Productos cementosos.

Un método para la preparación de un producto cementoso poroso,

método que comprende, en el orden siguiente:

(a) formar una premezcla cementosa que comprende arena como árido mediante mezclado de los componentes de la premezcla con agua,

(b) mezclar la premezcla cementosa formada en (a) con un agente generador de gas termoactivado y vaciar inmediatamente la premezcla en la configuración deseada en un encofrado, en el que la mezcla es suficientemente viscosa para conseguir la retención de burbujas de gas, pero no tan viscosa como para inhibir la formación de burbujas de gas, en el que el encofrado se llena del 30 al 50 % por debajo de su volumen,

(c) permitir la generación de burbujas de gas dentro de la premezcla por una reacción en la que interviene el agente generador de gas termoactivado, lo que causa la expansión de la premezcla en el encofrado,

(d) causar el colapso de la premezcla en expansión en su superficie superior poniéndola en contacto con una tapa de encofrado o sometiendo la superficie superior a un alisado, enrasado y/o apisonado con rodillo, y

(e) curar la premezcla;

en el que las burbujas de gas se generan y/o colapsan en lugares específicos dentro de la premezcla, con el fin de producir un perfil de porosidad a lo largo de una sección transversal del producto, de modo que dicho producto comprende una región central de densidad relativamente baja y regiones exteriores de mayor densidad

Productos cementosos La presente invención se refiere a un producto cementoso, a procesos para la preparación de tales productos y a los usos de los productos.

Los productos cementosos se usan en una amplia diversidad de aplicaciones dependiendo de sus propiedades. Para productos cementosos ligeros, dos propiedades importantes son la resistencia y la densidad. Para aplicaciones de soporte de carga, es deseable una resistencia a la compresión relativamente alta y una densidad relativamente baja. La resistencia a la compresión de materiales a base de cemento convencionales, como el hormigón usado en la industria de la construcción, varía típicamente de 15 a 50 MPa (aunque productos con resistencias a la compresión en el intervalo de 15 a 25 MPa proporcionarán con frecuencia capacidades de soporte de carga útiles) . La densidad del “hormigón de peso normal” varía típicamente entre 2.300 y 2.600 kg/m3. Los productos cementosos denominados “ligeros” pueden tener densidades de entre 300 y 1.800 kg/m3, usándose estos últimos principalmente como materiales aislantes térmicos. En este contexto, sería deseable proporcionar un producto cementoso con una densidad reducida, sin comprometer excesivamente su resistencia a la compresión.

Una manera de hacer esto es sustituir un volumen significativo del material por constituyentes de relativamente menor densidad relativa. En los casos en los que se usan áridos gruesos ligeros para sustituir los áridos de peso normal, el producto se conoce como hormigón de áridos ligeros (HAL) . Típicamente, esta estrategia produce un hormigón con densidades aparentes en el intervalo de 1.400 a 2.000 kg/cm3, con variaciones de la densidad controladas a través del tipo y el volumen de los áridos ligeros usados, es decir, cambiando el diseño de la mezcla del hormigón. Sería deseable proporcionar un método mediante el cual pudiera manipularse la densidad de una formulación cementosa individual. También se sabe que algunos áridos ligeros son químicamente reactivos y, por lo tanto, se necesita un mayor grado de control de calidad en la producción de los HAL.

Otros intentos de reducir la densidad de los productos cementosos han implicado la introducción de huecos o burbujas de baja densidad en la mezcla cementosa y los productos resultantes se conocen normalmente como hormigones “celulares”. Típicamente, estos tienen densidades en el intervalo de 500 a 1.000 kg/m3, pero su resistencia a la compresión es raramente superior a 5 MPa. En consecuencia, a menudo son inadecuados para aplicaciones de soporte de carga. De hecho, una de las principales aplicaciones de estos productos es para aislamiento térmico. Sería deseable proporcionar productos cementosos con densidades similares pero con mejor resistencia a la compresión. Además, con el fin de promover un mejor endurecimiento, algunos hormigones celulares se preparan típicamente con el uso de autoclaves de alta presión. Los costes de los equipos requeridos son muy altos y sería deseable proporcionar modos alternativos para la preparación de productos cementosos de baja densidad adecuados con el uso de técnicas relativamente sencillas y menos costosas.

