Los 3 mejores tipos de fibra para compuestos reforzados con fibra

Tipos de fibra

Los tipos de fibra para el hormigón reforzado con fibra existen en muchos tamaños, formas, colores y sabores diferentes.

He aquí algunos ejemplos de tipos de fibra:

Fibras macrosintéticas: Las macrofibras sintéticas, también conocidas como fibras sintéticas "estructurales", están compuestas por una mezcla de polímeros y se diseñaron para sustituir a las fibras de acero en determinadas aplicaciones.

Microfibras sintéticas: Las microfibras se utilizan en el hormigón para prevenir las fracturas por retracción causadas por la retracción plástica. Las fracturas por retracción plástica se forman siempre que el hormigón está aún blando o es móvil. La pérdida de humedad en la superficie del hormigón es la causa más común de estas grietas.

Fibras de alcohol polivinílico (PVA): La hilatura húmeda produce fibra de alcohol polivinílico de alta resistencia con un alcohol polivinílico (PVA) de alto módulo como materia prima principal.

Fibras de acero: La fibra de acero es un tipo de fibra metálica que se utiliza para reforzar estructuras.

Mezclas de Acero y Micro/Macro: Estas mezclas ayudan a reducir el agrietamiento por contracción plástica y, al mismo tiempo, proporcionan al hormigón una mayor tenacidad y capacidad de carga después de la fisuración que sólo puede alcanzarse con fibras de acero y macrosintéticas.

Fibras de vidrio: Las fibras de vidrio permiten fabricar piezas extremadamente finas con gran resistencia a la tracción. En comparación con los paneles tradicionales de hormigón reforzado con acero, los paneles de hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) reducen hasta diez veces el peso y el grosor del hormigón.

Fibras especiales: Las fibras ópticas con al menos una característica específica que las diferencia de las fibras normales se conocen como fibras ópticas especiales.

Fibras de celulosa: están hechas de pulpa de madera procesada o cotones, se utilizan para regular y mitigar el agrietamiento por contracción del plástico de la misma manera que las fibras microsintéticas. Las fibras a base de celulosa son de dos tipos, celulosa regenerada o pura, como la procedente del proceso cuproamónico, y celulosa modificada, como los acetatos de celulosa.

Tipos comunes de compuestos reforzados con fibra/FRC

Cualquier material de construcción formado por dos o más elementos constitutivos con cualidades físicas diferentes se denomina compuesto reforzado con fibra. Los materiales compuestos reforzados con fibras（o FRC） están diseñados para proporcionar materiales con una resistencia y un módulo específicos elevados.

1.Materiales compuestos de matriz metálica (MMC) reforzados con fibra

Los compuestos de matriz metálica (MMC) son un tipo de material ligero y de alta resistencia específica que se utiliza en diversos sectores, en particular la automoción, la industria aeroespacial y la gestión térmica.

Los compuestos de matriz metálica reforzados con fibra ofrecen un conjunto diverso de cualidades materiales que pueden utilizarse para satisfacer una gran variedad de necesidades de diseño y aplicación. Combinan la resistencia y el módulo de la fibra con la flexibilidad y la resistencia a la oxidación de la matriz.

El refuerzo de la dispersión y el bloqueo de dislocaciones son dos formas en que las partículas mejoran las características mecánicas de una matriz.

El refuerzo de fibra, por su parte, se une a la matriz para producir un cuerpo compuesto resistente. Las fibras soportan la mayor parte de la tensión aplicada y no suelen considerarse barreras al movimiento de dislocación.

Cuando se utilizan partículas como refuerzo, proporcionan al material cualidades isótropas, mientras que los bigotes y las fibras le confieren cierta direccionalidad. En la dirección paralela al eje de las fibras, las características de un compuesto de fibra son superiores a las de la dirección transversal.

Áreas de aplicación más comunes de los materiales compuestos de matriz metálica reforzada:

1. Varillas de empuje para motores de competición
Las varillas de empuje de las válvulas de los motores se fabrican con MMC de aluminio reforzado con fibras. Las fibras de Al2O3 se emplean como material de refuerzo, mientras que las aleaciones de aluminio se utilizan para la matriz. Las varillas de empuje para válvulas de motores fabricadas con MMC de alúmina ofrecen una 25% mayor rigidez a la flexión y una capacidad de absorción dos veces mayor que los componentes similares fabricados con acero ordinario.

