INTRODUCCIÓN

Actualmente existe un gran interés en el desarrollo de la tecnología para el uso de materiales de fibra natural en los compuestos de cemento. Las fibras naturales existen en cantidades razonablemente grandes en todo el mundo y las fibras vegetales naturales se producen en la mayoría de los países en desarrollo. Las fibras naturales se han utilizado para reforzar materiales inorgánicos durante miles de años. Algunos ejemplos son la paja para los ladrillos, el barro y los palos, el yeso y las cañas. Durante este siglo se han utilizado otras fibras como el coco, el bambú, las fibras de celulosa de la madera, la lana o las virutas, las fibras de líber, las fibras de hojas, las fibras de semillas y de frutas en productos a base de cemento y arena (Gram, 1983; Paramasivam et al., 1984; Sera et al., 1990; Duvaut et al., 2000; Brahmakumar et al., 2005; Asasutjarit et al., 2007; Ismail, 2007; Zain et al., 2010; Zain et al., 2011; Mulinari et al., 2011). Las fibras pueden clasificarse como naturales o artificiales, y las naturales se dividen a su vez en diferentes grupos (Fordos, 1989; Kelly-Yong et al., 2011; Feng et al., 2011). El uso de fibras naturales como refuerzo en el hormigón (matriz de cemento-arena) se ha investigado exhaustivamente en muchos países (Rehsi, 1991; Atnaw et al., 2011) Los materiales reforzados con fibras naturales, que pueden utilizarse en la producción de materiales de construcción, son en la actualidad principalmente los basados en fibras de coco, bambú, caña, henequén y sisal (Dawood y Ramli, 2011; Hamid et al., 2011). Las principales razones para el uso de fibras naturales son que están disponibles en abundancia y son comparativamente baratas. También se afirma que los compuestos de fibras naturales ofrecen ventajas medioambientales, como la reducción de la dependencia de fuentes de energía/materiales no renovables, la disminución de las emisiones contaminantes, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, la mejora de la recuperación energética y la biodegradabilidad de los componentes al final de su vida útil (Joshi, 2003; Majeed, 2011; Hamzah et al., 2010). Un método adecuado para la fabricación de láminas de tejado de hormigón de fibras naturales se desarrolló rápidamente y se extendió a países de América Central, África y Asia a través del Taller de Materiales de Construcción IT de Gran Bretaña y otros. El método, que consiste en reforzar los productos de cemento u hormigón con fibras naturales como el coco, el sisal y el yute, se ha aplicado en al menos 28 países. Al combinar estas fibras con la matriz de cemento, las fibras se utilizan de dos maneras. Por un lado, la fibra en el hormigón fresco permite moldear un producto de forma sencilla. Por otro lado, la fibra aumenta la dureza del material para que el producto pueda soportar la manipulación y una carga estructural.

La fibra de coco es un producto de desecho agrícola obtenido en el procesamiento del aceite de coco y está disponible en grandes cantidades en las regiones tropicales del mundo, especialmente en África, Asia y América. La fibra de coco no se utiliza habitualmente en la industria de la construcción, sino que se suele verter como residuo agrícola. Sin embargo, con la búsqueda de un sistema de vivienda asequible para la población rural y urbana de los países en desarrollo, se han propuesto varios planes centrados en reducir los costes de los materiales de construcción convencionales. Una de las propuestas más destacadas ha sido la de buscar, desarrollar y utilizar materiales de construcción locales alternativos y no convencionales, incluida la posibilidad de utilizar algunos desechos y residuos agrícolas en sustitución parcial o total de los materiales de construcción convencionales. En los países en los que se vierten abundantes residuos agrícolas, éstos pueden utilizarse como material potencial o de sustitución en la industria de la construcción (Olanipekun et al., 2006; Nor et al., 2010). Una de estas alternativas es la fibra de coco, producida en abundancia tiene el potencial de ser utilizada como agregado grueso sustituto en el hormigón (Adeyemi, 1998, Zain et al., 2010). La enorme cantidad de residuos de fibra de coco que se producen en las fábricas. La práctica actual de eliminación de residuos, la incineración dentro de la industria, se realiza normalmente de forma incontrolada y contribuye significativamente a la contaminación atmosférica. Por ello, la eliminación de estos residuos se está convirtiendo en algo costoso para cumplir con los requisitos de la normativa medioambiental. En esta situación, se están realizando esfuerzos para mejorar el uso de estos subproductos mediante el desarrollo de productos de valor añadido. Una de las formas de eliminar estos residuos sería la utilización de la fibra de coco en materiales de construcción. La cáscara de la palma aceitera (OPS) es el endocarpio duro que rodea la almendra de la palma.

