ACI 544.3R-93 (Aprobada de nuevo en 1998)
Guía para Especificar, dosificadoras, Mezcla, colocación y acabado del acero hormigón reforzado con fibras Informado por el Comité ACI 544 James I. Daniel
Surendra P. Shah
Secretario
Presidente
JD Speakman
Shuaib H. Ahmad
Antonio José Guerra Lloyd
Henry J. Molloy
M. Arockiasamy
E. Hackman *
Morgan DR *
RN Swamy Peter C.
PN Balaguru Claire G. bola
M. Nadim Hassoun
AE Naamán Antonio
Tatnallt
Hiram P. Ball, Jr. Nemkumar Nemkumar
Carol D. Hays
Nanni Stanley L.
BL Tilsen George J.
Bantia Gordon B. Batson Arnón
CH Henager, Sr. *
Paul Seth L
Venta Gary L. Vondran
Bentur Dennis Casamatta
George C. Hoff * Roop
Pearlman
Methi Wecharatana
Marvin E. Criswell Sidney
L. Jindal Colin D.
V. Ramakrishnan
Richard E. Freedman Galer
Johnson * David R.
DV Reddy
GR Williamson Ronald E.
Melvyn A. Galinat Vellore S.
Lankard Mark A.
RC Robinson
Witthohn George Y. Wu
Gopalaratnam
Leppert Brij M. Mago
EK Schrader * Morris
Spencer T. Wu Robert C.
Schupack Shan
Zellers Ronald F. Zollo
HN Marsh, Jr. Asir
Somayaji Parviz Soroushian
Carolina del Norte Mitchell
* Los miembros de la subcomisión que redactó este informe. Presidentes de la subcomisión que redactó este informe.
Esta guía describe la tecnología actual en la especificación de dosificación, mezcla, colocación, y
1.3 - Los usos típicos de fibra de acero de hormigón armado
acabado de fibra de acero de hormigón armado (SFRC). Gran parte de la práctica actual de hormigón
1.4 - Especificación de fibra de acero de hormigón armado
convencional convencional se aplica a HRFA El énfasis en la guía es describir las diferencias entre el hormigón convencional convencional y HRFA y cómo tratar con ellos. Se proporciona orientación en técnicas de mezclado para lograr mezclas uniformes, técnicas de colocación para asegurar la compactación adecuada, y las técnicas para asegurar texturas superficiales satisfactorias de acabado. proporciones de la mezcla de muestra se tabulan. Un listado de referencias se proporciona codiciado de dosificación, las propiedades, propiedades, usos refractarios, la tecnología de hormigón proyectado, e información general sobre HRFA.
Capítulo 2 - Materiales, pg. 544.3R-3
2.l - general 2.2 - Fibras 2.3 - Aditivos 2,4 - Almacenamiento de fibras
Palabras clave: compactación; la construcción de hormigón; acabado de hormigón (eoncrete fresco); hormigón reforzado con fibras; fibras de metal; mezcla; dosificación de la mezcla; colocación; presupuesto.
Capítulo 3 - dosificación de mezcla, pg. 544.3R-4
3.l. - general 3.2 - mediciones trabajabilidad y consistencia 3.3 - Métodos de dosificación
CONTENIDO Capítulo l - General, pág. 544.3R-2 l. l - Alcance
Capítulo 4 - Encofrado y acero de refuerzo, pg. 544.3R-5 4.1 - Encofrado 4,2 - Acero de armadura
1.2 - fibra de acero de hormigón armado General Capítulo 5 - Preparación de lotes, de mezcla, la entrega, y muestreo, pg.
544.3R-5 Comité de informes ACI, guías, prácticas estándar y Comentarios son orientativos en el diseño, planificación, ejecución, o la inspección de la construcción y en la preparación de especificaciones. No se hará referencia a estos documentos en los documentos del proyecto. Si se desean artículos que se encuentran en estos documentos a formar parte de los documentos de
ACI 544.3R-93 de mayo entró en vigor 1,1993. Derechos de autor
1993, American Concrete Institute. Todos los derechos reservados incluyendo los derechos de reproducción y el uso de cualquier forma o por cualquier medio, incluyendo la realización de copias por cualquier proceso de foto, o por cualquier dispositivo electrónico o
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544.3R-2
INFORME DEL COMITÉ ACI
5,1 - Generales
1.3 - Los usos típicos de fibra de acero de hormigón armado
5.2 - Mezcla
Generalmente, cuando se usan en aplicaciones estructurales, fibra de acero de
5.3 - Las causas de la formación de bolas de fibr a
hormigón armado se debe utilizar solamente en un papel suplementaria para inhibir la formación de grietas, para mejorar la resistencia al impacto o la carga dinámica, y
Capítulo 6 - Colocación y acabado, pg. 544.3R-6
para resistir la desintegración material. En miembros estructurales donde ocurrirán
6.1 - general
a la tracción a la flexión o tensiones de tracción axiales, como en vigas, columnas,
6.2 - Colocación
suspenden losas (es decir, no losas sobre el grado), el acero de refuerzo debe ser
6.3 - El transporte y manipulación 6.4 - Acabado 6.5 - Requisitos de tiempo caliente y frío
capaz de resistir las tensiones de tracción.
