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ES2636740T3 - Fibras de alargamiento elevado para hormigón convencional - Google Patents

Fibras de alargamiento elevado para hormigón convencional Download PDF

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ES2636740T3
ES2636740T3 ES10725164.7T ES10725164T ES2636740T3 ES 2636740 T3 ES2636740 T3 ES 2636740T3 ES 10725164 T ES10725164 T ES 10725164T ES 2636740 T3 ES2636740 T3 ES 2636740T3
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ES10725164.7T
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Ann Lambrechts
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Bekaert NV SA
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Bekaert NV SA
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Abstract

Una estructura de hormigón de un hormigón convencional, definiéndose el hormigón convencional como hormigón con una resistencia a la compresión inferior a 75 MPa, comprendiendo dicha estructura de hormigón fibras de acero (400) que tienen una porción media (404) y dos extremos (402), teniendo dicha porción media (404) de dicha fibra de acero (400) un diámetro que varía entre 0,4 mm y 1,20 mm y una relación de longitud/diámetro L/D de 40 a 100, siendo dichos dos extremos (402) extremos de anclaje para anclar dicha fibra de acero (400) a dicho hormigón, estando dichos extremos de anclaje seleccionados del grupo que consiste en extremos aumentados que están configurados cónicamente (402), extremos de recalcado en frío, extremos doblados, extremos ondulados o cualquier combinación de los mismos, teniendo dicha porción media (404) de dicha fibra de acero (400) una resistencia a la tracción Rm de al menos 1000 MPa, caracterizado por que dicha porción media (404) de la fibra de acero (400) tiene un alargamiento a carga máxima Ag+e que es al menos del 4 %, estando dicho alargamiento a carga máxima Ag+e definido como el alargamiento de dicha porción media de dicha fibra de acero a la carga máxima que dicha porción media de dicha fibra de acero puede resistir en un ensayo de tracción.

Description

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DESCRIPCION
Fibras de alargamiento elevado para hormigon convencional Campo tecnico
Esta invencion se refiere a una estructura de hormigon de un hormigon convencional reforzada con un nuevo tipo de fibras de acero. Las fibras de acero se caracterizan por un alargamiento elevado.
Antecedentes en la materia
Es bien conocido como reforzar hormigon o mortero con fibras de acero para mejorar la calidad del hormigon o mortero. Las fibras de acero se utilizan, por ejemplo, para reforzar el hormigon convencional.
El termino "hormigon convencional" se refiere a un hormigon que tiene una resistencia a la compresion inferior a 75 MPa (1 MPa = 1 Mega-Pascal = 1 Newton/mm2), por ejemplo, inferior a 70 MPa y preferentemente inferior a 60 MPa.
El documento EP-B1 -0851957 (NV Bekaert SA) describe una estructura de hormigon de un hormigon convencional de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y una fibra de acero con extremos en forma de gancho aplanados, por lo que se mejora enormemente la resistencia a la flexion post-fisura del hormigon, reforzado por medio de tales fibras.
El documento US-A-4883713 (Eurosteel) ensena una fibra de acero que comprende un cuerpo de acero cilmdrico que tiene extremos de forma conica para mejorar la caractenstica de anclaje de la fibra de acero en el hormigon reforzado con fibra de acero.
Estos dos documentos citados, asf como otros documentos, ya ensenan que las propiedades del hormigon convencional de fibra de acero se pueden mejorar enormemente gracias a las caractensticas de anclaje mejoradas de las fibras de acero al hormigon.
En la actualidad, las fibras de acero conocidas de la tecnica anterior para el refuerzo de hormigon funcionan muy bien para mejorar el estado lfmite de capacidad de servicio (SLS) de una estructura de hormigon, es decir, puentean muy bien las fisuras o desplazamientos de la abertura de la boca de la fisura (CMOD) inferior o igual a 0,5 mm, por ejemplo, CMOD que oscilan entre 0,1 mm y 0,3 mm, durante un ensayo tfpico de flexion de tres puntos -para el ensayo vease la norma europea EN 14651 - Metodo de ensayo para hormigon metalico con fibras, medicion de la resistencia a la traccion por flexion. En otras palabras, las fibras de acero conocidas como fibras de acero con extremos en forma de gancho aplanado y fibras que tienen extremos de forma conica funcionan bien para limitar la anchura o crecimiento de fisuras de hasta aproximadamente 0,5 mm (SLS).
