PRODUCTO DE CONCRETO DE PESO LIGERO CON CONTENIDO DE FIBRAS SINTETICAS
CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere al uso de fibras sintéticas como elementos de suspensión en líquidos y geles gasificados o aireados, y más particularmente a productos de peso ligero, tales como productos de concreto con aire atrapado conteniendo elementos de suspensión fibrosos. ANTECEDENTES DE LA INVENCION Ha habido esfuerzos sobre la marcha durante varias décadas para producir concreto durable, resistente, con propiedades mejoradas. El concreto, utilizado tanto para propósitos estructurales así como no estructurales, es un material compuesto que por lo general comprende de agua, materiales de tipo cemento (tal como cemento, ceniza suelta, chatarra y/o material pozolánico), y agregados. Los agregados comunes incluyen arena, grava o piedra triturada. Los agregados utilizados en mezclas de concreto generalmente consisten de algunas partículas de piedra más grandes o burdas, agregados más pequeños, tal como grava de chícharo y partículas de arena más finas de varios tamaños. El concreto es un componente estructural bien conocido con resistencias estructurales típicamente compresivas de por lo menos 17,236.9 KPa (2500 psi). Las aplicaciones no estructurales
Ref.: 187751
cubren un amplio espectro de productos y usos, que podrían tener un funcionamiento de resistencia tan bajo como 241.3 KPa (35 psi) . Un ejemplo de uso no estructural de concreto es la estabilización del suelo en donde el requerimiento de resistencia compresiva, en muchos casos no debe exceder 1723.7KPa (250 psi). Las discusiones más detalladas con respecto al concreto y sus propiedades se pueden encontrar en Concrete, by S. Mindess y J. F. Young (Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, N. J. 1981), in Design and Control of Concrete Mixtures, 13. sup.th Ed., by H. Kosmatka and W. C. Panarese (Fortland Cement Association, Skokie, 111., 1988, and in the ACI Manual of Concrete Practice (American Concrete Institute, 1987) . El concreto por lo general se hace mezclando agua con cemento seco y agregándolo para producir una mezcla de concreto que fluye el cual se vacía en el lugar en el sitio de construcción y/o se vacía en formas o moldes de forma deseada. El cemento seco típicamente consiste de partículas muy finas de un material de cemento tal como cemento Portland o similares. Las partículas pueden estar en la forma de hojuelas relativamente planas y tener un tamaño en el orden de 0.00254 cm (0.001"). Cuando se mezcla con agua, el cemento forma una pasta y actuará como un pegamento entre las partículas de arena más grandes y de roca. La relación de agua a cemento por lo general es crítica en la determinación
de la resistencia del concreto endurecido, con un contenido de agua más bajo produciendo un concreto más fuerte. Debe existir suficiente agua, sin embargo, para adecuadamente hidratar los componentes de las mezcla y para permitir que la mezcla fluya. De esta forma, simplemente reduciendo el contenido del agua no es posible, ya que las mezclas de concreto no trabajarán fácilmente. El concreto con aire atrapado ha sido mejorado para proveer un concreto de peso ligero para ciertas aplicaciones y para reducir el contenido de agua en las mezclas de cemento, pero no sin problemas. Las burbujas de aire introducidas en la mezcla de cemento forman pequeñas celdas de aire de concreto. Históricamente, los vacíos de aire en el concreto son inestables porque el aire se disipa durante el procedimiento de mezclado o durante el desplazamiento. Los huecos de aire en el concreto también pueden ser químicamente inestables. Mientras más aire se mezcla en el concreto, el concreto se hace más líquido y los sólidos tienen una tendencia a asentarse fuera de la mezcla. Debido a la naturaleza frágil del aire o las burbujas algunas veces es necesario ajusfar el contenido de aire o posiblemente introducir aire o burbujas en el sitio de trabajo, una práctica que da como resultado la limitación del volumen del concreto que efectivamente o predeciblemente se reemplaza por celdas de aire. Los agentes modificadores de la viscosidad
(VMA, por sus siglas en inglés) por lo general se agregan para adelgazar la mezcla de concreto, cambiándolo a una mezcla acuosa, que no es uniforme o cohesiva, a una mezcla de tipo gel con una alta viscosidad en un esfuerzo para mantener el aire y los agregados de suspensión y la mezcla global cohesiva mientras la mezcla de concreto se endurece. Debido a la inherente baja densidad de los gases y su abundancia relativa o fácil generación, su incorporación puede tener ventajas significativas para disminuir la densidad del concreto. Existen dos métodos fundamentalmente diferentes para incorporar aire u otros gases de baja densidad. Un método genera gas in situ, a través de la reacción química y otro método genera pequeños bolsillos de aire o gas ya sea mezclando rápidamente el concreto o mediante la inclusión de burbujas preformadas o espuma dentro de la mezcla húmeda antes de la curación. La generación in situ del gas típicamente involucra la producción de gas hidrógeno desde la reacción catalizada base de una especie de metal reactivo finamente dividido tal como aluminio. Las espumas por lo general se generan separadamente utilizando agentes tensioactivos y otros agentes espumantes en combinación con agua y aire antes de ser introducidas en una pasta premezclada de cemento, agua, y agregados. Los agentes espumantes basados en celulosa se describen por Kuramoto y otros, en Patente de E. U. A. No. 3, 963, 507.
