ES2288171T3 - Hormigones fibrados de resistencia y ductilidad muy elevadas. - Google Patents
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Abstract
Hormigón que presenta una resistencia a la flexión Rfl evaluada al cabo de 28 días de al menos 15 MPa, medida en muestras prismáticas mediante unos ensayos en flexión en 4 puntos según el modo operativo definido por la norma NF 18-409, en el que se dispersan unas fibras metálicas, obtenido mediante el mezclado con agua de una composición que comprende: a) un cemento cuyas partículas tienen un tamaño de grano D50 de 10 a 20 mim; b) unos elementos ultrafinos de reacción puzolánica cuyas partículas elementales tienen un tamaño de grano D50 de 1 mim como máximo; c) unos elementos granulares repartidos entre dos clases granulares C1 y C2 definidas de la manera siguiente: C1: partículas de tamaño superior a 1 mim e inferior a 5 mm, C2: partículas de tamaño comprendido entre 6 y 12 mm, d) una cantidad de agua E añadida en la mezcla, e) un agente dispersante, preferentemente un superplastificante, presente en una proporción en materia seca de 1, 5% a 5% en volumen con respecto al cemento, f) unas fibras metálicas, en una cantidad como máximo igual a 120 Kg por m3 de hormigón, con una longitud individual l tal que el hormigón presente una relación l/F de al menos 2, y preferentemente de al menos 3, siendo l la longitud individual de las fibras y siendo F el diámetro de los granos más grandes, caracterizado porque los contenidos de los diferentes constituyentes (a), (b), (C1), (C2), y la cantidad de agua E, expresados en volumen, satisfacen las relaciones siguientes: proporción 1: proporción 2: proporción 3: proporción 4:
Description
Hormigones fibrados de resistencia y ductilidad
muy elevadas.
El campo de la invención se refiere a los
hormigones fibrados y más particularmente a los hormigones de
elevadas prestaciones a base de ligante hidráulico de tipo cemento
Portland o similar y que comprende unas fibras metálicas.
El término "hormigón" utilizado
anteriormente engloba de manera general indiferentemente los
hormigones, morteros o argamasas, a los cuales se hará referencia
en la continuación del presente texto.
Existen actualmente hormigones de elevadas
prestaciones no fibrados que adolecen del inconveniente de ser
frágiles con unas resistencias débiles a la flexión.
Ahora bien, para numerosas utilizaciones en
ingeniería civil, y en particular para el revestimiento de túneles
por medio de dovelas prefabricadas, se desean espesores pequeños, lo
cual necesita hormigones de altas y de muy altas prestaciones.
Además, dadas las condiciones severas a las cuales están sometidas
estas dovelas, se desea una alta resistencia a la flexión así como
una alta obrabilidad y ductilidad del hormigón.
Esto puede lograrse satisfactoriamente, desde
una perspectiva económica, únicamente con hormigones armados con
estructuras pasivas clásicas, incluso si son hormigones de muy altas
prestaciones (resistencia a la compresión Rc superior a 120 Mpa).
Estas dovelas clásicas son sometidas a esfuerzos complejos y
multidireccionales. En particular, es necesario que presenten una
resistencia a la flexión medida en unas muestras prismáticas
superior 15 MPa, y siendo dúctiles al mismo tiempo.
Se entiende por ductilidad de un material no
elástico tal como el hormigón, la capacidad de este último para
deformarse más allá de su límite elástico sin romperse de una forma
brutal y, presentando preferentemente un incremento del esfuerzo, o
por lo menos una meseta.
Por otra parte, es deseable que estos hormigones
tengan una consistencia variable, entre firme y autocompactante
según las aplicaciones.
Hoy en día existen soluciones técnicas recientes
de hormigones de prestaciones muy elevadas que comprenden unas
fibras metálicas u orgánicas, que son dúctiles o cuyas prestaciones
técnicas podrían responder a la fabricación de elementos que tienen
las características requeridas para las dovelas de túnel.
En particular, las solicitudes de patente
WO-99/28267 y EP-934915 proponen
unos hormigones fibrados de muy altas prestaciones que pueden
cumplir las características técnicas deseadas. Sin embargo, al
solicitud de patente WO-99/28267 describe un
hormigón cuyo esqueleto granular comprende unas partículas finas y
ultrafinas que le confieren grandes prestaciones pero resulta
costoso para las utilizaciones previstas.
