FORMULACIÓN, UTILIZACIÓN Y PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE UN HORMIGÓN LIGERO ESTRUCTURAL.

Formulación, utilización y procedimiento de obtención de un hormigón ligero estructural El ámbito de la invención es el de los hormigones ligeros estructurales de baja conductividad térmica. Dichos hormigones se pueden destina a la realización de estructuras coladas en sitio, de estructuras prefabricadas o de elementos de estructura prefabricados para edificios y estructuras de ingeniería civil. El hormigón estructural consta de agregados o áridos (es decir, arenas, gravillas, gravas, piedras partidas) que se unen entre sí por un aglutinante hidráulico. Un aglutinante hidráulico comprende cemento y eventualmente adiciones. Cuando el aglutinante hidráulico se mete en presencia de agua, se hidrata y fragua. Se añaden adyuvantes eventualmente para mejorar las características del aglutinante hidráulico. Las proporciones relativas de los cuatro constituyentes fundamentales de un hormigón corriente son las siguientes: Agua Aire Cemento Agregados Volumen 14%-22% 1%-6% 7%-14% 60%-78% Peso 5%-9% N/A 9%-18% 63%-85% Las resistencias mecánicas en compresión obtenidas clásicamente en probetas cilíndricas 16x32 mm, para hormigón estructural normal son generalmente del orden de 25 a 35 MPa, (hormigón de tipo C25/30 según la norma EN 206-1). Entre los agregados bien conocidos en el ámbito de los materiales de construcción, se encuentran los agregados ligeros, generalmente artificiales y fabricados a partir de materias minerales, que se utilizan, en particular, para la fabricación de hormigones denominados ligeros. Los agregados ligeros se definen, en particular, por la norma NF EN 13055-1 de diciembre de 2002. Estos agregados ligeros son, por ejemplo, arcillas (arcillas expandidas), esquistos (esquistos expandidos) o silicatos (vermiculita o perlita). Entre los agregados bien conocidos en el ámbito de los materiales de construcción, se encuentran también los agregados tratados, de tal manera a disminuir su capacidad de absorción de agua, por diferentes tipos de materiales y mediante distintos procedimientos. Se encuentran por otra parte agregados parcial o totalmente presaturados en agua, por una inmersión realizada al menos 24 horas antes de la utilización de dichos agregados saturados. Los agregados se caracterizan no sólo por los materiales que los constituyen sino también por su porosidad, es decir, el volumen de vacío por unidad de volumen aparente (o Volumen de vacío/Volumen total). La porosidad es una función de la masa volumétrica real y de la masa volumétrica del sólido que constituye el agregado 0 según la fórmula p%=100 (1-/0). El contenido en agua de los hormigones estructurales utilizados para la industria se sitúa generalmente en un intervalo de 5 a 9% en peso. El hormigón comprende distintas categorías de agua. En primer lugar, el agua eficaz es el agua situada entre los granos del esqueleto sólido formado por los agregados, el cemento y las adiciones. El agua eficaz representa, por lo tanto, el agua implicada en la hidratación. Por otra parte, el hormigón comprende agua retenida por la porosidad de los agregados. Est2 agua no se tiene en cuenta en el agua eficaz. Se supone prisionera y que no participa en la hidratación del cemento. El agua total representa la totalidad del agua presente en la mezcla (en el momento del amasado). La conductividad térmica (también denominada lambda ()) es un tamaño físico que caracteriza el comportamiento de los materiales durante la transferencia de calor por conducción. La conductividad térmica representa la cantidad de calor transferida por unidad de superficie y por una unidad de tiempo bajo un gradiente de temperatura. En el sistema internacional de unidades, la conductividad térmica está expresada en vatios por metro kelvin, (W·m -1 ·K -1 ). Los hormigones clásicos tienen una conductividad térmica a 23°C y 50% de humedad relativa entre 1,3 y 2,1. Los hormigones ligeros estructurales tradicionales poseen conductividades térmicas generalmente superiores a 0,8 W/m.K a 23°C y 50% de humedad relativa. Disminuir la conductividad térmica de los hormigones ligeros estructurales es altamente deseable puesto que permite un ahorro de energía de