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WO2007141360A1 - Fibra monofilamentada de propileno - Google Patents

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WO2007141360A1
WO2007141360A1 PCT/ES2007/070101 ES2007070101W WO2007141360A1 WO 2007141360 A1 WO2007141360 A1 WO 2007141360A1 ES 2007070101 W ES2007070101 W ES 2007070101W WO 2007141360 A1 WO2007141360 A1 WO 2007141360A1
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WO
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fibers
fiber
section
concrete
embedded
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PCT/ES2007/070101
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Inventor
Christian Palacios Gazules
José María PALACIOS GAZULES
Sergio Palacios Gazules
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C04B16/0633—Polypropylene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
    • D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
    • E04C5/073—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres

Definitions

  • the present invention relates to a fiber nofilamentada mo- propylene irregular section, ⁇ stria da, for use in reinforcing materials.
  • fibers to cement or concrete to improve the mechanical properties of these.
  • These fibers can be of different materials such as glass fibers, plastic fibers and steel fibers.
  • This type of material, concretes and cements reinforced fibers are widely used in the construc ⁇ , and are used in various civil works such as bridges, dams, tunnels, pavements, prefabricated, etc.
  • ⁇ rials fibers are added to the various matte makes the concrete or mortar which are included better hold different stresses which may be subject, and avoid microcracks.
  • WO9810159 describes a series of optimized geometry fibers for the reinforcement of cement, ceramics and other materials, these fibers are embedded in the matrix of the material, and have a regular polygonal section. DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • the problem solved by the present invention is the obtaining of concrete and mortars reinforced with fibers that, with a smaller amount of these obtain better properties such as mechanical resistance, because the irregular section causes the fibers to have a superior adhesion to the material. that the fibers of regular section, and at the same time the added additives adhere more effectively to the fiber in the different irregular striae that they present.
  • the irregularity of the fiber makes super ⁇ ficie anchor per unit area or per unit volume is greater than fiber fibers regular section.
  • the fibers of the invention to be polipropi the leno ⁇ are resistant to ultraviolet rays and have high chemical resistance, do not degrade the alkali ⁇ affinity of the concrete or mortar.
  • the fiber of the invention can be used both in concrete and in mortars and cements.
  • the applications of these concretes or mortars and cements can be various such as pavements, slabs, roads and prefabricated parts.
  • the additives that can be added to the fiber are accelerators or retarders of setting, hydrophobic additives, waterproofing additives, plastering additives, fluidizers, colorants, anticogenlants, antibacterials, binders, dispersants, water and air retainers, and bactericides.
  • Figure 1 shows a sectional view of the irregular fibers, delineated from the image analyzed by an Olympus SZX7 magnifying glass.
  • the fibers were determined to be extruded monofilaments, using an Olympus SZX7 magnifying glass fitted with an Altra 20 camera, using 100 magnifications.
  • the length of the fibers measured by a digital king foot of Conecta, performing 50 repetitions is a nominal length of 12.4 ⁇ 0.1 mm.
  • the fibers of the invention are added to the concrete or mortar, and mixed long enough to homogenize the fibers within the concrete or mortar.
  • the dosage of the fibers is from 500g / m 3 to 4000g / m 3 .
  • compositions 1 Four different compositions were prepared in which cement, fibers and a superfluidifying additive are always present.
  • composition 1 in table Cl
  • cylindrical section fibers were added, in the rest of compositions 2, 3, 4 (in table C2, C3, and C4) the fibers of the invention.
  • the consistency test (the consistency is measured by the procedure described in test method UNE83313: 90), it measures the docility of the concrete to cover the reinforcements without continuity solution and the formwork is filled in without any coke. According to said method, the consistency of concrete is measured by its seat in the Abrams cone, expressed in an integer.
  • composition 4 shows how you can get better results in this test with lower fiber canti ⁇ ty.
  • Flexural strength tests are shown as shown in table 3. The tests were performed on prisms of 160 * 40 * 40 mm 3 . It was measured on the first day of the mixture at 7 days and on day 28.
  • compositions C2, C3, and C4 are greater for compositions C2, C3, and C4 for days 1 and 7 versus composition Cl.
  • the elastic modulus (E) is also determined PrEN 13412 ⁇ gun in compression test pieces of concrete. 8 test pieces are supplied, two for each of the compositions described in Table 1 as Cl, C2, C3 and C4 respectively.
  • the test is performed as follows.
  • the minimum force is 0.8 N / mm and the maximum is Qc / 3, where Qc is the compressive strength (according to EN obte ⁇ ned 12190) is applied.
  • the speed used is 0.6 N / mm 2 / s. 4 cycles are performed maintaining 60 s strength. In the first cycle it is verified that the sensors are well placed (the reading is taken between 30 s and 60 s and that this does not differ from ⁇ 10%. The second and third are to stabilize. In the last one the readings of The two charges.
  • test tube Hl was made with the composition Cl defined in table 1, and so on with H2, H3, H4
  • compositions presenting the fiber of the invention are always better.

