Clase - Hormigones Especiales

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Hormigones
Especiales
Hormigon Convencional (HC)
VENTAJAS 
o Excelente comportamiento ante la acción del agua.
o Facilidad de diseñarse y moldearse.
o Económico y siempre disponible. 
o Requiere un mantenimiento mínimo.
o Elevada resistencia a compresión.
o Moderado consumo de energía para su fabricación.
o Muy buena durabilidad ante ambientes agresivos.
o Variedad de técnicas y productos para reparación.
o Puede diseñarse un hormigón a medida.
o La industria evoluciona constantemente.
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Hormigon Convencional (HC)
DEBILIDADES
1. Baja relación resistencia/peso.
2. Durabilidad baja en ambientes de agresividad muy severa.
3. Baja resistencia a impacto y tracción. 
4. Aspecto estético.
5. Cantidad y especialización importante de mano de obra para colocarlo.
6. Aspectos medioambientales, contaminantes y consumo materia prima.
7. Liberación de calor en ciertas obras.
8. Contracción por secado.
9. Tiempos de construcción lentos.
10. Dependencia considerable en la calidad de las técnicas constructivas.
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Los Hormigones Especiales…
Son aquellos que tienen propiedades superiores al HC. Se han desarrollado para
sobrellevar sus deficiencias o se utilizan técnicas especiales en su producción y
colocación.
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₪ Hormigones de Altas Prestaciones y Alta Resistencia
₪ Hormigones de Alta Resistencia Inicial
₪ Hormigones de Alta Durabilidad
₪ Hormigones Autocompactado
₪ Hormigones Masivos
₪ Hormigones Compactados a Rodillo
₪ Hormigón Liviano
₪ Hormigón Pesado
₪ Hormigón Proyectado
₪ Hormigón Reforzado con Fibras
Hormigones de Altas
Prestaciones y
Alta Resistencia
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Definición: El ACI define el HAP como aquel hormigón que cumple requisitos
especiales de performance y uniformidad que no siempre pueden ser alcanzados
rutinariamente usando solo materiales convencionales y prácticas normales de
mezclado, colocación y curado.
Resistencia a edad temprana
Hormigones de Alta Performance
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Hormigones de Alta Resistencia
Se define como hormigón de alta resistencia a aquel cuya resistencia
característica a la compresión, en probetas cilíndricas de 150 x 300 mm, a los 28
días, supera los 40 MPa.
La ACI adopta como definición los hormigones cuya resistencia es mayor a 50
Mpa.
< 50Mpa
50 a100 
Mpa
100 a 
150 Mpa
>150 MpaHormigón 
Convencional
Hormigón Alta 
Resistencia
Hormigón Muy 
Alta Resistencia 
Hormigón Ultra 
Alta Resistencia
Mecanismo de Falla
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Hormigones de Alta Resistencia
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Hormigones de Alta Resistencia
Aumento de resistencia de la matriz:
▧ Adecuada selección de los agregados (resistencia, textura rugosa, buena
adherencia, etc.).
▧ Reducción de la porosidad de la matriz (razón a/c, uso de aditivos, incorporación
de AM de alta calidad).
▧ Mejorar las zonas de transición (textura y porosidad de los agregados, tamaño
máximo reducido, baja razón a/c, elevado fluidez, inclusión de partículas ultra
finas, etc.).
▧ Eliminación de defectos a través de una adecuada trabajabilidad y
compactación.
▧ Reducir la formación de micro fisuras debido a inestabilidad dimensional
(deformaciones de origen térmico, por secado, contracción autógena, etc.).
Materiales Constituyentes
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Hormigones de Alta Resistencia
Cemento: con resistencia mínima a los 7 días de 30 Mpa, entre 400 y 550
kg/m3.
Adiciones Minerales: Entre un 5 a 20 %. Ceniza volante, humo de sílice o escoria
normalmente son obligatorios.
Agregados: Se debe prestar una atención especial al tamaño, forma, textura
superficial, mineralogía y limpieza de los agregados. Tamaños entre 10 a 20 mm.
Aditivos: Reductores de agua, retardadores, reductores de agua de alto rango o
súper-plastificantes.
Agua
Proporciones de la mezcla
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Hormigones de Alta Resistencia
Para dosificar un HAP se debe tener en cuenta que el uso de superfluidificantes
no constituye una opción sino que se debe considerar como uno más de los
materiales constituyentes. En los HAR, el número de variables a ajustar es mayor
y se interrelacionan entre sí.
▧ Relación a/c entre 0,25 a 0,40.
