MX2013006300A - Fibra de acero para reforzar concreto o mortero que tiene un extremo de anclaje con por lo menos tres secciones rectas. - Google Patents

Fibra de acero para reforzar concreto o mortero que tiene un extremo de anclaje con por lo menos tres secciones rectas.

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Abstract

La invención se relaciona a una fibra de acero para reforzar concreto o mortero. La fibra de acero comprende una porción media y un extremo de anclaje en uno o ambos extremos de la porción media. La porción media tiene un eje principal. El extremo de anclaje comprende por lo menos una primera sección recta, una primera sección de doblamiento, una segunda sección recta, una segunda sección de doblamiento y una tercera sección recta. La primera sección recta y la tercera sección recta se doblan alejadas del eje principal de la porción media en la misma dirección. La segunda sección recta está sustancialmente paralela con el eje principal de la porción media. La invención además se relaciona a una estructura de concreto que comprende las fibras de acero de acuerdo con la presente invención y al uso de las fibras de acero para estructuras de concreto portadoras de carga.

Description

FIBRA DE ACERO PARA REFORZAR CONCRETO O MORTERO QUE TIENE UN EXTREMO DE ANCLAJE CON POR LO MENOS TRES SECCIONES RECTAS Descripción Campo Técnico La invención se relaciona a fibras de acero para reforzar concreto o mortero proporcionadas con extremos de anclaje que permiten obtener un buen anclaje cuando se incrustan en el concreto o mortero. Las fibras de acero de acuerdo con la presente invención tienen por lo menos un extremo de anclaje con por lo menos 3 secciones rectas. Las fibras de acero de acuerdo con la presente invención muestran un buen desempeño en el estado límite de habilidad de servicio (SLS) y en el estado límite final (ULS) cuando se incrustan en el concreto o mortero.
La invención además se relaciona a estructuras de concreto o mortero que comprenden tales fibras de acero.
Técnica Antecedente El concreto es un material quebradizo que muestra baja resistencia a la tensión y baja capacidad de deformación. Para mejorar las propiedades del concreto similares a la resistencia a la tensión y la capacidad de deformación, se ha desarrollado concreto reforzado con fibra y más particularmente concreto reforzado con fibra metálica.
Es conocido en la técnica que las propiedades de las fibras similares a la concentración de fibras, geometría de la fibra y relación dimensional de la fibra grandemente influencian el desempeño del concreto reforzado.
Con respecto a la geometría de la fibra es conocido que las fibras que tienen una forma diferente de una forma recta proporcionan mejor anclaje de la fibra en el concreto o mortero .
Además se conoce que se prefieren fibras que no muestren la tendencia a formar bolas cuando se adicionan a o se mezclan con el concreto o mortero. Numerosos ejemplos de diferentes geometrías de fibra son conocidos en la técnica. Hay por ejemplo, fibras que se proporcionan con ondulaciones, ya sea sobre la longitud completa o ' sobre parte de su longitud. Ejemplos de fibras de acero onduladas sobre su longitud completa se describen en el Documento WO84/02732. También se conocen en la técnica fibras que tienen extremos en forma de gancho. Tales fibras son por ejemplo descritas en el Documento US 3,942,955.
De manera similar, hay fibras de las cuales el perfil de sección transversal cambia sobre la' longitud, tales como las fibras proporcionadas con secciones engrosadas y/o aplanadas .
Un ejemplo de una fibra de acero proporcionada con secciones engrosadas es una fibra de acero con engrosamientos en la forma de una cabeza de clavo en cada una de las extremidades, como es descrito en el Documento US 4,883,713.
La Patente Japonesa 6-294017 describe el aplanamiento de una fibra de acero sobre su longitud completa. El Modelo de Utilidad Alemán G9207598 describe el aplanamiento de solamente la porción media de la fibra de acero con extremos en forma de gancho. El Documento US 4,233,364 describe fibras de acero rectas proporcionadas con extremos que son aplanados y se proporcionan con una pestaña en un plano esencialmente perpendicular a los extremos aplanados .
Las fibras de acero con extremos en forma de gancho aplanados son conocidas en los Documentos EP 851957 y EP 1282751.
Las fibras de la técnica previa actualmente conocidas para refuerzo de concreto funcionan muy bien en los campos de aplicación conocidos similares a la aplicación de piso industrial, concreto rociado, pavimento, ...
Sin embargo, la desventaja de las fibras de la técnica previa actualmente conocidas es el desempeño relativamente bajo en el estado limite final (UL'S) cuando se utilizan bajas o moderadas dosificaciones de fibras. Para aplicaciones estructurales más demandantes, similares a vigas y losas elevadas, las altas dosificaciones, típicamente de 0.5% en volumen (40 kg/m3) hacia adelante y no excepcionalmente hasta 1.5% en volumen (120 kg/m3) se utilizan para proporcionar el desempeño necesario en ULS.
Estas altas dosificaciones no facilitan el mezclado y la colocación del concreto reforzado con fibra de acero.
Algunas fibras de la técnica previa no se desempeñan en ULS ya que se quiebran en desplazamientos de abertura del orificio de cuarteadura (CMODs) menor que lo que es requerido para ULS. Otras fibras, similares a las fibras con extremos en forma de gancho no se desempeñan bien en ULS ya que se diseñan para ser jaladas hacia afuera.
Descripción de la Invención Es un objetivo de la presente invención proporcionar fibras de acero para el refuerzo de concreto o mortero evitando las desventajas de la técnica previa.
Es otro objetivo proporcionar fibras de acero que sean capaces de puentear los desplazamientos de abertura del orificio de cuarteadura mayor que 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm o aún mayor que 3 mm durante la prueba de doblamiento de tres puntos de acuerdo con el Estándar Europeo EN 14651 (Junio del 2005) .
Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar fibras de acero que muestren buen anclaje en el concreto o mortero.
Es un objetivo adicional proporcionar fibras de acero que no muestren la tendencia a formar bolas cuando se mezclan en el concreto o mortero.
Además es un objetivo de la presente invención proporcionar fibras de acero que se pueden utilizar ventajosamente para aplicaciones estructurales mediante las cuales las fibras de acero se utilizan en dosificaciones bajas o moderadas, típicamente 1% en volumen de fibras de acero o 0.5% en volumen de fibras de acero.
Adicionalmente es otro objeto proporcionar fibras de acero que permitan reducir o evitar el comportamiento de corrimiento de concreto cuarteado, reforzado con estas fibras en la zona de tensión.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una fibra de acero para reforzar concreto o mortero.