calefacción en los edificios de viviendas o de oficinas. Además, esta disminución permite reducir los puentes térmicos, especialmente en las construcciones de edificios de varios pisos y que tienen un aislamiento térmico por el interior, en particular, los puentes térmicos de las plantas intermedias. Sin embargo, una disminución de la conductividad térmica de los hormigones habitualmente es obtenida por una disminución de la densidad de los hormigones. Ahora bien, esta disminución tiene como efecto una pérdida de resistencia de los hormigones, lo que los vuelve impropios para cumplir su función de estructura. Se propusieron distintas formulaciones de hormigones que presentan una conductividad térmica disminuida. Sin embargo, dichas formulaciones no permiten obtener valores de resistencia a la compresión suficientes. Así, la patente de EE.UU. nº 3.814.614 describe la utilización de partículas de vidrio expandido para la obtención de un 2 hormigón ligero denominado estructural. Los hormigones descritos en este documento no presentan, sin embargo, valores de resistencia a la compresión satisfactorios. Así mismo, la solicitud de patente inglesa nº 1.165.005 describe la utilización de cenizas pulverizadas en formulaciones de hormigones ligeros estructurales. Allí también si la conductividad térmica es efectivamente disminuida, la resistencia a la compresión de dichos hormigones es también muy disminuida y no es satisfactoria. Finalmente, la utilización de agregados de arcillas o esquistos expandido(s) para la fabricación de hormigones ligeros no estructurales se conoce, véase, por ejemplo, las solicitudes de patentes publicadas, de Bélgica nº 843.768 y francesa nº 2.625.131. Los documentos de patentes de EE.UU. nº 2007/0125275, 4.077.809, 2002/117086 y de Japón nº 06122569 describen formulaciones de hormigones ligeros. Uno de los objetivos de la invención es proponer una formulación de hormigones ligeros que permiten combinar resistencia a la compresión suficiente para un hormigón de estructura y baja conductividad térmica. Un modo de realización de la invención es un hormigón ligero estructural que comprende al menos: - un aglutinante hidráulico; - agua eficaz; - un superplastificante; y - agregados; ES 2 367 944 T3 presentando dicho hormigón una densidad en estado fresco que varía entre 1,40 a un valor de Dmax calculado según la fórmula (I): Dmax = 1,58 + (a x MA) Fórmula (I) en la cual a representa un coeficiente cuyo valor es igual a 1, ventajosamente igual a 0,9, preferentemente igual a 0,8. MA representa el porcentaje en peso de materias amorfas contenidas en 1 m 3 de hormigón fresco; presentando dicho hormigón una densidad en estado fresco máxima Dmax inferior o igual a 1,85, ventajosamente inferior o igual a 1,8, preferentemente inferior o igual a 1,7; presentando dicho hormigón una relación Eeficaz/L que varía de 0,19 a 0,46, dónde Eeficaz representa la cantidad de agua eficaz en kilogramo por metro cúbico de hormigón fresco. L representa la cantidad de cemento y de adiciones en kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de agua eficaz que varía de 100 a 230 litros por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de clinker Portland superior o igual a 150 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad (clinker Portland + eventualmente cenizas volantes + eventualmente escoria + eventualmente humo de sílice + eventualmente esquistos calcinados + eventualmente arcillas calcinadas) superior o igual a 300 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; y presentando dicho hormigón un volumen de pasta superior o igual a 300 l/m 3 de hormigón fresco. La cantidad de coadyuvante se puede ajustar de tal manera a obtener una extensión de la hora de la entrega del hormigón. Los agregados según la invención pueden tener un tamaño inferior o igual a 31,5 mm. Se entiende por materias amorfas según la invención las sustancias minerales no cristalizadas, es decir, que no poseen estructura atómica ordenada. Se entiende por volumen de pasta según la invención el volumen del cemento, de las adiciones, del agua eficaz, de aire, de los adyuvantes y de los agregados de tamaño estrictamente inferior a 63 µm. El hormigón ligero estructural según la invención puede ser un hormigón prefabricado en obra, un hormigón listo para su empleo o un hormigón fabricado en una fábrica de producción de elementos prefabricados. Preferentemente, el hormigón según la invención es un hormigón listo para su empleo. Se entiende por hormigón listo para empleo según la invención un hormigón que presenta un tiempo... [Seguir leyendo]