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
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Abstract

Fibra monofilamentada de propileno de sección irregular, estriada, para su uso en el refuerzo de materiales que se pueden aditivar en función de la aplicación del material donde quedan embebidas las fibras.

Description

FIBRA MONOFILAMENTADA DE PROPILENO
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una fibra mo- nofilamentada de propileno de sección irregular, estria¬ da, para su uso en el refuerzo de materiales.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es conocida la adición de fibras a cementos u hormigones para mejorar las propiedades mecánicas de estos. Estas fibras pueden ser de distintos materiales como fibras de vidrio, fibras plásticas y fibras de acero .
Este tipo de material, hormigones y cementos reforzados con fibras son de amplio uso en la construc¬ ción, y son utilizados en diferentes obras civiles como puentes, presas, túneles, pavimentos, prefabricados, etc.
Las fibras que se añaden a los diferentes mate¬ riales hace que el hormigón o mortero donde quedan incluidas, aguante mejor los diferentes esfuerzos a los que puede estar sometido, y evitar las microfisuras .
En la patente con número de publicación
WO9810159 se describen una serie de fibras de geometría optimizada para el refuerzo de cemento, cerámica y otros materiales, estas fibras se embeben en la matriz del material, y presentan una sección poligonal regular. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El problema que resuelve la presente invención es la obtención de hormigones y morteros reforzados con fibras que, con menor cantidad de éstas obtengan mejores propiedades como por ejemplo, resistencia mecánica, gracias a que la sección irregular hace que las fibras tengan una adherencia superior al material que las fibras de sección regular, y al mismo tiempo los aditi- vos añadidos se adhieran con mayor eficacia a la fibra en las diferentes estrias irregulares que presentan.
En caso de aditivar la fibra, la unión de los aditivos a la fibra es mejor por la multiplicidad de irregularidades que presenta la fibra. Esto hace que con menor cantidad de fibra de la invención aditivada se obtengan mejores resultados respecto a fibras aditivadas de sección regular.
Debido a la irregularidad de la sección de la fibra y sus estrias se mejora el anclaje de la fibra al material donde se encuentra embebida, ya se aumenta la superficie de anclaje con cada una de las irregularida¬ des .
La irregularidad de la fibra hace que la super¬ ficie de anclaje por unidad de área o por unidad de volumen de fibra sea mayor que las fibras de sección regular .
Estas estrias que presenta la fibra actúan tam¬ bién como posible espacio para la expansión de agua de modo que ésta no presiona al material donde la fibra se encuentra embebida. La presente fibra reduce la fisuración motivada por la retracción, aumenta la impermeabilidad y la durabilidad del material al que se añade, incrementan la resistencia mecánica, y son fácilmente dispersables .
Las fibras de la invención al ser de polipropi¬ leno son resistentes a los rayos ultravioletas y tienen alta resistencia química, no se degradan con la alcali¬ nidad del hormigón o mortero.
La fibra de la invención puede ser utilizada tanto en hormigón como en morteros y cementos . Las aplicaciones de estos hormigones o morteros y cementos pueden ser varias como pavimentos, losas, carreteras y piezas prefabricadas.
Los aditivos que se puede añadir a la fibra son aceleradores o retardadores del fraguado, aditivos hidrófugos, aditivos impermeabilizantes, aditivos plas- tificantes, fluidificantes, colorantes, anticogenlantes, antibacterianos, aglomerantes, dispersantes, retenedores del agua y aire, y bactericidas.
Por tanto en la presente invención se describe una fibra monofilamentada de polipropileno de sección irregular, estriada y con una superficie de anclaje por unidad de volumen de fibra mayor que las fibras de sección circular.
A las fibras se les puede añadir un aditivo en función de la aplicación del material donde quedan embebidas las fibras. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo prefe- rente y nunca limitativos de la invención.
La figura 1 muestra una vista en sección de las fibras irregulares, delineadas a partir de la imagen analizada mediante una lupa SZX7 de Olympus.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se determinó que las fibras son monofilamentos extruidos, mediante una lupa SZX7 de Olympus provista de cámara Altra 20, utilizando 100 aumentos.
La imagen obtenida, una vez delineada, se muestra en la figura 1 donde se determina que las fibras son de monofilamentos extruidos de sección irregular con múltiples estrias.