La fibra de acero comprende una porción media y un extremo de anclaje en uno o ambos extremos de la porción media. La porción media tiene un eje principal. El extremo de anclaje o extremos de anclaje comprende (n) por lo menos una primera, una segunda y una tercera sección recta. Cada una de las secciones rectas tiene un eje principal, respectivamente, el eje principal de la primera sección recta, el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta.
La primera sección recta se conecta a la porción media por una primera sección de doblamiento, la segunda sección recta se conecta a la primera sección recta por una segunda sección de doblamiento, la tercera sección recta se conecta a la segunda sección recta por una tercera sección de doblamiento.
Esto significa que la primera sección recta se dobla lejos de la porción media mediante la primera sección de doblamiento; la segunda sección recta se dobla lejos de la primera sección recta mediante la segunda sección de doblamiento y la tercera sección recta se dobla lejos de la segunda sección recta mediante la tercera sección de doblamiento.
La primera sección de doblamiento se dobla lejos del eje principal de la porción media para de esta manera definir un ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta.
La segunda sección recta está sustancialmente paralela con el eje principal de la porción media.
La tercera sección recta se dobla lejos del eje principal de la porción media en la misma dirección, la primera sección recta que se dobla lejos del eje principal de la porción media para de esta manera definir un ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta.
El ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta varia de preferencia entre 100 y 160 grados. El ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta varia de preferencia entre 100 y 160 grados.
Como se mencionó en lo anterior, la segunda sección recta está sustancialmente paralela con el eje principal de la porción media. Con "sustancialmente paralela" se propone que puede haber algo de desviación de una posición paralela. Sin embargo, si hay desviación, esta desviación es ya sea pequeña o accidental. Con una desviación pequeña se propone que la desviación de una posición paralela es menor que 15 grados, más de preferencia menor que 10 grados.
Dos secciones rectas con un vértice común definen dos ángulos. La suma de estos dos ángulos es igual a 360 grados. Para propósito de esta invención el más pequeño de los ángulos definidos por las dos secciones rectas con un vértice común es llamado el "ángulo incluido". Esto significa que el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta es el ángulo más pequeño definido por el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta. De manera similar, el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta es el ángulo más pequeño definido por el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección' recta .
Como se mencionó en lo anterior el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta de preferencia varia entre 100 y 160 grados. Esto significa que el ángulo suplementario al ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta varia entre 20 y 80 grados.
Si el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta es más alto que 160 grados (o el ángulo suplementario de este ángulo incluido es menor que 20 grados), el anclaje en el concreto o mortero es limitado y también es deficiente el desempeño en SLS y ULS. Tal fibra muestra la tendencia para ser jalada hacia fuera. Si el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta es menor que 100 grados (o el ángulo suplementado de este ángulo incluido es más alto que 80 grados) , las fibras se coagulan y no se mezclan homogéneamente en el concreto o mortero.
Más de preferencia, el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta está variando entre 110 y 160 (consecuentemente, el ángulo suplementario está variando entre 20 y 70 grados), por ejemplo, entre 120 y 160 grados (consecuentemente el ángulo suplementario está variando entre 20 y 60 grados), por ejemplo 150 grados (consecuentemente el ángulo suplementario es de 30 grados) o 140 grados (consecuentemente el ángulo suplementario es de 40 grados) .
De manera similar, el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta varía de preferencia entre 100 y 160 grados. Esto significa que el ángulo suplementario al ángulo incluido entre la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta varía entre 20 y 80 grados. Si el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta es más alto que 160 grados (o el ángulo suplementario de este ángulo incluido es menor que 20 grados) , el anclaje en el concreto o mortero es limitado y también es deficiente el desempeño en SLS y ULS. Tal fibra muestra la tendencia para ser jalada hacia afuera.
Si el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta es menor que 100 grados (o el ángulo suplementario de este ángulo incluido es más alto que 80 grados), las fibras se coagulan y no se mezclan homogéneamente en el concreto o mortero.
Más de preferencia, el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta está variando entre 110 y 160 (consecuentemente, el ángulo suplementario está variando entre 20 y 70 grados), por ejemplo entre 120 y 160 grados (consecuentemente el ángulo suplementario está variando entre 20 y 60 grados), por ejemplo 150 grados (consecuentemente el ángulo suplementario es de 30 grados) o 140 grados (consecuentemente el ángulo suplementario es de 40 grados) .
El ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta y el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta pueden ser iguales o pueden ser diferentes.
En una modalidad particular el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta y el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta son los mismos o sustancialmente los mismos. En esta modalidad particular el eje principal de la primera sección recta y el eje principal de la tercera sección recta son paralelos o sustancialmente paralelos.
En modalidades preferidas de la presente invención el extremo de anclaje además comprende una cuarta sección recta. Esta cuarta sección recta se conecta a la tercera sección recta mediante una cuarta sección de doblamiento. Esto significa que la cuarta sección recta se dobla lejos de la tercera sección recta por la cuarta sección de doblamiento.
De preferencia, pero no necesariamente, la cuarta sección recta es paralela con el eje principal de la porción media y con el eje principal de la segunda sección recta.
Una fibra de acero que tiene cuatro secciones rectas por medio de las cuales la segunda y la cuarta sección recta está paralela con el eje principal de la porción media muestra un muy buen desempeño en SLS y ULS cuando se incrusta en el concreto o mortero.
En una modalidad alternativa la segunda sección recta tiene un eje principal que está sustancialmente paralelo con el eje principal de la porción media' de la fibra de acero y la cuarta sección recta no está paralela con el eje principal de la porción media de la fibra de acero. En este caso, el ángulo entre la cuarta sección recta y el eje principal de la porción media varia entre -60 y +60 grados, por ejemplo, entre -45 y +45 grados o entre -30 y +30 grados.
El extremo de anclaje de una fibra de acero de acuerdo con la presente invención tiene por lo menos tres secciones rectas.
En principio no hay limitación en el número de secciones rectas de los extremos de anclaje. Sin embargo, las modalidades mucho más preferidas tienen extremos de anclaje con tres secciones rectas, cuatro secciones rectas, cinco secciones rectas o seis secciones rectas. En cada una de estas modalidades hay una sección de doblamiento entre cada dos secciones rectas consecutivas. De manera sorprendente, se ha encontrado que un extremo de anclaje que tiene tres secciones rectas y cuatro secciones rectas muestra el mejor desempeño cuando se incrusta en el concreto o mortero tanto en la prueba de tracción hacia fuera y en la prueba de doblamiento de tres puntos.
