Ánodo metálico galvánico embebido en un aglomerante hidráulico, que comprende un vidrio de aluminosilicato latente-hidráulico y un activador alcalino.

Ánodo metálico galvánico que comprende, como mínimo, un metal, o como mínimo una aleación de metales, incorporado en un aglomerante hidráulico,

en el que el aglomerante hidráulico comprende K, Ca, silicato de aluminio, opcionalmente Li, Na y Mg, así como los siguientes componentes:

a) solución de vidrio de silicato hidráulico latente con una proporción

(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2 >1

y

b) activador alcalino en forma de vidrio soluble alcalino con la fórmula molecular (I)

a(M2O)*x(SiO2)* y(H2O) (I)

con los siguientes significados M ≥ Li, Na, K a ≥ 0-4 así como x ≥ 0-5 e y ≥ 3-20,

en la que la relación molecular de Ca/SI< 1, la relación molecular de Al/Si< 1 y la relación molecular de M/Si >0,1

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2009/000307.

Solicitante: Schwarz, Wolfgang.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Josefstädterstrasse 65/6 1080 Wien AUSTRIA.

Inventor/es: SCHWARZ, WOLFGANG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > C04B28/00 (Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial que contienen ligantes inorgánicos o que contienen el producto de reacción de un ligante inorgánico y un ligante orgánico, p. ej. que contienen cemento de policarboxilatos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial... > C04B28/08 (Cementos de escoria)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS;... > LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES,... > Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial... > C04B28/26 (Silicatos de metales alcalinos)

PDF original: ES-2526756_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Ánodo metálico galvánico embebido en un aglomerante hidráulico, que comprende un vidrio de aluminosilicato latente-hidráulico y un activador alcalino

La invención se refiere a un aglomerante hidráulico, en especial, para la protección de acero contra la corrosión, así como, a una matriz de aglomerante, mortero, cemento cola y ánodos fabricados con utilización del mismo.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los aglomerantes no orgánicos basados en silicatos de calcio y aluminio, que se endurecen hidráulicamente, son conocidos desde hace mucho tiempo y se utilizan en diferentes composiciones y características, tal como es de ver en la clase C4 de la clasificación internacional de patentes.

Los aglomerantes hidráulicos conocidos hasta el momento, tales como cemento portland, cal hidráulica y cementos de aluminato cálcico, se endurecen dando lugar a materiales frágiles, tales como, por ejemplo, mortero y hormigón con elevados módulos de elasticidad en comparación con las resistencias. Además, los aglomerantes hidráulicos conocidos hasta el momento se caracterizan por un altocontenido de calcio y una elevada proporción calcio/silicio y su resistencia está determinada por una cantidad suficiente de calcio disuelto en la solución de poros. Si el calcio disuelto procedente de la matriz del aglomerante es eliminado por lavado o inmovilizado por carbonatación ello puede dar lugar a una reducción de las fases minerales que aportan la resistencia, es decir, los hidratos de silicato cálcico. La duración de los aglomerantes que se basan en silicato cálcico es, por lo tanto, limitada.

También la protección galvánica contra la corrosión (GKS) ha sido utilizado desde hace muchos años para la protección contra la corrosión de acero en el hormigón y en construcciones de acero, tubos de conducción, etc., tal como se da a conocer, por ejemplo, en los documentos A 1344/24, EP 1.135.538 EP 668.373 y en US-A- 4.56.485. El efecto la GKS tiene lugar sobre la constitución de un elemento galvánico entre un ánodo consumible y el acero, si se utiliza la protección galvánica para la protección de la armadura de acero en el hormigón, el hormigón actúa como electrolito. Para la protección de construcciones de acero, se aplica habitualmente un electrolito flexible en forma de gel entre el acero y el ánodo galvánico. En su mayor parte, el electrolito flexible en forma de gel, se encuentra en forma de capa adhesiva sobre un ánodo metálico. Como materiales de ánodo, se utilizan habitualmente zinc y sus aleaciones, de manera poco frecuente, aluminio y sus aleaciones. El ánodo es instalado habitualmente sobre la superficie del elemento constructivo a proteger, en muchos casos también como "ánodo galvánico individual" en el hormigón.

