Material de refuerzo de fibras, productos fabricados a partir del mismo y procedimiento para fabricar el mismo.

Un material de refuerzo de fibras, que comprende:

una pluralidad de hebras poliolefínicas de monofilamentos,

retorcidas para formar un haz de fibras, siendo el grado de retorcimiento mayor aproximadamente 0,36 vueltas/cm.

Material de refuerzo de fibras, productos fabricados a partir del mismo y procedimiento para fabricar el mismo Antecedentes de la invención

Campo de la invención La presente divulgación hace referencia a un material de refuerzo y, más concretamente, a un material de fibra sintética para proporcionar tanto refuerzo estructural como de control de grietas a los materiales de construcción.

El documento JAP 60 21559 A desvela fibras de refuerzo obtenidas trenzando hilos donde los hilos tienen un valor de denier de 200-5000.

El documento US 4.524.101 desvela un procedimiento de refuerzo para reforzar una matriz tal como cemento u hormigón que implica el uso de un hilo que tiene un tamaño de 200-3000.

Descripción de los antecedentes de la invención Es bien sabido que la incorporación de un componente de refuerzo a los materiales de construcción, como, por ejemplo, materiales cementosos, ladrillos, asfalto y similares mejora la integridad estructural del material y reduce las probabilidades de que se agrieten. Cuando se incorpora a materiales cementosos como, por ejemplo, el hormigón, el componente de refuerzo se añade para reducir el efecto de dos principales deficiencias estructurales: 1) baja resistencia a la tracción; y 2) baja resistencia a la rotura. La resistencia a la tracción del hormigón es relativamente baja porque el hormigón, cuando está encofrado, normalmente contiene múltiples micro-grietas. La rápida propagación de estas micro-grietas bajo la tensión aplicada es la responsable de la baja resistencia a la tracción del material. Debido al uso generalizado y las muchas aplicaciones del hormigón, se han llevado a cabo investigaciones considerables para reducir los efectos de sus propiedades estructurales deficientes.

Entre los materiales de refuerzo típicos que se añaden a los materiales cementosos se incluyen, por ejemplo, varias capas de tela metálica o fibras de refuerzo. En esta técnica, se conocen múltiples aditivos de fibra de refuerzo que proporcionan características de resistencia a los materiales de construcción. Entre las fibras de refuerzo típicas se incluyen las fibras de amianto, fibras de vidrio, fibras de acero, fibras minerales y fibras de celulosa. Algunas fibras de refuerzo son más adecuadas que otras para algunas aplicaciones concretas. Por ejemplo, las fibras de amianto son conocidas por proporcionar un refuerzo efectivo pero, debido a que son perjudiciales para el medio ambiente y la salud, no se usan ampliamente. Además, las fibras de vidrio y las fibras de acero son relativamente caras y tienen tendencia a descomponerse en los materiales cementosos. Las fibras de acero normalmente se descomponen en la superficie del material reforzado con fibras, mientras que las fibras de vidrio se descomponen continuamente como resultado de la naturaleza alcalina del cemento. También, debido a las características físicas y químicas de las fibras de acero, hay cierta dificultad para distribuir de forma uniforme la fibra de acero por la mezcla. Además, hay algunas deficiencias físicas y operativas inherentes a la fibra de vidrio que reducen su efectividad. Entre dichas deficiencias se incluyen, por ejemplo, el rebote en aplicaciones de hormigón al aire libre, y un coste de los equipos relativamente alto debido al desgaste de los equipos ocasionado por el contacto con las fibras de acero.

Es conocido que el hormigón tiene tendencia a contraerse tras haberse fraguado, debido a la evaporación del exceso de agua de la mezcla. La contracción plástica es la causa de la formación de grietas de contracción poco después del vertido del hormigón, que debilitan la matriz del mismo. A diferencia de otros materiales fibrosos, las fibras sintéticas son conocidas por reducir las grietas ocasionadas por la temprana contracción plástica. Por ejemplo, una fibra fibrilada formada a partir de una capa de poliolefina, se ha usado con éxito para evitar o reducir las grietas. Las fibras se estiran múltiples veces y a continuación se cortan siguiendo líneas al menos parcialmente transversales a la dirección de orientación. De este modo las fibras se fibrilan. Cuando se mezclan con materiales cementosos, de forma que crean deformaciones para mejorar el anclaje y la unión en la matriz de hormigón, las fibras cortadas se disponen por toda la mezcla, se abren para formar mallas, y de este modo mejorar las características de resistencia y unión de la matriz cementosa.

Se han llevado a cabo algunos avances en el área del refuerzo de fibras para proporcionar una mayor dureza y durabilidad, y reducir el agrietamiento en la matriz de los materiales de construcción, como el hormigón. Sin embargo, las fibras reforzadas de las técnicas anteriores tienen varias desventajas que debilitan o limitan su efectividad. Por consiguiente, se necesita una fibra de refuerzo mejorada que confiera mejores propiedades estructurales a los materiales de construcción a los cuales se añadan. En particular, existe la necesidad de una fibra de refuerzo sintética que, cuando se añada por ejemplo a materiales cementosos, proporcione un material de construcción que presente una menor permeabilidad, mayor resistencia a la fatiga, mayor dureza y menor contracción plástica.