Las secciones rectas, por ejemplo en la primera, segunda, tercera y/o cuarta sección recta, de preferencia tienen una longitud que varia entre 0.1 mm y 8 mm, más de preferencia entre 0.1 mm y 5 mm, por ejemplo 0.5 mm o 2 mm.
Las longitudes de las diferentes secciones rectas se pueden elegir independiente entre si. Esto significa que las diferentes secciones rectas pueden tener la misma longitud o diferentes longitudes.
En una modalidad preferida la longitud de las diferentes secciones rectas es igual.
Un ejemplo comprende una fibra de acero que tiene una primera, segunda, tercera y cuarta sección recta, todas las secciones rectas que tienen una longitud de 2 mm. Un ejemplo alternativo comprende una fibra de acero que tiene una primera sección recta que tiene una longitud de 0.5 mm, una segunda sección recta que tiene una longitud de 2 mm, una tercera sección recta que tiene una longitud de 0.5 mm y una cuarta sección recta que tiene una longitud de 2 mm.
La primera sección de doblamiento tiene un primer radio de curvatura, la segunda sección de doblamiento tiene un segundo radio de curvatura, la tercera sección de doblamiento tiene un tercer radio de curvatura, la cuarta sección de doblamiento (si está presente) tiene un cuarto radio de curvatura.
El radio de curvatura de las secciones de doblamiento de preferencia está variando entre 0.1 mm y 5 mm, por ejemplo entre 0.5 mm y 3 mm, por ejemplo 1 mm, 1.2 mm o 2 mm .
El radio de curvatura de las diferentes secciones de doblamiento de la fibra de acero se pueden elegir independiente entre si. Esto significa que el radio de la primera sección de doblamiento, o la segunda sección de doblamiento, de la tercera sección de doblamiento y de la cuarta sección de doblamiento (si está presente) puede ser el mismo o puede ser diferente.
Una fibra de acero de acuerdo con la presente invención se puede proporcionar con un extremo de anclaje en un extremo de la porción media. De preferencia, una fibra de acero se proporciona con un extremo de anclaje en ambos extremos de la fibra de acero. En el caso de que la fibra de acero sea proporcionada con un extremo de anclaje en ambos extremos de la porción media, los dos extremos de anclaje pueden ser los mismos o pueden ser diferentes.
Para una fibra de acero que tiene un extremo de anclaje en ambos extremos de la porción media, ambos extremos de anclaje se pueden doblar lejos (deflexión) en la misma dirección del eje principal de la porción media de la fibra de acero (fibras simétricas) .
Alternativamente, un extremo de anclaje se puede doblar lejos (deflexión) en una dirección del eje principal de la porción media de la fibra de acero mientras que el otro extremo de anclaje está doblándose lejos (deflexión) en la dirección opuesta desde el eje principal de la porción media de la fibra de acero (fibras asimétricas) .
Para una fibra de acero de acuerdo con la presente invención, la porción media y el extremo de anclaje de preferencia se sitúa en un plano o se sitúan sustancialmente en un plano.
El otro extremo de anclaje, si lo hay, se puede situar en el mismo plano o en otro plano.
Una ventaja de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención es que no se coagulan cuando se mezclan con el concreto o mortero. Esto da por resultado una distribución homogénea de las fibras de acero sobre el concreto o mortero.
Las fibras de acero de acuerdo con la presente invención se desempeñan particularmente bien tanto en el estado limite de habilidad de servicio (SLS) de una estructura de concreto o mortero y en el estado limite final (ULS) cuando se utiliza en moderada o baja dosificación, es decir, en una dosificación de menor que 1% en volumen o menor que 0.5% en volumen, por ejemplo 0.25% en volumen.
Es conocido en la técnica que el incremento de la cantidad de fibras en el concreto positivamente influencia el desempeño del concreto reforzado con fibra. Una gran ventaja de la presente invención es que el buen desempeño en SLS y ULS se obtiene con dosificación moderada o baja de fibras de acero .
Para esta invención las propiedades del material utilizadas para evaluar el desempeño en ULS y SLS del concreto reforzado con fibra de acero y la resistencia a la tensión de flexión residual ÍR,Í. La resistencia a la tensión de flexión residual se deriva de la carga a un desplazamiento de abertura del orificio de cuarteadura predeterminado (CMOD) o deflexión de intervalo medio (5R) .
Las resistencias a la tensión de flexión residuales se determinan por medio de una prueba de doblamiento de tres puntos de acuerdo con el Estándar Europeo EN 14651 (descrito adicionalmente en esta solicitud) .
La resistencia a la tensión de flexión residual fR,i se determina en CMODi = 0.5 mm (5R(i = 0.46 mm) , la resistencia a la tensión de flexión residual fR,2 se determinan en CMOD2 = 1.5 mm (5R,2 = 1.32 mm) , la resistencia a la tensión de flexión residual fR(3 se determina en CMOD3 = 2.5 mm (5R,3 = 2.17 mm) y la resistencia a la tensión de flexión residual fR(4 se determina en CMOD4 = 3.5 mm (5R,i = 3.02 mm) .
La resistencia a la tensión de flexión residual fR,i es el requerimiento clave para el diseño de SLS.
La resistencia a la tensión de flexión residual fR(3 es el requerimiento clave para el diseño de ÜLS.
Para fibras de acero de acuerdo con la presente invención - contrario a las fibras de acero conocidos en la técnica - la relación de resistencia a la flexión residual fR(3 dividida entre la resistencia a la flexión residual fR,i (fR/3/fR/i), es alta aún cuando se utilizan bajas o moderadas dosificaciones de fibras de acero como por ejemplo dosificaciones menores que 1% en volumen o dosificaciones menores que 0.5% en volumen, por ejemplo 0.25% en volumen. Para fibras de acuerdo con la presente invención, la relación fR,3 Í ,i es de preferencia más alta que 1 y más de preferencia más alta que 1.05 o más alta que 1.15 por ejemplo 1.2 o 1.3 cuando se utilizan dosificaciones menores que 1% en volumen o dosificaciones menores que 0.5% en volumen, por ejemplo 0.25% en volumen.
Para concreto reforzado con fibras de acero de acuerdo con la presente invención con una dosificación de 0.5% en volumen, la resistencia a la tensión de flexión residual fR,3 utilizando un concreto C35/45 es más; alta: que 3.5 MPa, de preferencia más alta que 5 MPa, más de preferencia más alta que 6 MPa como por ejemplo 7 MPa'.
Las fibras conocidas en la técnica, como por ejemplo, fibras de acero que tienen extremos cónicamente formados (cabezas de clavo) hechas de acero bajo en carbono funcionan bien para limitar el ancho o crecimiento de hasta aproximadamente 0.5 mm (SLS) . Sin embargo, estas fibras tienen un bajo desempeño en ULS. Este tipo de fibras de acero se rompe en los desplazamientos de apertura del orificio de cuarteadura menores que los requeridos para ULS.
