Provisión de resistencia a la congelación y descongelación a composiciones cementosas.

Composición cementosa resistente al daño por congelación-descongelación que comprende cemento hidráulico,

en la que la composición tiene un volumen de vacíos que es del 6 por ciento en volumen o menos y partículas poliméricas al menos parcialmente degradables en la que las partículas poliméricas degradables tienen un diámetro promedio de 100 μm o menos

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/005541.

Solicitante: CONSTRUCTION RESEARCH & TECHNOLOGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PATENTE, MARKEN, DR.-ALBERT-FRANK-STRASSE 32 83303 TROSTBERG ALEMANIA.

Inventor/es: KERNS, MICHAEL L.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B16/04 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 16/00 Empleo de materias orgánicas como cargas, p. ej. pigmentos, para morteros, hormigón o piedra artificial; Tratamiento de materias orgánicas especialmente previstos para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón o piedra artificial (elementos de armadura   E04C 5/00). › Compuestos macromoleculares (C04B 16/02 tiene prioridad).
  • C04B28/02 C04B […] › C04B 28/00 Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial que contienen ligantes inorgánicos o que contienen el producto de reacción de un ligante inorgánico y un ligante orgánico, p. ej. que contienen cemento de policarboxilatos. › que contienen cementos hidráulicos distintos que los de sulfato de calcio.
  • C04B28/04 C04B 28/00 […] › Cementos Portland.

PDF original: ES-2535136_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Provisión de resistencia a la congelación y descongelación a composiciones cementosas Antecedentes

Se sabe bien que los ciclos de congelación y descongelación pueden ser extremadamente dañinos para 5 composiciones de cemento endurecidas saturadas con agua tales como el hormigón. La técnica mejor conocida para impedir o reducir el daño provocado es la incorporación en la composición de vacíos o poros finos de manera microscópica. Los poros o vacíos funcionan como cámaras de expansión internas y, por tanto, pueden proteger el hormigón frente al daño por heladas al aliviar la presión hidráulica producida por un frente de congelación en avance en el hormigón. El método usado en la técnica anterior para producir de manera artificial tales vacíos en hormigón ha 1 sido por medio de agentes incorporadores de aire, que estabilizan burbujas de aire diminutas que quedan atrapadas en el hormigón durante el mezclado.

Estos vacíos de aire se estabilizan normalmente mediante el uso de tensioactivos durante el proceso de mezclado del hormigón. Desafortunadamente, este enfoque de incorporar vacíos de aire en hormigón está plagado de varios problemas de producción y colocación, siendo los siguientes algunos de ellos:

Contenido de aire: Cambios en contenido de aire de la mezcla cementosa pueden dar como resultado hormigón con escasa resistencia al deterioro por congelación y descongelación si el contenido de aire disminuye con el tiempo o reducir la resistencia a la compresión del hormigón si el contenido de aire aumenta con el tiempo. Ejemplos son el bombeo de hormigón (disminuir el contenido de aire mediante compresión), adición en el lugar de trabajo de un superplastificante (a menudo eleva el contenido de aire o desestabiliza el sistema de vacíos de aire), interacción de 2 ingredientes específicos con el tensioactivo incorporador de aire (podría aumentar o disminuir el contenido de aire).

Estabilización de los vacíos de aire: La incapacidad para estabilizar burbujas de aire puede deberse a la presencia de materiales que adsorben el tensioactivo de estabilización, es decir, cenizas volantes con carbono de alta área superficial o insuficiente agua para que el tensioactivo actúe apropiadamente, es decir, hormigón de bajo asentamiento.

Características de los vacíos de aire: La formación de burbujas que son demasiado grandes para proporcionar resistencia a la congelación y descongelación puede ser el resultado de áridos de mala calidad o mal clasificados, del uso de otros ingredientes que desestabilizan las burbujas, etc. Tales vacíos son a menudo inestables y tienden a flotaren la superficie del hormigón fresco.

Sobreacabado: Eliminación de aire mediante sobreacabado, elimina aire de la superficie del hormigón, dando como 3 resultado normalmente deterioro mediante incrustación de la zona evacuada de pasta de cemento adyacente a la superficie sobreacabada.

