MARCO REGULATORIO

La norma UNI EN 14889-1: 2006 describe y detalla las pruebas y especificaciones técnicas que las fibras de acero deben cumplir para obtener el famoso “marcado CE”, también llamado declaración de conformidad CE. Por lo tanto, la norma en su conjunto contiene las indicaciones sobre las pruebas a realizar, las referencias a las normas técnicas que describen cómo realizar las pruebas prescritas, los valores límite que deben superarse, el tipo de mezcla que se utilizará para la construcción del hormigón reforzado con fibra que se probará. y qué materias primas usar, etc. Además, el estándar detalla y clasifica los diversos tipos de fibras de acero, como ya se discutió en la sección dedicada a los materiales.

Una de las referencias más importantes contenidas en esta norma es sin duda la de caracterizar los efectos de la adición de fibras a la resistencia a la flexión del hormigón. La norma en este caso es EN 14651 (ver más abajo).

¡La norma EN 14889-2 representa para las fibras sintéticas lo que el 14889-1 es para las fibras de acero! Este es también el caso con la declaración de conformidad CE. La norma sobre fibras sintéticas diferencia dos métodos de certificación distintos aplicables a las fibras: fibras para aplicaciones generales, Sistema 3, y fibras para aplicaciones estructurales, Sistema 1.

SISTEMA 3

El marcado CE para fibras sintéticas con el sistema de certificación “3” se basa en el supuesto de que la fibra en cuestión no se utilizará con fines estructurales. Las pruebas más importantes que se deben realizar son la prueba de tracción en la fibra (EN 10002-1) y la prueba de los efectos de la fibra en la consistencia del hormigón (EN 12350-3). Ambos se describen más adelante.

En este tipo de certificación, la fibra se somete a unas pocas pruebas, simples y económicas. Además, cualquier laboratorio tecnológico para materiales de construcción puede realizar pruebas y emitir el certificado. Por lo tanto, el Sistema 3 es un tipo de certificación bastante fácil de obtener: de hecho, es una simple autodeclaración, emitida por el proveedor, del hecho de que los valores informados en la declaración de rendimiento son verdaderos. Además, no hay valores límite para ser respetados o superados, por lo tanto, cualquier fibra puede marcarse con el Sistema 3.

SISTEMA 1

El marcado según EN 14889-2 con el Sistema 1 fue diseñado para probar y certificar la compatibilidad de fibra para aplicaciones estructurales. El procedimiento para obtener esta certificación es una derivación directa de la utilizada para certificar fibras de acero con EN 14889-1.

A diferencia del marcado con el Sistema 3, el Sistema 1 requiere que las pruebas sean realizadas por un organismo notificado con autorización ministerial y que las muestras de material sean tomadas por un inspector de dicho organismo directamente en el sitio de producción del proveedor. Además de todas las pruebas requeridas para el Sistema 3, el 1 también requiere la caracterización del comportamiento de una viga sometida a flexión, de acuerdo con la norma EN 14651 (la misma utilizada para las fibras de acero). Esta prueba es costosa, compleja y lleva mucho tiempo obtenerla. Además, a diferencia del Sistema 3, en este caso hay valores mínimos que deben respetarse, por lo que no todas las fibras pueden marcarse para aplicaciones estructurales.

En resumen, este tipo de certificación es extremadamente más prestigioso que el marcado con el sistema 3. A pesar de esto, la única diferencia real entre los dos es un pequeño número escrito en algún lugar de la declaración de rendimiento o en la ficha técnica (si está presente). Por lo tanto, es importante poder distinguir los dos tipos y reconocer cuándo una fibra está certificada y cuándo no.

Esta legislación define las materias primas que se utilizarán para la construcción de mezclas de hormigón reforzado con fibra, el diseño de la mezcla, los aditivos que se utilizarán y prescribe cómo se lleva a cabo la mezcla y el curado posterior. Esta norma garantiza que las pruebas para marcar EN 14889-1 y -2 se realicen siempre de la misma manera y partiendo del mismo hormigón (al menos en teoría).

El marcado CE para fibras sintéticas requiere la medición de la consistencia del hormigón fresco en dos mezclas: una agregada con cierta cantidad de fibras y la misma fórmula sin fibras. La diferencia entre la consistencia del hormigón con fibras en comparación con la que no tiene fibras indica el efecto de la introducción de fibras en la mezcla. Este valor es particularmente interesante para los adoquines y aquellos que tendrán que “trabajar” hormigón fresco.

La técnica para probar la consistencia del hormigón fresco es la que en la jerga técnica también se llama “prueba Vebè”, definida por la norma EN 12350-3. Para realizar esta prueba, se coloca un cono de hormigón fresco normalizado (cono de Abrams) en una placa circular, se vibra la placa con un procedimiento bien definido y se mide el tiempo necesario para que el hormigón se “expanda” más allá de cierto radio. Cuanto menos tiempo se mida, menor será la consistencia del hormigón.

El valor informado en la declaración de rendimiento emitida por el laboratorio es la diferencia (medida en segundos) entre el tiempo de Vebè encontrado con la mezcla sin fibras y el de la mezcla añadida con fibras. Cuanto menor es esta diferencia, menor es el efecto de la adición de fibras al hormigón.

