Composiciones de hormigón ligero.

Composicion de hormigon de premezcla ligero que comprende

el 8-20 por ciento en volumen de cemento,

el 20-50 por ciento en volumen de arena,

el 10-31 por ciento en volumen de particulas preexpandidas,

el 9-40 por ciento en volumen de materia inerte que tiene un modulo de finura mayor de 4 (materia inerte gruesa), y

el 10-22 por ciento en volumen de agua;

en la que las particulas preexpandidas tienen una capa externa sustancialmente continua con un diametro de particula promedio de desde 0,2 mm hasta 8 mm, una densidad aparente de desde 0,02 g/cm3 hasta 0,64 g/cm3, una razon de aspecto de desde 1 hasta 1,5 en la que la suma de componentes usados no excede el 100 por ciento en volumen; en la que el valor de asentamiento medido segun la norma ASTM C 143 es de desde 5,1 hasta 20,3 cm (de 2 a 8 pulgadas); y en la que tras solidificarse la composicion de hormigon de premezcla ligero durante 28 dias, tiene una resistencia a la connpresion de al menos 9,7 MPa (1400 psi) tal como se somete a prueba segun la norma ASTM C39.

Composiciones de hormigón ligero

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones novedosas, a materiales y a métodos para su fabricación que generalmente son útiles como agentes en la construcción y sectores de la edificación. Más específicamente, los compuestos de la presente invención pueden usarse en aplicaciones de construcción y edificación que se benefician de un material relativamente ligero, extensible, moldeable, que puede verterse, material que tiene resistencia elevada y a menudo propiedades de aislamiento mejoradas.

2. Descripción de la técnica anterior

En el campo de la preparación y el uso de materiales cementosos ligeros, tales como el denominado hormigón ligero, los materiales que han estado disponibles para el sector hasta la fecha han requerido generalmente la adición de diversos constituyentes para lograr una masa de hormigón resistente pero ligero que tiene una homogeneidad elevada de constituyentes y que está unido de manera uniforme a través de toda la masa.

s

Las patentes estadounidenses n.o 3.214.393, 3.257.338 Y 3.272.765 dan a conocer mezclas de hormigón que contienen cemento, una materia inerte primaria, polímero de estireno expandido particulado y un aditivo de homogeneización y/o tensioactivo.

La patente estadounidense n.o 3.021.291 da a conocer un método de preparación de hormigón celular incorporando en la mezcla de hormigón, antes del colado de la mezcla, un material polimérico que se expandirá bajo la influencia de calor durante el curado. El tamaño y la forma de las partículas poliméricas no son críticos.

La patente estadounidense n.o 5.580.378 da a conocer un producto cementoso ligero compuesto por una mezcla cementosa acuosa que puede incluir cenizas volantes, cemento Portland, arena, cal y, como componente que mantiene el peso, partículas de poliestireno micronizadas que tienen tamaños de partícula en el intervalo de 50 a 2000 ¡.tm y una densidad de aproximadamente 0, 016 g/cm3 (1 Ib/ft3) . La mezcla puede verterse en productos moldeados tales como muros de cimentación, tégulas, ladrillos y similares. El producto también puede usarse como mortero de albañilería, escayola, estuco o textura.

El documento JP 9 071 449 da a conocer un hormigón ligero que incluye cemento Portland y una materia inerte ligera tal como poliestireno espumado, perlita o vermiculita como parte o todas las partes de la materia inerte. El poliestireno espumado tiene un diámetro de gránulo de 0, 1-10 mm y un peso específico de 0, 01-0, 08.

s

Las patentes estadounidenses n.o 5.580.378, 5.622.556 y 5.725.652 dan a conocer productos cementosos ligeros compuestos por una mezcla cementosa acuosa que incluye cemento y esquisto expandido, arcilla, pizarra, cenizas volantes y/o cal, y un componente que mantiene el peso, que son partículas de poliestireno micronizadas que tienen tamaños de partícula en el intervalo de 50 a 2000 ¡.tm, y está caracterizado por tener un contenido en agua en el intervalo de desde aproximadamente el 0, 5% hasta el 50% vlv.

La patente estadounidense n.o 4.265.964 da a conocer composiciones ligeras para unidades estructurales tales como paneles de tabiquería y similares, que contienen gránulos termoplásticos expansibles de baja densidad; un material de base cementoso, tal como, yeso; un tensioactivo; un aditivo que actúa como agente de espumación para incorporar una cantidad apropiada de aire en la mezcla; un componente de formación de película; y un almidón. Los gránulos termoplásticos expansibles se expanden todo lo posible.

El documento WO 98 02 397 da a conocer tégulas de hormigón ligero fabricadas moldeando una composición de aglutinante hidráulico que contiene espumas de resina sintética como materia inerte y que tiene un peso específico de aproximadamente 1, 6 a 2.

