Procedimiento para fabricar losas que son delgadas (10-30 mm) y anchas,

una mezcla de cemento que comprende agua, cemento y fluidizador se mezcla con un árido de piedra inerte que tiene un tamaño de partícula controlado. La mezcla resultante se deposita con un espesor predeterminado en un soporte temporal y se somete a vibrocompresión al vacío. La losa así formada se somete a las etapas de fraguado y endurecimiento mediante curado, encerrándola entre dos láminas delgadas de plástico impermeable al vapor de agua que están herméticamente selladas a lo largo de sus bordes.

El procedimiento prevé medidas específicas con respecto al procedimiento de mezclado realizadas durante las etapas de preparación de la mezcla de cemento y mezclado de la pasta de cemento con el árido de piedra.

Otras mejoras se refieren a los componentes de la pasta de cemento así como al orden de introducción del árido durante la mezcla con ésta última

Procedimiento para fabricar artículos en forma de losas delgadas de piedra compuesta y artículos resultantes.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la fabricación de losas delgadas de piedra compuesta que comprenden uno o más áridos de piedra y una pasta de cemento.

Estado de la técnica

Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar artículos en forma de losas delgadas (que tienen un espesor de entre 10 y 30 mm) de piedra compuesta y a los artículos resultantes.

Normalmente, un artículo constituido por uno o más áridos de piedra inertes y un aglomerante de cemento es conocido por el nombre de hormigón. Hoy en día el aglomerante de cemento por excelencia es el Portland, que es un producto de referencia entre los aglomerantes hidráulicos (aglomerantes que se endurecen por medio de una reacción con el agua). A continuación, cuando se habla sobre cemento o aglomerante de cemento, se hará referencia esencialmente al cemento Portland pero sin excluir el uso de otros aglomerantes hidráulicos que tengan similares características.

Los hormigones, debido a su considerable resistencia a la compresión, se utilizan principalmente para la construcción de estructuras de edificación.

El componente "aglomerante de cemento" (o también "pasta de cemento") se formula utilizando relaciones en peso de agua/cemento (a/c) tales que se asegure la trabajabilidad y la fluidez del mismo necesarias para poder verterse y compactarse dentro de un encofrado o armazón de modo que, después de endurecerse, se asuma la forma geométrica del mismo.

Un hormigón con componentes adecuadamente dosificados en el que la pasta de cemento tiene una relación a/c de 0,50, tiene una trabajabilidad de trabajo satisfactoria cuando se usan sistemas de compactación convencionales, tales como, por ejemplo, placas y tableros vibrantes o agujas de inmersión vibrantes, y es adecuado para la construcción de estructuras de edificación convencionales.

Los hormigones preparados con pastas de cemento que tengan una relación a/c suficiente para asegurar la trabajabilidad del mismo son porosos, dado que el agua de mezcla excede siempre de la utilizada en el proceso de hidratación del cemento y, por tanto, la mezcla de cemento tiene una porosidad capilar micrométrica significativa.

Según la teoría aplicable a hormigones, la relación estequiométrica a/c necesaria para hidratar completamente los gránulos de cemento es 0,42 y, en esta situación, se produce una cierta porosidad capilar, dado que el gel de cemento hidratado no llena todo el espacio disponible. Según la misma teoría, para fabricar artículos con una relación gel/espacio = 1, en la que la pasta de cemento está desprovista de porosidad capilar (con la posibilidad de agua externamente añadida), deben usarse relaciones a/c (en peso) de menos de 0,3615.

La superficie de las partículas de cemento se hidrata gradualmente con el tiempo, formando junto con el agua de la mezcla el gel de cemento (que consta principalmente de hidrosilicatos compuestos), incrementándose esto tanto hacia el interior como hacia el exterior de la partícula y formando un todo con el núcleo anhidro de la partícula y con el gel creado por las partículas adyacentes, produciendo un continuo en la pasta endurecida. No obstante, el proceso es lento y, después de un año de curado, los gránulos de cemento se hidratan en una profundidad de únicamente 8 µm del perímetro esferoidal de cada partícula individual. Lentamente, en presencia de condiciones dadas de porosidad y permeabilidad del artículo y la humedad ambiental, la hidratación del núcleo anhidro de las partículas de cemento puede continuar, pero sin completarse ni siquiera en el transcurso de muchos años.

Los diámetros de las partículas que forman el polvo de un cemento Portland 525 están comprendidos normalmente entre 0,1 y 60 µm con un valor medio de aproximadamente 30 µm, de modo que la pasta de cemento endurecida contiene necesariamente núcleos de cemento anhidro dentro de las partículas hidratadas en su perímetro cortical (donde también la profundidad es mucho menor que los citados 8 µm), cuyas partículas están unidas unas con otras para formar la masa del gel.

