BR112013007348B1

BR112013007348B1 - Barra de reforço, e, método para manufaturar barras

Info

Publication number: BR112013007348B1
Application number: BR112013007348-9A
Authority: BR
Inventors: Per Cato Standal; Leonard W. Miller
Original assignee: Reforcetech Ltd.
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2020-03-31
Also published as: PE20151704A1; EA025976B1; MY162784A; CA2813703C; JP2014502319A; KR20140032350A; US20240109811A1; EP2630100A4; SG189020A1; IL225335A; KR20210047372A; AU2011318673B2; PE20142423A1; CA2813703A1; HK1184430A1; AU2011318673A1; EP2630100A1; CO6690809A2; DOP2013000088A; WO2012053901A1

Abstract

barra de reforço, método para manufaturar barras, uso de fibras curtas. a invenção refere-se a barras de reforço para estruturas de concreto, compreendendo um grande número de fibras paralelas contínuas, preferivelmente feitas de basalto, carbono, fibra de vidro ou similares, embutidas em uma matriz curada, as barras preferivelmente tendo um comprimento médio de 20 mm a 200 mm e um diâmetro médio de 2 mm a 10 mm, cada barra sendo feita de pelo menos um feixe de fibras compreendendo numerosas fibras paralelas, preferivelmente retas, tendo uma seção transversal cilíndrica e ditas barras sendo providas com um formato e/ou textura de superfície que contribui para boa ligação com o concreto. pelo menos uma parte da superfície de cada barra sendo deformada antes do ou durante o estágio de cura da matriz por meio de: a) um ou mais cordões de um material elástico ou inelástico, porém tensionado, sendo helicoidalmente enrolados em torno de dito pelo menos um feixe de fibras paralelas retas antes da cura da matriz em que as fibras são embutidas, mantendo as fibras em um estado paralelo durante a cura e provendo uma superfície externa desnivelada em uma direção longitudinal das barras de reforço, e/ou b) pelo menos uma seção deformada e/ou pelo menos uma extremidade de cada barra de reforço; desse modo produzindo uma superfície áspera. a invenção também refere-se a um método para manufaturar barras de reforço e para uso de tais fibras curtas.

Description

“BARRA DE REFORÇO, E, MÉTODO PARA MANUFATURAR BARRAS”

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um elemento de reforço para uso em relação com estruturas a serem fundidas, tais como, por exemplo, estruturas de concreto.

[002] Mais especificamente, a presente invenção refere-se a barras de reforço para estruturas de concreto e a um método para manufaturar tais barras, compreendendo um grande número de fibras paralelas contínuas, ligeiramente tensionadas para trabalhar juntas, preferivelmente feitas de basalto, carbono, fibra de vidro ou similar, embutidas em uma matriz curada, as barras preferivelmente tendo um comprimento médio de 20 mm a 200 mm e um diâmetro médio de 0,3 mm a 3 mm, cada barra sendo feita de pelo menos um feixe de fibra compreendendo um número de fibras paralelas, preferivelmente retas, tendo uma seção transversal cilíndrica ou oval e ditas barras sendo providas com um formato e/ou textura de superfície para propriedades de ligação.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [003] O concreto não armado é forte na compressão, porém é muito fraco na tração, resultando em falha em baixo esforço de tração. Portanto, é uma prática estabelecida adicionar fibras de pequeno comprimento no concreto na ocasião da mistura dos ingredientes de concreto. A fibra misturada com o concreto durante a mistura dispersa-se em todas direções em uma maneira aleatória e provê efeito de reforço em todas as direções dentro do concreto curado, endurecido. A adição de fibra muda o modo de fissuramento de macrofissuramento para microfissuramento. Modificando-se o mecanismo de fissuramento, as macrofissuras tornam-se microfissuras. As larguras das fissuras são reduzidas e os esforços de fissura por tração finais do concreto são aumentados. A ligação mecânica entre a fibra embutida e a

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 20/57 / 29 matriz de aglutinante provê esta redistribuição de tensões. Adicionalmente, a capacidade de modificar o modo de fissura resulta em benefícios quantificáveis, reduzindo o microfissuramento que resulta em reduzida permeabilidade e aumentada resistência a abrasão de superfície, resistência ao impacto e resistência à fadiga. Este tipo de concreto é conhecido como concreto reforçado por fibra.

[004] O uso de reforço de polímero reforçado por fibra (FRP) resistente a corrosão foi também anteriormente proposto para estruturas de transporte, particularmente aquelas expostas a sais de descongelamento e/ou localizadas em ambiente altamente corrosivo. Fibras de vidro, carbono e aramida são comumente usadas na manufatura de barras de reforço para tais aplicações de concreto.

[005] Desenvolvimentos recentes na tecnologia de produção de fibra permitem a produção de barras poliméricas de reforço de fibra de basalto (BFRP), manufaturadas de fibra de basalto que é feita de rocha basáltica. As fibras de basalto têm boa faixa de desempenho térmico, elevada resistência à tração, resistência a ácidos, boas propriedades eletromagnéticas, natureza inerte, resistência à corrosão, radiação e luz UV, vibração e carga de impacto. Os produtos BFRP são disponíveis em uma variedade de formas, tais como varas retas, laços, malha bidimensional e espirais.

[006] Outras áreas de uso de fibras para estruturas de reforço são camadas ou revestimentos de concreto a serem usados em paredes de túnel, para evitar que rocha caia ou como um meio de evitar incêndios. Tal concreto é lançado na superfície e é comumente indicado como gunite ou shotcrete (concreto projetado), bem como lajes de concreto premoldadas ou elementos de concreto pré-fabricados.

[007] A fim de evitar os efeitos consequenciais de deformação durante os estágios de cura, isto é, para evitar formação de pequenas ou maiores fissuras durante o estágio de cura, têm sido usadas fibras. Um tipo de

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 21/57 / 29 fibra usada é fibras de aço tendo um comprimento na região de 2 - 5 cm e um diâmetro de aproximadamente 1 mm. A fim de prover suficiente ligação com o concreto, as extremidades de tais fibras são tornadas planas, assim provendo cabeças estendidas. A finalidade de dito reforço de fibra de aço é evitar fissuramento durante o estágio de cura do concreto verde.

[008] Também reforços de fibra feitos de um grande número de fibras de vidro, aramida ou carbono paralelas, embutidas em uma matriz e curadas foram anteriormente propostos serem usados em vez de ou em adição a fibras de aço.

[009] O GB 2 175 364 A refere-se a um membro de reforço na forma de longas hastes ou barras de reforço contínuas alongadas retas, tendo pelo menos uma projeção em sua superfície, que é formada enrolando-se um material semelhante a cordão na superfície circunferencial de um núcleo sintético reforçado com fibra. O material semelhante a cordão é formado torcendo-se feixes de fibra contínuos em um passo na faixa de três voltas por dez cm a quinze voltas por dez cm. Os feixes de fibra compreendem vidro ou carbono, ou boro, ou metal ou fibras naturais ou sintéticas.

[0010] A US 5.182.064 descreve um método para produzir uma longa haste plástica reforçada com fibra alongada, tendo nervuras em sua superfície impregnando-se um material de reforço que tem feixes de fibra longa contínuos com uma resina líquida não curada. Um membro de formação de nervura é separadamente preparado impregnando-se um material de reforço de feixe de fibra com uma resina líquida não curada. Uma haste plástica reforçada com fibra é formada helicoidalmente aplicando-se o membro formador de nervura e juntos curando os dois membros em um corpo inteiriço.