En la solicitud de patente
EP-934915, las prestaciones técnicas deseadas,
citadas anteriormente, se alcanzan por un lado por medio de
granulados muy duros, tales como la bauxita calcinada que es un
granulado costoso, por otro lado por medio de la utilización de
cantidades importantes de partículas finas y ultrafinas, lo que
convierte al material asimismo en costoso.
Además del hecho de que estas formulaciones son
muy costosas, necesitan, para su realización, la utilización de
equipos particulares para la introducción de las fibras y el amasado
del hormigón fibrado. Resulta difícil por tanto utilizarlos en las
unidades clásicas de hormigón listo para usar con suministro a
distancia del hormigón mediante camión hormigonera.
El documento FR 2 633 922 describe un hormigón
compactado reforzado pon fibras que comprende, en peso, 36% de
diorita 0/6, 50% de diorita 6/10, 14% de cemento de altas
prestaciones, 4% de agua, 80 kg/m^{3} de hormigón de fibras de
arrabio, 10% del peso de cemento de humo de sílice, y 2% en peso de
cemento en extracto seco de fluidificante Sikafluid.
El documento US 6.080.234 que constituye una
modificación del documento FR 2 633 922 describe un hormigón que
puede ser colado o compactado.
La utilización de las fórmulas de la técnica
anterior no permite obtener unas soluciones satisfactorias desde el
punto de vista económico para resolver el problema planteado, es
decir para realizar un hormigón dúctil, que presenta una
resistencia a la compresión Rc superior a 120 MPa y una resistencia
a la flexión Rfl superior o igual a 15 MPa (siendo las resistencias
Rc y Rfl medidas sobre unas muestras cilíndricas y prismáticas), y
que comprende como máximo 120 Kg de fibras metálicas por m^{3} de
hormigón, y ello, utilizando los granulados clásicos, tales como
los disponibles en las instalaciones clásicas de hormigón listo para
usar o en las instalaciones de prefabricación.
Con el fin de disponer de un hormigón que
responda a estos criterios, el solicitante se ha visto obligado,
para obtener las prestaciones mecánicas buscadas con unos costes de
materiales mucho menores, a emplear un concepto de formulación
diferente de la técnica anterior que consiste en utilizar un
esqueleto granular de tipo apoloniano en presencia de fibras, y una
pasta de ligante optimizada desde el punto de vista mecánico y
reológico; la cantidad de pasta en el hormigón se determina por el
grado de soltura del esqueleto granular necesario para obtener la
obrabilidad buscada.
Un objetivo de la invención es por tanto
proponer un hormigón de muy altas prestaciones con fibras metálicas
que tienen las características mecánicas medias (medidas en muestras
cilíndricas y prismáticas), es decir:
Rc > 120
MPa,
\;y
Rfl \geq 15
MPa,
siendo al mismo tiempo dúctil y
comprendiendo como máximo 120 kg de fibras metálicas por m^{3} de
hormigón, y ello, utilizando unos granulados clásicos accesibles en
las instalaciones de hormigón listo para usar o las instalaciones de
elementos
prefabricados.
Según el tipo de aplicación, estos hormigones
podrán tener una consistencia comprendida entre firme y
autocompactante, realizándose la determinación de esta consistencia
según la norma DIN 1048.
La presente invención tiene por tanto por
objetivo realizar con los constituyentes habituales de los
hormigones de altas prestaciones, un hormigón con fibras metálicas,
con un contenido de fibras metálicas igual o inferior a 120
kg/m^{3}, permitiendo estos hormigones, en particular, realizar
dovelas para túneles sin armaduras y de espesor que puede ser
inferior a 10 cm.
La composición del hormigón según la invención
permite realizar hormigones fibrados de prestaciones técnicas y de
coste mejorados con respecto a la técnica anterior. En particular,
la composición se puede ampliar a la utilización de cualquier tipo
de fibras en el hormigón. Los índices de coste/prestaciones
obtenidos son más favorables que los de las composiciones de
hormigones fibrados conocidas actualmente.
