ES2272492T3 - Fibra de alambre. - Google Patents
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Abstract
Fibra de alambre realizada en metal para su utilización para el refuerzo de materiales moldeables, en particular hormigón, la cual presenta una pieza central, dos piezas intermedias dobladas, conectadas con la pieza central, y en cada caso una pieza final conectada con la pieza central, estando doblada la pieza final de tal manera con respecto a la pieza final que la pieza final es, esencialmente, paralela con respecto a la pieza central, presentando la pieza central y la pieza intermedia una sección transversal circular, caracterizada porque la pieza final está aplanada, en parte o en su totalidad.
Description
Fibra de alambre.
La presente invención se refiere a una fibra de
alambre en forma de barra realizada en metal para su utilización
para el refuerzo de materiales moldeables, en particular
hormigón.
Para hormigón, concepto bajo el cual se entiende
en lo que viene a continuación también solado y mortero, se
utilizan, entre otras, fibras de acero como elementos de armadura.
Un hormigón armado con fibras de acero está mejorado en cuanto a
sus propiedades, por ejemplo, resistencia a la tracción, resistencia
a la rotura, resistencia al cizallamiento, capacidad de
alargamiento, tenacidad, resistencia dinámica y resistencia a la
fatiga. Se lo utiliza por ello cada vez en mayor medida. La fibra de
acero debe presentar al mismo tiempo las siguientes propiedades:
debe ser tenaz y resistente. Al mezclarse con hormigón o con áridos
no debe romperse. No debe ser demasiado corta o demasiado gruesa,
debido a que sino es insuficiente en cuanto a su capacidad de
refuerzo. No debe ser demasiado largo o delgada, dado que sino es
muy difícil de trabajar y tiende a la formación de grumos de
cemento esféricos - también denominados erizos -. En general se
recomienda una sección transversal de fibra de acero de 0,1 a 1,4
mm^{2}, una longitud de fibra de acero de 10 a 70 mm y una porción
en peso de las fibras de acero de 15 a 150 kg/m^{3} de hormigón.
Además de sus propiedades, es una condición fundamental la
fabricación barata de las fibras de acero.
Las fibras de alambre realizadas en acero para
el refuerzo de hormigón son conocidas desde hace tiempo, y ello con
configuraciones distintas en la forma de la barra, forma ondulada de
manera uniforme a lo largo de la longitud, forma en tensión o
también con perfilado superficial, como está descrito por ejemplo en
la revista "Beton, 1989, número 4, páginas 178 a 180" por Gerd
Humert "Las fibras de alambre de acero en la práctica".
Para el aumento de la resistencia a la tracción
y la resistencia del hormigón es necesario, en particular, una
adherencia suficiente y un anclaje de las fibras de alambre en el
hormigón. Para ello se han dado a conocer una serie de propuestas.
Según el documento EP-PS 0130 191 las fibras de
alambre son onduladas de manera uniforme a lo largo de su longitud,
asimismo en la publicación de la solicitud de la 8001609 neerlandesa
se propone una fibra de alambre escalonada intermitentemente en
forma de
\hbox{escalón (ondulada rectangularmente) de manera
uniforme a lo largo de su longitud.}
Por la patente US nº 6.045.910 se conocen unas
fibras de alambre las cuales presentan una pieza central con un
gancho en forma de Z o de L que están constituidas por una pieza
intermedia y una pieza final. Los ganchos en forma de Z o de L es
decir, las piezas centrales y las piezas finales están deformadas
mediante aplanado.
En el documento DE-OS 23 05 651
se proponen también fibras de alambre las cuales o bien presentan
una superficie perfilada de manera uniforme en la extensión
longitudinal o son deformadas en su totalidad desde la forma de
barra a otra configuración, como forma de S, forma de O, forma
triangular, lazos y similares, con el fin de mejorar el anclaje en
el hormigón. Por la patente británica 1446 855 se conocen también
fibras de alambre formadas onduladas y con extremos ensanchados;
asimismo por el documento US-PS 2,677,955 fibras de
armado para hormigón estructuradas con ondulaciones y las fibras en
su totalidad con conformación que las saca de la forma de
barra.
Para continuar la mejora de la capacidad de
adherencia de las fibras de alambre realizadas en metal en el
hormigón se propuso, según el documento DE-GM 88 15
120, una fibra de armado en forma de barra realizada en metal, cuya
superficie está perfilada mediante acanaladuras. Por lo demás se
logró otro aumento de la capacidad de adherencia de las fibras de
alambre en el hormigón, las cuales están dotadas perfilados
superficiales, gracias a que las fibras de alambre existentes en
forma de barra están dobladas en sus extremo como se describe, por
ejemplo, en el documento DE-GM 90 06 524. El
documento US 3 942 955 A describe una fibra de alambre con las
características del preámbulo de la reivindicación 1.
