ES2199680B2 - Placas de escayola o yeso para su uso en construccion. - Google Patents

Placas de escayola o yeso para su uso en construccion.

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Placas de escayola o yeso para su uso en construcción. Este material está constituido por cualquier tipo de yeso o escayola, como matriz principal, con adiciones binarias de fibras cortadas de Typha Latifolia y dispersiones de melamina formaldehído. De esta forma se consigue un yeso o escayola muy tenaz, para la elaboración de placas prefabricadas de gran formato para uso en construcción, consiguiendo, con respecto a escayolas sin aditivar, incrementos de resistencia ante tensiones de flexotracción, y aumentos de la tensión de rotura ante impactos.

Description

Placas de escayola o yeso para su uso en construcción.
Sector técnico al que se refiere la invención
Materiales de construcción.
Fabricación de placas de yeso y escayola.
Fabricación de dispersiones poliméricas.
Reutilización de residuos vegetales.
Divisiones interiores de edificios.
Cielorrasos y falsos techos.
Estado de la técnica anterior
El yeso ha sido desde siempre un material idóneo para el acondicionamiento de espacios interiores. Su abundancia y bajo precio inicial se ven, no obstante hoy en día, comprometidos por el alto costo relativo de su puesta en obra. Sus usos tradicionales requieren el empleo de mano de obra muy especializada, cara y cada vez más escasa.
Como en tantos otros materiales la solución a este problema se intenta por la vía de la industrialización, bien sea ello desarrollando sistemas que faciliten su puesta en obra o por la prefabricación de elementos más o menos acabados que simplifiquen su aplicación.
Con independencia de la prefabricación, el empleo de materiales simples está dejando paso a otros más evolucionados o compuestos, donde se aprovechan al máximo las características propias de cada material en beneficio de las cualidades deseadas del producto compuesto. Desde tiempo inmemorial con el yeso han venido utilizándose algunas fibras naturales con el fin de modificar las cualidades finales del producto resultante. La oportunidad que hoy en día las fibras naturales de especies vegetales específicas, como subproductos de reutilización industrial, abre la posibilidad de un nuevo campo de investigación y desarrollo de nuevos materiales compuestos. La disminución de pesos se consigue aumentando la cantidad de agua de amasado, de modo que se consigue una estructura más porosa y menos compacta, y adicionando materiales que posean un peso específico inferior al del yeso. Las fibras naturales adicionadas de bajo coste poseen menos densidad que el yeso.
La invención incorpora conjuntamente el refuerzo mediante compuestos particulares (dispersiones) con compuestos fibrosos orientados de manera aleatoria (fibras cortas).
La utilización de adiciones unitarias para yesos y escayolas están muy estudiadas tanto desde el punto de vista teórico, como de su aplicación por las empresas fabricantes de estos productos que utilizan diferentes tipos de polímeros (en forma de diversos tipos de dispersiones, emulsiones, etc.) para lograr propiedades específicas (aligeramiento, modificación de los tiempos de fraguado, etc.). Sin embargo, no se ha estudiado el comportamiento que las mezclas binarias de fibras naturales y dispersiones producen en los yesos y las escayolas debido a la carga polar superficial que poseen los polímeros.
La presente adición consiste en la posibilidad de emplear adiciones binarias de fibras Typha Latifolia, para la obtención de un yeso o escayola destinado a la elaboración de placas prefabricadas de gran formato para su uso en la construcción. El yeso o escayola que se obtiene con adiciones binarias de fibras de Typha Latifolia se caracteriza por ser muy tenaz, y tener un bajo coste de elaboración.
Explicación de la invención
La presente invención consiste en la posibilidad de obtener un material, con el que se consigue un yeso o escayola muy tenaz y de bajo coste, para la elaboración de placas prefabricadas de gran formato para su uso en la construcción, consistente en el empleo de adiciones binarias de fibras Typha Latifolia y dispersiones de melamina formaldehído.
Los porcentajes de los componentes del material, calculados con respecto al peso de la escayola o yeso son:
-
2.0% de fibra de Typha Latifolia.
