Adición para obtener hormigones estructurales y morteros conductores térmicos.

La adición, para obtener hormigones estructurales y morteros conductores térmicos,

es una formulación pulverulenta específica para cada caso, que añadida como adición a un hormigón o un mortero convencional, se obtiene un hormigón estructural o mortero, con características térmicas mejoradas (conductividad térmica λ).

Si la adición se añade, en una planta, a un hormigón convencional se obtiene un hormigón estructural con conductividades térmicas aumentadas, y que se pueden adaptar a las necesidades térmicas del edificio. Siendo muy adecuado para la activación térmica de estructuras o activación geotérmica de cimentaciones.

El hormigón adicionado obtienen características reológicas especiales, que entre otras hace que se pueda obtener un hormigón autocompactante.

Si la adición se añade, en una mezcladora, a un mortero convencional se obtiene un mortero de conductividades térmicas muy elevadas que lo hacen muy adecuado para las sondas geotérmicas.

ADICiÓN PARA OBTENER HORMIGONES ESTRUCTURALES Y MORTEROS CONDUCTORES TÉRMICOS

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención se aplica en el sector de la construcción, en particular en el campo de la eficiencia y sostenibilidad de los edificios que activan las estructuras térmicamente y/o geotérmicamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

La eficiencia y sostenibilidad en los edificios según reglamentaciones o directivas como la europea "Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios", introduce un nuevo concepto "Edificios de Consumo Energético Casi Nulo", para la climatización y refrigeración se utiliza el sistema TABS (Thermal/y Activated Building System) , este sistema consiste en la activación térmica de la estructura del hormigón del edificio, ofreciendo un camino para el paso del calor a intercambiadores, que pueden ser geotérmico o no, o ambos. Los hormigones que se utilizan en la actualidad para activar estas estructuras son los mismos hormigones que se usan de forma habitual para construir estructuras, esto perjudica en sobremanera la efectividad de las estructuras activas por sus malas propiedades térmicas y haciendo del mismo un producto poco adecuado. La razón de esta situación es que cualquier modificación de las propiedades térmicas en el hormigón provocaría una bajada considerable en las resistencias mecánicas haciendo imposible su uso como hormigón estructural, y es necesario primar la seguridad estructural. Dentro de los documentos estudiados como el US2009294743 y MXPA05011139 escriben como obtener hormigones conductivos eléctricos, no térmicos, pero no lo obtienen mediante una adición sino mediante una formulación de hormigón. El documento US2011155019 si utiliza una adición pero para obtener un hormigón resistente al fuego y a altas temperaturas. Y entre otros, la gran mayoría dan soluciones para hormigones térmicos que son para la mejora del aislamiento térmico disminuyendo la conductividad térmica, como en los documentos W02014006194, CN103570291, CN104108913, W02013151439, etc., pero no para aumentarla, precisamente las contrarias a las que se obtienen en esta invención. Pero de todos estos, ninguno usa la solución de la adición al hormigón o mortero para obtener un hormigón estructural conductivo térmico o un mortero conductivo térmico. La adición térmica es un producto único, con él se obtiene un hormigón estructural térmico que posee capacidad resistente para un hormigón estructural y propiedades térmicas diferenciadas de cualquier hormigón y para morteros se obtienen unas características térmicas muy elevadas. Estas propiedades lo hacen especialmente adecuado para su uso en las cimentaciones activadas para geotermia de muy baja entalpía y/o para estructuras de hormigones activados térmicamente o también para morteros de inyección en sondas geotérmicas.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

La adición es una formulación pulverulenta que mezclada para fabricar un hormigón convencional se obtiene un hormigón estructural con características térmicas mejoras (conductividad térmica A) . O también mezclada con morteros convencionales se obtiene unos morteros conductores térmicos de características térmicas muy elevadas, especialmente para morteros de inyección en sondas geotérmicas. Respecto a la adición al hormigón, dependiendo de la necesidades térmicas del edificio o las características del terreno, podrá ser aumentada o disminuida la cantidad de adición o modificada la dosificación de la adición, para adecuar la conductividad térmica del hormigón, pero sin dejar de ser estructural. Estas características térmicas mejoradas lo hacen muy adecuado para la activación térmica de estructuras y/o para activación geotérmica de las cimentaciones de un edificio obteniendo una mayor eficiencia y una mejor sostenibilidad del mismo. Respecto a la adición al mortero, dependiendo de la necesidades del térmicas del edificio o las características del terreno, podrá ser modificada la dosificación de la adición, para adecuar la conductividad térmica del mortero. Estas características mejoradas hacen al mortero muy adecuado para morteros de inyección en sondas geotérmicas, aunque no se descartan la utilización en otros morteros. La adición es un producto de formulación específica en cada caso que variando unos o varios de los componentes de la adición se verá modificado sus propiedades en particular la conductividad térmica del hormigón, que se podrá ser determinada dicha propiedad por las normas específicas (como la UNE-EN 1745:2013 o la UNE-EN 12667:2002) La adición estructural térmica consta de tres a seis componentes según su aplicación:

• Árido fino (calizo o silíceo) de granulometría inferior a 4 mm, en una proporción que variará desde un 0% hasta un 95% respecto el peso total.

• Finos (calizos o silíceos) de granulometría inferior de 0, 064 mm, en una proporción entre un 0% y un 95% respecto el peso total.

