Mezcla aceleradora y método de uso.

Mezcla aceleradora para hormigón o mortero, que está presente como una composición en polvo que contiene lo siguiente:



(a) aluminio en el estado de oxidación 3

(b) sulfato y

(c) ácido hexafluorosilícico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/066275.

Solicitante: CONSTRUCTION RESEARCH & TECHNOLOGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dr. Albert-Frank-Strasse 32 83308 Trostberg ALEMANIA.

Inventor/es: WEIBEL, MARTIN, KOLOMIETS,ELENA, ALFONSO,MONTSERRAT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B22/06 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 22/00 Empleo de materias inorgánicas como ingredientes activos para morteros, hormigón o piedra artificial, p. ej. empleo de aceleradores. › Oxidos; Hidróxidos.
  • C04B22/14 C04B 22/00 […] › teniendo azufre en la parte aniónica, p. ej. sulfuros.
  • C04B24/12 C04B […] › C04B 24/00 Empleo de materias orgánicas como ingredientes activos para morteros, hormigón, piedra artificial, p. ej. empleo de plastificantes. › Compuestos que contienen nitrógeno.

PDF original: ES-2532265_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Mezcla aceleradora y método de uso

La invención se refiere a un acelerador para hormigón o mortero, más preferiblemente para hormigón proyectado o mortero proyectado, que está presente como una composición en polvo, más preferiblemente como una mezcla acuosa como solución o como una dispersión, y contiene lo siguiente:

(a) aluminio en el estado de oxidación 3,

(b) sulfato y

(c) ácido hexafluorosilícico.

La invención se refiere además a un procedimiento para la preparación del acelerador según la invención, en el que sulfato de aluminio y/o hidroxisulfato de aluminio, preferiblemente sulfato de aluminio y/o hidroxisulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, lo más preferiblemente sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo, ácido hexafluorosilícico y opcionalmente aminas se mezclan con agua. En el caso del uso de hidróxido de aluminio, se prefiere el uso de hidróxido de aluminio amorfo. En esta invención, se prefiere generalmente el hidróxido de aluminio amorfo en comparación con otras formas de hidróxido de aluminio, especialmente cuando se compara con hidróxido de aluminio cristalino.

La invención también se refiere al uso del acelerador según la invención en el revestimiento de sustratos, preferiblemente superficies de túneles, superficies de minas, zanjas de construcción o pozos, con hormigón o mortero, preferiblemente hormigón proyectado o mortero proyectado, y a las capas endurecidas preparadas con los mismos, que se producen aplicando hormigón o mortero, preferiblemente hormigón proyectado o mortero proyectado, cuyo endurecimiento se forzaba con el acelerador según la invención. El uso de ácido hexafluorosilícico como un estabilizante para mezclas aceleradoras también es parte de esta invención.

El hormigón y el mortero que se aplica a los sustratos, tales como superficies rocosas de túneles, se debe fraguar y endurecer rápidamente (especialmente si se proyecta) de modo que se aseguren la adhesión y la resistencia mecánica del mismo y de ahí la seguridad para los seres humanos y las máquinas. Por esta razón, se añaden al hormigón proyectado o mortero proyectado aceleradores que aseguren un endurecimiento rápido.

Soluciones de aceleradores se describen en WO 981874, EP-A1878713, WO 329163, EP-A 812 812, EP-A 1167317, KR-B-966223, JP-A-23246659 y JP-A-23321263.

KR-B-966223 describe el uso de hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) en aceleradores no libres de álcali, que contienen óxido de sodio y sales de metales alcalinos. JP-A-23321263 divulga mezclas aceleradoras líquidas que contienen hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) para hormigones que contienen cenizas volantes como un segundo aglutinante. JP-A-23246659 divulga el uso de hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) en mezclas aceleradoras. La invención reduce el desarrollo de polvo durante la proyección, el llamado rebote (una parte de hormigón proyectado salta habitualmente desde la superficie que se va a revestir) y problemas sanitarios debidos a compuestos alcalinos.

Los aceleradores del fraguado libres de álcali convencionales para hormigón proyectado y otros materiales que contienen cemento se distinguen porque bien dan como resultado un fraguado rápido y una resistencia inicial relativamente baja o bien conducen a un fraguado lento en combinación con una resistencia inicial relativamente alta. Por otra parte, los resultados mencionados anteriormente con respecto al comportamiento en el hormigón varían a menudo dependiendo del tipo de cemento. Por lo tanto, en la industria, la demanda de mezclas aceleradoras muy robustas, que sean adecuadas para una amplia variedad de cementos en todo el mundo, es alta.

Partiendo de la técnica anterior, el objetivo de la presente invención era desarrollar un acelerador por medio del cual se permita una buena resistencia inicial en combinación con un tiempo de fraguado optimizado. Además, el acelerador debe tener una buena estabilidad de la solución acuosa o de la dispersión. Especialmente una precipitación de los constituyentes disueltos o suspendidos sería perjudicial ya que bajo estas circunstancias no se puede asegurar una calidad constante de los aceleradores. Cuando se forma un material insoluble, generalmente es difícil rehomogeneizar el acelerador mediante, por ejemplo, agitación.

Un objetivo adicional de la invención es evitar el uso de ácido fluorhídrico (HF) en mezclas aceleradoras. El HF es muy tóxico y sólo se puede manejar bajo precauciones de seguridad muy estrictas en el laboratorio y durante la producción.

Este objetivo se podría conseguir mediante una mezcla aceleradora que contuviera a) aluminio en el estado de

oxidación 3, b) sulfato y c) ácido hexafluorosilícico, el procedimiento para su preparación, el uso de la misma y los productos que se pueden obtener con la misma.

