálicas o de acero extienden sus características a pisos con cargas considerables, sobre todo de tipo comercial e industrial, donde se exige mayor desempeño (1). Este tipo de refuerzo es muy utilizado entre constructores, diseñadores, arquitectos, ingenieros y usuarios finales (2), como parte de los proyectos de construcción.

En general, reforzar el concreto con este tipo de fibras da la posibilidad, en diseño de pisos, de eliminar la colocación de mallas o el armado de varilla (2), ya que las fibras se adicionan directamente al concreto. La diferencia con las fibras sintéticas es que éstas ofrecen control de agrietamiento sólo en la etapa de asentamiento plástico, pensando en concretos que no tendrán cargas industriales, a diferencia de las metálicas o de acero (2).

Si te interesa conocer más sobre los pisos de concreto, te invitamos a leer:
“Pisos de concreto: la guía completa”.

¿Qué es la fibra de acero?

La fibra de acero se ocupa en espacios industriales y para aplicaciones de tráfico pesado.

La fibra de acero o fibra metálica, como se conoce también, sirve para aplicaciones en elementos de alto desempeño, como pisos industriales, pistas de aeropuertos, túneles y taludes, al incrementar las propiedades del concreto, como la ductilidad y la resistencia a la fatiga y al impacto.

Se compone de alambre de acero, trefilado en frío y bajo en carbono. Se corta en diferentes longitudes, según el uso al que será sometido, para el refuerzo de concreto o mortero (4).

Si quieres conocer otro tipo de fibra, te recomendamos leer nuestro artículo:
“Fibra de polipropileno: ventajas y aplicaciones”.

Historia de la fibra de acero

Su uso como agregado discontinuo data de 1910 (3), siendo utilizado en periodos de guerra, sin embargo, no fue sino hasta 1960 que se inició la comercialización en forma de las fibras para concreto. En ese mismo año se realizaron las primeras investigaciones sobre el tema.

En México se introdujo también en el año 1960 y hasta la fecha se ha colocado en más de 50 millones de metros cuadrados de naves industriales, que son el mercado más demandante de este tipo de material (3). También es común su uso en pavimentos de carretera para minimizar los efectos de cavitación y agrietamiento (3).

Características y beneficios de la fibra de acero

En la actualidad podemos definir al acero como una aleación, resultado del hierro y el carbono, con presencia de zinc, manganeso, vanadio, cromo, aluminio, níquel y wolframio, según para lo que se trabaje (5). Entre sus características podemos ubicar (2):

• Ductilidad. El comportamiento dúctil (flexural toughness) se refiere a la redistribución de esfuerzos en la masa, con lo que se genera más capacidad de carga que, incluso, disminuye el espesor de los pisos de concreto. Esta propiedad se puede medir a través de la prueba ASTM-C-1018-4, mediante la cual se aplican tres puntos de esfuerzo para medir la absorción de energía que ofrecen las fibras en la zona de módulo de ruptura que evalúa la deflexión (o no flexión).

• Resistencia a la fatiga. Uno de los cambios importantes es que el concreto reforzado con este tipo de fibras ofrece mayor resistencia a más repeticiones de carga, de 1.2 a 2 veces más que el concreto simple. Esto se debe a la redistribución de esfuerzos para potenciar al elemento.

• Resistencia al cortante. Esta característica hace que no sea necesario utilizar canastillas con pasajuntas (dispositivos de transferencia de carga dentro de los pavimentos), porque las fibras metálicas o de acero se encargan de hacer eso en las juntas de contracción. Esto es importante si en tu negocio o construcción circulan vehículos muy pesados.

• Resistencia al impacto. Con este aspecto, el concreto resiste de 15 a 100 veces más de lo que el concreto simple soporta. Éste es un gran cambio en el manejo de esta propiedad.

Entre sus ventajas se encuentra que, al adicionarse al concreto, genera (1) (4) (6):

• Mejor adherencia porque cuenta con dobleces que mejoran esa característica.

• Aumento de la resistencia al corte y al impacto en estructuras de concreto.

• Refuerzo homogéneo y multidireccional: capa superior e inferior, así como los lados y el centro.

• Alta resistencia a la tracción y la torsión.

• Aumento de la ductilidad y resistencia en la flexión estática.

• Alta absorción de energía.

• La eliminación del habilitado y colocación de malla y varillas convencionales.

• Resistencia al agrietamiento en etapa de contracción plástica y asentamiento.

• Menos gasto en aplicación y material.

• Cero desperdicio, ya que no produce merma en su aplicación.

