Fibra de Vidrio

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noticreto 119 julio / agosto 2013

Antecedentes y descripcin Los primeros esfuerzos por incorporar fibras de vidrio al concreto para desarrollar un material de construccin dctil se hicieron en Rusia en la dcada de 1940; sin em-bargo, no tuvieron buen resultado porque las fibras de vidrio se deterioraban rpidamente como consecuencia de la reactividad con los lcalis presentes en el cemento. En 1967 se invent en el Reino Unido la fibra de vidrio lcali-resistente mediante la adicin de zirconio, lo cual permiti desarrollar la tecnologa del concreto reforzado con fibra de vidrio o GRC (sigla en ingls de Glass Fiber Reinforcement Concrete) y su aplicacin se propag rpi-damente por todo el mundo. Las recomendaciones para el uso de esta tecnologa se encuentran en documentos del Instituto de Prefabricados y Pretensados de Estados Unidos (PCI) y los ensayos de control de calidad se des-criben en la norma europea UNE 1170.

Avances en la prefabricacin:

Las fibras de vidrio como refuerzo del concreto en fachadasIngeniero Jaime Gomezjurado Sarria. IC. MA. Gerente Tcnico, Manufacturas de Cemento S.A.

Fotografas: Cortesa Manufacturas de Cemento S.A.

El GRC es un material de gran ductilidad, alta re-sistencia a flexin y traccin, debido a las propiedades mecnicas de la fibra de vidrio. Tiene un alto lmite de elasticidad, alto mdulo de rotura y alto alargamiento en rotura, con baja absorcin y gran resistencia al impac-to, como consecuencia de la absorcin de la energa del golpe por las fibras. Por la naturaleza propia de sus com-ponentes es incombustible, e impermeable incluso en pequeos espesores, con gran durabilidad en ambien-tes agresivos. Se caracteriza por tener valores aproxi-mados a 10 MPa de lmite de elasticidad, 17 MPa de mdulo de la rotura, 3% de alargamiento en rotura, 10% de absorcin y libre de fisuras cuando se somete a ensayos normalizados de impacto con cuerpo duro o blando. Desde el punto de vista de su composicin, se define como un microconcreto con alto conteni-do de cemento, aditivos polimricos y plastificantes,

Fachada en GRC del Unicentro de Armenia. Paneles transportados 318 km, los cuales estn anclados sobre pantallas y vigas de concreto.

LA REVISTA DE LA TCNICA Y LA CONSTRUCCIN


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Los paneles de GRC en lmina adosada a un bas-tidor metlico estn formados por una lmina o piel de concreto de 10 mm a 14 mm de espesor que se proyecta sobre un molde abierto; antes del fraguado del concreto se incorpora un bastidor metlico, el cual tiene unos conectores flexibles que quedan embebi-dos dentro del GRC. El bastidor metlico que pre-viamente ha sido ensamblado utilizando perfiles es-tructurales generalmente de 8 cm de alto puede estar recubierto con pintura anticorrosiva o ser galvanizado en caliente, dependiendo del medio ambiente en que se instala. Este tipo de paneles permite cubrir con un solo elemento reas mayores a las de los paneles tipo sndwich o lmina, de manera que un solo elemento puede cubrir reas de 24 m2. Su peso oscila entre 45 y 50 kg/m2 en funcin de la lmina, de las dimensiones del bastidor metlico y del tipo de acabado. Aunque no es usual, en este tipo de paneles se puede colocar aislamiento trmico entre los perfiles del bastidor. O tambin, una vez colocado el panel en obra, proyec-tando espuma de poliuretano.

Las fachadas de GRC se fabrican a la medida de cada proyecto, de manera que a partir de las medidas reales de la estructura en que se instalarn los paneles y respetando los requisitos arquitectnicos, se realiza una modulacin que incluye un despiece de cada pa-nel, en el que se definen los elementos de izaje. El di-seo estructural de las lminas, los bastidores, los co-nectores de GRC al bastidor y los elementos de fijacin de los paneles a la estructura se elaboran a partir de las combinaciones de cargas de izaje, de almacenamiento, de transporte y de servicio.

FabricacinPara producir los paneles de GRC en lmina adosada a un bastidor metlico, el primer paso consiste en el ensamble de los bastidores metlicos, durante el cual se debe tener especial cuidado en la precisin de los cortes de los perfiles estructurales y en la calidad de la soldadura, pues de ella dependen la integridad estruc-tural de los bastidores y la estabilidad de los paneles. En las uniones de los bastidores metlicos se enlazan con soldadura unas varillas flexibles en forma de L que sirven de conectores del bastidor con la lmina de GRC. Cuando hay cloruros en el ambiente en que se instalarn los paneles de GRC, se galvanizan en ca-liente para prevenir la corrosin y asegurar su durabi-lidad. En otros entornos es suficiente aplicar pintura anticorrosiva.