Bouchard y otros, en la Patente de E. U. A. No. 4, 373, 955 describen un agente de espumación basado en un proteína hidrolizada y un concentrado de espumación basado en una proteína hidrolizada. Ha sido descrito un método en donde el concreto líquido (cemento, agua, y agregado) se mezclan con un agente de espumación para producir un material de concreto espumado que puede prefabricarse en un molde o fabricarse en el sitio, para producir un concreto de peso ligero, con aire atrapado en el secado. El uso de dichos agentes de espumación puede producir una espuma cremosa, gruesa, de burbujas finas que son resistentes al colapso durante mezcla con el concreto. Debido a que las burbujas se retienen dentro del material del concreto durante periodos más largos sin colapsarse, permanecen en el concreto cuando está en la fabricación o se coloca en una forma. Cuando el concreto se endurece, las burbujas se desintegran y liberan agua, la cual se absorbe en el cemento, por lo tanto hidratando la mezcla en el cemento y dejando huecos de aire de tamaños similares. Los agentes de espumación, los materiales de expansión, y los agentes tensioactivos para mezclar con agua están comercialmente disponibles. Los agentes de espumación no han sido, sin embargo, exitosos en la suspensión del agregado en curso. La secuencia de mezclado actual de la espuma, cemento, agua, agregado burdo (roca) , agregado medio (grava)
y arena pueden variar. Una secuencia típica podría involucrar la adición de un agregado burdo y medio, cemento, espuma y agua en el mezclador, después agregar arena y la mezcla durante un intervalo de corto tiempo antes de la adición de una segunda cantidad de espuma y mezclar otra vez. La espuma actúa como un plastificante para dispersar la pasta de cemento a través de la mezcla. Cuando se mezcla con agua, se producirá una pasta de partículas de cemento humectadas, burbujas de tamaño más pequeño, y arenas de tamaño más pequeño. Esta pasta forma una cubierta alrededor de los agregados de tamaño más grande y arenas, y también forma áreas de pasta sólida en cualquier hueco restante en la matriz de concreto. La mezcla de burbujas en la pasta tiene un efecto de cojinete, incrementando la habilidad de fluir de la pasta y permitiéndole rellenar los huecos restantes en la mezcla más fácilmente. En las mezclas de concreto de la técnica anterior, se considera esencial tener aproximadamente de 60 a 70% de partículas de agregado de roca o burdas de aproximadamente de 30 a 40% de partículas de arena en una mezcla de agregado para producir un concreto de alta calidad. Esto es debido a la resistencia del concreto resultante que depende enormemente de una buena cobertura de pasta de cemento sobre el área de superficie de todos los agregados a una relación baja de agua a cemento con buena capacidad de fluidez a lo
largo de la masa de concreto. Sin embargo, al mezclar la espuma de burbujas de tamaño pequeño, estables en la mezcla de concreto del cemento del agregado, el porcentaje de arena utilizado en el agregado generalmente se incrementa de 40 a 50%. La cantidad de arena incrementa estas mezclas de concreto porque la arena evita que el aire y el agua migren hacia la parte superior de la mezcla. La arena soporta el aire y el agua pero pesa más que el agregado burdo y medio. La arena tiene un área de superficie alta con relación al agregado más grande, por lo tanto requiere más pasta de cemento para cubrir las partículas de arena por lo que está disponible menos pasta de cemento para fortalecer el concreto . El concreto normal atrapado con aire de peso denso tiene una reducción en peso de no más de 8.5% debido al contenido de aire, y típicamente, aproximadamente 6%. Los intentos de una reducción en peso por arriba de 8.5% con sólidos estructurales convencionales, reduce la capacidad de suspensión de los sólidos en el concreto al punto de no ser utilizable. BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Se proporciona un método para producir un producto de densidad baja a media, de peso ligero que comprende líquidos gasificados o aireados y geles de una pluralidad de elementos de suspensión para suspender el aire y el agregado
en el liquido o gel. El método permite la producción de un producto que es más ligero en peso e inferior en densidad que los productos de concreto de peso ligero o convencionales. En una modalidad, el producto de peso ligero puede formarse de una mezcla de concreto con aire atrapado, típicamente comprendiendo cemento, agregado, agua, burbujas de aire en la forma de espuma o hechos con un agente de estabilización, y elementos de suspensión en la forma de fibra sintética. La mezcla de concreto precisa dependerá del producto final deseado, pero, a diferencia de las mezclas de concreto con aire atrapado en la técnica anterior, el método de la presente invención permite más libertad en la modificación del diseño de la mezcla. Al utilizar los elementos de suspensión de la invención, el agregado puede comprender menos arena para suspender el aire y el agregado burdo y para evitar el escape el agua. En una modalidad, el método para producir un producto de densidad baja a media de peso ligero comprende mezclar juntos (i) componentes de tipo cemento que comprenden cemento y agua, y agregado, (ii) una pluralidad de elementos de suspensión que comprenden fibras sintéticas, y (iii) un agente para disminuir el peso unitario del producto, para formar una mezcla de concreto. El método además comprende los pasos de vaciar la mezcla de concreto en una forma y permitir la mezcla se endurezca. Cada una de las fibras sintéticas del
elemento de suspensión tiene un denier de menos de 15, una longitud mayor de 0.63 cm (1/4 de pulgada), y menos de 1.905 cm (3/4 de pulgada) y se hacen de un material seleccionado del grupo que consiste de poliolefina, nylon, y poliéster. El agregado puede comprender por lo menos un agregado de arena, agregado fino, o agregado burdo. El método puede comprender distribuir los elementos de suspensión por medio de una lechada de componentes de tipo cemento y después de que los componentes de tipo cemento se mezclan, y agregando al mismo el agente reductor del peso unitario. Alternativamente, el método puede comprender agregar los elementos de suspensión a los componentes de tipo cemento, mezclando los elementos de suspensión y los componentes de tipo cemento juntos, agregar el agente reductor del peso unitario, y mezclar el agente reductor del peso unitario con los elementos de suspensión y los componentes de tipo cemento durante un periodo de tiempo suficiente para dispersar el agente reductor del peso unitario a lo largo de la mezcla de concreto. La mezcla de concreto puede por consiguiente incluir, además del cemento, burbujas de aire, un agente estabilizador de espuma y una pluralidad de elementos de suspensión, porcentajes mayores de agregados de tamaño medio y grande que los que son posibles para los productos de concreto con aire atrapado estable. Cualquier agente
estabilizador de espuma adecuado se puede utilizar, tal como el agente tensioactivo estabilizador de espuma vendido bajo el nombre comercial de MICRACON® por Miraron Technologies, Inc., y descrito en la Patente de E. U. A. No. 6,153, 005, la cual se incorpora aquí por referencia. Los elementos de suspensión de fibras sintéticas están preferiblemente en la forma de monofilamentos, en donde cada monofilamento tiene un denier de menos de 15 y una longitud de aproximadamente 0.635 cm a 1.905 cm (1/2 a 3/4 pulgadas). En una modalidad, los elementos de suspensión pueden ser monofilamentos de poliolefina que tiene un denier entre 2 y 7 y una longitud de aproximadamente 0.635 cm a 1.905 cm 1/2 pulgada a 3/4 pulgada), y más preferiblemente un monofilamento de polipropileno que tiene un denier de entre 3 y 7 y una longitud de 0.635 cm (1/2 pulgada) . También se puede tolerar alguna desviación en la longitud. Se proporciona un método para producir un producto de baja a media densidad, de peso ligero que incluye mezclar cemento, arena, agregado, agua, burbujas de aire en la forma de una espuma o aire hecho con un agente estabilizador de espuma y una pluralidad de elementos de suspensión juntos para formar una mezcla de concreto, vaciar la mezcla de concreto en una forma y permitir que la mezcla se endurezca. El método de la presente invención se basa en la capacidad de suspensión mejorada en la pluralidad de fibras
sintéticas dispersadas a lo largo de la mezcla de concreto. Las fibras se dispersan en la mezcla de concreto para crear una matriz homogénea de fibras extendidas para suspender burbujas de aire y agregados. Como se declaró anteriormente, la arena en una mezcla de concreto con aire atrapado convencional soporta el aire y el agua pero pesa más y tiene un área de superficie alta con relación al agregado más grande, por consiguiente, requiriendo más pasta de cemento para dedicarse a cubrir las partículas de arena. Con la adición de las fibras finas, la arena puede reemplazarse con agregados más grandes, tales, roca triturada y grava de chícharo. El peso del concreto por área unitaria será menor y el área de superficie será menor, por lo tanto requiriendo menos pasta de cemento dedicada a cubrir las partículas y permitir más cemento para fortalecer la mezcla de concreto. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Como se utiliza aquí con referencia al concreto, "peso ligero" significa una reducción del peso típico de 10% más, y preferiblemente alrededor de 15% más, comparado con la cantidad estándar de concreto de dimensiones iguales. Las reducciones en peso en la escala de aproximadamente 20-30% son comunes para el concreto de peso ligero de la presente invención. Las composiciones de concreto de peso normal convencionales están típicamente en el intervalo de 2082-2563
kg/m3 (130-160 lb/pie3) . Las composiciones de concreto no estructurales y estructurales de peso ligero convencionales, típicamente se encuentran como estando en el intervalo de 240-2082 kg/cm3 (15-130 lb/pie3) . Como se utiliza aquí, "fibras finas" significa fibras sintéticas que tiene un denier menos de 15. Como se utiliza aquí "forma" en el contexto del método para producir un producto de densidad baja a media, de peso ligero significa una estructura natural o preparada dentro de la cual la mezcla de concreto se vacía para formar por lo menos una porción del producto deseado. Aunque la presente invención se describirá con referencia al método para formar concreto atrapado con aire en la Patente de E. U. A. No. 6, 153, 005, los expertos en la técnica reconocerán que existen numerosos métodos alternativos para producir burbujas de aire en el concreto y que las fibras descritas en la presente también se pueden utilizar con concreto con aire atrapado o concreto espumado obtenido a través de otros medios. La mezcla de concreto de la presente invención puede comprender de aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en volumen de cemento, de aproximadamente 0 a aproximadamente 75% en volumen de arena lavada, de aproximadamente 0 a aproximadamente 60% en volumen de agregado burdo, de aproximadamente 4 a aproximadamente 50% de agua en volumen,
de aproximadamente 0 a aproximadamente 50% en volumen de un miembro seleccionado del grupo que consiste de materiales de tipo cemento y pozolánicos, de aproximadamente 0 a aproximadamente 0.6 kg (20 oz) de reductor de agua por 45 kg (100 libras) de material de tipo cemento y pozolánico, de aproximadamente 0 a aproximadamente 0.6 kg (20 oz) de acelerador por 45 kg (100 libras) de material de tipo cemento y pozolánico, de aproximadamente 1 a aproximadamente 90% en volumen de aire como burbujas, comprendiendo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 20.0% en peso de un estabilizador de espuma fluoroquimico, y de aproximadamente 0.59 a aproximadamente 11.87 kg (de 1 a 20 libras) de elementos de suspensión de fibra por yarda cúbica de concreto . En el método descrito en la Patente de E. U. A. No.
