ES2217143T3 - Composicion de hormigon compactado con rodillo reforzado con fibras y procedimiento de realizacion de un firme a partir de dicha composicion. - Google Patents
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Abstract
Composición de hormigón compactado con rodillo reforzado con fibras que contiene granulados, un aglutinante hidráulico y fibras metálicas de anclaje deformable, caracterizada porque las fibras metálicas están constituidas por hilos (10) sensiblemente cilíndricos que contienen una parte central longitudinal (11) sensiblemente rectilínea que se prolonga a ambos lados por medio de una porción interpuesta (13) de una parte de extremo curvado (12) cuya forma es del tipo que impide el enganche entre dos fibras colindantes, de manera que dichos hilos tienen: - un diámetro (d) comprendido entre 0, 38 y 1, 05 mm, - una longitud total comprendida entre 19 y 80 mm, - una longitud (l, l¿) de las partes de extremo comprendida entre 1, 5 y 4 mm, - un desplazamiento transversal (h, h¿) entre la parte central y cada parte de extremo de al menos 0, 75 mm, - un ángulo (a, a¿) obtuso inferior o igual a 160° entre cada porción interpuesta y la parte central, - un ángulo obtuso entre cada porción interpuesta y cada parte de extremo, y, - una resistencia a la tracción mínima de 900 N/mm2, y dicha composición incluye un contenido de aglutinante hidráulico comprendido entre 180 y 400 kg por metro cúbico de hormigón, un contenido de agua comprendido entre 90 y 150 litros por metro cúbico de hormigón, una dosificación de fibras metálicas comprendida entre 25 y 60 kg por metro cúbico de hormigón y un contenido de aditivo plastificante y/o retardante igual como máximo al 1, 8% en peso del aglutinante hidráulico.
Description
Composición de hormigón compactado con rodillo
reforzado con fibras y procedimiento de realización de un firme a
partir de dicha composición.
La presente invención se refiere a una
composición de hormigón compactado con rodillo reforzado con fibras
y a un procedimiento de realización de firmes continuos y de zonas
industriales sin juntas, a partir de dicha composición.
Las composiciones de hormigón compactado con
rodillo se diferencian de los hormigones clásicos colados o vibrados
por el hecho de que, para propiedades mecánicas similares,
necesitan una dosificación de cemento reducida, así como un
contenido de humedad reducido. Este contenido de humedad menor
permite obtener una sustentación suficiente para aplicar el
material con máquinas de carreteras con el fin de compactarlo con
ayuda de un compactador vibratorio y de un compactador neumático, y
después volverlo a poner sin demora en circulación. La consistencia
del hormigón colado requiere una aplicación con las técnicas
tradicionales de pavimentadora de encofrados deslizantes o de tabla
vibrante y sólo permite una puesta en circulación después de un
tiempo de fraguado suficiente que en general es de 7 días como
mínimo.
En los dos tipos de hormigón clásico citados
anteriormente se sabe insertar fibras metálicas. Las fibras
metálicas utilizadas en pavimentación industrial son muy a menudo
fibras trefiladas que contienen generalmente hilos de 1 mm de
diámetro. Las diferentes fibras existentes se diferencian unas de
otras por el tipo de anclaje activo en la matriz del hormigón.
Existen fibras fabricadas con un anclaje que se dice deformable,
como por ejemplo fibras de ganchos como las comercializadas por la
empresa Bekaert con la marca "Dramix" o fibras onduladas como
las comercializadas por la empresa Trefil Arbed. Esta empresa
fabrica igualmente una fibra comercializada con la marca
"Twincone" que posee un cono indeformable en cada uno de sus
extremos. Este tipo de anclaje es mucho más rígido que el anclaje
obtenido mediante ganchos u ondulaciones, de donde proviene su
denominación de fibras de anclaje denominado total.
