Método y planta para producir un perfil de fibra de vidrio para usarse como un elemento de refuerzo para fortalecer una pared de excavación.

Un método para producir un perfil (15) hecho de fibras de vidrio (5A,

5B) para usarse para fortalecer una pared de excavación, dicho método que comprende las etapas de:

impregnar dichas fibras de vidrio (5A, 5B) con una resina de polímero;

- orientar dichas fibras de vidrio (5A, 5B) de acuerdo con una dirección longitudinal y disponer estas fibras para así configurar un perfil que se extiende axialmente (15);

- comprimir las fibras de vidrio más externas (5B) de dicho perfil (15) en intervalos axiales a través de un elemento de compresión sustancialmente en forma de hilo (8) para así impartir una forma corrugada, sustancialmente correspondiente a la forma corrugada del perfil terminado, a la combinación de la superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) y el elemento de compresión en forma de hilo;

- someter dicho perfil (15) a un proceso de polimerización, caracterizado por dicha superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) que tiene una forma sinusoidal con respecto a un plano de sección transversal axial.

Método y planta para producir un perfil de fibra de vidrio para usarse como un elemento de refuerzo para fortalecer una pared de excavación Campo de la invención La presente invención cae dentro del alcance de producción de elementos de refuerzo para fortalecer el frente de la excavación de un túnel. Más exactamente, la presente invención se refiere a un perfil de fibra de vidrio con mayores propiedades de resistencia a la extracción que los perfiles convencionales usados para el mismo propósito. La presente invención además se refiere a un método para producir este perfil de fibra de vidrio a través de un número limitado de etapas a costos relativamente limitados. La presente invención además se refiere a una planta para implementar el método, es decir para producir el perfil de fibra de vidrio de acuerdo con la invención.

Estado de la técnica

Como se conoce en el campo de fortalecer las paredes de excavación de túneles, los elementos de fibra de vidrio se han usado por muchos años, especialmente en la presencia de arcilla y suelos incoherentes. Estos elementos pueden usarse para fortalecer el frente de la excavación y además como elementos de clavado radiales. Además se conoce que los perfiles de fibra de vidrio se conectan al suelo que los rodea mediante cemento. En otras palabras, cada perfil se entierra en un mortero de cemento después de haberse insertado dentro de una preperforación adecuada hecha en la pared que va a fortalecerse. La disposición de los perfiles, su longitud y su densidad (es decir número por metro cuadrado) varía de acuerdo con las condiciones de operación. Los perfiles de fibra de vidrio usualmente tienen una sección transversal sólida o alternativamente una cavidad axial que se usa para la inserción del mortero de cemento.

Las Figuras 1 a la 3 son con relación a un perfil de fibra de vidrio (10) usado convencionalmente. Como se muestra, el perfil tiene una sección circular internamente hueca con un diámetro exterior que varía, en la mayoría de los casos, desde 55 hasta 70 milímetros. El perfil (10) se produce usualmente a través de un proceso de pultrusión durante el cual la fibra de vidrio, previamente impregnada con una base de polímero, pasa a través de un troquel calentado que tiene forma circular. Con referencia a la Fig. 1, al final del proceso de pultrusión, la superficie exterior (1A) del perfil (1) se maquina para mejorar su adhesión al mortero de cemento. En particular, el maquinado consiste en producir una ranura (2) mediante la eliminación del material a través del fresado del perfil, el corte de parte de las fibras longitudinales que forman el perfil, la reducción de la sección transversal resistente del mismo. Como se muestra, esta ranura se extiende en una espiral de una forma similar a una rosca.

Con referencia a la Fig. 3, durante la instalación del perfil (10) el mortero de cemento (5) se inserta entre la superficie exterior (1A) del perfil (1) y la preperforación a través de válvulas o a través de otros elementos funcionalmente equivalentes. En el caso específico de las válvulas, estas se posicionan en puntos longitudinales del perfil. El mortero de cemento (MC) alcanza las válvulas a través de tuberías (no mostradas) , las cuales se posicionan dentro de la cavidad longitudinal (3) del perfil (1) para subsecuentemente distribuirse alrededor de la superficie relativa (1A) , que ocupa además la ranura en espiral (2) como se muestra claramente en la Fig. 3. Durante cualquier tensión de tracción (T) en el perfil, el mortero de cemento (MC) dispuesto en la ranura (2) se somete a una acción de corte que ofrece una baja resistencia a la retirada del perfil. La forma geométrica del perfil (1) de hecho, provoca una interrupción longitudinal de las fibras de vidrio posicionadas externamente. Estas fibras son en la práctica sustancialmente cortadas y por lo tanto no pueden contribuir a la resistencia a la tensión (TS) . Además se ha visto que debido a la disminución de la sección transversal resistente provocada por la eliminación del material, los perfiles de fibra de vidrio usados actualmente incluso no ofrecen una resistencia a la tensión aceptable.