En todo el mundo se sigue investigando y desarrollando el conocimiento y las aplicaciones de los materiales de hormigón de fibra. Estas actividades incluyen, entre otras cosas, el desarrollo de nuevas fibras más resistentes, mejores compuestos reforzados con fibras y nuevos sustitutos (Fordos, 1989). Propiedades mecánicas de los composites de poliéster reforzados con fibras de coco realizadas por Mulinari et al. (2011). En este trabajo se determinó la modificación química de las fibras de coco por tratamiento alcalino para utilizarlas como refuerzo en resina de poliéster. Las propiedades mecánicas se evaluaron mediante ensayos de tracción y fatiga. Se examinaron las superficies de las probetas fracturadas para evaluar los mecanismos de fractura. Los resultados de los ensayos presentaron una disminución de la vida a fatiga de los composites cuando se aplicaba una mayor tensión, debido a que la unión interfacial no era la adecuada.

Gunasekaran y Kumar (2008) han investigado las posibilidades de utilizar cáscara de coco como árido en el hormigón. Los resultados indicaron que la absorción de agua del árido de cáscara de coco era alta, alrededor del 24%, pero el valor de aplastamiento y el valor de impacto eran comparables a los de otros áridos ligeros. Encontraron que la densidad media del hormigón fresco y la resistencia a la compresión del cubo a los 28 días del hormigón utilizando el agregado de cáscara de coco eran de 1975 kg m-1 y 19,1 N mm-1, respectivamente. Se concluye que la cáscara de coco triturada es adecuada cuando se utiliza como sustituto de los áridos convencionales en la producción de hormigón ligero.

El estudio anterior de Olanipekun et al. (2006) ha demostrado que la cáscara de coco es adecuada como sustituto de los áridos convencionales en la producción de hormigón estructural. Los resultados también indicaron una reducción de costes del 30% para el hormigón producido con cáscara de coco. Aparte de su uso en la producción de material de cubierta de fibra, la otra posibilidad de utilizar la fibra de coco como agregado en la producción de hormigón no ha recibido ninguna atención seria. Sin embargo, Adeyemi (1998) llevó a cabo, para una proporción de mezcla (1:2:4), la idoneidad de la fibra de coco como sustituto del árido fino o grueso en la producción de hormigón. Se examinó que las fibras de coco eran más adecuadas como árido ligero de baja resistencia cuando se utilizaban para sustituir al árido grueso común en la producción de hormigón. La fibra de coco es el endocarpio duro pero ligero y de tamaño natural. Debido a la rigidez de las superficies de origen orgánico, no se contaminan ni lixivian para producir sustancias tóxicas una vez que se unen en la matriz del hormigón. Además, las fibras de coco son más ligeras que el árido grueso convencional, por lo que el hormigón resultante será ligero. Por lo tanto, puede utilizarse como un buen sustituto del árido grueso para producir hormigón estructural en la industria de la construcción.

Este estudio informó de los resultados de una investigación realizada sobre la utilización de compuestos de fibras de coco picadas en el hormigón como sustitutos del árido grueso convencional. También se comparan las propiedades físicas y mecánicas del hormigón simple con las del hormigón compuesto de fibras de coco. El objetivo principal era fomentar el uso de estos productos aparentemente residuales como materiales de construcción en viviendas de bajo coste y donde las piedras trituradas son costosas para producir hormigón ligero. También se esperaba que sirviera para animar a los promotores de viviendas a invertir en la construcción de casas incorporando estos materiales de bajo coste.