Después del refuerzo con fibras de acero, los
hormigones tradicionales vibrados o colados permiten realizar
pavimentaciones industriales (a menudo cubiertas y, por tanto,
menos sometidas a la intemperie y a las variaciones de temperatura
que los firmes) de gran dimensión que alcanzan hasta 2.000 m^{2}
sin juntas, de manera que las propiedades de las fibras permiten
espaciar las juntas. Por el contrario, estos hormigones no han
podido usarse con eficacia hasta el momento para la fabricación de
firmes continuos sin juntas, a pesar del interés que presenta una
aplicación de este tipo. En efecto, las dosificaciones
relativamente elevadas de cemento y de agua generan en estos
hormigones una contracción hidráulica a la que viene a añadirse la
contracción térmica. Las restricciones mecánicas son tales que las
fibras no llegan a controlarlas. De ello resulta que los fenómenos
de contracción del hormigón conllevan una fisuración claramente más
importante que en pavimentación, presentando un grado de abertura
inaceptable que muy a menudo supera 1 mm de abertura. Así, es
necesario realizar juntas en estos firmes de hormigón de fibras
vibrado con el fin de localizar los efectos de la contracción y
reducir las aberturas de fisuras, lo que hace que se pierdan las
ventajas económicas de un firme continuo y frena considerablemente
el desarrollo de los hormigones de fibras en los firmes.
Por la patente EE.UU. 5.865.000 se conoce un
hormigón clásico reforzado con fibras de acero, que ha sido
modificado para aumentar su resistencia en compresión hasta un
valor superior a 80 N/mm^{2}. Para aumentar esta resistencia, el
hormigón contiene, por una parte, del 5 al 10% en peso de cemento
en cargas ultrafinas como humos de sílice, lo que permite rellenar
los vacíos intersticiales del hormigón.
Por otra parte, como por efecto del agua se
reduce la resistencia del hormigón, la relación agua/cemento se
mantiene inferior a 0,4. Ahora bien, según esta patente
estadounidense, entonces es necesario añadir una cantidad elevada
de superplastificante, ya que este tipo de aditivo permite compensar
la baja dosificación de agua, más incluso cuando la presencia de
cargas ultrafinas habría necesitado una cantidad de agua elevada.
En los ejemplos 2 y 3 de esta patente estadounidense, la cantidad
de aglutinante hidráulico (cemento + micropuzolana) es alta (440
kg/m^{3}), al contrario de la necesidad de una dosificación
reducida de cemento para un hormigón compactado con rodillo, y la
cantidad de plastificante (2,5%) es muy elevada, cuando tal
dosificación no es necesaria para un hormigón compactado con
rodillo que tenga una relación agua/cemento similar.
Para realizar un firme duradero con hormigón
colado sin juntas se conoce un procedimiento, llamado procedimiento
de hormigón armado continuo (HAC), en el cual las barras de acero,
generalmente de 16 mm de diámetro, se unen entre sí en un continuo
que abarca toda la longitud del firme. Una vez colocadas las barras
de acero, se aplica el hormigón, generalmente utilizando una
pavimentadora de encofrados deslizantes. El hormigón armado
continuo sigue siendo, sin embargo, una técnica pesada de aplicar y
costosa.
Por las ventajas aportadas por los hormigones
compactados con rodillo con respecto a los hormigones tradicionales
colados, vibrados o extruidos, se han propuesto diferentes
hormigones compactados reforzados con fibras en los cuales se ha
adaptado la composición convenientemente y se han seleccionado las
fibras con el fin de obtener un firme o una zona industrial
continua en hormigón donde la fisuración se reparta regularmente y
sea de abertura limitada.
Los resultados de un estudio comparativo de las
fisuras observadas en partes del firme realizadas por una parte con
un hormigón compactado reforzado con fibras "Twincone" de
anclaje total, y por otra parte con un hormigón compactado
reforzado con fibras onduladas, en comparación con un hormigón
armado continuo, se presentan en la tabla I siguiente:
| Hormigón armado | Hormigón compactado | Hormigón compactado | |
| continuo | con fibras onduladas | con fibras "Twincone" | |
| Número de fisuras en una longitud de | 60 | 11 | 15 |
| 200 metros lineales | |||
| Espacio medio entre las fisuras (m) | 3 | 20 | 15 |
| Abertura media de las fisuras (mm) | 1 | 2,5 | 1 |
| Total de aberturas de fisuras en una | 60 | 27,5 | 15 |
| longitud de 200 metros lineales (mm) |
El hormigón armado continuo, que es la referencia
en cuestión de hormigones continuos sin juntas, presenta una
fisuración fina y próxima. Con el hormigón compactado reforzado con
fibras onduladas, las fisuras están espaciadas pero son anchas.