La presente invención busca proporcionar un método para la preparación de un producto cementoso que satisfaga las necesidades mencionadas anteriormente y supere las desventajas asociadas con las técnicas del estado de la técnica descritas.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un método para la preparación de un producto cementoso poroso, método que comprende, en el orden siguiente:

(a) formar una premezcla cementosa que comprende arena como árido mediante mezclado de los componentes de la premezcla con agua,

(b) mezclar la premezcla cementosa formada en (a) con un agente generador de gas termoactivado y vaciar inmediatamente la premezcla en la configuración deseada en un encofrado, en el que la premezcla es suficientemente viscosa para conseguir la retención de burbujas de gas, pero no tan viscosa como para inhibir la formación de burbujas de gas, en el que el encofrado se llena del 30 al 50 % por debajo de su volumen,

(c) permitir la generación de burbujas de gas dentro de la premezcla por una reacción en la que interviene el agente 55 generador de gas termoactivado, lo que causa la expansión de la premezcla en el encofrado,

(d) causar el colapso de la premezcla en expansión en su superficie superior poniéndola en contacto con una tapa de encofrado o sometiendo la superficie superior a un alisado, enrasado y/o apisonado con rodillo, y

(e) curar la premezcla;

en el que las burbujas de gas se generan y/o colapsan en lugares específicos dentro de la premezcla, con el fin de producir un perfil de porosidad a lo largo de una sección transversal del producto, de modo que dicho producto comprende una región central de densidad relativamente baja y regiones exteriores de mayor densidad.

De acuerdo con la invención, es posible variar la densidad de una premezcla dada variando el volumen y la distribución de las burbujas de gas presentes en el producto final. Esto hace posible preparar productos con relaciones variables entre resistencia y densidad a partir de una única composición de premezcla.

Los productos cementosos de la presente invención se forman a partir de una premezcla de componentes cementosos convencionales. Estos incluyen el cemento de Pórtland, cenizas volantes, humo de sílice, otros aditivos minerales, cargas y mezclas químicas. La premezcla puede formularse con aglutinantes y cargas orgánicos y/o inorgánicos apropiados, incluidos polímeros orgánicos e inorgánicos conocidos en la técnica que satisfacen los requisitos de rendimiento. Todos estos componentes descritos están disponibles comercialmente. La premezcla se prepara por las técnicas habituales, mezclando los diversos componentes con agua. Después, la premezcla se vacía después en un encofrado (molde) que refleja la configuración deseada del producto final.

La generación de las burbujas de gas en la premezcla resulta en un aumento de volumen de dicha premezcla. Con el fin de conseguir el perfil de porosidad requerido, se llevan a cabo una o más etapas para causar la generación y/o el colapso de las burbujas de gas en lugares específicos dentro de la premezcla.

Las burbujas de gas se generan por incorporación de un agente generador de gas termoactivado en la premezcla. Dicho agente se incorpora en la premezcla en la etapa de mezclado. Preferentemente, el agente generador de gas es polvo de aluminio o un reactivo generador de gas que incluye polvo de aluminio. El aluminio reacciona con los álcalis presentes en la lechada de cemento para producir hidrógeno gaseoso. La reacción se activa por calor, siendo la temperatura de activación óptima de 35 a 45 °C. Los agentes generadores de gas adecuados para su incorporación en la premezcla están disponibles comercialmente. La cuantía de la gasificación puede manipularse variando la cantidad del agente generador de gas incluido en la premezcla. El uso de este tipo de técnica causa la generación de gas en toda la premezcla, de modo que para conseguir el perfil de porosidad requerido se emplea la migración y el colapso de las burbujas. Esto se trata en mayor detalle a continuación.

Al usar un agente generador de gas termoactivado, el método supone normalmente una elevación rápida de la temperatura de la premezcla hasta el intervalo de temperaturas necesario para que se produzca la generación de gas. La premezcla puede calentarse de diversas maneras y dicho calentamiento puede llevarse a cabo al mezclar los componentes de la premezcla con agua (típicamente, en un plazo de 5 a 20 minutos después de añadir el agua a los componentes de la premezcla) y/o al vaciar la premezcla en el encofrado. La elevación de la temperatura de la premezcla puede conseguirse mediante el uso de materiales precalentados y/o mediante explotación de la energía impartida por el aparato usado para el mezclado, como un mezclador de gran cizalladura.

El mezclado de gran cizalladura puede aplicarse también para controlar la temperatura y/o la reología de la 35 premezcla, de modo que esta experimente el cambio de volumen deseado durante la gasificación.