La longitud de las fibras medidas mediante un pie de rey digital de Conecta, realizando 50 repeticiones es una longitud nominal de 12,4 ± 0,1 mm.
Las fibras de la invención se añaden al hormigón o al mortero, y se mezclan el tiempo suficiente para homogenizar las fibras dentro del hormigón o mortero. La dosificación de las fibras es de 500g/m3 a 4000g/m3.
Se prepararon cuatro composiciones diferentes en las que siempre están presentes cemento, fibras y un aditivo superfluidificante . En la composición 1 ( en la tabla Cl), se añadió fibras de sección cilindrica, en el resto de las composiciones 2, 3, 4 (en la tabla C2, C3, y C4) las fibras de la invención.
Tabla 1 Com osiciones
Figure imgf000007_0001
Con estas composiciones se realizaron una serie de test para probar la influencia de las fibras de la invención de sección irregular en el material en el que quedan embebidas frente a las fibras de sección regular.
En el test de consistencia (la consistencia se mide por el procedimiento descrito en el método de ensayo UNE83313 : 90) , mide la docilidad del hormigón para cubrir las armaduras sin solución de continuidad y se rellenen los encofrados sin que se produzcan coqueras. Según dicho método, la consistencia del hormigón se mide por su asiento en el cono De Abrams, expresado en un número entero.
En los resultados de este test, que se muestran en la Tabla 2, se observó que la consistencia aumenta en las composiciones que incluyen la fibra de la invención frente a las cilindricas.
Las fibras de la invención como se aprecia en el resultado de la composición C3 permiten trabajar con menor cantidad de agua en la composición obteniendo los mismos resultados respecto a la fibra de sección regular debido al mejor anclaje del aditivo superfluidificante en las estrias de la fibra de la invención. J C\
Con la composición 4 se muestra cómo se pueden obtener mejores resultados en este test con menor canti¬ dad de fibra.
Tabla test de consistencia UNE83313
Cl C2 C3 C4
(mm) 60 110 60 70
Gracias al mejor anclaje de la fibra al material en el que está embebido, y al mejor anclaje del aditivo a la fibra, se puede utilizar menos cantidad de fibra de la invención respecto a la fibra de sección regular.
Se realizaron ensayos de resistencia a la flexión que se muestran en la tabla 3. Los ensayos se realizaron sobre prismas de 160*40*40 mm3. Se midió en el primer dia de la mezcla al 7 dia y en el dia 28.
Tabla 3 Resistencia a la Flexión (F)
F MPa dia 1 Dia 7 Dia 28
Cl 1,9 4,8 9,1
C2 2,4 6,5 8,6
C3 2,5 7,1 9,3
C4 2,9 7,5 9,1
Como se muestra en la Tabla 3 la resistencia a la flexión es mayor para las composiciones C2 , C3, y C4 para los dias 1 y 7 frente a la composición Cl.
Igualmente se realzaron ensayos de resistencia a la compresión, igualmente en un prisma de 160*40*40mm3, y los resultados se muestran en la Tabla 4. Los resultados son mejores en todos los casos de las composiciones que incluyen la fibra de la invención frente a la composi¬ ción Cl que incluye una fibra de sección regular.
Tabla 4 Resistencia a la Compresión (F)
Figure imgf000009_0001
También se determinó el módulo elástico (E) se¬ gún norma PrEN 13412 en compresión de unas probetas de hormigón. Se suministran 8 probetas, dos para cada una de las composiciones descritas en la tabla 1 como Cl, C2, C3 y C4 respectivamente.
El ensayo se realiza de la siguiente manera.
Se aplica una fuerza máxima y una mínima, la fuerza mínima aplicada es de 0,8 N/mm y la máxima es Qc/3, donde Qc es la resistencia a la compresión (obte¬ nida según EN 12190) . La velocidad utilizada es de 0,6 N/mm2/s. Se realizan 4 ciclos manteniendo 60 s la fuerza. En el primer ciclo se comprueba que los sensores estén bien colocados ( se toma la lectura entre los 30 s y los 60 s y que esta no difiera de ±10%. El segundo y el tercero son para estabilizar. En el último se toma las lecturas de las dos cargas.
La probeta Hl se realizó con la composición Cl definida en la tabla 1, y asi sucesivamente con H2, H3, H4
Tabla 5. Módulo E en las diferentes probetas
Figure imgf000010_0001
Tabla 6. Compresión en las distintas probetas
Figure imgf000010_0002
Los resultados obtenidos en las composiciones que presentan la fibra de la invención son siempre mejores .
No alteran la esencialidad de esta invención va- riaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos componentes, descritos de manera no limi¬ tativa, bastando ésta para proceder a su reproducción por un experto.

Claims

REIVINDICACIONES
Ia.- Fibra monofilamentada de polipropileno ca¬ racterizada por presentar una sección irregular, por ser estriada y con una superficie de anclaje por unidad de volumen de fibra mayor que las fibras de sección regu¬ lar.
2 a.- Fibra según reivindicación primera a la que se añade un aditivo en función de la aplicación del material donde quedan embebidas las fibras.
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