Composiciones de hormigón con contenido en fibras.

Composiciones de hormigón con contenido en fibras que contienen aglutinantes que fraguan hidráulicamente,

65a 90% en peso de cargas del grupo de grava y gravilla, 0,01 a 15% en peso de una o varias fibras y, eventualmente,otros aditivos o componentes adicionales, caracterizadas porque en calidad de componentes adicionales estáncontenidos 0,1 a 5,0% en peso de uno o varios copolímeros de ésteres vinílicos-etileno, refiriéndose los datos en %en peso en cada caso a 100% en peso de masa seca de las composiciones de hormigón con contenido en fibras.

Composiciones de hormigón con contenido en fibras La invención se refiere a composiciones de hormigón con contenido en fibras y a su uso en la industria de la construcción tal como, por ejemplo, en el sector de la construcción de minas o túneles o para la fabricación de suelos industriales o piezas acabadas de hormigón.

Las composiciones de hormigón contienen aglutinantes que fraguan hidráulicamente tales como cemento, cargas como arena o grava y, eventualmente, otros aditivos. Mediante la adición de agua, las composiciones de hormigón se ligan y transforman en hormigón no fraguado, el cual puede ser empleado luego en la industria de la construcción según los procedimientos conocidos. El fraguado del hormigón no fraguado conduce a hormigón endurecido. En función del sector de empleo, el hormigón endurecido debe poseer un perfil particular de propiedades. Así, para la formación de pozos de caída en minería, suelos industriales o para el afianzamiento de la pendiente, el revestimiento y afianzamiento de túneles se establecen requisitos particularmente elevados a la resistencia a la abrasión o estabilidad en el caso de una solicitación por golpes de hormigón endurecido. Con el fin de cumplir con requisitos de este tipo, por ejemplo en el documento EP-A 32421 se recomienda un hormigón con contenido en fibras. Las fibras correspondientes son, por ejemplo, fibras de acero, de vidrio o de polietileno. En el documento DE-A 1941223 se describe hormigón reforzado con cable de acero.

No obstante, mediante la adición de únicamente fibras no se puede alcanzar en muchas aplicaciones la resistencia del hormigón exigida, incluso cuando se aumenta el contenido en fibras. Ya que con un contenido creciente en fibras, disminuye la aptitud para el tratamiento del hormigón no fraguado, así como su aptitud para el bombeo, o se produce una distribución no homogénea de las fibras en el hormigón no fraguado, la denominada “formación de bolas”, lo cual

repercute negativamente sobre las propiedades del hormigón endurecido.

En el documento DE-A 2856764 se dan a conocer mezclas de hormigón a base de aglutinantes que fraguan hidráulicamente, aditivos, así como polímeros con una pegajosidad a baja temperatura, fibras de materiales sintéticos y cuerpos moldeados de materiales sintéticos. En calidad de polímeros se emplearon esencialmente homopolímeros. Los polímeros del documento DE-A 2856764 poseen una pegajosidad a baja temperatura con valores Tmáx menores que -8ºC (medidos según la norma DIN 53445) , lo cual corresponde a una temperatura de transición vítrea Tg de < -15ºC (medida mediante calorimetría de barrido diferencial, DSC) . Para alcanzar estos valores Tmáx se emplearon polímeros con una longitud de cadena corta o se añadieron plastificantes. Polímeros de este tipo conducen, en calidad de componente de composiciones de hormigón, finalmente a un hormigón endurecido que todavía no es satisfactorio en relación con la cohesión interna y la resistencia mecánica. Además de ello, con el paso del tiempo se pueden desprender fácilmente plastificantes externos de la matriz del hormigón. En conjunto, mediante estas características esenciales del documento DE-A 2856764 se limita el perfil de propiedades de correspondientes hormigones endurecidos tales como, por ejemplo, su resistencia a la abrasión o desgaste, en particular en el caso de intensa solicitación permanente.

Ante estos antecedentes, existía la misión de proporcionar composiciones de hormigón con contenido en fibras que condujeran finalmente a un hormigón endurecido que no presentara los inconvenientes antes mencionados, en particular el hormigón endurecido debería resistir también solicitaciones particularmente intensas tales como la abrasión o la solicitación por golpes.

Sorprendentemente, este problema se resolvió con composiciones de hormigón con contenido en fibras que contenían adicionalmente copolímeros de ésteres vinílicos-etileno.

Objeto de la invención son composiciones de hormigón con contenido en fibras que contienen aglutinantes que fraguan hidráulicamente, 65 a 90% en peso de cargas del grupo de grava y gravilla, 0, 01 a 15% en peso de una o varias fibras y, eventualmente, otros aditivos o componentes adicionales, caracterizadas porque en calidad de componentes adicionales están contenidos 0, 1 a 5, 0% en peso de uno o varios copolímeros de ésteres vinílicosetileno, refiriéndose los datos en % en peso en cada caso a 100% en peso de masa seca de las composiciones de hormigón con contenido en fibras.

Los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno se pueden obtener mediante polimerización iniciada en los radicales de a) uno o varios ésteres vinílicos y b) etileno y, eventualmente, c) uno o varios de otros comonómeros etilénicamente insaturados.

Los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno tienen preferiblemente temperaturas de transición vítrea Tg de -15 a

20ºC, de manera particularmente preferida de -10 a 5ºC y, lo más preferido, de -10 a 0ºC. La temperatura de transición vítrea puede ajustarse, entre otros, a través del contenido en etileno de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno. Un contenido elevado en etileno conduce a una temperatura de transición vítrea baja. Copolímeros de ésteres vinílicos-etileno con temperaturas de transición vítrea de este tipo son ventajosos para la producción de hormigón endurecido con una resistencia particularmente elevada frente a la abrasión, solicitación por golpes y, por consiguiente, escaso desgaste.

