Estudio de las propiedades del concreto con inclusión de fibras naturales de Agave Sisal usando cemento Portland tipo I

Abstract

La presente investigación estudia los concretos de mediana a baja resistencia con incorporación de fibra natural de agave (sisal) usando cemento portland tipo I y relaciones de agua - cemento de 0.50, 0.60 y 0.70. Los asentamientos obtenidos en los ensayos fueron en un rango de 1” a 4 ½ “, esta variación de asentamiento depende fundamentalmente de la cantidad de fibra natural añadida a la mezcla. Se estudió las características más importantes relacionados con la fibra natural de agave (sisal) tales como la forma de obtención, el mercado en el Perú y extranjero, las especies de planta que crecen en Perú y Brasil y sus propiedades físicas y químicas. Los diseños de las mezclas se realizaron de acuerdo con el método del A.C.I .211.1. Se elaboró un concreto patrón sin contenido de fibra natural para cada relación de agua y cemento de 0.50, 0.60 y 0.70 y se comparó sus propiedades con cada uno de los diseños con fibra natural incorporada. La cantidad de fibra natural incorporado a las mezclas fueron de 5.22 kg, 7.83 Kg y 11.75 Kg por m3 para cada relación a/c, se usaron estas cantidades por m3 de acuerdo a la trabajabilidad del concreto teniendo en 5.22 kg de fibra por m3 una trabajabilidad alta y se aumentó la cantidad de fibra progresivamente hasta tener una trabajabilidad baja. Además, se usó la parafina como agente protector de las fibras naturales con el fin de aislar la reacción de las fibras con el concreto. Se determinaron las propiedades del concreto en estado fresco (asentamiento, tiempo de fraguado y potencial de fisuración en estado plástico) y endurecido (compresión, tracción por compresión diametral y flexión) para todos los tipos de mezcla y finalmente se hizo un análisis comparativo de las propiedades físicas y costos entre el concreto patrón y los diferentes diseños de mezcla. Se concluyó que para los diseños de mezcla de concreto en estado fresco con incorporación de fibras naturales el tiempo de fraguado inicial y final aumenta considerablemente respecto al concreto patrón a medida que se aumenta la cantidad de fibra natural. En cuanto a las propiedades del concreto incorporado con fibras, en estado endurecido, la resistencia a la compresión aumenta en concretos de baja resistencia hasta en un 125% y disminuye respecto a concretos de alta resistencia hasta en un 63%. Respecto a las resistencias por tracción por compresión diametral y flexión, en el concreto incorporado con fibras naturales, estos valores se mantienen casi constantes respecto al concreto patrón con a/c de 0.70 y disminuyen considerablemente respecto al patrón a medida que disminuye la relación a/c. Otro punto importante que se concluyó según los ensayos de potencial de fisuración en losas de concreto con fibra incorporada, la fisuración por contracción y retracción plástica disminuye hasta en un 92% respecto a una losa de concreto patrón a medida que se aumenta la cantidad de fibra natural. Finalmente, según el análisis costo y beneficio se recomienda el uso del concreto incorporado con fibras naturales de agave sisal en climas muy calurosos en elementos que tengan un requerimiento de concreto de baja resistencia.

This research studies the concrete medium to low resistance with incorporation of natural fiber agave (sisal) using portland cement and water relations - cement of 0.50, 0.60 and 0.70. The settlements obtained in the tests were in the range of 1 "to 4 ½", this variation of settlement depends primarily on the amount of natural fiber added to the mix type. The most important effects related to natural fiber agave (sisal) such as method of production, the market in Peru and abroad, the plant species in each region of Latin America and their physical and chemical properties were studied. The mix design was performed according to the method ACI. a specific pattern was prepared without natural fiber content for each water-cement ratio (0.50, 0.60 and 0.70) and their properties were compared with each of the designs built with natural fiber. The amount of natural fiber incorporated into the mixtures were 5.22 kg, 7.83 kg and 11.75 kg per m3 depending on the ratio a / c. Besides paraffin as a protective agent for natural fibers in order to isolate the reaction of natural fibers used with concrete. Concrete properties in the fresh state (settlement, setting time and potential cracking in plastic state) and hardened (compression, tension by diametral compression and bending) for all types of mixture were determined and finally make a comparative analysis of the physical properties and costs between the specific pattern and the different mix designs. It was concluded that for concrete mix designs in fresh state with natural fibers incorporating time initial and final set considerably increased with respect to particular pattern as the amount of natural fiber is increased. As concrete properties embedded with fibers, in cured state, the compressive strength increases in specific low resistance decreases respect to particular high strength. Regarding resistance traction by diametral compression and bending, in particular built with natural fibers, these values remain almost constant with respect to the specific pattern with a / c of 0.70 and significantly decrease relative to the standard with decreasing the ratio a / c. Another important point that was concluded on concrete paving stones with built-fiber, shrinkage cracking and plastic shrinkage decreases with respect to a concrete paving stone pattern as the amount of natural fiber is increased. Finally, according to cost-benefit analysis using concrete embedded with natural sisal agave fibers in very hot climates in elements that have a particular requirement low resistance it is recommended.