Mortero de cemento y procedimiento para el refuerzo mejorado de estructuras de construcción.

Mortero de cemento con características mejoradas para formar estructuras que incorporan unas bandas de fibras sintéticas para reforzar estructuras de construcción,

comprendiendo el mortero desde el 5% hasta el 95% de cemento, desde el 10% hasta el 70% de cargas minerales inertes con dimensiones de partícula inferiores a 700 micrómetros, desde el 0,05% hasta el 2,5% de aditivos fluidificantes y superfluidificantes y desde el 0,005% hasta el 1% de aditivos tixotrópicos de la clase de celulosa, caracterizado por que comprende entre el 0,1% y el 25% de una resina de copolímero de metacrilato de metilo/acrilato de n-butilo y entre el 0,05% y el 30% de filamentos de vidrio, en particular vidrio resistente al álcali, dispersados en el mortero, presentando dichos filamentos una longitud de entre 1 y 30 mm y un diámetro de entre 5 y 100 micrómetros, siendo los porcentajes en peso con respecto al peso total del mortero de cemento.

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DESCRIPCIÓN

Mortero de cemento y procedimiento para el refuerzo mejorado de estructuras de construcción.

La presente invención se refiere a un mortero de cemento para reforzar estructuras de construcción, en particular estructuras de construcción existentes (por ejemplo estructuras de mampostería, hormigón y hormigón armado, tales como pilares, columnas, vigas, consolidación de bóveda) . Las estructuras de construcción están sujetas a deterioro debido a diversas razones, por ejemplo acción química ambiental y artificial, defectos de construcción, mala calidad o elección inapropiada de los materiales utilizados, acontecimientos sísmicos, etc.

Se ha propuesto utilizar unas redes metálicas electrosoldadas para envolver soportes estructurales a reforzar, implicando esto una dificultad de instalación considerable y el hecho de que la redes metálicas experimentan fácilmente corrosión.

Se ha propuesto aplicar (a la superficie de una estructura a reforzar) fibras o tela a base de fibra de diversos tipos (fibras de carbono, vidrio o sintéticas) utilizando resinas (generalmente epoxídicas) . Esta solución, conocida como FRP (polímero reforzado con fibra) adolece del inconveniente de una temperatura de empleo de resina máxima (aproximadamente 80º C) , de manera que el refuerzo puede ceder rápidamente en caso de incendio. Las resinas utilizadas son perjudiciales para el medio ambiente y para los operarios, y los costes de este procedimiento son elevados. Además, la resina aplicada no permite la transpiración, lo cual forma una barrera frente a la humedad, que no abandona fácilmente la estructura.

El documento US nº 7.311.964 describe un procedimiento de refuerzo mediante el cual una capa de fibra de vidrio AR se integra en una matriz inorgánica que luego se aplica a la superficie del soporte estructural a reforzar. La capa de fibra de vidrio AR presenta un apresto aplicado sobre la misma y se aplica un recubrimiento resinoso sobre el apresto. La matriz inorgánica se adhiere al recubrimiento resinoso y el recubrimiento resinoso se adhiere al apresto. Este procedimiento de refuerzo también presenta el inconveniente de ser sensible al calor (por ejemplo, en el caso de incendio) y presentar un coste elevado.

El documento DE 19 525 508 propone aplicar un mortero de cemento a la estructura a reparar, luego una malla de refuerzo de tela, y luego una segunda capa de mortero de cemento. Según este documento, el mortero está compuesto por una mezcla de cemento, materiales inertes y una dispersión acuosa de copolímero de estireno/acrilato como aglutinante preferido. La presencia de la dispersión proporciona a la mezcla una fluidez considerable, que tiende a hacer imposible que se aplique a superficies verticales.

Además, la alta razón de agua/cemento en la mezcla inicial es perjudicial para las características mecánicas del material tras secarse, con una formación de grietas y un desmoronamiento probables.

