Análisis del comportamiento mecánico del concreto de ultra alto desempeño (UHPC) reforzado con fibras de polipropileno

Abstract

La presente investigación se enfoca en analizar el impacto de la incorporación de fibras de polipropileno en las propiedades mecánicas del concreto de ultra alto desempeño (UHPC). El objetivo principal es evaluar cómo estas fibras afectan la resistencia a compresión, resistencia a flexión y módulo de elasticidad del UHPC. El desarrollo de la investigación se divide en ocho fases distintas, que incluyen desde la recopilación de información sobre el concreto UHPC hasta la realización de ensayos de compresión, flexión y módulo de elasticidad. Se define el diseño de mezcla óptimo, considerando porcentajes de fibras de 0.15%, 0.30% y 0.45%, y se lleva a cabo un riguroso proceso experimental para evaluar las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido. Los resultados muestran que las fibras de polipropileno tienen un impacto significativo en la resistencia a compresión del UHPC, con un aumento del 16% a los 3 días y valores de hasta 1305.3 kg/cm2 a los 21 días. Asimismo, se observa una mejora notable en la resistencia a flexión, destacando una muestra con una concentración del 0.30% que alcanzó una resistencia de 28.30 MPa. En cuanto al módulo de elasticidad, se encuentra una mejora considerable en las muestras reforzadas con fibras, con un valor máximo de 40.80 GPa, lo que indica una mayor capacidad para resistir la deformación elástica. En conclusión, esta investigación aporta nuevos conocimientos sobre el efecto de las fibras de polipropileno en el comportamiento mecánico del UHPC, lo que tiene implicaciones significativas para su aplicación en la construcción civil. Los resultados obtenidos pueden servir como base para futuras investigaciones y para la formulación de recomendaciones prácticas en el diseño y uso de este tipo de concreto reforzado.

This research focuses on analyzing the impact of incorporating polypropylene fibers on the mechanical properties of ultra-high-performance concrete (UHPC). The main objective is to evaluate how these fibers affect the compressive strength, flexural strength, and modulus of elasticity of UHPC. The research is divided into eight distinct phases, ranging from the collection of information on UHPC to conducting compression, flexural, and modulus of elasticity tests. The optimal mix design is defined, considering fiber percentages of 0.15%, 0.30%, and 0.45%, and a rigorous experimental process is carried out to evaluate the properties of the concrete in both fresh and hardened states. The results show that polypropylene fibers have a significant impact on the compressive strength of UHPC, with an increase of 16% at 3 days and values of up to 1305.3 kg/cm2 at 21 days. Additionally, a notable improvement in flexural strength is observed, with a sample containing a 0.30% concentration reaching a strength of 28.30 MPa. Regarding the modulus of elasticity, there is a considerable improvement in the samples reinforced with fibers, with a maximum value of 40.80 GPa, indicating a greater capacity to resist elastic deformation. In conclusion, this research provides new insights into the effect of polypropylene fibers on the mechanical behavior of UHPC, which has significant implications for its application in civil construction. The findings can serve as a basis for future research and for the formulation of practical recommendations in the design and use of this type of reinforced concrete.