6,153,005, se agrega un estabilizador de espuma fluoroquimico, que puede caracterizarse como un agente tensioactivo fluorinado, a la mezcla de concreto. De acuerdo con ese método, los estabilizadores de espuma fluoroquimicos mejoran la estabilidad y elasticidad de las espumas cuando están en contacto con composiciones de tipo cemento. Las burbujas de éstas se derivan de agregados de espuma que retienen sus estructuras discretas a lo largo de varios pasos del procesamiento tales como transporte, bombeo, moldeo, y curación. La alta estabilidad y flexibilidad de las espumas
resultantes permite su uso como agregados ultraligeros en peso estables nuevos en combinación con otros componentes de concreto que incluyen pero no se limitan a agua, cemento, cal hidratada hidráulica, chatarra de horno de detonación de hierro granulado de tierra, arena, sílice, piedras, otros materiales naturales y subproductos pozolánicos, así como mezclas químicas tales como reductores de agua y super plastificantes . Los estabilizadores de espuma fluoroquímicos habilitan las composiciones de concreto excepcionalmente de espuma estable o en aire con mezclas de concreto que son económicas en peso ligero cerca de peso normal, de alto rendimiento . Ya que las espumas estabilizadas son útiles en la producción de composiciones de concreto que también contienen agregados comunes tales como arena, grava, o piedra triturada también tienen utilidad en su propio derecho como "agregados de espuma" para proveer un agregado único ultra-ligero en peso cuando no se utiliza arena u otro agregado común. La espuma estabilizada puede ser el único agregado para concreto de muy baja densidad para uso, por ejemplo, en aislamiento. Los concentrados de espuma preferidos están comprendidos de soluciones acuosas de alcoholes grasos preferiblemente seleccionados del grupo que consiste de alcoholes de ácido graso de cadena recta o ramifica de 8 a 16 átomos de carbono y mezclas de los mismos, una goma de
polisacárido preferiblemente seleccionada del grupo que consiste de gomas Rhamsan, gomas de Xantana, gomas Guar, y gomas Locust Bean y un agente tensioactivo aniónico no fluorinado preferiblemente seleccionado del grupo que consiste de agentes aniónicos de C-8 a C-18 y más preferiblemente sulfonatos de alfa olefina de C-10 a C-18, asi como mezclas de dichos agentes tensioactivos . El concentrado también puede contener un solvente, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste de éteres de glicol y dioles alifáticos de C-2 a C-8. Los materiales de tipo cemento y pozolánicos de esta composición son bien conocidos en la técnica del concreto, principalmente, materiales como ceniza suelta (ambos tipos C y F) , chatarra de horno de detonación de tierra, tierra diatomácea, cal hidratada, cemento natural, etc. Los químicos reductores de agua también son conocidos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de tales materiales son los lignosulfonatos , formaldehído de melamina sulfonada, condensados de formaldehído de naftaleno, ácidos carboxílicos hidroxilados , y carbohidratos. Las mezclas que aceleran la fijación incluyen materiales como cloruro de calcio, trietanolamina, tiocianato de sodio, formiato de calcio, nitrato de calcio, y nitrito de calcio. La producción de espuma se puede llevar a cabo extrayendo agua y concentrado de fuentes separadas, en las
relaciones descritas anteriormente, inyectándolas utilizando aire de alta presión u otro gas adecuado, preferiblemente a aproximadamente 861.8 KPa (125 psi) , en una cámara en donde la mezcla se somete a las fuerzas de esfuerzo cortante y por lo tanto se producen burbujas estabilizadas o espumas. Cualquier número de dispositivos de producción de espuma se pueden utilizar para producir la espuma estabilizada de la presente invención, y la invención no está limitada a ningún dispositivo especifico. Estos dispositivos son bien conocidos en la técnica y familiares para los expertos. Independientemente del mecanismo utilizado, puede ser adecuado para producir una corriente de burbujas adecuadas para introducción en una mezcla de concreto apropiada. Un ejemplo de la preparación de un material de concreto celular se presenta a continuación: EJEMPLO 1 Un mezclador de mortero de tipo paleta de 0.198 m3 (7.0 pie3) se cargó con 15.9 kg (35.0 libras) de agua, 103.2 kg (227.5 libras) de arena lavada, 490.9 kg (110 libras) de cemento Portland de Tipo I/II (Texas Industries, Inc.), y 71 gramos (2.5 oz) de Daracem™ ML 330 (un super plasti icante reductor de agua disponible de W. R. Grace) . Las subsiguiente mezcla a 32 r.p.m. durante 5-10 minutos produce una lechada de tipo cemento uniforme. Se produjo un agregado de espuma acuosa estable y
flexible de manera separada a través de la dilución de un concentrado acuoso que comprende sulfonatos de alquenilo sódicos (7.0% p/p) , l-t-butoxi-2-propanol (5.0% p/p) , goma Rhamsan (2.0 % p/p), telómero acrilico de perfluoroetiltio (1.4% p/p) n-alcanois (1.0% p/p), 2-metil-2-propanol (0.2% p/p) a 2.5% p/p de agua (39 partes de agua a una parte de concreto, respectivamente) y después aireando a través de una cámara generadora de espuma en donde la mezcla se somete a las fuerzas de esfuerzo cortante para producir el agregado de espuma estabilizado. Mientras se continúa con la mezcla la lechada de tipo cemento 0.028 m3 (1.0 pie3) del agregado de espuma se agrega a la lechada durante aproximadamente 1 minuto. La lechada de concreto celular resultante deberá mezclarse durante aproximadamente 5 minutos para dispersar uniformemente el agregado de espuma, pero se puede mezclar en exceso de 90 minutos sin ninguna pérdida del volumen del agregado. La lechada de concreto celular es muy fluible y fácilmente se vierte en una forma o molde deseado. La resistencia de compresión de la mezcla anterior se determinó como siendo 14,479-15,237 KPa (2100-2210 psi) , después de 7 días y 2840-3080 psi después de 28 dias. Todas las muestras tuvieron una densidad de 1713.9 kg/m3 (107 lb/pie3) . En el método de la presente invención, los elementos de suspensión comprendieron fibras sintéticas que se agregaron a la lechada de concreto, antes, durante, o
