3.1. Ensayos de compresión en probetas cilíndricas

Los valores de las propiedades mecánicas de los compuestos están en la Tabla 2: resistencia promedio a la compresión (f_cm), resistencia promedio a tracción por compresión diametral (f_ctm,sp) y módulo de elasticidad (E_cs).

Tabla 2. Resultados promedios de la caracterización de los compuestos sobre resistencia a la compresión 

3.2. Ensayos de flexión - cargas y resistencias

La tenacidad a flexión de los compuestos fue determinada siguiendo las recomendaciones de la ^{Rilem (2002)} y los resultados son los indicados en la Tabla 3. El criterio para la evaluación de la tenacidad es basado en la capacidad de absorción de energía, entendida como el área sobre la curva de carga (P) versus el desplazamiento vertical (δ).

Tabla 3. Cargas y resistencias 

Según la Rilem, la contribución de las fibras para la tenacidad del compuesto es evaluada a través de la sustracción de la tenacidad que viene de la respuesta de la matriz cementícea. En la Figura 4 se observa una respuesta típica del comportamiento a flexión de compuestos con fibras, en conjunto con las expresiones utilizadas para calcular las resistencias equivalentes a tracción en la flexión (f_eq,2 e f_eq,3) y de las resistencias residuales en flexión (f_R,1 e f_R,4). Los significados de los parámetros presentados en esa figura son:

Figura 4 - Criterios de la ^{Rilem (2002)} para la evaluación del comportamiento de materiales con fibras 

Aún de acuerdo con la ^{Rilem (2002)}, las cuotas o parcelas de tenacidad (D^f _BZ,2 e D^f _BZ,3) son transformadas en resistencias flexionales equivalentes (f_eq,2 y f_eq,3) para los diferentes niveles de desplazamientos δ₂ y δ₃. La capacidad de carga del material en relación a un valor pré-definido de flecha es evaluada a través del concepto de resistencias flexionales residuales (f_R,1 y f_R,4).

En la Tabla 3 es presentado el valor de la fuerza (F_M), que corresponde a la fuerza máxima alcanzada por el compuesto a lo largo del histórico de carga.

Queda evidenciado que la adición de fibras de acero contribuye significativamente para el aumento de la resistencia definida por el parámetro (f_fct,L) que representa la cuota de resistencia del compuesto proveniente de la contribución de la matriz cementícia.

Aún es posible afirmar que la adición de microfibras a las fibras de acero resulto en mejoras aún más significativas en esa propiedad para los compuestos de mortero en relación a los de micro concreto.

El desempeño de los compuestos de mortero proveniente de la cuota de contribución de las fibras (f_eq,2 y f_eq,3) fue mejorado con el aumento del volumen de la fibra A y potencializado con la adición de las microfibras de acero.

Para los compuestos de micro concreto es evidente el incremento de los niveles de las resistencias flexionales equivalentes (f_eq,2 y f_eq,3) por medio de la adición de las microfibras de acero a la fibra A. En gran parte de esos compuestos, la resistencia (f_eq,2) supera el valor de la resistencia (f_fct,L), mostrando ganancias significativas de resistencia posterior a la fisuración de la matriz.

3.3. Curvas P-CMOD

Las curvas P-CMOD de los compuestos de mortero son presentados en la Figura 5. La presencia de fibras y microfibras de acero en la matriz cementícia de mortero mejoro su comportamiento, traducido en términos de aumento de la capacidad de absorción de energía e incremento de los niveles de resistencia, antes y después de la fisuración de la matriz.

Figura 5. Curvas P-CMOD de los compuestos de mortero 

El aumento en el volumen de fibras de tipo “A”, proporcionó una mejora gradual en la ductilidad de los compuestos de mortero. Así mismo, la incorporación de las microfibras de acero a las fibras “A” contribuyó aún más en ese sentido.

Las curvas de los compuestos de micro concreto son presentadas en la Figura 6. La presencia de fibras y microfibras mejoraron principalmente la capacidad de absorción de energía de esos compuestos. La capacidad resistente fue disminuida con la presencia aislada de la fibra “A” (compuesto CPM1A).

Figura 6. Curvas P-CMOD de los compuestos de micro concreto 

3.4. Curvas de resistencia a la fractura

En la Figura 7 se muestran las curvas de resistencia a la fractura de los compuestos de mortero. En las Figuras 8 y 9 se presentan las curvas de resistencia de los compuestos de micro concreto producidos en las fases I y II, respectivamente. Donde “K_R” representa la resistencia al avance de la fisura (resistencia a la fractura del compuesto) y “a” es la profundidad de la fisura (a) normalizada relativamente a la altura (W) de la probeta, es decir, a = a/W.

Figura 7. Curvas de resistencia a la fractura de los compuestos de mortero 

Figura 8. Curvas de resistencia a la fractura de los compuestos de micro concreto - Fase I 

Figura 9. Curvas de resistencia a la fractura de los compuestos de micro concreto - Fase II 

La ganancia de resistencia a la fractura quedó evidenciada principalmente en el régimen de ruptura post-pico (fuerza máxima), aumentando entre los diferentes compuestos con el aumento del rango de fibras metálicas incorporadas a cada uno de ellos. Exceptuando para los compuestos CPA1.5A3.5C y CPM1A2.5C en los que sus resistencias a la fractura a lo largo del histórico de carga fueron inferiores a la de los compuestos CPA1.5A2.5C y CPM1A2C, respectivamente.

También es posible notar que, en la fase de post-pico de carga, los trechos finales de las curvas de resistencia para los compuestos de mortero (CPA1.5A1.5C e CPA1.5A2.5C) y de micro concreto (CPM1A1C y CPM1A2C) son ascendentes, lo que representa la elevada ganancia de resistencia a la propagación de la fisura dado por la presencia de las fibras y microfibras de acero. Tal hecho está asociado a la disipación de energía del proceso de arrancamiento de las fibras y microfibras de la matriz cementícia.