El etileno b) se emplea para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno preferiblemente en una cantidad de 5 hasta 35% en peso, de manera particularmente preferida de 8 a 30% en peso y, lo más preferido, de 15 a 25% en peso, en cada caso referido a la masa total de los monómeros empleados en conjunto para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno.

Ésteres vinílicos a) adecuados para los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno son, por ejemplo, ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos con 1 a 15 átomos de C. Ésteres vinílicos preferidos son acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, 2-etilhexanoato de vinilo, laurato de vinilo, acetato de 1-metilvinilo, pivalato de vinilo y ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos alfa-ramificados con 5 a 13 átomos de C, por ejemplo VeoVa9® o VeoVa10® (nombres comerciales de la razón social Shell) . Particularmente preferido es acetato de vinilo.

Los ésteres vinílicos a) se emplean para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno preferiblemente en una cantidad de 50 hasta 95% en peso, de manera particularmente preferida de 60 hasta 90% en peso y, lo más preferido, de 65 a 85% en peso, en cada caso referida a la masa total de los monómeros empleados en conjunto para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno.

En calidad de comonómeros c) pueden emplearse uno o varios monómeros elegidos del grupo que comprende ésteres del ácido metacrílico o ésteres del ácido acrílico con alcoholes con 1 a 15 átomos de C no ramificados o ramificados, silanos etilénicamente insaturados, compuestos vinilaromáticos, haluros de vinilo, dienos y olefinas distintas de etileno.

Ésteres del ácido metacrílicos o ésteres del ácido acrílico preferidos son acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de nbutilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de norbornilo, acrilato de hidroxietilo. Particularmente preferidos son acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de n-butilo, acrilato de hidroxietilo y acrilato de 2-etilhexilo.

Dienos preferidos u olefinas distintas de etileno son propileno y 1, 3-butadieno. Compuestos vinilaromáticos adecuados son, por ejemplo, estireno y viniltolueno. Un haluro de vinilo adecuado es, por ejemplo, cloruro de vinilo.

Los comonómeros c) se emplean, para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno, preferiblemente en una cantidad de 0 a 45% en peso, de manera particularmente preferida de 0 a 25% en peso, en cada caso referido a la masa total de los monómeros empleados en conjunto para la preparación de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno.

Eventualmente se pueden copolimerizar todavía 0, 05 a 5% en peso, preferiblemente 1 a 2% en peso, referido al peso total de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno, de monómeros auxiliares. Ejemplos de monómeros auxiliares son ácidos carboxílicos etilénicamente insaturados, preferiblemente ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico,... [Seguir leyendo]

1. Composiciones de hormigón con contenido en fibras que contienen aglutinantes que fraguan hidráulicamente, 65 a 90% en peso de cargas del grupo de grava y gravilla, 0, 01 a 15% en peso de una o varias fibras y, eventualmente, otros aditivos o componentes adicionales, caracterizadas porque en calidad de componentes adicionales están contenidos 0, 1 a 5, 0% en peso de uno o varios copolímeros de ésteres vinílicos-etileno, refiriéndose los datos en % en peso en cada caso a 100% en peso de masa seca de las composiciones de hormigón con contenido en fibras.

2. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según la reivindicación 1, caracterizadas porque los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno se pueden obtener mediante polimerización iniciada en los radicales de

a) uno o varios ésteres vinílicos y

b) etileno y, eventualmente,

c) uno o varios de otros comonómeros etilénicamente insaturados.

3. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según la reivindicación 1 ó 2, caracterizadas porque los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno contienen preferiblemente 5 hasta 35% en peso de etileno, referido a la masa total de los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno.

4. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas porque los copolímeros de ésteres vinílicos-etileno tienen temperaturas de transición vítrea Tg de -15 a 20ºC.

5. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque como ésteres vinílicos a) se emplean ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos con 1 a 15 átomos de C.

6. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadas porque los ésteres vinílicos a) se seleccionan del grupo que comprende acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, 2-etilhexanoato de vinilo, laurato de vinilo, acetato de 1-metilvinilo, pivalato de vinilo y ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos alfa-ramificados con 5 a 13 átomos de C.

7. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizadas porque como copolímeros de ésteres vinílicos-etileno se emplean uno o varios copolímeros del grupo que comprende copolímeros de uno o varios ésteres vinílicos con etileno, copolímeros de uno o varios ésteres vinílicos con etileno y uno o varios ésteres del ácido metacrílico o ésteres del ácido acrílico, copolímeros de uno o varios ésteres vinílicos con etileno y uno o varios otros ácidos carboxílicos etilénicamente insaturados, copolímeros de uno o varios ésteres vinílicos con etileno y cloruro de vinilo.

8. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizadas porque en calidad de fibras se emplean fibras naturales, naturales modificadas o sintéticas.

9. Composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizadas porque las fibras se seleccionan del grupo que comprende fibras de acero, fibras de vidrio, fibras de carbono y fibras a base de polipropileno, polietileno, poli (alcohol vinílico) , poliacrilonitrilo, poliésteres, poliamida y fibras de celulosa y fibras de celulosa modificadas.

10. Uso de las composiciones de hormigón con contenido en fibras según las reivindicaciones 1 a 9, para la producción de hormigón endurecido con grosores de capa de > 5 cm.

11. Uso de las composiciones de hormigón con contenido en fibras según la reivindicación 10, para la producción de pisos industriales, carreteras de hormigón, soleras, paredes, pilotes, piezas acabadas de hormigón, planchas de hormigón, paredes de elementos o para el afianzamiento de la pendiente, o en la construcción de túneles o minas.