después del mezclado y antes de la adición del agregado de espuma . Los pequeños huecos de aire, referidos también como burbujas de aire, son más deseables para una resistencia mayor que huecos de aire más grandes del mismo volumen total. Al suspender y dispersar los numerosos huecos de aire pequeños a través del concreto, el producto resultante logra la reducción de peso deseada y la resistencia del diseño. El problema por lo tanto experimentado con otros productos de concreto espumados debido a la dificultada en la fácil y uniforme suspensión de agregados de diferente tamaño se supera a través de la adición de las fibras de suspensión descritas aquí. En el producto de la presente invención, el agregado se suspende uniformemente a través de la mezcla de concreto. Como lo muestran las pruebas descritas en la presente, no todas las fibras trabajan. Se encontró sorprendentemente que las propiedades únicas de las fibras finas entran en el juego. Las fibras más grandes fallan al suspender el aire y el agregado según se desee. Las fibras más grandes no proveen propiedades tixotrópicas . El uso de aire en el concreto reduce el peso del concreto. Entre más aire se puede introducir, mayor es la reducción de peso que se puede lograr. Las fibras permiten que el agregado se suspenda uniformemente a lo largo de la mezcla, lo cual a su vez, asegura una matriz de concreto
óptima. Existe una sinergia entre los dos. La matriz de concreto se define a través del agregado. Cuando todo está razonablemente uniforme a lo largo de la mezcla los requerimientos de funcionamiento, especialmente la resistencia del producto es más efectiva y más efectiva en cuanto a costo para hacerla. A diferencia de los productos de concreto de peso ligero con aire atrapado, los productos de concreto de peso ligero de la invención son muy estables por las propiedades de alta resistencia logradas por la reducción de la arena y los niveles incrementados del agregado más grande, el cual se cree que permite más pasta de cemento para contribuir a la resistencia global, todo hecho posible a través de la adición de fibras finas. El intervalo de materiales que se pueden utilizar en una mezcla de concreto suspendida con fibra, con aire atrapado es la siguiente: Volumen/Peso de materiales por yarda cúbica de concreto 1. Materiales de tipo cemento - 0 a 544 kg /1299 libras ) 2. Agregado (arena y roca) - 0 a 1587.6 kg (3,500 libras) 3. Agua - 20% a 300% en peso de cemento 4. Aire - 1% a 95% en volumen de la mezcla de
concreto total 5. Fibra 0.45 kg a 9.07 kg (1 libra a 20 libras) 6. Mezclas - 0 L por 50.8 kg (0 oz por cwt) a 13.2 L (3 galones) por cwt del material de cemento. Las mezclas incluyen, pero no se limitan a, reductores de agua, retardadores, aceleradores, estabilizadores de hidratación, y otros aditivos de concreto conocidos en la industria. Las propiedades de las fibras se encontró que son efectivas en el incremento de la resistencia y estabilidad, el mantenimiento del tamaño del tamiz molecular y la reducción del costo del concreto son su longitud, denier, forma y química. Con respecto a la química, las fibras pueden ser nylon, poliéster, o una poliolefina, tal como polipropileno y polietileno. La forma de la fibra es preferiblemente un monofilamento que puede estar en la forma de tiras generalmente planas, o, en promedio, en una forma cilindrica. La longitud de la fibra encontrada para ser efectiva es de aproximadamente 1.27 cm (1/2 de pulgada), pero puede estar en un intervalo mayor que 0.635 cm (1/4 de pulgada) a menos de 2.54 cm (1 pulgada) y preferiblemente de aproximadamente 1.27 cm a 1.905 cm (1/2 a 3/4 de pulgada). El denier encontrado como efectivo es menor de 15, pero preferiblemente en intervalo de 2 a 7, y más preferiblemente de 3 a 7. El denier y la longitud óptima pueden variar para diferentes materiales.
El contenido de fibra es de aproximadamente 2.37-2.97 kg por metro cúbico (4-5 libras por yarda cúbica) de concreto. El concreto normal es de aproximadamente 2076 a 2373 kg/metro cúbico (de 3,500 a 4,000 lbs/yarda cúbica). El concreto de peso ligero puede ser de 10% y típicamente 14-15% a aproximadamente 25% menor en peso, o aproximadamente 1483-2017 kg por metro cúbico (500-3,400 por yarda cúbica) de concreto. La variación en la concentración de la fibra se puede tolerar, como una cantidad efectiva de fibra se puede utilizar y depende del uso final deseado del producto de concreto y el diseño de la mezcla. Aunque una dosificación de fibra por arriba de 2.37-2.97 kg por metro cúbico (4-5 libras por yarda cúbica) de concreto se pueden utilizar, la capacidad de carga de las fibras aparece a un nivel de tal forma que las dosificaciones por arriba de 2.97 kg de fibra por metro cúbico (5 libras de fibra por yarda cúbica) no se cree que sean efectivas en cuanto a costo para la mayor parte de los usos cuando las fibras se utilizan como elementos de suspensión . Las fibras más preferiblemente están comprendidas de una pluralidad de filamentos procesados en una forma de cinta de filamentos continuos en lotes, tiras, o monofilamentos de menos de aproximadamente 15 denieres, y preferiblemente 2-7 denieres por filamento (dpf ) . Las fibras pueden ser hidrofílicas o hidrofílicas naturalmente, o se
pueden cubrir con una cubierta hidrofilica o hidrofóbica. Además del tratamiento de la superficie externa, un experto en la técnica apreciará que es posible crear propiedades hidrofilicas o hidrofóbicas a través de métodos internos. Esto se puede lograr, por ejemplo, por medio de injerto químico o polímero. La unión de las cubiertas del injerto se logra a través de la formación de un enlace covalente entre el sustrato y los monómeros a través de un iniciador de injerto. Como resultado, cuando se comparan con cubiertas convencionales se pueden obtener cubiertas mucho más delgadas mientras se provee una buena resistencia y propiedades de adhesión del material. La reacción química que toma lugar proporciona una penetración de sub-superficie y un enlace químico. El grosor de la cubierta se puede ajustar de acuerdo con la especificación. Otros métodos internos, tales como por ejemplo, la extrusión del copolímero y la adhesión de aditivos durante el procedimiento de extrusión también se pueden utilizar para lograr las propiedades hidrofilicas deseables. Por ejemplo, un aditivo simple de diseño para crear la estabilidad ultravioleta en una materia prima también puede causar que el resultado final sea hidrofílico. Los ejemplos de fibras adecuadas incluyen polipropileno, polietileno, nylon y poliéster. La fibra más preferida es polipropileno . En una modalidad, el concreto se pre-mezcla. Las