-
0.5% de dispersión de melamina formaldehído. (Melment F-10 o L-10)
-
Relación agua/yeso de 0.7
Características de los componentes
-
Yeso o escayola: se recomienda la escayola E-35. La escayola E-35 es una escayola especial constituida por sulfato cálcico semihidrato SH_{\beta} (SO_{4}Ca\cdot½H_{2}O), con la posible incorporación de aditivos reguladores de fraguado, con mayor pureza que la E-30 y con una resistencia mínima a flexotracción de 3.5 N/mm^{2}. Se utiliza para la ejecución de elementos prefabricados para tabiques y techos y en la puesta en obra de éstos.
-
Fibra de Typha Latifolia: contribuye al aumento del comportamiento mecánico.
-
Dispersión de melamina formaldehído (Melment F-10 o Melment L-10): la dispersión de melamina formaldehído producirá una reticulación espacial en la película intercristalina entre los núcleos de dihidrato y entre las cristalizaciones posteriores, y al no poseer grupos (OH) como los fenoplastos, no producirá inhibiciones en los fenómenos de hidratación del yeso. La dispersión producirá un efecto fluidificante, logrando: una aproximación entre los cristales de yeso; una acción adhesiva; y una modificación en la tensión superficial de la disolución del yeso en agua, que facilita la creación de una interfase con las fibras.
Comportamiento del compuesto
Las propiedades mecánicas del material compuesto son el resultado de la complementariedad de funciones entre las fibras y la matriz, así como de las relaciones que se establecen entre ellas, permitiendo un trabajo conjunto.
- Influencia de cada componente
Las fibras absorben las tensiones de tracción que se generan en el interior del material, siempre que exista una buena adherencia entre ellas y la matriz. La matriz absorbe las tensiones de compresión que se generan en el interior del material, siempre que exista un buen anclaje global de la estructura de la escayola o yeso. Las fibras naturales, debido a sus características, no producen modificaciones del equilibrio dipolar que se forma entre los componentes de los conglomerantes cuando se disuelven en agua y en el momento de su hidratación.
Las adiciones poliméricas en forma de dispersiones, producen una modificación del estado superficial del material compuesto causada por la concentración en la superficie del exceso de la dispersión de melamina-formaldehído. Por tanto, las adiciones poliméricas en forma de dispersiones reducen la tensión superficial de la mezcla, produciendo concentraciones de las fases disueltas en agua en función del efecto Gibbs y dando lugar a fenómenos diferentes:
-
Efecto fluidificante que permite reducir la cantidad de agua que se añade al conglomerante.
-
Aumento de los tiempos de fraguado, al incidir sobre los mecanismos de hidratación y creación de estructuras de la materia más compactas.
Esta tendencia a la concentración de las fases disueltas puede en parte contrarrestarse mediante una agitación mecánica, reduciendo el tamaño de los arracimamientos fónicos. En estas pequeñas agrupaciones, la dispersión tenderá a concentrar los componentes disueltos (semihidrato) en el interior del arracimamiento, sobresaturando la disolución y provocando el inicio de las formaciones de dihidrato en la escayola o yeso. La dispersión forma una película interfacial en estas organizaciones y crea una interrelación entre las interfases de los productos hidratados de la matriz correspondiente una vez finalizado el fraguado.
- Influencia conjunta
Al mezclar conjuntamente las fibras de Typha Latifolia con la dispersión de melamina-formaldehído en la matriz de escayola o yeso, aparecen unos efectos combinados, además de los producidos individualmente. Estos efectos combinados son los responsables de los comportamientos del conjunto con efectos sinérgicos, produciendo un mejora de las propiedades mecánicas respecto a las que poseen las matrices de escayola o yeso sin aditivar. Estos incrementos de resistencia son debidos a la acción sinérgica de las fibras y la dispersión sobre las matrices de escayola o yeso.