Se conocen métodos además en donde una rosca o tela metálica se envuelve alrededor de un perfil hecho mediante fibras de vidrio las cuales subsecuentemente se polimerizan. Después de la polimerización, la rosca o tela metálica se retira del perfil, dejando en el mismo una huella negativa la cual forma la corrugación del perfil. Tales métodos, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, se describen por ejemplo en los documentos anteriores JP-57-18484, EP-0667228, EP-0733456. En estos casos, la corrugación del perfil no se determina antes de la polimerización del perfil, sino que se deriva de la huella que se deja por la rosca o tela metálica la cual se debe retirar necesariamente después del proceso de polimerización.

Por lo tanto, el propósito principal de la presente invención es proporcionar un nuevo perfil de fibra de vidrio y un nuevo método para producir este perfil el cual permita vencer los inconvenientes mencionados anteriormente.

Dentro de este propósito un primer objetivo de la presente invención es proporcionar un perfil de fibra de vidrio el cual tiene una alta resistencia a la retirada, mayor que la alcanzable a través de soluciones convencionales.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método para producir este perfil de fibra de vidrio el cual incluye un número limitado de etapas fácilmente producidas a costos competitivos.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un perfil y un método los cuales sean confiables y se implementen relativamente fácil a costos competitivos. Un propósito más de la presente invención es proporcionar una planta que permita la implementación del método de acuerdo con la presente invención.

Resumen de la invención La presente invención por lo tanto se refiere a un perfil de fibra de vidrio para usarse como elemento de refuerzo para fortalecer una pared de excavación, por ejemplo en el campo de producir galerías y/o túneles. El perfil de acuerdo con la invención comprende un cuerpo que se extiende axialmente formado por fibras de vidrio ancladas en una resina de polímero a través de un proceso de polimerización. El perfil se caracteriza porque la superficie exterior tiene una tendencia corrugada, que tiene la intención de indicar una tendencia sustancialmente ondulada con respecto a un plano de sección transversal axial del perfil. En particular, esta tendencia corrugada se define por un grado diferente de compresión de las fibras más externas del perfil. En la práctica, de acuerdo con la invención las fibras de vidrio más externas se comprimen en intervalos axiales y mantienen su integridad para mantener la sección transversal resistente del perfil. Se ha visto que la tendencia corrugada de la superficie exterior del perfil aumenta ventajosamente la resistencia a la retirada de las misma cuando el mortero de cemento destinado a rodear el perfil se somete principalmente a la compresión y ya no al corte, como es en cambio el caso en perfiles convencionales.

La presente invención además se refiere a un método para producir un perfil de fibra de vidrio de acuerdo con la presente invención. El método proporciona la impregnación de las fibras de vidrio con una resina de polímero y la subsecuente orientación de las mismas de acuerdo con una dirección axial, disponiéndolas para así configurar un perfil que se extiende axialmente. El método de acuerdo con la invención proporciona la compresión de las fibras de vidrio más externas en intervalos axiales para así impartir una tendencia corrugada a la superficie exterior del perfil, es decir una tendencia ondulada considerada con respecto a un plano de sección transversal axial del perfil. El perfil se somete subsecuentemente a un proceso de polimerización que ancla la estructura del perfil.

De acuerdo con la invención, las fibras más externas se comprimen a través de un elemento de compresión en forma de hilo el cual, por ejemplo, puede formarse de un hilo hecho de poliéster, fibras de vidrio u otro material funcionalmente equivalente. El elemento de compresión en forma de hilo puede retirarse después de la terminación del proceso de polimerización o, más preferentemente y de manera ventajosa, puede permanecer incorporado y encerrado dentro del perfil en el proceso de polimerización. De acuerdo con la invención, la compresión de las fibras de vidrio más externas del perfil es tal que la superficie exterior (15b) de dicho perfil y el elemento de compresión en forma de hilo tienen a la vez una forma corrugada en conjunto la cual corresponde sustancialmente... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir un perfil (15) hecho de fibras de vidrio (5A, 5B) para usarse para fortalecer una pared de excavación, dicho método que comprende las etapas de:

impregnar dichas fibras de vidrio (5A, 5B) con una resina de polímero;