▧ CUC elevado 380 a 500 kg/m3
▧ La eficiencia en el mezclado puede ser un factor determinante en la 
elaboración de HAP ya que tiene mayor influencia que en el caso del HC. 
Ejemplo de Aplicación
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Hormigones de Alta Resistencia
El edificio de Two Union Square en Seatle uso
hormigón de resistencia a compresión de diseño de
131 MPA en su tubo de acero y columnas
compuestas de hormigón.
Hormigones de Alta
Resistencia Inicial
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Hormigones de Alta Resistencia Inicial
La alta resistencia inicial se puede obtener con el uso de una o la combinación de
varias de las siguientes recomendaciones, dependiendo de la edad en la cual se debe
alcanzar la resistencia especificada y las condiciones de la obra:
1. Cemento de alta resistencia inicial, tales como ASTM tipo III o HE.
2. Alto contenido de cemento (400 a 600 kg/m3).
3. Bajo relación agua-material cementante (0.20 a 0.45 en masa).
4. Temperatura más elevada del hormigón fresco. 
5. Mayor temperatura de curado.
6. Aditivos químicos.
7. Humo de sílice (u otro material cementante suplementario).
8. Curado a vapor o en autoclave.
9. Aislamiento para retener el calor de hidratación.
10. Cementos especiales de endurecimiento rápido.
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Hormigones de Alta Resistencia Inicial
Se usa en hormigones pretensados, para permitir la aplicación de esfuerzos más
pronto, el hormigón prefabricado para la rápida producción de elementos; para la
construcción rápida de hormigón colado en obra; para la reutilización rápida de
encofrados; en la construcción en clima frio, en la reparación de pavimentos para
reducir el tiempo de manutención; en pavimentos de rápida habilitación al tránsito y
muchos otros usos.
Hormigones de Alta
Durabilidad
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Hormigones de Alta Durabilidad
Hoy en día, se está enfocando en la alta durabilidad en ambientes severos,
resultando en estructuras con mayor vida útil. Pueden ser:
▧ Resistentes a la abrasión
▧ Resistencia a la Explosión
▧ Alta Permeabilidad
▧ Resistente a la Carbonatación
▧ Resistente a la Congelación y deshielo
▧ Resistentes a Ataque Químico
▧ Reactividad álcali-sílice
▧ Tasa de corrosión de refuerzo (alta resistividad)
Hormigones
Autocompactables
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Hormigones Autocompactables
El hormigón Autocompactante (HAC) es capaz de fluir y consolidarse bajo su propio peso.
Es suficientemente cohesivo para llenar todos los espacios de casi cualquier tamaño y
forma, sin segregación y exudación.
Parque Científico y Tecnológico de la Universidad de 
Oporto - Porto Portugal 2018
Platea de Fundación Circular 
Inicia en Japón 1980 por el profesor Okaruma. En Argentina a comienzos de año 2000.
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Hormigones Autocompactables
Esta tecnología se basa en el aumento de la cantidad de finos, sin cambiar el contenido
de agua, cambiando así el comportamiento reológico del hormigón.
El abajo contenido de agua garantiza
una alta viscosidad, permitiendo que el
agregado grueso flote en el mortero sin
segregarse. Para alcanzar un equilibrio
entre deformabilidad y estabilidad, el
contenido total de partículas más finas
que tamiz nº100 (150 μm) debe ser
elevado, normalmente cerca de 520 a
560 kg/m3. Se usan aditivos reductores
de agua de alto rango para conferir
plasticidad a la mezcla.
Reología de los HAC 
El hormigón se comporta como un fluido no
Newtoniano, es decir que para que se inicie su
movimiento, primero debe vencerse una cierta
tensión inicial, denominada Tensión Critica (τ0).
(τ) tensión de corte aplicada
(ϒ) Velocidad de deformación
(μ’) es el coeficiente de viscosidad y se denomina
viscosidad plástica.
(τ0) Cohesión del Hormigón. Esta propiedad está
ligada principalmente a la distancia entre las
partículas y depende, entre otros, de la superficie
específica del sólido y del contenido de agua en
suspensión.
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Hormigones Autocompactables
𝜏 = 𝜏 + 𝜇 ϒ
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Por definición, el HAC es un material que
posee una capacidad de deformación
suficiente como para poder llenar los
encofrados sin necesidad de vibración
mecánica interna o externa, sinsegregación
de los materiales componentes y con un bajo
riesgo de bloqueo con las armaduras.
Su comportamiento está definido por la
tensión crítica y la viscosidad plástica.
Hormigones Autocompactables
1. Un valor pequeño a nulo de τ0 de forma tal que el hormigón se comporte
aproximadamente como un fluido Newtoniano.