MATERIALES Y MÉTODOS

Investigaciones sobre los materiales
Fibras de coco: Las fibras de coco se recogieron en una tienda procedente de Sri Lanka. Se obtuvieron después de la extracción de aceite en la fábrica a partir de la periferia exterior del fruto del coco. Las cáscaras se lavaron adecuadamente y se secaron al aire durante cinco días a temperatura ambiente y posteriormente se clasificaron de acuerdo con la norma ASTM C330 (2009). Las fibras se picaron con unas tijeras afiladas manteniendo una longitud de 15 a 35 mm. Las fibras cortadas se secaron en el horno a 80 °C durante 5 horas y se utilizaron desecadores para su enfriamiento. Las fibras cortadas se utilizaron para determinar la longitud, el diámetro, el grosor, la humedad natural, la capacidad de absorción de agua y la densidad de las fibras.

Agregados: El agregado grueso en forma de granito triturado se recogió de origen ígneo. El tamaño de las partículas utilizadas oscila entre 5 y 20 mm. La arena de río como árido fino se utilizó para mezclar el hormigón de acuerdo con la norma ASTM C33 (2006). Todas las partículas pasaron por el tamiz ASTM nº 4 de 4,75 mm de abertura pero fueron retenidas en el tamiz nº 230, de 63 μm.

Cemento y agua: Tipo de cemento Portland ordinario cuyas propiedades confirman en el requisito de ASTM tipo I se utilizó para la mezcla de hormigón y el agua se recogió del puesto de laboratorio.

Preparación de los especímenes de prueba: Para la determinación de las diferentes propiedades del hormigón, se han colado cubos de hormigón de 100x100x100 mm y prismas de 100x100x300 mm, tanto para el hormigón simple como para el reforzado con fibra de coco. Se utilizó una proporción de mezcla de 1:2:3 en peso de cemento Portland ordinario, arena de río, piedra triturada y fibra de coco para colar las muestras. La relación agua/cemento se utilizó 0,4 para la mezcla. La relación agua/cemento se mantuvo constante en todos los diferentes porcentajes de volumen de fibras. También se utilizó el adhesivo denominado seal frost para el fraguado rápido del hormigón. Se utilizaron 70 gramos de seal frost por 1 kg de cemento. En la preparación de las muestras, primero se mezclaron adecuadamente la arena y el cemento en la máquina y luego se añadieron piedras trituradas. En el caso del hormigón reforzado con fibra, también se añadieron fibras a la mezcla, lo que se conoce como método de premezcla. Todos los ingredientes se mezclaron adecuadamente con el uso de la máquina de mezcla de hormigón. La trabajabilidad del hormigón fresco se investigó inmediatamente después de la mezcla final del hormigón mediante la prueba de asentamiento. Para evitar el vacío, se utilizó un martillo y un vibrador para la compactación. Los cubos y los prismas se fundieron llenando cada molde en tres capas; cada capa se compactó normalmente con 25 golpes de una varilla de acero de 16 mm de diámetro antes de verter la siguiente capa y para los prismas se utilizó un vibrador. Se alcanzaron valores de asentamiento de 54 y 38 mm para el hormigón simple y el de fibra de coco, respectivamente, lo que representa una trabajabilidad alta y media. Todas las muestras se dejaron en los moldes durante 24 horas para que fraguaran a temperatura ambiente. Se sacaron del molde y se transfirieron a un tanque de curado. La temperatura de curado fue de 30±2°C. Las mezclas de hormigón y las probetas se prepararon de acuerdo con las disposiciones de las normas ASTM C330 (2009), ASTM C469, (1987) y BS 8110-1.