Cuando se usan las fibras "Twincone", la suma de las aberturas
de fisuras es un 30% inferior a la observada en el caso de las
fibras onduladas. A la vista de este estudio, se observa que el
comportamiento del hormigón reforzado con fibras de anclaje total
se acerca al de un hormigón armado continuo, de manera que esta
fibra permite un anclaje más eficaz que el de la fibra ondulada. En
el marco del estudio que se recoge en la tabla I, los ensayos han
demostrado que la evolución de las fisuras de hormigón compactado
con rodillo reforzado con fibras "Twincone" es equivalente a
la de las fisuras de hormigón armado continuo.
Además, la figura 1 de los dibujos anexos ilustra
los resultados de un ensayo comparativo de desgarro
("pull-out test") de una fibra "Twincone"
A de anclaje total y de una fibra de anclaje deformable B, en el
que las dos fibras presentan un diámetro idéntico de 1 mm. A la
vista de este gráfico, se comprueba que el uso de fibras de anclaje
total es necesario para la realización de firmes continuos sin
juntas, que permiten limitar mejor la abertura de las fisuras.
Así, la solicitud de patente
FR-2684397 define una composición de hormigón para
la realización de firmes sin juntas, que presenta una composición
determinada que incluye fibras de anclaje indeformable como las
descritas en las solicitudes de patente europea
EP-130191 y EP-098825.
Desde esta óptica, para mejorar el anclaje de
fibras cilíndricas con ganchos, llamadas de primera generación
usadas en el hormigón colado, se han aplanado los ganchos de dichas
fibras. Las fibras de esta clase se comercializan principalmente
con la marca "Dramix FL 45/50" y son objeto de la solicitud de
patente WO 97/11239.
Así, la tendencia actual lleva a usar fibras de
anclaje total o de anclaje muy rígido para la realización de firmes
continuos sin juntas, de manera que las fibras de anclaje menos
rígidas como las fibras onduladas o de ganchos se usan únicamente
en composiciones de hormigón vibrado para la realización de
pavimentos industriales o de hormigones proyectados.
El objeto de la presente invención es proponer
una composición de hormigón compactado con rodillo reforzado con
fibras que permita limitar la presencia de fisuras manteniendo en
todo momento un control de la abertura de las fisuras.
Este objeto se alcanza por el hecho de que la
composición del hormigón compactado con rodillo reforzado con fibras
según la invención, que contiene granulados, un aglutinante
hidráulico y fibras metálicas de anclaje deformable, se caracteriza
porque las fibras metálicas están constituidas por hilos
sensiblemente cilíndricos que contienen una parte central
longitudinal sensiblemente rectilínea que se prolonga por ambos
lados por medio de una porción interpuesta de una parte de extremo
curvado cuya forma es del tipo que impide el enganche de dos fibras
colindantes, de manera que dichos hilos tienen
- un diámetro comprendido entre 0,38 y 1,05
mm,
- una longitud total comprendida entre 19 y 80
mm,
- una longitud de las partes de extremo
comprendida entre 1,5 y 4 mm,
- un desplazamiento transversal entre la parte
central y cada parte de extremo de al menos 0,75 mm,
- un ángulo (\alpha, \alpha') obtuso inferior
o igual a 160º entre cada porción interpuesta y la parte
central,
- un ángulo obtuso entre cada porción interpuesta
y cada parte de extremo, y,
- una resistencia a la tracción mínima de 900
N/mm^{2},
y dicha composición incluye un contenido de
aglutinante hidráulico comprendido entre 180 y 400 kg por metro
cúbico de hormigón, un contenido de agua comprendido entre 90 y 150
litros por metro cúbico de hormigón, una dosificación de fibras
metálicas comprendida entre 25 y 60 kg por metro cúbico de hormigón
y un contenido de aditivo plastificante y/o retardante igual como
máximo al 1,8% en peso del aglutinante hidráulico.
En el sentido de la invención, el aglutinante
hidráulico está constituido por una combinación, en proporciones
variables, de escoria de cemento, escoria molida, cenizas volantes,
yeso (fosfoyeso o anhidrita) y partículas ultrafinas (humos de
sílice, puzolanas).
