MÉTODO DE PREPARACIÓN DE UN PRODUCTO ACELERANTE DE FRAGUADO, PRODUCTO OBTENIDO Y USO.
Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, producto obtenido y uso,
mediante cuyo método se obtiene una especie compleja de hidroxisulfato silicato de aluminio aplicable como acelerante de fraguado de hormigón, siendo obtenido en disolución y/o suspensión acuosa y pudiendo ser secado para obtener un producto en estado sólido, que tiene por objeto acelerar el endurecimiento de mezclas de cemento (mortero y hormigón) proyectadas por vía seca o vía húmeda y asegurar un rápido desarrollo de resistencias a la compresión a edades tempranas, así como la disminución de los tiempos iniciales de fraguado, con un contenido en metales alcalinos inferior al 1% como Na2O y puede ser considerado como un acelerante libre de álcali.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130374.
Solicitante: INDUSTRIAS QUIMICAS DEL EBRO, S.A..
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: PEREZ CACHO,JORGE, RUEDA ALBA,ANGEL JULIAN, VILLARROYA GRESCHUHNA,EDUARDO, NAVARRO MOROS,GLORIA, ELDUQUE PALOMO,ANA ISABEL, GIMENEZ SORO,RAQUEL.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C04B22/14 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. › teniendo azufre en la parte aniónica, p. ej. sulfuros.
PDF original: ES-2364937_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, producto obtenido y uso.
Objeto de la invención
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un método de preparación de un producto acelerante de fraguado, producto obtenido y uso, de forma que mediante el método objeto de la invención se obtiene una especie compleja de hidroxisulfato silicato de aluminio aplicable como acelerante de fraguado de hormigón.
El acelerante de fraguado es obtenido en disolución y/o suspensión acuosa pudiendo ser secado para obtener un producto en estado sólido.
Así, el acelerante de fraguado obtenido tiene por objeto acelerar el endurecimiento de mezclas de cemento (mortero y hormigón) proyectadas por vía seca o vía húmeda y asegurar un rápido desarrollo de resistencias a la compresión a edades tempranas, así como la disminución de los tiempos iniciales de fraguado.
Asimismo, el producto acelerante obtenido en forma sólida es fácilmente soluble en agua a temperatura ambiente dando suspensiones acuosas con una elevada concentración en Al2O3.
Además, el producto obtenido tiene un contenido en metales alcalinos inferior al 1% como Na2O y puede ser considerado como un acelerante libre de álcali.
Campo de aplicación
En la presente memoria se describe un método de preparación de un producto acelerante de fraguado, de aplicación como acelerante de fraguado para el endurecimiento de mezclas de cemento (mortero y hormigón) proyectadas por vía seca o vía húmeda.
Antecedentes de la invención
Los acelerantes libres de álcali que hoy en día existen en el mercado se fundamentan, básicamente, en la reacción de una disolución de sulfato de aluminio y un hidróxido de aluminio amorfo altamente reactivo.
Sin embargo, uno de los principales problemas que presentan estas últimas generaciones de acelerantes líquidos libres de álcali es su sensibilidad al tipo y origen del cemento y a la temperatura.
Dentro de esto tipos de acelerantes podemos hablar de disoluciones acuosas perfectas y de suspensiones acuosas.
Las disoluciones perfectas, concentradas en Al2O3, tienden a desestabilizarse a lo largo del tiempo. La desestabilización se realiza de dos formas diferentes: por aumento de viscosidad hasta gelificación o por cristalización de diferentes sales complejas de aluminio. Por ejemplo, trazas de sodio (Na+) en dichas disoluciones pueden originar especies cristalinas del tipo Natroalunita NaAl3(SO4)2(OH)6, que sirven de agente nucleante para otras especies cristalinas de hidroxisulfato de aluminio hidratadas.
Este problema técnico se ha venido solventado mediante la utilización de diferentes tipos de estabilizantes de naturaleza diversa.
Entre los estabilizantes utilizados pueden enumerarse los ácidos orgánicos policarboxílicos y los ácidos inorgánicos.