2. Un valor moderado de μ’ de forma de proveer al HAC de una adecuada resistencia a la
segregación.
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Utilizar un elevado contenido de material fino (450 a 600 kg/m3) o polvo
(partículas < 75 μm). Además se utilizan adiciones minerales tales como: escoria
granulada de alto horno molida, filler calcáreo, humo de sílice, ceniza volante, etc.
Incorporar un aditivo modificador de viscosidad (AMV) cuando no se utilizan
estas adiciones y se trabaja con menores contenidos de finos.
Emplear un contenido de agregado grueso inferior al correspondiente a una
mezcla HC y con un menor TM (12 mm a 20 mm), para disminuir la fricción entre
las partículas de agregado, aumentando la capacidad del hormigón para sortear
obstáculos, sin producir bloqueo.
Hormigones Autocompactables
La disminución de τ0 de la mezcla se puede lograr mediante el uso de aditivos súper-
plastificantes.
Con el objetivo de controlar la segregación (modificar la μ’) y evitar el bloque de
armaduras:
Autocapactabilidad
Se define como la capacidad que posee el hormigón para fluir luego de su
descarga, solo por la acción de su propio peso, llenando todos los espacios
dentro del encofrado permitiendo obtener un hormigón sin defectos y de
calidad uniforme.
Capacidad de llenado
Resistencia a la segregación o estabilidad
Capacidad de fluir entre pequeñas aberturas – obstáculos
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Hormigones Autocompactables
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Hormigones Autocompactables
Ensayos en Estado Fresco
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Hormigones Autocompactables
Los principales parámetros para
juzgar la calidad del HAC en estado
fresco son:
1. Fluidez (Consistencia)
2. Segregación (Cohesión)
3. Exudación
4. Poder autonivelante
5. Capacidad de pasaje
Ensayos
 Ensayo de Extendido y T50
 Ensayo U -Box
 Ensayo L –Box
 Ensayo de V – Funnel
 Ensayo de Capacidad de llenado
 Ensayo de J – Ring
 Ensayo para evaluar la 
Estabilidad estática
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Hormigones Autocompactables
Ensayo de Extendido y T50
Tipo 1: Extendido menor a 56 cm.
Tipo 2: Extendido entre 56 cm y 66 cm.
Tipo 3: Extendido mayor a 66 cm. 
Tipo A: T50 < 2 segundos. 
Tipo B: T50 > 2 segundos y < 4 segundos.
Tipo C: T50 > 4 segundos.
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Hormigones Autocompactables
Ensayo de U - Box
Mide la capacidad de sortear obstáculos y la 
deformabilidad de la mezcla. 
La altura alcanzada debe superar los 300 mm.
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Hormigones Autocompactables
Ensayo de L - Box
Permite evaluar conjuntamente la capacidad de llenado, la capacidad de sortear
obstáculos, y la capacidad de autonivelación.
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Hormigones Autocompactables
Ensayo de J - Ring
Diseñado para evaluar la capacidad de pasaje entre las barras de armadura de los
HAC.
Hormigón Masivo
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Hormigón Masivo
El ACI 116R define al hormigón masivo como cualquier volumen de hormigón cuyas
dimensiones son lo suficientemente grandes como para que sea necesario tomar
medidas para considerar la generación de calor provocada por la hidratación del cemento
y el consiguiente cambio de volumen a fin de minimizar la fisuración.
El CIRSOC: considera hormigón masivo al colocado en secciones macizas cuya menor
dimensión lineal sea igual o mayor de 75 cm.
Tecnología del HM
El factor fundamental que distingue al hormigón masivo del HC es el riesgo permanente de
fisuración por causas de origen térmico.
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Hormigón Masivo
∆θ = Elevación de temperatura adiabática (ºC)
q = calor de hidratación del cemento a la edad 
t. (kjoule/kg)
C = Contenido de cemento de la mezcla 
(kg/m3)
c = Calor especifico del hormigón (kjoule/kg)
δ = Densidad del hormigón (kg/m3)
200 kg/m3 - 32 ºC a 28 días
y aprox. 30ºC a los 7 días
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Hormigón Masivo
Cambios de temperatura
originan deformaciones,
las cuales de ser
impedidas originan
tensiones. En particular
estas tensiones son de
tracción y si superan a la
resistencia a tracción del
hormigón, este se fisura.
Características y Materiales Componentes
Similar al HC:
> cantidad de agregado grueso 
> T. Max. 