El efecto sinérgico responsable de estos resultados es debido a la interacción producida por la dispersión, que actúa como agente de acoplamiento entre las partículas de semihidrato (en el momento de su hidratación) que se van generando durante el fraguado en las superficies de las fibras. Además de este efecto combinado, cada una de las adiciones produce efectos que conllevan aumentos de tenacidad.
La dispersión modifica la relación que se establece entre la superficie de la fibra y las formaciones hidratadas (de dihidrato) que sobre ella se desarrollan. Debido a la existencia de una macroestructura orgánica (natural y sintética) en las fibras y en la dispersión, ambas presentan una tensión superficial semejante, por lo que no se establecen entre ellas fenómenos de adherencia, quedando la dispersión relacionada únicamente con la disolución de la escayola o yeso.
En los arracimamientos fónicos que pueden producirse en la superficie de la fibra, la dispersión tenderá a concentrar los componentes de la escayola o yeso hacia la superficie de las fibras, con la que la dispersión no ha establecido relaciones de adherencia. Esta concentración sobresatura la disolución y provoca la precipitación y comienzos de formación de fases hidratadas (dihidratos) que se producen en la superficie de las fibras. La disolución forma una película interfacial entre las cristalizaciones, produciendo el endurecimiento de la fase acuosa intersticial y una conexión con el resto de las zonas hidratadas próximas a las generadas en la superficie de la fibra.
En el caso de la adición combinada de fibra y dispersión, el efecto de conexión entre las zonas hidratadas se ve favorecido debido al efecto fluidificante que produce la dispersión, que permite reducir el agua de amasado, disminuyendo la porosidad y dando lugar a una estructura más compacta.
Características del compuesto
El efecto sinérgico combinado, observado en las probetas prismáticas, produce importantes incrementos de la resistencia a flexotracción en las placas ensayadas:
-
Ante esfuerzos de flexotracción, el efecto sinérgico produce aumentos porcentuales de la tensión de rotura del 45% con adición binaria, y del 75% con adición unitaria para probetas prismáticas, con respecto a los valores resistentes obtenidos con la escayola o yeso sin aditivar.
-
Ante esfuerzos de flexotracción, el efecto sinérgico produce aumentos porcentuales de la tensión de rotura del 49,92% con adición binaria y 65,94% con adición unitaria para placas, con respecto a los valores resistentes obtenidos con la escayolas sin aditivar.
-
Ante absorción de tensiones internas producidas por impacto sobre placas, el efecto sinérgico produce aumentos porcentuales de la tensión de rotura, de un 400% con respecto a los valores obtenidos con escayola o yeso sin aditivar.
Se observa que estos resultados se deben a la aparición en la superficie de las fibras de núcleos generadores de dihidrato, con lo que se produce una adherencia íntima y a nivel microestructural entre los diversos componentes del material compuesto.
Las roturas frágiles que posee la matriz de yeso o escayola se evitan, ya que las fibras de Typha Latifolia producen un efecto de cosido que evita que se separen las zonas de las placas que se hubieran fisurado.
La textura del material es análoga a la de la escayola o yeso comercial hidratado, y puede controlarse regulando la relación agua/yeso, aumentando la porosidad cuando ésta aumenta, y disminuyendo cuando ésta disminuye.
La dureza superficial Shore C obtenida es de 64.
Exposición detallada de su realización Características de las placas realizadas con el material compuesto
En la aplicación del material compuesto para la prefabricación de particiones interiores, se define a continuación las características de las placas.
Fabricación de las placas de 1.20 x 2.50 m
Preparación de las cantidades de cada componente para cada placa:
Escayola E-35
\dotl
30 Kg
Agua relación agua/yeso 0.7
\dotl
21 litros de agua
Fibras de Typha Latifolia 2.0%
\dotl
600 g
Dispersión de melamina formaldehído 0.5%
\dotl
150 g
Las fibras deberán estar sueltas, para lo cual se procederá a realizar un desfibrado, que puede realizarse bien a mano o de modo mecánico, hasta lograr que éstas se encuentren sueltas.