Un número de documentos de investigación han sido publicados sobre el
6,6 - Reparación de defectos 6.7 - Las juntas de contracción
tema de la utilización de fibras de acero para el refuerzo de miembros estructurales en combinación con convencional de refuerzo (Craig, 1984;
Capítulo 7 - Curado y protección, pg. 544.3R-8 7.1 - general
1987;. Craig et al 1984; Jindal 1984; Batson, Terry, y Cambio 1984; Balaguru y Ezeldin 1987). Este muestra una investigación que el aumento de resistencia a la flexión, el aumento de resistencia al corte, y fatiga endur- límites ANCE son
Capítulo 8 - Referencias, pg. 544.3R-8 8.1 - referencias recomendados
alcanzables. En aplicaciones en las que la presencia de refuerzos continuos no es esencial
8.2 - Las referencias citadas
para la seguridad y la integridad de la estructura, por ejemplo, pavimentos, revestimientos de superposiciones, y de hormigón proyectado, las mejoras en la
CAPÍTULO 1 - GENERAL
resistencia a la flexión asociado con las fibras se pueden usar para reducir el espesor de sección o mejorar el rendimiento, o ambos. Los siguientes son algunos
1.1 - Alcance
ejemplos de usos estructurales y no estructurales de HRFA:
Esta guía cubre la especificación, dosificación, mezcla, colocación, y acabado de fibra de acero de hormigón armado (SFRC).
l estructuras
hidráulicas - P resas, vertederos, tanques de reposo, y sluiceways como
losas o superposiciones nuevas o de reemplazo para resistir daños por cavitación (Schrader, 1989).
1.2 - fibra de acero de hormigón armado - general fibras de acero en hormigón armado es un material compuesto hecho de los cementos hidráulicos, agregado fino y grueso, y una dispersión de fibras
l Aeropuerto
y pavimentación de carreteras y superposiciones - P articularmente cuando
se desea una losa delgada de lo normal (Johnston
1984).
de acero discontinuos, pequeños. También puede contener puzolanas y
l Pisos
aditivos comúnmente usados con hormigón convencional.
térmico (Vandenberghe y Nemegeer 1985).
industriales - P ara la resistencia al impacto y resistencia al choque
l Hormigón
En general, longitud de la fibra varía de 0,5 pulg. (12,7 mm) a 2,5 pulg.
refractario - E l uso de cemento de alta alúmina en aplicaciones tanto
moldeables y de hormigón proyectado (Lankard 1978; Hackman 1980).
(63,5 mm). Los diámetros de las fibras más comunes están en el intervalo de 0,017 pulg. (0,45 mm) a 0,04 pulg. (1,0
l tableros
mm). fibras de acero módem tienen formas que incluyen redonda, ovalada,
estructural primaria es proporcionada por una cubierta de hormigón armado
rectangular, y las secciones transversales de media luna, en función del
subyacente (Melamed 1985).
proceso de fabricación y Mater prima ial utilizado.
l En
de puentes - C omo una superposición o superando donde el soporte
revestimientos de hormigón proyectado - Para el apoyo subterráneo en túneles
y minas, por lo general con pernos de roca (Morgan y McAskill 1988). La cantidad usual de fibras de acero corrió es de 0,25 por ciento en volumen, es decir, 33 lb / yd³ (20 kg / m³), a 2 por ciento en volumen, es decir, 265 lb / yd³ (157 kg /
l En
m³). El extremo inferior de la gama se aplica a losas sobre, algunas aplicaciones
sobre el suelo, por ejemplo, cortes de carreteras y de ferrocarril, y terraplenes (Henager
prefabricados, y coberturas de cubierta de acero de material compuesto cargado a la
1981; Morgan, 1988).
ligera. El extremo superior de la gama es común para aplica- ciones de seguridad
l estructuras
(cajas fuertes, bóvedas, etc.).
1986).
ara estabilizar la roca o del suelo pistas revestimientos de hormigón proyectado - P
de cáscara fina - S hotcreted “domos de espuma” (Haber
l estructuras
La adición de fibras de acero mejora significativamente muchas de las
or lo general, en combinación con barras resistentes a explosiones - P
de refuerzo (Henager 1983).
propiedades de ingeniería de Creta mortero y con-, en particular resistencia al
l
impacto y la tenacidad. Resistencia a la flexión, resistencia a la fatiga, y la
1977; Craig, 1984).
Un posible uso futuro en estructuras sísmicas resistente (Henager
capacidad para resistir el agrietamiento y desprendimiento también se han mejorado. El grado de mejora en las propiedades del hormigón puede variar en función del tipo y la cantidad de fibras utilizadas y la calidad de la matriz de hormigón.
1.4 - Especificación de fibra de acero de hormigón armado
1.4.1 en general - h ormigón armado con fibras de acero se especifica normalmente por la fuerza y el contenido de fibra. En ciertas aplicaciones, parámetros de tenacidad pueden ser especificados. Estos se definen en la
Una información más detallada sobre las propiedades se pueden encontrar en las
norma ASTM C 1018, y se discuten en ACI 544.2R y en un párrafo
544.3R-3
ACERO DE HORMIGÓN reforzado con fibra
La resistencia a la flexión se especifica normalmente para aplicaciones de
las proporciones de mezcla y los especifica, incluyendo contenido de cemento,
pavimentación, mientras que la resistencia a compresión es normalmente
el contenido de agua máximo permisible, el tipo y la cantidad de fibras a
especificado para aplicaciones estructurales. Una resistencia a la flexión de 700
utilizar, y el tipo, nombre, y la dosificación de los aditivos, si los aditivos son
a 1000 psi (4.8 a 6.9 MPa) a los 28 días y una resistencia a la compresión de
para ser utilizado.
