Análisis físico-mecánico de concreto autocompactante f’c=280 kg/cm² con adición de fibra de sisal para mitigar segregación y contracción por secado

Abstract

La presente investigación evaluó el comportamiento físico-mecánico del concreto autocompactante con resistencia f’c = 280 kg/cm² adicionado con fibra de sisal, con el objetivo de mitigar los fenómenos de segregación y contracción por secado, al tiempo que se mejoraban las propiedades mecánicas y la durabilidad del material. Se caracterizó la fibra mediante tratamiento alcalino de mercerización, logrando un pH cercano a 6 y un diámetro promedio de 22–25 µm, optimizando su compatibilidad química y mecánica con la matriz cementicia. Se elaboraron mezclas con diferentes proporciones de fibra (0.50 %, 1.25 % y 2.00 % en volumen) y se evaluaron sus propiedades en estado fresco y endurecido. Los resultados indicaron que la dosificación óptima es 1.25 %, alcanzando mejoras significativas: resistencia a compresión (+22.6 %), flexión (+7 %), tracción indirecta (+16.8 %) y módulo de elasticidad (+27 %). Asimismo, la contracción por secado se redujo hasta en un 23 % y la segregación interna mejoró en un 38.7 %, evidenciando una mayor cohesión y estabilidad de la mezcla. Por encima del 2.00 % de fibra, se observaron disminuciones en la trabajabilidad y homogeneidad debido al exceso de refuerzo. Desde el punto de vista económico, la incorporación de 1.25 % de fibra de sisal resultó rentable (índice 1.113), al combinar mejoras mecánicas y durabilidad con un bajo costo de producción. Los resultados confirman que el concreto autocompactante reforzado con fibra de sisal constituye una alternativa técnica, sostenible y económicamente eficiente, especialmente para elementos estructurales y pavimentos expuestos a esfuerzos combinados, ofreciendo soluciones duraderas y respetuosas con el medio ambiente.

This research evaluated the physical and mechanical behavior of self-compacting concrete (SCC) with a compressive strength of f’c = 280 kg/cm² reinforced with sisal fibers, aiming to mitigate segregation and drying shrinkage while improving mechanical properties and durability. The fibers were chemically treated through alkaline mercerization, achieving a nearneutral pH of 6 and an average diameter of 22–25 µm, enhancing chemical and mechanical compatibility with the cementitious matrix. Mixtures with different fiber contents (0.50 %, 1.25 %, and 2.00 % by volume) were prepared and tested in both fresh and hardened states. The results showed that the optimal dosage is 1.25 %, which led to significant improvements in compressive strength (+22.6 %), flexural strength (+7 %), indirect tensile strength (+16.8 %), and modulus of elasticity (+27 %). Additionally, drying shrinkage decreased by up to 23 % and internal segregation improved by 38.7 %, indicating greater cohesion and stability. Fiber contents above 2.00 % reduced workability and homogeneity due to excessive reinforcement. Economically, incorporating 1.25 % sisal fiber was feasible (benefit-cost index 1.113), combining enhanced mechanical performance and durability with low production costs. The results confirm that sisal fiber-reinforced SCC is a technically viable, sustainable, and costeffective alternative for structural elements and pavements exposed to combined stresses, offering durable and environmentally friendly construction solutions.