2. Brocas de metal duro
El material más duro y quebradizo de las brocas es el metal duro (Carb). Se utiliza sobre todo para el taladrado de producción, que requiere el empleo de un portaherramientas y un equipo de alta calidad. No debe utilizarse en taladradoras o taladradoras manuales.

3. Blindaje de tanques
Las MMC de gradiente tienen una larga historia de aplicaciones en sistemas militares. Las MMC de gradiente, por ejemplo, pueden emplearse como placas de blindaje protectoras en tanques y vehículos blindados gracias a su dispersión constante de partículas cerámicas reforzadas.

4. Industria del automóvil: frenos de disco, ejes de transmisión, motores.
El compuesto de matriz polimérica reforzado con fibra de carbono es el principal material utilizado en la creación de la carrocería de ciertos vehículos deportivos extremadamente costosos, como Bugatti.

5. Componentes del avión - componente estructural del tren de aterrizaje del avión.
El tren de aterrizaje, también conocido como tren de rodaje, es un complicado sistema que incluye elementos estructurales, hidráulicos, componentes de absorción de energía, frenos, ruedas y neumáticos. El acero de alta resistencia y la aleación de titanio son los materiales más utilizados para los trenes de aterrizaje porque ofrecen una alta resistencia estática, una excelente tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga.

Los principales objetivos del tren de aterrizaje, que conecta la estructura básica de la aeronave con su tren de aterrizaje, son permitir a la aeronave rodar, aterrizar con seguridad y despegar, así como sostener la aeronave durante el resto de la operación en tierra.

6. Cuadros de bicicleta
La bicicleta forma parte de la vida cotidiana desde hace mucho tiempo. También es una forma esencial de transporte. Los cuadros de las bicicletas suelen fabricarse soldando tubos metálicos compuestos de materiales a base de hierro, aluminio o titanio, pero más recientemente se utilizan tubos de PRFV hechos de fibras de carbono o fibras de aramida para construir un cuadro de bicicleta de mayor calidad o más ligero. Para distribuir la carga, la mayoría de las bicicletas actuales se fabrican con tubos de aleación de acero, aluminio o titanio tratados térmicamente.

Los tubos de FRP y las juntas o orejetas metálicas se unen mediante un adhesivo en la estructura de un cuadro de bicicleta con tubos de FRP, pero se prefieren los cuadros de FRP con orejetas de FRP cuando se intenta aligerar u obtener las características requeridas del cuadro, como la resistencia mecánica y la rigidez, más adecuadas para un uso concreto.

7. Sistemas espaciales
Los FRC se utilizan en vehículos aeroespaciales, vehículos de lanzamiento/nave espacial para proyectos espaciales y en el sector de los deportes y los juegos. Solo los FRC pueden ofrecer la relación resistencia-peso necesaria sin dejar de cumplir todas las normas.

El uso de compuestos reforzados con fibras (FRC) en aplicaciones industriales y clínicas se está ampliando para mantener el crecimiento en todos los ámbitos de la tecnología de reducción. Los FRC han recibido una gran atención en la industria química y otras industrias.

Materiales compuestos de matriz cerámica reforzados con fibras (CMC)

Los materiales compuestos de matriz cerámica (CMC) han cobrado importancia en la industria gracias a sus propiedades únicas. Los materiales compuestos de matriz cerámica (CMC) son una forma de material compuesto en el que tanto el refuerzo (fibras refractarias) como el material de la matriz están hechos de cerámica. Se crearon para paliar la falta de durabilidad de los materiales cerámicos monofásicos. Los materiales compuestos de matriz cerámica utilizan refuerzo cerámico en una matriz cerámica para conseguir características mejoradas.

1. Sector aeroespacial (turbinas de gas, protección térmica estructural de reentrada)
Los materiales cerámicos ofrecen cualidades únicas, como capacidad para altas temperaturas, gran rigidez y resistencia, y una mayor resistencia a la oxidación y la corrosión, por lo que cada vez tienen más importancia en las aplicaciones aeronáuticas.