Además de considerar las características y beneficios de este refuerzo, es importante que conozcas las normas que encuadran este tipo de cualidades en la fibra de acero: ASTM-A-820, ASTM-C-995, ASTM-C-1116, ASTM-C-1018, ACI-506R-05, ACI-506.2-95 y MNX-C-448-ONCC-2014.

Cada una de ellas evalúa los estándares, métodos y especificaciones que guían la utilización de las fibras metálicas. Si tienes alguna duda sobre esto, contáctanos.

Además, en la actualidad existen controles de calidad que indagan sobre los valores del Estado Límite de Servicio y el Estado Límite Último para revisar los parámetros de desempeño (3). De hecho, la ASTM es una organización internacional que crea la cultura organizacional y de servicio referente a los estándares de desarrollo de la infraestructura a nivel global (7).

Si quieres saber más sobre el uso general de las fibras para concreto, te sugerimos consultar nuestro texto: "Fibra de concreto: guía de tipos y usos".

Aplicación de fibra de acero en concreto

La fibra de acero es un refuerzo que incrementa el rendimiento del concreto en estado endurecido.

Tipos y usos de la fibra de acero

La fibra de acero se puede clasificar de diferentes maneras. En el caso de la norma ASTM-A-820, las divide según su procedencia en Tipo I - Alambre rolado en frío, Tipo II - Lámina de acero, Tipo III - Extracción de fundición y Tipo IV - Otros (2). También se puede clasificar según su forma, siendo ésta la categorización más común (8) (9):

• De extremos conformados o en gancho. Se produce con un proceso de trefilado en frío (estirado mecánico), que no modifica la estructura del acero.

• Ondulada. Optimiza la amplitud y longitud de sus formas, lo que genera una adecuada trabajabilidad. Los ejemplos de este tipo son: Xorex o Wiremix. También las hay de tipo circular o plana.

• Recta. Con cabezas cónicas en cada extremo para asegurar el anclaje dentro de la matriz de concreto, trabajando hasta el límite la resistencia de la fibra.

Por su parte, las aplicaciones más comunes de la fibra de acero son: bodegas, taludes, sistema losacero, pavimentos de tráfico pesado y de concreto, pistas de aeropuertos, concreto lanzado (1), entre otros.

En el caso de los pavimentos con juntas y sin juntas, también es posible aplicar esta fibra. Las ventajas que ofrece al respecto son: control de la fisuración, aplicación sencilla, ejecución ágil, además de que se evitan riesgos y problemas a la hora de colocar y manipular el armado tradicional (8).

En general su aplicación no requiere de mano de obra especializada, proporciona altas resistencias a impactos y corrosión, disminuye los problemas de alabeo, promueve la reducción de espesores y el comportamiento dúctil (8). Recuerda que si tienes alguna duda sobre los tipos y aplicaciones de este refuerzo, puedes ponerte en contacto con nosotros y te resolveremos.

Dosificación y modo de empleo de la fibra de acero

En PSI Concreto recomendamos seguir el lineamiento de dosificación que es entre 20 a 40 kg/m3, según las necesidades del proyecto. La fibra de acero debe agregarse directamente a la revolvedora y mezclarse de tres a cinco minutos con máxima velocidad para incorporarse de manera completa.

Nuestro producto cuenta con una forma ondulada, tipo plana y de color gris. La resistencia a la tensión es de 530 a 1080 N/2 mm, de acuerdo con la norma ASTM-A-820.

Se presenta en sacos reciclables de papel triple, de 20 kilogramos y en pallets de 50 sacos, con un total de mil kilos. Si quieres saber más información sobre las características técnicas, te invitamos a revisar nuestra sección especial.

Si deseas saber más sobre el concreto, específicamente el premezclado, te invitamos a leer: “Concreto premezclado: guía de beneficios y proceso de suministro”.

La fibra de acero es una macrofibra metálica que requiere cuidados especiales que la mantengan alejada de la humedad.

Recomendaciones sobre el uso de la fibra de acero

Además de tomar en cuenta las características y beneficios de la fibra de acero, es importante considerar lo siguiente para un uso adecuado y rendimiento correcto de este refuerzo (1) (10):

• Las fibras no deben añadirse como primera adición en la mezcla de concreto, sino en la ya elaborada.

• Tienen que protegerse de la lluvia y la humedad.

• Deberán aplicarse con lentes de seguridad y guantes.

• Hay que guardarlas en un lugar completamente seco.

• Para evitar los “erizos” o bolas en el mezclado, se recomienda el uso de una banda dosificadora.

