Sistemas aglutinantes inorgánicos para la producción de productos químicos de construcción químicamente resistentes.

Un sistema aglutinante inorgánico que comprende

de 10 a 30 partes en peso de al menos un aglutinante hidráulico latente seleccionado de escoria de alto horno

, arena de escoria, escoria triturada, escoria de fósforo electrotérmica y escoria de acero, de 5 a 22 partes en peso de al menos una sílice amorfa seleccionada de sílice precipitada, sílice pirogénica, microsílice y polvo de vidrio,

de 0 a 15 partes en peso de al menos una carga reactiva seleccionada de cenizas volantes de lignito, cenizas volantes de hulla mineral, metacaolín, cenizas volcánicas, toba volcánica, trass, puzolana y zeolitas, y de 3 a 20 partes en peso de al menos un silicato de metal alcalino seleccionado de compuestos que tienen la fórmula empírica m SiO2 · n M2O, en la que M representa Li, Na, K o NH4, o una de sus mezclas, preferiblemente Na o K, y la relación molar de m:n es ≤ 3,6, preferiblemente ≤ 3,0, más preferiblemente ≤ 2,0, en particular ≤ 1,70 y lo más preferiblemente ≤ 1,20,

en donde el sistema aglutinante comprende de 12 a 25 % en peso de CaO,

en donde se requieren de 10 a 50 partes en peso, preferiblemente de 20 a 40 partes en peso de agua para el fraguado, y

en donde el aglutinante hidráulico latente, la sílice amorfa y la carga reactiva opcional están presentes como un primer componente y el silicato de metal alcalino junto con al menos la cantidad de agua requerida para el fraguado están presentes como un segundo componente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/063386.

Solicitante: CONSTRUCTION RESEARCH & TECHNOLOGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DR.-ALBERT-FRANK-STRASSE 32 83308 TROSTBERG ALEMANIA.

Inventor/es: Degenkolb,Mathias Dr, ELLENRIEDER,FLORIAN, GEHRIG,UWE, RIEDMILLER,JOACHIM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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-2486256_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistemas aglutinantes inorgánicos para la producción de productos químicos de construcción químicamente resistentes La presente invención se refiere a un nuevo sistema aglutinante inorgánico, al uso de este sistema aglutinante para la producción de un mortero que se fragua hidráulicamente y a un mortero que contiene este sistema aglutinante.

El cemento Portland se mencionó en primer lugar en la patente británica BP 5022 y desde entonces se ha desarrollado continuamente. El cemento Portland moderno contiene aproximadamente 70% en peso de CaO + MgO, aproximadamente 20% en peso de SiO2 y aproximadamente 10% en peso de Al2O3 + Fe2O3. Debido a su alto contenido de CaO, se endurece hidráulicamente. El cemento Portland endurecido es resistente a los álcalis pero no resistente a los ácidos.

Como aglutinantes hidráulicos latentes, ciertas escorias procedentes de procedimientos metalúrgicos pueden ser activadas con álcalis fuertes, tales como, por ejemplo, vidrios solubles, o se pueden usar como mezclas para cemento Portland. Mezclando con cargas (arena de cuarzo o agregado que tiene un tamaño de grano correspondiente) y aditivos, se pueden usar como morteros u hormigones. La escoria de alto horno, un aglutinante hidráulico latente típico, tiene como norma de 30 a 45% en peso de CaO, aproximadamente de 4 a 17% en peso de MgO, aproximadamente de 30 a 45% en peso de SiO2 y aproximadamente de 5 a 15% en peso de Al2O3, típicamente aproximadamente 40% en peso de CaO, aproximadamente 10% en peso de MgO, aproximadamente 35% en peso de SiO2 y aproximadamente 12% en peso de Al2O3. Los productos endurecidos generalmente tienen las propiedades de los sistemas endurecidos hidráulicamente.

Se conocen generalmente sistemas aglutinantes inorgánicos basados en óxidos insolubles en agua reactivos basados en SiO2 en combinación con Al2O3, que se endurecen en un medio acuoso alcalino. Tales sistemas aglutinantes también se denominan geopolímeros y se describen, por ejemplo, en US 4.349.386, WO 85/03699 y US

4.472.199. Tales sistemas tienen como norma de 50 a 60% en peso de SiO2, de 20 a 25% en peso de Al2O3, no tienen CaO y tienen de 15 a 30% en peso de M2O (M = Na, K) .

