HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE LIGERO CON FIBRAS ESTRUCTURALES PARA REHABILITACIÓN DE FORJADOS DE EDIFICIOS.

Comprende un hormigón producido mediante una dosificación estándar,

con utilización de materiales convencionales asociados a áridos ligeros de arcilla expandida, fibras y aditivos químicos, plastificante, superplastificante y cohesionante, éste último consistente en un polvo de metilcelulosa.

Se obtiene un material con características en estado fresco y endurecido bien definidas. El escurrimiento es del orden de 650 mm y reducción a 575 mm en la presencia del anillo japonés, siendo un material homogéneo y con buena capacidad de pasaje por obstáculos. En estado endurecido, presenta densidad en el entorno de 1600 kg/m3, con resistencia mecánica próxima a los 20MPa de resistencia a compresión y 1,2 MPa de resistencia a tracción, a los 28 días. El método comprende aplicar el hormigón producido en la rehabilitación de forjados, en el que el elemento estructural sea la bóveda catalana.

Hormigón autocompactante ligero con fibras estructurales para rehabilitación de forjados de edificios.

Sector de la técnica La presente invención concierne a un hormigón ligero autocompactante con fibras, denominado aquí, HLACF, producido mediante una dosificación estándar, la cual contempla la utilización de materiales convencionales asociados a áridos ligeros de arcilla expandida, fibras estructurales y aditivos químicos (plastificante, superplastificante y cohesionante) .

Estado de la técnica anterior La aplicación de los hormigones convencionales de densidad estándar en estructuras de edificios es práctica común en la industria de la construcción. El refuerzo convencional con barras de acero es utilizado en la mayoría de los casos de aplicación. Por otro lado la introducción de fibras en los hormigones es una técnica que tiene elevada aceptación, puesto que proporciona una respuesta adecuada a las necesidades estructurales presentes en muchas situaciones. Las fibras incorporadas en hormigones son responsables de mejorar la capacidad de absorción de energía del material, así como su ductilidad. Algunos estudios muestran que la energía de fractura de un hormigón convencional puede ser elevada en 40 a 50 veces en respuesta a la introducción de fibras de acero en la mezcla. Las fibras actúan como un puente entre las fisuras formadas, confiriendo resistencia residual a tracción al hormigón.

De la misma manera, los hormigones de baja densidad (hormigones ligeros) están siendo cada vez más aplicados estructuralmente. La posibilidad de reducción del peso propio del hormigón asociado al mantenimiento de la resistencia mecánica permite reducir las cargas aplicadas sobre las fundaciones, lo que resulta en viabilidad técnica y económica.

Ahora bien los hormigones convencionales y los hormigones ligeros requieren energía y mano de obra considerables para que sean realizadas las actividades de puesta en obra y acabado. Una alternativa a dichos problemas es el uso de los hormigones autocompactantes (HAC, o SCC por sus siglas en inglés) , es decir hormigones muy fluidos, homogéneos y estables, capaces de deformarse por acción de su propio peso, llenando todos los sectores del encofrado sin necesidad de vibración interna ni externa y con capacidad para sortear obstáculos (por ejemplo armaduras de refuerzo) , puesto que su utilización permite reducir la mano de obra en el lanzamiento y mejorar la cualidad del acabado de las piezas. Además, los HAC aportan reducción del ruido durante la puesta en obra, lo que permite el hormigonado en locales en que exista el controle sonoro y resulta positivo a la salud de los trabajadores.

En general, un HAC debe presentar elevada fluidez, resistencia a la segregación y habilidad de pasaje por obstáculos (como las barras de armadura) . Con todo, la incorporación de fibras en ese tipo de hormigón puede afectar la citada capacidad o habilidad de pasaje del material a través de los obstáculos, dependiendo del contenido añadido y de la longitud de las fibras. Complicaciones referentes a la homogeneidad del material pueden ocurrir también en el caso de las fibras de acero. La elevada densidad de esas fibras propicia la segregación, siendo necesario elevar la cohesión de la mezcla, lo que reduce la fluidez. Igualmente, la incorporación de áridos ligeros en los HAC demanda elevación de la cohesión, puesto que esos materiales tienden a flotar debido a su baja densidad.