5.000 a 7.000 psi (34,5 a 48,3 MPa) son valores típicos. En general, la adición de
Alternativa 2: El comprador requiere que el proveedor de concreto para
fibras no aumenta significativamente resistencia a la compresión pero sí aumenta
asumir la responsabilidad para la selección de las proporciones de mezcla y
el esfuerzo de compresión en la carga últi ma. Por lo t anto, la especificación de
especifica la dureza mínima de flexión, resistencia primero-crack, o ambos, o
resistencia a la compresión proporcionará directrices generales para la
en la opción del comprador, resistencia a la flexión o requisitos de resistencia a
dosificación de hormigón, pero no permitirá la evaluación de la mejora en las
la compresión, pero no permite el cumplimiento sobre la base de Compres -
propiedades, tales como resistencia a la flexión y tenacidad, que son
siva fuerza solo.
directamente atribuibles a las fibras y otras mejoras tales como una mayor capacidad de deformación a la tracción y resistencia a la agrietamiento.
Alternativa 3: Similar a la Alternativa 2, excepto que se especifique un
contenido mínimo de cemento permisible. ASTM C1116 cuenta con una amplia información y orientación para el comprador de la naturaleza de HRFA y los requisitos de ING orden- para ello. Para hormigón de peso normal, el contenido de fibra puede variar desde
Cualquier nivel de rendimiento relacionados con la dureza se puede especificar
tan bajo como 50 lb / yd³ (30 kg / m³) a tan alto como 265 lb / yd³ (157 kg /
cuando se utiliza Alternativas 2 y 3. Se recomienda que un ingeniero
m³), aunque el límite alto rango es normalmente de aproximadamente 160 a
especificando HRFA primero obtener una copia de la norma ASTM C 1116 y la
200 lb / yd³ (95 a 118 kg / m³). La cantidad de fibras que se puede utilizar sin
leyó con mucho cuidado. La orientación en la norma ASTM C 1116 es extenso
pérdida inaceptable de trabajabilidad de HRFA depende de las condiciones
y valioso. No es práctico a repetir aquí.
de colocación, el grado de congestión de forcement refuerza convencional, la relación de forma de la fibra y de aspecto ( l / d) y el tipo y cantidad de aditivos reductores de agua utilizada. Los fabricantes de fibras y literatura técnica se
CAPÍTULO 2 - MATERIALES
deben consultar para obtener información más específica. Una consideración similar se aplica para hormigón ligero.
2.1 - general Cuando ASTM C 1116, Especificación Estándar para hormigón reforzado Dureza, que es la propiedad de hormigón representada por el área bajo una
con fibras y hormigón proyectado, se utiliza para comprar HRFA, el cemento,
curva de carga-deflexión, o un índice de dureza, que es una función de esa
agregado, fibras y otros aditivos son necesarios automáticamente para
zona y el área hasta primera grieta (el punto en que la curva de carga-deflexión
satisfacer las especificaciones de la ASTM apropiadas. Si se desean diferentes
se convierte en no lineal) puede ser especificado para ayudar a definir los
especificaciones de materiales, deben ser nombrados en las especificaciones
requisitos de rendimiento de HRFA destinados para el uso donde
del proyecto o la orden de compra.
post-agrietamiento absorción de energía o resistencia a la rotura después de la fisuración son importantes. Las propiedades son importantes en aplicaciones tales como estructuras sometidas a terremotos o explosiones de explosivos, cargas de impacto, cargas de cavitación, choque térmico, y otras cargas
2.2 - Fibras ASTM A 820 cubre las fibras de acero para HRFA y debe ser referenciada
dinámicas. ASTM C 1018 es la prueba estándar para la determinación de
cuando se especifica fibras de acero. Se cubre todos los tipos disponibles en la
parámetros de tenacidad a la flexión y primera fuerza grieta. Resistencia a la
actualidad, lo que es necesario para especificar la longitud de la fibra, diámetro, y
flexión (módulo de rotura) se puede determinar por cualquiera de ASTM C 78 o
otras características tales como disposiciones de anclaje de extremo, cotejar, *
C 1018.
deformaciones, y una resistencia mínima a la tracción final, si una fuerza de más de 50.000 psi (345 se desea MPa). Las fibras están disponibles con puntos fuertes de hasta 300.000 psi (2.068 MPa).
Como se ha señalado en los capítulos siguientes, la fabricación y colocación de SRFC es muy similar al hormigón convencional. ASTM C 1116,
Las fibras de acero deben estar limpias y libres de óxido, aceite, y los
Especificación Estándar para hormigón reforzado con fibras y hormigón
materiales nocivos. Las fibras de acero en el rango de longitud común de 0,5 a 2,5
proyectado, cubre la fabricación de HRFA. La mayoría de las especificaciones
pulg. (12,7 a 63,5 mm) deberían tener una relación de aspecto, es decir, longitud de
concretas existentes se pueden utilizar para la colocación de HRFA con
la fibra dividida por el diámetro (o diámetros equivalentes, † en el caso de fibras no
algunos requisitos adicionales para tener en cuenta las diferencias en las
redondas), en el rango de 30 a 100.
técnicas de material y la aplicación. Los capítulos subsiguientes señalan esas diferencias.
