Evaluación de las propiedades de resistencia y durabilidad del concreto adicionando fibras de acero entrefilado en zonas costeras

Abstract

Esta investigación evaluó el comportamiento del concreto hidráulico para pavimento rígido en zonas costeras, específicamente en la ciudad de Pimentel, mediante la incorporación de diferentes porcentajes de fibras de acero entrefilado tipo Sika Fiber CHO 80/60 (1%, 1.5%, 2% y 2.5% en peso). Se estableció un diseño de mezcla patrón (f’c = 280 kg/cm²) con agregados convencionales, a partir del cual se compararon los efectos de la incorporación de fibras sobre las propiedades mecánicas (compresión, tracción, flexión), la durabilidad (permeabilidad, penetración de cloruros, capilaridad), resistencia a la abrasión, fisuración por retracción plástica y rentabilidad económica. Los resultados demostraron que el 1% de fibras representa el mejor equilibrio entre resistencia estructural, control de fisuración y viabilidad económica, con un incremento de resistencia a compresión del 7.58%, a tracción del 3.46% y una reducción del 54.38% en el ancho de fisura, respecto al concreto patrón. Por otro lado, mayores dosificaciones (2.5%) mejoraron significativamente la resistencia a la abrasión y eliminaron totalmente la fisuración, pero a costa de una mayor permeabilidad, menor trabajabilidad y un incremento del 112.66% en el costo por m³. Se concluye que una dosificación controlada de fibras metálicas es eficaz para mejorar el rendimiento del concreto en ambientes agresivos, siendo la proporción del 1% la más adecuada para combinar eficiencia técnica y económica.

This research evaluated the performance of hydraulic concrete for rigid pavements in coastal areas, specifically in the city of Pimentel, by incorporating different percentages of steel fibers (Sika Fiber CHO 80/60) at 1%, 1.5%, 2%, and 2.5% by weight. A control mix design (f’c = 280 kg/cm²) with conventional aggregates was established, and the effects of fiber addition were compared in terms of mechanical properties (compressive, tensile, and flexural strength), durability (permeability, chloride ion penetration, capillary absorption), abrasion resistance, plastic shrinkage cracking, and economic feasibility. Results showed that 1% fiber content offers the best balance between structural strength, cracking control, and cost-efficiency, with a 7.58% increase in compressive strength, 3.46% increase in tensile strength, and a 54.38% reduction in crack width compared to the control mix. Higher dosages (2.5%) significantly improved abrasion resistance and eliminated cracking, but at the expense of higher permeability, reduced workability, and a 112.66% increase in cost per cubic meter. It is concluded that a controlled dosage of steel fibers is effective in enhancing concrete performance in aggressive environments, with 1% being the most suitable proportion for achieving both technical and economic efficiency.