• Aditivo en polvo superplástificante del tipo éter policarboxílicos o sus derivados. En una proporción entre un 0% y un 15% respecto el peso total.

• Aditivo modulador de viscosidad del tipo éteres de celulosa, biopolímeros o sus derivados. En una proporciones entre un 0% y un 10% respecto el peso total.

• Grafito natural o sintético de elevada conductividad térmica. En cantidades que va desde 0% hasta un 45% respecto el peso total.

• Grafeno y/o nanotubos de carbono (nanomateriales) para obtener las características de elevada conductividad térmica. En cantidades desde 0% hasta un 20% respecto el peso total.

• Algún material puzolánico corno el humo de sílice, puzolana o ceniza volante. En

cantidades que van desde un 0% hasta un 95% respecto el peso total. Esta adición se añade en la amasadora de la planta hormigonera habitual junto un hormigón convencional, que sabiendo su dosificación (cemento, agua, árido grueso, árido fino, aditivo y/o otras adiciones) , a su vez que su resistencia mecánica y consistencia. Se ajusta la dosificación de la adición térmica y se determina la cantidad de adición por m3. Si es necesario un aumento de la conductividad se aumentaría el contenido de grafito y/o grafeno y se ajustaría los árido finos y los finos para obtener un hormigón muy compacto. Se recomienda utilizar cemento del tipo I (cemento portland) . Dadas las características de la adición, el hormigón adicionado obtienen características reológicas especiales, que entre otras hace que se obtenga un hormigón autocompactante, y por tanto que sea muy compacto y de alta densidad. También se puede adicionar a cualquier mortero pero especialmente para morteros de inyección en sondas geotérmicas. No se tiene la necesidad de obtener resistencia mecánicas, pero si para mejorar las características térmicas y la inyectabilidad, por tanto se disminuye el contenido de árido fino o sustituyéndolo completamente con finos.

REALIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN

Aunque las posibles dosificaciones totales pueden ser muy elevadas dependiendo de las necesidades sobre todo de resistencias mecánicas y de conductividades, una realización preferente sería aquel hormigón para una cimentación de un edificio con geotermia donde deseen activar estas cimentaciones para usar la geotermia para climatización eficiente y renovable, sin una elevada inversión en un campo de sondas para complementar el 100% de las necesidades climáticas y la posible agua caliente sanitaria (ACS) . Un hormigón convencional tipificado o designado como HA-30/B/20/llb es el usado, se recomienda que el cemento utilizado sea del tipo CEM 1, en el caso de utilizar un cemento

del tipo CEM II sería necesarias verificaciones previas para evitar posibles interacciones no esperadas. En el hormigón convencional no es necesario modificar la dosificación del cemento, los aditivos habituales de puesta en obra (plastificantes) , los áridos gruesos y los áridos finos. Pero para la cantidad de agua o relación de a/c (agua/cemento) es posible un ajuste como consecuencia del mezclado con la adición térmica.

Por cada mde hormigón convencional indicado (2.500 kg/m3) , en esta realización preferente se adiciona 50 kg de adición térmica por m3 de hormigón convencional. Adición térmica contiene:

• 80% de árido fino calizo de tamaño inferior a 4 mm 15 • 13% de finos calizos de tamaño inferior a 0, 064 mm

• 1, 9% de aditivo superplastificante

• 0, 1% de aditivo modulador... [Seguir leyendo]

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Adición para hormigones estructurales y morteros conductores térmicos caracterizado porque contiene entre tres y seis componentes en función de su aplicación, seleccionados entre los siguientes componentes:

• Árido fino (calizo o silíceo) de granulometría inferior a 4 mm, en una proporción comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.

• Finos (calizos o silíceos) de granulometría inferior de 0, 064 mm, en una proporción comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.

• Aditivo superplástificante en polvo del tipo éter policarboxílicos o sus derivados en una proporción comprendida entre 0% y 15% respecto al peso total.

• Aditivo modulador de viscosidad del tipo éteres de celulosa, biopolímeros o sus derivados en una proporción comprendida entre 0% y 10% respecto al peso total.

• Grafito natural o sintético de elevada conductividad térmica en un proporción comprendida entre 0% y 45% respecto al peso total.

• Grafeno y/o nanotubos de carbono (nanomateriales) para obtener las características de elevada conductividad térmica en una proporción comprendida entre 0% y 20% respecto al peso total.

• Un material puzolánico seleccionado entre el humo de sílice, puzolana o ceniza volante en una proporción comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.

Adición para hormigones estructurales y morteros conductores térmicos, según la reivindicación 1 caracterizado por contener:

• 80% de árido fino calizo de tamaño inferior a 4 mm

• 13% de finos calizos de tamaño inferior a 0, 064 mm

• 1, 9% de aditivo superplastificante

• 0, 1% de aditivo modulador de la viscosidad

• 5% de grafito conductivo en polvo fino.

Obteniendo resistencias medias superiores a 55 MPa, muy denso y autocompactante y una conductividad térmica A alrededor de 3, 5 W/ (K-m) . Método de obtención, de una mayor o menor conductividad del hormigón o del mortero adicionado mediante la adición para hormigones estructurales y morteros conductores térmicos según la reivindicación 1, que consiste en modificar las proporciones indicadas de la adición de la reivindicación 1 o añadiendo mayor o menor cantidad de adición para hormigones estructurales y morteros conductores F.OEPM10/08/2015F.EfectivaNº solicitud10/08/2015térmicos, al hormigón o al mortero