[0011] A JP 4224154 descreve um membro de reforço para concreto tendo elevadas intensidade de adesão e resistência à tração enrolando-se fios espessos e fios finos em torno de um material de núcleo compreendendo fibra

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 22/57 / 29 de reforço e resina termocurável e curado enquanto formando uma camada de revestimento áspera com um termoendurecedor.

[0012] A JP descreve como melhorar a resistência de reforço do cimento formando-se projeções conformadas em anéis projetando-se para fora, ou extremidades planas, em feixes de fibras alongadas, embutidas em um material muito espesso, cortando-se estes em feixes de fibra curta dispostos em uma direção e embutidos em uma matriz de resina.

[0013] JP 1207552 descreve uma solução em que uma resina termoplástica é reforçada com feixes de fibra de reforço orientados em uma direção e sendo então aplicado nela um processo de curvatura. Onde o processo de curvatura for para ser aplicado, um fio consistindo da mesma fibra que a fibra de reforço mencionada é enrolado em torno e pó consistindo de carbeto de silício, óxido de alumínio, aço inoxidável etc., com rica propriedade de fixação em concreto, é afixado nas periferias da haste, a fim de aumentar a intensidade de fixação de um membro de reforço ao concreto.

[0014] CN 2740607 descreve uma estrutura de fibra reforçada para concreto. A fibra é uma fibra de elevado polímero, que é provida com uma superfície áspera. O formato de seção transversal da estrutura de fibra reforçada pode ser um formato de seis folhas ou um formato de cinco folhas. Um formato de perfil pode ser um formato de onda ou um formato de dentes de serra. O diâmetro da fibra é entre 0,5 mm e 1,0 mm. O comprimento da fibra é entre 40 mm e 75 mm. A estrutura de fibra tem elevada resistência à tração, baixo módulo elástico, forte resistência à acidez e alcalinidade e um leve peso específico. A fibra é usada para controlar fissuras no concreto durante o estágio de cura.

[0015] CN 201236420 descreve um material nervurado que pode ser usado em construção em vez de barras de aço de reforço. O material nervurado compósito de fibra é uma barra seccional cilíndrica dobrável, formada por colagem e composição de uma pluralidade de feixes de núcleo de

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 23/57 / 29 fibra de basalto e um substrato de resina revestindo o feixe de núcleo de fibra de basalto. As barras são unidades longas de um tamanho similar ao das barras de reforço de aço convencionais.

[0016] A EP 2087987 descreve um método e um dispositivo para introduzir fibras de aço mais longas em concreto, usando-se um dispositivo fixado sobre ou próximo a um bico de concreto, onde as fibras são cortadas e lançadas dentro do fluxo de concreto através de um tubo, diretamente dentro do misturador de concreto.

[0017] As JP2007070204 e JP 2008037680 descrevem um feixe de fibra de carbono na forma de um fio empilhado de dois ou mais feixes de fibra de carbono. O feixe de fibra de carbono é torcido 50-120 por metro e tem um comprimento da ordem de 5 - 50 mm. O feixe de fibra de carbono tem intervalo corrugado de 3 - 25 mm. O feixe de fibra de carbono chato, tendo relação de largura/espessura de 20 ou mais, é torcido e processado. A área de seção transversal do fio é de 0,15 - 3 mm.

[0018] O WO 98/10159 descreve fibras, contínuas ou descontínuas, e barras tendo geometrias otimizadas para uso em reforço de cimento, cuja área de seção transversal é poligonal. As geometrias são projetadas para aumentar a relação da área de superfície disponível para ligação entre a fibra e a matriz com a área de seção transversal da fibra.

[0019] As US 2001/0051266 e US 2004/0018358 descrevem fibras que são micromecanicamente deformadas, de modo que são achatadas e têm deformações de superfície para melhorado contato com o material matriz, o material matriz entre outras coisas pode ser concreto. As fibras têm preferivelmente um comprimento na região de 5 - 100 mm e uma largura média de 0,5 - 8 mm, as fibras sendo feitas de um ou mais polímeros sintéticos ou metal, tal como aço.

[0020] O WO 02/06607 descreve fibras a serem usadas em misturas de concreto, as fibras sendo chatas o achatadas e têm uma primeira e segunda

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 24/57 / 29 extremidades chatas ou achatadas opostas, que são torcidas fora de fase e que definem entre elas um corpo de fibra helicoidal alongado intermediário. As fibras têm um comprimento médio de cerca de 5 - 100 mm e largura média de 0,25 - 8,0 mm e espessura média de o,00 - 3,00 mm. As fibras são feitas de polipropileno ou polietileno.

[0021] É também feita referência à WO 20093/025305, pertencente ao requerente, tal publicação sendo incluída pela referência tanto com respeito ao método de fabricação como à configuração e construção de barras de reforço compostas alongadas.

[0022] É uma necessidade para um tipo aperfeiçoado de reforço que em uma maneira simples seja adequado para reparar estruturas de concreto fissuradas convencionais, reforçadas com reforço de aço convencional, de modo que o reforço de aço exposto possa ser selado completamente e, além disso, restaure e possivelmente proveja integridade estrutural aumentada da estrutura de concreto fissurada.

[0023] É ainda uma necessidade para prover reforço para estruturas de concreto evitar a necessidade de reforço complexo ou convencional colocado in situ, baseando o reforço em reforço mais ou menos aleatoriamente colocado dentro do concreto verde, reduzindo a exigência de ou pelo menos parte do reforço convencional.

[0024] Além disso, há necessidade de um método eficaz e aperfeiçoado para produzir as barras de fibra curta e para melhorar o efeito de ligação entre o concreto circundante e as barras curtas.

[0025] Há também necessidade de um reforço de barra curta, que contribua para a resistência do concreto também nos estágios subsequentes à cura completada do concreto.

[0026] Deve também ser apreciado que há necessidade de um reforço livre de manutenção, confiável, em que acesso seja limitado para instalação de reforço de barra ou para uso em processos em que a maquinaria

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 25/57 / 29 automatizada limite a oportunidade de usar reforço de barra reta ou armações de reforço pré-fabricadas ou colocadas in situ, incluindo estruturas tais como lajes, tubos, bueiros de drenagem, pavimento, âncoras marinhas etc.

[0027] Na maioria dos documentos referidos acima, as fibras plásticas usadas são escolhidas de um grupo tendo um peso específico, contribuindo para um peso específico total das fibras, isto é, fibra e matriz, que é menor do que 1, assim fornecendo barras curtas, uma tendência para flutuar para cima em direção a superfície superior no processo de verteção. Além disso, as fibras plásticas da arte anterior têm também a tendência de absorver água, causando desidratação em uma fase de lançamento, onde há necessidade de um excesso de água para obter-se uma cura apropriada do concreto.

[0028] Quando vertendo o concreto, as fibras plásticas da arte anterior têm a tendência de flutuar para cima em direção à superfície quando deixando a calha. Além disso, as fibras de aço convencionais têm a tendência de embaralhar para cima durante a mistura e verteção, resultando em obstrução, e é também de difícil mistura devido à tendência de absorvência de água, tendo um efeito negativo sobre o processo de desidratação e cura do concreto vertido. Estes efeitos negativos reduzem a faixa de aço de fração volumétrica e fibra plástica pode ser usada através. A vantagem das MiniBarsTM de basalto, de acordo com a presente invenção, é a densidade e a não absorção de água, permitindo mistura em faixa de até 10% de fração volumétrica (VF), que de outro modo teria sido impossível a utilização de fibras convencionais.