Teniendo en cuenta que el tamaño y la distribución de las partículas individuales que forman el polvo de cemento y otros fenómenos menores asociados, el cemento que se hidrata en contacto con el agua de la mezcla no excede, en la práctica, de una cantidad comprendida entre 55 y 70% en peso del cemento presente en la mezcla. Se sigue de esto que la cantidad de agua de mezcla que se usará en el proceso de hidratación será la resultante del porcentaje de cemento hidratable multiplicado por la relación estequiométrica de 0,42, a saber:

En cada ocasión, una cantidad excesiva de agua introducida en la mezcla con respecto a los porcentajes indicados no toma parte en el proceso de hidratación, sino que se evapora provocando porosidad en la mezcla de cemento endurecida.

Por tanto, en la práctica, a la vista de la imposibilidad de una hidratación completa del cemento, también con relaciones a/c menores de 0,3615 y con agua añadida externamente, existe una porosidad capilar que da como resultado la absorción de agua del artículo de cemento.

Por tanto, a fin de determinar una porosidad capilar mínima y, en consecuencia, una absorción mínima de agua del artículo, es necesario trabajar con relaciones a/c de menos de 0,29.

Es obvio por lo indicado anteriormente que, con relaciones a/c menores de 0,3615, no se hidratará parte del cemento. Sin embargo, la presencia de cemento no hidratado no es perjudicial para la resistencia final del artículo. Por el contrario, de entre diversas mezclas, todas ellas con una relación gel/espacio = 1, las que tienen una proporción mayor de cemento no hidratado (obtenidas con una relación a/c baja) tienen una resistencia mayor debido probablemente al hecho de que las capas de gel que rodean las partículas originales de cemento son más delgadas.

Las propiedades físicas/mecánicas de un hormigón están determinadas principalmente:

En los hormigones, la pasta de cemento es el eslabón débil de la cadena dentro del sistema.

En efecto, la pasta endurecida (gel de cemento) puede compararse con un material de piedra de una porosidad nanométrica de 28% en volumen (denominada "porosidad del gel") que esté saturado con agua que sea establemente absorbida y, por tanto, no pueda evaporarse.

Esta roca porosa, en ausencia de agua externamente añadida, está, además, permeada por una porosidad capilar micrométrica, con una cantidad total de espacios capilares correspondiente al 8,7% de su volumen.

En hormigones estructurales obtenidos a partir de formulaciones que pueden compactarse fácilmente y caracterizadas por relaciones a/c de 0,36 y también de 0,50, las porosidades, la adhesión imperfecta de la pasta a la superficie de los áridos y las propiedades físicas/mecánicas consiguientes son universalmente aceptables y aceptadas.

En efecto, en las estructuras, la resistencia a la flexión no es un factor muy importante y tiene un valor aproximado de unos 40 a 70 N/mm², y la absorción de agua, que oscila del 7 al 10% en peso, no constituye tampoco un factor muy importante.

Los valores de resistencia a la compresión que pueden obtenerse, como ya se ha mencionado, cumplen completamente con los estándares.

Cuando, por el contrario, se requiere fabricar artículos de espesor limitado y con grandes dimensiones, tales como, por ejemplo, losas con un tamaño de 300 x 140 cm y con espesores de 10 a 30 mm, es absolutamente necesario conseguir valores de resistencia a la flexión de no menos de entre 20 y 22 N/mm² y valores de absorción de agua de menos del 1%, así como evitar cualquier defectos naturalmente preexistente...

1. Procedimiento para fabricar artículos en forma de losas delgadas del tipo en el que uno o más áridos inertes con un tamaño de partícula controlado se mezclan con una pasta de cemento, se forma una capa sobre un soporte temporal, se somete esta capa a una etapa de compactación al vacío, aplicando al mismo tiempo un movimiento vibratorio de frecuencia y duración predeterminadas, y, a continuación, se llevan a cabo las etapas de fraguar y endurecer el artículo resultante, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

(a) preparar la pasta de cemento por medio de la mezcla de cemento, agua, fluidizador y látex, utilizando palas de mezclado conformadas de modo que ejerzan una acción de corte sobre la mezcla;

(b) mezclar la pasta de cemento obtenida con el árido grueso restante de un tamaño superior a 0,8 mm a fin de forrar los gránulos individuales con un revestimiento de pasta de cemento;

