PT1282751E - Fibra de aço - Google Patents

Description

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Descrição "Fibra de aço" A presente invenção refere-se a uma fibra de fio metálico em forma de haste para utilização para o reforço de materiais moldáveis, em especial betão.

Para betão, sob o qual de seguida deverão ser entendidas também lajes e argamassa são utilizados fibras de aço como elementos de reforço. Um betão reforçado com fibras de aço encontra-se melhorado nas suas propriedades, por exemplo resistência à tracção, resistência à rotura, resistência ao corte, capacidade de estiramento, tenacidade, resistência dinâmica, resistência à fadiga. Utiliza-se a mesma por isso cada vez mais. A fibra de aço deve neste caso apresentar as seguintes propriedades: ela deve ser tenaz e sólida. Ao misturar com betão ou aditivos ela não deve romper. Ela não deve ser demasiado curta ou demasiado grossa dado que de outro modo não apresenta totalmente as suas capacidades de reforço. Ela não deve ser demasiado comprida ou demasiado fina dado que de outro modo seria difícil de trabalhar, tendo tendência para a formação de grupos esféricos de cimento também denominados ouriços-cacheiros. No geral são recomendadas secções transversais de fibras de aço de 0,1 a 1,4 mirh, um comprimento da fibra de aço de 10 a 70 mm e uma percentagem de peso das fibras de aço de 15 a 150 kg/m3 de betão. Para além das suas propriedades a produção económica das fibras de aço é uma condição essencial. 2

As fibras de fio de aço para o reforço de betão são há muito conhecidas, e na verdade em diferentes configurações na forma de haste, numa forma ondulada uniformemente a todo o comprimento, forma de partícula ou também com perfilamento da superfície, tal como por exemplo descrito na revista "Beton, caderno 4, páginas 178 a 180" de Gerd Humert "Stahldrahtfasern in der Praxis".

Para a elevação da resistência à tracção e solidez do betão é necessária em especial uma adesão e ancoragem suficientes das fibras de fio no betão. Para isso foram divulgadas várias propostas. De acordo com a patente EP-PS 0130 191 fibras de fio são onduladas uniformemente a todo o seu comprimento, tendo sido do mesmo modo proposto no documento divulgado holandês 8001609 uma fibra de fio escalonada alternadamente a todo o comprimento (ondulada em ângulo recto).

Da patente US 6.045.910 são conhecidas fibras de fio que apresentam uma parte central com um gancho em forma de Z ou L, que são constituídos respectivamente por uma parte intermédia e uma parte final. Os ganchos em forma de Z ou L, quer dizer as partes intermédias e as partes finais encontram-se deformadas através de achatamento.

Também na patente DE-OS 23 05 651 são propostas fibras de fio que apresentam uma extensão longitudinal na superfície perfilada uniformemente ou no seu todo são moldadas da forma em haste para outra configuração, tal como a forma em S, forma em O, a forma triangular, laços e semelhantes, para 3 melhorar a ancoragem no betão. Também da patente britânica 1446 855 são conhecidas fibras de fio realizadas onduladas ou com extremidades alargadas, do mesmo modo da patente US-PS2.677.955 com ondulações e as fibras, no seu todo, realizadas como fibras de reforço para betão da moldagem a partir da forma em haste.

Para o melhoramento adicional da capacidade de adesão das fibras de fio de metal no betão, foi proposto de acordo com a DE-GM 88 15 120 uma fibra de reforço na forma de haste metálica, cuja superfície se encontra perfilada através de estrias. Além disso, foi obtido deste modo um aumento adicional da capacidade de adesão das fibras de fio metálicas no betão, que se encontram munidas com perfilamentos superficiais por as fibras de fio presentes em forma de haste se encontrarem nas suas extremidades flectidas, tal como por exemplo descrito na patente DE-GM 90 06 524. A patente US 3 942 955 A descreve uma fibra de fio com as características do preâmbulo da reivindicação 1.

Um problema não resolvido em especial na área do betão aplicado à pistola é constituído por uma grande parte das fibras de aço ressaltarem. Na literatura ("Steelfibre Rebound in Shotconcrete" Hugo Armelin & Nemkumar Banthia, Canadian Society of Civil Engineering, Outubro 1998) fala-se em 30 a 80% das fibras que ressaltam enquanto que todavia somente entre 20 e 40% do betão ressalta. Por outras palavras, ressaltam mais fibras do que betão, pelo que o conteúdo em fibras de betão acabado é difícil de prever. 4

Objectívo da invenção 0 objectívo da presente invenção é por isso criar fibras de fio metálicas para utilização como reforço de materiais moldáveis, em especial betão, que apresentam uma pequena cota de ressaltos do que as fibras correntes.

Descrição geral da invenção

Este objectívo é alcançado através da realização de fibras de fio metálicas de acordo com a reivindicação 1.