[0029] SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0030] Um objetivo chave da presente invenção é aumentar a resistência à tração do concreto reforçado com fibra para cima até 15 MPa em resistência à tração flexional empregando-se ASTM Testing Methods e também resistência à tração residual, e transformar o modo de falha compressiva de plástico versus quebradiço, reduzindo a fratura volumétrica a preferivelmente abaixo de 10, assim estabelecendo um reforço muito

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 26/57 / 29 eficiente.

[0031] É também um objetivo da presente invenção prover um concreto reforçado com MiniBarTM tendo muito boa dureza de flexão e capacidades de absorção de energia após fissuração. A definição de MiniBarTM compreendendo barras de reforço de fibras curtas de basalto, carbono ou vidro, formadas de numerosas fibras substancialmente paralelas, embutidas em uma matriz adequada, e compreendendo um enrolamento helicoidal em torno das fibras embutidas, formando indentações helicoidalmente dispostas, estendendo-se circunferencialmente em uma maneira contínua ao longo da barra, a barra tendo um comprimento na região de 20 a 200 mm e um diâmetro na região de 0,3 mm a 3 mm e, possivelmente, uma superfície áspera como ainda referido abaixo, a seguir referida como MiniBarTM.

[0032] Outro objetivo da presente invenção é prover um reforço sendo ativo tanto durante o estágio de cura como controle de fissura inerente e durante a vida da estrutura de concreto, tendo propriedades de suporte e distribuição de carga também subsequente à cura completada, assim melhorando a integridade estrutural de tais estruturas de concreto.

[0033] Outro objetivo da presente invenção é prover um elemento de reforço, que reduza a extensão do trabalho preparatório sobre as estruturas de concreto danificadas, a fim de reparar avarias em tais estruturas.

[0034] Outro objetivo da presente invenção é prover um método para produzir tal reforço de barra com aumentadas qualidades e propriedades de ligação, quando usados em concreto.

[0035] Outro objetivo da presente invenção é prover um sistema de reforço que também possa ser usado em estruturas de concreto tais como paredes marinhas, onde a melhorada resistência do concreto sob tensão eliminaria a necessidade de aço leve ou moderado ou outro tipo de reforço.

[0036] Outro objetivo da presente invenção é prover um reforço FRP

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 27/57 / 29 consistindo de barras curtas que não contribuam de uma maneira negativa para o processo de cura do concreto, enquanto ao mesmo tempo aumentando o efeito de ligação e o mecanismo de ligação com o concreto circundante. [0037] Deve ser observado que as fibras de aço, devido a sua falta de resistência à corrosão, perdem sua resistência de reforço. Em consequência, outro objetivo da presente invenção é prover uma fibra de reforço resistente a álcali.

[0038] Ainda um outro objetivo é prover um reforço de MiniBarTM, que permita colocação aleatória na mistura e que não seja influenciado pelo uso de vibradores para vibrar o concreto verde.

[0039] Um outro objetivo da presente invenção é prover um reforço que seja adequado para reforçar estruturas que sejam de outro modo difícil de acessar, tais como fundação profunda em escavação, estacas de fundação ou paredes diafragma.

[0040] Outro objetivo da invenção é prover um reforço de MiniBarTM cuja posição não seja afetada quando o concreto verte é vibrado devido à densidade.

[0041] Outro objetivo da presente invenção é prover um sistema de reforço em que o efeito de reforço das fibras e o reforço convencional na forma de barras ou laços de reforço trabalhem juntos através da inteira área de seção transversal de uma estrutura de concreto, e também evitar a formação de fissuras do concreto e/ou fragmentação de superfície, subsequente à cura completada do concreto. Em tal caso, o reforço de fibra e o reforço nas formas de barras, laços ou função de reforço protendido como um reforço integrado.

[0042] Outro objetivo da presente invenção é prover um sistema de reforço reduzindo o custo necessário de mão de obra e mantendo um nível exequível de trabalhabilidade do concreto verde.

[0043] Ainda outro objetivo da presente invenção é prover elementos de reforço que sejam configurados de tal maneira que, quando uma estrutura

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 28/57 / 29 de concreto, reforçada com os elementos de reforço de acordo com a presente invenção, é submetida a cargas e forças, a falha seja por perda de ligação entre um elemento de reforço e não por rompimento da MiniBarTM, permitindo que o concreto falhe ou fissure, mas não a própria MiniBarTM, assim fornecendo a resistência pós-fissuração da estrutura de concreto, relacionada com a boa resistência de ligação.

[0044] Ainda outro objetivo da presente invenção é prover barras curtas aperfeiçoadas, que não obstruam durante mistura com concreto verde e que não afundem ou flutuem para cima em uma batelada de concreto verde misturada durante a mistura ou verteção.

[0045] Os objetivos são alcançados pelo uso de reforço de MiniBarTM curta, como ainda definido pelas reivindicações independentes. Possíveis formas de realização são definidas pelas reivindicações dependentes.

[0046] Ainda outro objetivo da presente invenção é prover reforço de MiniBarTM, em que o diâmetro e a resistência de aderência, que são dimensões críticas para obter-se a resistência, são combinados de tal maneira que a resistência à tração flexional e residual excede 15 MPa.

[0047] De acordo com a presente invenção, as MiniBarsTM também pretendem eliminar a necessidade de polímeros de reforço de fibra de aço ou basalto em algumas aplicações, tais como reforço de cisalhamento.

[0048] Os objetivos acima são alcançados por uma barra de reforço e um método para empregar e produzir tais barras como ainda definido pelas reivindicações independentes. Formas de realização independentes da invenção são definidas pelas reivindicações dependentes.

[0049] De acordo com a presente invenção, a barra de reforço para estruturas de concreto compreende um grande número de fibras contínuas paralelas, preferivelmente feitas de fibras de basalto, carbono, vidro ou similar, embutidas em uma matriz curada. As barras podem preferivelmente

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 29/57 / 29 ter um comprimento médio na faixa de 20 mm a 200 mm e um diâmetro médio na faixa de 0,3 mm a 3 mm e cada barra pode ser feita de pelo menos um feixe de fibra compreendendo numerosas fibras paralelas, preferivelmente retas, tendo uma seção transversal cilíndrica, a seção transversal preferivelmente sendo mais ou menos circular ou oval. Pelo menos uma parte da superfície de cada barra pode ser deformada antes do ou durante o estágio de cura da matriz por meio de:

a) um ou mais cordões de um material elástico ou inelástico, porém tensionado, sendo helicoidalmente enrolado em torno de dito pelo menos um feixe de fibras paralelas retas antes da cura da matriz em que as fibras são embutidas, mantendo-se as fibras em um estado paralelo durante a cura e provendo-se uma superfície externa desnivelada com indentações helicoidais longitudinalmente dispostas, em uma direção longitudinal sobre a superfície do(s) feixe(s) de fibra matrizado(s) das barras de reforço e/ou

b) ditas barras sendo providas com um formato e/ou textura de superfície que contribua para boa ligação com o concreto;

desse modo provendo uma superfície asperizada.

[0050] De acordo com uma forma de realização da invenção, ditos dois ou mais cordões podem ser helicoidalmente enrolados em direção oposta em torno do(s) feixe(s) de fibra embutidos em matriz.

[0051] Além disso, as MiniBarsTM pode preferivelmente ser feitas de fibras de basalto, carbono, vidro ou similares.