fibras cortadas en longitudes deseadas se agregan a la mezcla de concreto deseadas y se mezclan para dispersar uniformemente las fibras a lo largo de la mezcla. Las burbujas de aire después se agregan como se describió anteriormente. Las mezclas de concreto de peso ligero que tienen viscosidades de muy bajas a moderadamente altas se prueban con V A convencionales, fibras de denier más grandes y fibras de denier más finas. Sorprendente, solamente las fibras de denier finas trabajan para consistente y posiblemente suspender el agregado. Se condujeron una serie de pruebas para determinar las características de las fibras que mejor se adecúan para el uso con concreto atrapado con aire. EJEMPLO 2 Se cargó un mezclador de tambor de concreto de 0.1 metros cúbicos (3.5 pies cúbicos) con 8.35 kg (18.4 libras) de agua, 29.76 kg (65.6 libras) de arena de concreto, 5.03 kg (11.1 libras) de 0.95 cm (3/8") de roca, 30.8 kg 67.9 libras) de roca #57 de 2.54 cm (1"), 30 kg (66.1 libras) de cemento, 136.6 mi de Glenium 3030™ (un reductor/plastificante de agua), 29.3 mi de Delvo™ (un estabilizador de hidratación) , 133 gramos (4.7 oz) de fibra, y 6.6% de metros cúbicos (pies) de agente atrapador de aire, tal como el agente tensioactivo fluorinado estabilizador de espuma descrito en la Patente de
E. U. A. No. 6,153,005, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad. El mezclador de concreto se activa a una velocidad de mezclado que asegura que todos los ingredientes se mezclen bien juntos en aproximadamente 2 minutos. Después del mezclado inicial, el mezclador de tambor continúa a su vez a una velocidad más baja, aproximadamente 3-4 rpm. Las muestras de la mezcla se toman a intervalos de 10 minutos para determinar si ocurrió un cambio en peso, que podría ser indicativo del cambio del volumen de aire. Durante el tiempo de la muestra, todos pesos registrados estuvieron dentro del 2% del peso unitario en libras de 1842 kg objetivo por metro cúbico (115 libras de peso unitario por pie cúbico) es una tolerancia comercialmente aceptable. La consistencia de la medición de la unidad en peso, como se indica por las muestras de peso tomadas, indicarán la uniformidad del volumen del aire a través del tiempo y que todos los materiales están uniformemente suspendiendo durante el tiempo de mezclado. Las siguientes tablas proporcionan las mediciones tomadas para una serie de pruebas llevadas a cabo de acuerdo con el Ejemplo 2 anterior, con variaciones, como se observa en las tablas.
TABLA 1 Diseño de Mezcla Utilizando Arena de Peso Ligero
* PP significa polipropileno TABLA 1 Continuación
Propiedades del Material (continuación de TABLA 1)
Rendimiento 0.766 (metros cúbicos) (27.05 (pie cu. ) )
Peso Unitario 954 kg/metros cúbicos Especificado (kg/metros (59.56 (pcf)) cúbicos) (pcf) Relación de Agua-Cemento 0.36 (W/C+FA+SF) (W/C+FA+SF)
Resultado : La mezcla en la Tabla 1 tiene un rendimiento correcto pero es inestable y empezó a perder volumen/aire a una velocidad de 2 a 4 puntos en porcentaje de volumen cada 10 minutos. TABLA 2 Diseño de Mezcla Utilizando Arena de Peso Ligero
* PP significa polipropileno
TABLA 2 Continuación
alto intervalo)
Propiedades del Material (continuación de TABLA 2 )
Resultados: La mezcla en Tabla 2 tuvo un rendimiento correcto pero fue inestable e inició la pérdida de volumen a partir del volumen/aire a una velocidad de 2 a 5 puntos en porcentaje de volumen cada 10 minutos. TABLA 3 Diseño de Mezcla de peso ligero-34 , 473 KPa
(5000psi) Materiales GraveVolumen Peso de % de % de Tamaño dad Absoluto Lote en Mezclado mezclado de lote Especíen kg (Ib) en en peso Pie Cu fica metros Volumen 1.5 cúbicos (pie cu. ) Cemento (Gris Bolsas 3.15 0.084 2.61 10.9% 21.3% 32.22 Tipo I/II) 9.8 (2.95) (580.0) (94#) Ceniza suelta 2.69 0.054 144 7.0% 11.8% 17.78 (1.91) (320.0) Sílice 2.20 0.005 11.25 0.7% 0.9% 1.39 humeante (0.18) (25.0) Arena de 2.62 0.123 319.5 16.0% 26.1% 39.44% concreto (4.34) (710.0) 1.905 cm 0.91 0.002 1.8 0.3% 0.1% 0.22 (3/4") 15 (0.07) (4.0) Fibras de monofilamento de denier PP* Grava de 2.62 0.130 337.5 16.9% 27.6% 41.67 chícharo (4.59) (750.0)
Estabilizador 0.06 0.235 14.940 30.6% 1.2% 0.46 de espuma (de (8.29) (33.2) Miraron Technologies, Inc. ) Agua 134 L 1.00 0.135 133.2 17.5% 10.9% 16.44 (35.5 (4.75) (296.0) galones )
* PP significa polipropileno
Propiedades del Material
Resultados de Prueba: La mezcla en la Tabla 3 fue bastante inestable con pérdida de volumen/pérdida de aire en los primeros 5 minutos de mezclado y pérdida de casi todo el volumen de aire en los 15 minutos. TABLA 4 Diseño de Mezcla de peso ligero-34 , 476.8 KPa (5000 psi)
Grava de 2.62 0.130 337.5 16.9% 27.6% 41.67 chícharo (4.59) (750.0)
Agente 0.06 0.235 14.940 30.6% 1.2% 0.46 tensioactivo (8.29) (33.2) estabilizante de espuma Miracón® Agua 134 L 1.00 0.135 133.2 17.5% 10.9% 16.44 (35.5 (4.75) (296.0) galones ) * PP significa polipropileno
Propiedades del Material
Resultados de Prueba: La mezcla en Tabla 4 produjo 100% y no cambió el volumen con una 1 hora de tiempo de mezclado. Estos resultados demuestran que la fibra de 3 denier de 1.27 cm (1/2 pulgada) funcionó bastante bien con 100% de rendimiento comparado con el diseño de volumen asi como una estabilidad consistente a lo largo del ciclo de
TABIA 5 Diseño de Mezcla de peso ligero-34 , 473 KPa (5000 psi)
*PP significa polipropileno
Propiedades del Material (continuación TABLA 5)
Resultados de Prueba: 1) La primera mezcla de la Tabla 5 fue bastante inestable perdiendo volumen/aire a una velocidad rápida. La mayor parte del volumen se perdió en los 15 a 20 minutos del mezclado . 2) Una segunda mezcla de la Tabla 5 se hizo incrementado la dosificación de VIVIA 362 a 0.473 L por 50.8 kg (16 oz/cwt) de cemento y la mezcla fue tan inestable como la primera mezcla. 3) Una tercera mezcla de la Tabla 5 se hizo eliminando V A 362 y utilizando un VMA- es decir, VIVIA 450 a una velocidad de dosificación alta, es decir, 0.207 L por 50.8 kg (7 oz/cwt) . El resultado fue el mismo que las primeras dos mezclas. TABLA 6 Diseño de mezcla para 0.765 metros cúbicos (1 Yarda Cúbica) (Bases SSD) : Materiales 1 Cemento 3.15 0.129 405 20.3% 31.5% 100.0% Tipo I/II (4.54) (893.0) Arena 2.65 0.147 390 60.0% 30.4% 45.0% (5.20) (860.0) Grava de 2.70 0.025 68 4.0% 5.3% 7.9% chícharo (0.89) (150.0) Roca#57 2.84 0.144 408 22.7% 31.8% 47.1% (5.08) (900.0) Fibras 0.90 0.002 1.81 0.3% 0.1% 1.905 (0.07) (4.0) (3/4") 15 denieres Rendimiento 0.6% 0.187 12 24.4% 0.9% del aire (6.60) (26.4) Volumen del 0.187 aire metros cúbicos (6.6 pies cu . )
Agua 132 L 1.00 0.130 132 17.2% 9.3% (34.8 (4.6) (290.0) galones) Glenium™ 2.32 3030 (62. (reductor 5) de agua, intervalo alto) Delvo™ 0.49 (mezcla 7 estabilizad (13. ora de 4) hidratación de Masterbuild er) 200N (un 0.0 reductor de agua, intervalo bajo/retard ador
Propiedades del Material