Un problema no resuelto, en especial en el campo
del hormigón proyectado, consiste en que una gran parte de las
fibras de acero rebotan. En la literatura ("Steelfibre Rebound in
Shotconcrete" Hugo Armelin & Nemkumar Banthia, Canadian
Society of Civil Engineering, octubre de 1998) se habla de un 30 a
la 80% de las fibras que rebotan mientras que, sin embargo,
únicamente entre un 20 y un 40% del hormigón rebota. Con otras
palabras, rebotan más fibras que hormigón, con lo cual es muy
difícil de predecir el contenido en fibras en el hormigón
acabado.
La presente invención se plantea por lo tanto el
problema de crear fibras de alambre realizadas en metal para su
utilización para el reforzamiento de materiales moldeables, en
especial hormigón, las cuales presenten una cuota de rebote menor
que las fibras convencionales.
Este problema se resuelve mediante la formación
de fibras de alambre realizadas en metal según la reivindicación
1.
Mediante la invención se crea una fibra de
alambre la cual presenta una cuota de rebote menor y, al mismo
tiempo, permite un buen anclaje de las fibras. La fibra de alambre
según la invención está con ello en disposición de hacer posible en
el hormigón, en el cual se trabaja también con diferentes
granulaciones y grados de finura, un buen anclaje y adherencia
mediante una conformación diferenciada. Además, la fibra de alambre
según la invención se puede verter bien y se deja al mismo tiempo
distribuir uniformemente dentro de la masa de hormigón todavía
corriente.
De las características de la parte
caracterizadora de las reivindicaciones subordinadas se pueden
deducir estructuraciones ventajosas.
La fibra de alambre realizada en metal presenta
una pieza central, dos piezas intermedias dobladas, conectadas con
la pieza central, y en cada caso una pieza final conectada con las
piezas intermedias. La pieza final está doblada de tal manera con
respecto a la pieza central que la pieza final es, esencialmente,
paralela con respecto a la pieza central. Las piezas finales están
aplanadas al menos en una zona parcial.
La pieza central y las dos piezas intermedidas
dobladas presentan una sección transversal circular.
Las fibras de alambre se fabrican en cantidades
muy grandes de manera que las tolerancias de fabricación son
relativamente grandes.
Las fibras de alambre están estructuradas,
preferentemente, simétricas, presentando la pieza central, en los
dos lados, en cada caso, una pieza intermedia con la pieza final
correspondiente.
Según una forma de realización preferida, las
dos piezas finales y la pieza central de la fibra de alambre están
situadas en un plano.
Normalmente las dos piezas intermedias de la
fibra de alambre están dobladas en una dirección, es decir, hacia
un lado.
Las fibras de alambre para su utilización para
el refuerzo de materiales moldeables, en especial hormigón, tienen
generalmente una longitud de aproximadamente 10 a 70 mm y un
diámetro máximo de hasta aproximadamente 1,3 mm.
Por regla general la pieza intermedia tiene,
junto con la pieza final, una longitud 5 a 20 veces el diámetro de
la fibra de alambre, el extremo aplanado una longitud (l, l') de 2 a
10 veces, preferentemente de 3 a 5 veces el diámetro de la fibra de
alambre y una anchura (B) de 1.5 a 3.5 veces el diámetro de la fibra
de alambre, la pieza intermedia doblada una "altura" (h, h')
de 2 a 10 veces, preferentemente de 3 a 5 veces, el diámetro de la
fibra de alambre.
Para utilizaciones especiales estas medidas
pueden quedar naturalmente también a un nivel interior o ser
superadas.
Las fibras de alambre según la invención pueden
fabricarse sin problemas con las máquinas usuales, debiendo ser
modificadas correspondientemente las piezas conformadoras, es decir,
los rodillos de estas máquinas, para adaptarse a la forma de las
fibras de alambre.
A continuación se describe una estructuración de
la invención sobre la base de las figuras adjuntas, en las que:
la Fig. 1 muestra una fibra de alambre en la
vista lateral,
la Fig. 2 muestra una fibra de alambre en la
vista superior.
En la Fig. 1 hay una fibra de alambre realizada
en un acero de gran resistencia a la tracción, la cual a tamaño
natural presenta una longitud (L) de 30 mm con un diámetro de 0.7
mm. Las fibras de alambre, preferentemente con longitudes de 30 a
60 mm para diámetros de como máx. 1,3 mm, se utilizan para el armado
del hormigón, en el cual son mezcladas de manera uniforme todavía
en estado corriente del hormigón.
La fibra de alambre según la Fig. 1 presenta una
pieza central L' y en ambos extremos de esta pieza central, en cada
caso, un doblez doble o gancho en forma de z. Estos ganchos son en
principio simétricos y presentan una pieza intermedia con un ángulo
\alpha con respecto a la pieza central de aproximadamente 45º +/-
10º y, en cada caso, una pieza final la cual, esencialmente, es
paralela con respecto a la pieza central y está desplazada h, h' =
1,8 +/- mm. Las piezas finales están aplanadas, en parte o en su
totalidad, con lo cual se mejora el anclaje y se reduce el rebote
de las fibras de alambre.
La pieza central y las piezas intermedias
presentan una sección transversal circular.
Las piezas finales aplanadas tienen en este
ejemplo una longitud (l, l') de aproximadamente 2 a 4 mm y una
anchura de 1.2 a 2 mm (B) y están estructuradas en forma de cola de
milano.