[0052] Deve ser observado que o comprimento do passo da hélice seja na faixa de 10 mm a 22 mm e, preferivelmente, seja em torno de 17 mm para ser igualado com o grau de tamanho do concreto e agregados, enquanto o ângulo da hélice com respeito à linha central da fibra de mini barra pode preferivelmente ser na faixa de 4 a 8 graus, enquanto o ângulo das fibras paralelas com respeito à dita linha central da fibra de minibarra deve ser entre 2 e 5 graus.

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 30/57 / 29 [0053] A invenção compreende também um método para manufaturar as barras de reforço. Cada barra pode compreender um grande número de fibras contínuas paralelas, preferivelmente feitas de fibra de basalto, carbono, vidro, ou similar, embutidas em uma matriz curada, as barras preferivelmente tendo um comprimento na faixa de 20 mm a 200 mm e um diâmetro na faixa de 0,3 mm a 3 mm. Ditas barras podem ser feitas de pelo menos um feixe de fibras, que, antes do ou durante o processo de cura, são providas com uma textura de superfície contribuindo para boa ligação com o concreto, dita textura de superfície sendo obtida enrolando-se helicoidalmente um ou mais cordões de um material elástico em torno de dito pelo menos um feixe de fibras paralelas, as fibras também sendo retas.

[0054] De acordo com uma forma de realização, pelo menos um cordão helicoidal é enrolado antes da cura da matriz, retendo-se as fibras em um estado paralelo durante a cura e provendo-se uma superfície externa desnivelada em uma direção longitudinal das barras de reforço. Dois ou mais de tais cordões podem ser usados, por exemplo, enrolados helicoidalmente em direção oposta.

[0055] O enrolamento helicoidal pode ser feito com um ângulo na faixa de 4 a 8 graus com respeito à linha central da minibarra alongada.

[0056] Tais fibras podem ser aleatoriamente misturadas com concreto verde e usadas para reparar trabalho de concreto fissurado e também para prover resistência residual e resistência flexional médias nas estruturas de concreto curado, desse modo restaurando ou melhorando a integridade estrutural da estrutura de concreto.

[0057] De acordo com uma forma de realização da invenção, a barra de reforço compreende um grande número de fibras paralelas contínuas, preferivelmente feitas de basalto, embutidas em uma matriz curada, as barras preferivelmente tendo um comprimento médio na faixa de 20 mm a 200 mm e um diâmetro médio na faixa de 0,3 mm a 3 mm. Cada barra pode ser feita de

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 31/57 / 29 pelo menos um feixe de fibra compreendendo numerosas fibras paralelas, preferivelmente retas, tendo uma seção transversal mais ou menos cilíndrica ou oval e sendo providas com um formato e/ou textura de superfície que contribuem para boa ligação com o concreto.

[0058] Pelo menos parte da superfície de cada barra sendo deformada antes do ou durante o estágio de cura da matriz por meio de:

a) um ou mais cordões de um material de cordão sendo helicoidalmente enrolado em torno de dito pelo menos um feixe de fibras paralelas retas, antes da cura da matriz em que as fibras são embutidas, mantendo-se as fibras em um estado paralelo durante a cura e provendo-se uma superfície externa desnivelada em uma direção longitudinal das barras de reforço e/ou

b) pelo menos uma seção deformada e/ou possivelmente pelo menos uma extremidade de cada barra de reforço; desse modo produzindo-se uma superfície asperizada e/ou tais deformações podem ser quaisquer deformações ou entalhes ou formatos evitando ou pelo menos substancialmente restringindo arrancamento.

[0059] Deve ser observado que uma fibra de basalto mais fina, usada como hélice em torno da barra de fibra de basalto principal, aumentará a resistência da MiniBarTM.

[0060] De acordo com uma outra forma de realização, um, dois ou mais cordões são helicoidalmente enrolados em direção oposta, dito um ou mais cordões criando as endentações requeridas de acordo com a presente invenção.

[0061] De acordo com a presente invenção, ditos entalhes helicoidalmente dispostos são providos torcendo-se uma unidade de fio ou fibra helicoidalmente em torno do feixe de fibras impregnadas, mais ou menos não curadas, aplicando-se uma mais elevada tensão em dito fio do que no feixe, desse modo provendo-se uma torção no feixe e/ou um entalhe

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 32/57 / 29 helicoidalmente disposto, estendendo-se ao longo do inteiro comprimento do feixe e/ou das barras recortadas curtas, de acordo com o caso.

[0062] Alternativamente ou em adição, a superfície externa da barra pode ser provida com pelo menos uma parte alargada ou achatada ou tendo diâmetro variável, tal superfície sendo provida antes da fase de cura, desse modo provendo uma melhor ligação com o concreto.

[0063] Cada barra pode também ter uma seção média ou extremidades deformadas, aumentando a área de superfície de contato da barra.

[0064] Em um método preferido para manufaturar barras de reforço como mais definido acima, dita textura de superfície é obtida enrolando-se helicoidalmente um ou mais cordões de um material elástico ou inelástico em torno de dito pelo menos um feixe de fibras paralelas, as fibras também sendo retas. Pelo menos um cordão helicoidal pode preferivelmente ser enrolado em torno das fibras e matriz antes da cura da matriz, retendo-se as fibras em um estado paralelo durante a cura e provendo-se uma superfície externa desnivelada na forma de entalhes estendendo-se helicoidalmente em uma direção longitudinal das barras de reforço. Alternativamente, dois ou mais cordões podem ser helicoidalmente enrolados em torno das fibras e matriz em direções opostas, a tensão em tal(ais) cordão(ões) sendo mais elevada do que a tensão usada para puxar o feixe ao longo da linha de produção em direção ao estágio de cura e endurecimento.

[0065] A superfície externa da barra pode ainda ou em vez de ser provida com pelo menos uma parte alargada ou achatada ou tendo diâmetro variável, tal parte alargada ou achatada sendo formada antes da fase de cura, desse modo provendo uma melhor ligação com o concreto.

[0066] As barras de acordo com a presente invenção podem ser misturadas com concreto verde e usadas para reparar trabalho de concreto fissurado, também para prover resistência residual média e aumentada resistência flexional nas estruturas de concreto curadas, desse modo

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 33/57 / 29 restaurando ou melhorando a integridade estrutural da estrutura de concreto. [0067] Possíveis outras áreas de uso são pisos de concreto em prédios, pré-fabricados ou concretados in situ; pedras de pavimentação de concreto, que podem ser feitas mais finas e mais leves devido aos efeitos de fortalecimento das MiniBarsTM de basalto etc. Outra área de uso é como concreto para produzir grampos ou pesos retendo as tubulações marinhas embaixo no leito do mar.

[0068] Outro tipo de uso das MiniBarsTM de acordo com a presente invenção pode, por exemplo, mas não exclusivamente, ser muito adequado em estruturas que são expostas a líquidos e, em particular, a água tendo um ph abaixo de sete ou água contendo sal. Tais estruturas podem, por exemplo, ser estruturas para defensa marinha e partes de defesa de costa e partes de paredes de píer/cais embaixo da ou exposto a uma linha d'água, pilares para pontes, barcaças de concreto ou similar. O reforço pode também ser usado em estruturas baseadas em terra, onde acesso para instalar reforço convencional é difícil. Tal aplicação pode, por exemplo, ser fundações profundas em escavações ou parede diafragma, estacas ou similares.

[0069] Deve ser citado que o reforço de MiniBarTM de basalto pode ser adicionado ao concreto verde durante a mistura, suprido por caminhões. Alternativamente, o reforço de MiniBarTM pode ser suprido em concreto seco para pedras de pavimentação e bueiros de drenagem etc.