Los objetivos de la presente invención se
alcanzan realizando un hormigón que presenta una resistencia a la
flexión Rfl evaluada al cabo de 28 días de al menos 15 MPa, medida
en muestras prismáticas mediante ensayos en flexión en 4 puntos
según el modo operativo definido por la norma NF
18-409, que se compone de una matriz de cemento
endurecida en la que están dispersadas unas fibras metálicas,
obtenido mediante la mezcla de constituyentes que comprenden:
- a)
- un cemento cuyas partículas tienen un tamaño de grano D50 de 10 a 20 \mum;
- b)
- unos elementos ultrafinos de reacción puzolánica cuyas partículas elementales tienen un tamaño de grano D50 de 1 \mum como máximo;
- c)
- unos elementos granulares repartidos entre dos clases granulares C_{1} y C_{2} definidas de la manera siguiente:
- C_{1}: partículas de tamaño superior a 1 \mum e inferior a 5 mm,
- C_{2}: partículas de tamaño comprendido entre 5 y 15 mm, y preferentemente entre 6 y 12 mm,
- d)
- una cantidad de agua E añadida en la mezcla,
- e)
- un agente dispersante, preferentemente un superplastificante, presente en una proporción en materia seca de 1,5% a 5% en volumen con respecto al cemento,
- f)
- unas fibras metálicas, en una cantidad como máximo igual a 120 Kg por m^{3} de hormigón, y con una longitud individual l tal que el hormigón presente una relación l/\Phi de al menos 2, y preferentemente de al menos 3, siendo l la longitud individual de las fibras y siendo \Phi el diámetro del grano más grande,
caracterizado porque los contenidos de los
diferentes constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}), y la
cantidad de agua E, expresados en volumen, satisfacen las relaciones
siguientes:
- proporción 1:
- 0,50 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,20
- proporción 2:
- 0,25 \leq [(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})]\leq 0,60
- proporción 3:
- 0,10 \leq (b)/(a)\leq 0,30
- proporción 4:
- 0,50 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,75
\newpage
De manera ventajosa, se obtienen las relaciones
siguientes para las proporciones 1, 3, 4, estando los contenidos de
los constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}) y la cantidad de
agua E expresados en volumen:
- proporción 1:
- 0,60 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,0
- proporción 3:
- 0,15 \leq (b)/(a)\leq 0,25
- proporción 4:
- 0,55 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,70
cualquiera que sea la consistencia del hormigón
obtenido.
\vskip1.000000\baselineskip
Según la consistencia deseada del hormigón, de
firme a autocompactante, la proporción 2 de los constituyentes (a),
(b), (C_{1}) y (C_{2}) cumple las relaciones siguientes:
- 1) proporción 2:
- 0,25 \leq[(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})] \leq0,45 en el caso de una consistencia firme a fluida,
- 2) proporción 2:
- 0,45 \leq[(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})] \leq0,65 en el caso de una consistencia autocompactante,
permaneciendo las proporciones 1, 3, 4
invariables aunque la consistencia sea firme a fluida o
autocompactante.
La presencia de fibras metálicas en la
composición del hormigón según la invención permite realizar unas
dovelas para túneles sin armaduras, y asimismo unos elementos tales
como losas, placas, cascos o similares.
El cemento (a) de la composición según la
invención es ventajosamente un cemento Portland. Preferentemente,
el cemento de la composición según la invención es un cemento
Portland HTS, comprendiendo dicho cemento al menos 20% en peso de
sílice combinada con respecto al peso del cemento. El cemento puede
ser asimismo un cemento a base de aluminatos de calcio, o cualquier
otro ligante hidráulico a base de escorias de alto horno, o incluso
cualquier otro ligante hidráulico a base de mezclas de estos
cementos y/o escorias.
Los elementos ultrafinos de reacción puzolánica
(b) son conocidos en la técnica. Se seleccionan generalmente de
entre los humos de sílice, preferentemente los humos de sílice
procedentes de la industria del circonio o de la industria del
silicio.
Los elementos granulares (c) pueden ser
cualquier elemento granular accesible de manera clásica para la
fabricación de hormigones. Los elementos granulares (c) son
gravilla, arenas o mezclas de arenas, tamizadas o molidas.
En un modo de realización preferido, las
partículas de cemento (a) tienen un tamaño de grano D50 del orden
de 15 \mum y los elementos ultrafinos de reacción puzolánica (b)
tienen un tamaño de partícula D50 inferior a 1 \mum.
En cuanto a las fibras metálicas, pueden ser
seleccionadas en particular de entre las fibras de acero de bajo
contenido en carbono (aceros hipoeutectoides), las fibras de acero
con alto contenido en carbono (aceros eutectoides e
hipereutectoides) que presentan unas resistencias mecánicas
elevadas, las fibras de acero aleado o microaleado, las fibras de
acero amorfo o incluso las fibras de acero inoxidable. Se utilizarán
preferentemente fibras de acero de bajo contenido en carbono o
fibras de acero de alto contenido en carbono.
La cantidad de fibras metálicas en el hormigón
es inferior o igual a 120 kg por m^{3} de hormigón, generalmente
de 20 a 120 kg/m^{3} de hormigón, y preferentemente de 40 a 100 kg
por m^{3} de hormigón.