Cuando se utilizan para aplicaciones cerámicas de alta temperatura y ultra alta temperatura, los materiales cerámicos tienen densidades inferiores a las de los materiales metálicos, lo que los convierte en excelentes candidatos para componentes ligeros de la sección caliente de motores de turbina de aviones, toberas de escape de cohetes y sistemas de protección térmica de vehículos espaciales.

Por su capacidad para soportar altas temperaturas (punto de fusión elevado), su gran rigidez y resistencia, y su gran resistencia a la oxidación y la corrosión, la cerámica es un material clave para las aplicaciones aeronáuticas. Los materiales cerámicos también tienen densidades más bajas y, en consecuencia, mayores resistencias específicas que los materiales metálicos.

2. El sector energético (intercambiadores de calor, paredes de reactores de fusión)
Los compuestos de matriz cerámica (CMC) se emplean ampliamente en los sectores aeroespacial y energético (turbinas de gas, protección térmica estructural de reentrada) (intercambiadores de calor, paredes de reactores de fusión).
Tubos de calefacción radiante, intercambiadores de calor, recuperación de calor, filtros de partículas de gas y gasóleo y componentes de turbinas terrestres para la producción de energía son sólo algunos ejemplos de productos utilizados en las industrias energética y medioambiental.

Estas aplicaciones requieren una unión permanente o temporal entre los componentes CMC y los materiales circundantes.

La cerámica tiene una mayor resistencia al desgaste, cualidades mecánicas y una tensión reducida sobre el diente adyacente en el margen entre la restauración y el diente, que es una diferencia entre la cerámica y los materiales compuestos. Las incrustaciones, las restauraciones que cubren las cúspides, como las coronas y las puestas, y las carillas extremadamente atractivas son posibles con la cerámica.

Cascos de barcos, paneles de piscinas, carrocerías de coches de carreras, cabinas de ducha, bañeras, tanques de almacenamiento e imitaciones de fregaderos y encimeras de granito y mármol cultivado son sólo algunos ejemplos de materiales compuestos utilizados en edificios, puentes y construcciones. También son cada vez más comunes en aplicaciones de automoción de uso general.

3. Compuestos de carbono/carbono reforzados con fibra (C/C)

Los compuestos de matriz de carbono reforzados con fibra de carbono (compuestos C/C) se han convertido en uno de los materiales de ingeniería más avanzados y prometedores de la actualidad.
Las fibras de carbono y las matrices de carbono se utilizan para fabricar compuestos de carbono/carbono.

Para soportar los rigores de los entornos difíciles, los compuestos de carbono/carbono utilizan la resistencia y el módulo de las fibras de carbono para reforzar una matriz de carbono. Los compuestos de carbono/carbono han demostrado ser fiables y rentables en sistemas, especialmente cuando varios componentes de un conjunto pueden sustituirse por un diseño de compuesto de carbono/carbono de una sola pieza.

● Fijación del horno
Las aplicaciones del material C/C como fijaciones y rejillas en aplicaciones de tratamiento térmico son prácticamente infinitas. Al igual que ocurre con el resto de soluciones tecnológicas avanzadas, el punto de partida esencial es adaptar las capacidades del material a las necesidades de fabricación.

● Escudos térmicos
En atmósfera inerte, los materiales compuestos de carbono/carbono (C/C) muestran una mayor resistencia a altas temperaturas. La resistencia y la rigidez, así como la tenacidad a la fractura, son características importantes a tener en cuenta. Resistencia a la oxidación a altas temperaturas, capacidad de fricción y conductividad térmica.

● Placas de carga
El momento flector se calcula multiplicando por ocho la longitud de la luz por el peso que debe soportar. El momento flector máximo sería de 12 x 600/8 = 900 pies-libra para una viga que abarca una habitación de 12 pies y soporta un peso de 600 libras.

● Elementos calefactores
La transferencia de calor en cualquier compuesto formado por una disposición ortogonal de fibras dentro de una matriz está controlada por las conductividades térmicas de los dos componentes, su fracción de volumen relativa y su disposición geométrica.