[0070] O material usado para estabelecer o padrão helicoidal das barras pode, por exemplo, ser um fio elástico ou inelástico. Como alternativa, os fios de fibra de basalto podem também ser usados, uma vez que tal espiral também pode contribuir para tanto resistência como dureza das MiniBarsTM.

[0071] Além disso, deve também ser observado que as MiniBarsTM, além disso, podem ser revestidas com uma camada de material particulado aleatoriamente arranjado, tal como areia, vidro ou tipo similar de materiais duros.

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 34/57 / 29 [0072] De acordo coma presente invenção, as MiniBarsTM são uniformemente misturadas no concreto verde, aleatoriamente orientadas. As MiniBarsTM têm uma densidade similar à do concreto, embora não exatamente a mesma. Consequentemente, as MiniBarsTM não flutuam para cima nem afundam no concreto verde e não são afetadas pela vibração do concreto, isto é, não migram para cima para o topo ou para baixo para a base do concreto verde quando o concreto é vibrado.

[0073] O comportamento das MiniBarsTM no concreto é considerado ser dependente tanto das propriedades do concreto como da distribuição das MiniBarsTM no concreto. As propriedades do concreto pode ser importante porque as barras são curtas em comparação com seu diâmetro e assim não desenvolvem uma ancoragem completa no concreto. Portanto, as forças que podem ser mobilizadas nas barras são muito dependentes da resistência do concreto e da tensão de ligação resultante, desenvolvida entre o concreto e as barras. A distribuição da MiniBarTM no concreto é importante por causa do número relativamente pequeno de barras usadas na mistura, em comparação com as fibras convencionais. Este número relativamente pequeno de barras significa que menor variação na distribuição através da mistura poderia ter um notável efeito sobre a resistência.

[0074] Além disso, o tamanho dos agregados usados na mistura de concreto pode ter um efeito sobre a resistência da estrutura de concreto usada. Menor tamanho de agregados misturados com as MiniBarsTM, de acordo com a presente invenção, tem afetado a qualidade da distribuição de barras e, consequentemente, melhorado a resistência do concreto.

[0075] De acordo com a presente invenção, a espiral em torno do feixe de fibra reta pode ser benéfica. MinibarsTM mais ou menos posicionadas aleatoriamente, de acordo com a presente invenção, atuará como uniões de cisalhamento na estrutura de concreto, ligando e melhorando a resistência ao cisalhamento do concreto. As MiniBarsTM de acordo com a

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 35/57 / 29 presente invenção podem também ser um reforço convencional suplementar, barras ou armações de reforço de fibra de aço ou basalto ou carbono flexionais longitudinais convencional, as MiniBarsTM funcionando pelo menos como reforço de cisalhamento, por exemplo, para reduzir o requerido tempo de fixação pelos fixadores de reforço.

[0076] Uma única vantagem obtida pelo uso das MiniBarsTM de acordo com a presente invenção é que os testes demonstraram as exigências de resistência residual pertinentes, com base em testes ASTM C1609 (como especificado em ACI 318-06 para concreto reforçado com fibra de aço), para utilização das MiniBarsTM, de acordo com a presente invenção, como reforço de cisalhamento em lajes e vigas de concreto reforçado. Tal tipo de fibras é um tipo de fibra estrutural livre de corrosão, resistente a álcali.

[0077] As barras de reforço de fibra de basalto de acordo com a presente invenção têm os seguintes mecanismos de ligação:

[0078] Na macroescala, o passo controlado da fibra de basalto e da torção do fio de espiral é em uma faixa de 10 a 22 mm. A ligação será entre os agregados do concreto, tais agregados tendo formato irregular, que enganchará ou criará uma fricção e/ou ligação mecânica com os entalhes da superfície da minibarra e com os outros agregados circundantes do concreto, assegurando um apropriado efeito de ligação. Além disso, as finas partículas de areia e partículas de cimento situando-se entre os agregados maiores também contribuirão para este efeito de ligação. Se o comprimento do passo das minibarras de acordo com a presente invenção, isto é, à distância o comprimento de uma volta do cordão helicoidal, for demasiado grande e/ou reta, isto é, passo muito grande, as MiniBarsTM serão arrancadas, enquanto se dita distância ou comprimento for demasiado pequeno a minibarra de acordo com a presente invenção quebrará e/ou amassará as finas partículas circundando o cimento adjacente, tais partículas principalmente sendo finas partículas devidas ao reduzido volume de entalhes por comprimento da barra.

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 36/57 / 29 [0079] Na microescala, as superfícies das fibras de basalto distintas serão asperizadas devido aos pequeninos entalhes longitudinais formados entre as fibras paralelas do feixe, formando um efeito de ligação entre as partículas finas do concreto, permitindo e provendo forte efeito de microligação intertravante entre os pequenos agregados e finos do concreto e da MiniBarTM.

[0080] Um detalhe do processo RFT é ser capaz de igualar o comprimento do passo da espiral (vide Figura 3) para encaixar no maior tamanho do agregado, de modo que a MiniBarTM e o agregado possam entrelaçar-se da maneira mais eficiente, isto é, menores comprimentos de passo igualarem misturas de menores agregados.

[0081] A ligação química do concreto com a fina camada da matriz e fios mais externos da fibra de basalto também contribuirá para o efeito de ligação entre as fibras e o concreto circundante.

[0082] As ligações acima são diretamente com as fibras de basalto retas com pequena torção revestidas e unidas pela matriz. A ligação não se baseia na adição de partículas de areia que foram mostradas romper as barras revestidas com vinil éster. Além disso, a ligação não se baseia em uma ligação com um anel externamente adicionado e “colado” de material secundário, como proposto na arte anterior. A ligação de MiniBarTM é na direção das fibras e tanto as fibras como os entalhes feitos pelo fio fino helicoidalmente torcido permitem uma boa ligação mecânica entre a barra de reforço e o concreto circundante através do inteiro comprimento da MiniBarTM.

[0083] Deve ser observado que, a fim de prover a superfície asperizada das MiniBarsTM de acordo com a presente invenção, o fator peso das fibras com respeito ao fator peso da matriz deve preferivelmente ser na faixa de 65 a 85, mais preferivelmente, na ordem de 70 a 77 e, muitíssimo preferivelmente, em torno de 75. Se o fator peso da matriz usada for

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 37/57 / 29 demasiado elevado, os entalhes finos entre as fibras na superfície da MiniBarTM serão enchidos com matriz, assim reduzindo a contribuição dos agregados/finos para a ligação de microescala e fazendo com que a matriz seja facilmente arrancada como uma “mangueira”. Se o volume da matriz for demasiado pequeno, a contribuição do cisalhamento provida pela ligação entre as fibras na superfície e os agregados e/ou finos do concreto será reduzida.

[0084] Além disso, o ângulo mais preferido α da espiral com respeito à linha central da MiniBarTM de acordo com a presente invenção deve preferivelmente ser na região de 4 a 8 graus, enquanto o ângulo x das fibras paralelas com respeito à dita linha central da MiniBarTM deve preferivelmente ser da ordem de 2 a 5 graus. A MiniBarTM pode preferivelmente ser produzida de acordo com o conteúdo da US 7.396.496, que é por este meio incorporado por referência. Testes provaram que as fibras de acordo com a presente invenção misturam-se bem e permanecem aleatórias na mistura, independente da velocidade de giro do tambor rotativo do caminhão de transporte de mistura de concreto. Além disso, as fibras permanecem aleatoriamente distribuídas e permanecem uniformemente distribuídas por todo o volume misturado também durante verteção.