En la utilización de los conocidos ánodos consumibles para la protección contra la corrosión de acero se presentan inconvenientes, especialmente en el hormigón con acero consistentes en que el zinc al establecer contacto con los iones de calcio, en especial hidróxido cálcico se pasiva, y después de poco tiempo queda inactivo. Los ánodos consumibles conocidos, tales como los del procedimiento, Plasmaspray, de acuerdo con el procedimiento Grillo-KKS (WO 25/361) sobre el zinc aplicado sobre la superficie del hormigón son eficaces, por lo tanto, solamente para elevados contenidos de humedad y elevados contenidos de cloruros. Si el sistema se seca, el zinc se pasiva de forma irreversible. Para obviar estos inconvenientes se han desarrollado los denominados ánodos individuales, tales como los que se describen en el documento US-A-6.572.76 (B2). El problema de la pasivación del zinc se solucionó, de manera que en el aglomerante en el que está embebido el zinc, se mezclan productos alcalinos, habitualmente hidróxidos alcalinos. La práctica ha demostrado que para una actividad suficiente de los ánodos de zinc es necesario un pH de 14 aproximadamente. Por esta razón, estos ánodos individuales son utilizables solamente en las obras de construcción con importantes medidas de seguridad, tal como son habituales para los materiales de construcción con alto contenido alcalino, corrosivos. Además, se ha demostrado que la alcalinidad se elimina a plazo medio por reacción galvánica y el zinc, ante todo en las piezas constructivas están sometidas a ciclos de secado/humedad, se pasiva. Además, los materiales alcalinos pueden actuar en el hormigón a causa de la reacción alcali-sílice de forma negativa sobre la resistencia del hormigón.

La publicación WO /46422 da a conocer un ánodo metálico galvánico, que comprende un metal, tal como zinc, magnesio o aluminio, que está incorporado en una matriz de aglomerante/matriz de mortero de cemento portland. El ánodo es utilizado para la protección contra la corrosión de la armadura de acero. No obstante, la matriz del mortero tiene un valor de pH mayor de 12 y, preferentemente superior de 14.

Teniendo en cuenta estos antecedentes, el objetivo de la invención es la preparación de un aglomerante hidráulico, así como, un ánodo consumible fabricado a base del mismo con el que se pueden superar de manera sustancial o completa los inconvenientes anteriores.

MATERIA DE LA INVENCIÓN

Este objetivo es alcanzado por la presente invención mediante la preparación de un ánodo metálico galvánico que comprende, como mínimo, un metal o, como mínimo, una aleación metálica, incorporado en un aglomerante hidráulico, de manera que el aglomerante hidráulico comprende K, Ca, silicatos de aluminio, así como

opcionalmente Li, Na, y Mg, así como los siguientes componentes:

a) vidrio de silicato de aluminio latente hidráulico con una proporción de (Ca+Mg+Al2C>3)/S¡2>1

y

b) un activador alcalino en forma de vidrio líquido alcalino con la fórmula molecular (I)

a(M2)* X(S¡2)* y(H2) (I)

en la que se deben considerar las siguientes significaciones:

M = Li, Na, K, a = -4 así como x = -5 e y= 3-2,

de manera que, la relación molar de Ca/Si < 1, la relación molar de Al/Si < 1 y la relación molar de M/Si >,1.

Incluso con esta forma de realización más simple de la invención, se pueden conseguir las siguientes ventajas con respecto al estado de la técnica: El aglomerante, se caracteriza ante todo por una elasticidad muy elevada con una elevada resistencia. Los morteros y hormigones habituales a base de aglomerantes hidráulicos presentan para resistencias a la compresión de 15 a 25 MPa módulos E de 18 a 24 GPa, que se pueden calcular en base a la fórmula general (I), de acuerdo con la Asociación Americana del cemento ACI 318-95 y ACI 318-89:

EC = 4,73(fc)'5 (I)

Siendo Ec = módulo de elasticidad en Gpa fc = Resistencia a la compresión en MPa

Para hormigones de la clase de resistencia 16/2 MPa es característico un módulo E de 27 GPa, de acuerdo con la ONORM 47.

A diferencia del cemento de tectoaluminio silicato, según los documentos AT17772T, DE 591915D y US 5.372.64 no se utilizan microsilicatos en el aglomerante. El aglomerante es duro y elástico y deformable a presión y ello con elevadas resistencias. Por lo tanto, es especialmente apropiado también para la fabricación de placas y ladrillos delgados y para la fabricación de recubrimientos sobre hormigón y metal. Para ambos tipos de utilización son una importante ventaja, una elevada elasticidad y una elevada retracción bajo carga.

Una matriz de aglomerante, tiene también la característica especial de que es fabricada a base de dos componentes siendo ambos alcalinos (por ejemplo, componente A: pH 1,35, componente B: 13,94, Mezcla de A+B: 13,21). Inmediatamente después de la mezcla y antes de del endurecimiento, el valor del pH asciende a 13,21, después del endurecimiento, el valor del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Ánodo metálico galvánico que comprende, como mínimo, un metal, o como mínimo una aleación de metales, incorporado en un aglomerante hidráulico,

en el que el aglomerante hidráulico comprende K, Ca, silicato de aluminio, opclonalmente L¡, Na y Mg, así como los siguientes componentes:

a) solución de vidrio de silicato hidráulico latente con una proporción (Ca+Mg+AÍ23)/S¡2 > 1

y

b) activador alcalino en forma de vidrio soluble alcalino con la fórmula molecular (I)

a(M2)*x(Si2)* y(H2) (I)

con los siguientes significados M = Li, Na, K a = -4 así como x = -5 e y = 3-2,

en la que la relación molecular de Ca/SI < 1, la relación molecular de Al/Sí < 1 y la relación molecular de M/Si > ,1.