< % de arena
< % de cemento
< % de agua
< asentamiento (4 a 6 cm)
< temperatura de colocación 
< desarrollo de calor
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Hormigón Masivo
Se reduce la cantidad de cemento 
por m3, para reducir la generación de 
calor (100 -150 kg/m3). 
Aumento del TM orden de 150 
mm 
Reemplazando el cemento con 
AM (puzolanas, cenizas 
volantes, etc.)
Uso de aditivos plastificantes e 
incorporadores de aire que 
benefician la trabajabilidad.
Se utilizan cemento con bajo 
calor de hidratación.
Evolución de las Temperaturas
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Hormigón Masivo
Propiedades del HM
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Hormigón Masivo
Las contracciones por temperatura y las tensiones se desarrollan por dos fenómenos: 
Disipación del calor de hidratación del cemento y, Cambios en la temperatura entre el 
hormigón y el ambiente. 
15 cm 
1,5 Horas
1,5 m 
7 días
15 m 
2 años
Un muro enfriándose por ambos lados para disipar 
el 95% del calor tardaría. 
Hormigon Compactado 
Con Rodillo
Definiciones
Para presas dada por el ACI 207 5R, indica que el HCR es un hormigón de
consistencia seca, sin asentamiento, que en el estado fresco es
transportado, colocado y compactado usando equipamiento de
construcción de suelos.
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Hormigón Compactado con Rodillo
El ACI 325.10R [4] define el HCR para
pavimentos como una mezcla relativamente
rígida de agregados con TM no mayor de 19
mm, materiales cementiceos y agua, que es
compactada con rodillos y endurece como el
HC.
HCR para pavimentos y reparaciones rápidas
El HCR elaborado con elevado
contenido de materiales cementiceos
permite ser habilitado al tráfico a pocas
horas después de su terminación,
resultando ser muy útil para
reparaciones de rutas muy transitadas
o pistas de aeropuertos.
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Hormigón Compactado con Rodillo
HCR para presas
Las presas de gravedad construidas con HC presentan un alto costo y es muy lento su 
proceso constructivo. 
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Hormigón Compactado con Rodillo
Material extraído 
estabilizado con cemento
C: 60 a 140 kg/m3
Fc’: 8 a 10 Mpa
P: 10 -4 a 10-9 m/s
HCR Pobre
C: 100 a 150 kg/m3
Fc’: 12 a 16 Mpa
P: 10 -7 a 10-10 m/s
HCR Rico
C: 180 a 270 kg/m3
Fc’: 20 a 40 Mpa
P: 10 -10 a 10-13 m/s
HCR Ventajas
Menores contenidos de cemento y agua.
Menor contracción por secado debido al menor volumen de pasta.
Menor cantidad de juntas de contracción. 
Empleo de grandes contenidos de adiciones minerales y subproductos. 
Bajo calor de hidratación.
Menor costo de encofrados por la colocación en capas.
No es necesario el empleo de tuberías de enfriamiento en el caso de HM.
En presas, se tiene un menor costo relacionado con el transporte de un menor 
volumen de material y un diseño estructural más sencillo.
Alto grado de utilización de los equipos.
Menor tiempo de construcción ante la alta velocidad de ejecución.
Puesta en servicio en un lapso de tiempo cercano al término de la compactación. 
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Hormigón Compactado con Rodillo
Hormigón Liviano
Definición
Se define como hormigones livianos a los que presentan un peso unitario (PUV)
del orden de 1350 A 1850 kg/m3. Pueden ser clasificados en hormigones
livianos no resistentes, con resistencias moderadas y estructurales. Para que sea
estructural debe tener una resistencia a compresión > 17 Mpa a los 28 días.
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Hormigón Liviano
Aplicaciones
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Hormigón Liviano
Panteón Roma Siglo Ia I A.C.
Buques 1º Guerra mundial
Calzada Puente colgante de la bahía de 
San Francisco Oakland
Aplicaciones
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Hormigón Liviano
Southwestern Bell Telephone
en Kansas City. Hotel Park Plaza de St. Louis.
Hotel Statler Hilton en Dalas 
Ventajas del HL
Reducción del peso unitario del orden del 25%, comparado con el HC
Resistencias características de rotura a la compresión de hasta 70 MPa.
Módulo de elasticidad estático menor aldel HC pero vinculado con la 
resistencia a compresión.
Relación de Poisson comprendida entre 0.15 y 0.25, similar al HC.
Por sus características termo acústicas ofrece un ahorro significativo en el 
consumo de energía eléctrica, en particular en sitios de climas extremos.
No requiere compactación, su colocación y acabado son más económicos. 
Fraguado uniforme y controlado.
Buena aislación acústica.