Resultado: 1) la mezcla de la Tabla 6 no fue estable y no tuvo un rendimiento apropiado. Esta mezcla tuvo un grado de dosificación de fibra de 2.37 kg (4 libras) 1.905 cm (3/4") 15 denier de fibra PP por metro cúbico (yarda) . A los 5 minutos, el peso unitario fue de 1922 kg/metros cúbicos (120 pcf) . El rendimiento y el peso unitario no estuvieron cerca del objetivo. 2) Se corrió una segunda mezcla de la tabla 6 con los mismos ingredientes y propiedades que anteriormente excepto que el grado de dosificación de fibra se incrementó a 2.97 kg (5 libras) 1.905 cm (3/4") 15 denier fibra PP por metro cúbico (yarda) . El resultado no fue una mejora sobre la
mezcla con peso unitrio-2034 kg/metros cúbicos (127 pcf) a los 20 minutos y bajo rendimiento. TABLA 7 Diseño de mezcla para 0.765 metros cúbicos (1 Cu.
Yd) (Bases SSD) :
*PP significa polipropileno Propiedades del Material
Resultado: 1) La mezcla de la Tabla 7 fue estable
durante 50 minutos y proporcionó 100% de rendimiento en peso unitario objetivo. Como en los resultados en la Tabla 4, estos resultados demuestran que la fibra de 3 denier 1.27 cm (1/2 pulgadas) funcionó bien, asi como, densidad estable, pronosticable y rendimiento objetivo y peso unitario. EJEMPLO 3 Se condujeron series de pruebas para determinar las características de fibra óptimas. Las comparaciones se hicieron para fibras de diferentes longitudes, denieres y la composición. El equipo de prueba utilizado es el siguiente: Mezclador Hobart de Laboratorio Estándar Un Medidor de Esfuerzo Cortante Fann™ Escala Gram Escala en Libras Se probaron las siguientes composiciones: 1) Una primera serie de pruebas se hicieron para probar el efecto de la adición de fibras para el agente de espumación mismo, sin ningún material de tipo cemento. Se hizo una prueba sin fibras, como un control, y otra con fibras de varios tipos, longitudes y denieres. El diseño de la mezcla comprendió un Estándar de Agente Tensioactivo/Aire , referido como MF1. 2) Una segunda serie de pruebas se hizo para probar el agente de espumación con materiales tipo cemento. Se hizo una prueba sin fibras, como un control, y otra con fibras de
varios tipos, longitudes, denieres para determinar el beneficio de propiedades de suspensión agregadas a varias fibras. El diseño de la mezcla comprendió una Espuma de agente tensioactivo fluorinado/Aire en un lote de tipo cemento de 72% de aire y sin agregados, referido como MFG1. 3) Se hizo una tercera serie de pruebas para probar el grado al cual el agregado se separó de la mezcla. El diseño de la mezcla comprendió un agente de espumación con materiales de tipo cemento y agregado que tiene 19% de aire, referido como MGL1. Estas pruebas determinaron las capacidades de suspensión de diferentes fibras de denier. Las escalas se utilizaron para medir la separación incremental del agregado. La prueba de esfuerzo cortante se hizo para la primera y segunda serie de pruebas utilizando un Medidor de esfuerzo cortante Fann, Modelo 240, que es un dispositivo de medición para determinar la resistencia del gel de un material viscoso. El medidor de esfuerzo cortante consiste de dos tubos de esfuerzo cortante huecos, de 5-gramos, 8.9 x 3.56 cm (3.5 x 1.4 pulgadas) y un vaso de muestra que tiene una escala graduada montada en el centro de la base del vaso. La escala graduada mide la resistencia del gel en kgs . (libras) por 9.3 metros cuadrados por área (100 pies cuadrados de área) , una medición de las propiedades tixotrópicas del fluido.
Para cada muestra, se colocó una cantidad seleccionada del material a ser probado en el vaso de muestra y el tubo de 5-gramos de esfuerzo cortante se colocó sobre la escala y se liberó a la superficie del material que se va a probar. La distancia a lo largo de la escala que pasa el tubo de esfuerzo cortante según se mueve desde la superficie del material hacia el fondo del vaso de muestra en unos minutos y después 10 minutos (o hasta que llegué al fondo del vaso de muestra, lo que ocurra primero) se observó para determinar los valores de suspensión. Serie 1. Diseño de mezcla de Espuma-Fibras utilizando MF1 Prueba de Esfuerzo cortante/Suspensión TABLA 8 Producto Resultado de 1 minuto Resultado Diferencia probado kg/9.3 m2 (lbs/100ft2) de 10 minutos Kg/9.3 m2 lbs/100 pie2 Espuma de Espuma con cero contenido control sin de fibra asentado en el Fibras vaso de muestra después de un periodo de 15 segundos 1. PP*0.635 Asentado en el vaso de cm (1/4") muestra después de 20 7.0 D segundos
2. PP 0.635 No probado cm (1/4") 15.0 D 3. PP 1.27 1.93 (4.25) 1.54 (3.4) 0.39 cm (1/3") (0.85) 3.0 D 4. PP 1.27 2.49 (5.5) 1.86 (4.1) 0.63 (1.4) cm (1/2") 7.0 D 5. PP 1.27 3.63 (8) 1.54 (3.4) 2.09 (4.6) cm (1/2") 15.0 D 6. NY 1.27 Asentado en el vaso de cm (1/2") muestra después de 22 7.0 D segundos 7. NY 1.905 2.04 (4.5) 1.25 0.79 cm (3/4") (2.75) (1.75) 7.0 D 8. PP 1.905 2.95 (6.5) 2.04 (4.5) 0.91 (2.0) cm (3/4") 7.0 D 9. PP 1.905 No probado cm (3/4") 11.0 D
Nota: PP significa polipropileno NY significa nylon D como se utiliza en la Tabla significa denier. El denier es una medida de peso por unidad de longitud de un material lineal, definido como el peso en gramos de 9,000
meteros de fibra. Los números inferiores representan tamaños más finos. Observaciones : El control de espuma exhibió un valor pequeño en disminuyendo, o suspendiendo, el cilindro de caída durante la prueba . La fibra de 0.635 cm (1/4") adicionó un pequeño valor de suspensión. Las fibras de 1.27 cm (1/2") denier exhibieron valores de suspensión similares para ambos el intervalo de uno y diez minutos. La fibra de 1.27 cm (1/2") de nylon adicionó un pequeño beneficio. La fibra no se mezcla bien en la solución de espuma y se asentó rápidamente. La fibra de nylon de 1.905 cm (3/4") no se mezcló y se distribuyó bien en la mezcla de aire/espuma solamente. Sin embargo, se suspendieron tan bien como fibras de polipropileno de 1.27 cm (1/2") denier cuando se tiene cuidado en el mezclado y la distribución mientras se mezcla con aire/espuma. Serie 2. Diseño de mezcla de Lote de Espuma/tipo cemento-Fibras MFG1 Prueba de Esfuerzo Cortante/Suspensión
TABLA 9 Producto Resultado de 1 minuto Resultado Diferencia probado kg/9.3 m2 (lbs/100ft2) de 10 minutos Kg/9.3 m2 lbs/100 ft2 Espuma de Espuma con cero contenido control sin de fibra asentado en el Fibras vaso de muestra después de un periodo de 15 segundos 1. PP*0.635 2.15 (4.75) 1.77 (3.9) 0.38 cm (1/4") (0.85)
7.0 D 2. PP 0.635 No probado cm (1/4") 15.0 D 3. PP 1.27 4.99 (11) 4.54 (10) 0.45 (1.0) cm (1/3") 3.0 D 4. PP 1.27 5.44 (12**) 2.72 (6**) 2.72 cm (1/2") 3.18 (7) (6.0**)
7.0 d 3.63 (8) 0.45 (1.0)
Probado dos veces 5. PP 1.27 3.63 (8.1) 3.08 (6.8) 0.59 (1.3) cm (1/2") 15.0 D 6. NY 1.27 No probado cm (1/2")