La mezcla aceleradora según la invención puede ser una composición en polvo, una solución, una dispersión o una suspensión. Se prefieren particularmente las dispersiones o soluciones.

El acelerador según la Invención se puede preparar preferiblemente mezclando sulfato de aluminio y/o hidroxisulfato de aluminio, preferiblemente sulfato de aluminio y/o hidroxisulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, lo más preferiblemente sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio (preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo), ácido hexafluorosilícico y opclonalmente aminas con agua. La preparación de las mezclas aceleradoras se efectúa preferiblemente a una temperatura entre 4 y 8°C, de forma particularmente preferible a una temperatura entre 5 y 7°C. De acuerdo con esto, el sulfato de aluminio añadido a la mezcla aceleradora puede estar presente parcialmente en forma dispersada y parcialmente en forma disuelta. Frecuentemente, al menos una porción del sulfato de aluminio reacciona con otros componentes de la dispersión o solución (por ejemplo preferiblemente con hidróxido de aluminio amorfo) con formación de complejos de aluminio. Así, habitualmente al menos una porción del sulfato de aluminio disuelto está presente en la forma de estas estructuras complejas.

Preferiblemente, los aceleradores de esta invención están libres de álcali. La ventaja de los aceleradores libres de álcali es especialmente que la formación de polvo durante la proyección se puede mantener relativamente baja y no hay una influencia negativa sobre la salud de los trabajadores debida a los compuestos alcalinos, respectivamente un pH alcalino.

Aceleradores preferidos son los que contienen (d) una amina en la mezcla. El tipo de amina no está especialmente limitado, por ejemplo es posible usar alquilaminas, aminas aromáticas y/o alcanolaminas. Son preferibles alquilaminas ramificadas o no ramificadas.

De forma particularmente preferible, al menos una alcanolamina puede estar presente en la mezcla. La dietanolamina y/o la trietanolamina se prefieren particularmente como la amina, especialmente, es particularmente preferible la dietanolamina. La dietanolamina tiene el efecto de promover la estabilidad de las composiciones aceleradoras, especialmente en una combinación con ácido hexafluorosilícico. Además, se mejora el desarrollo de la resistencia a la compresión. Preferiblemente, la cantidad de amina está entre ,1 y 1%, más preferiblemente ,3 y 6% basado en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa. El efecto de la adición de tales aminas es una mejora del desarrollo de la resistencia a la compresión.

Aceleradores preferidos adicionales contienen alquilendiaminas, preferiblemente etilendiamina y/o

dialquilentriaminas, preferiblemente dietilentriamina. Preferiblemente, la cantidad total de alquilendiaminas, preferiblemente etilendiamina y/o dialquilentriaminas, preferiblemente dietilentriamina, está entre ,1 y 1%, más preferiblemente ,3 y 6% basado en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa. El efecto de la adición de dichas aminas es una mejora del desarrollo de la resistencia a la compresión.

Un estabilizante (e) puede estar presente en las mezclas aceleradoras según la invención, especialmente en mezclas aceleradoras acuosas. En una realización preferida de esta invención, la mezcla contiene silicato magnésico, minerales arcillosos, caolín, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácidos carboxílicos orgánicos y/o alófanos como un estabilizante (e).

El estabilizante puede inhibir la formación de partículas o evitar la sedimentación de partículas dispersadas del acelerador según la invención. De forma particularmente preferible, la dispersión según la invención contiene el estabilizante, preferiblemente el estabilizante inorgánico, en una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Mezcla aceleradora para hormigón o mortero, que está presente como una composición en polvo que contiene lo siguiente:

(a) aluminio en el estado de oxidación 3

(b) sulfato y

(c) ácido hexafluorosilícico.

2. Acelerador según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla es liquida.

3. Acelerador según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la mezcla contiene una amina (d).

4. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la mezcla contiene al menos una alcanolamina.

5. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla contiene alquilendiaminas.

6. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la mezcla contiene silicato magnésico, minerales arcillosos, caolín, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácidos carboxílicos orgánicos y/o alófanos como un estabilizante (e).

7. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque la mezcla contiene:

(a) entre 2,7 y 1% en peso de aluminio en el estado de oxidación 3,

(b) entre 12 y 34%, preferiblemente entre 14 y 34% en peso de sulfato,

(c) entre ,5 y 2%, preferiblemente entre ,1 y 2%, en peso de ácido hexafluorosilícico, basado en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.

8. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque la mezcla contiene:

(a) entre 5 y 9% en peso de aluminio en el estado de oxidación 3,

(b) entre 16 y 3%, preferiblemente entre 18 y 3% en peso de sulfato,

(c) entre ,2 y 1% en peso de ácido hexafluorosilícico, basado en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.

9. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el ácido hexafluorosilícico está presente en una proporción de entre ,1 y 1% en peso en la mezcla acuosa.

1. Acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque la mezcla está presente en la forma de una solución o una dispersión.

11. Procedimiento para la preparación de un acelerador líquido, caracterizado porque

(i) sulfato de aluminio y/o hidroxisulfato de aluminio, opcionalmente también hidróxido de aluminio, más preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo y

(ii) ácido hexafluorosilícico se mezclan con agua.

12. Uso de un acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 en el revestimiento de sustratos con hormigón o mortero.

13. Uso de ácido hexafluorosilícico como un estabilizante para mezclas aceleradoras para composiciones cementosas, mezclas aceleradoras que contienen aluminio en el estado de oxidación 3 y sulfato.

14. Hormigón o mortero que contiene un acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1.

15. Capa endurecida que se producía aplicando hormigón o mortero, cuyo endurecimiento se forzaba con un 5 acelerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1.


 

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