Expresado en volumen, las fibras metálicas
representan generalmente 1,5% o menos del volumen del hormigón.
La longitud individual l de las fibras metálicas
es generalmente de al menos el doble, y preferentemente de al menos
el triple del tamaño del grano más grande.
Las fibras de acero pueden eventualmente estar
revestidas de un metal no ferroso tal como el cobre, el cinc, el
níquel o sus aleaciones.
Se pueden utilizar fibras de geometría variable:
pueden ser dentadas, onduladas o abiertas en los extremos.
Se puede asimismo jugar con la rugosidad de las
fibras y/o utilizar fibras de sección transversal variable.
La composición según la invención comprende
asimismo un agente dispersante, preferentemente un
superplastificante, presente en una proporción en materia seca de
1,5% a 5%, y preferentemente de 2,5% a 3,5% en volumen con respecto
al cemento.
Los superplastificantes son unos constituyentes
clásicos de los hormigones que tienen por objetivo mejorar la
reología del hormigón. Entre estos superplastificantes, se
recomendará particularmente los fosfonatos polioxietilenados POE,
los policarboxilatos poliox PCP y sus mezclas. Estos
superplastificantes son unos productos disponibles comercialmente;
a título de ejemplo, se pueden citar los productos OPTIMA 100®,
PREMIA 100®y OPTIMA 175® comercializados por CHRYSO.
Los hormigones según la invención pueden
comprender asimismo diversos aditivos, tales como en particular
pigmentos de coloración, agentes dispersantes, agentes antiespuma,
agentes antilicuado o agentes antisedimentación, agentes
aceleradores de fraguado o emulsiones acuosas de productos orgánicos
muy conocidos por el experto en la materia.
Los hormigones según la invención pueden
comprender asimismo fibras cortas (longitud de 2 mm como máximo,
preferentemente de 1 mm como máximo) de alcohol polivinílico, de
poliacrilonitrilo, de polietileno de alta densidad, de poliamida de
aramida o de polipropileno.
Se prepara el hormigón según cualquier
procedimiento conocido por el experto en la materia, en particular
por amasado de los constituyentes sólidos y agua, conformado
(moldeado) y después endurecimiento.
De manera general, la maduración obtenida del
hormigón puede realizarse:
- \bullet
- o bien en forma de una conservación a 20ºC y a más del 90% de humedad relativa,
- \bullet
- o bien realizando un tratamiento térmico desde la colocación en el molde,
- \bullet
- o bien realizando un tratamiento térmico a partir de un momento predeterminado, antes del cual se habrá conservado a 20ºC y a más del 90% de humedad relativa desde la colocación en el molde.
Este tratamiento térmico se realizará a una
temperatura comprendida entre 20ºC y 100ºC.
Los hormigones obtenidos según la presente
invención presentan:
- -
- una resistencia a la flexión Rfl medida en muestras prismáticas, superior o igual a 15 MPa,
- -
- una resistencia a la compresión Rc medida en muestras cilíndricas, superior o igual a 120 MPa,
siendo dichas resistencias a la flexión Rfl y a
la compresión Rc evaluadas al cabo de 28 días.
\vskip1.000000\baselineskip
Para que las comparaciones efectuadas tengan
pleno significado, se han utilizado los mismos constituyentes
indicados a continuación para el conjunto de los ejemplos.
\bulletcemento:
- -
- cemento Portland de alto contenido en sílice de tipo HTS (CPA CEM I 52,5), de la sociedad LAFARGE CIMENTS FRANCE,
- -
- cemento Portland de tipo 50 (según la norma canadiense CSA) de la sociedad LAFARGE CORPORATION.
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletelementos granulares:
- -
- arena de aluvión GRENADE 0/4 de la sociedad LAFARGE GRANULATS FRANCE
- -
- gravilla LE TERTRE 6/10 (roca sedimentaria silicatada) de la sociedad LAFARGE GRANULATS FRANCE,
- -
- arena silícea GSI 0/0,315 de la sociedad SIFRACO,
- -
- gravilla granito 6/12,
- -
- arena silícea 0/5,
- -
- arena silícea 0/0,5.