La relación Í ,3/fR,i es menor que 1 para dosificaciones moderadas en un concreto de resistencia normal, por ejemplo concreto C35/45.
Otras fibras conocidas en la técnica son las fibras con extremos de forma de gancho como por ejemplo conocidas del documento EP 851 957 que se diseñan para la tracción hacia afuera.
También para este tipo de fibras la relación ÍR,3/fR, i es menor que 1 para dosificaciones moderadas en un concreto de resistencia normal.
CAPACIDAD DE CARGA MÁXIMA Fm - RESISTENCIA A LA TENSIÓN Rm Una fibra de acero de acuerdo con la presente invención, es decir, la porción media de una fibra de acero de acuerdo con la presente invención de preferencia tiene una alta capacidad de carga máxima Fm. La capacidad de carga máxima Fm es la carga más grande que la fibra de acero resiste durante una prueba de tensión.
La capacidad de carga máxima Fm de la porción media se relaciona directamente con la resistencia a la tensión Rm de la porción media ya que la resistencia a la tensión Rm es la capacidad de carga máxima Fm dividida entre el área de sección transversal original de la fibra de acero.
Para una fibra de acero de acuerdo con la presente invención, la resistencia a la tensión de la porción media de la fibra de acero está de preferencia arriba de 1000 MPa y más particularmente arriba de 1400 MPa, por ejemplo, arriba de 1500 MPa, por ejemplo, arriba de 1750 MPa, por ejemplo arriba de 2000 MPa, por ejemplo arriba de 2500 MPa.
La alta resistencia a la tensión de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención permite a las fibras de acero resistir altas cargas.
Una resistencia a la tensión más alta es de esta manera directamente reflejada en una dosificación menor de las fibras. Sin embargo la utilización de fibras de acero que tienen alta resistencia a la tensión es sólo insignificante si las fibras de acero tienen un anclaje en el concreto.
ALARGAMIENTO EN CARGA MÁXIMA De acuerdo con una modalidad preferida la fibra de acero de acuerdo con la presente invención, más ' particularmente la porción media de una fibra de acero de acuerdo con la presente invención tiene un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 2.5%.
De acuerdo con modalidades particulares de la presente invención, la porción media de la fibra de acero tiene un alargamiento en carga máxima Ag+e más alta que 2.75%, más alta que 3.0%, más alta que 3.25%, más alta que 3.5%, más alta que 3.75%, más alta que 4.0%, más alta que 4.25%, más alta que 4.5%, más alta que 4.75%, más alta que 5.0%, más alta que 5.25%, más alta que 5.5%, más alta que 5.75% o aún más alta que 6.0%.
Dentro del contexto de la presente invención, el alargamiento en la carga máxima Ag+e y no el alargamiento en la fracción Af se utiliza para caracterizar el alargamiento de una fibra de acero, más particularmente de la porción media de una fibra de acero.
La razón es que una vez que la carga máxima se ha alcanzado, la constricción de la superficie disponible de la fibra de acero comienza y cargas más altas no son tomadas en cuenta.
El alargamiento en la carga máxima Ag+e es la suma del alargamiento plástico en la carga máxima Ag y el alargamiento elástico.
El alargamiento en carga máxima no comprende el alargamiento estructural As que puede ser debido al carácter ondulado de la porción media de la fibra de acero (si los hay) . En el caso de una fibra de acero ondulada, la fibra de acero es primero hecho recta antes de que se mida la Ag+e.
El alto grado de alargamiento en carga máxima Ag+e se puede obtener al aplicar un tratamiento de alivio de esfuerzo particular tal como un tratamiento térmico a los alambres de acero donde serán hechas las fibras de acero. En este caso, por lo menos la porción media de la fibra de acero está en un estado de alivio de esfuerzo.
Las fibras de acero que tienen una alta ductilidad o un alto alargamiento en carga máxima son preferidas, estas fibras no se romperán en CMOD' s arriba de 0.5 mm, arriba de 1.5 mm, arriba de 2.5 mm o arriba de 3.5 mm en la prueba de doblamiento de tres puntos de acuerdo con EN 14651.
FUERZA DE ANCLAJE De preferencia, la fibra de acero de acuerdo con la presente invención tiene un alto grado de anclaje en el concreto o mortero.
Al proporcionar la porción media de la fibra de acero con extremos de anclaje de acuerdo con la presente invención, se mejora considerablemente el anclaje de la fibra de acero en el concreto o mortero.
Un alto grado de anclaje evitará la tracción hacia fuera de las fibras.
Un alto grado de anclaje combinado con un alto alargamiento en resistencia máxima evitará la tracción hacia fuera de las fibras, evitará la falla de la fibra y evitará la falla quebradiza del concreto en tensión.
Un alto grado de anclaje combinado con una alta resistencia a la tensión permite que se haga mejor uso de la resistencia a la tensión después de la ocurrencia de las cuarteaduras .
Las fibras de acero de acuerdo con la presente invención tienen por ejemplo una resistencia a la tensión Rm más alta que 1000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 1.5%, una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 1000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 2.5%, una resistencia a la tensión Rra de por lo menos 1000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 4%.
En modalidades preferidas, las fibras de acero tienen una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 1500 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 1.5%, una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 1500 MPa y un alargamiento en cargar máxima Ag+e de por lo menos 2.5%, una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 1500 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 4%.
En modalidades preferidas adicionales las fibras de acero tienen una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 2000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 1.5%, una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 2000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 2.5%, una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 2000 MPa y un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 4%. Las fibras que tienen una alta resistencia a la tensión Rm pueden resistir altas cargas. Las fibras caracterizadas por un alto alargamiento en carga máxima Ag+e no se romperán en CMODs arriba de 0.5 mm, arriba de 1.5 mm, arriba de 2.5 mm o arriba de 3 mm en la prueba de doblamiento de tres puntos de acuerdo con E 14651.
La porción media de la fibra de acero puede ser recta o rectilínea, o puede ser ondeada u ondulada. De preferencia, la porción media de las fibras de acero es recta o rectilínea. En el caso de que la porción media sea ondeada u ondulada el eje principal de la porción media se define como la línea que cruza la porción media ondeada u ondulada de tal manera que el área total de las ondas u ondulaciones superiores arriba de estas líneas es la misma como el área total de las ondas u ondulaciones bajo esta línea.