En contra de lo que pudiera esperarse, las fibras
que se han seleccionado en la presente invención para introducirlas
en una composición de hormigón compactado con rodillo han conducido
a mejores resultados en términos de limitación y control de
fisuración. El uso de fibras como las definidas anteriormente, que
presentan partes curvadas en el extremo, sensiblemente cilíndricas
en toda la longitud, en una composición de hormigón compactado con
rodillo, permite, de modo sorprendente, obtener un justo equilibrio
entre la limitación del número de fisuras y la limitación de la
abertura de las fisuras presentes.
Las fibras de anclaje total o de anclaje muy
rígido presentan una resistencia fuerte de anclaje hasta una
abertura de fisura de 1 mm. Sin embargo, si la fisura se abre más,
se asiste a una ruptura de las fibras y a un descenso muy rápido
del efecto de costura de los bordes de la fisura.
Hasta una abertura de fisura de 1 mm, la fibra
según la invención asegura un efecto de anclaje fuerte,
prácticamente equivalente al de la fibra de anclaje total. Por el
contrario, la eficacia del anclaje se conserva en las aberturas de
fisuras mucho más importantes, que van de 3 a 4 milímetros. La
composición según la invención presenta un intervalo constante de
ductilidad mucho más seguro que el efecto de ruptura observado por
encima de 1 mm con una fibra de anclaje total, por ejemplo en el
caso de un hundimiento localizado de la plataforma del firme y de
una abertura de fisura que podría superar los 2 mm.
Ventajosamente, los hilos que conforman las
fibras tienen un diámetro comprendido entre 0,65 y 0,85 mm y una
relación longitud total/diámetro comprendida entre 65 y 85. En
particular, las fibras poseen una relación longitud total/diámetro
del orden de 80. Según una particularidad, cada parte de extremo
curvada está formada por una parte rectilínea unida a la parte
central por dicha parte inclinada que comprende al menos dos
codos.
Ventajosamente, las fibras utilizadas en la
presente invención son fibras de 0,75 mm de diámetro, de una
longitud total de 60 mm y con una resistencia a la tracción de al
menos 1.100 N/mm^{2}. Esta fibra tiene igualmente como dato de
interés, para una misma dosificación en peso en el hormigón, un
número de fibras doble que el del número de fibras de diámetro de 1
mm usadas tradicionalmente. Para lograr un endurecimiento llevado
más lejos en el trefilado, el hilo más fino tiene además un límite
elástico más elevado que le hace más eficaz que un hilo de 1 mm de
diámetro.
La fisuración observada en los hormigones
obtenidos a partir de la composición según la invención se mantiene
limitada a valores comprendidos entre 0,3 y 1 mm. Con una
limitación semejante de las fisuras, resulta que los agregados del
hormigón que forman la superficie irregular de las paredes de la
fisura permanecen empotrados entre ellos y mantenidos en su
posición, con el efecto de empotramiento garantizado por las fibras
ancladas en la matriz del hormigón de una parte a otra de la
fisura. Este bloqueo mutuo de los granulados entre sí y de las
fibras que garantiza una "costura" de los bordes de la fisura
hace que la fisura así controlada no debilite sensiblemente la
estructura global del firme. La fisura no está activa, en el
sentido de que no evoluciona bajo las restricciones del tráfico
pesado en el curso del tiempo de servicio del firme. Además, con
los bordes de la fisura permaneciendo empotrados mecánicamente por
los contactos intergranulares entre los constituyentes del hormigón,
las fibras tienen en consecuencia una menor exigencia de fatiga, lo
que garantiza una buena durabilidad del firme.
Además, en el caso en que la abertura de las
fisuras permanezca por debajo de 1 mm, se ha demostrado que el agua
posiblemente cargada de sal del tratamiento anticongelante no
penetra en una fisura de este tipo incluso si ésta se destapa en
superficie. Así, los riesgos de corrosión de las fibras en la
fisura están limitados.
Los agregados utilizados contienen del 70 al 100%
de materiales machacados, que presentan ángulos vivos y una forma
próxima al cuadrado, y una granulometría comprendida entre 0 y 14
mm, de manera que se evitan los fenómenos de segregación, es decir,
de separación de los elementos grandes. La composición de hormigón
comprende además, preferentemente, un aditivo plastificante que
facilita la compactación por lubricación intergranular y permite
obtener una densidad próxima a 2.400 kg/m^{3} de hormigón con
consecuencias favorables, como una resistencia más elevada y la
posibilidad de reducir la dosificación de aglutinante
hidráulico.