(c) añadir el resto del granulado a la mezcla resultante y realizar un mezclado a fin de obtener una mezcla homogénea;

(d) distribuir la mezcla en forma de una capa de tamaño y espesor predeterminados sobre un soporte temporal o en un molde previamente forrado con una lámina de plástico impermeable al vapor de agua;

(e) aplicar sobre dicha capa una segunda lámina de plástico impermeable al vapor de agua y realizar una compactación al vacío de dicha capa así encerradas de este modo con una acción vibrante acompañante;

(f) sellar dichas láminas de plástico a lo largo de su perímetro y transferir el artículo moldeado a un soporte de endurecimiento rígido y plano;

(g) fraguar y endurecer la lámina compactada durante 24 horas a fin de conseguir una condición adecuada para su manipulación; y

(h) curar durante por lo menos 7 días las losas mantenidas, en su caso, encerradas dentro de la envuelta sellada formada por dichas dos láminas de plástico.

2. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa (a) una parte del cemento utilizado es sustituida por un polvo fino que tiene una actividad puzolánica.

3. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho polvo fino con una actividad puzolánica se selecciona de entre metacaolín y humos de sílice.

4. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho polvo fino con una actividad puzolánica se añade en una cantidad comprendida entre 5 y 15% en peso con respecto al cemento utilizado para la preparación de la pasta de cemento.

5. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (a) se incluye por lo menos una proporción de granulado grueso entre los materiales para la preparación de la pasta de cemento.

6. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque se añade dicho granulado grueso en una cantidad del 20% en peso.

7. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa (a) se incluye un retardante de fraguado del tipo conocido en la tecnología del hormigón entre los materiales para la preparación de la pasta de cemento.

8. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 5, caracterizado porque en la etapa final de mezclar la pasta de cemento con el árido de piedra se añade un aditivo hidrófilo.

9. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho aditivo hidrófilo es carboximetilcelulosa seca del tipo que se disuelve rápidamente y es resistente a un entorno básico.

10. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 8, caracterizado porque se añade dicho agente hidrófilo en una cantidad equivalente a entre 2 y 3% en peso de la cantidad de agua usada en la preparación de la pasta de cemento.

11. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa (a) se realiza dicho mezclado durante 10 minutos.

12. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa (b) se realiza dicho mezclado durante 7 minutos.

13. Procedimiento para fabricar losas delgadas según las reivindicaciones 1 y 5 y/o 6, caracterizado porque en dicha etapa (b) se mezclan los áridos gruesos restantes con un tamaño superior a 0,8 mm.

14. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha etapa (c) el granulado añadido es el granulado de tamaño medio con un tamaño comprendido entre 0,1 y 0,3 mm y, opcionalmente, el granulado que es aún más fino.

15. Procedimiento para fabricar losas delgadas según las reivindicaciones 1 y 14, caracterizado porque en dicha etapa (c) se realiza el mezclado durante 4 minutos.

16. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de curado, después de dicha etapa de fraguado, se realiza en un autoclave sobre la losa endurecida no encerrada ya dentro de dicha envuelta, en presencia de agua líquida.

17. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 16, caracterizado porque dicha presión es de 10 bares y dicha temperatura es de 180ºC, realizándose el tratamiento durante 10 horas.

18. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque la deposición de dicha capa de la mezcla sobre dicho soporte temporal o dentro de dicho molde de conformación se realiza en dos etapas independientes, depositando en cada etapa una capa que tiene un espesor igual a una proporción del espesor total de la capa, insertándose entre las dos etapas de deposición una etapa adicional que implica la deposición de material de refuerzo sobre la superficie superior de la capa ya depositada.

19. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 18, caracterizado porque dicho material de refuerzo se selecciona de entre fibras metálicas, tela de mallas metálicas y fibras de vidrio resistentes al cemento.

20. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 19, caracterizado porque dichas fibras metálicas están realizadas en acero inoxidable y tienen un diámetro de 0,5 mm y una longitud de 20 mm.

21. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque, durante la preparación de dicha pasta de cemento en la etapa (a), se usa una relación agua/cemento en peso de menos de 0,25 y comprendida entre 0,21 y 0,25.

22. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho fluidizador se selecciona de entre las familias de fluidizadores hidrosulfonados, acrílicos, carboxílicos y melamínicos o de entre otras familias efectivas conocidas.

23. Procedimiento para fabricar losas delgadas según la reivindicación 1, caracterizado porque se añade a dicha pasta de cemento un aditivo bactericida de un tipo en sí conocido.

24. Losa delgada de piedra compuesta que puede obtenerse con el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.