ES2199894T5 - Preparacion de acelerador para hormigon. - Google Patents

Abstract

Un método para preparar un acelerador para hormigón proyectado, que consiste esencialmente en las etapas de (i) disolver sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio en agua, que contiene opcionalmente al menos una amina disuelta en la misma, para dar una solución transparente; y (ii)añadir opcionalmente al menos uno de al menos un estabilizante y al menos un agente antiespumante; siendo tales las proporciones de ingredientes presentes que el producto final contiene de 3%-12% en peso de sulfato de aluminio (medido como Al2O3), hasta 30% en peso de hidróxido de aluminio amorfo, hasta 15% en peso de amina, hasta 3% en peso de agente antiespumante y hasta 0, 06 moles/kg de estabilizante, seleccionándose el estabilizante de ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos fosfóricos y sales no alcalinas de ácidos fosfóricos.

Description

Preparación de acelerador para hormigón.

Esta invención se refiere a un método para preparar un acelerador para hormigón rociado y al uso de dicho acelerador rociado.

La aplicación de hormigón a un sustrato mediante rociadura desde una tobera (comúnmente denominado "inyección de hormigón") es una tecnología bien establecida y se usa ampliamente en aplicaciones tales como el revestimiento de túneles. Es importante que el hormigón rociado fragüe muy rápidamente sobre el sustrato y esto se alcanza mediante la adición al hormigón en la tobera de un acelerador. Estos aceleradores son bastante diferentes de los usados con hormigón convencional y han incluido tradicionalmente materiales tales como hidróxidos, aluminatos y silicatos de metales alcalinos.

La naturaleza altamente alcalina de estos materiales ha dado problemas de manejo. También significa que su uso en espacios confinados tales como túneles ha conducido a atmósferas de trabajo muy desagradables. Intentos recientes de evitar tales materiales han implicado el uso de compuestos de aluminio y ejemplos típicos pueden encontrarse en las Patentes Europeas 0 072 927, 0 775 097 y 0 742 179, la Patente Australiana 706917 y las Solicitudes Europeas 0 812 812 y 0 946 451.

Se ha encontrado ahora que es posible preparar un acelerador para hormigón rociado mediante un procedimiento simple, acelerador que se comporta especialmente bien. La invención proporciona por lo tanto un método para preparar un acelerador para hormigón rociado que consiste esencialmente en las etapas de

(i)

disolver sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio en agua, que contiene opcionalmente al menos una amina disuelta en la misma, para dar una solución transparente; y

(ii)

añadir opcionalmente al menos uno de al menos un estabilizante y al menos un agente antiespumante;

siendo tales las proporciones de ingredientes presentes que el producto final contiene de 3%-12% en peso de sulfato de aluminio (medido como Al_{2}O_{3}), hasta 30% en peso de hidróxido de aluminio amorfo, hasta 15% en peso de amina, hasta 3% en peso de agente antiespumante y hasta 0,06 moles/kg de estabilizante, seleccionándose el estabilizante de ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos fosfóricos y sales no alcalinas de ácidos fosfóricos.

La invención proporciona adicionalmente el uso de un acelerador preparado mediante tal método.

El sulfato de aluminio usado puede ser cualquier material disponible comercialmente. Los sulfatos de aluminio difieren en su pureza y constitución, siendo el más común el llamado "17%" debido a que contiene 17% de Al_{2}O_{3}. En términos prácticos, el porcentaje en peso de sulfato de aluminio 17%, Al_{2}(SO_{4})_{3}.14,3 H_{2}O, que debe usarse en el procedimiento de acuerdo con la invención está en el intervalo de 30% a 60%, preferiblemente de 40%-48%.

El hidróxido de aluminio puede ser cualquier hidróxido de aluminio amorfo disponible comercialmente. Aunque todos estos hidróxidos de aluminio darán resultados satisfactorios, generalmente es cierto que cuanto más reciente sea la fecha de fabricación, mejor será el resultado. Además, los hidróxidos de aluminio que, como resultado de su manera particular de fabricación, contienen una proporción pequeña de carbonato de aluminio (hasta 5%) son más fáciles de disolver y son materiales preferidos. Este comportamiento no se obtiene simplemente añadiendo carbonato de aluminio a hidróxido de aluminio puro. Aunque pueden usarse cantidades muy pequeñas de hidróxido de aluminio (es posible menos de 0,1%), se observa una mejora significativa en 5% o más. El intervalo preferido de proporciones en peso es de 8-25%, preferiblemente de 15-25%.