El contenido de agua óptimo viene determinado por
el ensayo Proctor Modificado y oscila entre el 4 y el 6% de los
constituyentes secos del hormigón.
Ventajosamente, la composición incluye un
contenido de aglutinante hidráulico próximo a entre 250 y 300 kg
por metro cúbico de hormigón, un contenido de agua del 4 al 6% del
peso de los constituyentes secos del hormigón, es decir,
aproximadamente de 100 a 150 litros de agua por metro cúbico de
hormigón, una dosificación de fibras metálicas comprendida entre 25
y 50 kg, preferentemente entre 30 y 40 kg, por metro cúbico de
hormigón. A título de ejemplo, la composición comprende 280 kg de
aglutinante hidráulico y 110 litros por metro cúbico de
hormigón.
Ventajosamente, el contenido de aditivo es al
menos igual al 0,3% del peso del aglutinante hidráulico. Es posible
obtener un efecto de lubricación intergranular con ayuda de una
baja dosificación de plastificante, por ejemplo del 0,3 al 0,5% del
peso de aglutinante hidráulico. Por el contrario, el efecto
retardante del fraguado del hormigón, en la medida en que se utiliza
el mismo producto para el efecto plastificante y el retardante,
sólo puede obtenerse con dosificaciones más elevadas de
plastificante, por ejemplo con un mínimo del 0,7% del peso de
aglutinante hidráulico si que quiere conservar la manejabilidad del
hormigón fresco durante 20 horas aproximadamente, por ejemplo para
volver a fraguar al día siguiente sobre el hormigón de la
víspera.
La composición de hormigón según la invención
puede usarse para la realización o el refuerzo de estructuras de
firmes o de zonas industriales que tengan que soportar fuertes
cargas de tráfico, como las producidas por el paso frecuente de
camiones, máquinas pesadas o aviones de transporte masivo, por
ejemplo.
La composición según la invención permite una
capa de hormigón que presenta una resistencia a la flexión
continuamente variable en un intervalo de abertura de fisuración
extendida, por ejemplo de 0 a 4 mm, y sin ruptura de fibras. Según
una particularidad, la variación de resistencia en dicho intervalo
es inferior en menos de un 20% con respecto a su valor nominal.
La aplicación del material según la invención se
efectúa por medio de una pavimentadora asfáltica, que es un material
usado generalmente para la aplicación de materiales bituminosos, o
por medio de una niveladora. A continuación se densifica el
hormigón mediante un compactador de varias toneladas que contiene
uno o dos rodillos vibratorios. Esta compactación puede seguirse
posteriormente de un efecto de amasado aportado por la acción de un
compactador neumático que aplica por ejemplo una carga de 3 a 5
toneladas por rueda.
El hormigón compactado reforzado con fibras puede
seguidamente cubrirse directamente con una capa de rodadura
bituminosa, de manera que el curado del hormigón puede efectuarse
por una emulsión de betún asfáltico con gravilla. Un firme
constituido por una capa de base de hormigón según la invención, y
luego recubierto por una capa de rodadura bituminosa presenta la
ventaja de una separación de funciones, ya que el hormigón de
cemento garantiza un tiempo de vida largo de la estructura bajo
tráfico pesado, y la mezcla bituminosa permite obtener un tapiz que
presenta cualidades específicas elevadas, por ejemplo una mezcla
drenante que absorbe el agua de lluvia y/o una mezcla acústica que
limita el ruido de rodadura. La capa de hormigón puede igualmente
estar recubierta de un microhormigón con una alta dosis de cemento,
constituido por una mezcla de tres componentes, que son cemento,
arena para relleno (que contiene una parte importante de elementos
finos) y una arena que contiene pocos elementos finos, de manera
que la arena para relleno contiene al menos del 10 al 20% de
elementos finos inferiores a 0,080 mm.
Más allá de su aplicación para la realización de
firmes nuevos continuos sin juntas con muy buenas condiciones de
durabilidad, el hormigón compactado con rodillo reforzado con
fibras según la invención puede usarse en el refuerzo de firmes.
Simultáneamente a un refuerzo, este procedimiento puede también
regular el problema de formación de roderas en los firmes
bituminosos mediante la adición de una capa fina de 5 a 18 cm,
recubierta de una mezcla bituminosa fina o muy fina.