La desventaja actual con estas fibras es su rendimiento relativamente bajo en el estado final (ULS). Especialmente, la relacion entre el estado lfmite final (ULS) y el estado lfmite de capacidad de servicio (SLS) despues de la fisuracion es relativamente baja. Esta relacion esta determinada por el valor de carga Fr 1 (CMOD = 0,5 mm) y Fr4 (CMOD = 3,5 mm). ' '
Algunas fibras de la tecnica anterior no funcionan en ULS puesto que se rompen a CMOD mas bajas de lo que se requiere para el ULS. Otras fibras, como las fibras con extremos en forma de gancho, estan disenadas para su extraccion. Debido a la extraccion, estas fibras muestran un comportamiento de desplazamiento-ablandamiento ya para pequenos desplazamientos.
A pesar de este bajo rendimiento en ULS, las fibras de acero conocidas actualmente tambien se pueden usar en las denominadas aplicaciones estructurales para mejorar el estado lfmite final (ULS). En este caso, se espera que las fibras de acero conocidas soporten o sostengan la carga, en lugar de o ademas del refuerzo clasico, tal como la varilla de refuerzo, la malla, el pretensado y post-tensado. Sin embargo, para ser efectivas en dicha funcion de carga, estas fibras de acero tienen que utilizarse en dosis enormes que exceden considerablemente las dosis normales de 20 kg/m3 a 40 kg/m3. Las dosis enormes pueden causar problemas de trabajabilidad tales como problemas de mezcla y colocacion.
Divulgacion de la invencion
Un objeto de la presente invencion es proporcionar una estructura de hormigon convencional reforzada con un nuevo tipo de fibras de acero capaz de cumplir una nueva funcion una vez embebida en hormigon convencional.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar una estructura de hormigon con un nuevo tipo de fibra de acero que sea capaz de puentear permanentemente los desplazamientos de la abertura de la boca de la fisura superiores a 0,5 mm durante el ensayo de flexion de tres puntos de acuerdo con la norma europea EN 14651 (Junio de 2005).
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Otro objeto de la presente invencion es proporcionar una estructura de hormigon con un nuevo tipo de fibras de acero que soportan cargas en aplicaciones estructurales sin requerir altas dosificaciones.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona una estructura de hormigon de un hormigon convencional de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende fibras de acero. La fibra de acero tiene una porcion media y dos extremos, es decir, un primer extremo en un lado de la porcion media y un segundo extremo en el otro extremo de la porcion media.
La fibra de acero tiene un diametro comprendido entre 0,4 mm y 1,20 mm y una relacion longitud/diametro L/D de 40 a 100.
Los dos extremos son extremos de anclaje para el anclaje de la fibra de acero en el hormigon. Los extremos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en extremos ensanchados que estan configurados conicamente, extremos de recalcado en fno, extremos doblados, extremos ondulados o cualquier combinacion de los mismos.
La porcion media tiene una resistencia a la traccion Rm (en MPa) de al menos 1000 MPa.
Ademas, la fibra de acero de acuerdo con la presente invencion y mas en particular la porcion media de la fibra de acero de acuerdo con la presente invencion tiene un alargamiento a carga maxima Ag+e que es al menos del 4 %.
Alargamiento a carga maxima
En el contexto de la presente invencion, se utiliza el alargamiento a carga maxima Ag+e y no el alargamiento a la rotura At para caracterizar el alargamiento de una fibra de acero, mas en particular de la porcion media de una fibra de acero.
La razon es que una vez que se ha alcanzado la carga maxima, comienza la constriccion de la superficie disponible de la fibra de acero y no se absorben cargas mas altas.
El alargamiento a carga maxima Ag+e es la suma del alargamiento plastico a carga maxima Ag y el alargamiento elastico.
