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El Subgrupo de Fibras de la Secretaría Técnica del Comité de Concretos del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) está estudiando y desarrollando normas técnicas colombianas
con base en la experiencia internacional y en las necesidades del mercado interno de las fibras. He aquí algunos aspectos de sus estudios.
El uso de las fibras en materiales de construcción se remonta hasta antes de la aparición del cemento Pórtland y del concreto. Fibras naturales como pasto, fique, junco y pelo animal han sido tradicionalmente agregadas al adobe para disminuir su tendencia a la fisuración y mejorar el desempeño del material a esfuerzos de tensión. La introducción de “agregados” de forma específica y una resistencia a la tracción superior a la matriz en la que están embebidos, ha conferido cualidades adicionales que no alcanzarían, sin dicho refuerzo, el adobe, el yeso, el estuco, la cerámica o el concreto. Durante los últimos cincuenta años el empleo y estudio de las fibras en la construcción ha llevado al desarrollo y fabricación de tipos específicos de fibras que responden a diferentes necesidades. Hoy, existen, y se usan dentro de la composición del concreto, fibras de vidrio (especialmente resistentes a los álcalis), polipropileno, polivinilos, polietilenos, acero, carbono, entre otros. Cabe decir que las fibras tienen dos usos específicos en función de su trabajo dentro de la mezcla de concreto y de sus características físicas:

Microfibras
Son fibras de plástico, polipropileno, polietileno o nylon, que ayudan a reducir la segregación de la mezcla de concreto y previenen la formación de fisuras durante las primeras horas de la colocación del concreto o mientras la mezcla permanece en estado plástico. Los mejores resultados se obtienen con fibras multifilamento, cuyas longitudes oscilan entre los 12 y 75 mm y se dosifican en el concreto entre 0.6 kg/m3 y 1 kg/m3.
Macrofibras
Son de materiales como acero, vidrio, sintéticos o naturales fique y otros, los cuales se usan como refuerzo distribuido en todo el espesor del elemento y orientado en cualquier dirección. Las fibras actúan como la malla electrosoldada y las varillas de refuerzo, incrementando la tenacidad del concreto y agregando al material capacidad de carga posterior al agrietamiento. Otro beneficio del concreto reforzado con fibras (CRF) es el incremento de resistencia al impacto. Adicionalmente, controlan la fisuración durante la vida útil del elemento y brindan mayor resistencia a la fatiga. Su diámetro oscila entre 0.25 mm y 1.5 mm, con longitudes variables entre 13 mm y 70 mm. La más importante propiedad del CRF es la tenacidad, descrita como la capacidad de absorción de energía de un material, que se refleja en el concreto una vez se han presentado fisuras, momento en que las fibras trabajan como refuerzo.

Clasificación de las fibras

Fibras de polipropileno, vidrio y nylon
Estos materiales se usan como microfibras destinadas a prevenir la fisuración del concreto en estado fresco o durante edades tempranas debido a la retracción plástica. Están diseñados para ser compatibles con el ambiente altamente alcalino de la matriz del concreto; sin embargo, en su caso particular, las fibras de vidrio deben ser resistentes a los álcalis. Algunas fibras existentes en el mercado pueden contener aditivos destinados a combatir bacterias o aumentar el asentamiento. Normalmente se usan bajas dosificaciones en masa, de alrededor de 1 kg/m3.

Fibras de acero
Dependiendo del sistema de fabricación, hay fibras de diferentes tamaños, secciones, rugosidad superficial y formas. Pueden ser trefiladas en frío, cortadas o maquinadas. Su forma puede ser variable, recta, ondulada o con aplastamientos. Normalmente tienen deformaciones a lo largo de la fibra o en sus extremos. Esta última modalidad es más eficaz para aumentar la adherencia en el concreto. Para comparar una fibra con otra se utilizan tres conceptos: relación de esbeltez, anclaje y resistencia a la tracción del alambre. Una forma fácil de comparar el desempeño de dos fibras, es revisando la relación de esbeltez (longitud/diámetro).

Las dosificaciones de fibras de acero oscilan normalmente entre 15 y 25 kg/m3 para pisos convencionales. En pisos sin juntas, normalmente se emplean dosificaciones mayores de 30 kg /m3 y para aplicaciones en concretos lanzados como los utilizados en túneles la dosificación es de 40 kg/m3.

Fibras sintéticas
Investigaciones realizadas en Estados Unidos, Canadá y Australia han comprobado que las fibras sintéticas (polietilenos y polipropilenos densos, entre otras) debidamente diseñadas, pueden usarse exitosamente como alternativa tradicional a la malla eletrosoldada.
En este caso, las fibras sintéticas se clasifican dentro del grupo de las macrofibras, cuyo efecto principal dentro del concreto es asegurar una tenacidad acorde con las necesidades del diseño estructural.
Al igual que las fibras metálicas, las macrofibras están diseñadas para mejorar las características mecánicas del concreto y se suministran en longitudes y diámetros distintos. La proporción de la mezcla depende de la longitud y el diámetro, pero las dosificaciones usualmente empleadas están comprendidas entre 1 y 2% en volumen (9 a 18 kg/m3), si bien existen aplicaciones con contenidos mínimos del 0,1%, o máximos del 8%, en volumen.