La generación y estabilización de aire en el momento del mezclado y que garantiza que permanece en la cantidad y el tamaño de vacío de aire apropiados hasta que se endurece el hormigón son los mayores retos del día a día para los productores de hormigón premezclado en Norteamérica.

El documento JP 8 59327 A da a conocer una composición de hormigón inclusora de aire excelente en cuanto a la resistencia al daño por congelación incluso cuando se añade un agente antiespumante mediante el mezclado de una microperla hueca y un agente antiespumante en una composición de hormigón que contiene éter de celulosa soluble en agua. La microperla hueca polimérica consiste en una película elástica globular polimérica, y el diámetro se controla a < = 2 nm, preferiblemente a < = 5 nm. Las microperlas huecas poliméricas no son degradables.

El documento JP 22 294656 A proporciona un producto de hormigón que tiene un efecto en la mejora de un ecosistema utilizando plásticos biodegradables solos, o sustancia de intercambio iónico, sustancia que contiene agua, o características de la sustancia que contiene agua. Se forman poros desde la superficie hasta el interior del hormigón utilizando los plásticos biodegradables que pueden mezclarse con cemento de modo que pueden degradarse por bacterias, hongos y componentes alcalinos. Los plásticos biodegradables solos, o sustancia de 45 intercambio iónico, sustancia que contiene agua o materia sólida formada mezclando la sustancia que contiene agua se mezclan en el momento de formación del hormigón por adelantado, y la sustancia mezclada se dispone en el hormigón.

El hormigón con aire incorporado de manera adecuada sigue siendo uno de los tipos de hormigón más difíciles de preparar. El contenido de aire y las características del sistema de vacíos de aire incorporado en el hormigón no 5 pueden controlarse por medios cuantitativos directos, sino sólo indirectamente a través de la cantidad/el tipo de agente incorporador de aire añadido a la mezcla. Factores tales como la composición y la forma de partícula de los áridos, el tipo y la cantidad de cemento en la mezcla, la consistencia del hormigón, el tipo de mezclador usado, el

tiempo y la temperatura de mezclado influyen todos en el rendimiento del agente incorporador de aire. La distribución de tamaño de vacío en hormigón con aire incorporado habitual puede mostrar un intervalo de variación muy amplio, de entre 1 y 3. micrómetros (pm) o más. En tal hormigón, además de los pequeños vacíos que son esenciales para la resistencia a la congelación-descongelación cíclicas, ha de aceptarse la presencia de vacíos más 5 grandes, que contribuyen en pequeña medida a la durabilidad del hormigón y podrían reducir la resistencia mecánica del hormigón, como una característica inevitable.

Las características de un sistema de vacíos de aire en hormigón endurecido se determinan por medio del método de ensayo habitual de la norma ASTM C457 para la determinación microscópica de parámetros del sistema de vacíos de aire en hormigón endurecido. Estas características se expresan como una serie de parámetros que son 1 indicativos del tamaño de vacío promedio (área superficial específica), abundancia volumétrica (contenido de aire) y distancia promedio entre los vacíos (factor de separación). Se han usado estos valores en la industria del hormigón para determinar el rendimiento y la durabilidad esperados del hormigón en un entorno de congelación cíclica saturado con agua. Las directrices del ACI recomiendan que el área específica sea mayor de 6 pulgadas"1 y el factor de separación igual a o menor de ,8 pulgadas para garantizar la resistencia a ciclos de congelación y 15 descongelación.

Los expertos en la técnica han aprendido a controlar estas influencias mediante la aplicación de reglas apropiadas para preparar hormigón con aire incorporado. Sin embargo, requieren el ejercicio de un cuidado particular al preparar tal hormigón y de manera continuada, comprobar el contenido de aire, porque si el contenido de aire es demasiado bajo, la resistencia a las heladas del hormigón será inadecuada, mientras que por otro lado, si el 2 contenido de aire es demasiado alto afectará adversamente a la resistencia a la compresión.