El alargamiento a carga maxima no comprende el alargamiento estructural que puede deberse al caracter ondulado de la porcion media de la fibra de acero (si la hubiera). En el caso de una fibra de acero ondulada, primero se endereza la fibra de acero antes de medir el Ag+e.
El alargamiento a carga maxima Ag+ede la porcion media de una fibra de acero de acuerdo con la presente invencion es al menos del 4 %.
De acuerdo con realizaciones particulares de la presente invencion, la porcion media de la fibra de acero tiene un alargamiento a una carga maxima Ag+e superior al 4,25 %, superior al 4,5 %, superior al 4,75 %, superior al 5,0 %, superior al 5,25 %, superior al 5,5 %, superior al 5,75 % o incluso superior al 6,0 %.
El alto grado de alargamiento a carga maxima Ag+e puede obtenerse aplicando un tratamiento particular de alivio de tensiones tal como un tratamiento termico a los cables de acero de los que se fabricaran las fibras de acero.
Las fibras de acero convencionales estan fabricadas de cable con un alargamiento relativamente pequeno a la carga maxima Ag+e (alargamiento a carga maxima Ag+ede un maximo del 2 %). Asf, las fibras convencionales de acero en hormigon convencional estan disenadas para ser extrafdas de la matriz (fibras con extremos con forma de gancho).
Otras fibras de acero conocidas en la tecnica no funcionan en ULS a medida que se rompen a CMOD inferiores a lo que se requiere para ULS. Ejemplos de tales fibras de acero son fibras de acero con extremos de forma conica.
Las fibras dentro de esta invencion son alargadas debido al cable de acero con un gran alargamiento a carga maxima Ag+e. Se elongan y no se rompen antes de alcanzar el ULS. Ademas, como las fibras dentro de la presente invencion tienen una resistencia a la traccion elevada, el hormigon reforzado con este tipo de fibras de acero puede soportar cargas elevadas.
Los altos valores de alargamiento del cable a maxima carga deben permitir puentear desplazamientos de la abertura de la boca de la fisura superiores a 0,5 mm y deben permitir absorber cargas en lugar del refuerzo tradicional o ademas del refuerzo tradicional a niveles de dosificacion normales. Asf, el nuevo tipo de fibra de acero mejora el estado lfmite final (ULS) de las estructuras de hormigon. Las nuevas fibras no solo mejoran la durabilidad sino que tambien mejoran la capacidad de carga o carga.
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Resistencia a la traccion Rm
Una fibra de acero dentro de la presente invencion, es decir, la porcion media de una fibra de acero de acuerdo con la presente invencion preferentemente tiene una resistencia a la traccion Rm elevada. La resistencia a la traccion Rm es la mayor tension que soporta la fibra de acero durante un ensayo de traccion.
La resistencia a la traccion Rm de la porcion media de la fibra de acero (es decir, la capacidad maxima de carga Fm dividida por la seccion original de la fibra de acero) es superior a 1000 MPa, y mas en particular superior a 1400 MPa, por ejemplo superior a 1500 MPa, por ejemplo, superior a 1750 MPa, por ejemplo superior a 2000 MPa, por ejemplo superior a 2500 MPa.
La alta resistencia a la traccion de las fibras de acero dentro de la presente invencion permite que las fibras de acero soporten cargas elevadas.
Por lo tanto, una mayor resistencia a la traccion se refleja directamente en una dosificacion mas baja de las fibras, necesaria en el hormigon convencional.
Debido a la alta ductilidad o el gran alargamiento de las fibras de acero de acuerdo con la presente invencion, las fibras no se romperan a CMOD superiores a 1,5 mm, superiores a 2,5 mm o superiores a 3,5 mm en el ensayo de flexion de tres puntos de acuerdo con la norma EN 14651.
La alta ductilidad o alargamiento de la fibra de acero permite que las fisuras con aberturas mas anchas se puedan puentear y que la resistencia post-fisuracion del hormigon despues de la aparicion de fisuras se incremente con el aumento del ancho de fisura. 0 una vez que el hormigon se ha fisurado, el hormigon reforzado con fibra muestra un comportamiento de rigidez a la flexion.
