- Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento -

684 - 29 HORMIGONES ARMADOS CON FIBRA DE VIDRIO

(Utilisation des fibres de verre pour armer le béton)

M. Kohl

De: "LA TECHNIQUE MODERNE - CONSTRUCTION", tomo VIII, nº 8, Agosto 1953, pág. 265.

La idea de emplear fibras de vidrio para armar el hormigón, en sustitución del acero, fué expuesta por primera vez por R. Freyssinet (Deutscher Betontag, 1949), y tratada posteriormente por B. Rubinsky, de la Universidad americana de Beirut. W. Gunschmann (Zeitschr. Glas, Email, Keramo Technik 8, 1951, 265), ha subrayado también la importancia del vidrio como material para armar el hormigón, pero sus ideas resultan insatisfactorias por partir de un falso con -cepto de resistencia.

La desventaja mecánica, que presenta el hormigón, de una resistencia a tracción muy baja, es compensada por la armadura de acero; ahora bien, el vidrio presenta también, en forma de fibra, excelentes propiedades mecánicas y químicas que le permiten sustituir a aquél.

A continuación, se indican algunas cifras para la resistencia a tracción. Es de tener en cuenta que las fibras de vidrio poseen, según el procedimiento de fabricación, distintos diámetros y resistencias.
1º Fibras estiradas a través de una hilera con aber-
turas de 5-7 micras de diámetro, resistencia de
100 a 120 Kg/mm², máxima 140.

2º Fibras prensadas a través de una hilera con aber-
turas de 5-10 micras de diámetro, resistencia de
100 a 110 Kg/mm², máxima 128.

3º Fibras estiradas a partir de varillas a través de una hilera de 7-10 micras de diámetro, resistencia de 150 a 160 Kg/mm², máxima 200.

La resistencia depende del diámetro y disminuye al aumentar la sección. La fig. 20 representa estas relaciones pa ra una fibra preparada por el primer procedimiento. Como las fibras sencillas resultan excesivamente finas, se forman hilos con ellas, que a continuación se trenzan en cordeles que ya son utilizables técnicamente.

Como los distintos hilos que constituyen cada uno de
los mencionados cordeles no están estirados de un modo exacta
mente igual, la resistencia disminuye al aumentar el diámetro
(fig. 21). Se ha objetado que la resistencia disminuye con la
humedad, lo cual se explica del siguiente modo: en algunos -
puntos de la fibra permanecen residuos de gel de sílice en
pequeñas cantidades, que se hinchan por la acción de la hume-
dad (admiten del 0,10 al 0,15%) y dan lugar a un aumento d e
la tensión interna, provocando de este modo un descenso de la
resistencia del 5 al 9%. Cuando la fibra se deseca de nuevo,
se recupera la resistencia.

La fibra de vidrio, a temperatura normal, puede con
siderarse como material perfectamente elástico y posee un módulo de elasticidad E = 7.000 Kg/mm². El alargamiento de rotura se eleva a alrededor del 1,5%.

Considerando el módulo de elasticidad, E, en función de la temperatura, se observa que no disminuye hasta que em- pieza el movimiento molecular. Al mismo tiempo, comienza a manifiestarse la plasticidad, pero ésta sólo interviene a partir de la temperatura de transformación. El alargamiento en la zona elástica se eleva, según el método de fabricación y el trazamiento previo, a 1-1,5% para los hilos y al 3% para los cordeles (fig. 22).

El coeficiente de dilatación térmica vale aproximadamente $4,9 \cdot 10^{-6}$ y, como indica la fig. 23, aumenta muy lenta mente hasta el punto de transformación, pero por encima de éste varía con gran rapidez. El reblandecimiento de la fibra de vidrio se produce hacia los 676°C y la fusión hacia los 843°C.

En cuanto a propiedades químicas, la fibra de vidrio resiste a la humedad, a los ácidos orgánicos, a los ácidos inorgánicos débiles y a las lejías alcalinas débiles, pero es susceptible a la acción de los álcalis y los ácidos fuertes. La fibra técnica destinada a la construcción está exenta de óxidos alcalinos y puede impregnarse para hacerla resistente a todos los ácidos, excepto al HF.

En cuanto al empleo de la fibra de vidrio para armar el hormigón, se supone que la superficie de la misma constituye el punto de partida para el fraguado del hormigón, de donde resulta una excelente adherencia entre ambos materiales. Contribuye a ésta la analogía de propiedades entre la fibra de
vidrio y el hormigón, como demuestra la siguiente tabla:

<table><thead><tr><th>Módulo de elasticidad</th><th>Resistencia a tracción en Kg/mm²</th><th>Alargamiento %</th><th>Coeficiente de conductividad térmica</th><th>Coeficiente de dilatación térmica</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>2.000 - 4.500</td><td>0,35 - 1</td><td>0,02</td><td>0,8 - 1,1</td><td>9 - 11.10<sup>-6</sup></td><td>Hormigón</td></tr><tr><td>7000</td><td>100</td><td>1,50</td><td>0,6 - 0,9</td><td>4,9 - 10<sup>-6</sup></td><td>Fibra de vidrio.</td></tr><tr><td>19.000 - 21.000</td><td>38 - 185</td><td>4 - 8</td><td>52</td><td>1,4 - 10<sup>-5</sup></td><td>Aceros de armar.</td></tr></tbody></table>

También se recomienda el empleo de armaduras de fibra de vidrio para los elementos pretensados. El tesado y hormigónado tienen lugar de modo análogo al caso del acero.

Suponiendo cordones de fibra de vidrio de una sección de 3,2 mm de diámetro, la carga de ruptura de 1 Kg de fibra de longitud 1 m sería 34.000 Kg. Por el contrario, 1 Kg de alambre de acero (St 185) de 1 m de longitud soportaría únicamente 23.500 Kg.

En cuanto al aspecto económico, se debe tener en cuenta que la producción de fibras de vidrio se encuentra en sus comienzos y que, probablemente, mejorará de un modo continuo. Da-dó el bajo coste de las materias primas y de la fabricación, la producción de cordones de fibra de vidrio puede llegar a ser tan rentable que resulte posible su empleo para armadura de hormigónes. L. S. C.
<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Fig. 17.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Fig. 18.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Fig. 19.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Fig. 20.—Curva de resistencia de la fibra de vidrio.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Fig. 21.—Resistencias de la fibra de vidrio trenzada en cordones (fibras de 5-7 micras de diámetro).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Fig. 22.—Dependencia del módulo de elasticidad con la temperatura.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Fig. 23.—Coeficiente de dilatación térmica en función de la temperatura.</figcaption></figure>