Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano,

de utilidad como nuevo material de construcción que sustituye a los morteros ligeros, eliminando los áridos expansivos u otro tipo de compuestos más tradicionales que se emplean en la fabricación de estos productos, sustituyéndolos por residuos de espumas rígidas de poliuretano proveniente de subproductos industriales.La invención protege, además del producto, su uso en función de las distintas propiedades del material a partir de diferentes dosificaciones, mejorando algunas de las propiedades básicas como son la trabajabilidad, la permeabilidad y el comportamiento reológico frente a cargas de fuerza.Asimismo la invención consigue conglomerados suficientemente adecuados a las necesidades de la industria de la construcción, dentro de las normas legales establecidas al uso, al mismo tiempo que aprovecha un material abundante y fácil de conseguir que impacta de forma negativa en el medio ambiente

Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano.

Sector

La presente invención se encuadra en el sector de la Construcción y Edificación dentro del campo de los Nuevos Materiales; en particular composites de cemento ligero y su preparación basadas en espumas rígidas de poliuretano reciclado (C04B-00/00).

Esta invención protege el producto formado por mezclas de cementos ligeros con residuos de espumas rígidas de poliuretano obtenidas como subproducto industrial, y su utilización para la fabricación de composites de uso en la construcción.

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de material de construcción, en especial de materiales conglomerados ligeros.

Estado de la técnica

El empleo de materias primas e inertes de diferentes densidades para la fabricación de hormigones es ampliamente conocido y explotado desde la época prerromana. No obstante, los beneficios que las espumas rígidas de poliuretano pueden aportar en las propiedades de estos productos respecto de los conglomerados fabricados con materiales tradicionales, es un aspecto claramente innovador.

Los procesos industriales generan una importante cantidad de residuos. La mayor parte de éstos se depositan en vertederos sin un uso definido, por lo que es preciso establecer procedimientos de reciclado y reutilización que permitan minimizar su impacto en el ambiente.

Este es el caso de las espumas rígidas poliméricas procedentes de residuos de procesos de fabricación industriales. Su volumen ha aumentado exponencialmente en el tiempo y son escasas las referencias para su reciclado y reutilización en la fabricación de otros productos útiles.

Por tanto, una ventaja técnica que aporta esta invención es su contribución al desarrollo sostenible de nuestro entorno dando justificación satisfactoria al empleo de reciclado de materiales sintéticos cuya presencia libre e indiscriminada en el medio ambiente es perjudicial.

El mortero tradicional aligerado está compuesto por una mezcla de cemento, aditivos estabilizadores, y áridos seleccionados como materiales aligerantes (perlita o vermiculita, por ejemplo), a los que debe añadirse agua de amasado para su puesta en obra.

Por medio de la mezcla de residuos de espumas de poliuretano trituradas, cemento y agua, se consiguen morteros ligeros, con una densidad máxima aparente en estado endurecido de 1.200 Kg/m³, con mayor trabajabilidad y por tanto con tiempos de aplicación mucho más largos.

La alternativa que se propone consigue composites para su empleo como morteros, suficientemente adecuados a las necesidades de la industria de la construcción, dentro de las normas legales establecidas al uso, al mismo tiempo que aprovechamos un material abundante y fácil de conseguir que impacta de forma negativa en el medio ambiente.

Se compatibiliza, por tanto, la obtención de un material de construcción conforme con la normativa aplicable, junto con una rentabilidad económica no negativa y un proceso de obtención sencillo y al alcance de cualquiera, de modo que la propuesta sea atractiva al uso.

La posibilidad de transferencia de estos resultados a la construcción y obra civil es elevada a medio y largo plazo en el entorno de la construcción, ya que el comportamiento medioambiental de estos conglomerados no plantea problemas de intolerancia con el medio natural en el que se ubiquen ni con otros materiales, especialmente cuando se integran para formar unidades de obra completas.

La principal aplicación que se persigue es la preparación de morteros y hormigones con buenas prestaciones en comparación con los conglomerados tradicionales, que sea técnicamente posible y de aplicación inmediata en la construcción, e incluso económicamente viable, cumpliendo las prescripciones establecidas en la normativa vigente.

Otra función perseguida consiste en aportar una salida técnicamente posible a los residuos poliméricos generados en la industria, al mismo tiempo que se cumple con las premisas de obtener materiales respetuosos con el medio ambiente y que contribuyen al desarrollo sostenible de nuestro entorno.