La fibra de acero comprende una porcion media y extremos de anclaje para anclar la fibra de acero al hormigon o mortero. La fuerza de anclaje de la fibra de acero al hormigon o mortero preferentemente es superior al 50 % de la capacidad de carga maxima Fm de la porcion media de la fibra de acero. La fuerza de anclaje se determina por la carga maxima que se alcanza durante un ensayo de extraccion. Para este ensayo de extraccion, una fibra de acero esta incrustada con un extremo en el hormigon o el mortero. El ensayo se describe con mas detalle.
De acuerdo con realizaciones preferidas de la invencion, las fibras de acero tienen una fuerza de anclaje mas alta,
por ejemplo una fuerza de anclaje superior al 60 %, superior al 70 % o superior al 80 % de la capacidad de carga
maxima Fm.
Mas preferentemente, la fuerza de anclaje de la fibra de acero en el hormigon o mortero es incluso superior al 90 %, por ejemplo superior al 92 %, 95 %, 98 % o incluso superior al 99 %.
Cuanto mayor sea grado de anclaje de las fibras de acero al hormigon o mortero, mayor sera la resistencia residual del hormigon o mortero. Cuanto mejor se evite que las fibras de acero se salgan del hormigon, mejor se usara la fuerza completa de la porcion media de la fibra de acero.
Por ejemplo, en el caso de que la fuerza de anclaje de la fibra de acero al hormigon o mortero sea del 90 %; se
puede usar el 90 % de la fuerza total de la porcion media de la fibra de acero.
El alto grado de anclaje en el hormigon se puede obtener de diferentes maneras, como por ejemplo agrandando los extremos, por recalcado en fno, haciendo ganchos pronunciados a los extremos de las fibras de acero, ondulando los extremos o por combinaciones de estos.
Los extremos de anclaje son, por ejemplo, extremos de anclaje ensanchados, extremos de anclaje de recalcado en fno, extremos de anclaje doblados, extremos de anclaje ondulados o cualquier combinacion de los mismos.
El mecanismo por el cual algunos extremos proporcionan un mejor anclaje que otros no se entiende completamente y el grado de anclaje no se puede predecir, por ejemplo, mediante modelado matematico. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion se propone determinar la fuerza de anclaje de una fibra de acero insertando la fibra de acero provista con un extremo en hormigon o mortero y sometiendo la fibra de acero a un ensayo de extraccion (ensayo de carga-desplazamiento).
Las fibras de acero, mas en particular la porcion media de las fibras de acero normalmente tienen un diametro D que oscila de 0,4 mm a 1,20 mm. En caso de que la seccion transversal de la fibra de acero y mas en particular de la porcion media de la fibra de acero no sea redonda, el diametro es igual al diametro de un cfrculo con la misma superficie que la seccion transversal de la porcion media de la fibra de acero.
Las fibras de acero, mas en particular la porcion media de las fibras de acero normalmente tienen una relacion L/D de longitud a diametro comprendida entre 40 y 100.
La porcion media de la fibra de acero puede ser recta o rectilmea; o puede ser sinuosa u ondulado.
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La estructura de hormigon tiene una resistencia residual media despues de la fisuracion a ULS superior a 3 MPa, por ejemplo superior a 4 MPa, por ejemplo superior a 5 MPa, 6 MPa, 7 MPa, 7,5 MPa.
La dosificacion de fibras de acero en la estructura de hormigon preferentemente es pero no necesariamente inferior a 80 kg/m3, preferentemente inferior a 60 kg/m3. La dosificacion de las fibras de acero en el hormigon puede variar desde normalmente 20 kg/m3 a 50 kg/m3, por ejemplo de 30 kg/m3 a 40 kg/m3.
