Tanto en estado fresco como en estado endurecido, el concreto es susceptible a fisurarse. El ideal es alcanzar la mayor edad sin fisura alguna. Sin embargo si llegase a presentarse un patrón de fisuración dado, se espera que la estructura continué funcionando y que el ancho de la fisura sea controlado. (No crezca).
La malla electrosoldada empleada como refuerzo secundario en placas sobre terreno (pisos y pavimentos) se posiciona en la mayoría de los casos en la mitad de la altura del elemento. A edades tempranas (horas) en la mayoría de las ocasiones la parte superior de la placa es la que se retrae más al desecarse y la malla se encuentra muy lejos de esta zona donde se generan los esfuerzos iniciales. Resulta así usual que con la malla electrosoldada se presente una fisuración desordenada antes de las 24 horas.
Este es el caso de algunas placas para pisos y la mayor parte del concreto lanzado. Por ello alguno constructores, posicionan la malla en el tercio superior de la placa.
Eso no elimina la existencia de un debate alrededor de la colocación de ésta malla que otros constructores prefieren incluso localizarla en el tercio inferior del espesor.
Aun así las malla empleadas como refuerzo secundario tienen algunas limitaciones en cuanto a que su colocación es dispendiosa (tiempo y mano de obra) pero más allá de esto, es el lugar sobre el que todos caminan en la obra y su colocación teórica en el plano termina siendo muy diferente cuando se vacían los elementos en la realidad. No es así extraño ver las mallas “calcadas” en la parte inferior de placas elevadas (donde se puede examinar por debajo) o mallas “calcadas” cerca de la superficie. Podríamos incluso atrevernos a afirmar que el que las mallas queden exactamente posicionadas donde las queremos corresponden a los casos menos frecuentes.
De esta manera el refuerzo secundario (que no está destinado a asumir o resolver esfuerzos de flexión y cortante) queda alejado de los lugares que pretendemos proteger. Una placa alabeada sobre un terreno de forma convexa (día caluroso) con una malla lejos de la superficie no contribuye para nada a la cara expuesta a tensión por lo que podría fisurarse por el esfuerzo inducido.
Debido a las dificultades de colocación y eficiencia en el destino final de estos refuerzos secundarios, hizo su irrupción en el concreto el uso de las fibras.
Los concretos con fibras son capaces de “absorber” enormes cantidades de energía y para cuantías de dosificación muy altas (> 1% del volumen) se usan como disipadores sísmicos (columnas con más de 100 kg/m³ de fibras metálicas o más de 10 kg/m³ de fibras sintéticas) que pueden actuar como “amortiguadores” en bases de edificaciones. Estas aplicaciones sin embargo no son las más frecuentes pero prometen aplicaciones nuevas y diversas para los próximos años. Las fibras hoy en día se emplean en aplicaciones donde sus dosificaciones aumentan la tenacidad del material y reducen la tendencia a la fisuración tanto a primeras edades como a larga edad (MFIBER MAC L 54).
Así para describir un material y su capacidad de “absorber” cargas externas es necesario tener en cuenta simultáneamente la capacidad del mismo tanto para deformarse como para resistir el esfuerzo frente a la acción de dicha carga.
La propiedad que cuantifica la doble acción de deformación y capacidad de resistir un esfuerzo es la tenacidad, que es exactamente el producto de la resistencia y la deformación. En un plano cartesiano de Carga y Deformación es entonces el producto o el área bajo la curva.
Esto nos lleva a la vieja definición donde una fuerza aplicada (carga) por distancia (deformación) en un tiempo dado, es justamente Energía [Fxd/t ]. La tenacidad es la capacidad de absorción de energía de un material. El concreto fibroreforzado (con macrofibras) tiene una tenacidad muy superior al mismo concreto sin fibras. Sin embargo, si ambas matrices tienen la misma resistencia (prácticamente igual), para ser más tenaz, el concreto fibroreforzado no le queda otra alternativa que deformarse más antes de la falla (hacer las veces un poco del caucho).
Esta deformación adicional con la que cuenta el concreto fibroreforzado, después del agrietamiento. Una vez la matriz del concreto se ha fisurado, el concreto sin fibra simplemente falla, colapsa (y la estructura también) es decir, no hay continuidad en la estructura y los pedazos pueden caer, como en el recubrimiento de concreto lanzado en un túnel o saltarse como en la placa de un piso.
Como vemos el concepto de falla en la estructura cambia. En un concreto no fibroreforzado la falla y colapso ocurren con la primera fisura principal; mientras que en un concreto macroreforzado, la falla y colapso de la estructura tienen lugar mucho después de la aparición de la fisura principal.
El concreto fibroreforzado le permite a la estructura, después de la fisuración, continuar “absorbiendo” carga (ya sea de las llantas de un montacargas, la pata de una estantería, o el empuje de un terreno) sin colapsar. Le permite a la estructura continuar funcionando.
La Figura 4
Expone la relación Carga vs. Deformación de cuatro placas que se cargan paulatinamente con un gato hidráulico cuya deformación se mide como la deflexión bajo el elemento en el centro de la luz.
Como puede verse la curva roja correspondiente a un concreto sin refuerzo falla definitivamente y la estructura colapsa para un nivel de carga y deformación dados (los más bajos del gráfico). En el caso del mismo concreto con 3 kg/m³ de macrofibra sintética (MFIBER MAC L54) la falla de la matriz (aparición de la primera grieta) tiene lugar al mismo nivel de carga pero la estructura libera la carga y la “absorbe” como una gran deflexión repentina (en el pistón del gato se libera igualmente la carga) y continua funcionando.
El pistón en esta curva verde continua empujando pero el nivel de carga (esfuerzo) no se puede elevar porque se transforma principalmente en deformación hasta que el elemento colapsa (se separa). Si al mismo concreto se le agrega 5 kg/m³ de macrofibra (MFIBER MAC L 54), la aparición de la primera fisura tiene lugar a un nivel de carga similar a las anteriores la primera absorción de energía importante de energía tiene lugar (gran deflexión) y luego mantiene un alto nivel de esfuerzo deformándose hasta colapsar. Idéntico caso tiene lugar con 7 kg/m³ solo que la estructura luego de la primera fisura es capaz de seguir deformándose con un nivel de esfuerzo aún más alto. (Carga-Deflexión).
En términos de tenacidad podemos ver Figura 5 que el material más tenaz es el que contiene 7 kg/m³ (MFIBER MAC L54) puesto que es el que encierra la mayor área bajo la curva. La tenacidad es una propiedad altamente apreciada en estructuras como pisos, pavimentos, recubrimientos de concretos lanzados en taludes y túneles, elementos expuestos a cargas altas en tiempos cortos (explosiones).