Hormigón reforzado con fibra de vidrio - Glass fiber reinforced concrete
El hormigón reforzado con fibra de vidrio ( GFRC ) es un tipo de hormigón reforzado con fibra . El producto también se conoce como hormigón reforzado con fibra de vidrio o GRC en inglés británico . Los hormigones de fibra de vidrio se utilizan principalmente en paneles de fachadas de edificios exteriores y como hormigón prefabricado arquitectónico. Materiales algo similares son el revestimiento de fibrocemento y las placas de cemento .
Composición
Reforzado con fibra de hormigón de vidrio consiste en de alta resistencia, resistente a los álcalis de fibra de vidrio incrustado en un hormigón matriz . De esta forma, tanto las fibras como la matriz conservan sus identidades físicas y químicas, al tiempo que ofrecen una combinación sinérgica de propiedades que no se pueden lograr con ninguno de los componentes actuando por sí solo. En general, las fibras son los principales elementos portadores de carga, mientras que la matriz circundante las mantiene en las ubicaciones y la orientación deseadas, actuando como un medio de transferencia de carga entre las fibras y protegiéndolas del daño ambiental . Las fibras proporcionan refuerzo para la matriz y otras funciones útiles en materiales compuestos reforzados con fibras. Las fibras de vidrio se pueden incorporar a una matriz en longitudes continuas o discontinuas (cortadas).
La durabilidad fue pobre con el tipo original de fibras de vidrio ya que la alcalinidad del cemento reacciona con su sílice. En la década de 1970 se comercializaron fibras de vidrio resistentes a los álcalis. La resistencia a los álcalis se logra agregando circonio al vidrio. Cuanto mayor sea el contenido de zirconia, mejor será la resistencia al ataque de los álcalis. Las fibras de vidrio AR deben tener un contenido de Zirconia de más del 16% para cumplir con las especificaciones reconocidas internacionalmente (EN, ASTM, PCI, GRCA, etc.).
Laminados
Una aplicación ampliamente utilizada para el hormigón reforzado con fibras es el laminado estructural , que se obtiene adhiriendo y consolidando capas delgadas de fibras y matriz en el espesor deseado. La orientación de la fibra en cada capa, así como la secuencia de apilamiento de varias capas, se pueden controlar para generar una amplia gama de propiedades físicas y mecánicas para el laminado compuesto. La fundición GFRC sin marcos de acero se usa comúnmente para aplicaciones puramente decorativas, como molduras de ventanas, columnas decorativas, frisos exteriores o paneles de pared similares a la piedra caliza .
Propiedades
El diseño de paneles de hormigón reforzado con fibra de vidrio utiliza el conocimiento de sus propiedades básicas bajo fuerzas de tracción , compresión, flexión y cortante, junto con estimaciones de comportamiento bajo efectos de carga secundaria como fluencia, respuesta térmica y movimiento de humedad.
Hay una serie de diferencias entre el metal estructural y los compuestos reforzados con fibra. Por ejemplo, los metales en general exhiben fluencia y deformación plástica , mientras que la mayoría de los compuestos reforzados con fibras son elásticos en sus características de tensión-deformación por tracción. Sin embargo, la naturaleza diferente de estos materiales proporciona mecanismos para la absorción de alta energía a una escala microscópica comparable al proceso de producción. Dependiendo del tipo y la severidad de las cargas externas, un laminado compuesto puede exhibir un deterioro gradual de las propiedades, pero por lo general no falla de manera catastrófica. Los mecanismos de desarrollo y crecimiento de daños en estructuras metálicas y compuestas también son bastante diferentes. Otras características importantes de muchos compuestos reforzados con fibra son su comportamiento no corrosivo , su alta capacidad de amortiguación y sus bajos coeficientes de expansión térmica.
Los paneles arquitectónicos de hormigón reforzado con fibra de vidrio tienen la apariencia general de los paneles de hormigón prefabricado , pero difieren de varias formas significativas. Por ejemplo, los paneles GFRC, en promedio, pesan sustancialmente menos que los paneles de hormigón prefabricado debido a su espesor reducido. Su bajo peso reduce las cargas superpuestas a los componentes estructurales del edificio, lo que hace que la construcción del marco del edificio sea más económica.
Paneles sándwich
Un panel sándwich es un compuesto de tres o más materiales unidos entre sí para formar un panel estructural. Aprovecha la resistencia al cizallamiento de un material de núcleo de baja densidad y las altas resistencias a la compresión y a la tracción del revestimiento GFRC para obtener una alta relación resistencia-peso.
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La teoría de los paneles y las funciones de los componentes individuales de sándwich puede ser descrita por haciendo una analogía a un I-haz . El núcleo de un panel sándwich es comparable al alma de una viga en I, que soporta las bridas y les permite actuar como una unidad. El alma de la viga en I y el núcleo de los paneles sándwich soportan los esfuerzos cortantes de la viga. El núcleo de un panel sándwich se diferencia del alma de una viga en I en que mantiene un soporte continuo para los revestimientos , lo que permite que los revestimientos se trabajen hasta o por encima de su límite elástico sin que se doblen ni se doblen. Obviamente, las uniones entre el núcleo y los revestimientos deben ser capaces de transmitir cargas de corte entre estos dos componentes, haciendo así que toda la estructura sea una unidad integral.
La carga de la capacidad de un panel sándwich -Sacar se puede aumentar dramáticamente mediante la introducción de estructuras de acero ligero . El entramado de montantes de acero ligero es similar al entramado de montantes de acero convencional para paredes, excepto que el marco está revestido de un producto de hormigón. Aquí, los lados del marco de acero están cubiertos con dos o más capas de GFRC, según el tipo y la magnitud de las cargas externas. El GFRC fuerte y rígido proporciona un soporte lateral completo en ambos lados de los tacos, evitando que se tuerzan y pandeen lateralmente. El panel resultante es liviano en comparación con el hormigón armado tradicionalmente, pero es fuerte y duradero y se puede manipular fácilmente.
Usos
GFRC es increíblemente versátil y tiene una gran cantidad de casos de uso debido a su resistencia, peso y diseño. El lugar más común donde verá este material es en la industria de la construcción. Se utiliza en casos muy exigentes, como revestimientos arquitectónicos que cuelgan varios pisos por encima de las aceras o incluso más por estética, como muebles de interior como las mesas de café GFRC .