Se pueden usar metacaolín, escoria, cenizas volantes, arcilla activada o mezclas de los mismos como mezcla de óxidos reactivos. El medio alcalino para activar el aglutinante consiste habitualmente en soluciones acuosas de carbonatos de metales alcalinos, fluoruros de metales alcalinos, hidróxidos de metales alcalinos y/o vidrio soluble. Los aglutinantes endurecidos tienen alta estabilidad mecánica. En comparación con el cemento, pueden ser más económicos y más resistentes y pueden tener un equilibrio de emisiones de CO2 más ventajoso. Como norma, es más probable que tales sistemas sean resistentes a los ácidos y menos probable que sean resistentes a los álcalis.

WO 08/012438 describe un cemento de geopolímero adicional basado en cenizas volantes bajas en CaO clase F, escoria de alto horno y un silicato de metal alcalino acuoso que tiene una relación de SiO2:M2O de más de 1, 28, preferiblemente de más de 1, 45. En los ejemplos calculados basándose en óxidos anhidros, están presentes aproximadamente de 45 a 50% en peso de SiO2, aproximadamente de 20 a 26% en peso de Al2O3, aproximadamente de 9 a 10% en peso de CaO y aproximadamente de 3 a 4% en peso de K2O.

Los inventores se han fijado el objetivo de evitar sustancialmente al menos alguna de las desventajas de la técnica anterior analizada previamente. En particular, el objetivo de la invención era proporcionar un sistema aglutinante inorgánico que, en estado endurecido, tuviera alta resistencia mecánica y fuera resistente al agua, resistente a los ácidos y resistente a los álcalis. En particular, el sistema endurecido debe tener estas propiedades incluso en una fase relativamente temprana, en particular después de solo 7 días, y se debe endurecer incluso a temperatura ambiente, preferiblemente a tan poco como 10º C.

EP 1236702 describe una mezcla para materiales de construcción que contiene vidrio soluble para la producción de morteros resistentes a productos químicos y basados en un aglutinante hidráulico latente, vidrio soluble y una sal metálica como un agente de control. Además, se puede usar arena de escoria como un componente hidráulico latente. Sales de metales alcalinos, en particular sales de litio, se mencionan y se usan como la sal metálica.

EP 1081114 describe una mezcla para materiales de construcción para la producción de morteros resistentes a productos químicos, conteniendo la mezcla para material de construcción polvo de vidrio soluble y al menos un endurecedor de vidrio soluble. Por otra parte, está presente más de 10% en peso de al menos un aglutinante hidráulico latente, y la mezcla para material de construcción tiene al menos una carga inorgánica.

En EP 0457516 se describen aglutinantes ignífugos, estancos, resistentes a los ácidos, que comprenden silicatos de metales alcalinos, óxidos metálicos y carbonatos metálicos y, opcionalmente, entre otras cosas, microsílice. En estos sistemas, los óxidos metálicos se usan como aceleradores del fraguado.

WO 2009121888 A1 describe una composición que incluye un aglutinante inorgánico estable a los ácidos y fibras. La composición incluye al menos un aglutinante inorgánico y fibras, en donde el aglutinante inorgánico comprende vidrio soluble, estando la fracción de la composición que es atribuible al vidrio soluble en el intervalo de 2% a 99% en peso o de 6% a 94% en peso o de 11 % a 89% en peso o de 21% a 79% en peso. El material fibroso está presente como tela tejida y/o tela tricotada y/o cedazo y/o red y/o tela no tejida fibrosa y/o como fibras huecas.

DE 10 2008 033447 B3 describe una mezcla para materiales para edificación que contiene al menos un polvo de vidrio soluble, al menos un endurecedor de vidrio soluble, al menos un aglutinante latentemente hidráulico y/o puzolánico, caracterizado por un contenido de un agente complejante. Se publicó el 26.11.2009, que es la fecha de prioridad de la solicitud de patente en cuestión.

El susodicho objetivo se alcanza mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas.

Sorprendentemente, se ha encontrado que el sistema aglutinante inorgánico según la invención se endurece en forma de una matriz híbrida que es resistente a los ácidos, resistente al agua y resistente a los álcalis.