\newpage
\bulletadiciones cementosas:
- -
- cenizas volantes de la sociedad SUNDANCE
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletelementos ultrafinos de reacción
puzolánica:
- -
- humos de sílice: microsílice vítrea ELKEM 940 U
- -
- humos de sílice SKW
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletadyuvantes
superplastificantes:
- -
- fosfonato polioxietilenado (POE), OPTIMA 100®, de la sociedad CHRYSO, Francia
- -
- mezcla de fosfonato polioxietilenado (POE) y de policarboxilato poliox (PCP), OPTIMA 175®, de la sociedad CHRYSO, Francia
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletfibras metálicas:
- \quad
- Fibras A
- Fibras de acero DRAMIX RC 80-60 LC proporcionadas por la sociedad BEKAERT, en forma de plaquetas constituidas por una treintena de fibras encoladas (fibras de gancho, bajo contenido en carbono, cilíndricas, longitud l_{f} = 60 mm y diámetro d_{f} = 0,8 mm),
\vskip1.000000\baselineskip
- \quad
- Fibras B
- Fibras de acero DRAMIX RC 80-60 HC proporcionadas por la sociedad BEKAERT, análogas a las fibras A pero con alto contenido en carbono,
\vskip1.000000\baselineskip
- \quad
- Fibras C
- Fibras de acero proporcionadas por la sociedad NOVOCON (fibras onduladas de sección rectangular l_{f} = 50 mm, a_{f} = 2,5 mm, b_{f} = 0,4 mm)
\vskip1.000000\baselineskip
En el ejemplo 1, la fabricación del hormigón se
ha realizado en laboratorio con un amasador SKAKO. Durante la etapa
de preparación del hormigón, los constituyentes son amasados en el
orden siguiente:
- -
- introducción de los granulados en el amasador,
- -
- introducción del agua de remojo durante 30 segundos,
- -
- amasado de los granulados húmedos durante 30 segundos,
- -
- reposo durante 4 minutos,
- -
- introducción de los ligantes durante 30 segundos,
- -
- amasado durante 1 minuto,
- -
- introducción del agua de mezcla y de los adyuvantes,
- -
- amasado del hormigón durante 3 minutos,
- -
- introducción de la mitad de las fibras metálicas repartiéndolas sobre la superficie del hormigón,
- -
- iniciar el amasador e introducción de la otra mitad de las fibras durante 30 segundos,
- -
- amasado del hormigón durante 1 minuto,
En el ejemplo 2, se ha utilizado un amasador
industrial. El modo de preparación del hormigón es el siguiente:
- -
- introducción de todos los constituyentes, excepto las fibras,
- -
- amasado en seco durante 1 minuto,
- -
- introducción del agua y del superplastificante,
- -
- amasado durante 5 minutos,
- -
- introducción de las fibras,
- -
- amasado durante 1 minuto
Se llenan entonces los moldes, y después se
someten a vibración para los hormigones de consistencia firme a
fluida, y sin vibración para los hormigones de consistencia
autocompactante.
\vskip1.000000\baselineskip
Las muestras son o bien sometidas inmediatamente
a un tratamiento térmico como se ha definido anteriormente, o bien
conservadas en agua a 20ºC, y eventualmente sometidas a continuación
a un tratamiento térmico como se ha definido anteriormente, a partir
de un momento predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
Para los hormigones de baja fluidez, el
principio de la medición consiste en medir el diámetro de la galleta
de hormigón formada después de que el hormigón desmoldeado ha sido
sometido a choques. El procedimiento de medición del esparcido se
describe en la norma DIN 1048.
Para hormigones de fluidez elevada, se utiliza
el mismo procedimiento, pero sin choque.
Para todos los ensayos, las mediciones de
esparcido se realizan tras la adición de las fibras metálicas. Las
diferentes consistencias corresponden a los elementos
siguientes:
- consistencia firme: esparcido DIN con choques inferior o igual a 350 mm,
- consistencia plástica: esparcido DIN, con choques, de 350 a 450 mm,
- consistencia fluida: esparcido DIN, sin choque, de 450 a 600 mm,
- consistencia autocompactante: esparcido DIN, sin choque, superior o igual a 600 mm.
Las mediciones de esparcido se realizan, o bien
al final de la confección del hormigón en (to), o bien una hora
después del final de la confección del hormigón en (to+1h), lo cual
corresponde a una duración práctica de utilización corriente.
\vskip1.000000\baselineskip
El principio de la medición consiste en
determinar los valores de:
- -
- resistencia a la flexión Rfl en muestras prismáticas de dimensiones 10 cm x 10 cm x 40 cm mediante ensayos en flexión en 4 puntos, según el modo operativo definido en la norma NF P 18-409,
- -
- resistencia a la compresión Rc en muestras cilíndricas de dimensiones \Phi = 11 cm x h = 22 cm, según el modo operativo definido por la norma NF P 18-406.
