Hormigón reforzado con fibra de vidrio

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 exteriores de edificios y como hormigón prefabricado arquitectónico. Otros materiales similares son los revestimientos de fibrocemento y los paneles de cemento.

El hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) cerámico está formado por fibras de vidrio de alta resistencia y resistentes a los álcalis embebidas en una matriz de hormigón y cerámica. De esta forma, tanto las fibras como la matriz conservan sus identidades físicas y químicas, a la vez que ofrecen una combinación sinérgica de propiedades que no se puede lograr con ninguno de los componentes actuando solo. En general, las fibras son los principales elementos que soportan la carga, mientras que la matriz que las rodea 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 los materiales compuestos reforzados con fibra. Las fibras de vidrio se pueden incorporar a una matriz en longitudes continuas o discontinuas (cortadas).

La durabilidad de las fibras de vidrio originales era baja, 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 añadiendo zirconio al vidrio. Cuanto mayor sea el contenido de zirconio, mejor será la resistencia al ataque de los álcalis. Las fibras de vidrio resistentes a los álcalis deben tener un contenido de zirconio de más del 16 % para cumplir con las especificaciones reconocidas internacionalmente (EN, ASTM, PCI, GRCA, etc.).

Una aplicación muy utilizada del hormigón reforzado con fibras es el laminado estructural, que se obtiene mediante la adhesión y consolidación de capas delgadas de fibras y matriz hasta obtener el espesor deseado. La orientación de las fibras en cada capa, así como la secuencia de apilamiento de las distintas capas, se pueden controlar para generar una amplia gama de propiedades físicas y mecánicas para el laminado compuesto. El hormigón reforzado con fibra de vidrio moldeado sin estructura de acero se utiliza habitualmente para aplicaciones puramente decorativas, como molduras de ventanas, columnas decorativas, frisos exteriores o paneles de pared similares a la piedra caliza.

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 corte, junto con estimaciones del comportamiento bajo efectos de carga secundaria, como fluencia, respuesta térmica y movimiento de humedad.

Existen varias diferencias entre los compuestos estructurales de metal y los compuestos reforzados con fibra. Por ejemplo, los metales en general presentan deformación plástica y deformación elástica, mientras que la mayoría de los compuestos reforzados con fibra 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 escala microscópica comparable al proceso de deformación elástica. Dependiendo del tipo y la severidad de las cargas externas, un laminado compuesto puede presentar un deterioro gradual de sus propiedades, pero por lo general no falla de manera catastrófica. Los mecanismos de desarrollo y crecimiento de daños en la estructura de metal y de compuesto también son bastante diferentes. Otras características importantes de muchos compuestos reforzados con fibra son su comportamiento anticorrosivo, su alta capacidad de amortiguación y sus bajos coeficientes de expansión térmica.

Los paneles arquitectónicos de hormigón reforzado con fibra de vidrio tienen el aspecto general de los paneles de hormigón prefabricado, pero difieren en varios aspectos importantes. Por ejemplo, los paneles de GFRC, en promedio, pesan sustancialmente menos que los paneles de hormigón prefabricado debido a su espesor reducido. Su bajo peso disminuye las cargas superpuestas sobre los componentes estructurales del edificio, lo que hace que la construcción de la estructura del edificio sea más económica.

Un panel sándwich es un compuesto de tres o más materiales unidos entre sí para formar un panel estructural. Aprovecha la resistencia al corte de un material de núcleo de baja densidad y las altas resistencias a la compresión y a la tracción del revestimiento de GFRC para obtener altas relaciones resistencia-peso.

La teoría de los paneles sándwich y las funciones de los componentes individuales se pueden describir haciendo una analogía con una viga en I. El núcleo de un panel sándwich es comparable al alma de una viga en I, que sostiene las alas y les permite actuar como una unidad. El alma de la viga en I y el núcleo de los paneles sándwich soportan las tensiones de corte 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 paramentos, lo que permite que estos se trabajen hasta su límite elástico o por encima de él sin que se doblen ni se deformen. Obviamente, las uniones entre el núcleo y los paramentos deben ser capaces de transmitir cargas de corte entre estos dos componentes, convirtiendo así toda la estructura en una unidad integral.

La capacidad de carga de un panel sándwich se puede aumentar drásticamente introduciendo una estructura de acero ligero. La estructura de acero ligero con montantes es similar a la estructura de acero convencional para paredes, excepto que la estructura está revestida con un producto de hormigón. En este caso, los lados de la estructura 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 montantes, evitando que se tuerzan y se deformen lateralmente. El panel resultante es ligero en comparación con el hormigón armado tradicional, pero es fuerte y duradero y se puede manipular fácilmente.

Propiedades del material GFRC

Propiedades de resistencia típicas del GRC

El GFRC es increíblemente versátil y tiene una gran cantidad de casos de uso debido a su resistencia, peso y diseño. El lugar más común en el que verá este material es en la industria de la construcción. Se utiliza en casos muy exigentes, como revestimiento arquitectónico que cuelga varios pisos por encima de las aceras o incluso más por estética, como piezas de mobiliario de interior como mesas de café GFRC, GRC Jali, mamparas Elevation. El hormigón reforzado con fibra de vidrio no solo reduce el costo del hormigón, sino que también mejora su resistencia.

6. Pantalla GFRC (GRC Jali) GRC asiático. Revisado el 12 de febrero de 2024. "Especificación técnica de GFRC, propiedades del material GRC, propiedades de resistencia típicas de GRC y usos".