Ensayo de resistencia a la compresión: Para determinar la resistencia a la compresión del hormigón reforzado con fibra de coco se utilizaron dos tipos de máquinas de ensayo universales. La máquina de ensayo Avery Denison se fabrica en el Reino Unido. La velocidad de carga de esta máquina es de 10-3000 kN min-1. Los experimentos se realizaron con esta máquina con una tasa de carga de 136 KN min-1. Es necesario calibrar esta máquina una vez al año. También se utilizó la máquina de ensayos Dartec para determinar la resistencia a la compresión del hormigón reforzado con fibra de coco. Esta máquina puede trazar automáticamente un gráfico de carga frente a distancia. A partir del gráfico o de los datos dados, es posible hacer un gráfico de tensión-deformación de una muestra específica. La capacidad de carga de esta máquina es de hasta 500 KN. La velocidad de compresión de esta máquina es de 0.00015 a 2.0 mm sec-1. El experimento se ha realizado utilizando esta máquina con una velocidad de compresión de 0,00015 mm sec-1. La prueba de resistencia a la compresión del hormigón liso y reforzado con fibra de coco se llevó a cabo para averiguar la carga de rotura final, la resistencia a la compresión, el número de grietas y su longitud y anchura y, finalmente, para observar la relación tensión-deformación. La prueba de carga estática se realizó con el uso de la máquina de pruebas DARTEC. La prueba experimental de resistencia a la compresión se realizó en el laboratorio como se muestra en la Fig. 1.

Microscopio electrónico de barrido (SEM): El microscopio electrónico de barrido se utilizó para determinar el grosor y la sección transversal de las fibras. El MEB es capaz de producir imágenes de alta resolución de la superficie de una muestra. Un SEM puede resolver características mucho más pequeñas que un microscopio estándar, hasta casi 2 nanómetros. En un microscopio electrónico de barrido (MEB) clásico, los electrones se emiten térmicamente desde un cátodo de tungsteno o de hexaboruro de lantano (LaB6) y se aceleran hacia un ánodo. El tungsteno se utiliza porque tiene el punto de fusión más alto y la presión de vapor más baja de todos los metales, lo que permite calentarlo para la emisión de electrones. Cuando el haz de electrones primario interactúa con la muestra, los electrones pierden energía por dispersión y absorción repetidas dentro de un volumen en forma de lágrima de la muestra conocido como volumen de interacción, que se extiende desde menos de 100 nm hasta unos 5 μm en la superficie.

Prueba de resistencia a la tracción de la fibra de coco: Para determinar la resistencia a la tracción de la fibra de coco, se utilizó la máquina de pruebas de tracción Hounsfield. Esta máquina puede trazar automáticamente un gráfico de carga frente a la extensión. A partir de estos datos, se puede determinar la tensión y la deformación hasta el fallo de las fibras de coco. La prueba de resistencia a la tracción de la fibra de coco se llevó a cabo para investigar el comportamiento de la fibra bajo carga de tracción, la extensión máxima de las fibras bajo carga de tracción y el punto de rotura. Para llevar a cabo este experimento se utilizó la máquina de ensayos de tracción Hounsfield. Después de la prueba completa, esta máquina puede trazar automáticamente un gráfico de carga frente a la extensión. A partir de los datos de carga-extensión, el valor de la tensión y la deformación puede obtenerse de la siguiente manera:

Cuatro espesores diferentes de fibras se sometieron a la prueba de resistencia a la tracción. Las fibras se encajaron en la mordaza de la máquina de ensayos de tracción con una longitud de calibre (longitud de fibra clara de una mordaza a otra) de 35 mm. Después de encajarlas firmemente en la mordaza, la máquina comenzó a avanzar en la prueba. Generalmente las mordazas tiran de la fibra en dos direcciones opuestas. La fibra se rompe automáticamente cuando alcanza su máxima expansión. El punto en el que la fibra se rompe se conoce como punto de rotura. Todas las pruebas se realizaron con una velocidad de 15 mm min-1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Estructura física de la fibra de coco: Se utilizó la micrografía electrónica de barrido (SEM) para observar la formación física de las fibras de coco. Las figuras 2-4 muestran la fotografía SEM del manojo de fibras, la superficie de las fibras y la sección transversal de las fibras, respectivamente.