	Cuadro comparativo del desempeño de dos fibras
Relación de esbeltez		(Longitud/ diámetro)	Fibras por kilogramo	Dosificación (Kg/m3)	Total fibras por metro cúbico
80		60 mm/0.75 mm	4,600	30	13,8000
45		50 mm/1.05 mm	2,800	30	84,000

Propiedades y ensayos aplicables a las fibras
El rol principal de las fibras está ligado a dos aspectos principales: el control de la propagación de una fisura en un material en estado de servicio, reduciendo la abertura de las fisuras, y la transformación del comportamiento de frágil a dúctil de un material. El aspecto más importante del desempeño mecánico para el CRF es el comportamiento a la tensión.
Sin embargo, es complicado realizar ensayos uniaxiales de resistencia a la tensión, especialmente si se busca conocer la respuesta del material después de la carga máxima. Las propiedades en estado fresco tienen influencia de la geometría de las fibras y la dosificación de las mismas. La manejabilidad del CRF depende de la dosificación en volumen de las fibras, la geometría, el estado superficial y el enlace entre ellas, las dimensiones de los agregados y su cantidad relativa.

El ensayo de asentamiento con el cono de Abrams en el CRF presenta ciertas dificultades, ya que la matriz del concreto en la mayor parte de los casos es cohesiva y no fluye libremente. Por su parte, para determinar la resistencia al impacto del concreto en el ICONTEC se realizaron dos tipos de ensayo:

Método de Placa Impactada y Drop-weight test (ACI–544.2R-89). Cabe decir que el ensayo adecuado para medir la fluidez en este tipo de concreto es por medio del cono invertido, en el cual se utiliza una vibración interna.
Tenacidad
La tenacidad es la propiedad que tiene en cuenta de manera simultánea la capacidad de un material tanto para resistir una carga como para deformarse. Es una medida de absorción de energía que se expresa en unidades de fuerza por distancia (N x mm). Esta propiedad se determina en ensayos de flexión sobre vigas o placas donde se registran la carga y la deflexión.
Resistencia al impacto
La resistencia al impacto es la energía de rotura sobre una carga impulsiva. Normalmente se obtiene de un ensayo que incluye una tableta, simplemente apoyada en su perímetro, al centro de la cual se deja caer varias veces una esfera desde una altura estándar.

Parámetros de diseño para losas en CRF
Losas de contrapiso
Para el diseño de las losas de concreto reforzadas con fibras hay que tener en cuenta diversos parámetros como: la resistencia del suelo que está por debajo de la losa, la magnitud y tipo de cargas que actúan sobre la losa y las características del concreto, en donde está intrínseca la calidad de la fibra que se esté colocando. Naturalmente, se tienen en cuenta características como la relación de esbeltez y dosificación de las fibras que le aportan cualidades al concreto.

	Principales normas que evalúan las propiedades del concreto reforzado con fibras
Ensayo		Nombre de la norma
Asentamiento		NTC 3696. Método de ensayo para determinar el tiempo de fluidez del concreto reforzado con fibras a través del cono de asentamiento invertido (ASTM 995).
Flexión		ASTM 1018 Standard Test Method for Flexural Toughness and First-Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam UIT Third-Point Loading). Esta norma fue derogada por ASTM (Norma Histórica).
Tenacidad		EFNARC-DE235. Método de ensayo para la determinación de la absorción de la energía (Tenacidad del concreto). Esta Norma está en evaluación por el ICONTEC.
Especificación		DE 097. Especificaciones para concretos convencionales y lanzados reforzados con fibras (Documento de referenciaASTM 1116). Esta Norma está en evaluación por el ICONTEC.
Tenacidad		ASTM 1550 (Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete (Using Centrally Loaded Round Panel).
Resistencia residual		ASTM 1399 (Standard Test Method for Obtaining Average Residual-Strength of Fiber-Reinforced Concrete).
Flexión		ASTM 1609 (Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading).
Cantidad de fibras		JSCE N3 June 1984 Part III-2 Method of tests fo steel fiber reinforced concrete.
Resistencia al impacto		Para determinar la resistencia al impacto del concreto se realizaron dos tipos de ensayo: Método de Placa Impactada y Drop-weight Test (ACI-5442R-89)

Capacidad del terreno de fundación
Se puede obtener por medio del Módulo de Resiliencia (k) donde se mide la compresibilidad del suelo, también es conocido como Módulo de Reacción de la Subrasante o Módulo de Elasticidad Equivalente del Suelo (Eg), el CBR (California Bearing Ratio) y con la Prueba de Penetración con Cono (CPT).
Características de las cargas
Las condiciones de carga a las que va a estar sometida una losa de contrapiso deben evaluarse cuidadosamente. Algunas de ellas se relacionan a continuación:
1. Cargas únicas concentradas (cercanas o alejadas de esquinas y/o juntas).
2. Cargas múltiples concentradas (dos en fila, tres en fila, cuatro en fila, cuatro en rectángulo) y cada una de las posibilidades de carga que puedan estar localizadas cerca o lejos de esquinas o juntas.
3. Cargas uniformemente distribuidas.
4. Línea de carga (lejos o cerca de juntas y/o esquinas)
5. Esfuerzos por retracción de fraguado de concreto (lejos o cerca de esquinas o juntas).
6. Esfuerzos por temperatura (lejos o cerca de juntas o esquinas) que pueden producir alabeos de la losa.
7. Consideraciones de juntas (consideraciones de dovelas, juntas de contracción, unión de dos juntas de contracción y juntas libres).
Nota: Este artículo apareció en la revista Noticreto, núm. 84, agosto/septiembre/octubre de 2007