Cuando la matriz contiene porosidad (grietas o poros), es necesario tener en cuenta una tercera fase porque un poro es una barrera al flujo de calor, y su presencia y distribución tienen un impacto significativo en la transferencia de calor. La combinación de la conductividad térmica sólida y la conductividad radiativa proporciona la conductividad térmica efectiva del compuesto C/C en función de la temperatura.

● Y objetivos de rayos X
Los procesos no destructivos, como la tomografía de rayos X, que pueden presentar no sólo información sobre la densidad y la porosidad, sino también la visión en 3D con identificación de poros cerrados y abiertos, así como una localización precisa de estos defectos, son de gran interés para la industria porque pueden presentar no sólo información sobre la densidad y la porosidad, sino también la visión en 3D con identificación de poros cerrados y abiertos, así como una localización precisa de estos defectos, son de gran interés para la industria.

Para resaltar claramente las grietas y los agujeros, se empleó la tomografía de rayos X para reconstruir la microestructura de un compuesto de carbono/carbono (C/C).

● Las toberas de los cohetes deben soportar un aumento de temperatura extremadamente rápido en una atmósfera altamente corrosiva, manteniendo al mismo tiempo un alto grado de integridad.
El conflicto entre el transporte de reacción y la transferencia de masa heterogénea, asociado a las diferencias de reactividad entre las fases constituyentes, se aborda en el modelado de la fusión de compuestos de carbono/carbono (C/C) utilizados como piezas calientes de motores de cohetes.

Los materiales compuestos de carbono/carbono (C/C) presentan una serie de ventajas relativas, como una elevada relación entre las características mecánicas y la densidad a altas temperaturas, una baja expansión térmica y una fabricación rentable de piezas pequeñas y grandes.

El flujo en el núcleo de la tobera es muy turbulento en condiciones de disparo de cohetes, al igual que las capas límite. Debido a la alta temperatura, las reacciones homogéneas en la fase gaseosa se producen rápidamente, y la mezcla de gases se encuentra siempre en un estado de equilibrio químico.

4. Materiales compuestos de matriz polimérica (CMP) reforzados con fibras o materiales compuestos poliméricos.

Los PMC se componen de una fase continua de polímeros orgánicos y una fase dispersa de fibras reforzadas. La tenacidad a la fractura, la resistencia a la tracción y la rigidez están controladas por las fibras de refuerzo.

El policarbonato, el polipropileno y el polietileno son materiales termoplásticos comunes utilizados en la fabricación de artículos médicos de plástico, así como en la formulación de polímeros especializados para satisfacer aplicaciones particulares de dispositivos médicos.

Gracias a las siguientes ventajas, los polímeros y los compuestos de matriz polimérica han contribuido a mejorar la calidad de la asistencia sanitaria y a salvar innumerables vidas: Facilitan el mantenimiento de la esterilidad. Los polímeros permiten fabricar herramientas y dispositivos desechables y asequibles, como jeringuillas, catéteres y guantes quirúrgicos.

● productos sanitarios;
● como los escáneres de resonancia magnética,
● Escáneres C,
● Camillas de rayos X,
● placas de mamografía, mesas,
● herramientas de puntería quirúrgica,
● sillas de ruedas,
● prótesis.

¿Por qué se utiliza el FRC?

El hormigón reforzado con fibras tiene mayor resistencia a la tracción que el hormigón no reforzado. Mejora la durabilidad del hormigón a largo plazo. Ralentiza la propagación de grietas y mejora la resistencia al impacto.

El hormigón reforzado con fibras mejora la resistencia a la congelación y descongelación. Consiste en cemento, mortero u hormigón mezclado con fibras apropiadas que son discontinuas, distintas y uniformemente distribuidas.

Las fibras se utilizan habitualmente en el hormigón para evitar las fisuras causadas por la contracción del plástico y la retracción por secado. También limitan la permeabilidad del hormigón, con lo que se reduce la pérdida de agua.

● Resistencia a la tracción
La distribución y orientación de las fibras de acero dentro de la matriz de hormigón determinan el comportamiento a tracción del hormigón reforzado con fibras de ultra altas prestaciones (UHPFRC).