Las fibras de acero, más particularmente la porción media puede tener cualquier sección transversal tal como la sección transversal circular, una sección transversal sustancialmente circular, una sección transversal rectangular, una sección transversal sustancialmente rectangular, una sección transversal ovalada, una sección transversal sustancialmente ovalada, ...
Las fibras de acero, más particularmente la porción media de las fibras de acero típicamente tienen un diámetro D que varia entre 0.10 mm a 1.20 mm, por ejemplo que varia entre 0.5 mm y 1 mm, más particularmente 0.7 mm o 0.9 mm. En caso de la sección transversal de la fibra de acero y más particularmente de la porción media de la fibra de acero que no sea redonda, el diámetro es igual al diámetro de un circulo con la misma área de superficie como la sección transversal de la porción media de la fibra de acero.
Las fibras de acero típicamente tienen una relación de longitud a diámetro L/D que varía de 40 a 100.
La longitud de las fibras de acero es por ejemplo, 50 mm, 55 mm, 60 mm o 65 mm.
Con la longitud de una fibra de acero se propone la longitud total de la fibra de acero, es decir la suma de la longitud de la porción media y la longitud del extremo de anclaje o extremos de anclaje.
La porción media de preferencia tiene una longitud más alta que 25 mm, por ejemplo más alta que 30 mm, más alta que 40 mm o más alta que 45 mm.
La fibra de acero o parte de la fibra de acero puede ser aplanada o se puede proporcionar con una o más secciones aplanadas. Por ejemplo, la porción media, parte de la porción media, un extremo de anclaje o parte de un extremo de anclaje pueden ser aplastados o se pueden proporcionar con una o más secciones aplanadas. También se pueden considerar combinaciones .
Si la porción media se proporciona con una o más secciones aplanadas, la sección o secciones aplanadas de preferencia se localizan cercanas pero no inmediatamente adyacentes al extremo de anclaje o extremos de anclaje.
De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona una estructura de concreto reforzada que comprende una estructura de concreto reforzada con fibras de acero de acuerdo con la presente invención. La estructura de concreto reforzada puede o no puede ser reforzada con refuerzo tradicional (por ejemplo refuerzo pre-estirado o pos-tensionado) además de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención.
Para una estructura de concreto reforzada con fibras de acero de acuerdo con la presente invención, la relación de resistencia a la tensión de flexión residual fR, 3/resistencia a la tensión de flexión residual fR, 1 { f ,3/f , 3) es de preferencia más alta que 1 y más de preferencia más alta que 1.05, más alta que 0.15 o más alta que 1.2, por ejemplo 1.3. Esta relación se alcanza cuando se utilizan bajas dosificaciones de fibras de acero, por ejemplo una dosificación menor que 1% en volumen o una dosificación menor que 0.5% en volumen, o aún con una dosificación de 0.25% en volumen .
La resistencia a la tensión de flexión residual fR(3 de una estructura de concreto reforzado utilizando fibras de acero de acuerdo con la presente invención es de preferencia más alta que 3.5 MPa, más de preferencia la resistencia a la tracción a flexión residual fR,3 es más alta que 4.5 MPa, más alta que 5 MPa o aún más alta que 6 MPa.
La estructura de concreto reforzada con fibras de acuerdo con la presente invención tiene una resistencia residual de pos cuarteadura promedio en ULS que excede 3 MPa, por ejemplo más de 4 MPa, por ejemplo más de 5 MPa, 6 MPa, 7 MPa, 7.5 MPa. Al utilizar fibras de acero de acuerdo con la presente, invención, las estructuras de concreto que tienen una resistencia residual de pos de cuarteadura promedio en ULS que excede 3 MPa o que excede 4 MPa se puede alcanzar utilizando concreto C35/45 y utilizando dosificaciones de menor que 1% en volumen o aún menor que 0.5 % en volumen.
De acuerdo con la presente invención las estructuras de concreto reforzadas preferidas tienen la resistencia residual de pos cuarteadura promedio en ULS que excede 5 MPA utilizando concreto C35/45 y utilizando dosificaciones de menor que 1% en volumen o aún menor que 0.5% en volumen.
Es importante observar que las estructuras de concreto reforzadas que tiene una resistencia residual de post cuarteadura promedio en ULS que exceden 3 MPa o 5 MPa son existentes. Sin embargo, esta estructura de concreto reforzada conocida en la técnica utiliza altas dosificaciones de fibras de acero (arriba de 0.5% en volumen o arriba de 1% en volumen) en el concreto de resistencia normal o concreto de alta resistencia o utiliza dosificaciones moderadas de fibras de alta resistencia en concreto de alta resistencia.
De acuerdo con un tercer aspecto, se proporciona el uso de fibras de acero de acuerdo con la presente invención para estructuras de concreto portadoras de carga.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS EN LOS DIBUJOS La invención ahora será descrita en más detalle con referencia a los dibujos acompañantes donde La Figura 1 ilustra una prueba de tensión (prueba de deformación por carga) de una fibra de acero; Figura 2 ilustra una prueba de doblamiento de tres puntos (curva de desplazamiento de abertura del orificio de cuarteadura por carga o una curva de deflexión por carga) ; Figura 3 ilustra una curva de desplazamiento de apertura del orificio de cuarteadura por carga; La Figura 4a, Figura 4b, Figura 4c, Figura 4d y Figura 4e ilustran un número de modalidades diferentes de fibras de acero de la técnica previa y fibras de acero proporcionadas con extremos de anclaje de acuerdo con la presente invención.
Modo(s) para llevar a cabo la invención La presente invención será descrita con respecto a modalidades particulares y con referencia a ciertos dibujos pero la invención no está limitada a los mismos, sino solamente por las reivindicaciones. Los dibujos descritos son solamente esquemáticos y no son limitantes. En los dibujos, el tamaño de algunos de los elementos puede ser exagerado y no dibujado a escala para propósitos ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden a las reducciones reales para practicar la invención.
Los siguientes términos se proporcionan solamente para ayudar en el entendimiento de las invenciones. Capacidad de carga máxima (Fm) : la carga más grande que la fibra de acero resiste durante una prueba de tensión; Alargamiento en carga máxima (%) : incremento en la longitud de calibre de la fibra de acero en fuerza máxima, expresado como un porcentaje de la longitud de calibre original; Alargamiento en la fractura (%): incremento en la longitud de calibre en el momento de fractura expresado como un porcentaje de la longitud de calibre original; - Resistencia a la tensión (Rm) : esfuerzo correspondiente a la carga máxima (Fm) ; Esfuerzo: fuerza dividida entre el área de sección transversal original de la fibra de acero; Dosificación: cantidad de fibras adicionadas a un volumen de concreto (expresado en kg/m3 o en % en volumen (1% en volumen corresponde con 78.50 kg/m3; 0.5% en volumen corresponde con 40 kg/m3)); Concreto de resistencia normal: concreto que tiene una resistencia menor que o igual a la resistencia del concreto de las clases de resistencia C50/60 como se definen en EN206; Concreto de alta resistencia: concreto que tiene una resistencia más alta que la resistencia del concreto de las clases de resistencia C50/60 como se definen en EN 206.