\vskip1.000000\baselineskip
Se han preparado diversos hormigones fibrados
según la invención, designados en la continuación del texto por R2 y
O3 a O5.
\newpage
En la tabla 1 figuran las composiciones
(expresadas en kg/m^{3}) de los hormigones R2, O3 a O5, así como
los valores de proporciones 1 a 4 de los contenidos de los
constituyentes (a), (b), (C1), (C2), y E tales como los definidos
anteriormente.
Los valores de las proporciones 1 a 4 satisfacen
las especificaciones requeridas.
Puesto que las composiciones de los hormigones
R2, O3 a O5 no comprenden aditivos cementosos (d), el valor de la
proporción 5 es nulo.
Estos hormigones comprenden menos de 120 kg de
fibras metálicas por m^{3}.
Las prestaciones reológicas y mecánicas de estos
hormigones se presentan en la tabla 2, así como en las figuras 1 y
2.
Según esta tabla 2, todos los hormigones (R2, O3
a O5) satisfacen las especificaciones siguientes:
- \bullet
- una resistencia a la flexión Rfl a 28 días superior a 15 MPa, y
- \bullet
- una resistencia a la compresión Rc a 28 días superior a 120 MPa.
La tabla 2 muestra asimismo que estas
especificaciones son satisfactorias para hormigones firmes, fluidos
y autocompactantes, respectivamente R2, O3, O4 y O5. Los hormigones
autocompactantes son unos hormigones que presentan un esparcido sin
choque superior a 600 mm. Los resultados de esparcido del hormigón
designado por la referencia O5 muestran que se puede realizar un
hormigón autocompactante manteniendo la reología durante al menos 1
hora.
Las figuras 1 y 2 representan cada una tres
curvas obtenidas mediante unos ensayos de flexión en cuatro puntos,
con los valores de esfuerzo (kN) en ordenadas y con los valores de
desplazamiento en abscisas corregido respectivamente para las
muestras de los hormigones O3 y O5.
Los ensayos se han realizado según la norma NF P
18-409; los valores de desplazamiento sufren una
corrección según las reglas de la técnica bien conocidas por el
experto en la materia, debida al desplazamiento que se produce
durante el ensayo.
Las tres curvas corresponden cada una a un
ensayo realizado en una muestra (tres muestras ensayadas).
Las figuras 1 y 2 muestran que los hormigones O3
y O5 presentan un comportamiento dúctil en flexión.
El ejemplo 2 siguiente, que no forma parte de la
invención, ilustra sin embargo algunos de sus aspectos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha preparado, procediendo como en el ejemplo
1, un hormigón fibrado según la invención designado en la
continuación del texto por O6, en el que se han añadido unas
adiciones cementosas (cenizas volantes). La composición de este
hormigón O6 se presenta en la tabla 3 siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La proporción 5 es la relación volúmica entre
las cenizas volantes y el cemento.
Los resultados de los ensayos de compresión
muestran que este hormigón presenta, a 28 días, una resistencia a la
compresión de 132 MPa.
Claims (36)
1. Hormigón que presenta una resistencia a la
flexión Rfl evaluada al cabo de 28 días de al menos 15 MPa, medida
en muestras prismáticas mediante unos ensayos en flexión en 4 puntos
según el modo operativo definido por la norma NF
18-409, en el que se dispersan unas fibras
metálicas, obtenido mediante el mezclado con agua de una composición
que comprende:
- a)
- un cemento cuyas partículas tienen un tamaño de grano D50 de 10 a 20 \mum;
- b)
- unos elementos ultrafinos de reacción puzolánica cuyas partículas elementales tienen un tamaño de grano D50 de 1 \mum como máximo;
- c)
- unos elementos granulares repartidos entre dos clases granulares C_{1} y C_{2} definidas de la manera siguiente:
- C_{1}: partículas de tamaño superior a 1 \mum e inferior a 5 mm,
- C_{2}: partículas de tamaño comprendido entre 6 y 12 mm,
- d)
- una cantidad de agua E añadida en la mezcla,
- e)
- un agente dispersante, preferentemente un superplastificante, presente en una proporción en materia seca de 1,5% a 5% en volumen con respecto al cemento,
- f)
- unas fibras metálicas, en una cantidad como máximo igual a 120 Kg por m^{3} de hormigón, con una longitud individual l tal que el hormigón presente una relación l/\Phi de al menos 2, y preferentemente de al menos 3, siendo l la longitud individual de las fibras y siendo \Phi el diámetro de los granos más grandes,