Simultneamente con la fabricacin de los basti-dores, se prepara la mesa para vaciar la lmina o piel de GRC, la cual debe tener la forma y la textura espera-da del panel. Sobre la mesa se coloca un negativo con las diferencias de relieve especificadas en la superficie terminada y se ensambla la formaleta de borde para delimitar el contorno. El negativo puede ser de caucho

pigmentos, fibra de vidrio alcalino resistente, arena de slice y grano de mrmol, el cual puede moldearse prcticamente en cualquier forma.

Debido a las ventajas de su bajo peso, a la habilidad para resistir el fuego y a la facilidad con que se puede personalizar para cada proyecto, una de las principales aplicaciones del GRC ha sido para fachadas, las cuales se clasifican por la forma de fabricacin en tres tipos: los paneles de GRC en sndwich, los paneles de GRC en lmina rigidizada y los paneles de lmina adosada a un bastidor metlico o Skin Stud-frame, que son los ms ampliamente utilizados en Colombia por su resistencia, su rendimiento en la instalacin y su versatilidad.

Los paneles de GRC en sndwich compuestos por dos lminas o piel de concreto de 10 a 14 mm de espe-sor estn reforzados en el interior por nervios de GRC separados por poliestireno expandido de espesor varia-ble, que confiere al panel rigidez mecnica y un elevado grado de aislamiento trmico. Estos paneles se utilizan en tamaos ms pequeos que los del tipo lmina adosada a un bastidor metlico, porque su resistencia a la flexin que se deriva de la inercia de la seccin transversal, es menor a la que se puede lograr con un perfil estructural de acero. El rea de un solo panel puede ser de hasta 12 m2 y el peso est entre 60 y 80 kg/m2 en funcin del nmero de nervios y del espesor del panel.

Los paneles de GRC en lmina estn conformados por una lmina o piel que en su cara posterior tiene ner-vios del mismo material, que dan rigidez al elemento. Se utilizan principalmente para elementos decorativos como cornisas y enchapes en los que el rea de un solo panel es menor a 5 m2 y su peso est entre 30 a 50 kg/m2 dependiendo de las dimensiones del panel y del acabado superficial.

Proyeccin de GRC sobre mesa para construir paneles de lmina adosada a un bastidor metlico o Skin Stud-Frame.



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o de una combinacin de materiales moldeables como madera, diseado de modo que tenga suficiente coni-cidad para que con una delgada capa de desmoldante se pueda retirar fcilmente el concreto proyectado so-bre l.

El microconcreto se dosifica por peso en una mez-cladora de hlices horizontales y con ayuda de una bomba peristltica, se descarga en dos capas sobre la mesa preparada y cubierta con desmoldante para for-mar la lmina de GRC; todo ello, a travs de una pistola diseada para que, a medida que proyecta el concreto, corte y dosifique la fibra de vidrio lcali-resistente. A la primera capa, que queda a la vista y tiene espesor aproximado de 4 mm, se le agrega una fibra muy del-gada que previene la aparicin de fisuras en la super-ficie exterior de los paneles y se prepara con arenas y pigmentos que proporcionan el brillo y color especi-ficados. La segunda capa, que no queda a la vista y es la que da la resistencia a la lmina, tiene un espesor aproximado de 8 a 10 mm y se proyecta con un conte-nido de fibra de vidrio entre el 3% y el 5% del peso del concreto. Durante la proyeccin del GRC, se compacta con rodillo el material para lograr mayor densidad e integrar todas las fibras. Aunque es menos frecuente y eficiente, la fibra de vidrio lcali-resistente puede ser adicionada dentro de la mezcladora y el microconcreto puede vertirse por gravedad dentro de las formaletas.

En los paneles con lmina adosada a un bastidor metlico, inmediatamente se ha vertido o proyectado la lmina sobre el molde, se coloca el bastidor y se hacen unas almohadillas con GRC en la parte superior de los conectores para integrar el acero y hacer una sola pieza.

En los paneles en sndwich y en lmina rigidiza-da, el proceso de proyeccin de GRC es el mismo. En el caso de los paneles tipo sndwich, en lugar del bastidor metlico se coloca el poliestireno expandido; en una segunda etapa se descarga o proyecta GRC para llenar los nervios y conformar una segunda piel a la que se le adosan los elementos de fijacin. En los paneles de lmina rigidizada no hay ninguna operacin diferente a la proyeccin del GRC.

Los paneles que permanecen sobre la mesa para que fragen y hasta cuando el GRC alcanza suficiente resistencia para el desmolde. Este se hace izando los elementos en un mnimo de cuatro puntos. En el caso en el cual los paneles estn especificados con agregado a la vista, una vez desmoldados, se les aplica arena a presin, lo cual resalta el brillo de las partculas ms grandes de arena sobre la capa a la vista. Este acaba-do tambin se puede lograr aplicando en lugar de des-moldante un retardador superficial de fraguado, el cual permite que, despus del desmolde, el agregado quede a la vista mediante lavado con agua a presin.