Para ilustrar la invención un número de fibras de acero diferentes, tanto fibras de acero de la técnica previa como fibras de acero de acuerdo con la presente invención se someten a dos diferentes pruebas: - una prueba de tensión (prueba de deformación por carga) ; y una prueba de doblamiento de tres puntos (curva de desplazamiento de abertura del orificio de cuarteadura por carga o una carga de deflexión por carga) .
La prueba de tensión es aplica sobre la fibra de acero, más particularmente en la porción media de la fibra de acero. Alternativamente, la prueba de tensión se aplica sobre el alambre utilizado para hacer la fibra de acero.
La prueba de tensión se utiliza para determinar la capacidad de carga máxima Fm de la fibra de acero y para determinar el alargamiento en carga máxima Ag+e.
La prueba de doblamiento de tres puntos se aplica en una viga reforzada con muescas como se especifica en EN 14651.
La prueba se utiliza para determinar las resistencias a la tensión residuales.
Las pruebas se ilustran en la Figura 1 y Figura 2, respectivamente .
La Figura 1 muestra un arreglo de prueba 60 de una prueba de tensión (prueba de deformación por carga) de una fibra de acero. Con la ayuda del arreglo de prueba 60 las fibras de acero se prueban en cuanto a la capacidad de carga máxima Fm (carga de ruptura) , resistencia a la tensión Rm y alargamiento total en carga máxima Ag+e.
Los extremos de anclaje (por ejemplo los extremos agrandados o en forma de ganchos) de la fibra de acero que es probada primero se cortan. La porción media restante 14 de la fibra de acero se fija entre dos pares de abrazaderas 62, 63. A través de las abrazaderas 62, 63 se ejerce una fuerza de tensión incrementada F en la porción media 14 de la fibra de acero. El desplazamiento o alargamiento como un resultado de esta fuerza de tensión incrementada F se mide al medir el desplazamiento de los sujetadores 64, 65 del extensometro. Li es la longitud' de la porción media de la fibra de acero y es por ejemplo, 50 mm, 60 mm o 70 mm. L2 es la distancia entre las abrazaderas y es por ejemplo 20 mm o 25 mm. L3 es la longitud de calibre del extensometro y es mínimo 10 mm, por ejemplo 12 mm, por ejemplo 15 mm. Para una sujeción mejorada del extensometro a la porción media 14 de la fibra de acero, la porción media de la fibra de acero se puede recubrir o se puede cubrir con una cinta delgada para evitar el resbalamiento del extensometro sobre la fibra de acero. Mediante esta prueba se registra una curva de alargamiento por carga.
El porcentaje de alargamiento total en la carga máxima se calcula mediante la siguiente fórmula: Ag+e = extensión en la carga máxima X 100 longitud de calibre del extensometro L3 Con la ayuda del arreglo 60 de la Figura 1, un número de diferentes alambres se prueban en cuanto a la capacidad de carga máxima Fm (carga de rotura) , resistencia a la tensión Rm y alargamiento total en carga máxima Ag+e.
Se hacen cinco pruebas por muestra. La Tabla 1 da una revisión de los alambres que son probados.
Tabla 1 acero bajo en carbono se define como el acero que tiene un contenido de carbono de no máximo 0.15%, por ejemplo 0.12%; el acero de mediano carbono se define como acero que tiene un contenido de carbono que varia entre 0.15% y 0.44%, por ejemplo 0.18% y acero alto en carbono se define como acero que tiene un contenido de carbono más alto que 0.44%, por ejemplo 0.5% o 0.6%.
La Figura 2 muestra el arreglo experimental 200 de una prueba de doblamiento de tres puntos. La prueba de doblamiento de tres puntos se realizó en 28 días de acuerdo con el estándar Europeo EN 14651 utilizando una muestra prismática 210 de 150 x 150 x 600 mm. En el lapso medio de la muestra 210 una sola muesca 212 con una profundidad de 25 mm se aserró con una cuchilla de diamante para localizar la cuarteadura. El arreglo comprende dos rodillos de soporte 214, 216 y un rodillo de carga 218. El arreglo es capaz de operar de una manera controlada, es decir producir una velocidad constante de desplazamiento (CMOD o deflexión) . Las pruebas se llevaron a cabo con una velocidad de desplazamiento como se especifica en EN 14651. Se registra una curva de desplazamiento de abertura del orificio de cuarteadura por carga o una curva de deflexión por carga.
Un ejemplo de una curva de desplazamiento de abertura del orificio de cuarteadura por carga 302 se da en la Figura 3.
La resistencia a la flexión residual fR,i (i = 1,2,3 o 4) se estima de acuerdo con EN 14651 y se puede calcular mediante las siguiente expresión: 2bhsp2 Con: FR, i = la carga correspondiente con CMOD = CMODi o ó=5R,i (1=1,2,3,4) ; b = ancho de la muestra (mm) ; hsp = distancia entre la punta de la muesca y la parte superior de la muestra (Mm) ; L = longitud de espacio de la muestra (mm) .
Con la ayuda del arreglo 200 de la Figura 2, se prueba el desempeño de un número de fibras de acero diferentes (FIB1 hasta FIB5) en el concreto. Para la prueba las fibras de acero se incrustan en concreto C35/45. El tiempo de curado fue de 28 días.
Una revisión de las fibras de acero que se prueban se da en la Tabla 2. Los resultados de las pruebas de las fibras de acero de la técnica previa (FIB1 y FIB5) se dan en la Tabla 3. Los resultados de las pruebas de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención (FIB2, FIB3 y FIB4) se dan en la Tabla 4.
Las fibras de acero se especifican por la longitud de la fibra de acero, el tipo de alambre utilizado para hacer la fibra de acero, el diámetro de la fibra de acero (más particularmente el diámetro de la porción media de la fibra de acero) , el número de secciones rectas del extremo de anclaje, el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta, la orientación de la segunda sección recta hacia la porción media, el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta, la orientación de la cuarta sección recta hacia la porción media, el ángulo incluido entre el eje principal de la cuarta sección recta y el eje principal de la quinta sección recta.
