Acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos y composición de cemento que contiene dicho acelerador.

Acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos que comprende el siguiente contenido en peso:

- 25 a 35% de al menos un clinker sulfo-aluminoso

,

- 45 a 55% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4g l-1 en agua a 20ºC y

- 10 a 20% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4g l-1 en agua a 20°C,

conteniendo dicho clinker compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio. La composición de cemento que contiene dicho acelerador de fraguado y de endurecimiento se puede usar a temperaturas de 5ºC a 35ºC y para obtener un hormigón proyectado o un mortero de sellado o de calado con mejor resistencia mecánica a la compresión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2013/053086.

Solicitante: CIMENTS FRANCAIS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: Tour Ariane - Quartier Villon 5, Place de la Pyramide 92800 Puteaux FRANCIA.

Inventor/es: LE ROLLAND, BRUNO, GRELAUD, JEAN-PIERRE, SOTH,Ratana.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > C04B40/00 (Procesos, en general, para influenciar o modificar las propiedades de las composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial, p. ej. para influenciar o modificar su aptitud al fraguado o endurecimiento (seleccionando ingredientes activos C04B 22/00 - C04B 24/00; endurecimiento de una composición bien definida C04B 26/00 - C04B 28/00; preparación de materiales porosos, celulares o aligerados C04B 38/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial... > C04B28/04 (Cementos Portland)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial... > C04B28/16 (que contienen anhidrita)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Función, propiedades o empleo de morteros, hormigón... > C04B111/70 (Lechada de cemento)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Funciones o propiedades de los ingredientes activos > C04B103/12 (Aceleradores de fraguado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Funciones o propiedades de los ingredientes activos > C04B103/14 (Aceleradores de endurecimiento)

PDF original: ES-2546052_A2.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos y composición de cemento que contiene dicho acelerador

La presente invención tiene por objeto un acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerante hidráulico, las composiciones de cementos que contienen dicho acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerante hidráulico, así como sus utilizaciones, en particular, en hormigones proyectados o morteros de sellado y de calado. El hormigón proyectado es un producto transportado a una gran velocidad por aire comprimido a través de un tubo y proyectado en una superficie o un soporte al cual debe adherir. Las composiciones de hormigón proyectado permiten aplicar una capa de aglomerante hidráulico sobre soportes que presentan una inclinación, bóvedas o voladizos. A título de ejemplo se puede citar, en particular, todas las paredes de galerías subterráneas o de túneles. Estas composiciones deben ser suficientemente fluidas para ser bombeables, y también suficientemente firmes para adherirse a la pared sobre la cual se proyectan sin fluir a lo largo de ésta. Además de estas dificultades, el experto en la técnica debe también tener en cuenta otros factores, tales como la temperatura del medio, que puede variar en función del lugar y el momento de aplicación del hormigón proyectado. La temperatura del medio influye mucho sobre las resistencias del hormigón a corto y largo plazo. Si el medio es demasiado frío el hormigón no presentará resistencias mecánicas satisfactorias a corto plazo. Si el medio es demasiado caliente la resistencia mecánica a largo plazo será inferior a lo que se puede esperar normalmente. Los morteros de sellado y de calado permiten fijar barras de anclaje en obras en hormigón muy solicitadas, gracias a unas resistencias al arrancamiento muy elevadas. Se pueden utilizar cualquiera que sea la configuración de la obra (techo, pared y suelo) . Se presentan generalmente en forma de “premezcla” lista para el uso (mezcla de aglomerantes, arenas y adyuvantes) y se emplean después de amasado con agua bien sea manualmente o bien mecánicamente (por bombeo) . Al contrario que los morteros de sellado, los morteros de calado son fluidos, aseguran un relleno fácil de las cavidades, tal como para el calado de máquinas pesadas o de fuertes vibraciones (turbinas, máquinas herramientas, centrifugadoras…) creando un soporte homogéneo, uniforme y resistente. En estas aplicaciones (sellado o calado) , la resistencia a temprana edad es indispensable para responder a los plazos cortos impuestos por este tipo de trabajos. Se pueden obtener utilizando como aglomerante un cemento Portland de clase R (de endurecimiento rápido) ;

pero a menudo se requieren resistencias mecánicas muy elevadas a corto plazo, y no se pueden obtener sino por la utilización de cementos especiales de tipo aluminoso o sulfoaluminoso. Estos aglomerantes especiales ofrecen por otra parte la ventaja, cuando se formulan juiciosamente, de conducir a la obtención de retirada reducida o incluso compensada, propiedad buscada en este tipo de aplicación.