El alambre que se utilizó para la fabricación de
estas fibras de alambre presenta una resistencia a la tracción de
aproximadamente 1100 N/mm^{2}.
La Fig. 2 muestra la misma fibra de alambre en
la vista superior con lo cual las piezas finales aplanadas son más
visibles.
La fibra descrita anteriormente fue verificada
de acuerdo con las directivas Bündner BB2-771.100
(octubre de 1998). Como material de construcción se utilizó
hormigón proyectado con un contenido en cemento de 425 kg/m^{3}
según CEM l 42.5). Como aditivo se utilizó un disolvente (Rheobuild
3520 de la empresa MBT) con una dosificación de 1.2% (ref. a la
masa de cemento), un estabilizador (Delvo Stabi) con una
dosificación de 0.2% (ref. a la masa de cemento) así como 35
kg/m^{3} de fibras de acero. El hormigón proyectado listo para su
uso tenía una medida de consistencia de 51.0 cm determinada de
acuerdo con: prueba de expansión del hormigón por unidad de tiempo
(según DIN 1048), un peso de local mojado compactada de 2372
kg/m^{3}, un contenido en LP de 1.5% así como un valor WZ:
0.52.
El contenido en fibra de acero en el hormigón
sólido se determina sobre la base de testigos. Un valor individual
representa la media de al menos tres testigos, tomados dentro de 1
m^{2}. La longitud de los testigos debe ser superior a 5 cm. La
cantidad de pruebas para la determinación de un valor individual no
debe sobrepasar los 5 kg.
Se comprobaron en cada caso cuatro probetas en
forma de testigos con un diámetro de 100 mm.
La probeta comprobada presenta en media un
contenido en fibra de acero de 30,4 kg/m^{3}.
En este caso se utilizó el mismo hormigón,
utilizándose sin embargo 40 kg/m^{3} de fibras de acero. El
hormigón proyectado listo para su uso tenía una medida de
consistencia de 54.0 cm determinada de acuerdo con: prueba de
expansión del hormigón por unidad de tiempo (según DIN 1048), un
peso de local mojado compactada de 2398 kg/m^{3}, un contenido en
LP de 1,7% así como un valor WZ: 0,50.
Se comprobaron en cada caso cuatro probetas en
forma de testigos con un diámetro de 100 mm.
La probeta comprobada presenta en media un
contenido en fibra de acero de 37,0 kg/m^{3}.
Bajo las mismas condiciones que en el ejemplo 2,
se comprobó una fibra conocida del tipo FE 0730 (40 kg/m^{3}) de
la solicitante. Estas fibras son esencialmente rectas y presentan
dos extremos aplanados.
La probeta comprobada presenta en media un
contenido en fibra de acero de 29,5 kg/m^{3}, es
decir, una pérdida del 26%.
Bajo condiciones muy similares a las de los
ejemplos 2 y 3 se comprobaron fibras de la solicitante del tipo HE
07/30 (40 kg/m^{3}). Estas fibras presentan una pieza central, dos
piezas intermedias dobladas, conectadas con la pieza intermedia, y
en cada caso una pieza final conectada con la pieza intermedia,
estando la pieza final doblada de tal manera con respecto a la
pieza intermedia que la pieza final es, esencialmente, paralela con
respecto a la pieza central. La pieza final es, sin embargo, redonda
y, al contrario que la fibra según la invención, no está
aplanada.
La probeta comprobada presenta en media un
contenido en fibra de acero de 25,7 kg/m^{3} de
hormigón, es decir, una pérdida del 36%.
Claims (8)
1. Fibra de alambre realizada en metal para
su utilización para el refuerzo de materiales moldeables, en
particular hormigón, la cual presenta una pieza central, dos piezas
intermedias dobladas, conectadas con la pieza central, y en cada
caso una pieza final conectada con la pieza central, estando doblada
la pieza final de tal manera con respecto a la pieza final que la
pieza final es, esencialmente, paralela con respecto a la pieza
central, presentando la pieza central y la pieza intermedia una
sección transversal circular, caracterizada porque la pieza
final está aplanada, en parte o en su totalidad.
2. Fibra de alambre según la reivindicación
1, caracterizada porque las piezas finales y la pieza central
están situada en un plano.
3. Fibra de alambre según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque las piezas intermedias están
dobladas en una dirección.
4. Fibra de alambre según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fibra de
alambre presenta una longitud de aproximadamente 10 a 70 mm, un
diámetro máximo de hasta aproximadamente 1,3 mm.
5. Fibra de alambre según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza
intermedia y la pieza final presenta una longitud de 5 a 20 veces
el diámetro de la fibra de alambre.
6. Fibra de alambre según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza
final presenta una longitud (l, l') de 2 a 10 veces el diámetro de
las fibras de alambre.
7. Fibra de alambre según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza
final aplanada presenta una anchura (B) de 1,5 a 3,5 veces el
diámetro de la fibra de alambre.
8. Fibra de alambre según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza
intermedia presenta una altura (h, h') de 2 a 10 veces el diámetro
de la fibra de alambre.
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