Una vez dispuestas las cantidades de cada material, se procede a la mezcla de los mismos, que puede realizarse bien manualmente o de modo mecánico. Posteriormente se vierte el agua mezclada con la dispersión con el fin de comenzar el amasado, que se realizará mecánicamente.
Una vez homogeneizada la mezcla, se vierte sobre los moldes colocados sobre mesa horizontal, de las dimensiones especificadas, que deberán estar revestidos con un desencofrante para facilitar el desmolde.
Posteriormente debe extenderse de la mezcla sobre el molde, con el fin de homogeneizarla lo máximo posible.
Una vez extendida se procederá al alisamiento de la cara superior para garantizar el espesor constante de la placa.
Una vez fraguado el compuesto y cuando se estima que posee resistencia suficiente para poder manipularlo (treinta minutos), se procede a desmoldarlo, pudiendo ser manejado por dos personas a pesar de su extremada esbeltez (ver dimensiones de las placas).
Una vez desenmoldadas las placas se apilan verticalmente para que se produzca un secado de éstas. Las placas se apoyan inferiormente en rastreles de madera, que permitan el paso del aire y faciliten el secado.
Aunque se puede realizar el amasado manualmente, se consiguen mejores resultados de comportamiento ante esfuerzos de flexotracción y compresión (incremento de resistencias, disminución de la deformación) mediante un amasado mecánico realizado con maquinaria.
Dimensiones de las placas
-
Ancho: 1.200 mm, si bien pueden presentarse en otros anchos (600, 900 mm).
-
Longitud: De 2.000 a 3.000 mm.
-
Espesor: 12,5 ó 15 ó 18 ó 19 ó 23 ó 25 mm.
Características de las placas
Las placas basadas en éste material mejoran la tenacidad del yeso o escayola, (sin necesidad de refuerzos en superficie realizados mediante láminas de celulosa), presentando al exterior la textura del yeso o la escayola, de modo que las terminaciones exteriores que puedan aplicarse a la placa, puedan ser las mismas que las que se apliquen sobre soportes tradicionales.
El acabado exterior de la placa (tanto de la cara como del dorso), deberá ser perfectamente liso de modo que facilite la colocación al atornillarse a los rastreles metálicos, quedando perfectamente enrasada en su cara exterior, para facilitar la realización de las juntas y la aplicación de cualquier terminación en superficie (pintura empapelado etc.).
Una vez sometidas a ensayo de flexotracción, en las placas se observa lo siguiente:
-
Se observa una dispersión de las líneas de rotura de la placa, apareciendo unas fisuras dispersas, responsables del alto valor de la tenacidad.
-
Los resultados de los ensayos de tenacidad presentan los siguientes porcentajes de incremento de tensión de rotura:
\bullet
77.82% con adición unitaria con respecto a una placa de escayola o yeso, con un 2% de adición de fibra de vidrio.
\bullet
58.91% con adición binaria con respecto a una placa de escayola o yeso, con un 2% de adición de fibra de vidrio.
\bullet
71.20% con adición unitaria con respecto a una placa de cartón-yeso.
\bullet
53.90% con adición binaria con respecto a una placa de cartón-yeso.
-
Los resultados de los ensayos de tenacidad presentan los siguientes porcentajes de incremento de tensión de rotura:
-
Índice de tenacidad 5: 3,66 con adiciones unitarias. 7,17 con adiciones binarias.
-
Índice de tenacidad 10: 6,28 con adiciones unitarias. 9,98 con adiciones binarias.
-
Índice de tenacidad 20: 11,50 con adiciones unitarias. 19,80 con adiciones binarias.
-
Aunque presenten mejores valores de comportamiento mecánico las placas con adiciones unitarias de fibras de enes, que las placas con adiciones binarias de fibras de enea con dispersión de melamina formaldehído, las características de las superficies hacen que éstas presenten unas mejores propiedades.
Montaje de las placas y realización de las juntas
Las placas admiten cualquier tipo de soporte, aunque se recomienda el más utilizado, que es el que se basa en la perfilería ligera de chapa plegada galvanizada. Esta estructura está totalmente industrializada, es ligera y de rápido montaje. Los sistemas de fijación mecánica se encuentran totalmente industrializados y extensamente comercializados.