La geometría de las diferentes fibras se muestra en la Figura 4a a Figura 4e. Todas las fibras probadas 400 tienen extremos de anclaje 402 en ambos extremos de las porciones medias 404.
Las fibras de acero FIBl y FIB5 son fibras de la técnica previa. La fibra de acero FIBl es una fibra baja en carbono que tiene extremos de anclaje con dos secciones rectas. La fibra de acero FIB5 es una fibra que tiene en ambos extremos una cabeza de clavo como extremo de anclaje. Las fibras de acero FIB2, FIB3 y FIB4 son fibras de acuerdo con la presente invención. Las fibras de acero FIB2, FIB3 y FIB4 tienen extremos de anclaje con 3 secciones rectas respectivamente (Fiqura 4b), 4 secciones rectas (Figura 4c) · y 5 secciones rectas (Figura 4d) .
La fibra de acero 400 mostrada en la Figura 4a comprende una porción media 404 y un extremo de anclaje 402 en ambos extremos de la porción media 404. La porción media 404 tiene un eje principal 403. Cada uno de los extremos de anclaje 402 comprende una primera sección de doblamiento 405, una primera sección recta 406, una segunda sección de doblamiento 407 y una segunda sección recta 408. El ángulo incluido entre el eje principal 403 de la porción media 404 y el eje principal de la primera sección recta 406 es indicado por a.
La segunda sección recta 408 está paralela o sustancialmente paralela con el eje principal 403 de la porción media 404.
La fibra de acero 400 mostrada en la Figura 4b comprende una porción media 404 y un extremo de anclaje 402 en ambos extremos de la poción media 404. La porción media tiene un eje principal 403. Cada uno de los extremos de anclaje 402 comprende una primera sección de doblamiento 405, una primera sección recta 406, una segunda sección de doblamiento 407, una segunda sección recta 408, una tercera sección de doblamiento 409 y una tercera sección recta 410. El ángulo incluido entre el eje principal 403 de la porción media 404 y el eje principal de la primera sección recta 406 es indicado por a. El ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta 408 y el eje principal de la tercera sección recta 410 es indicado por ß.
La segunda sección recta 408 está paralela o sustancialmente paralela con el eje principal 403 de la porción media 404.
. La fibra de acero 400 mostrada en la Figura 4c comprende una porción media 404 y un extremo de anclaje 402 en ambos extremos de la porción media 404. La porción media tiene un eje principal 403. Cada uno de los extremos de anclaje 402 comprende una primera sección del doblamiento 405, una primera sección recta 406, una segunda sección de doblamiento 407, una segunda sección recta 408, una tercera sección de doblamiento 409, una tercera sección recta 410, una cuarta sección de doblamiento 411 y una cuarta sección recta 412. El ángulo incluido entre el eje principal 403 de la porción media 404 y el eje principal de la primera sección recta 406 es indicado por a. El ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta 408 y el eje principal de la tercera sección recta 410 es indicado por ß.
La segunda sección recta 408 y la cuarta sección 412 están paralelas o sustancialmente paralelas con el eje principal 403 de la porción media 404.
La fibra de acero 400 mostrada en la Figura 4d comprende una porción media 404 y un extremo de anclaje 402 en ambos extremos de la porción media 404. La porción media tiene un eje principal 403. Cada uno de los extremos de anclaje 402 comprende una primera sección de doblamiento 405, una primera sección recta 406, una segunda sección de doblamiento 407, una segunda sección recta 408, una tercera sección de doblamiento 409, una tercera sección recta 410, una cuarta sección de doblamiento 411, una cuarta sección recta 412, una quinta sección de doblamiento 413 y una quinta sección recta 414. El ángulo incluido entre el eje principal 403 de la porción media 404 y el eje principal de la primera sección recta 406 es indicado por a. El ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta 408 y el eje principal de la tercera sección recta 410 es indicado por ß. El ángulo incluido entre el eje principal de la cuarta sección recta 412 y el eje principal de la quinta sección recta 414 es indicado por ?.
La segunda sección recta 408 y la cuarta sección recta 412 están paralelas o sustancialmente paralelas con el eje principal 403 de la porción media 404.
La fibra mostrada en la Figura 4e comprende una parte media 404 proporcionada en ambos extremos de la porción media 404 con extremos de anclaje 402. Los extremos de anclaje 402 comprenden cabezas de clavos. o Tabla 2 O Ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la la sección recta Ángulo incluido entre el eje principal de la 2a sección recta y el eje principal de la 3a sección recta Ángulo incluido entre el eje principal de la 4a sección recta y el eje principal de la 5a sección recta Tabla 3 Tabla 4 A partir de la Tabla 3 y la Tabla 4 se puede concluir que la relación fR,3/fR,i de las fibras de la técnica previa (FIB1 y FIB5) está abajo de 1 mientras que la relación R, 3/ R, 1 de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención (FIB2, FIB3 y FIB4) es más alta que 1.
Las resistencias a la tensión de flexión residual fR,ir fR,2 y ÍR,3 de las fibras de la técnica previa (FIB1 y FIB5) son bajas, es decir considerablemente menores que las resistencias a la tensión de flexión residual f^i, ÍR,2 y ÍR,3 de las fibras de acuerdo con la invención (FIB2, FIB3 y FIB4).
Comparando las fibras de acero de acuerdo con la presente invención (FIB2, FIB3 y FIB4) utilizando una dosificación de 40 kg/m3 con las fibras de acero de la técnica previa (FIB1 y FIB5) utilizando una dosificación de 40 kg/m3, las resistencias a la tensión de flexión residual fR,if ÍR,2 y ÍR,3 de las fibras de acero de acuerdo con la presente invención son considerablemente más altas gue para las fibras de la técnica previa.
La fibra de acero FIB3 se prueba en dos dosificaciones diferentes: 20 kg/m3 y 40 kg/m3. Aun cuando una dosificación de fibra de 20 kg/m3 se utiliza la relación fR,3/f ,i está excediendo 1. Esto indica que tales fibras de acero se comportan similares al acero de refuerzo tradicional (deformación por esfuerzo basado en lugar de la abertura de cuarteadura por esfuerzo basada) .
Comparando las fibras de acero FIB2, FIB3 y FIB4 se puede concluir que las resistencias a la tensión de flexión residual fR,i, ÍR,2 y ÍR, 3 están incrementándose al incrementar el número de secciones rectas de 3 a 4.
También la relación f ,3/fR,i está incrementándose al incrementar el número de secciones rectas de 3 a .
Al incrementar el número de secciones rectas de 4 a 5, las resistencias a la tensión de flexión residual fR,i, fR,2 y fR(3 y la relación fR, 3/fR, 1 no se incrementa adicionalmente .