Por ejemplo, en la patente WO 98/18740 se ha descrito la utilización de ácidos orgánicos carboxílicos, de forma que entre los ácidos orgánicos que se describen en dicha patente se recogen los siguientes: ácido fórmico, ácido cítrico, ácido láctico, ácido oxálico, etc..
En la patente WO 01/42165 se describe la utilización, como estabilizante, de ácidos inorgánicos y en concreto del ácido fosfórico; en la patente WO 2004/046059 se vuelve a describir la utilización de estabilizantes inorgánicos como el ácido fosfórico o el ácido bórico.
Otras patentes como la WO 2007/022852 describen la utilización del peligroso ácido fluorhídrico para la fabricación y estabilización de disoluciones concentradas de aluminio mediante la formación de especies complejas del tipo AlF4-, AlF2(H2O)4+ y AlF(H2O)52+.
La introducción del arriba mencionado HF en formulaciones de acelerantes libres de álcali con un alto contenido en aluminio, permite reducir los tiempos de inicio de fraguado del hormigón asegurando de este modo una elevada resistencia a la compresión a edad muy temprana del hormigón y ofreciendo una protección suficiente a corto plazo conjuntamente con un correcto comportamiento de la capa de hormigón aplicada ante la existencia de penetración de agua a través del terreno sobre el que se proyecta dicha capa de hormigón o mortero.
Además de ácidos orgánicos e inorgánicos, existe otra familia de sustancias que pueden ser utilizadas como estabilizantes de aluminio en disolución acuosa. Las aminas solubles en agua, entre las que se encuentran las alcanolaminas (etanolamina - DEAH2, trietanolamina - TEAH3) pueden reaccionar, en condiciones suaves, con hidróxidos de aluminio reactivos de naturaleza amorfa para dar alumatranos que acomplejan al ión aluminio y favorecen su estabilidad en disolución.
La síntesis de este tipo de complejos de aluminio ha sido descrita en la bibliografía (J. Pinkas y J. G. Verkade, Inorg. Chem. 1993, 32, 2711; R. M. Laine, D. R. Treadwell, B. L. Mueller, C. R. Bickmore, K. F. Waldner, y T. R. Hinklin, J. Mater. Chem. 1996, 6, 1441) a partir de óxidos e hidróxidos de aluminio cristalinos y en condiciones de trabajo más agresivas debido a la escasa reactividad que presentan dichos óxidos/hidróxidos de aluminio cristalinos.
En algunos casos, en concreto cuando se utilizan ciertos ácidos inorgánicos como el ácido fosfórico o los fosfatos en la producción de los acelerantes libres de álcali, el desarrollo de resistencias durante el proceso de fraguado de las mezclas de cemento en las cuales se han utilizado estos acelerantes como endurecedores, puede sufrir importantes retrasos e incluso puede verse frenado bruscamente.
Al igual que con la utilización de ácidos orgánicos o inorgánicos es posible fabricar disoluciones concentradas en Al2O3 suficientemente estables para su utilización, es posible también la fabricación de suspensiones acuosas con un elevado contenido en Al2O3 y donde el problema principal a evitar es la separación de la fase líquida y la fase sólida.
Así, la patente EP 0812812 describe la fabricación de una suspensión acuosa de sulfato de aluminio con un elevado contenido en Al2O3, aproximadamente el 10,5%, y donde se utiliza sepiolita (silicato de magnesio) como agente estabilizante que evita la separación del sistema en las dos fases indicadas. Un desarrollo posterior con respecto a esta patente, se encuentra descrito en la patente EP 1878713 en la cual la única y sustancial diferencia se encuentra en la introducción de hidróxido de aluminio dentro de la formulación de dicha suspensión y la transformación de la especie activa desde un sulfato de aluminio hacia un hidroxisulfato de aluminio.
Para la formación de estas suspensiones, las disoluciones concentradas en Al2O3 sin estabilizar con un ácido se dejan evolucionar para precipitar "in situ" especies de hidroxisulfato de aluminio con un tamaño de partícula suficientemente pequeño para evitar su decantación.
