ES2360003A1 - Hormigon de ultra alta resistencia armado con fibras de acero. - Google Patents
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Abstract
Hormigón de ultra alta resistencia armado con fibras de acero.Comprende:- al menos un cemento Portland de categoría CEM I en una proporción de 600-800 kg/m3, con una resistencia a la compresión a los 28 días, mínima de 52,5 Mpa;- áridos en una proporción de 900-1300 kg/m3,- fibras de refuerzo añadidas, comprendiendo al menos una fibra de acero, en una proporción de 150-210 kg/m3;- cargas en una proporción de 25-45 kg/m3, incluyendo carbonato cálcico natural y nanosílice; y- aditivo superplastificante a base de policarboxilatos en una proporción de 45-55 kg/m3;y-agua potable para la mezcla en una proporción de 125- 160 kg/m3.
Description
Hormigón de ultra alta resistencia armado con
fibras de acero.
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La presente invención se inscribe en el campo de
los hormigones de ultra alta resistencia reforzados por
incorporación de fibras metálicas en la mezcla. El hormigón de la
presente invención encuentra una aplicación particular, aunque no
está limitado a la misma, en la producción de plafones prefabricados
de fachadas para edificaciones realizadas con procedimientos
altamente industrializados.
Se conocen, al menos desde 1990, hormigones de
ultra alta resistencia armados con la incorporación entre otras de
fibras de acero, denominados UHPFRC por sus siglas en inglés (ultra
high performance fibre reinforced concret).
En las patentes US 6478867, US6080234,
FR2633922, DE3734327, EP934915 y EP1984310 se describen diversos
ejemplos de composiciones de hormigones de alta resistencia y de
ultra alta resistencia con participación de fibras de acero, en
general en combinación con otras fibras, en particular fibras
orgánicas, para su aplicación en edificios y estructuras viarias
proporcionando unas buenas propiedades mecánicas y una elevada
resistencia al impacto.
La presente invención aporta una nueva
formulación de hormigón, alternativa a las conocidas en el estado de
la técnica y especialmente adaptada para su aplicación en edificios
con plafones o paneles de fachada prefabricados.
El hormigón UHPFRC de esta invención se plantea
como objetivo proporcionar las siguientes propiedades mecánicas:
- Resistencia a flexo-tracción fct, fl, k
- = 30 N/mm^{2}
- Resistencia a la tracción fct, k
- = 10 N/mm^{2}
- Resistencia a la compresión fck
- = 100 N/mm^{2}
Se ha previsto la utilización de fibras
metálicas de 13 mm de longitud y 0,2 mm de diámetro con una
participación en el total del volumen del hormigón de un 2%.
Los materiales utilizados comprenden en una
realización preferida dos tipos de cemento: cemento gris Portland de
procedencia de la firma UNILAND y cemento gris Portland de la firma
CEMENTOS MOLINS, conforme a las siguientes especificaciones:
- \bullet
- cemento Portland de UNILAND: cemento Portland gris.
- \bullet
- cemento Portland de CEMENTOS MOLINS: es un cemento Portland gris de categoría CEM I y de resistencia a la compresión muy alta 52,5 R, es decir resistencia a la compresión a los 28 días, mínima 52,5 Mpa, siendo habituales valores de 58 MPa,
aunque es factible utilizar únicamente el
segundo de dichos cementos.
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El resto de los materiales utilizados en la
mezcla para la formación de este hormigón son:
- -
- áridos: dos tipos de arena:
- -
- arena caliza beige 0-1 mm de tamaño de grano; y
- -
- arena de sílice de 0-7 mm de tamaño grano;
- -
- fibras de refuerzo añadidas:
- -
- una fibra de acero OL 13/0,20, y
- -
- tres tipos de fibras de PVA (acetato de polivinilo) las cuales son REC (S) 100x12, REC 15x8 y REC 15x12;
- -
- cargas: carbonato cálcico natural y nanosílice;
- -
- aditivo superplastificante a base de policarboxilatos
- -
- agua potable para la mezcla
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La Fig. 1 muestra los resultados del ensayo de
escurrimiento del hormigón para la caracterización en estado fresco
del hormigón UHPFRC de esta invención.
La Fig. 2 muestra los resultados de resistencia
a compresión de los hormigones fabricados conforme a esta
invención.