Breve descripcion de las figuras en los dibujos
La invencion se explicara adicionalmente en la siguiente descripcion por medio del dibujo adjunto, en el que:
- La Figura 1 ilustra un ensayo de traccion (ensayo de carga-deformacion) de una fibra de acero;
- La Figura 2 ilustra un ensayo de extraccion (ensayo de carga-desplazamiento) de una fibra de acero incrustada en hormigon o mortero;
- La Figura 3 muestra la curva de carga-deformacion de una fibra de acero de la tecnica anterior y una fibra de acero de acuerdo con la presente invencion;
- Las Figura 4a, Figura 4b y Figura 4c son ilustraciones de fibras de acero de acuerdo con la presente invencion. Modo(s) para llevar a cabo la invencion
La presente invencion se describira con respecto a realizaciones particulares y con referencia a ciertos dibujos, pero la invencion no esta limitada a los mismos excepto salvo por las reivindicaciones. Los dibujos descritos solo son esquematicos y no limitantes. En los dibujos, el tamano de algunos de los elementos puede ser exagerado y no estar representado a escala para fines ilustrativos. Las dimensiones y dimensiones relativas no corresponden a reducciones reales a la practica de la invencion.
Los siguientes terminos se proporcionan unicamente para ayudar en la comprension de las invenciones.
- Capacidad de carga maxima (F m): la mayor carga que soporta la fibra de acero durante un ensayo de traccion;
- Alargamiento a carga maxima (%): aumento de la longitud de referencia de la fibra de acero a la fuerza maxima, expresada como porcentaje de la longitud de referencia original;
- Alargamiento a la fractura (%): aumento de la longitud de referencia en el momento de la fractura, expresado como un porcentaje de la longitud de referencia original;
- Resistencia a la traccion (Rm): tension correspondiente a la carga maxima (Fm);
- Tension: fuerza dividida por el area de seccion transversal original de la fibra de acero;
- Dosis: cantidad de fibras anadidas a un volumen de hormigon (expresado en kg/m3).
Para ilustrar la invencion, una serie de diferentes fibras de acero, fibras de acero de la tecnica anterior y fibras de acero dentro de la presente invencion se someten a una serie de ensayos diferentes:
- Un ensayo de traccion (ensayo de carga-deformacion); y
- Un ensayo de extraccion (ensayo de carga-desplazamiento).
El ensayo de traccion se aplica sobre la fibra de acero, mas en particular sobre la porcion media de la fibra de acero. Como alternativa, el ensayo de traccion se aplica sobre el cable utilizado para fabricar la fibra de acero.
El ensayo de traccion se utiliza para determinar la capacidad de carga maxima Fm de la fibra de acero y para determinar el alargamiento a carga maxima Ag+e.
El ensayo de extraccion se aplica sobre la fibra de acero incrustada con un extremo en el hormigon o el mortero. El ensayo de extraccion se utiliza para medir la fuerza de anclaje de una fibra de acero al hormigon o mortero y ademas puede utilizarse para determinar el desplazamiento absoluto de la fibra de acero incrustada en el hormigon o el mortero.
Los ensayos se ilustran en la Figura 1 y Figura 2 respectivamente.
La Figura 1 muestra una configuracion de ensayo 60 para medir el alargamiento de fibras de acero adaptadas para el refuerzo de hormigon. Los extremos de anclaje (por ejemplo, los extremos ensanchados o en forma de gancho) de la fibra de acero a analizar se cortan primero. La porcion media restante 14 de la fibra de acero se fija entre dos pares de abrazaderas 62, 63. A traves de las abrazaderas 62, 63 se ejerce una fuerza de traccion creciente F sobre la porcion media 14 de la fibra de acero. Se mide el desplazamiento o el alargamiento como resultado de esta fuerza de traccion creciente F midiendo el desplazamiento de los agarres 64, 65 del extensometro. L1 es la longitud de la porcion media de la fibra de acero y es, por ejemplo, de 50 mm, 60 mm o 70 mm. L2 es la distancia entre las abrazaderas y es, por ejemplo, de 20 mm o 25 mm. L3 es la longitud del manometro del extensometro y es de 10 mm como mmimo, por ejemplo, de 12 mm, por ejemplo, de 15 mm. Para un agarre mejorado del extensometro a la
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porcion media 14 de la fibra de acero, la porcion media 14 de la fibra de acero puede revestirse o se puede recubrir con una cinta delgada para evitar el deslizamiento del extensometro sobre la fibra de acero. Mediante este ensayo se registra una curva de carga-alargamiento.