Preferentemente, la invención supone el uso de formulaciones de mezcla que proporcionan una vida útil de aplicación suficiente para que el inicio de la generación de gas tenga lugar solo después de que la premezcla se haya vertido en el encofrado. Por consiguiente, la viscosidad de la premezcla también es un factor importante para conseguir el perfil de porosidad deseado en el producto final. Idealmente, cuando se vierte en el encofrado, la premezcla tiene una... [Seguir leyendo]

1. Un método para la preparación de un producto cementoso poroso, método que comprende, en el orden siguiente:

(a) formar una premezcla cementosa que comprende arena como árido mediante mezclado de los componentes de la premezcla con agua,

(b) mezclar la premezcla cementosa formada en (a) con un agente generador de gas termoactivado y vaciar inmediatamente la premezcla en la configuración deseada en un encofrado, en el que la mezcla es suficientemente viscosa para conseguir la retención de burbujas de gas, pero no tan viscosa como para inhibir la formación de burbujas de gas, en el que el encofrado se llena del 30 al 50 % por debajo de su volumen,

(c) permitir la generación de burbujas de gas dentro de la premezcla por una reacción en la que interviene el agente generador de gas termoactivado, lo que causa la expansión de la premezcla en el encofrado, 15

(d) causar el colapso de la premezcla en expansión en su superficie superior poniéndola en contacto con una tapa de encofrado o sometiendo la superficie superior a un alisado, enrasado y/o apisonado con rodillo, y

(e) curar la premezcla;

en el que las burbujas de gas se generan y/o colapsan en lugares específicos dentro de la premezcla, con el fin de producir un perfil de porosidad a lo largo de una sección transversal del producto, de modo que dicho producto comprende una región central de densidad relativamente baja y regiones exteriores de mayor densidad.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el producto cementoso poroso se prepara sin una etapa de tratamiento en autoclave.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la premezcla cementosa comprende un material árido y el material

árido consiste en arena y supone hasta el 30 % en peso con respecto al peso total de áridos de materiales más 30 gruesos en el intervalo de tamaños de 1, 2 a 2, 4 mm.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la tapa del encofrado se fabrica preferentemente de tal manera que permita la disipación de gas cuando las burbujas de gas colapsan en la superficie de contacto entre la premezcla y la tapa.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, después del vaciado pero antes del curado, el encofrado se somete a vibración vertical y/o lateralmente con una frecuencia y amplitud apropiadas, con el fin de conseguir una distribución uniforme de la premezcla dentro del encofrado, controlar la distribución transversal de las burbujas y/o mejorar la calidad del acabado de las superficies del producto.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la viscosidad de la premezcla se controla variando la temperatura de dicha premezcla, mezclando materiales finos en la premezcla para obtener la clasificación de partículas deseada para unas propiedades de flujo óptimas y/o incorporando en la premezcla aditivos apropiados.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la viscosidad de la premezcla se controla por incorporación de un superplastificante en dicha premezcla.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación entre resistencia y densidad del producto cementoso se controla variando la medida en que se gasifica la premezcla. 50

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación entre resistencia y densidad del producto cementoso se controla variando el grado de confinamiento de la premezcla a medida que se expande a causa de la generación de burbujas de gas dentro de la matriz.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la relación entre resistencia y densidad del producto cementoso se controla por selección basada en la resistencia de la premezcla.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto cementoso tiene una corteza exterior densa consolidada. 60

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la premezcla es una premezcla de alta resistencia con una resistencia a la compresión de 60 a 120 MPa (en forma no gasificada) .

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la premezcla se usa para preparar un producto 65 cementoso con una densidad en seco de 1.000 a 1.500 kg/m3 y una resistencia a la compresión de 10 a 25 MPa.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el producto cementoso tiene una resistencia a un día de.

7. 90 % de su resistencia a 28 días.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el producto se cura por calor a presión atmosférica. 5

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto cementoso muestra una resistencia a la flexión de 3-4 MPa para resistencias a la compresión de 15-20 MPa y densidades del producto de 1.300-1.500 kg/m3.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto cementoso tiene una conductividad térmica de 0, 3-0, 6 W/m.K para densidades en seco del producto d.

90. 1.300 kg/m3.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se usa mezclado de gran cizalladura para variar la temperatura y/o la reología de la premezcla, con lo que puede controlarse al viscosidad de dicha premezcla. 15

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el producto cementoso tiene un contenido de agua residual relativamente bajo 20. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto cementoso se prepara en forma de una losa 20 plana, un panel de pared, una teja, un sistema de bloques o un adoquín.

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el encofrado incluye un relieve superficial con el fin de producir una superficie estampada en el producto.

22. Un método para la preparación de al menos dos productos cementosos que se forman a partir de una única premezcla cementosa y que tienen una relación entre resistencia y densidad diferente, en el que el método comprende la formación de cada producto cementoso de acuerdo con el método reivindicado en la reivindicación 1, en el que la relación entre resistencia y densidad en cada producto cementoso se controla variando el grado de confinamiento de la premezcla a medida que se expande a causa de la generación de burbujas de gas dentro de la matriz.

23. Uso de un producto cementoso obtenido por el método reivindicado en la reivindicación 1 en la industria de la construcción como material de construcción.