presentando dicho hormigón una densidad en estado fresco que varía de 1,40 a un valor Dmax calculado según la fórmula (I): Dmax = 1,58 + (a x MA) Fórmula (I) en la cuál a representa un coeficiente cuyo valor es igual a 1, ventajosamente igual a 0,9, preferentemente igual a 0,8 MA representa el porcentaje en peso de materias amorfas contenidas en 1 m 3 de hormigón fresco; presentando dicho hormigón una densidad en estado fresco máxima Dmax inferior o igual a 1,85, ventajosamente inferior o iguala a 1,8, preferentemente inferior o igual a 1,7; presentando dicho hormigón una relación Eeficaz/L que varía de 0,19 a 0,46, dónde Eeficaz representa la cantidad de agua eficaz en kilogramo por metro cúbico de hormigón fresco L representa la cantidad de cemento y de adiciones en kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de agua eficaz que varía de 100 a 230 litros por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de clinker Portland superior o igual a 150 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de (clinker Portland + eventualmente cenizas volantes + eventualmente escoria + eventualmente humo de sílice + eventualmente esquistos calcinados + eventualmente arcillas calcinadas) superior o igual a 300 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; presentando dicho hormigón un volumen de pasta superior o igual a 300 l/m 3 de hormigón fresco, comprendiendo dicho hormigón, además de 1% a 16% en volumen de aire. 2.- Hormigón ligero estructural según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos un agregado que forma el objeto de una mezcla o de una aspersión con un material. 3.- Hormigón según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende un aglutinante hidráulico elegido entre un cemento de tipo: - CEM III, CEM IV o CEM V, o - CEM I o CEM II, en mezcla con adiciones. ES 2 367 944 T3 4.- Hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende un cemento de tipo CEM I o CEM II, en mezcla con adiciones de tipo escoria y/o cenizas volantes y/o humos de sílice. 5.- Hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción de aire en volumen en la mezcla varía de 2% a 8% en volumen. 6.- Hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción de aire en volumen es inferior a 5%. 7.- Hormigón según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende un superplastificante tal como un policarboxilato polióxido. 8.- Procedimiento de preparación de un hormigón ligero estructural según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo este procedimiento la mezcla de al menos: 13 - un aglutinante hidráulico; - agua eficaz; - superplastificante; y - agregados; ES 2 367 944 T3 5 presentando dicho hormigón una relación Eeficaz/L que varía de 0,19 a 0,46, dónde Eeficaz representa la cantidad de agua eficaz en kilogramo por metro cúbico de hormigón fresco L representa la cantidad de cemento y de adiciones en kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de agua eficaz que varía de 100 a 230 litros por metro cúbico de hormigón fresco; 10 comprendiendo dicho hormigón una cantidad de clinker Portland superior o igual a 150 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; comprendiendo dicho hormigón una cantidad de (clinker Portland + eventualmente cenizas volantes + eventualmente escorias + eventualmente humo de sílice + eventualmente esquistos calcinados + eventualmente arcillas calcinadas) superior o igual a 300 kilogramos por metro cúbico de hormigón fresco; 15 presentando dicho hormigón un volumen de pasta superior o igual a 300 l/m 3 de hormigón fresco, comprendiendo dicho hormigón, además, de 1 a 16% en volumen de aire. 9.- Utilización de un hormigón ligero estructural según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 como material de construcción. 10.- Objeto en hormigón endurecido obtenido a partir de un hormigón ligero estructural según una cualquiera de las 20 reivindicaciones 1 a 7. 14