La Fig. 3 muestra los resultados de resistencia
a tracción de dichos hormigones.
Los materiales componentes del hormigón
referidos anteriormente se obtienen de diversos proveedores:
- -
- los cementos de las firmas CEMENTOS MOLINS y UNILAND;
- -
- el carbonato cálcico natural está fabricado a partir de calcita seleccionada, con alto grado de pureza, bajo contenido de óxido de hierro y ausencia de metales pesados; se utiliza el OMYACARB -12 Cl que se caracteriza por su amplia gama de tamaño de partículas y por su pureza; la composición química de la materia prima aporta un 97% de CaCO_{3} y el residuo al tamiz de 100 micras es menor o igual al 0,5% y el residuo al tamiz de 45 micras menor o igual al 10%; Planta de producción empresa L'Arbog (Tarragona - España);
- -
- la nanosílice es Rheomac VMA 350 (aditivo basado en una dispersión de nanopartículas esféricas no aglomeradas de dióxido de sílice puro, libre de cloruros y de elevadísima finura) suministrada por BASF;
- -
- el aditivo superplastificante reductor del agua de alta actividad basado en policarbosilatos (apto para hormigones prefabricados);
- -
- es el Glenium ACE 425, suministrado por BASF;
- -
- las fibras de acero OL 13/0,20 han sido suministradas por la firma N.V. BEKAERT;
- -
- las fibras de PVA han sido suministradas a modo de muestras por la firma nipona KURARAY;
- -
- el agua ha sido tomada de la red de agua potable de Martorell (Barcelona - España).
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Se incluye a continuación la Tabla 1 que muestra
los ajustes en las dosificaciones inicialmente previstas y unas
pruebas con fibras de PVA para preparación del hormigón propuesto,
conforme a las especificaciones indicadas.
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Se incluye también la Tabla 2, que indica
ajustes en las dosificaciones y fibras de PVA.
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En lo que concierne a la producción antes de
iniciar la producción de hormigones se ha mojado la amasadora y ha
sido puesta en movimiento por algunos segundos. Ello se ha hecho
para intentar tener unas mismas condiciones entre la primera prueba
y las restantes. El orden de vertido de los materiales en la
amasadora se muestra en la Tabla 3.
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Como se observa en dicha Tabla 2, en primer
lugar se añaden los materiales secos, empezando por los más gruesos
a los más finos, que son la arena, el cemento y la carga (filler).
Estos materiales se mezclan en seco durante 2 minutos. A
continuación se añade la mitad del agua y del aditivo
superplastificante, seguido de 3 minutos amasado. Ese procedimiento
se justifica por la necesidad de dispersar las partículas de
cemento, lo que evita que el agua quede atrapada entre los flóculos
de cemento que se forman inicialmente.
Pasado ese tiempo, se puede añadir el resto del
agua y del aditivo superplastificante juntamente con la nanosílice,
la cual es líquida. Todo el conjunto se mezcla durante 2 minutos. La
adición del agua y superplastificante en dos etapas aporta más
trabajabilidad a la mezcla, puesto que esos están libres para actuar
en la lubricación de la pasta ya que en ese momento no aparecen los
flóculos de cemento. Por último, se añaden las fibras a la
amasadora, las cuales son mezclan junto al conjunto por otro
minuto.
En la producción de los hormigones con fibras de
acero, los materiales granulares se han sido vertidos a la amasadora
de modo automatizado, puesto que la instalación ofrece esa opción.
No obstante, dado que no son grandes cantidades y para una mayor
precisión, el agua, el aditivo superplastificante y la nanosílice se
han adicionado manualmente, para que fuera posible controlar las
cantidades adicionadas en base en la visualización de la
trabajabilidad de la mezcla. Las fibras se han vertido directamente
a la cinta transportadora. Ello evita el contacto directo del
trabajador con las fibras y evita accidentes. Eso es fundamental a
la seguridad porque esas fibras actúan como agujas, y pinchan la
piel cuando entra en contacto con esta, aunque se esté utilizando
guantes.
En cuanto a la caracterización en estado fresco
se ha realizado el ensayo de escurrimiento, según las
especificaciones de la normativa UNE 83361: 2007 (AENOR 2007). Ese
ensayo responde a la necesidad de verificar si el hormigón producido
realmente es autocompactante. Además, permite comprobar la
homogeneidad del material a través de la existencia de exudación y/o
segregación de la mezcla.