Los métodos para controlar los vacíos de aire en la técnica anterior a menudo dan como resultado un rendimiento irregular. Si no se incorporan burbujas de aire de tamaño y separación aceptables mediante la acción de mezclado, entonces ninguna cantidad de sistemas químicos de estabilización de burbujas puede producir una estructura de vacíos de aire aceptable en el hormigón endurecido.

Por tanto, es deseable proporcionar un ingrediente que produzca una estructura de vacíos duradera frente a la congelación-descongelación directamente en una mezcla cementosa, sin requerir las condiciones de cizallamiento para la generación de burbujas de aire de tamaño apropiado durante el mezclado. Las estructuras de vacíos pueden comprender vacíos de tamaño óptimo en la mezcla que dotan a la composición cementosa de una durabilidad frente a la congelación-descongelación mejorada. El ingrediente también debe reducir o eliminar la reducción de 3 resistencia a la compresión para productos fabricados a partir de mezclas que contienen ingredientes químicos ¡ncorporadores de aire convencionales.

Sumario

Se proporciona una composición cementosa resistente al daño por congelación-descongelación que comprende cemento hidráulico y partículas pollmérlcas al menos parcialmente degradables.

Se proporciona un método para preparar una composición cementosa resistente al daño por congelación- descongelación que comprende formar una mezcla de agua, cemento hidráulico y partículas poliméricas al menos parcialmente degradables.

... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición cementosa resistente al daño por congelación-descongelación que comprende cemento hidráulico, en la que la composición tiene un volumen de vacíos que es del 6 por ciento en volumen o menos y partículas poliméricas al menos parcialmente degradables en la que las partículas poliméricas degradables tienen un diámetro promedio de 1 pm o menos.

2. Composición cementosa según la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas degradables comprenden al menos uno de:

i) polímero de poliéstero polímero de polilactona;

ii) poli(ácido láctico), poli(ácido glicólico), copolímeros de los mismos, o mezclas de los mismos; o

iii) poli(ácido láctico)-poli(ácido glicólico), lactida-caprolactona, lactida-óxido de etileno, lactida-carbonato cíclico, poli(éster-amidas) derivadas de lactida o poli(L-lactida-co-D-lactida).

3. Composición cementosa según la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas degradables están presentes en un intervalo de desde el ,5% hasta el 6% del volumen total.

4. Composición cementosa según la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas degradables tienen un diámetro promedio de 1 pm o menos.

5. Composición cementosa según la reivindicación 1, que comprende además independientemente al menos uno de incorporadores de aire, áridos, puzolanas, dispersantes, aceleradores/potenciadores del fraguado y la resistencia mecánica, retardadores del fraguado, reductores de agua, inhibidores de la corrosión, agentes humectantes, polímeros solubles en agua, agentes modificadores de la reología, repelentes de agua, fibras, ingredientes impermeabilizantes, reductores de la permeabilidad, adyuvantes de bombeo, ingredientes fungicidas, ingredientes germicidas, ingredientes insecticidas, ingredientes minerales finamente divididos, ingredientes colorantes, reductor de la reactividad alcalina, ingredientes adherentes, Ingredientes de reducción de la contracción o mezclas de los mismos; en la que cuando está presente un dispersante, el dispersante es al menos uno de lignosulfonatos, beta- naftalenosulfonatos, condensados sulfonados de melanima-formaldehído, pollaspartatos, resinas de condensado de naftalenosulfonato-formaldehído, dispersantes oligoméricos, policarboxilatos, o mezclas de los mismos.

6. Método para preparar una composición cementosa resistente al daño por congelación-descongelación según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende formar una mezcla de agua, cemento hidráulico y partículas poliméricas al menos parcialmente degradables.

7. Método según la reivindicación 6, en el que las partículas poliméricas degradables se añaden a la mezcla en al menos una de las siguientes formas:

a. masa compacta;

b. polvo; o

c. Ingrediente líquido.

8. Método según la reivindicación 6, en el que las partículas poliméricas degradables comprenden microesferas huecas.

9. Método según la reivindicación 8, en el que las microesferas huecas contienen una disolución de ingrediente acelerante.


 

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