El desarrollo del hormigón reforzado con fibras de ultra altas prestaciones (UHPFRC) es el resultado de años de estudio sobre cómo aumentar las prestaciones del hormigón de alta resistencia a la tracción.

La presencia de fibra de acero es el principal elemento que controla el comportamiento a tracción del UHPFRC. La adición de fibra de acero al UHPFRC mejora su flexibilidad, resistencia y resistencia a la fractura.

● Aumenta la durabilidad del hormigón
La capacidad de sobrevivir mucho tiempo sin una degradación perceptible se denomina durabilidad. Una sustancia duradera beneficia al medio ambiente al ahorrar recursos, disminuir los residuos y reducir el efecto medioambiental del mantenimiento y la sustitución.

El desarrollo de materiales de construcción sustitutivos agota los recursos naturales y puede contaminar el aire y el agua. La durabilidad del hormigón puede caracterizarse como su capacidad para resistir la corrosión, los daños químicos y la abrasión, conservando al mismo tiempo las cualidades técnicas deseadas.

● Reduce el crecimiento de grietas y aumenta la resistencia al impacto.
Las grietas son un problema porque permiten la posibilidad de problemas de humedad y corrosión de la armadura, lo que reduce la capacidad de carga de la estructura. Cuando el hormigón se agrieta, la durabilidad de la estructura también se resiente.

En las construcciones de hormigón armado, el desarrollo de grietas es un problema frecuente que reduce la resistencia de la estructura. Cuando el hormigón se rompe, las presiones de tracción son soportadas por la armadura de tracción y no por el hormigón.

Utilizando un refuerzo adecuado, se puede restringir la anchura de las grietas, y una opción es combinar el refuerzo de tracción y el refuerzo de grietas. El objetivo del refuerzo es repartir las fracturas por la sección transversal, lo que da lugar a un gran número de grietas menores en lugar de unas pocas grietas de mayor tamaño.

● El hormigón reforzado con fibras mejora la resistencia contra la congelación y la descongelación
El ciclo de congelación-descongelación es una de las principales fuentes de daños en las estructuras de hormigón y ladrillo. El agua llena los huecos de un material sólido y poroso, se congela y se expande, causando daños por congelación-descongelación. Sólo un sellador de hormigón de calidad puede proteger su hormigón de los daños por congelación/descongelación.

Tipos de fibras más utilizadas en FRC

● Fibra de acero para hormigón FRC
Se sabe que el hormigón de cemento simple tiene unas características de tracción deficientes, lo que lo hace vulnerable a la flexión en elementos estructurales. Para evitar el agrietamiento del hormigón, especialmente en construcciones que retienen o transportan agua, el hormigón estructural debe diseñarse como un segmento no agrietado.

El uso de refuerzo de fibra de acero en el hormigón mejora la capacidad de los elementos estructurales para soportar grandes presiones. Las fibras de acero al hormigón mejoran su durabilidad bajo todo tipo de tensiones. Para mejorar la resistencia a la tracción en los edificios de hormigón, el hormigón reforzado con fibras de acero ofrece una mayor resistencia a la fisuración y a la propagación de grietas.
Aparcamientos, patios de recreo, pistas de aeropuertos, pistas de rodaje, hangares de mantenimiento, caminos de acceso y talleres son ejemplos de usos de suelos de hormigón de fibra de acero.

● Fibra de PP para FRC
Es un polímero sintético a base de hidrocarburos. El hormigón reforzado con fibras de polipropileno (PPFRC) se compone de fibras discretas de polipropileno muy cortas que actúan como refuerzo interno para mejorar las propiedades del hormigón. Cuando se colocan en una matriz de hormigón, deben mezclarse durante un periodo de tiempo más largo para garantizar una óptima dispersión de las fibras en la mezcla de hormigón.

● Macrofibra para FRC
Las macrofibras, también conocidas como fibras estructurales, están diseñadas para soportar cargas, por lo que se utilizan para sustituir al refuerzo convencional en aplicaciones no estructurales, así como para reducir o eliminar el agrietamiento precoz y tardío.