[0085] Deve ser também observado que tanto o diâmetro como a resistência de ligação são críticos para garantir a resistência requerida do reforço de minifibra.

[0086] Embora as soluções da arte anterior baseiem-se na resistência ao cisalhamento do epóxi usado como matriz, as barras de fibra de acordo com a presente invenção baseiam-se na resistência ao cisalhamento entre a areia e os agregados do concreto por um lado e na ligação obtida com a superfície da superfície da minibarra.

[0087] A faixa de diâmetros é importante visto que a contração do concreto também atua como um mecanismo de prender, que é mais forte em

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 38/57 / 29 diâmetros maiores do que em diâmetros pequenos. O teste mostrou que, quando o diâmetro é reduzido a eficiência de prender, quando medida no Teste de Tração Flexional, aumenta, enquanto que a ligação quando medida por Resistência Residual Média diminui. As implicações são que, para diferentes níveis de resistência, como requeridos durante construção de estruturas de concreto, diferentes diâmetros podem ser especificados para prover o nível de resistência desejado ou requerido.

[0088] Comparado com as dimensões das MiniBarsTM, o agregado pode ter qualquer tamanho normal comumente usado em concreto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0089] As formas de realização da invenção serão agora descritas mais detalhadamente, com referência aos desenhos anexos, em que:

A Figura 1 mostra esquematicamente uma vista de uma primeira forma de realização de uma MiniBar^TM de acordo com a presente invenção, indicando um enrolamento apertado;

A Figura 2 mostra esquematicamente uma vista de uma segunda forma de realização de uma MiniBar^TM de acordo com a presente invenção, mostrando enrolamentos tendo mais longo comprimento de passo;

A Figura 3 mostra esquematicamente e em uma escala ampliada uma parte de uma forma de realização de uma MiniBar^TM de acordo com a presente invenção, indicando vários ângulos de importância;

A Figura 4 mostra esquematicamente em uma escala ampliada uma seção vertical na direção axial de uma forma de realização de uma MiniBar^TM de acordo com a presente invenção, indicando a direção das numerosas fibras substancialmente paralelas e indicando a interação entre os agregados e os finos do concreto por um lado e da superfície e entalhes da superfície de fibra MiniBar^TM por outro lado;

A Figura 5 mostra esquematicamente, em uma escala ampliada, uma seção transversal através de uma MiniBar^TM de acordo com a

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 39/57 / 29 presente aplicação, indicando também os entalhes e a superfície asperizada.

A Figura 6 mostra um gráfico mostrando a resistência à tração flexional, medida em MPa, de um concreto de mistura seca para várias dosagens de fibra por % volumétrica;

A Figura 7 mostra a resistência residual média medida em MPa para uma mistura seca de várias dosagens de fibra por % volumétrica; e

A Figura 8 mostra a resistência à tração flexional, medida em MPa, de concreto normal com tamanho de agregado máximo de 20 mm, para diferentes dosagens de fibra por % volumétrica;

A Figura 9 mostra a resistência à tração flexional de concreto de elevada resistência com agregado de tamanho máximo de 20 mm, para diferentes dosagens de fibra em % volumétrica;

A Figura 10 mostra concreto de resistência residual média com agregado de tamanho máximo de 20 mm; e uma planilha descrevendo os resultados dos testes, mostrados na Tabela 1, tabela 2 e Tabela 3, onde a Tabela 1 descreve os resultados de teste para geração 1 e 2 de concreto de mistura seca; a Tabela 2 mostra os resultados de teste para concreto normal com agregados de 20 mm no máximo, a % de dosagem sendo a variável; e a Tabela 3 mostra os resultados de teste para concreto de elevada resistência com agregado de 20 mm no máximo para três diferentes % de dosagem de fibra.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [0090] A Figura 1 mostra esquematicamente uma vista de uma primeira forma de realização de uma MiniBarTM 10 de acordo com a presente invenção. A MiniBarTM 10 compreende um grande número de fibras paralelas 11 de basalto, fibra de vidro ou carbono, embutidas em uma matriz curada de um tipo convencional resistindo a ataques alcalinos. Tal matriz pode, por exemplo, ser um termoplástico, um vinil éster (VE) ou um epóxi. Um cordão elástico ou cordão inelástico 12 é enrolado continuamente

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 40/57 / 29 em torno de fibras embutidas alongadas, aplicando-se uma certa tensão no cordão 12, a fim de parcialmente deformar a superfície circunferencial da barra 10, produzindo entalhes helicoidalmente dispostos, alongados, 14. Esta operação de enrolamento é preferivelmente realizada simultaneamente com ou ligeiramente após o processo de embutimento das fibras alongadas 11 na matriz, antes do estágio final da cura, desse modo assegurando-se a requerida deformação da superfície circunferencial das barras 10. Além disso, a MiniBarTM 10 pode ser feita como cordões ou barras alongados em um processo contínuo, após o que dita barra contínua é cortada em comprimentos preferivelmente na faixa de 20 mm a 200 mm, enquanto o diâmetro ou espessura das barras pode preferivelmente ser na faixa de 0,3 mm a 3 mm. A espiral pode ser feita de um cordão elástico ou inelástico, por exemplo, de basalto que, quando tensionado em uma maneira controlada, pode criar a repetível e desejada deformação de superfície na forma de entalhes. Além disso, a superfície externa da MiniBarTM pode preferivelmente ter uma textura semelhante a cabelo, compreendendo numerosas extremidades de finas extremidades de cabelo ou fibra estendendo-se para fora da MiniBarTM em uma direção aleatória. Isto pode ser conseguido torcendo-se o grande número de fibras de basalto paralelas embutidas em uma matriz não curada, preferivelmente como um único feixe, em torno de dita espiral fina, assim transformando fio fino reto em uma espiral em torno do feixe de fibra. Durante o processo de estabelecer a hélice, a tensão na hélice fina, mais fina, é controlada com respeito à tensão no feixe de fibra de basalto. Durante o processo de estabelecer a hélice, a tensão na hélice fina, mais fina, é controlada com respeito à tensão do feixe de fibra de basalto. A forma de realização mostrada na Figura 1 é o meio principal para aumentar a união com o concreto circundante no formato desnivelado da MiniBarTM formada pela espiral tensionada 12. A diferença de tensão é mantida na barra até a matriz ser suficientemente curada e endurecida. Um meio secundário é a ligação com

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 41/57 / 29 o concreto no nível microscópico com a superfície áspera criada pelas fibras projetando-se parcialmente da matriz.

[0091] A Fig. 2 mostra esquematicamente uma vista de uma segunda forma de realização de uma MiniBarTM 10 de acordo com a presente invenção. De acordo com esta forma de realização, a MiniBarTM 10 é provida com uma espiral 12 como mostrado na Figura 1. Além de as duas extremidades 13 serem deformadas/achatadas, a fim de aumentar a área de contato de extremidade, desse modo aumentando as propriedades de ligação e a capacidade de resistência ao cisalhamento da MiniBarTM 10 com respeito ao concreto circundante. Embora uma espiral 12 seja mostrada, deve ser observado que a MiniBarTM 10 pode ser sem tal espiral 12, as extremidades deformadas ou achatadas assegurando a requerida ligação e a capacidade de resistência ao cisalhamento, ref. Fig. 3, mostrando esquematicamente uma vista de uma terceira forma de realização de uma MiniBarTM 10 de acordo com a presente invenção, deformada em cada extremidade e sem uma espiral

12.