En el curso de la descripción explicativa
detallada que se ofrece a continuación sobre un modo de realización
particular actualmente preferido de la invención, en referencia al
dibujo esquemático anexo, se comprenderá mejor la invención y
aparecerán más claramente otros fines, detalles, características y
ventajas.
En este dibujo:
- la figura 1 es un diagrama que ilustra la
técnica anterior y en el que se representan los resultados de las
pruebas de desgarro de una fibra de anclaje total y de una fibra de
anclaje deformable que presentan ambas un diámetro de hilo de 1
mm;
- la figura 2 es una vista esquemática parcial y
lateral de una fibra utilizable en una composición según la
invención; y
- la figura 3 es un diagrama que ilustra los
ensayos de flexión de varios prismas obtenidos a partir de una
composición según la invención en comparación con composiciones
según la técnica anterior.
Según la figura 2, la composición según la
invención comprende fibras metálicas constituidas por hilos 10
provistos de partes curvadas en el extremo 12. Los hilos son
sensiblemente cilíndricos en toda su longitud L y contienen una
parte central 11 sensiblemente rectilínea que se prolonga por ambos
lados con una porción interpuesta inclinada 13 que se prolonga por
dicha parte de extremo 12. Cada parte 12 está formada por una parte
rectilínea unida a la parte central 11 por dicha porción
interpuesta inclinada 13 que contiene al menos dos codos. Los hilos
presentan un diámetro d comprendido entre 0,38 y 1,05, una longitud
total L comprendida entre 19 y 80 mm, y una resistencia a la
tracción mínima de 900 N/mm^{2}.
Las dos partes de extremo 12 de un hilo pueden
tener una forma diferente o similar. La longitud l, l' de las
partes rectilíneas de las partes de extremo 12 puede ser diferente
o similar y está comprendida entre 1,5 y 4 mm. La porción inclinada
13 de cada parte de extremo forma con la parte central rectilínea 11
un ángulo \alpha o \alpha' obtuso igual o inferior a 160º. Los
dos ángulos \alpha, \alpha' así definidos pueden ser idénticos
o diferentes. Una de las porciones intermedias de una parte de
extremo no está forzosamente en el plano formado por la otra
porción intermedia y la parte central 11. Además, cada parte de
extremo no está forzosamente en el plano formado por su parte
intermedia y la parte central. Los desplazamientos transversales h,
h' entre la parte central 11 y cada parte de extremo pueden ser
idénticos o diferentes, y son de al menos 0,75 mm. En el ejemplo
aquí descrito, la composición según la invención comprende fibras
comercializadas con la marca "Dramix 80/60". La fibra "Dramix
80/60" es una fibra que se caracteriza por una longitud total L
de 60 mm para un diámetro d de 0,75 mm, con una relación \lambda
de 80, y una resistencia a la tracción de al menos 1.100
N/mm^{2}. Los dos ángulos \alpha, \alpha' son sensiblemente
idénticos y las porciones intermedias, las partes de extremo y la
parte central 11 están sensiblemente en el mismo plano.
Se han realizado diferentes composiciones según
la tabla II, con las composiciones 1, 2 y 4 que difieren entre sí
únicamente por la naturaleza de las fibras que contienen. La
composición 1 incluye fibras "Twincone" de tipo de anclaje
total, la composición 2 incluye fibras "Dramix FL 45/50" de
tipo de extremos en ganchos aplanados y la composición 4 según la
invención incluye fibras "Dramix 80/60". En estas tres
composiciones, las fibras tienen dosificaciones de 30 kg/m^{3}.
La composición 3 incluye fibras "Dramix FL 45/50" como la
composición 2, pero éstas tienen dosificaciones de 35
kg/m^{3}.