2. Ánodo metálico galvánico, según la reivindicación 1, caracterizado porque el activador alcalino comprende, como mínimo, un hidróxido alcalino.

3. Ánodo metálico galvánico, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el aglomerante hidráulico comprende como otro componente c) un aditivo hidráulico latente que está en condiciones de fijar los iones de calcio.

4. Ánodo metálico galvánico, según la reivindicación 3, caracterizado porque el componente c) es un silicato de aluminio hidráulico latente pobre de calcio, con un contenido de CaO < 15% en peso y consiste en especial en una puzolana natural, tal como por ejemplo, cenizas volcánicas o piedra toba molida. Preferentemente un mineral de arcilla activada térmicamente, calcinada entre 5° C y 9° C.

5. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante hidráulico comprende los componentes a), b) y opcionalmente c) en las siguientes cantidades: a) 1-3 partes en peso de silicato de aluminio hidráulico latente; b) 2-15 partes en peso de activador alcalino; c) opcionalmente 5- 2 partes en peso de aditivo hidráulico latente, de manera que se cumplen las relaciones molares Al/Si < ,8 y Ca/Si < ,9.

6. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante hidráulico contiene además, como mínimo, un polímero orgánico escogido entre poliacrilatos, Látex, copolímeros de poliacrilo, copolímeros de poliestirol y poliestirolbutadienos.

7. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante hidráulico comprende, además, una sal de zinc soluble, preferentemente un sulfato de zinc hidratado y/o una sal de litio, preferentemente cloruro de litio y/o el aglomerante, contiene además, un medio formador de complejo con el zinc, preferentemente una polietilenamina o poliamida y/o que el aglomerante hidráulico comprende además, un agente espesante y/o un agente tixotrópico, preferentemente, un alquil éter celulósico y/o un éter de almidón.

8. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el silicato de aluminio hidráulico latente es mezclado con peróxido de hidrógeno.

9. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante hidráulico consiste en un sistema de dos componentes, de manera que el activador alcalino es disuelto en agua y el contenido de activador alcalino y opcionalmente el hidróxido alcalino contenido asciende a un valor entre 1 y 5% en peso.

1. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante hidráulico es mezclado con agua, preferentemente en una proporción de 1 :,5 a 1:4, con relación a la sustancia seca del aglomerante, formando una matriz de aglomerante.

11. Ánodo metálico galvánico, según la reivindicación 1, en el que la matriz de aglomerante se caracteriza por una proporción de < ,9, preferentemente < ,5, una proporción de CaO/S¡2 de < ,9, preferentemente < ,5, y una proporción de M2/(S¡2+AI2C>3) > ,1, preferentemente > ,5.

12. Ánodo metálico galvánico, según la reivindicación 11, en el que la matriz de aglomerante se caracteriza por una proporción de Ca/(S¡2+AI23) de < ,5, preferentemente < ,3, una proporción de CaO/S¡2 de < ,8 preferentemente < ,5 y una proporción de M2/(S¡2+AI2C>3) de > ,2, preferentemente > ,7.

13. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el aglomerante

hidráulico es mezclado con agua y aditivos caracterizándose preferentemente por una proporción de aditivos/aglomerante de 1 :,25 hasta 1 :4 y una proporción de aglomerante/agua de ,25:1 hasta 2:1, de manera especialmente preferente por una proporción de aditivos/aglomerante de 1 :,2 hasta 1 :5 y una proporción de aglomerante/agua de ,3:1 hasta 2,5:1.

14. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante adopta la forma de una rejilla, red, chapa perforada o alambre y/o el metal es zinc.

15. Ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aglomerante 1 adopta preferentemente la forma de placas, cubos, cilindros o rejilla, preferentemente forma de placa.

16. Utilización de un ánodo metálico galvánico, según una de las reivindicaciones anteriores para la protección contra la corrosión de acero, en especial, acero de hormigón armado.

17. Utilización de un aglomerante hidráulico para la fabricación de ánodos metálicos para la protección contra la

corrosión galvánica de acero, preferentemente, de acero de hormigón armado, de manera que el aglomerante hidráulico, comprende K, Ca, silicato de aluminio, opcionalmente Li, Na, y Mg, así como los siguientes componentes:

a) silicato de aluminio hidráulico latente con una proporción 2 (CaO+MgO+AI23)/S¡2 > 1

y

b) activador alcalino en forma de vidrio soluble alcalino con la Fórmula molecular (I) a(M2)*x(Si2)* y(H2) (I)

en la que se tienen los significados M = Li, Na, K; a = -4; x = -5; e y = 3-2, con las siguientes relaciones molares de Ca/Si < 1, Al/Si < 1 y M/Si >,1.