De manera sorprendente, las fibras de acero con extremos de anclaje que tienen cuatro secciones rectas muestran el mejor desempeño.
Cuando las fibras de acero de la Tabla 2 se someten a una prueba de tracción hacia afuera para determinar la fuerza de anclaje, la fibra de acero FIB3 (que tiene cuatro secciones rectas) tiene el mejor anclaje en el concreto.
Como una materia de ejemplo, las fibras de acero de acuerdo con la invención se pueden hacer como sigue.
El material de partida es una varilla de alambre con un diámetro de por ejemplo 5.5 mm o 6.5 mm y una composición de acero que tiene un contenido de carbono mínimo de por ejemplo 0.50 por ciento en peso (% en peso), por ejemplo,' igual a o mayor que 0.60% en peso, un contenido de manganeso que varía de 0.20% en peso a 0.80% en peso, un contenido de silicio que varía de 0.10% en peso a 0.40% en peso. El contenido de azufre es el máximo de 0.04% en peso y el contenido de fósforo es el máximo de 0.04% en peso. Una composición de acero típica comprende 0.725% de carbono, 0.550% de manganeso, 0.250% se silicio, 0.015% de azufre y 0.015% de fósforo.
Una composición de acero alternativa comprende 0.825% de carbono, 0.520% de manganeso, 0.230% de silicio, 0.008% de azufre y 0.010% de fósforo. La varilla de alambre es estira en frío en un número de etapas de estirado hasta que su diámetro original varía de 0.20 mm a 1.20 mm.
Con el fin de dar a la fibra de acero su alto alargamiento en la fractura y en carga máxima, el alambre asi estirado se puede someter a un tratamiento de alivio de esfuerzo, por ejemplo al pasar el alambre a través de una bobina de inducción de alta frecuencia o de mediana frecuencia de una longitud que es adaptada a la velocidad del alambre pasante. Se ha observado que un tratamiento térmico a una temperatura de aproximadamente 300°C durante un cierto periodo de tiempo da por resultado una reducción de la resistencia a la tensión de aproximadamente 10% sin incrementar el alargamiento en la fractura y el alargamiento en carga máxima. Al incrementar ligeramente la temperatura, sin embargo, más de 400°C, una disminución adicional de la resistencia a la tensión se observa y al mismo tiempo un incremento en el alargamiento en la fractura y un incremento en el alargamiento en carga máxima.
Los alambres pueden o no pueden ser recubiertos con un recubrimiento resistente a corrosión tal como un recubrimiento de zinc o una aleación de zinc, más particularmente un recubrimiento de zinc aluminio o un recubrimiento de zinc aluminio magnesio. Antes del estirado o durante el estirado los alambres también se pueden recubrir con un recubrimiento de cobre o aleación de cobre con el fin de facilitar la operación de estirado.
Los alambres aliviados en esfuerzo luego se cortan a las longitudes apropiadas de las fibras de acero y los extremos de las fibras de acero se les dan el anclaje o engrosamiento apropiado. El corte y la conformación de gancho también se pueden hacer en una y la misma etapa de operación por medio de rodillos apropiados.
Las fibras de acero asi obtenidas pueden o no pueden ser pegadas conjuntamente de acuerdo con el documento US-A-4284667.
Además o alternativamente, las fibras de acero obtenidas se pueden poner en un paquete, como por ejemplo un paquete de cadena o un paquete similar a banda. Un paquete de cadena es por ejemplo descrito en el documento EP-Bl-1383634; un paquete similar a banda es descrito en la solicitud de Patente Europea con el número de solicitud 091502674 del Solicitante .

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una fibra de acero para reforzar concreto o mortero, la fibra de acero caracterizada porque comprende una porción media y un extremo de anclaje en uno o ambos extremos de la porción media, la porción media que tiene un eje principal, el extremo de anclaje que comprende por lo menos una primera, una segunda y una tercera sección recta, la primera sección recta que es conectada a la porción media por una primera sección de doblamiento, la segunda sección recta que es conectada a la primera sección recta por una segunda sección de doblamiento, la tercera sección recta que es conectada a la segunda sección recta por una tercera sección de doblamiento, cada una de la primera, la segunda y tercera sección recta que tiene un eje principal, representado en que la primera sección recta está doblándose lejos del eje principal de la porción media para de esta manera definir un ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta, que la segunda sección recta está sustancialmente paralela con el eje principal de la porción media, y que la tercera sección recta está doblándose lejos del eje principal de la porción media en la misma dirección ya que la primera sección recta está doblándose lejos del eje principal de la porción media para de esta manera definir un ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta, el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta y el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta está variando entre 100 y 160 grados.
2. Una fibra de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el extremo de anclaje además comprende una cuarta sección recta, la cuarta sección recta que es conectada a la tercera sección recta por una cuarta sección de doblamiento.
3. Una fibra de acero de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la cuarta sección recta tiene un eje principal que es sustancialmente paralelo con el eje principal de la porción media.
4. Una fibra de acero de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el ángulo entre el eje principal de la cuarta sección recta y el eje principal de la porción media varia entre -60 y +60 grados.
5. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el ángulo incluido entre el eje principal de la porción media y el eje principal de la primera sección recta y el ángulo incluido entre el eje principal de la segunda sección recta y el eje principal de la tercera sección recta son los mismos o sustancialmente los mismos.
6. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porción media de la fibra de acero tiene una resistencia a la tensión Rm de por lo menos 1000 MPa.
7. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porción media tiene un alargamiento en carga máxima Ag+e de por lo menos 2.5%.
8. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fibra de acero está en un estado aliviado de esfuerzo.
9. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porción media de la fibra de acero se proporciona con por lo menos una sección aplanada.
10. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la porción media de la fibra de acero tiene un diámetro D que varia de 0.1 mm a 1.20 tnra.
11. Una fibra de acero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la fibra de acero tiene una relación de longitud a diámetro L/D que varía de 40 a 100.
12. Una estructura de concreto reforzada con fibras de acero de conformidad con una o más de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Una estructura de concreto de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la relación de resistencia a la tensión de flexión residual fR(3 dividida entre la resistencia a la tensión de flexión residual fR(1 (fR,3/fR,3) es más alta que 1 con una dosificación de las fibras de acero de menor que 1% en volumen.
14. Una estructura de concreto de conformidad con la reivindicación 12 o 13, caracterizada porque la resistencia a la tensión de flexión residual fR(3 es más alta que 5 MPa con una dosificación de las fibras de acero de menor que 1% en volumen.
15. Uso de fibras de acero como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para estructuras de concreto portadoras de carga.
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