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Determinación de la resistencia a la tracción por

5.   CARACTERIZACIÓN DE LOS HORMIGONES 131

5.4.   PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO 139

5.4.8.   Tenacidad e índice de tenacidad 155

5.4.8.4.   Determinación de la resistencia a la tracción por

Se completa este apartado de la Tesis relativo a tenacidad e índice de tenacidad, con la realización del ensayo descrito en la norma UNE-EN 14651+A1 “Método de ensayo para hormigón con fibras metálicas. Determinación de la resistencia a la tracción por flexión (límite de proporcionalidad (LOP), resistencia residual)” (Aenor 2008).

Este método nos permite establecer el límite de proporcionalidad (LOP) del hormigón, además de un conjunto de valores de la resistencia residual a la tracción por flexión; aunque es un método específico para hormigón con fibras metálicas también puede aplicarse en caso de fibras de otro material. Conviene citar que este ensayo se realiza únicamente sobre las dosificaciones ML y SL, ya que de las tres posibles únicamente estas dos

incorporan fibras en su matriz, en consecuencia la mezcla EL no es

ensayada.

Las fibras metálicas integradas en el hormigón han de tener una longitud máxima de 60 mm, siendo esta en nuestro caso de 50 mm para las metálicas y de 48 mm para las sintéticas.

Las probetas sometidas a este ensayo tienen unas dimensiones de 150x150x600 mm, además se caracterizan por incorporar en su zona central una entalla transversal la cual debe ser inferior o igual a 5 mm realizada con una sierra por vía húmeda.

Una vez colocada la probeta en el equipo de ensayo junto con el transductor que mide el desplazamiento del borde la fisura, se da comienzo el ensayo con la aplicación de una carga transversal uniformemente repartida y coincidente con el plano de la entalla previa Imagen 5.18.

El ensayo en esta ocasión para proteger el traductor de desplazamiento de la fisura se ha invertido, aplicando la fuerza en los apoyos y como apoyo en la parte inferior el punto de aplicación de la carga Imagen 5.19.

Imagen 5.19 Aspecto de la probeta en el ensayo LOP al inicio del ensayo y con la fisura producida

Para obtener el valor del Límite de Proporcionalidad es preciso conocer FL (Carga correspondiente al LOP), este valor se corresponde con la máxima carga registrada en el ensayo para un CMOD comprendido entre 0 y 0,05 mm inclusive.

En el Gráfico 5.10 se observa un ejemplo de la curva Carga-CMOD

obtenida en este ensayo para la dosificación ML. La línea verde

Por otro lado, para conocer la resistencia residual, es necesario conocer las cargas obtenidas para los correspondientes CMOD = 0,5 mm, 1,5 mm, 2,5 mm y 3,5 mm, respectivamente. Estos valores nos describen el comportamiento de post-agrietamiento del hormigón reforzado con fibras.

Gráfico 5.11 Curva carga-CMOD obtenida en la dosificación SL

El Gráfico 5.11 recoge la curva carga-CMOD para la dosificación SL. En ella se representan dos líneas de color rojo correspondientes a los puntos de CMOD = 0,5 y 1,5 mm. Únicamente se representan dos de los cuatro puntos comentados, por la complejidad de representar tantos datos y la consecuente extensión y pérdida de detalle que sufre el gráfico.

Finalmente los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 5.12; LOP se refiere al Límite de Proporcionalidad y FRJ1, FRJ2, FRJ3, FRJ4 se corresponden con los datos obtenidos para CMOD = 0,5, 1,5, 2,5 y 3,5 mm respectivamente.

LOP

(MPa) (MPa) FRJ1 (MPa) FRJ2 (MPa) FRJ3 (MPa) FRJ4

SL 5,29 1,45 1,14 1,19 1,24

ML 6,35 5,50 5,38 5,10 4,69

Tabla 5.12 Valores del Límite de Proporcionalidad y resistencia residual obtenidos para las amasadas

En el cálculo del Límite de Proporcionalidad, al ser iguales las dimensiones de las probetas ensayadas de las diferentes dosificaciones, la única variable de cálculo es la carga máxima obtenida en el intervalo CMOD = 0-0,05 mm. Lo mismo ocurre para la resistencia residual.