[0092] A Figura 3 mostra esquematicamente e em uma escala ampliada, uma parte de uma forma de realização de uma MiniBarTM de acordo com a presente invenção, indicando vários ângulos de importância. Como mostrado, a barra 10 compreende um grande número de fibras substancialmente paralelas 17, embutidas em uma matriz adequada, a barra 10 sendo provida com um cordão helicoidalmente enrolado 12, tensionado de modo que o cordão helicoidal 12 forme entalhes alongados estendendo-se helicoidalmente 14 ao longo do comprimento da barra 10. Como indicado na Figura, um ângulo α é usado para definir o ângulo entre a linha central CL da barra 10 e o ângulo projetado da espiral 12 no plano do papel. Tal ângulo α deve preferivelmente ser na faixa entre 4 e 8 graus. Além disso, a Figura também mostra o ângulo β entre a linha central CL da haste e a direção longitudinal das fibras 17. Como especificado acima, o ângulo β deve ser na

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 42/57 / 29 região entre 2 e 5 graus. O ótimo é um equilíbrio de tensão entre ambas as fibras e um ângulo comum de 4 a 5 graus com a linha central para ambas as fibras. Deve ser apreciado que a Figura 3 é exagerada e distorcida, a fim de indicar as várias formas emanando da espiral tensionada. Deve ser observado que a superfície entre a espiral é ligeiramente uma superfície externa convexa helicoidalmente disposta. O comprimento L entre dois pontos de entalhe consecutivos na direção axial da barra define o comprimento do passo da espiral.

[0093] A Figura 4 mostra esquematicamente, em uma escala ampliada, uma seção vertical na direção axial de uma forma de realização de uma MiniBarTM 10 de acordo com a presente invenção, indicando a direção e trajeto das numerosas fibras 17 substancialmente paralelas e também indicando a interação entre os agregados 15 e os finos do concreto 15 por um lado e a superfície e entalhes 14 da superfície da fibra da MiniBarTM por outro lado. Deve ser observado que, de um ponto de vista de clareza, somente uma parte do concreto circundante 15 é mostrada, as fibras 10 sendo aleatoriamente arranjadas no concreto.

[0094] A Figura 5 mostra esquematicamente, em uma escala ampliada, uma seção transversal através de uma MiniBarTM 10 de acordo com a presente invenção, indicação também dos entalhes 14, a espiral 12 e a superfície asperizada da barra 10. Deve ser observado que a superfície asperizada é estabelecida pelas fibras paralelas 17 e pequenos entalhes alongados entre as fibras adjacentes 17.

[0095] Normalmente, a faixa para adicionar produtos de controle de fissura é menor do que 2%, enquanto, de acordo com a presente invenção, a faia de dosagem adicionada de MiniBarTM é a faixa de 0,5% a 10%. Teste mostrou que a utilização de concreto reforçado por MiniBarTM, dentro da faixa acima identificada de MiniBarsTM adicionadas, não apresentou nenhuma dificuldade na mistura do concreto. Não houve sangramento,

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 43/57 / 29 formação de bolas ou segregação no concreto, demonstrando que é exequível misturar MiniBarsTM em concreto sem qualquer dificuldade. O teste provou que tal concreto é manuseado, colocado, consolidado e acabado normalmente sem precauções adicionais, assim demonstrando que boa trabalhabilidade pode ser conseguida devido à densidade das MiniBarsTM.

[0096] Os testes foram realizados para validar e verificar as melhorias no concreto. Os testes mostraram que a resistência compressiva de acordo com ASTM C39ASTM C39 dos cilindros reforçados com concreto reforçado por MiniBarTM, de acordo com a presente invenção, demonstraram falha dúctil com os cilindros ainda intactos após falha, enquanto os cilindros não reforçados normais se despedaçam devido à falha quebradiça.

[0097] A Fig. 6 mostra um gráfico mostrando a resistência de tração flexional medida em MPa de um concreto de mistura seca para várias dosagens de fibra em % volumétrica. O gráfico mostra o teste de duas fibras de geração em uma mistura seca. As principais diferenças entre as fibras de duas gerações são o diâmetro da fibra e o comprimento do passo da espiral. Na primeira geração, a dosagem de fibra por volume foi constante, isto é, 1,89 % volume, enquanto na Ger. 2 as dosagens de fibras foram 0,75 e 1,5 respectivamente. Como mostrado, a resistência residual para a Ger 2 foi mais elevada do que os resultados correspondentes para a Ger 2, apesar de uma redução na dosagem de fibra devido ao eficiente uso de materiais e da elevada resistência à tração do basalto.

[0098] A Figura 7 mostra a resistência residual média medida em MPa para um concreto de mistura seca empregando-se várias dosagens de fibra em % volumétrica. A baixa resistência residual média é o resultado de menos MiniBarsTM através de uma dada face de fissura.

[0099] A Figura 8 mostra a resistência à tração flexional medida em MPa de concreto normal com tamanho de agregados de no máximo 20 mm, para diferentes dosagens em % volumétrica, variando de 2 a 20 % volume e

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 44/57 / 29 um aumento mais ou menos linear da resistência à tração flexionai para crescentes percentagens volumétricas.

[00100] A Figura 9 mostra a resistência à tração flexionai de concreto de elevada resistência, com agregado de tamanho máximo de 20 mm, para diferentes dosagens de fibra em % volumétrica, variando de 0,5 a 10,0, uma resistência flexional de 17,04 MPa sendo conseguida quando utilizando-se uma dosagem de 10 % em volume. Correspondentemente, a Figura 10 mostra concreto de resistência residual média com agregado de tamanho máximo de 20 mm, obtendo-se uma resistência residual média de 15,24 quando utilizando-se uma dosagem de fibra de 10,0 %volume.

[00101] As Figuras também incluem uma planilha descrevendo os resultados de testes mostrados na Tabela 1, Tabela 2 e Tabela 3. A Tabela 1 descreve os resultados de teste para gerações 1 e 2 de concreto de mistura seca; a Tabela 2 mostra os resultados do teste para concreto normal com agregados de no máximo 20 mm, a dosagem % sendo a variável; e a Tabela 3 mostra os resultados de teste para concreto de elevada resistência com agregado com o máximo de 20 mm para três diferentes dosagem % de fibra.

[00102] A resistência à tração flexional (módulo de ruptura) foi testada por ASTM C78 - 07 PARA MiniBarsTM de acordo com a presente invenção em percentagens volumétricas de 0,75% até 10%, com resultados de resistência à tração flexional aumentando de 6 MPa até 17,05 MPa, dependendo da fração volumétrica usada através de um resultado de MiniBarTM zero de 5,2 MPa.

[00103] A resistência residual média aumentada de zero para concreto não reforçado normal até 5,8 para 15,24 MPa (474 psi a 1355 psi), dependendo da fração volumétrica das MiniBarsTM usadas. Estes valores são significativamente maiores do que aqueles esperados para concreto não armado de resistência compressiva similar. A seguinte correlação entre resistência à tração flexional (fr), dosagem de MiniBarTM em volume (Vf) e

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 45/57 / 29 (f”c) é a resistência compressiva do concreto, determinada empregando-se testes de cilindro padrão para (todas as unidades sendo unidades MPa):

f_r = (0,62 + 0,076 Vf) ^f’c [00104] As resistências residuais médias (ARS) obtidas para concreto reforçado com MiniBarTM, de acordo com a presente invenção, foram muito maiores do que o esperado, sugerindo que a MiniBarTM ajudou significativamente no desempenho do concreto pós-fissuração no atual programa de teste.