Además, la temperatura del medio circundante tiene también una influencia sobre las resistencias mecánicas a corto plazo y a largo plazo de las composiciones de mortero de sellado y de calado. El experto en la técnica debe disponer de una composición que puede seguir siendo fluida y manipulable durante un período más o menos largo, pero que evoluciona hacia una consistencia más firme o hacer fraguar rápidamente a partir del momento en que se aplica. Esta última dificultad puede ser satisfecha por la adición de un acelerador de fraguado y de endurecimiento a la composición. A título de aceleradores de fraguado y de endurecimiento conocidos por el experto en la técnica citaremos, en particular, las sales de nitratos, las sales de cloro, los alcanolaminas, los formaldehídos, los tiocianatos, las suspensiones coloidales de sílice o los aluminatos alcalinos. Sin embargo, estos aceleradores de fraguado o de endurecimiento pueden alterar las características mecánicas de resistencia a largo plazo, y sobre todo no permiten obtener a muy corto plazo (3 horas) tales resistencias mecánicas suficientemente elevadas, sobre todo a baja temperatura, tales como a temperaturas inferiores a 10ºC, o incluso del orden de 5ºC. El uso de los cementos o clinkeres aluminosos y sulfo-aluminosos como aceleradores de fraguado y de endurecimiento se conoce también por el experto en la técnica. Sin embargo, el empleo de aceleradores de fraguado o de endurecimiento tales como los cementos o clinkeres aluminosos y sulfo-aluminosos es delicado. En efecto, cualquier modificación o error de dosificación en la combinación de este tipo de acelerador con un aglomerante hidráulico (cemento Portland) puede, en función de la temperatura del medio, inhibir o acelerar las reacciones de hidratación de este aglomerante, volviendo difícilmente controlables los resultados mecánicos del conjunto aglomerante hidráulico/acelerador. Globalmente, estos aceleradores de fraguado y de endurecimiento se conocen por sus acciones a temperaturas corrientes (alrededor de 20ºC) , pero no se adaptan inevitablemente a un uso en condiciones de temperaturas más “extremas”. Existe una necesidad, para el experto en la técnica que desea emplear composiciones de aglomerantes hidráulicos a temperaturas altas o bajas (de + 5ºC a + 35ºC) , y que desea obtener resistencias satisfactorias a corto y largo plazo (superiores a 0, 4 MPa, a las 3 horas; y superiores a 30 MPa, a 28 días) , de disponer de un acelerador de fraguado y de endurecimiento que no pone en peligro la integridad de la estructura a largo plazo.

Un objetivo de la presente invención es por lo tanto proponer un acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos que atenúan los inconvenientes antes citados. Otro objetivo de la presente invención es proponer un acelerador de fraguado y de endurecimiento para composiciones de cementos adaptadas para el empleo de morteros de sellado, de morteros de calado, o de hormigones proyectados, y más concretamente adaptadas para la aplicación a bajas o elevadas temperaturas, requiriendo una resistencia mecánica a la compresión (Rc) elevada a corto plazo conservando al mismo tiempo una buena resistencia mecánica a la compresión (Rc) a largo plazo. La presente invención permite responder a estos distintos objetivos gracias a un acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos que incluyen las siguientes proporciones en masa: 25 a 35% de al menos un clinker sulfo-aluminoso, de 45 a 55% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4 g.L-1 en agua a 20ºC, y -de 10 a 20% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4 g.L-1 en agua a 20ºC, Conteniendo dicho clinker compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio. En la presente invención las solubilidades se consideran en el agua pura a una temperatura de 20ºC. Las fases mineralógicas se indican por su nombre usual seguido de su notación química del cemento. Los compuestos primarios están representados en la notación química del cemento por: C para CaO, S para SiO2, A para Al2O3 $ para SO3, H para H2O; esta notación se utiliza en el conjunto del presente texto. En el marco de la presente invención, el acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos está destinado a ser añadido a un aglomerante hidráulico para formar una composición de cemento. Por “aglomerante hidráulico”, se entiende un aglomerante hidráulico en el sentido de la norma EN 197-1, y, en particular, la definición del párrafo 4: de “material mineral finamente molido que, amasado con agua forma una pasta que hace fraguar y endurece a continuación de reacciones... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Acelerador de fraguado y de endurecimiento de aglomerantes hidráulicos que incluyen las siguientes proporciones en masa: 25 a 35% de al menos un clinker sulfo-aluminoso, -de 45 a 55% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4 g.L-1 en agua a 20ºC, y de 10 a 20% de al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4 g.L-1 en agua a 20ºC, Conteniendo dicho clinker compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio.

2. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio contenidos en dicho clinker, se seleccionan entre la Yeelimita (C4A3$) , la Mayenita (C12A7) , el mono-aluminato de calcio (CA) , la alumino-ferrita tetracálcica (C4AF) , el aluminato tricálcico (C3A) , o una combinación de varios de estos compuestos; preferentemente una combinación de Yeelimita y de uno o varios compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio.

3. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicha al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4 g.L-1 se elije entre el yeso (CaSO4.2H2O) , la anhidrita (CaSO4) , o una mezcla de éstos.

4. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha al menos una fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4 g.L-1 se elije entre el sulfato de aluminio dodeca-a octadecahidratado (Al2 (SO4) 3, 12 a 18 H2O) , el sulfato de hierro tetra a hepta-hidratado (Fe (SO4) , 4 a 7 H2O) , el yeso (CaSO4.1/2 H2O) o una mezcla de éstos.

5. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la relación molar entre dicha fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4 g.L-1, y dichos compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio, está comprendida entre 0, 3 y 55, preferentemente entre 0, 4 y 12.

6. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la relación molar entre dicha fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4 g.L-1 y dichos compuestos mineralógicos de tipo aluminatos de calcio, está comprendida entre 0, 15 y 27, preferentemente entre 0, 3 y 10.

7. Acelerador de fraguado y de endurecimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el clinker es un clinker sulfo-aluminoso que contiene más de 30% en masa de Yeelimita (C4A3$) , preferentemente entre 50 y 70% en masa de Yeelimita, y dicha fuente de sulfatos que tiene una solubilidad superior a 4 g.L-1 es de sulfato de aluminio,

y dicha fuente de sulfatos que tiene una solubilidad inferior a 4 g.L-1 es de yeso o de anhidrita.

8. Composición de cemento que contiene un aglomerante hidráulico, un acelerador de fraguado y de endurecimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y eventualmente agua.

9. Composición de cemento según la reivindicación 8, caracterizada porque dicho aglomerante hidráulico es un aglomerante de tipo Cemento Portland, elegido entre los CEM I, II, III, IV o V, preferentemente un CEM l, más concretamente CEM I PMES.

10. Composición de cemento según las reivindicaciones 8 y 9, caracterizada porque la relación en masa entre dicho acelerador de fraguado y de endurecimiento y dicho aglomerante hidráulico es de 0, 1 a 0, 2; preferentemente de 0, 14 a 0, 18, preferentemente aún 0, 15 a 0, 17.

11. Composición de cemento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque dicha composición de cemento contiene, además de dicho acelerador de fraguado y de endurecimiento y de dicho aglomerante hidráulico, uno o varios adyuvantes, elegido entre los superplastificantes, y/o los retardadores de fraguado.

12. Utilización de una composición de cemento tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en mezcla con áridos finos, áridos gruesos de un diámetro máximo inferior a 12 mm, eventualmente áridos muy finos, agua, y eventualmente adyuvantes, para obtener un hormigón proyectado.

13. Utilización de una composición de cemento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en mezcla con áridos finos, agua, eventualmente áridos muy finos, y eventualmente adyuvantes, para obtener un mortero de sellado o de calado.

14. Utilización de una composición de cemento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque se emplea en una gama de temperatura comprendida entre 5ºC y 35ºC aproximadamente.

15. Hormigón o mortero que contiene una composición de cemento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 y empleado a temperaturas comprendidas entre 5 y 35ºC, caracterizado porque presenta una resistencia mecánica a la compresión a 3 horas superior a 0, 4 MPA, en particular, 1 MPa, preferentemente 2 MPa, y una resistencia mecánica a la compresión a 28 días superior a 30 MPa.