7.0 D 7. NY 1.905 Aglomerado en mezcla sin cm (3/4") agregado 7.0 D 8. PP 1.905 Aglomerado dos veces en cm (3/4") mezcla sin agregado 15.0 D 9. PP 1.905 7.94 (17.5) 6.58 1.36 (3.0) cm (3/4") (14.5) 15.0 D
Nota: PP significa polipropileno NY significa nylon D significa denier ** Se cree que ocurrió un error. La prueba por consiguiente se repitió. Observaciones : El control -(espuma/tipo cemento) no ofreció resistencia a la caída del peso y se asentó rápidamente a los 10 segundos. Las fibras de 0.635 m(l/4") ofrecieron alguna resistencia pero no exhibieron las capacidades de suspensión de fibras más grandes. Las fibras de polipropileno de 1.27 cm (1/2") funcionaron similarmente en una prueba de 1 minuto. La fibra de 3.0 denier parece que exhibe una ligera mejor suspensión en la mezcla sin agregado. Ambas muestras de 7.0 denier se aglomeraron y apelotonaron en la mezcla. La fibra de 15.0
denier se dispersaron mejor en la mezcla teniendo cuidado y poniendo atención en los procedimientos de mezclado. Serie 3. Fibras de tipo cemento/lote de agregado utilizando el diseño de mezcla MFL1 TABLA 9
Observaciones : Hubo una gran distribución de ambas fibras de 3.0 y 7.0 denier en los diseños de mezcla por lote. Hubo un ligero cambio en la habilidad de suspender el agregado en los diseños de mezcla por lotes cambiando los denieres en fibras de 1.27 (1/2"). El propósito de la serie de pruebas fue comparar las capacidades de suspensión de fibras de 3.0 denier 1.27 cm (1/2") vs fibras de 7.0 denier 1.27 cm (1/2") ponderando la caída de las partículas del agregado en la mezcla a partir de la mitad superior a la mitad inferior de la forma. En esta prueba, se utilizaron formas altas de 40.6 (16") en cada lote excepto que las fibras de 3.0 denier se
agregaron al primer lote y las fibras de 7.0 denier se agregaron al segundo lote. Después de mezclar los lotes y colocarse en las formas se pesaron y tomaron 20 minutos para asentarse. Después de 20 minutos, cada forma se separó en el punto medio y cada mitad inferior del material de tipo cemento se pesó y los pesos de las mitades superior e inferior se calcularon. Ambas fibras de denier exhibieron valores de suspensión superiores . Los beneficios de agregar fibras a las mezclas de espuma se demostraron a través del valor observado en las habilidades de suspensión a corto plazo y largo plazo. El beneficio de la adición de fibra parece que tiene una relación directa con el tamaño y el denier de las fibras y el diseño de mezcla de los materiales. Las fibras largas de 0.635 cm (1/4") ofrecen un pequeño beneficio a grados de dosificación bajos. Aunque las fibras grandes de 0.635 cm (1/4") pueden proveer mejores resultados a grados de dosificación más altos, los costos incrementados de grados de dosificación más altos podrían contar el beneficio de utilizar fibras de 0.635 cm (1/4"). Las fibras de 1.27 cm (1/2") exhibieron las mejores propiedades de distribución en mezclas sin agregados y valores de esfuerzo cortante similares en valores de suspensión a corto y largo plazo independientemente de los
grados de hasta 15.0 denier. Las fibras de nylon de 1.27 cm (1/2") tienen pobres propiedades de distribución y ofrecieron poco soporte para el peso del cilindro durante el procedimiento de prueba. La infraestructura de las fibras de polipropileno hace un mejor trabajo dando soporte y suspendiendo las cargas colocadas sobre ellas. Las fibras de 1.905 cm (3/4") mostraron habilidades de suspensión similares como las fibras de 1.27 cm (1/2") cuando se tiene cuidado al distribuir y mezclar las fibras. Sin dicho cuidado, la fibra 1.905 cm (3/4") podría aglomerarse y hacerse bolas en la mezcla. Lotes de tipo demento de espuma y diseños de mezcla Prueba de esfuerzo cortante Los beneficios para agregar fibras a los valores de mezclas de espuma/tipo cemento son aparentes inmediatamente después de la adición. Los valores de los beneficios cambian con las longitudes y denier de las fibras. Las longitudes de 0.635 cm (1/4") no exhiben grandes valores de suspensión a grados de dosificación bajos como podría esperarse. Las fibras de 1.27 cm (1/2") parece que son fibras de selección en este diseño de mezcla/bache por la facilidad de introducción y propiedades de distribución de mezclado. Aunque ambas fibras de 3.0 y 7.0 denier exhibieron buenas capacidades de suspensión, la fibra de denier más bajo parece
que tienen mejores valores de suspensión y calidades que las fibras de denier medios. Las fibras de 15.0 denier alto 1.27 cm (1/2") desplegaron altos valores en esta prueba. Las fibras de 1.905 cm (3/4") reaccionaron como se anticipó en las mezclas sin agregado. Las fibras de denier bajo de nylon y polipropileno se hicieron bolas y aglomeraron en la mezcla aún cuando se agregaron a mano durante el procedimiento de mezclado. La fibra de 15.0 denier exhibió altos valores de suspensión cuando se separó a mano y se introdujo en el sistema por lotes. La separación a mano y adición de fibras burdas, más grandes para el sistema de lotes trabajó bien para propósitos de prueba en una instalación de laboratorio. Debido a que el método para agregar fibras a una mezcla de concreto en el campo es agregar tamaños de lote completos en una sola caída, que tiene que agregar fibras a mano en una instalación de campo no es práctica. La modalidad de los elementos de suspensión comprendidos de fibras de 1.27 cm (1/2") exhibieron grandes propiedades de mezclado y distribución sin la necesidad de agregar una atención especial. Espuma de tipo cemento con diseños de mezcla de agregados Prueba de separación/suspensión Existe un valor de colocación visual inmediato
corto y largo plazo que se exhibió cuando se agregan fibras a los Lotes de Agregado de tipo Cemento de espuma relacionado con los valores de suspensión. Las dos fibras se probaron en la espuma, material de tipo cemento, y las mezclas de agregado mostraron las propiedades de suspensión visual inmediatas y los beneficios de colocación a largo plazo, como se demostró por los resultados resultantes después de asentarla en el molde durante 20 minutos. Normalmente, el agregado separado seria inmediatamente evidente y observado a grados porcentuales muy altos en mezclas de agregados de espuma de tipo cemento sin utilizar agregados especiales. Con el uso de fibras los agregados desplegaron bajos grados porcentuales de asentamiento durante las pruebas. Las fibras muestran una habilidad definida para suspender sólidos en la espuma y mezclas de espuma de tipo cemento utilizando la prueba de esfuerzo cortante y la separación de la prueba descrita anteriormente en mezclas de agregados . Se cree que las fibras más grandes serian benéficas en mezclas de agregados más grandes que puedan distribuir apropiadamente las fibras y hacerlas amistosas para el usuario en el campo. Los grados de dosificación de fibra con longitud y denier también son muy importantes cuando las fibras actúan como un agente de suspensión. La mezcla de concreto suspendido en fibra con aire