Aunque el sulfato de aluminio, el hidróxido de aluminio y el agua pueden, cuando se utilizan juntos en el procedimiento de la invención, dar aceleradores con buenas propiedades, las propiedades pueden mejorarse considerablemente mediante el uso de uno o más de tres componentes opcionales, pero preferidos.

El primero de estos es una amina. Esta debe ser soluble en agua, por lo demás no hay restricción en la elección de la amina. Aminas preferidas son alcanolaminas, tales como diglicolamina, dietanolamina y trietanolamina, prefiriéndose particularmente la dietanolamina. Puede usarse hasta 10% en peso de amina, preferiblemente de 4-7%.

El segundo componente adicional preferido es un estabilizante, que puede añadirse al final del procedimiento. Este es un material que evita que la solución de hidróxido de aluminio/sulfato de aluminio precipite o forme un gel. Sin estabilizante, la solución funcionará bien como un acelerador, pero a menudo carecerá de estabilidad y por lo tanto duración de almacenaje, necesitándose su uso muy poco después de la fabricación, algo habitualmente no práctico. Es posible y admisible usar más de un estabilizante.

Los estabilizantes para usar en esta invención son ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos fosfóricos y sales no alcalinas de ácidos fosfóricos. El ácido hidroxicarboxílico puede seleccionarse de cualquier ácido conocido en la técnica. El ácido preferido es ácido cítrico, pero también pueden usarse muchos otros ácidos, tales como ácido láctico y ácido ascórbico.

Por "ácido fosfórico" se entiende uno de los ácidos ácido ortofosfórico (H_{3}PO_{4}), ácido metafosfórico ((HPO_{3})_{x}) y ácido pirofosfórico (H_{4}P_{2}O_{7}). Por "sales no alcalinas" se entiende sales que no incluyen los metales alcalinos sodio y potasio. Así, por ejemplo, pueden usarse sales de fosfato de litio, calcio y magnesio.

El tercer componente adicional preferido, un agente antiespumante, puede ser cualquiera de tales materiales conocidos en la técnica. La mayoría de estos son materiales comerciales patentados cuya composición precisa nunca se revela, pero cualquiera de tales materiales conocido en la técnica es adecuado. Ejemplos típicos incluyen tipos silicónicos tales como AGITAN (marca comercial) y tipos de poliéter de ácido graso tales como LUMITEN (marca comercial) EL.

El agente antiespumante puede usarse en un grado de hasta 5% (sólidos en peso de la composición total), preferiblemente de 0,5%-3%. El uso de agente antiespumante hace más fácil el uso de menos hidróxidos de aluminio recientes. Se cree, sin restringir el alcance de la invención de ningún modo, que su presencia ayuda a la retirada de dióxido de carbono que se acumula sobre la superficie del hidróxido de aluminio a lo largo del tiempo. Sorprendentemente, con tal de que el antiespumante no contenga silicona y que no esté presente hasta la extensión de más de 3%, da una mejora apreciable en el tiempo de fraguado sobre la de una composición idéntica sin agente antiespumante o con tipos silicónicos.

El procedimiento de la invención se lleva a cabo fácilmente con un equipo estándar y el experto no tendrá dificultades en hacerlo. Se apreciará que para alcanzar soluciones en las diversas fases, puede ser necesario algún calentamiento, típicamente hasta aproximadamente 50-60ºC.

En el procedimiento, la solución transparente puede producirse mediante cualquier método convencional. Es posible añadir el sulfato de aluminio y el hidróxido de aluminio secuencialmente en cualquier orden al agua. También es posible añadirlos juntos al agua o disolverlos o dispersarlos individualmente en dos cantidades diferentes de agua y a continuación combinar estas cantidades.

Preferiblemente, el sulfato de aluminio y el hidróxido de aluminio se añaden secuencialmente a agua. Preferiblemente, el sulfato de aluminio se disuelve en primer lugar en agua; el sulfato de aluminio se disolverá con calentamiento. A esta solución se añade a continuación hidróxido de aluminio. Se obtiene una solución transparente.