Las placas se pueden cortar, taladrar, clavar y admiten cualquier tipo de preparación o pintura de acabado compatible con la escayola o el yeso.
El montaje es rápido y limpio y se presta tanto para su utilización en obra nueva como en obras de acondicionamiento interior y reforma. La propia naturaleza del material que conforma la placa permite su combinación con elementos artesanales de yeso o escayola.
En caso de necesidad resulta fácilmente desmontable, sus materiales pueden ser reutilizables y en caso de demolición genera poco escombro.
Las placas se pueden utilizar para la realización de los siguientes Sistemas Constructivos con paramentos lisos y continuos sin juntas aparentes: divisiones interiores, tabaquería interior, trasdosados de fachada, cielorrasos y falsos techos.
Todos los Sistemas Constructivos con paramentos lisos y continuos sin juntas aparentes, realizados con las placas de escayola o yeso reforzada con fibras de Typha Latifolia y dispersión de melamina formaldehído deben finalizar con la realización de las uniones entre placas y entre éstas y otros elementos de obra de manera que exista esa continuidad.
Las placas deberán estar firmemente sujetas a la estructura sustentante mediante tornillos. Las cabezas de los tornillos estarán todas rehundidas por debajo de la superficie de las placas.
Las juntas de las placas no estarán separadas más de 3 mm, ya que en éste caso será necesario su plastecido previo al tratamiento.
Se repasarán las superficies de posibles deterioros producidos durante el montaje o por el paso de las diferentes instalaciones.
El orden de ejecución del tratamiento puede ser variable, si bien se recomienda el siguiente después siempre del repaso obligado de las superficies:
1.
Ejecución de juntas de rincón en techos y paredes.
2.
Ejecución de juntas planas de techos.
3.
Juntas planas en paredes.
4.
Colocación de guardavivos.
5.
Manos de pintura de terminación siguiendo el mismo orden.
Las manos necesarias de terminación dependerán del tipo de decoración posterior.
El tratamiento de juntas podrá realizarse de manera manual o mecánica. Es imprescindible que debajo de cada junta exista siempre un elemento portante.
Las placas cortadas in situ por corte, deberán mojarse inmediatamente antes de dar la primera mano de pasta.
Se aplicará una primera mano de pasta y se esperará hasta que se seque. En caso de que sea necesario podrá darse una segunda y tercera mano, una vez seca la anterior.
Si fuera necesario (dependiendo de la decoración final) se deberá lijar la superficie tratada para eliminar posibles "escalonamientos" entre la zona del tratamiento y el resto de la placa.
Aplicación industrial
La aplicación industrial de la patente es evidente, al fundamentarse en la industrialización de las placas, para su utilización en elementos prefabricados para su empleo en divisiones interiores, tabiquería interior, trasdosados de fachada, cielorrasos y falsos techos.

Claims (5)

1. Placas de escayola o yeso para su uso en construcción caracterizadas porque consisten en una matriz de escayola y adiciones binarias de Typha Latifolia y dispersión de melamina formaldehído en las proporciones de 2.0% para las fibras y del 0.5% para las dispersiones. con relación agua/yeso de 0.7 en el proceso de fabricación
2. Placas de escayola o yeso para su uso en construcción según reivindicación 1. caracterizadas porque las placas tienen las siguientes dimensiones:
\bullet Ancho: 1.200 mm. si bien pueden presentarse en otros anchos (600. 900 mm)
\bullet Longitud: De 2.000 a 3.000 mm
\bullet Espesor: 12.5 ó 15 ó 18 ó 19 ó 23 ó 25mm
3. Uso de las placas de escayola o yeso según reivindicaciones 1 y 2 para divisiones interiores.
4. Uso de las placas de escayola o yeso según reivindicaciones 1 y 2 para trasdosados.
5. Uso de las placas de escayola o yeso según reivindicaciones 1 y 2 para cielorrasos y falsos techos.
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