caracterizado porque los contenidos de
los diferentes constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}), y la
cantidad de agua E, expresados en volumen, satisfacen las relaciones
siguientes:
- proporción 1:
- 0,50 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,20
- proporción 2:
- 0,25 \leq [(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})]\leq 0,60
- proporción 3:
- 0,10 \leq (b)/(a)\leq 0,30
- proporción 4:
- 0,50 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,75
2. Hormigón según la reivindicación 1,
caracterizado porque:
- a)
- las partículas de cemento (a) presentan un tamaño de grano D50 del orden de 15 \mum;
- b)
- los elementos ultrafinos de reacción puzolánica (b) tienen un tamaño de partícula D50 inferior a 1 \mum;
3. Hormigón según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se obtiene la relación siguiente para la
proporción 2 de los contenidos de los constituyentes (a), (b),
(C_{1}), (C_{2}), expresados en volumen:
- proporción 2:
- 0,25 \leq[(a)+(b)]/[(C1)+(C2)] \leq0,45 en el caso en que el hormigón obtenido presenta una consistencia firme a fluida,
4. Hormigón según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se obtiene la relación siguiente para la
proporción 2 de los contenidos de los constituyentes (a), (b),
(C_{1}), (C_{2}), expresados en volumen:
- proporción 2:
- 0,45 \leq [(a)+(b)/[(C_{1})+(C_{2})] \leq 0,60 en el caso en que el hormigón obtenido presenta una consistencia autocompactante
5. Hormigón según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se obtienen
las relaciones siguientes para las proporciones 1, 3, 4 de los
contenidos de los constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}) y la
cantidad de agua E, expresados en volumen:
- proporción 1:
- 0,60 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,0
- proporción 3:
- 0,15 \leq (b)/(a)\leq 0,25
- proporción 4:
- 0,55 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,70
cualquiera que sea la consistencia del hormigón
obtenido.
6. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el cemento es un cemento de
alto contenido en sílice, comprendiendo dicho cemento al menos 20%
en peso de sílice combinada con respecto al peso del cemento.
7. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la cantidad de fibras
metálicas en el hormigón está comprendida entre 20 y 120 kg/m^{3},
y preferentemente entre 40 y 100 kg/m^{3} de hormigón.
8. Hormigón según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras
metálicas son fibras de acero.
9. Hormigón según la reivindicación 8,
caracterizado porque las fibras de acero presentan un
contenido elevado de carbono de 0,7% a 0,8%.
10. Hormigón según la reivindicación 8,
caracterizado porque las fibras de acero presentan un bajo
contenido en carbono, inferior o igual a 0,1%.
11. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque comprende asimismo unas
fibras cortas de alcohol polivinílico, de poliacrilonitrilo, de
polietileno de alta densidad, de poliamida de aramida o de
polipropileno.
12. Hormigón según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un superplastificante, presente en una proporción de materia seca de
1,5% a 5% en volumen y preferentemente de 2,5% a 3,5% en volumen,
con respecto al cemento.
13. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el superplastificante se
selecciona de entre los fosfonatos polioxietilenados, los
policarboxilatos poliox y sus mezclas.
14. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque presenta una resistencia a
la compresión Rc medida en unas muestras cilíndricas superior o
igual a 120 MPa, siendo la resistencia a la compresión evaluada al
cabo de 28 días.
15. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los elementos ultrafinos de
reacción puzolánica (b) están constituidos por humo de sílice.
16. Hormigón según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los elementos granulares (c)
son unos granulados o unas mezclas de granulados, tamizados o
molidos.