La resistencia a la tracción de la fibra individual, normalmente dada en la ficha de datos técnicos, realizada de acuerdo con la norma EN 10002-1, es una medición realizada en la fibra por sí misma, antes de que se inserte en el hormigón.

El tensión de ruptura se mide insertando la fibra en una máquina que alarga la fibra hasta que se rompe. La fuerza que la máquina ha tenido que ejercer para romperse se divide por la superficie de la sección de la fibra misma, obteniendo así una tensión. La unidad de medida a menudo se indica en MPa (megapascal) o incluso N/mm², las dos unidades de medida son equivalentes.

Con esta prueba medimos la resistencia a la flexión (y por extrapolación también medimos la resistencia a la tracción) de una viga de hormigón agregada con fibras estructurales. La prueba se prescribe tanto en el marcado CE de fibras de acero como de fibras estructurales sintéticas (Sistema 1).

Para la ejecución de la prueba se utiliza un equipo especial que aplica una fuerza en el centro de una viga pre-agrietada en los extrados (el lado inferior) y descansa sobre dos soportes laterales. El ejercicio de fuerza desarrolla una tensión de flexión que fracturará el centro de la piedra.

¡La medición de la fuerza ejercida por la prensa a medida que aumenta la abertura de la fisura en los extrados nos da una indicación del comportamiento del hormigón reforzado con fibra cuando la estructura está, estáticamente hablando, “en crisis”! El gráfico de fuerza en función de la apertura de la grieta es normalmente el que se muestra arriba. Observe la diferencia entre la curva A, que es típica del hormigón con fibras no estructurales (o sin fibras) y B, que representa la viga con fibras estructurales. El gráfico también muestra una zona inicial en la que la curva es la misma en ambos casos: esta fase, en la que la curva de la tensión aumenta rápidamente y casi verticalmente, describe la vigueta en su comportamiento clásico de pre-agrietamiento, es decir, antes agrietarse. Pasado el punto de ruptura, por lo general, en este tipo de prueba, los valores de tensión residual se miden para dos mediciones de apertura de grietas: en CMOD₁ y en CMOD₄ , es decir, cuando la apertura de la fisura en los extrados aumenta, respectivamente, en 0,5 mm y 3,5 mm con respecto a la situación inicial el acrónimo CMOD significa desplazamiento de apertura de boca de grieta: sería la apertura de la grieta en los extrados de la viga y es la medida utilizada como abscisa en el gráfico que se muestra.

Una fibra que quiere ser estructural debe hacer que la viga supere los valores de 1.5 y 1.0 MPa, respectivamente a 0.5 y 3.5 mm de CMOD. La dosificación gracias a la cual la fibra pasa la prueba será la dosificación característica del marcado CE de la fibra misma.

Existen varias versiones de la prueba de flexión de la placa, según la normativa aplicada. La norma europea se describe en la norma EN 14488-5. Este estándar requiere la producción de una muestra de prueba plana de 60 × 60 cm por lado y 10 cm de espesor. La muestra de prueba descansa en el perímetro y una prensa la presiona hacia el centro, hasta que se rompe por completo.

Los diseñadores prescriben la prueba de resistencia a la flexión en una placa cuadrada en el caso de hormigones estructurales proyectados en túneles. De hecho, esta prueba de laboratorio fue diseñada para simular los efectos del hundimiento de rocas en un túnel, donde se realizó un recubrimiento con hormigón proyectado en el interior. En una situación similar, de hecho, hay una losa de hormigón sobre la cual se ejerce presión.

Cabe señalar que la prueba de placa cuadrada no está prescrita por la norma EN 14889 sobre fibras estructurales, por lo tanto, no es esencial llevarla a cabo a los efectos del marcado CE y los valores obtenidos no se informan en la declaración de conformidad CE.

Parece que el futuro del hormigón reforzado con fibra debería cambiar dentro de unos años, a juzgar por las señales enviadas por los legisladores nacionales y europeos. Cada vez más, el procedimiento para usar fibras será aquel para el cual el diseñador ya no dirá cuántas y qué fibras usar en un determinado trabajo, sino que prescribirá en sus especificaciones el tipo de hormigón que se utilizará.

Explicamos mejor: en la década de 1990, en Italia, hubo una transición del hormigón tradicional de “dosificación” al hormigón de “resistencia”. La situación inicial del mercado vio a las compañías ordenar el hormigón en la planta de hormigón, indicando directamente cuántos kg de cemento usar en la receta; luego del cambio regulatorio, esta práctica se interrumpió y las compañías comenzaron a ordenar el hormigón que solicitaba el servicio, independientemente de cuál era la receta y cuántos kg de cemento se utilizaron. Se había convertido en la tarea de la planta de hormigón saber cómo obtener ese servicio y garantizarlo.

Del mismo modo, con el hormigón reforzado con fibra, la situación probablemente experimentará una evolución similar en los próximos años. Las clases de “dureza” del sistema reforzado con fibra ya están descritas por regulaciones recientes. En base a estas indicaciones, un hormigón se clasifica según la resistencia máxima alcanzada en la prueba de resistencia a la flexión y por el comportamiento de la sección posterior al agrietamiento.