El porcentaje de alargamiento total a la carga maxima se calcula mediante la siguiente formula:
Ag+e= (Extension a carga maxima/Longitud de referencia del extensometro L3) x 100
Con la ayuda de la configuracion de ensayo 60, la fibra de acero dentro de la presente invencion se ha comparado con un numero de fibras de acero de la tecnica anterior disponibles en el mercado en cuanto a la carga de rotura Fm, la resistencia a la traccion Rm y el alargamiento total a carga maxima Ag+e . Se han realizado cinco pruebas por especimen. La Tabla 1 resume los resultados.
Tabla 1
Tipo de fibra
Diametro (mm) Fm(N) Rm (MPa) Ag+e(%)
Tecnica anterior 1
0,90 879 ± 8 1382 ±12 1,37 ± 0,07
Tecnica anterior 2
1,0 911 ± 14 1160 ±18 1,86 ± 0,24
Tecnica anterior 3
1,0 1509 ±12 1922 ±15 2,36 ± 0,19
Tecnica anterior 4
1,0 873 ± 10 1111 ± 13 1,95 ± 0,21
Tecnica anterior 5
1,0 1548 ± 15 1972 ±19 1,99 ± 0,27
Tecnica anterior 6
1,0 1548 ± 45 1971 ± 58 2,33 ± 0,29
Tecnica anterior 7
0,75 533 ± 19 1206 ± 43 2,20 ± 0,24
Tecnica anterior 8
0,9 751 ± 29 1181 ± 46 2,16 ± 0,13
Tecnica anterior 9
0,77 1051 ± 20 2562 ± 44 1,88 ± 0,15
Fibra en la invencion
0,89 1442 ± 3 2318 ± 4 5,06 ± 0,32
Solo la fibra dentro de la invencion tiene un alargamiento a una carga maxima superior al 4 %.
La Figura 2 ilustra una configuracion de ensayo para medir el anclaje de una fibra de acero al hormigon. Una fibra de acero 12 esta anclada en su extremo en un cubo de hormigon 20. El cubo 20 esta fabricado de un hormigon convencional. El cubo de hormigon 20 descansa sobre una plataforma 22 con un agujero central 24 a traves del cual se extiende la fibra de acero 12. La plataforma 22 esta sostenida por unas barras 26 que forman una jaula alrededor del cubo 20. El otro extremo de la fibra de acero 12 se corta y se fija en las abrazaderas 28. Las abrazaderas 28 ejercen un desplazamiento sobre la fibra de acero 12 hasta que la fibra de acero 12 se rompe o se extrae del cubo 20. Se registra un desplazamiento de fuerza o un diagrama de desplazamiento de carga.
La Figura 3a muestra una curva de carga-deformacion de la fibra de acero 32 de la tecnica anterior y la fibra de acero de acuerdo con la presente invencion 36.
Las curvas de carga-deformacion se obtienen sometiendo las fibras de acero a un ensayo como se describe en la Figura 1.
La fibra de acero de la tecnica anterior tiene una carga maxima Fm algo superior a 800 Newton. Esta carga maxima Fm es equivalente a una resistencia a la traccion Rm de aproximadamente 1200 MPa. El alargamiento a carga maxima Ag+ede la fibra de acero de la tecnica anterior es relativamente baja, en particular inferior al 2,0 %.
Cuando se compara la curva de carga-deformacion 36 de una fibra de acero de acuerdo con la presente invencion con las curvas de carga-deformacion 32 de las fibras de acero de la tecnica anterior, se observan dos diferencias:
En primer lugar, la carga maxima Fm es superior a 1400 Newton, es decir, mucho mayor que la carga maxima Fm de la fibra de la tecnica anterior de la curva 32.
En segundo lugar, el alargamiento a carga maxima Ag+etambien es mucho mayor que el alargamiento a carga maxima Ag+e de la fibra de la tecnica anterior de la curva 32. El alargamiento a carga maxima Ag+e de la fibra de acero de acuerdo con la presente invencion es superior al 2,5 %, o incluso superior al 3,0 % o 4,0 %.
La Figura 4a, Figura 4b y Figura 4c muestran realizaciones de fibras de acero dentro de la presente invencion.