1.4.2 Directrices para especificar HRFA usando la norma ASTM C 1116 STM C 1116 cubre la fabricación de HRFA por cualquier método, por - A ejemplo, premezclado, central de mezcla planta de dosificación, y mezcla continua. Es similar a ASTM C 94 en que permite ordenar el hormigón por uno de tres métodos alternativos. Estos son:
• fibras de acero intercaladas son fibras pegadas entre sí en un clip con un adhesivo que se ablanda y permite que las fibras individuales se separen durante la mezcla. † El diámetro equivalente de una fibra es el diámetro de una fibra redonda que tiene la misma área de sección transversal UN como la fibra en cuestión: diámetro equivalente =
544.3R-4
INFORME DEL COMITÉ ACI
2.3 - Aditivos El cloruro de calcio y cloruros de otras fuentes deben limitarse a
l
aplicable al hormigón que fluye libremente a través del cono. l ensayo de asentamiento puede ser especificada en los 3.2.2 Slump test - E
cantidades permitidas para ser añadido a hormigón estructural
pliegos de condiciones para servir como una pru eba de control para mantener la
convencional como se muestra en ACI 318.
coherencia del HRFA de lote a lote. (Además de la prueba de asentamiento se
l
Tanto regular y de alto rango (superplastificante) aditivos reductores de
agua son adecuados en HRFA y se utilizan comúnmente. l
se recomiendan mezclas incorporador de aire para HRFA expuesto a condiciones
de congelación y descongelación.
describe en ASTM C 143, puede ser apropiado también para llevar a cabo los ensayos descritos en la norma ASTM C 138 y, o bien ASTM C 173 o ASTM C 231.)
En general, la caída de la fibra de acero reforzado Creta con- según la norma ASTM C 143 debe ser al menos 1 en. Pero no mayor que 4 pulg. (25 mm a 100 mm.) Sin embargo, asentamiento-cono invertido los mismos factores que
2,4 - Almacenamiento de fibras
Se debe tener cuidado para ver que las fibras de acero se almacenan en una manera que se evite su deterioro o la intrusión de
influyen tiempo también influyen en la caída. Cuando se cambian estos factores, un rango diferente puede ser aceptable. En cualquier caso, la relación agua-cemento máximo especificado debe ser man- CONTENIDA.
humedad o materias extrañas. Si las fibras se deterioran o se contaminan, no deben ser utilizados.
3.3 - Métodos de dosificación Procedimientos para la dosificación de mezclas HRFA, con énfasis en la
CAPÍTULO 3 - PROPORCIONADORA MEZCLA
buena facilidad de trabajo, están disponibles (Schrader y Munch 1976; Schrader 1989; Ounanian y Kesler 1976; ACI 544.1R). Algunas proporciones típicas que
3.1 - general Al igual que con el hormigón convencional, mezclas HRFA emplean una variedad de
se han utilizado se muestran en la Tabla 3.1 . En muchos proyectos, fibras de acero se han añadido sin ningún cambio en las proporciones de mezcla
proporciones de la mezcla, dependiendo del uso final. Deben ser especialmente
convencionales utilizados por los proveedores de concreto para la resistencia a
proporcionadas para un proyecto o seleccionan para ser el mismo que una mezcla
la compresión de hormigón requerido. Cuando se utilizan un gran número de
utilizado anteriormente. En cualquiera de los casos, tienen que ser ajustados para
fibras por unidad de volumen, pueden ser necesarios algunos ajustes. Para
rendimiento, facilidad de trabajo, y otros factores como se señala en s ección 1.4.2 .
proporcionar una mejor trabajabilidad del hormigón, se necesita más pasta en la mezcla. Por lo tanto, la relación de bien para agregado grueso se ajusta Ly hacia arriba according-. Para evitar que las bolas de fibra húmeda, evitar
3.2 - mediciones trabajabilidad y consistencia Debido a las propiedades únicas de HRFA, las mediciones de trabajabilidad o requisitos de asentamiento serán algo diferentes de las de
sobremezclado y utilizando una mezcla con demasiado agregado grueso (más de aproximadamente el 55 por ciento del total del conjunto volumétrico total absoluta).
hormigón convencional. trabajabilidad aceptable de HRFA debe ser determinado por uno de los métodos siguientes, y su uso debe ser especificado en el pliego de condiciones. En las primeras aplicaciones, agregado grueso mayor de ¾ pulg. (19 mm) no
3.2.1 Tiempo de flujo a través del cono de asentamiento invertido -
se recomienda para HRFA. Sin embargo, basado en el trabajo de Tatro (1987),
El procedimiento cono de asentamiento invertida (ASTM C 995) se puede
las colocaciones recientes han utilizado con éxito agregado tan grande como de
utilizar para determinar la viabilidad de HRFA. Este aparato de ensayo
1 ½ pulg. (38 mm) (Rettberg 1986).
consiste en un cono de asentamiento convencional invertida, centrado, y rígidamente sostenido por soportes externos de modo que el el extremo pequeño del cono es de 4 pulg. (100 mm) de la parte inferior de un cubo 1 ft³ rendimiento (ASTM C 29). El cono de asentamiento está vagamente
Tabla 3.1 - Gama de proporciones para fibra de acero peso normal de
llena con una muestra de hormigón sin compactar. La prueba utiliza un
hormigón armado
vibrador conforme a ASTM C 31 o ASTM C 192 con un 1 ± 1/8 en. Sonda de diámetro (25 ± 3 mm). Se deja que la sonda del vibrador operativo a 3 / 8- en.
caer por su propio peso a través del hormigón en el cono de asentamiento a la parte inferior de la cubeta hasta que su extremo se apoya en el fondo
tamaño
de la cubeta. El tiempo transcurrido desde cuando el vibrador primero hace contacto con el hormigón hasta que el cono de asentamiento primero se convierte vaciado se registra como el tiempo de asentamiento de cono invertido.
1½-in.