El documento WO 00/61519 da a conocer un hormigón ligero que incluye una combinación de desde alrededor del 40% al 99% de material polimérico orgánico y de desde el 1 % hasta alrededor del 60% de un agente de incorporación de aire. La combinación se usa para preparar hormigón ligero que usa materia inerte de poliestireno. Se requiere la combinación para dispersar la materia inerte de poliestireno y para mejorar la unión entre la materia inerte de poliestireno y el aglutinante cementoso de alrededor.

El documento WO 01/66485 da a conocer una mezcla cementosa ligera que contiene en volumen: del 5 al 80% de cemento, del 10 al 65% de partículas de poliestireno expandido; del 10 al 90% de partículas de mineral expandido; y agua suficiente para preparar una pasta con una distribución sustancialmente uniforme de poliestireno expandido tras mezclado apropiado.

La patente estadounidense n.o 6.851.235 da a conocer un bloque de construcción que incluye una mezcla de agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido (EPS) que tienen un diámetro de desde 3, 18 mm (1/8 de pulgada) hasta 9, 53 mm (3/8 de pulgada) en las proporciones de desde 68 hasta 95 litros (desde 18 hasta 25 galones) de agua; desde 150 hasta 190 kg (desde 325 hasta 425 lb) de cemento; y desde 850 hasta 1400 litros (desde 30 hasta 50 fe) de perlas preexpandidas.

La patente estadounidense n.o 5.913.791 da a conocer un bloque de construcción que tiene una capa de unión a base de cemento en una o ambas superficies exteriores del bloque que recibe y mantiene un elemento de sujeción penetrante tal como un clavo, un tornillo, una grapa, o similares. Una capa a base de cemento contiene agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido en las primeras proporciones y una segunda superficie exterior contiene agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido en segundas proporciones diferentes de las primeras proporciones.

El documento US 3.869.295 da a conocer un método de preparación de hormigón ligero y escayola que proporciona un mezclado uniforme de la materia inerte con material cementoso y otros componentes relativamente pesados. El método incluye humectar la superficie de partículas de materia inerte ligera con un medio acuoso, formar un recubrimiento sobre ésta usando material cementoso finamente dividido seco, y luego añadir más medio acuoso en una cantidad para producir una matriz de escayola u hormigón sin curar que puede conformarse de manera coherente.

Generalmente, la técnica anterior reconoce la utilidad del uso de polímeros expandidos, de una forma u otra, en composiciones de hormigón, para reducir el peso global de las composiciones. Los polímeros expandidos se añaden principalmente para ocupar espacio y crear vacíos en el hormigón y la cantidad de "espacio de aire" en el polímero expandido normalmente se maximiza para lograr este objetivo. Generalmente, la técnica anterior supone que las partículas de polímero expandido disminuirán la resistencia y/o la integridad estructural de composiciones ligeras de hormigón. Además, los artículos de hormigón preparados a partir de composiciones de hormigón ligero de la técnica anterior tienen propiedades físicas en el mejor de los casos inconstantes, tales como módulo de Young, conductividad térmica y resistencia a la compresión, y normalmente demuestran propiedades físicas peores que las deseables.

Por tanto, existe la necesidad en la técnica de composiciones de hormigón ligero que proporcionen artículos de hormigón ligero que tengan propiedades físicas predecibles y deseables que superen los problemas descritos anteriormente.

Sumario de la invención La presente invención proporciona una composición de hormigón de premezcla ligero que contiene el 8-20 por ciento en volumen de cemento, el 20-50 por ciento en volumen de arena, el 10-31 por ciento en volumen de partículas preexpandidas, el 9-40 por ciento en volumen de materia inerte que tiene un módulo de finura mayor de 4 (materia inerte gruesa) y el 10-22 por ciento en volumen de agua, en la que la suma de los componentes usados no excede el 100 por ciento en volumen. Las partículas preexpandidas tienen un diámetro de partícula promedio de desde 0, 2 mm hasta 8 mm, una densidad aparente de desde 0, 02 g/cm3 hasta 0, 64 g/cm3, una razón de aspecto de desde 1 hasta 1, 5. El valor de asentamiento de la composición medido según la norma ASTM C143 es de desde 5, 1 hasta 20, 3 cm (desde 2 hasta 8 pulgadas) . Tras solidificarse la composición de hormigón de premezlca ligero durante 28 días, tiene una resistencia a la compresión de al menos 9, 7 MPa (1400 psi) tal como se somete a prueba según la norma ASTM C39.

Descripción de los dibujos La figura 1 es una micrografía electrónica de barrido de la superficie de una perla preexpandida usada en la invención;

la figura 2 es una... [Seguir leyendo]

1. Composición de hormigón de premezcla ligero que comprende el 8-20 por ciento en volumen de cemento,

e.