De la Fig. 2, se ha observado que la fibra que generalmente se mira a ojos abiertos está eventualmente unida con 5/6 fibras simples. La parte izquierda de la Fig. 2 muestra la fibra única, que es de 5 a 6 veces menos que otras fibras. También se ha observado que la superficie de la fibra de coco no es lisa, véase la Fig. 3. Por lo tanto, en una matriz, puede hacer una fuerte unión con otros materiales. La sección transversal de la fibra ha mostrado claramente un agujero en el centro de la misma y pequeños agujeros alrededor como se ilustra en la Fig. 4. Se calcula que hay entre un 15 y un 20% de agujeros en comparación con una sola sección transversal de la fibra.

Propiedades físicas de la fibra
Longitud de la fibra de coco: En general, las longitudes naturales de las fibras de coco son de 60 a 230 mm. Las longitudes de las fibras se midieron con una regla de acero y se eligieron 30 piezas al azar para averiguar la longitud de la fibra de coco. Sin embargo, en este estudio se utilizaron fibras de coco picadas con un tamaño de 15-35 mm.

Diámetro de la fibra de coco: Para determinar el diámetro de la fibra de coco se utilizó el micrómetro con una precisión de 0,01 mm. Se ha observado que el diámetro de la fibra de coco oscila entre 0,17 y 0,24 mm.

Humedad natural de la fibra de coco: Para determinar la humedad natural, las fibras se secaron primero al aire libre durante 5 días y, a continuación, las mismas fibras se secaron en un horno a 80°C durante 5 h. Los pesos de las fibras se midieron utilizando una balanza electrónica de banco con una precisión de 0,01 g. La humedad natural H se calculó utilizando la Ecuación 1 y se encontró que la humedad natural de la fibra de coco es del 12,2%. Se puede observar que los porcentajes de humedad son casi similares para los diferentes tipos de muestras de fibra de coco:

donde, Wd y WO son el peso de las fibras secadas al aire y al horno, respectivamente.

Absorción de agua: Durante la mezcla y el secado de la matriz, las fibras absorben agua y se expanden. La hinchazón de las fibras aleja el hormigón, al menos a nivel micro. Luego, al final del proceso de secado, las fibras pierden la humedad y vuelven a encogerse casi hasta sus dimensiones originales, dejando huecos muy finos a su alrededor. La capacidad de absorción de agua W se calculó mediante la ecuación 2:

donde, Wsw y Wad son el peso de las fibras empapadas en agua potable y el peso de las fibras secadas al aire, respectivamente. Las mediciones se realizaron a intervalos de 24 horas durante 7 días. Los datos experimentales han demostrado que la máxima absorción de agua de la fibra de coco se produce durante las primeras 24 h y hasta aumentar hasta las 120 h.

Después de 120 h, la fibra entra en una condición de saturación total y este estado continúa por último como se ilustra en la Fig. 5.

Densidad de la fibra: La densidad de cada fibra es un parámetro importante. Para los materiales compuestos, la densidad de la fibra tiene un efecto significativo. El peso de la fibra en una matriz compuesta depende de la densidad de la fibra. La densidad de la fibra de coco, ρf se calculó utilizando la Ecuación 3 y se encontró que la densidad de la fibra de coco es de 1,18 g cm-3. Se observó que las densidades de las fibras de coco son casi iguales para los diferentes tipos de muestras:

donde, mf es la masa de la fibra, mw es la masa del agua, mw* es la masa del agua reducida por el volumen de la fibra, ρw es la densidad del agua.

Propiedades mecánicas de la fibra
Resistencia a la tracción de la fibra de coco: Se realizó una prueba de resistencia a la tracción de la fibra de coco para investigar el comportamiento de la fibra bajo carga de tracción, la extensión máxima de las fibras bajo carga de tracción y el punto de rotura. Para llevar a cabo este experimento se utilizó la máquina de ensayos de tracción Hounsfield. Se tomaron cuatro espesores diferentes de fibra y se obtuvieron los siguientes resultados como se menciona en la Tabla 1. Las Fig. 6 y 7 muestran la carga frente a la extensión de las fibras de coco para las muestras 2 y 3, respectivamente.