La Figura 4a muestra una fibra de acero 400 que tiene una porcion media 404 y dos extremos de anclaje 402. Los extremos de anclaje 402 son extremos ensanchados. La porcion media 404 entre los dos extremos de anclaje 402 son por ejemplo rectos o rectilmeos. La seccion transversal de la porcion media 404 por ejemplo es esencialmente circular o redonda. El diametro o espesor de la porcion media 404 oscila preferentemente entre 0,4 y 1,2 mm. La relacion de longitud a diametro de la porcion media 404 esta situada, por razones practicas y economicas, principalmente entre 40 y 100.
Los extremos de anclaje 402 son extremos ensanchados que en esencia estan configurados conicamente para mejorar el anclaje de la fibra de acero 400 al material de matriz del hormigon que se ha de reforzar.
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La Figura 4b muestra otra fibra de acero 410 que tiene una porcion media 414 y dos extremos 412. La porcion media 414 es recta. La seccion transversal de la porcion media 414 puede ser redonda o ligeramente aplanada. Los dos extremos de anclaje 412 son extremos ensanchados, mas en particular extremos ensanchados que estan en forma de gancho y posiblemente tambien aplanados de acuerdo con la citada patente EP-B1-851957.
La Figura 4c muestra una realizacion adicional de una fibra de acero 420 dentro de la presente invencion que tiene una porcion media 424 y dos extremos de anclaje 422. La porcion media 424 esta ondulada. Los extremos de anclaje 422 tambien estan ondulados. La ondulacion de la porcion media 424 y de los extremos de anclaje 422 puede ser igual o diferente.
Las fibras de acero 400, 410 y 420 preferentemente tienen una resistencia a la traccion entre 1000 y 3000 MPa, mas preferentemente entre 1400 MPa y 3000 MPa, por ejemplo entre 1600 MPa y 3000 MPa.
Las fibras de acero dentro de la invencion se pueden fabricar como sigue. El material de partida es un cable con un diametro de, por ejemplo, 5,5 mm o 6,5 mm y una composicion de acero que tiene un contenido de carbono mmimo del 0,50 por ciento en peso (% en peso), por ejemplo, igual o superior al 0,60 % en peso, un contenido de manganeso que oscila del 0,20 % en peso al 0,80 % en peso, un contenido de silicio que oscila entre el 0,10 % en peso y 0,40 % en peso. El contenido de azufre es como maximo del 0,04 % en peso y el contenido de fosforo es como maximo del 0,04 % en peso.
Una composicion de acero tfpica comprende el 0,725 % de carbono, el 0,550 % de manganeso, el 0,250 % de silicio, el 0,015% de azufre y el 0,015% de fosforo. Una composicion de acero alternativa comprende el 0,825 % de carbono, el 0,520 % de manganeso, el 0,230 % de silicio, el 0,008 % de azufre y el 0,010 % de fosforo. El alambron se estira en fno en una serie de etapas de estiramiento hasta que su diametro final oscila entre 0,20 mm y 1,20 mm.
Para dar a la fibra de acero su gran alargamiento a la rotura ya la carga maxima, el cable asf estirado se puede someter a un tratamiento de alivio de la tension, por ejemplo pasando el cable a traves de una bobina de induccion de alta frecuencia o de frecuencia media de una longitud adaptada a la velocidad de paso del cable. Se ha observado que el tratamiento termico a una temperatura de aproximadamente 300 °C durante un cierto penodo de tiempo da como resultado una reduccion de la resistencia a la traccion en aproximadamente el 10 % sin aumentar el alargamiento a la rotura y el alargamiento a carga maxima. Sin embargo, al aumentar ligeramente la temperatura a mas de 400 °C se observa una disminucion adicional de la resistencia a la traccion y al mismo tiempo un aumento en el alargamiento a la fractura y un aumento en el alargamiento a carga maxima.
Los cables pueden estar o no revestidos con un recubrimiento resistente a la corrosion tal como un recubrimiento de zinc o de aleacion de zinc, mas en particular un recubrimiento de aluminio y zinc o un recubrimiento de zinc, aluminio y magnesio. Antes de estirar o durante el estirado, los cables tambien se pueden revestir con un recubrimiento de cobre o una aleacion de cobre para facilitar la operacion de estirado.