La formulación de las composiciones de hormigón
se ha definido de manera que satisfaga un criterio de resistencia a
la compresión del orden de 50 a 60 MPa, respetando en todo momento
la curva de granulometría en vigor para los hormigones compactados
con rodillo (NF P 98-128). La resistencia a la
compresión medida en cilindros de dimensión 16 x 32 cm, conforme a
la norma en vigor, viene dada en la tabla III. Los ensayos se han
realizado con tres cilindros de hormigón para cada composición 1 a
4.
| Cilindro 1 | Cilindro 2 | Cilindro 3 | media | |
| Composición 1 | 50 Mpa | 54 Mpa | 50 Mpa | 51,3 Mpa |
| Composición 2 | 52 Mpa | 52 Mpa | 52 Mpa | 52,3 Mpa |
| Composición 3 | 61 Mpa | 59 Mpa | 57 Mpa | 59,0 Mpa |
| Composición 4 | 58 Mpa | 57 Mpa | 52 Mpa | 55,7 Mpa |
Para caracterizar el aporte de fibras al nivel de
la capacidad para mantener una carga residual durante un mecanismo
de fisuración del material, se han realizado ensayos de flexión en
prisma. Se ha ensayado con prismas en flexión circular. Teniendo en
cuenta el tamaño de las fibras, se han elegido prismas de grandes
dimensiones, con una longitud de 70 cm, una altura de 20 cm y una
anchura de 15 cm. La distancia entre los puntos de apoyo durante la
flexión era de 60 cm y la distancia entre los puntos de aplicación
de la carga de 20 cm. Cada prisma estaba cortado previamente en
sección central con el fin de localizar la fisura. Un detector
puenteaba este corte y ha permitido controlar los ensayos
directamente en la abertura de la fisura. La figura 3 muestra los
resultados de ensayos comparativos de flexión efectuados para
evaluar las eficacias de diferentes fibras en control de fisuración
del hormigón.
Las curvas 1 a 4 corresponden respectivamente a
las composiciones 1 a 4 definidas precedentemente. La aparición de
la fisura se efectúa bajo un nivel de carga del orden de 25 kN para
las diferentes composiciones.
El prisma obtenido con la composición 1 que
contiene fibras "Twincone" presenta una pérdida de carga
después de la aparición de la fisura hasta 0,2 mm aproximadamente de
abertura, y después las fibras permiten una reanudación de esfuerzo.
A partir de un milímetro de fisura en flexión, que corresponde a la
capacidad de resistencia máxima, las fibras empiezan a romperse, lo
que se traduce en saltos sucesivos de carga y un decrecimiento muy
rápido de la capacidad de resistencia del prisma.
El prisma de la composición 4 según la invención
presenta una ligera pérdida de carga en la aparición de la fisura y
luego una reanudación de esfuerzo. La capacidad de resistencia
máxima se obtiene para una abertura de fisura comprendida entre 1 y
1,5 mm. La capacidad de resistencia disminuye después muy
progresivamente.
Para la composición 2 que incluye fibras
"Dramix FL 45/50" con dosificación de 30 kg, el prisma exhibe
una pérdida de carga muy importante (del orden del 50%) después de
la aparición de la fisura. Por encima de una cierta abertura de
fisura del orden de 1,8 mm, son visibles saltos de carga en la
curva. Estos saltos traducen rupturas de fibras, como en el caso de
la composición 1.
Para la composición 3, que contiene fibras
"Dramix FL 45/50" con dosificaciones de 35 kg, los resultados
son similares a los obtenidos con la composición 2, sólo que el
aumento de la dosificación de fibras permite una capacidad de carga
superior.
La capacidad de reanudación de esfuerzo después
de fisuración es sensiblemente del mismo orden de magnitud para las
composiciones 1, 3 y 4. Las fibras presentan sensiblemente el mismo
potencial con respecto a la fisuración para aberturas restringidas
a 1 mm. Por encima de ello, el comportamiento intrínseco de las
fibras, que conduce a una ruptura o un desgarro, modifica el
comportamiento de una sección fisurada. La fibra de anclaje total
muestra la mayor resistencia del anclaje hasta una abertura de
fisura de 1 mm. Sin embargo, si la fisura se abre más, se asiste a
una ruptura de las fibras y a un descenso muy rápido del efecto de
costura de los bordes de la fisura. Hasta una abertura de fisura de
1 mm, la fibra según la invención muestra una resistencia de
anclaje ligeramente más débil, del orden del 7%, que la obtenida con
una fibra de anclaje total. Por el contrario, la eficacia del
anclaje se conserva en aberturas de fisuras mucho más importantes
que van de 3 a 4 mm, que no es el caso durante el uso de fibras de
anclaje total o de otras fibras.
Aunque la invención se haya descrito en conexión
con un modo de realización particular, es muy evidente que no está
en ningún modo limitada y que incluye todas las equivalencias
técnicas de los medios descritos, así como sus combinaciones si
éstas entran dentro del marco de la invención, de manera que la
extensión de la protección está determinada por el contenido de las
reivindicaciones.