Sumario de la invención De acuerdo con la invención actual, se proporciona un material de refuerzo de fibra, que comprende: una pluralidad de hebras poliolefínicas de monofilamentos en la que las hebras son de 350-6000 denier por filamento trenzado para formar un haz de fibras, siendo el grado de trenzado mayor de aproximadamente 0, 9 giros/pulgada (aproximadamente 0, 36 giros/cm) .

Ventajosamente, el grado de trenzado es menor de aproximadamente 2, 2 giros/pulgada (aproximadamente 0, 87 giros/cm) .

Preferentemente, el grado de intervalos de giro de mayor de aproximadamente 0, 9 giros por pulgada (aproximadamente 0, 36 giros/cm) a aproximadamente 1, 1 giros/pulgada (aproximadamente 0, 43 giros/cm) .

Convenientemente, las hebras son un copolímero formado de polipropileno y polietileno.

Ventajosamente, el copolímero es de aproximadamente el 75-80 por ciento en peso de polipropileno y aproximadamente el 20-25 por ciento en peso de polietileno.

Convenientemente, el polipropileno es un polipropileno de bajo punto de fusión y el polietileno es un polietileno de alta densidad.

Preferentemente, la longitud del componente es de aproximadamente 19 a 60 mm.

Ventajosamente, el haz de fibras no está interconectado.

Convenientemente, los monofilamentos son no fibrilantes.

Preferentemente, el material cementoso comprende el material de refuerzo de fibra.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona también un procedimiento para formar un material de refuerzo de fibra que comprende:

retorcer múltiples hebras de monofilamentos en el que las hebras son de 350-6000 denier por filamento a al menos 0, 9 giros/pulgada (aproximadamente 0, 36 giros/cm) para formar un haz de fibras.

Ventajosamente, el grado de trenzado es menor de aproximadamente 2, 2 giros/pulgadas (aproximadamente 0, 87 giros/cm) .

Preferentemente, el procedimiento de refuerzo de un material comprende mezclar el material de refuerzo de la fibra con un material cementoso.

Breve descripción de los dibujos Las características y ventajas de la presente invención pueden comprenderse mejor haciendo referencia a las ilustraciones adjuntas, donde los números de referencia designan los elementos correspondientes y donde:

La FIG. 1 ilustra una comparación entre las superficies de las grietas en bloques que contienen diferentes cantidades de la mezcla de fibras sintéticas de la presente divulgación, basándose en un porcentaje por volumen; La FIG. 2 ilustra una comparación entre las relaciones longitud / anchura de las grietas en bloques que contienen diferentes cantidades de la mezcla de fibras sintéticas de la presente divulgación, basándose en porcentaje por volumen; La FIG. 3 ilustra una comparación entre el tiempo hasta de la aparición de la primera grieta en bloques que contienen diferentes cantidades de la mezcla de fibras sintéticas de la presente divulgación, basándose en porcentaje por volumen; La FIG. 4 ilustra una comparación entre las superficies de las grietas entre los bloques de control y los bloques que contienen diferentes cantidades de la mezcla de fibras sintéticas de la presente divulgación, basándose en porcentaje por volumen; La FIG. 5 ilustra una comparación entre el área de las grietas como porcentaje de control en bloques que contienen diferentes cantidades de la mezcla de fibras sintéticas de la presente divulgación, basándose en porcentaje por volumen; La FIG. 6 ilustra una comparación de la reducción del área de las grietas... [Seguir leyendo]

1. Un material de refuerzo de fibras, que comprende:

una pluralidad de hebras poliolefínicas de monofilamentos, retorcidas para formar un haz de fibras, siendo el grado de retorcimiento mayor aproximadamente 0,36 vueltas/cm.

2. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que el grado de retorcimiento es menor de aproximadamente 0,87 vueltas/cm.

3. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que el grado de retorcimiento varía desde mayor de aproximadamente 0,36 vueltas/cm hasta aproximadamente 0,43 vueltas/cm.

4. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que las hebras son de 350-6000 deniers por filamento.

5. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que las hebras son un copolímero formado de polipropileno y polietileno.

6. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 5, en el que el copolímero es aproximadamente 75-80 por ciento en peso de polipropileno y aproximadamente 20-25% en peso de polietileno.

7. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 5, en el que el polipropileno es un polipropileno de bajo punto de fusión y el polietileno es un polietileno de alta densidad.

8. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que la longitud del componente es aproximadamente 19 a 60 mm.

9. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que el haz de fibras no está interconectado.

10. El material de refuerzo de fibras de la reivindicación 1, en el que los monofilamentos son no fibriladores.

11. Un material cementoso que comprende el material de refuerzo de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Un procedimiento de formar un material de refuerzo de fibras, que comprende:

retorcer múltiples hebras de monofilamentos a al menos 0,36 vueltas/cm para formar un haz de fibras.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que el grado de retorcimiento es menor de aproximadamente 0,87 vueltas/cm.

14. Un procedimiento de reforzar un material, que comprende mezclar el material de refuerzo de fibras de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 con un material cementoso.