atrapado, de peso ligero descritos en la presente pueden utilizarse para cualquier proyecto cuyo concreto, y particularmente concreto de peso ligero, tal como concreto espumado, se utilizó. Los ejemplos incluyen pisos, paredes, páneles, tejas de techos, conductos, formas arquitectónicas y decorativas, y otros productos finales bien conocidos. Una ventaja de las fibras de denier fino es el soporte que proveen a la mezcla, incluyendo el agregado y burbujas de aire. De forma importante, la adición de fibras también permite la modificación de diseños de mezcla de concreto. Sin la adición de fibras finas para la mezcla, la arena es necesaria para soportar el sistema de viscosidad bajo. Con fibras en la mezcla para soportar el agregado y el aire, se requiere menos arena. Cuando se utiliza menos arena, se puede utilizar menos roca de tal forma que el área de superficie total de partículas en la mezcla que tiene que cubrirse con pasta de cemento se reduce, permitiendo que se dirija más cemento para reforzar el concreto. Además, cuando se agregan fibras finas a la mezcla, el tamaño del tamiz molecular del concreto se mantiene. Las fibras proporcionan soporte para suspender el agregado y las burbujas de aire en una dispersión uniforma a lo largo de la mezcla de concreto, agregar estabilidad y resistencia al producto de concreto y permitir el uso de agregados más grandes, tales como roca y grava de chícharo, que contribuye para incrementar la
resistencia mientras se disminuye el costo total. La arena y el agregado fino no están tan fácilmente disponibles y de esta forma son costos en general. La roca burda es abundante y por consiguiente menos costosa. Se cree que el método descrito en la presente funciona porque existe una fuerte afinidad entre las burbujas de aire y las fibras finas cuando se mezclan en un fluido, causando que las fibras dispersadas se atrapen en las burbujas en un estado de dispersión para crear una suspensión fibrosa ventilada. Se cree que la suspensión fibrosa ventilada rompe la velocidad de sumergir sólidos, trayéndolos a un estado estático. Las propiedades tixotrópicas de la suspensión fibrosa ventilada están presentes cuando el fluido fibroso ventilado se hace estático. Los tixotrobos de coloide y polímero requieren tiempo para el gel. El efecto de suspensión sustancialmente inmediato del fluido de suspensión fibroso ventilado previene que los sólidos se estratifiquen. Las burbujas atrapadas en la suspensión fibrosa adicionan auge a la fibra que soportan las fibras. Este efecto de auge sinergístico entre la fibra y las burbujas es efectivo independientemente de la viscosidad de la lechada base. La matriz de fibra cohesivamente se enlaza a los sólidos suspendidos controlándolos en estado de dispersión que evita la estratificación. Las burbujas atrapadas de la fibra dispersada actúan como espaciadores entre los sólidos
suspendidos, controlándolos en un estado de dispersión y suspensión y por lo tanto evitar la estratificación de los sólidos. Cuando la matriz se hace estática, los sólidos en suspensión se hacen continuos y estables, a diferencia de los geles coloides y de polímero en donde la velocidad de los sólidos en caída meramente se desacelera. En suma, la adición de fibras uniformemente suspende el agregado y las burbujas de aire en la mezcla, incrementa la resistencia de la mezcla y permite la alteración del diseño de la mezcla sin la pérdida de la resistencia o estabilidad, por lo tanto reduciendo los costos. Ya que se han descrito varias modalidades de la invención, debería ser aparente que se les pueden ocurrir varias modificaciones, alteraciones y adaptaciones a los expertos en la técnica sin la obtención de algunas o todas las ventajas de la presente invención. Por lo tanto se pretende cubrir todas dichas modificaciones, alteraciones y adaptaciones sin apartarse del alcance y espíritu de la presente invención como se define en las reivindicaciones anexas. Cualquier patente, publicación, u otro material descrito, todo o en parte, es decir que se incorpora por referencia en la presente se incorpora aquí solamente a tal grado que los materiales incorporados no se ponen en conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, u
otro material descriptivo establecido en esta descripción. Es decir, y al grado necesario, la descripción como se establece explícitamente aquí sustituye cualquier material en conflicto incorporado en la presente por referencia. Cualquier material, o porción del mismo, es decir incorporarse por referencia en la presente, pero que se pone en conflicto con definiciones existentes, declaraciones u otro material descriptivo establecido en la presente solamente se incorporará al grado que no surge ningún conflicto entre el material incorporado y el material descriptivo existente. A menos que se indique otra cosa, todos los números expresan cantidades de ingredientes, tiempo, temperaturas, etc., utilizados en la presente especificación y las reivindicaciones se entenderán como siendo modificados en todas las instancias por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la siguiente especificación y reivindicaciones son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas buscadas para ser obtenidas por la presente invención. En esta forma, se pueden utilizar ligeras variaciones por arriba y por debajo de los intervalos manifestados para lograr sustancialmente los mismos resultados como valores dentro de los intervalos. También, la descripción de estos intervalos es previsto como un intervalo continuo incluyendo cada valor
entre los valores mínimo y máximo. A pesar de que los intervalos numéricos y parámetros establecen el amplio alcance de la invención son aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los 5 ejemplos específicos se reportan precisamente como posibles. Cualquier valor numérico, sin embargo, pueden inherentemente contener ciertos errores necesariamente resultando de la desviación estándar encontrada en sus mediciones de prueba respectivos. Se entiende que esta invención no está limitada
10 a composiciones, componentes o pasos de proceso específicos descritos en la presente, es decir pueden variar. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la ? c presente descripción de la invención.
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