Los resultados se muestran en la Fig. 1.
En cuanto a la caracterización en estado
endurecido se han realizado probetas para el ensayo de resistencia a
compresión de probetas cilíndricas a la edad de 24 horas, 7 y 28
días, según la normativa UNE 12390-3: 2003 (AENOR
2003). También se han preparado probetas para el ensayo Barcelona de
resistencia a tracción a los 7 días, según la normativa PrUNE 83515:
2007 (AENOR 2007). En la Tabla 4 se muestra el número de probetas
moldeadas, para cada hormigón, mientras que en la figura 4 se
muestra el moldeo de las probetas. Los ensayos realizados en estado
endurecido pretenden caracterizar las propiedades mecánicas del
hormigón en aras a verificar si son compatibles con las
especificaciones estructurales exigidas del material.
En la Tabla 3 se detallan el número de probetas
producidas por prueba de hormigón.
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En cuanto a las pruebas de hormigonado con
elementos constructivos se han realizado con encofrados de acero y
sellado de juntas con silicona neutra.
Se han utilizado dos tipos de desencofrantes
(que actúan como retardantes de fraguado) de forma indistinta y por
separado, sin ninguna repercusión especial durante en
desencofrado:
- -
- Pierii Aquarol TT
- -
- 31 -Pieri LM 5
El desencofrante se ha aplicado a mano con una
esponja o paño húmedo. Esto ha dado lugar a la formación de manchas
en forma de "aguas" en la cara vista del hormigón.
El desencofrante se ha aplicado con pistola de
aspersión para conseguir una mayor homogeneización en la
aplicación.
Claims (9)
1. Hormigón de ultra alta resistencia armado con
fibras de acero, comprendiendo por m^{3} de mezcla final:
- \bullet
- al menos un cemento Portland de categoría CEM I en una proporción de 600-800 kg/m^{3}, con una resistencia a la compresión a los 28 días, mínima de 52,5 Mpa;
- \bullet
- áridos en una proporción de 900-1300 kg/m^{3},
- \bullet
- fibras de refuerzo añadidas, comprendiendo al menos una fibra de acero, en una proporción de 150-210 kg/m^{3}
- \bullet
- cargas en una proporción de 25-45 kg/m^{3}, incluyendo carbonato cálcico natural y nanosílice; y
- \bullet
- aditivo superplastificante a base de policarboxilatos en una proporción de 45-55 kg/m^{3}; y
- -
- agua potable para la mezcla en una proporción de 125-160 kg/m^{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Hormigón según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos áridos comprenden dos tipos de
arena, arena caliza y arena de sílice.
3. Hormigón según la reivindicación 1,
caracterizado porque se utiliza un cemento gris o un cemento
blanco, o una mezcla de los mismos que aporta la proporción de
cemento indicada.
4. Hormigón según la reivindicación 1, en donde
dicha arena caliza es arena beige de 0-1 mm de
tamaño promedio de grano.
5. Hormigón según la reivindicación 1, en donde
dicha arena de sílice es de 0-7 mm de tamaño
promedio de grano.
6. Hormigón según la reivindicación 1, en donde
dichas fibras de refuerzo añadidas son al menos una fibra metálica
de acero OL 13/0,20.
7. Hormigón según la reivindicación 6,
caracterizado porque dichas fibras metálicas son de 13 mm de
longitud y 0,2 mm de diámetro con una participación en el total del
volumen del hormigón de un 2%.
8. Hormigón según la reivindicación 6,
caracterizado porque dichas fibras de refuerzo comprenden
además de dicha fibra de acero, tres tipos de fibras de PVA (acetato
de polivinilo) las cuales son REC (S) 100x12, REC 15x8 y REC
15x12.
9. Hormigón según la reivindicación 8,
caracterizado porque dichas fibras d PVA participan en el
hormigón en las siguientes proporciones:
- -
- Fibras de PVA 12/0,10 5-14 kg/m^{3}
- -
- Fibras de PVA 8/0,04 4-8 kg/m^{3}
- -
- Fibras de PVA 12/0,04 4-8 kg/m^{3}.
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