Mayor resistencia al fuego que el HC.
Excelente trabajabilidad. 
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Hormigón Liviano
Desventajas del HL
Los agregados livianos pueden ser más caros que los normales, pero esta 
diferencia puede ser compensada con un menor costo de transporte e 
incluso puede influir en el tipo de cimentación favorable.
Debido a que el módulo de elasticidad es bajo se pueden producir mayores 
deformaciones a las de un HC.
No se puede determinar el grado de incidencia en la relación agua-cemento 
debido a su gran absorción.
La contracción por secado es mayor a la del HC y por lo tanto debe tenerse 
en consideración en el dimensionado de los elementos constructivos.
Debido a su gran absorción se presentan problemas de corrosión del hierro, 
pero este problema se reduce al aumentar el recubrimiento. 
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Hormigón Liviano
Hormigón Pesado
Definición
Un hormigón pesado o de alta densidad es aquel que se elabora con agregados
con características especiales (en particular, agregados de mayor densidad
comparados con los utilizados para los hormigones convencionales) que
confieren estas características a la mezcla. Para los hormigones pesados la
densidad pueden variar usualmente entre 2900 y 4900 kg/m3, llegando incluso
a valores especiales de 6400 kg/m3.
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Hormigón Pesado
Hormigon Proyectado
Definición
El hormigón lanzado, también conocido como proyectado, es un mortero o un
concreto con agregado pequeño que se lanza neumáticamente contra la
superficie a una alta velocidad. Fue desarrollado en 1911. La mezcla
relativamente seca se consolida a través de la fuerza de impacto y se la puede
colocar tanto en superficies verticales como horizontales, sin despegarse.
Hay dos procesos de aplicación del concreto lanzado: Vía seca y vía húmeda.
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Hormigón Proyectado
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Hormigón Proyectado
Vía seca. Vía húmeda
Materiales componentes
Densidad y resistencia similar ala HC ( fc’ 25 a 45 Mpa).
Se puede usar agregados de TM de hasta 19 mm, usualmente por vía
húmeda se utiliza hasta 9,5 mm.
Generalmente entre 25 a 30 % de grava.
Se emplean materiales cementantes suplementarios como ceniza volante y
humo de sílice. Mejoran la trabajabilidad, la resistencia química y
durabilidad.
Aditivos aceleradores de fragüe, para permitir la acumulación de capas de
hormigón proyectado en una sola pasada, y reduce el tiempo de fraguado.
También puede incorporarse fibras.
Relación a/mc < 0,55.
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Hormigón Proyectado
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Hormigón Proyectado
Hormigon Reforzado
Con Fibras
Definición 
El American Concrete Institute
define el Hormigón Reforzado con
Fibras (HRF) como un hormigón
realizado con cementos hidráulicos
que contiene agregado fino o fino y
grueso y fibras discontinuas. Se
hace referencia al uso de fibras
cortas, discretas, distribuidas
uniformemente dentro de una
matriz frágil, generalmente
orientadas al azar.
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Hormigón Reforzado con Fibras
Interacción Matriz - Fibras
Las fibras mejorar la resistencia del material a tensiones de tracción, mejora la
capacidad de deformación y controla el proceso de deformación.
Las fibras producen una acción de costura o puente a través de las fisuras que
permite la transmisión de esfuerzos y confiere al material compuesto una
resistencia adicional.
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Hormigón Reforzado con Fibras
BS EN 14488 Plate Test
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Aplicaciones del HRF
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Hormigón Reforzado con Fibras
Pisos Industriales y Pavimentos
Aplicaciones del HRF
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Hormigón Reforzado con Fibras
Premoldeados
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Hormigón Reforzado con Fibras
Hormigón proyectado
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Hormigón Reforzado con Fibras
Hormigón de Ultra Alta Resistencia Reforzado con 
Fibras expuesto a cargas explosivas
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Hormigón Reforzado con Fibras
Hormigón de Ultra Alta Resistencia Reforzado con 
Fibras expuesto a cargas explosivas
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Hormigón Reforzado con Fibras
Cara posterior
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Hormigón Reforzado con Fibras
Combinando tres tecnologías podemos lograr un Hormigón de Ultra Alta Resistencia
Reforzado con Fibras HUARRF
 Hormigón Autocompactables
 Hormigón de Alta Resistencia
 Hormigones Reforzados con Fibras
Flexión en placas de HUARRF
Fc’ 190 Mpa
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HUARRF
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Hormigón Reforzado con Fibras
Gracias!
Preguntas?
Puedes consultarme por WhatsApp o
maria-carlino@hotmail.com
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