En los documentos WO-A-2006/056205, WO-A-2007/009408, US-A-2007/0163470, CN-A-101139192 y FR-A2919602 se describen diferentes aplicaciones utilizando HACs.

Aunque sean observadas complicaciones como las citadas anteriormente, la literatura técnica es abundante en referencias de HAC con adición de fibras o áridos ligeros. Sin embargo, la combinación de los tres materiales no es comúnmente encontrada y las informaciones respecto a las propiedades del material en estado fresco y endurecido son insuficientes.

A manera de ejemplo cabe señalar que en el reciente congreso internacional SCC2008 celebrado en Chicago (USA) , de las numerosas comunicaciones presentadas (128) sólo una de ellas incidía en este tipo de solución, Tasdemir et al. (2008) "Comparison of workabilitty and mechanical properties of normal and lightweight SCCs with and without steel fibers". En dicha comunicación se describe un HAC (SCC) utilizando fibras de acero y árido ligero de piedrapómez.

La presente invención aporta una propuesta alternativa de un HAC con adición de fibras y áridos ligeros que consigue unas mejores prestaciones respecto al hormigón HAC descrito en la referida comunicación de Tasdemir et al.

Explicación de la invención Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que permita obtener un HAC ligero con fibras es decir un HLACF, que posibilite aplicación estructural de un material de baja densidad y pueda ser lanzado en los más diversos sitios, incluso aquellos que no permiten la vibración del hormigón.

Para ello, la presente invención aporta, en un primer aspecto un hormigón que reúne las prestaciones requeridas para la aplicación estructural, en particular para la rehabilitación de forjados de edificios, asociadas a una baja densidad. Igualmente, el comportamiento en estado fresco es de elevada fluidez y trabajabilidad, estando en el rango de los hormigones autocompactantes.

De acuerdo con la invención se propone un hormigón autocompactante ligero con fibras, del tipo que incluye áridos naturales, áridos ligeros y fibras, caracterizado porque dichos áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido dosificados de modo que aporten una baja densidad (de 1.400 a 1.800 kg/m3) asociada a la posibilidad de bombeo de la mezcla, las fibras son fibras estructurales (de acero o de poliéster) y se utiliza al menos un aditivo químico plastificante, una carga calcárea y un aditivo cohesionante de metilcelulosa.

Con el fin de alcanzar las prestaciones requeridas, se ha utilizado una relación agua/cemento en el entorno de 0, 45, consumo de cemento entre 425 y 475 kg/m3 y un total de finos entre 550 y 650 kg/m3. Los áridos naturales utilizados son provenientes del machaqueo y consisten en una arena 0-4 mm y un árido 4-10 mm. Los áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido utilizados en dos tamaños y densidades. El árido ligero 6-16 mm tiene densidad 325 ± 50 kg/m3 y el árido ligero 3-10 mm tiene densidad 550 ± 50 kg/m3. El esqueleto granular ha sido dosificado de modo a aportar baja densidad asociada a posibilidad de bombeo de la mezcla. La adición de fíller o carga calcárea y aditivos químicos plastificante, superplastificante y cohesionante es absolutamente imprescindible a la obtención del hormigón propuesto. Como cohesionante se utiliza un polvo de metilcelulosa, el cual permite conseguir una sinergia entre los materiales componentes de la mezcla aunque ellos presenten diferentes densidades. Por ultimo, se han utilizado fibras estructurales (de acero o de poliéster) de 30 mm de longitud y 0, 5 mm de diámetro, en el entorno de 0, 4%, en volumen.