El documento EP 1 245 547 B propone un mortero de cemento para formar refuerzos que incorpora entramados de fibra sintética. Además de cemento y materiales inertes, el mortero contiene un copolímero insaturado, y aditivos superfluidificantes y fluidificantes a base de sulfonatos de lignina, betanaftaleno o melamina-formaldehído y aditivos tixotrópicos pertenecientes a la clase de celulosa, estando estos componentes de mortero presentes en las cantidades especificadas en la patente.

El mortero se encuentra en forma de polvo seco, agregándose el agua en el momento de la instalación. Es importante indicar que la presencia de los aditivos permite que el mortero se aplique fácilmente a la superficie de estructuras de construcción de ladrillo u hormigón (armado o no armado) , incluso con cantidades de agua reducidas, haciendo posible, por tanto, aplicar el refuerzo a superficies verticales y mejorar las propiedades de material tras su endurecimiento, impidiendo o reduciendo así la formación de grietas y el desmoronamiento.

El documento WO 2007/054388A1 y las solicitudes EP 1 893 793 A y US 2008/0286553 A1 correspondientes describen un componente para reforzar estructuras de construcción existentes, difiriendo este componente del de dicho documento EP 1 245 547 B en que la fibra sintética integrada en el mortero y que actúa como su refuerzo mecánico está formada a partir de poli[benzo (1, 2-D:5, 4-Dâ?) bisoxazol-2, 6-diil-1, 4-fenileno], conocido comercialmente con el nombre registrado â??Zylonâ??: esta fibra ha demostrado presentar (además de una alta resistencia a la rotura y una alta resistencia al estiramiento) una adherencia de superficie excepcionalmente alta al cemento (de la composición descrita en el documento EP 1 245 547 B) en el que está integrada.

Según la presente invención, se ha descubierto que es posible mejorar las propiedades mecánicas del refuerzo para estructuras de construcción, en particular su resistencia a la deslaminación incluso con una deformación considerable, además de su capacidad de resistir esfuerzos mayores.

Estos resultados se logran según la presente invención mediante un mortero de cemento con características mejoradas para formar estructuras de refuerzo que incorporan unas bandas de fibras sintéticas para reforzar estructuras de construcción, comprendiendo el mortero desde el 5% hasta el 95% de cemento, desde el 10% hasta el 70% de cargas minerales inertes con dimensiones de partícula inferiores a 700 micrómetros, desde el 0, 05%

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hasta el 2, 5% de aditivos fluidificantes y superfluidificantes y desde el 0, 005% hasta el 1% de aditivos tixotrópicos de la clase de celulosa, caracterizado por que comprende entre el 0, 1% y el 25% de una resina de copolímero de metacrilato de metilo/acrilato de n-butilo y entre el 0, 05% y el 30% de filamentos de vidrio, en particular vidrio resistente al álcali, dispersados en el mortero, presentando dichos filamentos una longitud de entre 1 y 30 mm y un diámetro de entre 5 y 100 micrómetros, siendo los porcentajes en peso con respecto al peso total del mortero de cemento.

Los valores preferidos para la cantidad de filamento de vidrio son de entre el 0, 4 y el 23% en peso. La longitud de dichos filamentos de vidrio es preferentemente de entre 3 mm y 24 mm y su diámetro es de entre 8 y 85 micrómetros.

Los valores preferidos para la cantidad de la resina de copolímero presente en el mortero son de entre el 0, 5% y el 18% en peso con respecto al peso del mortero.

Ejemplos de cemento que se puede utilizar en el mortero son cemento Portland, cemento Portland compuesto, cemento de alto horno, cemento puzolánico, cemento compuesto y sus subtipos y/o mezclas, aglutinantes hidráulicos y/o aéreos, cales, silicatos, aluminatos, prefiriéndose los cementos puzolánicos o materiales compuestos. Las cantidades preferidas son de entre el 20% y el 70%.