La presente invención proporciona un sistema aglutinante inorgánico que comprende de 10 a 30 partes en peso de al menos un aglutinante hidráulico latente seleccionado de escoria de alto horno, arena de escoria, escoria triturada, escoria de fósforo electrotérmica y escoria de acero, de 5 a 22 partes en peso de al menos una sílice amoría seleccionada de sílice precipitada, sílice pirogénica, microsílice y polvo de vidrio, de 0 a 15 partes en peso de al menos una carga reactiva seleccionada de cenizas volantes de lignito, cenizas volantes de hulla mineral, metacaolín, cenizas volcánicas, toba volcánica, trass, puzolana y zeolitas, y de 3 a 20 partes en peso de al menos un silicato de metal alcalino seleccionado de compuestos que tienen la fórmula empírica m SiO2 · n M2O, en la que M representa Li, Na, K o NH4, o una de sus mezclas, preferiblemente Na o K, y la relación molar de m:n es â 3, 6, preferiblemente â 3, 0, más preferiblemente â 2, 0, en particular â 1, 70 y lo más preferiblemente â 1, 20, en donde el sistema aglutinante comprende de 12 a 25 % en peso de CaO, en donde se requieren de 10 a 50 partes en peso, preferiblemente de 20 a 40 partes en peso de agua para el fraguado, y en donde el aglutinante hidráulico latente, la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema aglutinante inorgánico que comprende de 10 a 30 partes en peso de al menos un aglutinante hidráulico latente seleccionado de escoria de alto horno, arena de escoria, escoria triturada, escoria de fósforo electrotérmica y escoria de acero, de 5 a 22 partes en peso de al menos una sílice amoría seleccionada de sílice precipitada, sílice pirogénica, microsílice y polvo de vidrio, de 0 a 15 partes en peso de al menos una carga reactiva seleccionada de cenizas volantes de lignito, cenizas volantes de hulla mineral, metacaolín, cenizas volcánicas, toba volcánica, trass, puzolana y zeolitas, y de 3 a 20 partes en peso de al menos un silicato de metal alcalino seleccionado de compuestos que tienen la fórmula empírica m SiO2 · n M2O, en la que M representa Li, Na, K o NH4, o una de sus mezclas, preferiblemente Na o K, y la relación molar de m:n es â 3, 6, preferiblemente â 3, 0, más preferiblemente â 2, 0, en particular â 1, 70 y lo más preferiblemente â 1, 20, en donde el sistema aglutinante comprende de 12 a 25 % en peso de CaO, en donde se requieren de 10 a 50 partes en peso, preferiblemente de 20 a 40 partes en peso de agua para el fraguado, y en donde el aglutinante hidráulico latente, la sílice amoría y la carga reactiva opcional están presentes como un primer componente y el silicato de metal alcalino junto con al menos la cantidad de agua requerida para el fraguado están presentes como un segundo componente.

2. El sistema aglutinante según la reivindicación 1, que comprende de 10 a 30, preferiblemente de 15 a 25, partes en peso de aglutinante hidráulico latente, de 5 a 20, preferiblemente de 5 a 17, partes en peso de sílice amoría, de 0 a 15, preferiblemente de 0 a 10, partes en peso de carga reactiva, y de 3 a 20, preferiblemente de 4 a 15, partes en peso de silicato de metal alcalino.

3. El sistema aglutinante según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque adicionalmente están presentes cargas inertes y/o aditivos adicionales.

4. El sistema aglutinante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está presente â 20%, preferiblemente â 10%, en peso de cemento.

5. Uso del sistema aglutinante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como o como un constituyente de formulaciones para materiales de edificación y/o productos de edificación tales como hormigón, piezas de hormigón acabadas, artículos de hormigón, bloques de hormigón y también hormigón in situ, hormigón proyectado, hormigón premezclado, adhesivos de edificación y adhesivos para sistemas compuestos de aislamiento térmico, sistemas de reparación de hormigón, suspensiones de selladura de un componente y de dos componentes, enlucidos, tapaporos y composiciones autoniveladoras, adhesivos para baldosas, emplastes y revocos, adhesivos y selladores, sistemas de revestimiento, en particular para túneles, canales para aguas residuales, protección contra proyecciones y conductos de condensación, morteros secos, lechadas para juntas, morteros de drenaje y/o morteros de reparación.

6. Uso según la reivindicación 5, caracterizado porque, después del fraguado, el endurecimiento durante siete días y el almacenamiento posterior durante 3 día en un ácido, una base y/o agua, el mortero tiene una resistencia a la compresión de más de 15 N mm-2, preferiblemente más de 20 N mm-2 y en particular más de 25 N mm-2 , como se determina según DIN EN 13888.