- orientar dichas fibras de vidrio (5A, 5B) de acuerdo con una dirección longitudinal y disponer estas fibras para así configurar un perfil que se extiende axialmente (15) ;

- comprimir las fibras de vidrio más externas (5B) de dicho perfil (15) en intervalos axiales a través de un elemento de compresión sustancialmente en forma de hilo (8) para así impartir una forma corrugada, sustancialmente correspondiente a la forma corrugada del perfil terminado, a la combinación de la superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) y el elemento de compresión en forma de hilo;

- someter dicho perfil (15) a un proceso de polimerización, caracterizado por dicha superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) que tiene una forma sinusoidal con respecto a un plano de sección transversal axial.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichas fibras de vidrio (5A, 5B) se disponen alrededor de un núcleo cilíndrico para así configurar dicho perfil que se extiende axialmente (15) , dicho perfil (15) que se retira de dicho núcleo cilíndrico después de dicho proceso de polimerización.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el elemento de compresión en forma de hilo (8) se enrolla en una espiral alrededor de dicho perfil (15) .

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicho elemento de compresión en forma de hilo (8) se enrolla con un paso en espiral sustancialmente constante.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicho elemento de compresión en forma de hilo (8) se enrolla con un paso en espiral sustancialmente constante para una primera longitud axial predeterminada de dicho perfil y con un paso en espiral sustancialmente comparable al espesor del elemento en forma de hilo para una segunda longitud axial predeterminada.

6. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho elemento de compresión en forma de hilo (8) es un hilo no metálico.

7. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de compresión sustancialmente en forma de hilo (8) permanece incorporado dentro del perfil (15) después del proceso de polimerización.

8. Una planta (100) para producir un perfil (15) hecho de fibras de vidrio (5A, 5B) para usarse como elementos de refuerzo para fortalecer una pared de excavación, dicha planta (100) que comprende

- al menos un tanque de impregnación (5) para impregnar dichas fibras de vidrio (5A, 58) con una resina de polímero;

- medios de disposición y orientación (51, 52) de dichas fibras de vidrio (5A, 5B) para orientarlas de acuerdo con dicha dirección axial X y para disponerlas para así configurar un perfil que se extiende sustancialmente de forma axial (15) ;

- medios de compresión (80) que comprenden un elemento de compresión sustancialmente en forma de hilo

(8) para comprimir las fibras de vidrio más externas (5B) de dicho perfil (15) en intervalos axiales para así impartir una forma corrugada, sustancialmente correspondiente a la forma corrugada del perfil terminado, a la combinación de la superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) y el elemento de compresión en forma de hilo;

- medios de polimerización para polimerizar dicho perfil; caracterizado pordicha superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) que tiene una forma sinusoidal con respecto a un plano de sección transversal axial.

9. La planta (100) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicha planta comprende los medios de halar (60) para halar dicho perfil (15) en dirección axial.

10. La planta de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en donde dichos medios de compresión (80) comprenden una unidad de enrollado (70) para enrollar un elemento de compresión en forma de hilo (8) en una espiral alrededor de dicho perfil (15) .

11. La planta (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde dicha unidad de enrollado (70) se regula tal que dicho enrollado se realiza con un paso de espiral constante.

12. La planta (100) de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la velocidad de enrollado de dicho elemento de compresión en forma de hilo (8) alrededor de dicho perfil (15) se regula como una función de la velocidad de halar axial establecida por dichos medios de halar.

13. Un perfil (15) hecho de fibras de vidrio (5A, 5B) para fortalecer una pared de excavación, dicho perfil (15) que comprende un cuerpo que se extiende axialmente formado por dichas fibras de vidrio (5A, 5B) ancladas en una resina de polímero a través de un proceso de polimerización, dicho perfil (15) que tiene una superficie exterior (15B) con una forma corrugada con respecto a un plano de sección transversal axial de dicho perfil (15) , dicha

forma corrugada que se define por un grado diferente de compresión de las fibras de vidrio más externas (5B) de dicho perfil (15) , obtenidas por medio de un elemento de compresión sustancialmente en forma de hilo (8) , caracterizado porque dicha superficie exterior (15B) de dicho perfil (15) tiene una forma sinusoidal con respecto a un plano de sección transversal axial.

14. El perfil (15) de acuerdo con la reivindicación 13, en donde dicha superficie exterior (15B) tiene una forma corrugada definida por una porción cóncava (16) y por una porción convexa (17) las cuales se extienden en una espiral que alterna en dirección axial.

15. El perfil (15) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 13 a la 14, en donde el elemento de 20 compresión sustancialmente en forma de hilo (8) se incorpora al perfil (15) .