Los cables sometidos a alivio de la tension a continuacion se cortan a las longitudes apropiadas de las fibras de acero y los extremos de las fibras de acero reciben el anclaje apropiado. El corte y la conformacion de gancho tambien se pueden realizar en una misma operacion mediante rodillos apropiados.
Las fibras de acero asf obtenidas pueden estar o no encoladas juntas de acuerdo con el documento US-A-4284667. Ademas o como alternativa, las fibras de acero obtenidas se pueden poner en un paquete de cadena de acuerdo con el documento EP-B1-1383634 o en un paquete similar a una correa tal como se describe en la solicitud de patente europea con el numero de solicitud 09150267.4 del Solicitante.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una estructura de hormigon de un hormigon convencional, definiendose el hormigon convencional como hormigon con una resistencia a la compresion inferior a 75 MPa, comprendiendo dicha estructura de hormigon fibras de acero (400) que tienen una porcion media (404) y dos extremos (402), teniendo dicha porcion media (404) de dicha fibra de acero (400) un diametro que vana entre 0,4 mm y 1,20 mm y una relacion de longitud/diametro L/D de 40 a 100, siendo dichos dos extremos (402) extremos de anclaje para anclar dicha fibra de acero (400) a dicho hormigon, estando dichos extremos de anclaje seleccionados del grupo que consiste en extremos aumentados que estan configurados conicamente (402), extremos de recalcado en fno, extremos doblados, extremos ondulados o cualquier combinacion de los mismos, teniendo dicha porcion media (404) de dicha fibra de acero (400) una resistencia a la traccion Rm de al menos 1000 MPa, caracterizado por que dicha porcion media (404) de la fibra de acero (400) tiene un alargamiento a carga maxima Ag+e que es al menos del 4 %, estando dicho alargamiento a carga maxima Ag+e definido como el alargamiento de dicha porcion media de dicha fibra de acero a la carga maxima que dicha porcion media de dicha fibra de acero puede resistir en un ensayo de traccion.
  2. 2. Una estructura de hormigon de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicha porcion media (404) de dicha fibra de acero (400) tiene una resistencia a la traccion Rm de al menos 1400 MPa.
  3. 3. Una estructura de hormigon de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que dicha porcion media (404) de dicha fibra de acero (400) tiene una resistencia a la traccion Rm de al menos 2000 MPa.
  4. 4. Una estructura de hormigon de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha porcion media (404) de dicha fibra de acero (400) tiene un alargamiento a carga maxima Ag+e de al menos el 5 %.
  5. 5. Una estructura de hormigon de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho alargamiento a carga maxima Ag+e se mide como sigue:
    - cortar dichos extremos de anclaje (402);
    - fijar la porcion media restante (404) de la fibra de acero (400) entre dos pares de abrazaderas (62, 63);
    - cubrir la porcion media (404) de la fibra de acero (400) con una cinta delgada o recubrir la porcion media (404) de la fibra de acero (400) para evitar el deslizamiento del extensometro;
    - aumentar la fuerza de traccion a traves de las abrazaderas (62, 63);
    - medir el desplazamiento de los agarres (64, 65) del extensometro.
  6. 6. Una estructura de hormigon de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha fibra de acero (400) tiene un contenido de carbono mmimo de 0,50 por ciento en peso, un contenido de manganeso que oscila de 0,20 por ciento en peso a 0,80 por ciento en peso, un contenido de silicio que oscila de 0,10 por ciento en peso a 0,40 por ciento en peso, siendo un contenido de azufre maximo de 0,040 por ciento en peso y un contenido de fosforo maximo de 0,04 por ciento en peso, estando dicha fibra de acero en un estado de alivio de tension.
  7. 7. Una estructura de hormigon de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha estructura de hormigon tiene una resistencia residual media despues de la fisuracion a ULS superior a 4 MPa con una dosificacion de dichas fibras de acero (400) inferior a 40 kg/m3.
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