En la preparación de estas suspensiones el elemento clave es el agente estabilizante. Este aditivo evita la segregación de fases durante el almacenaje al conferir una tixotropía especial al sistema. Las diferentes patentes analizadas (US6423133, US2010/0003412, US 5935318) comprenden productos tan dispares como la sepiolita y el látex de estireno-butadieno.
La patente que se presenta ahonda en otro tipo diferente de estabilizantes, siempre de naturaleza sintética, especialmente diseñados para su introducción en acelerantes de fraguado libres de álcali. Por una parte, estos aditivos incorporan al producto final aluminio soluble en forma de Al2O3y sílice soluble como SiO2 que contribuyen al desarrollo y evolución de resistencias a edades tempranas en el hormigón y por otra parte actúan mejorando la estabilidad de la suspensión de hidroxisulfato de aluminio por evolución de esta especie hacia productos del tipo hidroxisulfato silicato de aluminio en forma polimérica.
La formación de este tipo de especies, hidroxisulfato silicato de aluminio, en disolución acuosa (PASS) ha sido ampliamente descrita en la bibliografía y existen diferentes patentes (US 5149400,... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, siendo del tipo de productos utilizados como acelerantes de fraguado libres de álcali, de forma que partiendo de una mezcla de:
y estando sometida la mezcla a una continua agitación, el método se caracteriza porque comprende:
obteniéndose una disolución líquida acelerante de fraguado.
2. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, según reivindicación 1ª, caracterizado porque puede tratarse de cualquier silicato de aluminio y sodio natural o sintético fácilmente soluble en medio ligeramente ácido.
3. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, según reivindicación 1ª, caracterizado porque puede tratarse de cualquier sílice precipitada, gel de sílice o sol de sílice con BET entre 10 y 500 m2/g.
4. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, según reivindicación 1ª, caracterizado porque al someter la disolución líquida acelerante de fraguado, libre de álcali, a un proceso de evaporación a temperaturas de secado entre 120 y 600ºC para el aire de entrada y de entre 90 y 200ºC para el aire de salida, se obtiene un acelerante de fraguado en estado sólido, igualmente, libre de álcali.
5. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, según reivindicación 4ª, caracterizado porque al solubilizar el acelerante sólido de fraguado libre de álcali en agua, a cualquier temperatura, se obtiene un acelerante líquido.
6. Método de preparación de un producto acelerante de fraguado, según reivindicación 4ª, caracterizado porque al solubilizar el acelerante sólido de fraguado libre de álcali en agua, a cualquier temperatura, se obtiene suspensiones y/o disoluciones estables en el tiempo.
7. Producto, según el método de las reivindicaciones 1ª a 6ª, caracterizado porque la precipitación/cristalización del acelerante producido es de unas especies complejas de hidroxisulfato de aluminio y de hidroxisulfato silicato de aluminio de formulas respectivas [Al(OH)a(SO4)b(H2O)c] y [Al(OH)d(SO4)e(SiOx)f(H2O)g] y donde:
a = entre 0,2 y 2,5, preferiblemente 1,25
b = entre 0,25 y 1,40 preferiblemente 0,8 y donde a+2b=3
c = mayor de 5 si el producto se encuentra en disolución,
d = entre 0,4 y 2,6, preferiblemente 0,4;
e = entre 0,1 y 1,4, preferiblemente 1,2;
f = entre 0,01 y 1,2, preferiblemente 0,05;
g = mayor de 4 si el producto se encuentra en disolución.
x = más grande que 2 pero inferior o igual a 4 de tal modo que 3=d+2e+2f(x-2).
8. Producto, según reivindicación 7ª, caracterizado porque el acelerante de fraguado libre de álcali se encuentra en estado sólido por secado del acelerante de fraguado en estado líquido.
9. Producto, según reivindicación 7ª, caracterizado porque el acelerante en estado sólido de fraguado libre de álcali es precursor de acelerante en estado líquido de fraguado libre de álcali.
10. Uso, del producto obtenido según las reivindicaciones 7ª a 9ª como acelerante de fraguado de hormigón y mortero.
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