Otro resultado novedoso de esta invención radica en su comportamiento frente a ensayos de carga superficial o resistencia a compresión ya que, frente a una carga progresiva y a velocidad constante adquiere un comportamiento plástico y de deformabilidad sostenida en todos los casos, produciendo una elevada compactación en su estructura que permite, antes de la rotura, una reducción en su espesor en la dirección de la fuerza respecto a sus dimensiones iniciales entre un 15% y un 40% dependiendo del tipo de espuma empleada y de la dosificación. Además permite una leve recuperación dimensional posterior cuando se elimina la carga sobre el material.

Descripción de la invención

El composite objeto de la invención se fabrica dosificando en volumen diferentes porcentajes de cemento común (se incluye por tanto la posibilidad de emplear cualquier tipo de cemento común según UNE-EN 80301:1996), con diversas cantidades de espuma rígida de poliuretano triturada hasta un diámetro de partícula entre 0 y 4 mm tal y como aparece recogido en la tabla 1 de composiciones con los diferentes tipos de cementos comunes que pueden ser empleados en la fabricación de este material, según UNE 80301:199.

La dosificación depende del uso que se le vaya a dar al material (como ejemplo, se aumentará la cantidad de espuma de poliuretano en el caso de que no haya solicitudes mecánicas pero sí una necesidad importante de aislamiento térmico o acústico). Para el posterior amasado, se considera una relación agua/cemento que aporte una consistencia del mortero fresco por penetración del pistón según UNE-EN 1015-4:1999.

Tanto en estado fresco como en estado endurecido el material cumple con todas las especificaciones y normas aplicables.

Para la fabricación del composite, se ha llevado a cabo el siguiente procedimiento:

a) Caracterización previa de la espuma rígida de poliuretano (análisis químico y físico completo, caracterización microestructural).

b) Caracterización del mortero en estado fresco y del mortero endurecido de acuerdo con la normativa europea vigente.

c) Estudio detallado de la durabilidad del mortero y comportamiento frente al fuego.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1: Comparación de probetas del composite ligero fabricado con CEM IV/B (V) 42,5 N antes y después del ensayo de resistencia a compresión según UNE-EN 1015-12: 2000 (Ejemplo de realización 1), donde se representa la probeta de composite: a) antes del ensayo de resistencia a compresión, b) después del ensayo manteniendo la carga y c) recuperación de volumen después de eliminar la carga sobre la superficie del material.

Modo de realización de la invención

Los siguientes ejemplos ilustrativos no pretenden ser limitantes y describen morteros ligeros fabricados y dosificados con componentes muy concretos, pero las combinaciones de fabricación son muy amplias y dependen del tipo de cemento que se emplee, de la espuma rígida de poliuretano disponible y del requerimiento de agua necesario para cada espuma que mantenga una consistencia y trabajabilidad adecuada para su posterior puesta en obra.

Descripción de un ejemplo de realización

Ejemplo 1

A) Caracterización de componentes

Cemento: puzolánico, con bajo contenido en clinker, cenizas volantes, resistencia mecánica elevada e inicial ordinaria (CEM IV/B (V) 42,5 N).

Espuma rígida de poliuretano: densidad aparente de 26 kg/m³ y diámetro de partícula entre 0 y 4 mm.

B) Proceso de fabricación

Se realiza la dosificación y mezcla en volumen de 1 parte de cemento por cada 3 partes de espuma de poliuretano. Posteriormente, se añade agua en cantidad que proporcione una consistencia adecuada normalizada del mortero fresco según UNE-EN 1015-4:1999. El amasado del conjunto se realiza según UNE-EN 1015-2:1998.

C) Propiedades del mortero fresco

Trabajabilidad (según UNE-EN...

1. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, caracterizado porque el diámetro de partícula de la espuma de poliuretano triturada está comprendida entre 0 y 4 mm.

2. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicación 1, caracterizado porque su densidad aparente máxima en estado endurecido es de 1.200 Kg/m³.

3. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque frente a esfuerzos de carga permite una reducción de su espesor proporcional a la concentración de espuma y antes de llegar a la rotura.

4. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque después de eliminar esfuerzos de carga permite una recuperación dimensional de hasta un 5% respecto del volumen inicial.

5. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque mejora la trabajabilidad respecto a morteros ligeros tradicionales, y por tanto aumenta el tiempo disponible para su puesta en obra antes del fraguado.

6. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque posee propiedades de permeabilidad al vapor mejoradas.

7. Composite ligero cemento-polímero para la construcción obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque puede ser empleado como solado, como revestimiento, o como elemento de partición no estructural en construcción.