Com a invenção é criada uma fibra de fio que apresenta uma cota de ressaltos pequena e simultaneamente permite uma boa ancoragem da fibra. A fibra de fio de acordo com a invenção encontra-se deste modo habilitada a possibilitar no betão no qual também é trabalhado com diferentes granulometrias e graus de finura dos aditivos, uma boa ancoragem e adesão através de uma moldagem diferenciada. Além disso, a fibra de fio de acordo com a invenção é facilmente agítável e deixa-se distribuir uniformemente dentro da massa de betão ainda passível de fluir.

As formas de realização vantajosas da invenção poderão ser obtidas das característícas particulares das reivindicações. A fibra de fio metálica apresenta uma parte central, duas partes intermédias dobradas ligadas à parte central e respectivamente uma parte final ligada às partes intermédias. A parte terminal encontra-se dobrada em relação à parte intermédia de modo que a parte final no essencial se encontra paralela à parte central. As partes finais encontram-se aplanadas pelo menos numa zona parcial. A parte central e as duas partes intermédias dobradas apresentam uma secção transversal circular.

As fibras de fio são produzidas em grande número de modo que as tolerâncias de fabrico são relativamente grandes.

De preferência as fibras de fio encontram-se realizadas simétricas, sendo que a parte central nos dois lados apresenta respeetivamente uma parte intermédia com a parte final correspondente.

De acordo com uma forma de realização preferida, as duas partes finais e a parte central da fibra de vidro encontram-se num plano.

Normalmente as duas partes intermédias da fibra de fio encontram-se dobradas numa direcção, quer dizer para um lado.

As fibras de fio para utilização para o reforço de materiais moldáveis, em especial betão, apresentam a maioria das vezes um comprimento de aproximadamente 10 a 70 mm de um diâmetro máximo até aproximadamente 1,3 mm.

Em regra, a parte intermédia apresenta juntamente com a parte final um comprimento e 5 a 20 vezes o diâmetro da fibra de fio, a parte finai plana um comprimento (I, I') de 2 a 10 vezes, de preferência 3 a 5 vezes o diâmetro das fibras de fio e uma largura (B) de 1,5 a 3,5 vezes o diâmetro da fibra de fio, a parte intermédia dobrada uma "altura" (h, h' ) de 2 a 10 vezes, de preferência 3 a 5 vezes, o diâmetro da fibra de fio. 6

Para aplicações especiais estas medidas podem ser naturalmente também não serem alcançadas ou serem ultrapassadas.

As fibras de fio de acordo com a invenção podem ser produzidas sem problemas com dispositivos correntes, sendo que naturalmente as peças que dão forma, quer dizer os rolos destes dispositivos, têm que ser alteradas de acordo com a forma das fibras de fio.

Descrição com base nas figuras

De seguida é descrita uma forma de realização da invenção tomando como referência as figuras anexas. As figuras representam:

Figura 1 fibra de fio em vista lateral,

Figura 2 fibra de fio em vista de cima.

Na figura 1 encontra-se apresentada uma fibra de fio de um aço de elevada resistência à tracção que com a dimensão normal apresenta um comprimento (L) de 30 mm com um diâmetro de 0,7 mm. As fibras de fio, de preferência em comprimentos de 30 a 60 mm com diâmetros de, no máximo, 1,3 mm, são apl içadas para o reforço de betão em que são misturadas uniformemente no estado passível de fluir do betão. A fibra de fio de acordo com a figura 1 apresenta uma parte central L' e nas duas extremidades desta parte central respectivamente uma dobra dupla ou gancho em forma de z. Estes ganchos são em princípio simétricos e apresentam uma parte intermédia com um ângulo a, em relação à parte central, de aproxímadamente 45°+/-10° e respectivamente uma parte 7 final que no essencial se encontra paralela à parte central e deslocada h, h' = 1,8 + /-1 mm. As partes finais são parcialmente ou totalmente planas pelo que a ancoragem é melhorada, sendo o ressalto da fibra de fio diminuído. A parte central e as partes intermédias apresentam uma secção transversal circular.

As partes finais aplanadas apresentam neste exemplo aproximadamente 2 a 4 mm de comprimento (I, I') e 1,2 a 2 mm (B) de largura e encontram-se realizadas em forma de cauda de andorinha. 0 fio que foi utilizado para a produção desta fibra de fio apresenta uma resistência à tracção de aproximadamente 1100 N/mm2. A figura 2 apresenta as mesmas fibras de fio em vista de cima pelo que as partes finais aplanadas são mais visíveis.

Exemplo 1 A fibra acima descrita foi ensaiada de acordo com as normas Bundner BB2-711.100 (Outubro 1998). Como matéria-prima foi utilizado betão aplicado à pistola com um conteúdo de cimento de 425 kg/m3 de acordo com CEMI 42.5. Como aditivo foi utilizado um meio superplastificante (Rheobuild 3520 da empresa MBT) numa dosagem de 1,2% (em relação à massa do cimento), um estabilizador (Delvo Stabi) numa dosagem de 0,2% (em relação à massa de cimento) assim como 35 kg/m3 de fibras de aço. O betão aplicado à pistola pronto para utilização apresentava uma massa de consistência de 51,0 cm determinada de acordo com: medida de expansão (de acordo com DIN 1048), um peso húmido compactado de 2372 kg/rrb, um conteúdo de poros de ar de 1,5% assim como um valor da relação da água e cimento de 0,52. O conteúdo de fibra de aço no betão sólido foi determinado a partir de núcleos de furos. Como valor individual o meio é constituído por pelo menos três núcleos de furos, retirados dentro de 1 m2. O comprimento do núcleo do furo tem que situar acima de 5 cm. A quantidade da amostra para determinação de um valor individual não deve ultrapassar 5 kg.