Claims (11)
1. Composición de hormigón compactado con rodillo
reforzado con fibras que contiene granulados, un aglutinante
hidráulico y fibras metálicas de anclaje deformable,
caracterizada porque las fibras metálicas están constituidas
por hilos (10) sensiblemente cilíndricos que contienen una parte
central longitudinal (11) sensiblemente rectilínea que se prolonga
a ambos lados por medio de una porción interpuesta (13) de una
parte de extremo curvado (12) cuya forma es del tipo que impide el
enganche entre dos fibras colindantes, de manera que dichos hilos
tienen
- un diámetro (d) comprendido entre 0,38 y 1,05
mm,
- una longitud total comprendida entre 19 y 80
mm,
- una longitud (l, l') de las partes de extremo
comprendida entre 1,5 y 4 mm,
- un desplazamiento transversal (h, h') entre la
parte central y cada parte de extremo de al menos 0,75 mm,
- un ángulo (\alpha, \alpha') obtuso inferior
o igual a 160º entre cada porción interpuesta y la parte
central,
- un ángulo obtuso entre cada porción interpuesta
y cada parte de extremo, y,
- una resistencia a la tracción mínima de 900
N/mm^{2},
y dicha composición incluye un contenido de
aglutinante hidráulico comprendido entre 180 y 400 kg por metro
cúbico de hormigón, un contenido de agua comprendido entre 90 y 150
litros por metro cúbico de hormigón, una dosificación de fibras
metálicas comprendida entre 25 y 60 kg por metro cúbico de hormigón
y un contenido de aditivo plastificante y/o retardante igual como
máximo al 1,8% en peso del aglutinante
hidráulico.
2. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque los hilos (10) que constituyen las
fibras tienen un diámetro (d) comprendido entre 0,65 y 0,85 mm y
una relación (\lambda) longitud total/diámetro (L/d) comprendida
entre 65 y 85.
3. Composición según la reivindicación 2,
caracterizada porque las fibras tienen una relación
(\lambda) longitud total/diámetro (L/d) del orden de 80.
4. Composición según la reivindicación 3,
caracterizada porque los hilos tienen una longitud total de
60 mm, un diámetro del orden de 0,75 mm y una resistencia a la
tracción mínima de 1.100 N/mm^{2}.
5. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizada porque cada parte de extremo curvado
(12) está formada por una parte rectilínea unida a la parte central
(11) por dicha parte interpuesta (13) que contiene al menos dos
codos.
6. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizada porque incluye un contenido de
aglutinante hidráulico comprendido entre 250 y 300 kg por metro
cúbico de hormigón, un contenido de agua del 4 al 6% del peso de
los constituyentes secos del hormigón, es decir, de 100 a 150 litros
de agua aproximadamente por metro cúbico de hormigón, una
dosificación de fibras metálicas comprendida entre 25 y 50 kg por
metro cúbico de hormigón.
7. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizada porque el contenido de aditivo
plastificante es igual al menos al 0,3% en peso del aglutinante
hidráulico.
8. Procedimiento de realización de firmes
continuos o de zonas industriales sin juntas, caracterizado
porque incluye una etapa de realización de una capa de hormigón
compactado con rodillo reforzado con fibras a partir de la
composición según una de las reivindicaciones precedentes, de forma
que se obtenga una capa de hormigón que presente una resistencia a
la flexión continuamente variable en un intervalo de aberturas de
fisuración extendida, por ejemplo de 0 a 4 mm, y sin ruptura de las
fibras.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la variación de resistencia de dicho
intervalo es inferior en menos del 20% con respecto a su valor
nominal.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque dicha capa de hormigón está cubierta
por una capa de rodadura bituminosa o por un microhormigón
constituido por una mezcla de tres componentes, que son cemento,
arena para relleno que contiene al menos del 10 al 20% de elementos
finos inferiores a 0,080 mm y arena que contiene pocos elementos
finos.
11. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9
caracterizado porque dicha etapa consiste en realizar dicha
capa de hormigón compactado con rodillo reforzado con fibras con un
grosor de 5 a 18 cm para el refuerzo de firmes bituminosos o en
tratamiento contra formación de roderas.
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