Observando lo resultados, vemos que las fibras metálicas permiten alcanzar un Límite de Proporcionalidad mayor que las sintéticas.

Los datos obtenidos para la resistencia residual muestran un mejor comportamiento post-fisuración para la dosificación ML.

En la Imagen 5.20 se puede apreciar que la distribución de las fibras es bastante uniforme, no obstante se pueden apreciar algunas calvas sin fibras y una zona con apelotonamiento de estas, lo que puede condicionar los resultados de unas probetas a otras en función del reparto de las fibras e incluso la orientación de estas como lo han destacado algunos investigadores (Grünewald, Laranjeira de Oliveira et al. 2012)

Conviene hacer referencia a Anastasiou, E. K., et Al (Anastasiou, Papayianni et al. 2014), quien realiza este ensayo sobre un hormigón autocompactante al que incorpora escoria blanca de horno de cuchara y fibras metálicas en diferentes porcentaje. Su conclusión en lo referente a las fibras metálicas, sirviendo como complemento a este ensayo, es que el valor del Límite de Proporcionalidad, así como las propiedades a fractura, mejoran con la incorporación de mayor cantidad de fibras, sin embargo este hecho afecta negativamente a la consistencia y segregación en estado fresco del hormigón.

Imagen 5.20 Aspecto de la distribución de las fibras metálicas (Izq) y sintéticas (Dcha) en probetas ensayadas de resistencia a tracción por flexión (LOP)

5.4.9. Resistencia a impacto

Una de las características principales del hormigón con fibras es el incremento de la resistencia del hormigón sometido a explosiones, caídas

de masas u otros esfuerzos dinámicos de flexión, tracción o compresión que suele ser de 3 a 10 veces mayor que la resistencia del hormigón en masa (ACI-Committee-544 1988 ).

Al ser objeto de la presente tesis un hormigón destinado a uso en pavimentos, se pretende caracterizar su resistencia a impacto mediante la realización del ensayo descrito en la norma UNE 83514 “Hormigones con fibras. Determinación de la resistencia al impacto” (Aenor 2005).

Las dimensiones de las probetas cilíndricas empleadas en el presente ensayo son 150 mm de diámetro y 63±1,5 mm de alto.

Las probetas se colocan sobre la placa base y centradas entre las cuatro pletinas de tope con una de las caras cortadas hacia arriba. Sobre la probeta y centrado en el cilindro posicionador se colocara la bola de acero.

Imagen 5.21 Dispositivo soporte, bola de acero, maza y disposición del ensayo al impacto La maza metálica (4,534 Kg.) se deja caer verticalmente desde una altura de 457±2 mm sobre la bola de acero (Imagen 5.21), tantas veces como sea necesario para producir la rotura de la probeta, anotando el nº de impactos cuando aparezca la primera fisura y el nº de impactos de la rotura de la probeta.

Se considera que se ha alcanzado la rotura cuando la probeta fisurada toque al menos tres de las pletinas de tope.

Los resultados a tener en cuenta son la resistencia a impacto a primera fisura y la resistencia a impacto a rotura. La primera de ellas se define como el número de golpes necesario para provocar la primera fisura visible sobre la superficie de la muestra y la segunda como el número de golpes necesarios para producir la rotura del hormigón (Imagen 5.22). En la Tabla 5.13 se muestran la media de los resultados para cada dosificación:

Resistencia a impacto Dosificación

EL SL ML

Golpes a primera fisura 11 24 46

Golpes hasta rotura 13 88 155

Tabla 5.13 Resultados del ensayo a impacto de las distintas amasadas

Analizando los resultados obtenidos del ensayo, mostrados en la Tabla 5.13, vemos que la resistencia a impacto a primera fisura y a rotura mejora considerablemente con la incorporación de fibras en la matriz, siendo esta mejora aún más significativa para el caso de la dosificación realizada con escoria y fibras metálicas (ML).

La representación de los resultados en el Gráfico 5.12, permite apreciar una mejora apreciable en el valor de golpes hasta primera fisura con la adición de fibras (un 218% la dosificación SL y un 418% la ML), mientras que el número de los golpes hasta rotura mejora en gran medida (un 675% y un 1200% las dosificaciones SL y ML respectivamente) con respecto a la dosificación que no incorpora fibras en su matriz.