Los datos experimentales han mostrado que la resistencia media de la fibra de coco es de 19,51 MPa y la deformación hasta la rotura es de 2,83. También se ha observado que la resistencia y la deformación hasta la rotura no dependen de la superficie de la fibra. A mayor superficie de fibra no siempre se da mayor resistencia y deformación a la rotura.

Principalmente la resistencia de la fibra depende de su composición química, del proceso de separación de la fibra, del tratamiento, de la humedad, de la temperatura, etc.

Densidad del hormigón liso y reforzado con fibra de coco: El peso y el volumen del hormigón liso y reforzado con fibra se midieron antes del ensayo de resistencia a la compresión. El peso obtenido de cada hormigón se dividió entre su volumen para averiguar la densidad. La figura 8 presenta la densidad del hormigón simple y del reforzado con fibra. Los resultados experimentales muestran que la densidad del hormigón simple es mayor que la del hormigón reforzado con fibras. También se observa que la densidad del hormigón ha disminuido con el aumento del volumen de la fibra de coco en el agregado grueso convencional como se ilustra en la Fig. 8.

Comparación de las propiedades del hormigón simple y del reforzado con fibra: El hormigón liso y el reforzado con fibra se sometieron a una carga estática, para averiguar la resistencia a la compresión final de diferentes volúmenes de hormigón con fibra, como se muestra en la Fig. 9. También se midió el número, la longitud y la anchura de las grietas, tanto en el hormigón liso como en el reforzado con fibra de coco, después de someterlo a una carga estática, como se muestra en las figuras 10 a 12. Además, la relación tensión-deformación y el módulo de elasticidad del hormigón simple y del reforzado con fibra de coco se muestran en las Fig. 13 y 14, respectivamente.

Se observó a partir de los resultados del ensayo (Fig. 9) que la resistencia a la compresión disminuyó gradualmente debido al aumento del porcentaje de volumen de fibra en el hormigón convencional. El hormigón convencional con 0% de volumen de fibra tiene los valores más altos de resistencia a la compresión para la relación de mezcla especificada. En el caso de los números de grietas, la longitud y la anchura del hormigón reforzado con fibra mostraron un comportamiento optimista en comparación con el hormigón simple. Se concluye que la resistencia del hormigón depende de la resistencia, rigidez y densidad de los áridos gruesos. Por lo general, una menor densidad provoca una menor resistencia. Un mayor porcentaje de volumen de fibra de coco reduce la densidad del hormigón y, por lo tanto, proporciona una menor resistencia a la compresión.

Se midió el número, la longitud y la anchura de las grietas tanto en el hormigón normal como en el reforzado con fibra de coco después de someterlo a una carga estática. Las grietas se contaron en aquellas superficies en las que se desarrollaron más que en otras. Los datos experimentales han demostrado que el desarrollo de grietas es menor en el hormigón reforzado con fibra. El 7% del hormigón reforzado con fibra ha desarrollado el menor número de grietas entre el resto del hormigón reforzado con fibra. La figura 10 muestra el número de grietas en el hormigón liso y en los diferentes porcentajes de fibra. El hormigón liso ha desarrollado más grietas en comparación con el hormigón reforzado con fibra. Generalmente, en el hormigón las grietas se producen cuando la tensión alcanza el módulo de rotura del hormigón. En todos los especímenes, la grieta apareció en la posición de altura media de los cubos de hormigón. El patrón vertical de las grietas indica que se trata de grietas de flexión. Los datos experimentales han demostrado que la longitud de la grieta es menor en el hormigón reforzado con fibra en comparación con el hormigón simple. Existe una relación lineal entre la longitud de la grieta y la naturaleza de la carga. Para todos los hormigones, la mayor longitud de grieta se ha encontrado con el 80% de la carga estática. Por lo tanto, el hormigón reforzado con fibra de coco puede limitar la longitud de la grieta. La longitud de las grietas en el hormigón liso y reforzado con fibra se muestra en la Fig. 11.