El uso combinado de áridos naturales de densidad estándar y áridos ligeros responde a la necesidad de conseguir cierta trabajabilidad en base al esqueleto granular, que en este caso se obtiene mejor con los áridos naturales que no con las arenas artificiales procedente del machaqueo de áridos artificiales de mayor tamaño. Los áridos ligeros se dejan para la fracción mayor de los áridos. Asimismo, la razón de la incorporación del fíller es por un lado, mejorar aspectos de la trabajabilidad y, por otro lado, incidir en la resistencia mecánica del hormigón, actuando como material fino y mejorando la compacidad de la matriz de cemento.

El uso combinado de los aditivos, plastificante y superplastificante, tiene como objetivo la obtención de una elevada fluidez juntamente con el mantenimiento de dicha fluidez con el tiempo. El aditivo cohesionante es necesario, puesto que la obtención de cohesión por medio del aumento del material fino presente en la mezcla implica en aumento en la compacidad de la pasta y consecuente elevación del peso propio del hormigón. Así, el uso del aditivo cohesionante ha sido imprescindible y ha resultado en hormigones homogéneos, trabajables y de bajo peso. La tendencia a la flotabilidad del árido ligero ha sido controlada y las fibras han sido igualmente distribuidas por todo el hormigón.

El vertido de los componentes en la amasadora se ha hecho de forma manual y en orden inverso al tamaño del árido; empezando por los áridos... [Seguir leyendo]

1. Hormigón autocompactante ligero con fibras, del tipo que incluye áridos naturales y áridos ligeros y fibras, caracterizado porque dichos áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido dosificados de modo que aporten una baja densidad (entre 1.400 a 1.800 kg/m3) asociada a la posibilidad de bombeo de la mezcla, las fibras son fibras estructurales (de acero o de poliéster) y se utiliza al menos un aditivo químico plastificante, una carga calcárea y un aditivo cohesionante de metilcelulosa.

2. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo cohesionante de metilcelulosa se aporta en polvo.

3. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza además un aditivo superplastificante.

4. Hormigón según la reivindicación 3, en donde dicho aditivo químico superplastificante se escoge de un grupo que comprende los reductores de agua a base de policarboxilatos (con consumo entre 1, 8 y 2, 1% sobre el peso de cemento) .

5. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo químico plastificante se escoge de un grupo que comprende los reductores de agua polifuncionales (con consumo entre 0, 5 y 0, 7% sobre el peso de cemento) .

6. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha carga calcárea está entre 75 y 125 kg/m3.

7. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas fibras estructurales (de acero o de poliéster) son de aproximadamente 30 mm de longitud y aproximadamente 0, 5 mm de diámetro utilizándose en el entorno del 0, 4%, en volumen del total del hormigón.

8. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta:

una relación agua/cemento en el entorno de 0, 45;

un consumo de cemento entre 425 y 475 kg/m3, y un total de finos entre 550 y 750 kg/m3, en donde los áridos naturales utilizados son provenientes del machaqueo y consisten en una arena 0-4 mm y un árido 4-10 mm.

9. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque los áridos ligeros son de arcilla expandida y han sido utilizados en al menos dos tamaños y densidades distintos.

10. Hormigón según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos áridos ligeros comprenden:

un árido ligero 6-16 mm de densidad 325 ± 50 kg/m3, y un árido ligero 3-10 mm de densidad 550 ± 50 kg/m3, habiéndose dosificado el esqueleto granular de manera que se aporte la citada baja densidad asociada a posibilidad de bombeo de la mezcla.

11. Hormigón según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque presenta autocompactabilidad en estado fresco, con diámetro de apertura en el ensayo de escurrimiento del orden de 650 mm y reducción a 575 mm en la presencia del anillo japonés, con buena capacidad de pasaje por obstáculos.

12. Hormigón según la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una densidad en estado endurecido en el entorno de 1600 kg/m3, con una resistencia mecánica en el entorno de 20 MPa de resistencia a compresión y 1, 2 MPa de resistencia a tracción, a los 28 días.