Es posible, aunque menos preferible, añadir en primer lugar el hidróxido de aluminio al agua. El hidróxido de aluminio no se disuelve fácilmente en agua, pero da una suspensión fina. A esta suspensión se añade el sulfato de aluminio. Se obtiene una solución transparente.

La naturaleza precisa del producto del procedimiento no se conoce. Ciertamente, no es una mera mezcla de los componentes originales (el hecho de que la solución sea una solución transparente ligeramente turbia y no una suspensión opaca típica del hidróxido de aluminio es una evidencia de esto), y, sin restringir la invención de ningún modo se cree que es de naturaleza oligómera o polímera.

El acelerador así preparado da excelentes resultados cuando se usa como un acelerador para hormigón de inyección. El hormigón de inyección tratado con el mismo se endurece rápidamente y tiene buena resistencia final. El acelerador tiene una duración de almacenaje larga, es resistente a cambios de temperatura y es completamente no alcalino, conduciendo así a mejores ambientes de trabajo.

La invención se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitativos.

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Ejemplos 1-3

Preparaciones de aceleradores de acuerdo con la invención

Las proporciones en peso usadas son como sigue:

100

La dietanolamina se disuelve en el agua y el sulfato de aluminio se disuelve a continuación en esta solución. Esto se alcanza calentando la solución hasta 50-60ºC y añadiendo con agitación, continuándose la agitación hasta que se obtiene una solución transparente. A esta solución agitada calentada se añade gradualmente el hidróxido de aluminio y la agitación se continúa hasta que se obtiene una solución transparente.

Ejemplo 4

Se prepara un acelerador mediante el método y usando los materiales de los Ejemplos 1-3, excepto que el contenido de agua se disminuye hasta 28,7% y se añade 1,3% de monohidrato de ácido cítrico. Esto se añade después de la adición del hidróxido de aluminio, enfriándose la solución hasta temperatura ambiente antes de la adición. El resultado es una solución transparente.

Ejemplo 5 Prueba de aceleradores en un mortero

El mortero usado para la prueba tiene la siguiente formulación:

101

Se añade agua suficiente para dar una relación de agua/cemento (w/c) de 0,47.

Se añade cada uno de los aceleradores de los Ejemplos 1, 2 y 4 a muestras del mortero, en un grado de 7% en peso de cemento, y los tiempos de fraguado inicial y final se miden mediante el procedimiento de prueba de Vicat de EN 196-3. Además, también se probó un acelerador libre de álcali disponible comercialmente MEYCO (marca comercial) SA 160. Los resultados son como sigue:

102

Claims (10)

1. Un método para preparar un acelerador para hormigón rociado, que consiste esencialmente en las etapas de

(i)

disolver sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio en agua, que contiene opcionalmente al menos una amina disuelta en la misma, para dar una solución transparente; y

(ii)

añadir opcionalmente al menos uno de al menos un estabilizante y al menos un agente antiespumante;

siendo tales las proporciones de ingredientes presentes que el producto final contiene de 3%-12% en peso de sulfato de aluminio (medido como Al_{2}O_{3}), hasta 30% en peso de hidróxido de aluminio amorfo, hasta 15% en peso de amina, hasta 3% en peso de agente antiespumante y hasta 0,06 moles/kg de estabilizante, seleccionándose el estabilizante de ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos fosfóricos y sales no alcalinas de ácidos fosfóricos.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una amina soluble en agua está presente adicionalmente en el agua.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que se añade al menos uno de al menos un estabilizante y al menos un agente antiespumante.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que se añade al menos un estabilizante.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que se añade al menos un agente antiespumante.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el agente antiespumante no contiene silicona y está presente en una extensión máxima de 3%.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el estabilizante es al menos un ácido hidroxicarboxílico.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución transparente se prepara mediante las
etapas de

(i)

disolver sulfato de aluminio en agua, que contiene opcionalmente al menos una amina disuelta en la misma; y

(iii)

disolver hidróxido de aluminio amorfo en la solución de (i) hasta que se obtiene una solución transparente.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se añade a la solución transparente al menos uno de (a) al menos un agente antiespumante y (b) al menos un estabilizante seleccionado de ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos fosfóricos y sales no alcalinas de ácidos fosfóricos, preferiblemente de ácidos hidroxicarboxílicos.

10. Uso de un acelerador con hormigón rociado, preparado mediante un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9.