Los datos experimentales han mostrado que la anchura de la grieta es menor en el hormigón reforzado con fibra en comparación con el hormigón liso, como se muestra en la Fig. 12. En el caso del hormigón con un volumen de fibra del 1%, la anchura de la grieta disminuye con la disminución de la carga. Por otra parte, la anchura de la grieta en el 3, 5 y 7% mostró un resultado diferente en la carga estática. Se ha revelado claramente que la anchura del hormigón liso es mayor que la de todos los contenidos de volumen de fibra. Por lo tanto, el hormigón reforzado con fibra de coco puede limitar la anchura de la grieta. Además, las grietas cerradas o el mayor número de grietas, conducen a una menor anchura de la grieta. La razón de este comportamiento es que el espaciado de las grietas es una función tanto de la resistencia a la tracción como de la resistencia a la adherencia del hormigón. La disminución de la resistencia a la tracción del hormigón se debe a la disminución de su resistencia por la contribución del porcentaje de volumen de fibra y luego a la disminución de la resistencia de adherencia del hormigón. Cuando se añaden diferentes porcentajes de volumen de fibra en el hormigón convencional, la posición de la grieta requiere una distancia más corta para que la fuerza de tracción en la fibra se retransfiera al hormigón circundante, lo que implica una menor separación de la grieta.

Usando el gráfico y los datos de carga (KN) frente a la distancia (mm), se trazó la curva de tensión-deformación tanto para el hormigón liso como para el reforzado con fibra. La figura 13 presenta la relación tensión-deformación del hormigón liso y del reforzado con fibras.

Se observa que el hormigón liso presenta mayores tensiones que el hormigón mixto con volumen de fibra. En consecuencia, el hormigón de volumen de fibra muestra valores de deformación más altos que el hormigón convencional. Esto implica que el hormigón con volumen de fibra no puede resistir una mayor cantidad de carga y muestra un fallo frágil en las últimas etapas de carga.

El módulo de elasticidad es la pendiente de una curva tensión-deformación. Las curvas de tensión-deformación a menudo no son parcelas de línea recta, lo que indica que el módulo está cambiando con la cantidad de deformación. En este caso, la pendiente inicial suele utilizarse como módulo. El módulo de elasticidad también se denomina módulo de Young. Para determinar el módulo de elasticidad se calculó la tangente de la curva tensión-deformación de la fibra lisa y de la fibra de coco reforzada. La figura 14 presenta el módulo de elasticidad del hormigón simple y del reforzado con fibra. Los resultados experimentales también muestran que el módulo de elasticidad es ligeramente mayor en el hormigón simple que en el reforzado con fibra. Cabe destacar que el hormigón con un volumen de fibra del 3% ha mostrado un mayor módulo de elasticidad que el hormigón con un volumen de fibra del 1%. Esto se atribuye principalmente al menor valor de rigidez de la fibra de coco en comparación con la grava. El desarrollo de los valores E del hormigón está influenciado por el tipo de árido grueso, el tipo de cemento, la relación w/c de la mezcla, el tamaño del árido y la edad de curado (Alexander y Milne, 1995). En general, el módulo de elasticidad del hormigón depende de la rigidez del árido grueso. Asimismo, la zona interfacial entre los áridos y la pasta y las propiedades elásticas de los materiales componentes influyen en el módulo de elasticidad del hormigón.

CONCLUSIÓN

En este estudio se han presentado los resultados de un programa experimental en el que se han investigado las propiedades físicas y mecánicas del hormigón armado que incorpora diferentes porcentajes de volumen de fibra de coco. Basándose en los resultados experimentales y en las observaciones, se pueden afirmar las siguientes conclusiones:

ACONOCIMIENTOS

Este estudio se realizó en el Laboratorio de Estructuras Pesadas, School of Computing, IT and Engineering, University of East London, Reino Unido y School of Civil Engineering, Linton University College, Legenda Education Group, Malasia y los autores desean agradecer a los técnicos del laboratorio por la asistencia prestada en la fabricación y ensayo de las muestras.