Estas fracturas se extenderían por toda la superficie de la estructura si no se incluyeran macrofibras en el diseño de la mezcla, lo que normalmente provocaría un fallo. Cuando las macrofibras se incluyen en el diseño de la mezcla, unen los dos lados de la grieta, impidiendo que la fractura se extienda. El diseño estriado o escalonado proporciona un agarre más fuerte al hormigón, que es la razón por la que se utiliza.

● Fibra de PVA para FRC
Las fibras de PVA (alcohol polivinílico) son fibras monofilamento que se extienden por la matriz de hormigón, formando una red de fibras multidireccional que controla la retracción, resiste la abrasión y protege contra la dilatación y contracción térmicas. Puede utilizarse en lugar de la malla de alambre soldado y las barras de refuerzo como refuerzo principal.

● Malla de fibra para hormigón reforzado con fibra
En lugar de utilizar malla metálica, el hormigón con malla de fibra, también conocido como hormigón reforzado con fibra, utiliza fibras como uno de los componentes del diseño de la mezcla. La malla de fibra es un sustituto más reciente de la malla de alambre tradicional. Durante el proceso de mezclado, estas fibras se añaden al hormigón fresco.

Este hormigón con fibras se vierte y solidifica en la obra del mismo modo que el hormigón normal. Este hormigón es fácil de trabajar y está mejorando la forma de hacer suelos.

¿Qué 3 fibras son las mejores para el hormigón?

Microfibras sintéticas

En las primeras 10 horas tras el vertido, el hormigón con microfibras que contiene fibras de polipropileno disminuye eficazmente el comportamiento de retracción temprana. La razón es que estas fibras pueden absorber parte del agua y, por tanto, ralentizar el proceso de evaporación. . Estas fibras funcionan mejor en la reducción de las fracturas por contracción plástica y se utilizan habitualmente en relación con el refuerzo del hormigón.

● Para reducir el agrietamiento por contracción plástica.
La evaporación y la absorción son dos vías por las que el hormigón fresco absorbe agua, dando lugar a la contracción plástica. Para la aplicación prevista, mantenga el contenido total de agua de la mezcla de hormigón lo más bajo posible.

Esto puede conseguirse utilizando un alto porcentaje de áridos duros y sólidos sin recubrimientos de arcilla, así como aditivos reductores de agua de gama media o alta.

Fibras metálicas/Fibras de acero

Los pavimentos de hormigón de fibra de acero pueden reducir las fracturas en el hormigón endurecido y ofrecer la máxima resistencia a cargas severas, tanto dinámicas como estáticas.

Las fibras de acero ofrecen una gran variedad de ventajas, entre ellas:

• 1. El hormigón tiene una mayor capacidad de carga.
  2. Se está reduciendo el espesor de la losa de hormigón.
  3. Las fisuras del hormigón no afectan a la capacidad de carga.
  4. Aumenta la durabilidad.
  5. Mantenimiento económico
  6. Se ha mejorado la flexibilidad.

Los medios de fibra metálica se utilizan en aplicaciones de filtrado de líquidos y aire que exigen mucha resistencia al calor y a los productos químicos. Pueden soldarse en formas de filtro de alta resistencia. Existen filtros de fibra metálica limpiables y reutilizables. Vienen en una variedad de diámetros y están hechos de varios metales puros y aleaciones. Las fibras pueden utilizarse solas para diversos fines, o pueden transformarse en otros productos mediante diversos procedimientos de fabricación textil.

1. Para controlar la anchura de la fisura en hormigón endurecido
2. Macrofibras sintéticas/fibras estructurales

Las macrofibras sintéticas no se oxidan.

Como resultado, no se forman manchas de óxido en la superficie de las macrofibras. Además, cuando se permiten deformaciones mayores, las macrofibras sintéticas pueden utilizarse eficazmente en aplicaciones como revestimientos temporales para minas.

1. Para soportar la carga y, por tanto
2. Para sustituir el refuerzo tradicional en determinadas aplicaciones no estructurales
3. Para minimizar o eliminar tanto el agrietamiento precoz como el tardío.

Hasta aquí el intercambio de FRC y tipos de fibra. Más blogs por favor visite: https://fiberego.com/blog/.