[00105] A resistência residual média ARS = 1,95 Vf, onde Vf é a dosagem de MiniBarTM em percentagem volumétrica e f'f é a resistência compressiva do concreto.

[00106] A fim de melhorar a ligação entre as MiniBarsTM e o concreto em que as MiniBarsTM são embutidas, a superfície das MiniBarsTM pode ser provida com um material particulado disposto aleatoriamente, tal como, por exemplo, areia. Deve também ser observado que a MiniBarTM pode ser provida com uma abertura longitudinal estendendo-se axialmente através da MiniBarTM, assim assegurando uma MiniBarTM tubular para aumentar a área de ligação. Deve também ser observado que a MiniBarTM é mais espessa do que as fibras de aço ou material plástico convencional usados e é adequada para experimentar forças de compressão mais elevadas, devidas à contração do concreto em um diâmetro maior.

[00107] O peso específico ρ do aço é da ordem de 8 g/cm3, enquanto o peso específico ρ para o concreto é em torno de 2,3. O peso específico do reforço de MiniBarTM é na região de 1,9. Como consequência, a MiniBarTM não afunda nem flutua para cima em direção à superfície da mistura de concreto durante lançamento ou concretagem, uma vez que o peso específico das fibras de basalto corresponde mais ou menos aos agregados usados no concreto.

[00108] O processo para manufaturar as MiniBarsTM de acordo com a

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 46/57 / 29 presente invenção compreende a seguintes etapas:

- Numerosas fibras de basalto contínuas são montadas em paralelo e embutidas em uma matriz de vinil éster. Durante esta fase, o feixe de fibra é puxado para a frente, submetido a uma tensão de tração, formando um corpo reto, a matriz ainda sendo não curada e mole. As fibras são supridas por carretéis dentro de uma câmara de umedecimento.

- Um ou mais cordões separados são helicoidalmente enrolados em torno do feixe reto embutido em matriz, enquanto o feixe e matriz ainda estão relativamente moles, ditos um ou mais cordões separados sendo submetidos a uma mais elevada tensão do que a tensão causada pelo puxamento para a frente do feixe de fibra matrizado. Devido à dita mais elevada tensão, ditos um ou mais cordões separados formarão entalhes estendendo-se helicoidalmente na superfície dos feixes de fibra embutidos em matriz.

[00109] Em seguida, o feixe embutido em matriz e ditos um ou mais cordões helicoidalmente enrolados, mais ou menos embutidos, entram em um estágio de cura, em que o feixe de fibra, com seu(s) cordão(ões) helicoidais, são curados e endurecidos.

[00110] Devido à dita mais elevada tensão em dito um ou mais cordões, em comparação com tensão puxando o feixe de fibras para a frente, o formato reto do feixe de fibra também será afetado, obtendo-se um formato total mais ou menos helicoidal antes do e durante o estágio de cura.

[00111] O feixe de fibra alongado é então picado em unidades, tendo o requerido comprimento especificado acima, e ensacado, adequado para uso. [00112] Deve ser observado que o passo dado ao feixe de fibra e, em consequência, às MiniBarsTM, é dependente da diferença de tensão entre a tensão em dito um ou mais cordões finos, durante enrolamento, e a tensão aplicada para puxar o feixe de fibra para a frente, durante o processo de enrolamento. Quanto mais elevada à tensão em dito um ou mais cordões

Petição 870190065083, de 11/07/2019, pág. 47/57 / 29 finos, em comparação com aquela do feixe de fibra, mais curto o passo e mais profundos os entalhes helicoidais.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Barras de reforço (10) para estruturas de concreto, cada barra de reforço compreendendo pelo menos um feixe de fibras tendo um número de fibras paralelas, as quais são tensionadas, feitas de fibra de basalto, carbono, vidro, embutidas em uma matriz curada, cada barra de reforço tendo um comprimento médio na faixa de 20 mm a 200 mm, e um diâmetro médio na faixa de 0,3 mm a 3 mm, cada uma das fibras paralelas de cada um do pelo menos um feixe de fibras tendo uma forma cilíndrica e uma seção transversal, a seção transversal sendo circular ou oval, cada barra de reforço tendo uma superfície externa desnivelada com entalhes helicoidais longitudinalmente dispostos em uma direção longitudinal sobre a superfície do pelo menos um feixe de fibra, em que pelo menos uma parte da superfície de cada barra de reforço é deformada antes ou durante o estágio de cura da matriz por meio de um ou mais cordões de um material tensionado elástico ou inelástico sendo helicoidalmente enrolado em torno do dito pelo menos um feixe de fibras (17) paralelas retas antes da cura da matriz, nas quais as fibras são embutidas; e mantendo-se as fibras (17) em um estado paralelo durante a cura e provendo-se uma superfície externa desnivelada, cada barra de reforço sendo provida com um formato e/ou textura de superfície para formar uma superfície asperizada;

caracterizado pelo fato de que cada cordão possui uma tensão e é enrolado com um ângulo β entre uma linha central (cl-cl) ao longo de uma direção longitudinal de uma respectiva barra (10) e uma direção longitudinal de cada cordão de fibras (17), o ângulo β está na ordem de 2 a 5 graus, um ângulo α entre a linha central (cl-cl) de uma barra respectiva (10) e uma projeção de uma hélice do entalhe de hélice, o ângulo α estando na faixa entre 4 a 8 graus, um fator de peso das fibras com relação a um fator de peso da matriz estando na faixa de 65-85.

Petição 870200020737, de 12/02/2020, pág. 7/9
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2. Barra de reforço (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o comprimento do passo da hélice ser na faixa de 10 mm a 22 mm para ser igualado com grau de concreto e tamanho de agregado.
3. Barra de reforço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de dois ou mais cordões (12) serem helicoidalmente enrolados em direção oposta em torno da barra (10) de fibra embutida em matriz.
4. Barra de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de o comprimento do passo da hélice ser de 17 mm para ser igualado com grau de concreto e tamanho de agregado.
5. Método para manufaturar barras (10) de reforço como definido pelas reivindicações 1 a 3, em que cada barra (10) compreende uma pluralidade de fibras (17) paralelas contínuas, feitas de basalto, carbono, vidro, embutidas em uma matriz e curadas, as barras (10) tendo um comprimento na faixa de 20 mm a 200 mm, e um diâmetro na faixa de 0,3 mm a 3 mm, as barras (10) sendo feitas de pelo menos um feixe de fibra que, antes de ou durante o processo de cura, é provido com uma hélice obtida enrolando-se helicoidalmente um ou mais cordões (12) de um material elástico em torno de dito pelo menos um feixe de fibras (17) paralelas, as fibras também sendo retas, caracterizado pelo fato de nas fibras (17) paralelas ser dada uma tensão nas fibras (17) e torcendo com um ângulo β entre à linha central (cl-cl) da barra (10) e a direção longitudinal das fibras (17); que o ângulo é escolhido para ser escolhido na ordem de 2 a 5 graus, enquanto a hélice (12) é torcida com um ângulo α entre à linha central (cl-cl) da barra (10) e a projeção do ângulo α da hélice está na faixa entre 4 a 8 graus, enquanto ditas barras (10) sendo providas com um formato e/ou textura de superfície asperizado.

Petição 870200020737, de 12/02/2020, pág. 8/9

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6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de dito pelo menos um cordão (12) helicoidal ser enrolado antes da cura da matriz, retendo as fibras (17) em um estado paralelo durante a cura e provendo uma superfície externa desnivelada em uma direção longitudinal das barras (10) de reforço.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de dois ou mais cordões (12) serem helicoidalmente enrolados na direção oposta.