¾ de pulgada.
de máxima de máxima de máxima tamaño
Cemento, lb / yd³
500-900 600-1000
baño, lb / lb
03,5 a 0,45 0,35-0,50
Porcentaje de bien para agregado grueso contenido de aire arrastrado, por ciento
tamaño
agregar
agregado agregado
470-700 0,35-0,55
45-60
45-55
40-55
4-8
4-6
4-5
El contenido de fibra, por ciento en volumen
Estos tiempos pueden no adaptarse a todas las mezclas. Los cambios en la longitud de la fibra y la cantidad, contenido de cemento, el contenido de arena, el contenido de aire, forma agregada, y otros factores pueden producir un momento
fibra deformada
0.4-1.0
0,3-0,8
0,2-0,7
fibra lisa
0,8-2,0
0,6-1,6
0,4-1,4
ACERO DE HORMIGÓN reforzado con fibra
Otro método de mejorar la trabajabilidad HRFA ha sido usar puzolanas,
544.3R-5
fibra de fabrica. Cualquier HRFA que no está adecuadamente
tales como cenizas volantes, escoria, humo de sílice o además de, o como un
dosificado y que se desarrolla bolas secas de fibras o un número
reemplazo parcial del cemento.
significativo de las bolas de fibra húmeda (que incluye fibras y matriz) debe ser desechada y se retira del sitio.
CAPÍTULO 4 - encofrado y ACERO DE REFUERZO
A petición del propietario, el contrat ista debe realizar un procesamiento por lotes de prueba a gran escala, la carga, y la operación de mezclado con un mínimo de SO por ciento del tamaño
4.1 - Encofrado
del lote operacional previsto al menos 8 días antes de la primera
Diseño y construcción de encofrados se deben hacer de acuerdo con ACI
colocación HRFA, de modo que 7- pruebas de un día son posibles. el
347R. El peso normal HRFA con un contenido de fibra de hasta 2 por ciento en
ingeniero del propietario debe observar el funcionamiento y
volumen tiene una densidad en el mismo rango que el peso normal concrete144
recomendar ajustes en las proporciones de la mezcla en el momento
convencional a 150 lb / ft $ ³ $ (2306 a 2403 kg / m³). Las fibras en hormigón
de ayudar a obtener una mezcla trabajable a una baja relación
reforzado con fibras de acero tienen una tendencia a sobresalir de esquinas
agua-cemento. lotes adicionales pueden ser necesarias para verificar
agudas a hormigón formado. Estos pueden ser peligrosos para el personal. Para
los ajustes de la mezcla y la eficiencia de mezclado. El contratista
minimizar esto, llegados afilados deben ser biselados. Alternativamente, una
debe llevar a cabo pruebas en los lotes de prueba y el propietario
esquina redondeada puede formarse mediante la aplicación de una cinta sensible
puede optar por emitir probetas para su propia información. En el
a la presión en el interior de afilados llegados en las formas. En las superficies
momento de la mezcla de ensayo, el contratista debe tener a mano un
formadas, el uso de una forma vibrador hará que las fibras a alejarse de la forma,
vibrador de trabajo del tipo que se utiliza en las colocaciones reales.
dejándolos cubierto por aproximadamente 1/8 pulg. (3
mm) de hormigón. Encofrado debe estar diseñado para el estrés adicional causado por la vibración. Consulte ACI 347R para obtener más información.
Es importante que las fibras se dispersan uniformemente por toda la mezcla. La reducción del tamaño de lote o in- arrugar el tiempo de mezclado, o ambos, puede ser necesario si una dispersión uniforme no da como resultado.
4,2 - Acero de armadura Fabricación y colocación de acero de refuerzo debe ser de acuerdo con hormigón armado ACI 301. fibras de acero se utiliza rutinariamente en conjunción con el acero de refuerzo. Se debe considerar a la separación de
5.2 - Mezcla Existen algunas diferencias importantes en la mezcla de HRFA en un mezclador de
las barras y de la tela de alambre soldado. A menos que se indique lo
tránsito o giratorio mezclador de tambor en comparación con el hormigón convencional.
contrario en las pruebas a escala completa, la longitud de la fibra no debe
Uno de ellos es que, para obtener una buena dispersión de las fibras y para evitar
exceder de la clara separación entre barras, mallazo, u otros materiales
formación de bolas de fibra, las fibras deben añadirse a una mezcla fluida.
incorporados, incluyendo la tapa de la de refuerzo. Métodos 1 y 2, que siguen, se describen los procedimientos utilizados para mezclar HRFA mediante la adición de las fibras a una mezcla de fluido. Estos métodos se aplican generalmente a fibras sin ordenar individuales. Ciertos tipos de fibras
CARTA 5 - dosificación, mezcla, ENTREGA, Y TOMA DE MUESTRAS
individuales de media caña hasta fibras largas, circulares y rectangulares con una relación de aspecto de menos de 50 2,5 pulg. (63 mm), o fibras recogidos en haces de aproximadamente 30 fibras por haz puede
5,1 - Generales Preparación de lotes, de mezcla, la entrega, y toma de muestras de fibra de
generalmente ser añadido a la mezcla como el último paso de procesamiento por lotes, con poca o no existe riesgo de formación de bolas de fibra.
acero de hormigón armado debe estar de acuerdo con la norma ASTM C 1116 y las porciones aplicables de ACI 304, modificado y complementado por el siguiente.