Dudas comunes sobre el uso de la fibra de acero

También es necesario aclarar algunos puntos sobre la funcionalidad y compatibilidad con otros elementos, de la fibra de acero (2):

• “Son más susceptibles a la corrosión”. Es importante mencionar que las fibras metálicas suelen usarse en medios agresivos y con usos intensos, y a pesar de usarse en condiciones extremas de salinidad, logran evitar que la corrosión se transmita en todo el refuerzo porque es una fibra discontinua, a diferencia de otros materiales como la malla o la varilla.

• “El peso volumétrico influye en su desempeño”. No, en realidad lo que importa son las propiedades mecánicas y físicas, es decir, que a mayor longitud hay mejor desempeño. Sin embargo, es fundamental que sincronices la trabajabilidad con estas características porque, aunque tengamos buenos resultados en laboratorio con grandes medidas, si no es posible en términos prácticos mezclar e incorporar las fibras, no servirá de mucho.

• “Todas las fibras de acero cuentan con las mismas especificaciones”. No, aunque existe normativa específica sobre esto, siempre te recomendamos solicitar al fabricante las fichas técnicas para conocer el detalle de los criterios de carga y las especificaciones que deben tomarse en cuenta para la aplicación correcta de esa fibra. Como ves, esta implementación es particular.

• “Las fibras afectan el revenimiento del concreto”. El revenimiento, o capacidad de flujo del concreto, sí se ve modificado en dosificaciones de 20 a 40 kg/m3 de fibra, reduciéndose esta característica de 0.25 a 1 centímetro. Recuerda que debe haber armonización entre el revenimiento, que disminuye más cuando la dosificación es mayor, y la trabajabilidad del concreto.

• Tipo de vibrado recomendado. Debe ser de tipo superficial y realizarse con extendedoras láser o reglas de vibración. Eso ayuda a incorporar de mejor manera las fibras al concreto, evitando que se presenten superficialmente, sin que se rompa la distribución y orientación, como suele pasar con los vibradores de chicote, que no sugerimos usar en estos casos.

Recuerda que si tienes alguna duda más, puedes consultarnos al respecto para asesorarte en el mejor uso y aplicación de la fibra de concreto, con el objetivo de potenciar sus características.

Conclusiones

Las fibras para concreto apuntan su utilidad no sólo como objetos de refuerzo o complementarios, sino como ayuda para mejorar la calidad de vida y desempeño de los elementos de concreto y, por lo tanto, de las estructuras en las construcciones (3).

Esto dota de seguridad a tu proyecto de edificación, no sólo en términos materiales, de organización y resultados, sino que protege tus construcciones para evitar rupturas de gran impacto que afecten a tu personal, equipo y negocio (3). En PSI Concreto seguimos todas las normas para crear los mejores materiales de tu construcción.

Referencias

[1] C-TRES. Usos de la fibra de acero / metálica. C-TRES, s/f. Consultado el 8 de junio de 2020.

[2] José Hop y Peter C. Tatnall. Mitos y realidades sobre el concreto reforzado con fibras metálicas. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (IMCyC), s/f. Consultado el 9 de junio de 2020.

[3] De Acero. Los básicos de las fibras de acero. Blog De Acero, 2019. Consultado el 9 de junio de 2020.

[4] Sika. Fibra de acero para refuerzo de concreto. Hoja técnica. Sika, s/f. Consultado el 8 de junio de 2020.

[5] De Acero. Conoce más de concreto reforzado: diferencia entre hierro y acero. Blog De Acero, 2019. Consultado el 8 de junio de 2020.

[6] De Acero. Acero de refuerzo, la seguridad que tu construcción necesita. Blog De Acero, 2019. Consultado el 8 de junio de 2020.

[7] ASTM. About us. ASTM International, s/f. Consultado el 9 de junio de 2020.

[8] Albert Parera. Ventajas del hormigón reforzado con fibras de acero frente al armado tradicional. Unifort, actualizado en 2018. Consultado el 9 de junio de 2020.

[9] Gespavi. Principales tipos de fibra de acero comercializadas en el sector del pavimento industrial. Gestión Pavimento Industrial (Gespavi), s/f. Consultado el 9 de junio de 2020.

[10] De Acero. Fibras de acero para reforzar las construcciones. Blog De Acero, 2020. Consultado el 9 de junio de 2020.

[11] Eduardo Medina. Construcción de la estructura de hormigón armado. Delta Publicaciones, 2008. Consultado el 9 de junio de 2020.

Fibra de acero: guía de usos, tipos, características y recomendaciones