Foram ensaiadas respectivamente quatro amostras na forma de núcleos de furo com um diâmetro de 100 mm.

Resultados da análise:

Designação da amostra Pe Mnotq] 30 MFa[g] Massa volúmica Puo [kg/m3] Mr./Muo[%] Conteúdo Kq/m3 Betão de fibra Perda [%] 8821/1 1860.1 24.7 2178 1.33 28.9 17 8821/2 1835.9 25.3 2144 1.38 29.5 16 8821/3 1740.1 25.4 2210 1.46 32.3 8 8821/4 1829.6 26.6 2148 1.45 31.2 11 Amostra total 7255.6 101.91 2170 1.40 30.4 13 A amostra analisada apresenta em média um conteúdo de fibra de aço de 30,4 kg/mJ de betão.

Exemplo 2

Neste caso foi utilizado o mesmo betão, sendo que todavia foram utilizadas 40 kg/m3 de fibras de aço. O betão aplicado à pistola pronto a ser utilizado apresentava uma 9 massa de consistência de 54,0 cm determinada de acordo com: medida de expansão (de acordo com DIN 1048), um peso húmido compactado de 2372 kg/m3, um conteúdo de poros de ar de 1,5% assim como um valor da relação da água e cimento de 0,52.

Foram ensaiados respectivamente quatro amostras na forma de núcleos de furos com um diâmetro de 100 mm..

Resultados da análise:

Designação da amostra K 2Q hí (D so MFa [g] Massa volúmica Pllt [kg/m3] MFa/Mno[%] Conteúdo Kg/m3 Betão de fibra Perda [%] 8825/1 1828.0 34.5 2089 1.89 39.4 2 8825/2 1800.7 29.9 2060 1.65 34.2 15 8825/3 1832.6 32.7 2111 1.78 37.6 6 8825/4 1854.0 32.0 2129 1.73 36.8 6 Anostra total 7315.3 129.1 2097 1.76 37.0 8 A amostra analisada apresenta em média um conteúdo de fibra de aço de 37,0 kg/m3 de betão.

Exemplo 3

Sob as mesmas condições que no exemplo 2 foi ensaiada uma fibra conhecida do tipo FE 0730 (40 kg/m3) do declarante. Estas fibras são essenciais rectas e apresentam duas extremidades planas. A amostra analisada apresenta em média um conteúdo de fibra de aço de 29,5 kg/m3 de betão quer dizer uma perda de 26% . 10

Exemplo 4

Sob condições muito semelhantes aos exemplos 2 e 3 foram ensaiadas fibras do tipo HE 07/30 do declarante (40 kg/m3) . Estas fibras apresentam uma parte central, duas partes intermédias dobradas ligadas à parte central e respectivamente uma parte final ligada à parte intermédia, sendo que a parte final se encontra dobrada em relação à parte intermédia de tal modo que a parte final no essencial se encontra paralela à parte central. A parte final é todavia arredondada e ao contrário da fibra de acordo com a invenção, não se encontra aplanada. A amostra analisada apresenta em média um conteúdo de fibra de aço de 25,7 kg/m3 de betão quer dizer uma perda de 36%.

Lisboa, 22 de Dezembro de 2006

Claims (8)

1 Reivindicações 1. Fibra de fio metálica para utilização como reforço de materiais moldáveis, em especial betão, que apresenta uma parte central, duas partes intermédias dobradas ligadas à parte central e respectivamente uma parte final ligada à parte intermédia, sendo que a parte final se encontra de tal modo dobrada em relação à parte intermédia que a parte final no essencial se encontra paralela à parte central, sendo que a parte central e a parte intermédia apresentam uma secção transversal circular, caracterizada por a parte final se encontrar parcialmente ou totalmente aplanada.

2. Fibra de fio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a parte final e a parte central se encontrarem situadas num plano.

3. Fibra de fio de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por as partes intermédias se encontrarem dobradas numa direcção.

4. Fibra de fio de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a fibra de fio apresentar um comprimento de aproximadamente 10 a 70 mm, um diâmetro máximo até 1,3 mm. 2

5. Fibra de fio de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a parte intermédia e a parte final apresentarem um comprimento de 5 a 20 vezes o diâmetro da fibra de fio.

6. Fibra de fio de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a parte final apresentar um comprimento (I, I') de 2 a 10 vezes o diâmetro da fibra de fio.

7. Fibra de fio de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a parte final plana apresentar uma largura (B) de 1,5 a 3,5 vezes o diâmetro da fibra de fio.

8. Fibra de fio de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a parte intermédia apresentar uma altura (h, h' ) de 2 a 10 vezes o diâmetro da fibra de fio. Lisboa, 22 de Dezembro de 2006