Método L -A ñadir fibras ansia de tránsito camión hormigonera: 1. La mezcla húmeda para ser utilizado se prepara primero sin
El contratista debe suministrar equipo adecuado o desarrollar una técnica
las fibras. El asentamiento del hormigón antes ción fibra adiciones debe ser
adecuada para la dispersión de las fibras en el mezclador, libres de bolas de
de 2 a 3 en. (51 a 76 mm) mayor que la caída final deseado. Normalmente, la
fibra. El equipo y / o método de adición de las fibras a la mezcla deben ser
mezcla se prepara utilizando la relación agua-cemento encontrado para dar
revisados y aceptados por el ingeniero antes de cualquier colocación de HRFA
los mejores resultados y el cumplimiento de las especificaciones para el
tiene lugar. Tales dispositivos como cintas transportadoras y rampas se
trabajo. El uso de un aditivo reductor de agua de alto rango puede ser
pueden utilizar para añadir fibras a la mezcladora en el lugar de trabajo o en la
ventajoso, pero no es esencial.
planta de premezclado. 2. Con las mezclas que funcionan a la velocidad de carga normal,
El procedimiento de dosificación es crítico para la obtención de una buena mezcla de fibras con el hormigón. Varios métodos se han utilizado previamente
añadir las fibras como se describe en el siguiente paso. 3. Añadir las fibras individuales, de bola libre (es decir, como una lluvia de
con éxito, y la información para ayudar al contratista en la elección de un
fibras individuales), a la mezcladora. Una manera conveniente de hacer esto es
procedimiento adecuado se discute en ACI 544.1R o pueden ser obtenidos a
para volcar las fibras a través de un 4 pulg. (100 mm) de la pantalla de malla en una
544.3R-6
INFORME DEL COMITÉ ACI
cinturón Veyor va a la mezcladora. Es importante que no se introducirán grupos,
CAPÍTULO 6 - vaciado y el acabado
una vez que un grupo se introduce en la mezcla, se mantendrá un gr upo. El tambor debe girar lo suficientemente rápido para arrastrar las fibras a medida que entran en la mezcla. Después de todas las fibras se han introducido en el
6.1 - general equipo de concreto convencional es adecuada para la colocación y el
mezclador, el mezclador debe ser ralentizado a la velocidad de mezcla nominal
acabado de hormigón armado casi todos con fibras de acero. Vibradores internos
y se mezcló durante aproximadamente 30 a 40 luciones revo-.
o externos (incluyendo vibraciones soleras ting) se pueden utilizar para reducir bolsillos de huecos de aire atrapado.
Para trabajos pequeños, este método ha sido utilizado con éxito por una serie
En un número de proyectos en los que se utilizan las proporciones de
de productores de concreto premezclado. El uso de una cinta transportadora
mezcla adecuadas, la colocación exitosa de HRFA se ha logrado usando
auxiliar y adición manual de fibras también ha producido buenos resultados con
enrase mano de las losas sin el uso de vibradores.
una variedad de tipos de fibras.
La guía básica para colocar el hormigón, ACI 304, se debe utilizar Método 2 -A ñadir fibras a agregarse en una cinta transportadora:
para colocar y terminar HRFA, junto con las diferentes técnicas indicadas
En una planta de configurar para cargar un mezclador o de tránsito
en las secciones siguientes.
centrales mezcladores, añadir las fibras a los agregados en una cinta transportadora durante la adición agregada y la mezcla de la manera normal. Este método no requiere el mismo cuidado que Método 1 relativa a la que las
6.2 - Colocación
Por lo general, HRFA con una proporción adecuada de
fibras tierra en el mezclador, pero no se debe permitir a acumularse y bolas de
agua-cemento aparece relativamente rígido e inviable, en
formulario en su camino a la mezcladora. Si es posible, el operador debe
comparación con el hormigón convencional. Sin embargo, el uso de
estirar la adición de agregado de modo que las fibras entran con el agregado y
vibradores o reductor de agua de alto rango de aditivos (HRWR)
no por sí mismos. Un alimentador de fibra o agitador es útil para reducir el tiempo de manipulación de fibra y adición. Método 2 se ha usado para la
permite una fácil colocación de tales hormigón aparentemente inviable. El material tiende a “colgar juntos” y resistir el movimiento
mayoría de los proyectos de hormigón fibrosos donde grandes cantidades de
durante la compactación, si se hace un intento para manejarlo sin
hormigón se mezcla con ayuda de fibras individuales a granel.
vibración o una mezcla HRWR. También, en el extremo inferior de la cantidad de fibra, algunos tipos de fibra permiten una fácil colocación sin los métodos antes mencionados. Generalmente, sin embargo, la colocación de HRFA con ninguna vibración se desaconseja porque,
5.3 - Las causas de la formación de bolas de fibra El siguiente listado de las causas de formación de bolas de fibra puede ser útil en el diseño de una planta o de mezcla de secuencia para el hormigón fibroso o corregir
sin compactación, el hormigón será menos denso, puede tener huecos de aire, y puede tener menos unión con cualquier refuerzo convencional.
el problema de una operación de mezclado. La mayor formación de bolas de fibra se produce en algún lugar antes de que las fibras quedan en la mezcla. Una vez que las fibras entran en una mezcla sin bola, que casi siempre se quedan sin bola. Esto significa que si se forman las bolas, es porque las fibras se añadieron de tal manera que cayeron el uno del otro y se apilan hacia arriba (en el mezclador, en el cinturón,
relaciones agua-cemento para mezclas fibrosas deben controlarse
en las paletas, etc.) Esto normalmente sucede cuando se añaden las fibras
cuidadosamente. Es muy fácil añadir agua innecesaria a la mezcla y perder
demasiado rápido en algún momento en el procedimiento. El mezclador, cualquier
muchas de las pro- piedades beneficiosos obtenidos a partir de la adición de
tipo, debe llevar las fibras de distancia en la mezcla lo más rápido que se añaden.
fibras. Ratios del orden de aproximadamente 0,35 a 0.50 son normales.