2. 50 por ciento en volumen de arena,

el 10-31 por ciento en volumen de partículas preexpandidas,

el 9-40 por ciento en volumen de materia inerte que tiene un módulo de finura mayor de 4 (materia inerte gruesa) , y

el 10-22 por ciento en volumen de agua;

en la que las partículas preexpandidas tienen una capa externa sustancialmente continua con un diámetro de partícula promedio de desde 0, 2 mm hasta 8 mm, una densidad aparente de desde 0, 02 glcm3 hasta 0, 64 g/cm3, una razón de aspecto de desde 1 hasta 1, 5 en la que la suma de componentes usados no excede el 100 por ciento en volumen; en la que el valor de asentamiento medido segun la norma ASTM C 143 es de desde 5, 1 hasta 20, 3 cm (de 2 a 8 pulgadas) ; y en la que tras solidificarse la composición de hormigón de premezcla ligero durante 28 días, tiene una resistencia a la compresión de al menos 9, 7 MPa (1400 psi) tal como se somete a prueba segun la norma ASTM C39.

2. Composición de hormigón ligero segun la reivindicación 1, en la que la composición comprende el 9-25 por ciento en volumen de materia inerte gruesa.

3. Composición de hormigón ligero según la reivindicación 1, en la que las partículas preexpandidas comprenden partículas de polímero expandido que tienen un grosor de pared celular interna de al menos 0, 15 11m.

4. Composición de hormigón ligero según la reivindicación 1, en la que las partículas comprenden partículas de polímero expandido que comprenden uno o más polímeros seleccionados del grupo que consiste en homopolímeros de monómeros aromáticos de vinilo; copolímeros de al menos un monómero aromático de vinilo con uno o más de divinilbenceno, dienos conjugados, metacrilatos de alquilo, acrilatos de alquilo, acrilonitrilo y/o anhídrido maleico; poliolefinas; policarbonatos; poliésteres; poliamidas; cauchos naturales; cauchos sintéticos; y combinaciones de los mismos.

5. Composición de hormigón ligero segun la reivindicación 1, en la que las partículas preexpandidas comprenden partículas de polímero expandido preparadas expandiendo una perla de polímero que tiene un tamaño de partícula de resina promedio no expandido de desde 0, 2 mm hasta 2 mm.

6. Composición de hormigón ligero segun la reivindicación 1, en la que el cemento comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en cementos Portland, cementos de puzolana, cementos de yeso, composiciones de yeso, cementos aluminosos, cementos de magnesia, cementos de sílice, cementos de escoria, cemento de tipo 1, cemento de tipo lA, cemento de tipo 11, cemento de tipo IIA, cemento de tipo 111, cemento de tipo lilA, cemento de tipo IV Ycemento de tipo V.

7. Composición de hormigón ligero según la reivindicación 1, en la que la composición comprende plastificantes y/o fibras.

8. Composición de hormigón ligero según la reivindicación 1, en la que la materia inerte gruesa se selecciona del grupo que consiste en piedra, grava, escoria de alto horno granulada triturada, cenizas volantes, vidrio, sílice, pizarra expandida, arcilla; piedra pómez, perlita, vermiculita, escoria volcánica, diatomita, esquisto expandido, arcilla expandida, escoria expandida, sílice pirogénica, materia inerte sedimentada, cenizas volantes extruidas, toba, macrolita, pizarra, escoria de alto horno expandida, cenizas volantes sinterizadas, cenizas de hulla, y combinaciones de las mismas.

9. Composición de hormigón ligero segun la reivindicación 1, que tiene una densidad de desde 0, 64 hasta 2, 08 g/cm3 (de 40 a130 Ib/ft3) .

10. Lecho de carretera que comprende la composición de hormigón ligero según la reivindicación 1 o la composición de hormigón ligero según la reivindicación 1 solidificada en forma de un panel de construcción.

11. Composición de hormigón ligero según la reivindicación 1, en la que la razón de agua con respecto a cemento es mayor de 0, 40.

12. Método de preparación de la composición de hormigón de premezcla ligero según la reivindicación 1, que comprende combinar arena, materia inerte gruesa, cemento, partículas preexpandidas, agua y opcionalmente un reductor de agua en una mezcladora de tipo cuba o tambor.

13. Método según la reivindicación 12, en el que el reductor de agua se selecciona del grupo que consiste en lignosulfonatos, condensados de sulfonato de naftaleno sódico formaldehído, resinas de formaldehídomelamina sulfonatadas, copolímeros de vinilo sulfonatados, resinas de urea y sales de ácidos hidroxi o polihidroxicarboxílicos, y combinaciones de los mismos.