Los paneles se trasladan en posicin vertical con ayuda de puente gra para ser almacenados sobre ca-balletes diseados con un ngulo suficiente para evitar

volcamiento y para que no se presenten roces en la cara a la vista. Estos caballetes, u otros fabricados a la medida de la plataforma del camin, se utilizan para transportar los paneles a la obra, en donde se descarga el caballete completo y se iza elemento por elemento para instalarlo. Los amarres utilizados para fijar los paneles de GRC a los caballetes son muy flexibles para evitar que causen daos a los paneles.

Cuando la instalacin se hace a grandes distancias de la planta de fabricacin y resulta costoso devolver los caballetes para reutilizarlos, se disean estructuras muy li-geras que se colocan sobre la plataforma de los camiones o dentro de contenedores para transporte martimo, las cuales se conectan con los bastidores de GRC mediante pasadores que se atornillan dentro de las perforaciones en los perfiles; perforaciones previstas desde la fabricacin para que en caso de requerirse estn galvanizadas. Este sistema de embalaje permite transportar fachadas de gran rea a largas distancias, de manera que se han instalado paneles a ms de 1.000 km de la fbrica, los cuales se han transportado en paquetes de hasta 140 metros cuadrados por camin o contenedor.

Control de calidadTeniendo en cuenta que las propiedades de mayor im-pacto sobre el desempeo del producto estn asociadas con la geometra y la resistencia de los componentes del panel, el control de calidad es estricto en la verifi-cacin dimensional de las formaletas y del producto, as como en el contenido de fibra y la consistencia, que

Fachada en GRC del Unicentro de Pasto. Paneles transportados 720 km desde la planta de produccin e instalados en muros y techos.



afectan el lmite de rotura a flexotraccin. En el caso de los pane-les de GRC con lmina adosada a un bastidor metlico, es muy importante asegurar la resistencia en la unin de la piel a los bastidores, por lo que se controla el tiempo para la aplicacin de las almohadillas de GRC y la soldadura de los conectores con el bastidor.

Dado que el proceso de fabricacin depende en alto grado de operaciones manuales, el control dimensional se aplica a cada panel mediante mediciones directas en el proceso de corte y sol-dado de los perfiles metlicos que conforman los bastidores, as como en el ajuste de las formaletas, la dosificacin y el mezclado del microconcreto, la posicin del poliestireno, la proyeccin del GRC y sobre el los paneles terminados.

El contenido de fibra se determina en estado fresco me-diante la separacin por lavado de una muestra tomada del ma-terial recin proyectado y por medicin directa del caudal en el momento de realizar ajustes en la pistola que corta la fibra. La consistencia del GRC se evala dejando fluir sobre una mesa una muestra moldeada en forma cilndrica. El lmite de rotura a flexotraccin y la absorcin se determina sobre probetas cor-tadas de un panel que es proyectado en la misma mesa y bajo condiciones idnticas a las de fabricacin de la lmina de GRC.

InstalacinAntes de instalar los paneles se revisan los niveles y plomos de la estructura a la cual se le colocarn; luego se instalan los elementos de fijacin que van en la estructura y se levanta cada uno de los paneles a su correspondiente zona de fachada. Una vez levanta-dos, los paneles se apoyan sobre los elementos de fijacin de ma-nera provisional, se alinean, nivelan y aploman, comprobando la posicin relativa con los otros paneles; entonces, se realiza el an-claje definitivo del panel. Para ello, normalmente se colocan dos elementos de fijacin que restringen el movimiento en todos los sentidos en la parte inferior y dos anclajes que impiden el movi-miento del panel haca afuera de la estructura en la parte superior.

Posteriormente se reparan las superficies que presenten algn deterioro o irregularidad con mezcla de GRC para resti-tuir el color o la forma de los paneles y se procede al sellado de las juntas, el cual se hace normalmente colocando un cordn de espuma de polietileno y sobre l un elastmero. La ltima actividad para la instalacin es la aplicacin de un hidrfugo o de un sistema de veladura con silicatos, el cual asegura un co-lor muy homogneo y duradero en toda la fachada, ya que los silicatos reaccionan con los componentes del concreto creando un solo elemento imposible de desligar.

El rendimiento de instalacin depende del tamao de los paneles, de la altura donde se colocarn, de las condiciones climticas, de los movimientos horizontales dentro de la es-tructura y de las condiciones de acceso de los equipos para manipular los paneles. Generalmente con una cuadrilla se ob-tienen rendimientos diarios de 36 m2 a 90 m2.

En Colombia se han construido ms de 35.000 m2 de fachadas con GRC para diversas aplicaciones, tales como centros comerciales, edificios institucionales, complejos industriales, oficinas y vivienda. Tambin se ha utilizado para rehabilitar fachadas, en las cuales el GRC puede reproducir formas, colores, texturas de acabados origina-les y dar la misma apariencia de los diversos materiales.

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