Formar bolitas colgando en una canaleta de carga r ugosa en la parte trasera de un
Pavimentación mezclas y algunas aplicaciones estructurales especiales puede
camión mezclador. Las fibras no se debe permitir a amontonarse o deslizarse hacia
beneficiarse de menos viable, pero mucho más alta calidad, de hormigón con
abajo las paletas de un tambor parcialmente lleno;
las relaciones agua-cemento en el rango entre 0,35 y de 0,43. En el extremo superior del espectro de agua-cemento, las pruebas han demostrado que la adición adicional de agua provoca un aumento de la caída sin un cambio en la trabajabilidad bajo vibración. Esta adición de agua reduce la calidad de la
Otras causas de la formación de bolas están añadiendo demasiadas fibras a una mezcla (más de aproximadamente 2 por ciento en volumen o incluso 1 por
mezcla sin la mejora de la placeability y puede dar lugar a un sangrado excesivo y la segregación.
ciento de una fibra con una alta relación de aspecto); la adición de fibras demasiado rápido a una mezcla dura (la mezcla no es lo suficientemente fluido o lo suficientemente viable y las fibras no se mezclen en lo suficientemente rápido, por lo
No hay medidas especiales para que pueda colocar alrededor HRFA acero de
tanto, que se apilan unas sobre otras en el mezclador); la adición de fibras primero al
refuerzo a excepción de utilizar la vibración para consolidar correctamente. En una
mezclador (las fibras no tienen nada para mantenerlos separados, caen el uno del
pared muy delgada o en forma de viga,
otro, y forman bolas); y el uso de equipos con cuchillas desgastadas mezcla. Las
por ejemplo, 4 pulg. (100 mm) o menos, que también contiene barras o malla, la
causas más comunes de las bolas de fibra húmeda son sobremezclado y utilizando
colocación del hormigón puede ser difícil cialmente, espe- con fibras más largas. Esto
una mezcla con demasiado agregado grueso (más de 55 por ciento de la suma total
es similar a las dificultades encontradas en la colocación de mezclas de hormigón
combinado en volumen absoluto).
convencionales con el agregado más grande en secciones delgadas, congestionadas.
ACERO DE HORMIGÓN reforzado con fibra
544.3R-7
mm) tamaño máximo de agregado se debe especificar para reducir la colocación
304.2R. Ounanian and Kesler (1976) describe proportion- ing of SFRC
de dificultades.
for pumping.
6.3 - El transporte y manipulación
6.4 -- Finishing
El transporte y colocación de HRFA se pueden lograr con la mayoría del equipo convencional que esté correctamente diseñado, mantenido, y limpio.
6.3.1 los camiones en tránsito - Discharging from transit trucks is
Steel fiber reinforced concrete can be finished with conventional equipment, but minor refinements in techni- ques and workmanship are needed. For flat formed sur- faces, normally no special attention is needed. The surface will normally be smooth and will not show fibers
usually accomplished with little trouble. Too stiff a mixture or a truck in
when the forms are stripped. If chamfers or rounds have been
poor condition will prevent the mixture from easily discharging from the
provided at the edges and in comers, the ends of fibers will not
drum onto the chute. A well-proportioned mixture usually just barely
protrude at these points when f orms are stripped. To provide added
slides down the chute by itself and may need to be pushed by the
compaction and bury surface fibers, open slab surfaces should first be
truck operator. When an especially stiff mixture is used, the truck can
struck off with a vibrating screed. The screed should have slightly
be driven up on blocks or a ramp to help discharge.
rounded edges and preferably should be metal. In areas where a screed is not practical, a jit terbug* or rollerbug can be used for compaction and to establish rough grade control. Care should be
6.3.2 Concrete buckets -- Concrete buckets should have steep
exercised when using a jitterbug or rollerbug not to overwork the
hopper slopes, be clean and smooth inside, and have a minimum gate
surface, bringing exces- sive mortars to the surface. Magnesium floats
opening dimension of 12 in. (300
can be used to establish a surface and close up any tears or open
mm). The fibers will bridge smaller gate openings and the mix will not
areas which are caused by the screed. Wood floats tend to tear the
fall out of its own weight. A remedy for bridging and an aid to
surface and should not be used.
placement is to provide a vibrator at the bucket when discharging. To facilitate placement of especially stiff mixtures, a form vibrator can be attached to the side of the bucket and activated when the gate is opened. Another procedure is to weld pieces of pipe to the bucket
Throughout all finishing operations, care must be taken not to
exterior. Internal vibrators can then be placed into the pipes to assist
overwork the surface. Overworking will bring excessive fines to the
in emptying the bucket.
surface and may result in crazing, which normally shows up after the curing period. If excess bleeding occurs or excessive fines are at the
6.3.3 Powered buggies -- The buckets of the buggies must be
surface, such materials should be screeded off and dis- carded.
clean and smooth inside. Occasional manual help may be required to discharge the concrete, but well-proportioned concrete will generally easily slide into place.