17. Dovelas, losas, elementos de tipo placas o
cascos, caracterizados porque están constituidos por un
hormigón según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
18. Elemento prefabricado, caracterizado
porque está constituido por un hormigón tal como el definido según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
19. Procedimiento de fabricación de un hormigón
que presenta una resistencia a la flexión Rfl evaluada al cabo de 28
días de al menos 15 MPa, medida en muestras prismáticas mediante
unos ensayos en flexión en 4 puntos según el modo operativo definido
por la norma NF 18-409, en el que están dispersadas
unas fibras metálicas que comprenden la mezcla de una cantidad de
agua E con una composición que comprende:
- a)
- un cemento cuyas partículas tienen un tamaño de grano D50 de 10 a 20 \mum;
- b)
- unos elementos ultrafinos de reacción puzolánica cuyas partículas elementales tienen un tamaño de grano D50 de 1 \mum como máximo;
- c)
- unos elementos granulares repartidos entre dos clases granulares C_{1} y C_{2} definidas de la manera siguiente:
- C_{1}: partículas de tamaño superior a 1 \mum e inferior a 5 mm,
- C_{2}: partículas de tamaño comprendido entre 6 y 12 mm,
- e)
- un agente dispersante, preferentemente un superplastificante, presente en una proporción en materia seca de 1,5% a 5% en volumen con respecto al cemento,
- f)
- unas fibras metálicas presentes, en una cantidad como máximo igual a 120 Kg por m^{3} de hormigón, con una longitud individual l tal que el hormigón presente una relación l/\Phi de al menos 2, y preferentemente de al menos 3, siendo l la longitud individual de las fibras y siendo \Phi el diámetro de los granos más grandes,
\newpage
caracterizado porque los contenidos de
los diferentes constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}), y la
cantidad de agua E, expresados en volumen, satisfacen las relaciones
siguientes:
- proporción 1:
- 0,50 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,20
- proporción 2:
- 0,25 \leq [(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})]\leq 0,60
- proporción 3:
- 0,10 \leq (b)/(a)\leq 0,30
- proporción 4:
- 0,50 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,75
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque
- a)
- las partículas de cemento (a) presentan un tamaño de grano D50 del orden de 15 \mum;
- b)
- los elementos ultrafinos de reacción puzolánica (b) tienen un tamaño de partícula D50 inferior a 1 \mum;
21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó
20, caracterizado porque se obtiene la relación siguiente
para la proporción 2 de los contenidos de los constituyentes (a),
(b), (C_{1}), (C_{2}), expresados en volumen:
- proporción 2:
- 0,25 \leq[(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})] \leq0,45 en el caso en que el hormigón obtenido presenta una consistencia firme a fluida,
22. Procedimiento según la reivindicación 19 ó
20, caracterizado porque se obtiene la relación siguiente
para la proporción 2 de los contenidos de los constituyentes (a),
(b), (C_{1}), (C_{2}), expresados en volumen:
- proporción 2:
- 0,45 \leq [(a)+(b)]/[(C_{1})+(C_{2})] \leq 0,60 en el caso en que el hormigón obtenido presenta una consistencia autocompactante
23. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque se obtienen
las relaciones siguientes para las proporciones 1, 3, 4 de los
contenidos de los constituyentes (a), (b), (C_{1}), (C_{2}) y la
cantidad de agua E, expresados en volumen:
- proporción 1:
- 0,60 \leq (C_{2})/(C_{1})\leq 1,0
- proporción 3:
- 0,15 \leq (b)/(a)\leq 0,25
- proporción 4:
- 0,55 \leq E/[(a)+(b)]\leq 0,70
cualquiera que sea la consistencia del hormigón
obtenido.
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 23, caracterizado porque el cemento es
un cemento de alto contenido en sílice, comprendiendo dicho cemento
al menos 20% en peso de sílice combinada con respecto al peso del
cemento.
25. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 24, caracterizado porque la cantidad de
fibras metálicas en el hormigón está comprendida entre 20 y 120
kg/m^{3}, y preferentemente entre 40 y 100 kg/m^{3}.
26. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 25, caracterizado porque las fibras
metálicas son fibras de acero.
27. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque las fibras de acero presentan un
contenido elevado de carbono de 0,7% a 0,8%.
28. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque las fibras de acero presentan un bajo
contenido en carbono, inferior o igual a 0,1%.
29. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 28, caracterizado porque comprende
asimismo unas fibras cortas de alcohol polivinílico, de
poliacrilonitrilo, de polietileno de alta densidad, de poliamida de
aramida o de polipropileno.
30. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 29, caracterizado porque comprende un
superplastificante, presente en una proporción de materia seca de
1,5% a 5% en volumen y preferentemente de 2,5% a 3,5% en volumen,
con respecto al cemento.
31. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 30, caracterizado porque el
superplastificante se selecciona de entre los fosfonatos
polioxietilenados, los policarboxilatos poliox y sus mezclas.
32. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 31, caracterizado porque presenta una
resistencia a la compresión Rc medida en unas muestras cilíndricas
superior o igual a 120 MPa, siendo la resistencia a la compresión
evaluada al cabo de 28 días.
33. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 32, caracterizado porque los elementos
ultrafinos de reacción puzolánica (b) están constituidos por humo de
sílice.
34. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 33, caracterizado porque los elementos
granulares (c) son unos granulados o unas mezclas de granulados,
tamizados o molidos.
35. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 34, caracterizado porque se utiliza en
una instalación de cemento listo para su empleo.
36. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 34, caracterizado porque se utiliza en
una instalación de prefabricación.
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|---|---|---|---|
| FR0011209 | 2000-09-01 | ||
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