Las cargas minerales pueden ser, por ejemplo, de naturaleza cuarcífera, silícea, calcárea, magnésica, arenácea o granítica, o pueden ser subproductos de otros procedimientos tales como humo de sílice y cenizas volantes. Se prefieren mezclas de dichas cargas.

Los aditivos fluidificantes incluyen tanto aditivos fluidificantes como superfluidificantes, pertenecientes a la clase de polímeros a base de sulfonatos de lignina policondensada, betanaftaleno o melamina-formaldehído (LS, NFS o MS) , o a base de cadenas de poliacrilato modificadas (ACR) .

Ejemplos de aditivos tixotrópicos pertenecientes a la clase de celulosa son metilcelulosa, metilhidroxietilcelulosa, metilhidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, carboximetilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa. Se prefieren metilcelulosa y sus derivados.

Se prefieren cantidades de aditivos tixotrópicos de entre el 0, 015% y el 0, 65%, llevando éstas a mejores resultados.

Si se desea, el mortero puede comprender otros aditivos; éstos incluyen aditivos aireantes, en particular aditivos aireantes aniónicos, catiónicos, no iónicos o anfóteros, tales como sales de amonio cuaternario, sales de ácido laurilsulfónico mixtas, fluorofenilboratos, nonilfenol con grados diferentes de etoxilación, etc. Se prefieren derivados de ácido laurilsulfónico: las cantidades preferidas varían desde el 0, 01% hasta el 1, 5%.

Otros ejemplos de aditivos que pueden formar parte del mortero son aditivos para oponerse a la contracción de mortero durante la fase tanto plástica como endurecida, tales como mezclas de sulfoaluminatos y óxidos. Las cantidades preferidas son de entre el 0, 1% y el 10%, siendo las más preferidas de entre el 0, 3% y el 5%.

El mortero de la presente invención se encuentra... [Seguir leyendo]

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1. Mortero de cemento con características mejoradas para formar estructuras que incorporan unas bandas de fibras sintéticas para reforzar estructuras de construcción, comprendiendo el mortero desde el 5% hasta el 95% de 5 cemento, desde el 10% hasta el 70% de cargas minerales inertes con dimensiones de partícula inferiores a 700 micrómetros, desde el 0, 05% hasta el 2, 5% de aditivos fluidificantes y superfluidificantes y desde el 0, 005% hasta el 1% de aditivos tixotrópicos de la clase de celulosa, caracterizado por que comprende entre el 0, 1% y el 25% de una resina de copolímero de metacrilato de metilo/acrilato de n-butilo y entre el 0, 05% y el 30% de filamentos de vidrio, en particular vidrio resistente al álcali, dispersados en el mortero, presentando dichos filamentos una longitud de entre 1 y 30 mm y un diámetro de entre 5 y 100 micrómetros, siendo los porcentajes en peso con respecto al peso total del mortero de cemento.

2. Mortero de cemento según la reivindicación 1, caracterizado por que dichos filamentos de vidrio presentan una longitud de entre 3 mm y 24 mm y un diámetro de entre 8 micrómetros y 85 micrómetros. 15

3. Mortero según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha resina de copolímero está presente en una cantidad comprendida entre el 0, 5% y el 18% en peso con respecto al peso del mortero.

4. Mortero según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos filamentos de vidrio están presentes 20 en una cantidad de entre el 0, 4% y el 23% en peso con respecto al el peso del mortero.

5. Mortero según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichas fibras sintéticas que forman dichas bandas incorporadas en el mortero se eligen de entre el grupo constituido por fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de polímero, fibras de poli[benzo (1, 2-D:5, 4-Dâ?) bisoxazol-2, 6-diil-1, 4-fenileno].

6. Procedimiento para reforzar estructuras de construcción, caracterizado por que se aplica una primera capa de mortero según las reivindicaciones anteriores a una superficie de un componente de construcción ya existente, luego superponer e integrar una banda de fibra sintética sobre y en dicha primera capa de mortero, y finalmente aplicar una segunda capa de mortero sobre dicha banda de fibra sintética y sobre dicha primera capa de mortero.