After completion of any float work, the surface should be left until it can be worked further without damage. This is usually at about the
6.3.4 Pumping -- Pumping has been used to transport SFRC on a
time of initial set. Where a careful finish is not required for appearance
number of projects. A good fiber mixture generally has proportions of
or exact tolerance, no further work is needed after floating. If a texture
sand and admixtures which make it well-suited for pumping.
is required, a broom or roller can be used prior to initial set. Burlap
Gradations suited to SFRC are also compatible with pumping.
drags should not be used because they will lift up the fibers and tear
Although a mixture may appear stiff and unworkable, it may pump
up the surface. When additional finishing is needed, the next step
surprisingly well. Because of its composition, an SFRC mixture will
should be done with magnesium floats. Power equipment or hand
move through the line without slugs and has been reported to pump
equipment may be used. When done by hand, the float should be held
more easily and with less trouble than conventional concrete. Some
flat and not on edge. It should be moved with a sawing motion (short,
important points about pumping SFRC are (1) use a pump capable of
quick, back-and-forth move- ments) as it is drawn across the surface.
handling the volume and pressures; (2) use a large-diameter line,
The magnesium float can be used to obtain a nearly perfect, flat
preferably at least 6 in. (150 mm); (3) avoid flexible hose if possible;
surface, bury or cover all the fibers, and leave a slight texture. This
(4) provide a screen over the pump hopper to prevent any fiber balls
can be followed by hard steel troweling if a smooth surface is desired.
from entering the line [about a 2 x 3 in. (50 x 75 mm) mesh is usually
The trowel must be kept flat or the edge will cause fibers to spring out
adequate]; and (5) do not try to pump a fibrous mix that is too wet.
of the surface. Using these techniques, some excellent finishes of
Pump pressures can cause the fluid paste and fine mortar to squeeze
SFRC have been obtained.
out ahead of the rest of the mixture, resulting in a mat of fibers and coarse aggregate without mortar. It must be noted that this is the result of a mixture that is too wet, not too dry. The same type of plugging can occur with conventional concrete, with the plug consisting of coarse aggregate devoid of paste and fine mortar. Additional information on pumping is available in ACI
544.3R-8
ACI COMMITTEE REPORT
Slipform pavers have been used on several projects, such as airport runways and taxiways, with excellent results.
particularly vulnerable to plastic shrinkage cracking. This will occur when the rate of surface evaporation is high. In such conditions, placements must be shaded from the sun and sheltered from the wind
The proper time to execute a broom finish following a screed finish or paving machine finish is just prior to application of curing compounds, when the water sheen has practically disappeared.
to prevent this type of damage.
CHAPTER 8 -- REFERENCES 6.5 -- Hot and cold weather requirements Placement of steel fiber reinforced concrete should be done according to the recommendations of ACI 305R for hot weather and ACI 306R for cold w eather.
8.1 -- Recommended references The documents of the various standards-producing organizations referred to in this document are listed with their serial designation.
6.6 -- Repair of defects The repair of defects such as voids and honeycombing is done in
These publications may be obtained from the following organizations:
much the same manner as for plain concrete. However, if removal of some SFRC is required, the removal operation will be significantly more difficult because of the greater toughness of SFRC.
American Concrete Institute P.O. Box 19150
Removal by jackhammers is hindered because the material does not fracture easily. Sawing is a more effective method of cutting or removing steel fiber reinforced concrete.
Detroit, MI 48219 ASTM 1916 Race Street Philadelphia, PA 19103
6.7 -- Contraction joints Contraction joints in slabs on ground are more easily made if they are sawed rather than cast or formed. The sawing can be done shortly
American Concrete Institute
after final set. At joints where it is desired to have a controlled
301
Specifications for Structural Concrete for Build- ings
shrinkage crack occur below the sawed portion of the joint, it has been found that the saw cut should extend from one-third to one-half of t he way through the slab. If it does not, the higher tensile strength of the
304R Guide for Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete
SFRC tends to prevent cracking at the joint and random cracking
304.2R Placing Concrete by Pumping Methods 305R Hot
occurs elsewhere in the slab. Use of SFRC may allow increased
Weather Concreting 306R Cold Weather Concreting 318
distances be- tween construction joints and sawcuts of up to two times, compared to unreinforced concrete. Just how much the joint spacing
Building Code Requirements for Reinforced Concrete
may be increased depends on fiber content and type. The concrete proportions, floor thickness, and other relevant factors should be taken
347-R Guide to Formwork for Concrete
into consideration in selecting the distance between sawcut and
506.1R State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Shotcrete
construction joints. 544.1R State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete 544.2R Measurement of Properties of Fiber Reinforced Concrete A joint sealing compound should be used to seal the sawed joint to prevent water infiltration to the subgrade, and to prevent the corrosion of those fibers and fiber ends that become exposed in the saw cut and the crack below.
ASTM
A 820 Standard Specification for Steel F ibers for Fiber Reinforced Concrete C 29 Standard Test Methods for Unit Weight and Voids in Aggregate C 31
CHAPTER 7 -- CURING AND PROTECTION
Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field C 33
7.1 -- General Curing of steel fiber reinforced concrete and pro- tection from freezing or excessively hot or cold temperatures should be done in
Standard Specification for Concrete Aggregates C 78
Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading) C 94
the same way as for con- ventional concrete. One aspect deserves special attention. Since SFRC is often placed in thin sections, as overlays for example, and often has a high cement content, it is
Standard Specification for Ready-Mixed Concrete
STEEL FIBER REINFORCED CONCRETE
and Air Content (Gravimetric of Concrete) C 143 Standard Test Method for Slump for Portland Cement Concrete C 173 Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method
544.3R-9
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This report was submitted to letter ballot of the committee and approved in accordance with ACI balloting procedures.