ES2211417T3 - Agemte acelerador del fraguado y del endurecimiento, exento de alcalis. - Google Patents
Agemte acelerador del fraguado y del endurecimiento, exento de alcalis.Info
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Abstract
Agente acelerador del fraguado y del endurecimiento exento de álcalis y cloruros para agentes aglutinantes hidráulicos, caracterizado porque contiene o consta de por lo menos una sal de aluminio que contiene fluoruro, soluble en agua, y de por lo menos una sal de aluminio que contiene sulfato, soluble en agua.
Description
Agente acelerador del fraguado y del
endurecimiento, exento de álcalis.
El presente invento se refiere a un agente
acelerador, exento de álcalis y respectivamente metales alcalinos y
de cloruros, así corno a un procedimiento para el fraguado y el
endurecimiento de un agente aglutinante hidráulico.
Ejemplos de agentes aglutinantes, cuyos fraguados
y endurecimientos se efectúan más rápidamente por adición de los
agentes aceleradores conformes al invento, son, por ejemplo,
cemento o cal hidráulica, y ejemplos de mezclas, que contienen
tales agentes aglutinantes, son mortero y hormigón.
Las posibilidades de aplicaciones para los
agentes aceleradores conformes al invento y el procedimiento
conforme al invento se sitúan en la producción de elementos
prefabricados y en la aceleración de un hormigón producido en el
sitio de la obra. En el primero de los casos, la usual aceleración
del endurecimiento es acortada o incluso eliminada por
calentamiento (mediante calefacción eléctrica o con aceite o
vapor). En el segundo de los casos, los plazos de desencofrado para
el hormigón se pueden acortar, o incluso se puede seguir
hormigonando a una temperatura baja. Las aplicaciones se establecen
también en el caso de la producción de mezclas de cementos y
morteros que fraguan rápidamente, especialmente para la fijación de
piezas terminadas (prefabricadas), piezas moldeadas por colada,
etc.
Un sector especial de empleo es el de los
morteros proyectables y hormigones proyectables. Tales morteros y
hormigones sirven para la producción de construcciones en los
sectores de edificación y obras públicas, así como para el
apuntalamiento y el revestimiento de cavidades subterráneas,
proporcionadas por medios naturales o artificiales, tales como
galerías, túneles o explotaciones mineras, en que el hormigón debe
cumplir los requisitos estáticos, y también debe ser estanco al
agua. Ellos sirven asimismo para la consolidación de zanjas,
taludes, paredes de roca inconsistentes, etc.
Ya se conocen numerosas sustancias, que aceleran
el fraguado y el endurecimiento de un hormigón. Las más habituales
son, entre otras, sustancias que reaccionan de modo fuertemente
alcalino, tales como hidróxidos de metales alcalinos, carbonatos de
metales alcalinos, silicatos de metales alcalinos, aluminatos de
metales alcalinos y cloruros de metales
alcalino-térreos.
En el caso de las sustancias que reaccionan de un
modo fuertemente alcalino, aparecen molestias indeseadas para el
elaborador. Así, tales productos pueden cauterizar muy fuertemente
a la piel y provocar inflamaciones oculares o cauterizaciones de la
córnea, que pueden perjudicar a la capacidad de visión. Por
inhalación del polvo que resulta durante la elaboración pueden
resultar también repercusiones dañinas sobre las vías
respiratorias.
Considerados desde el punto de vista de la
tecnología de los hormigones, los agentes aceleradores del fraguado
fuertemente alcalinos reducen la resistencia mecánica final,
aumentan la contracción, lo cual puede conducir a la formación de
grietas y, por lo tanto, reduce en gran manera la durabilidad,
sobre todo la estabilidad frente a los sulfatos, del cemento.
Agentes aceleradores para el fraguado de agentes
aglutinantes hidráulicos sobre la base de un hidróxido de aluminio
amorfo ya son conocidos a partir del documento de solicitud de
patente europea EP-A 0.026.262, en particular de
las reivindicaciones 1 y 11 a 13, así del Chemical Abstracts, tomo
86, número 18, Mayo de 1977, página 300, 126087c.
De acuerdo con ese documento EP-A
0.026.262, página 2, último párrafo, el tamaño de las partículas
del hidróxido de aluminio amorfo está situado en particular en el
intervalo comprendido entre 4,8 y 5,4 \mum.
También un producto celulósico capaz de
hinchamiento y otros materiales aditivos pueden estar contenidos en
un agente acelerador del endurecimiento de este tipo, compárese ese
documento EP-A 0.026.262, en particular las
reivindicaciones 8 a 10 y los Ejemplos.
A partir del documento de solicitud de patente
alemana DE-A 2.548.687, en particular la
reivindicación principal y la página 15, se conoce la adición de
sulfato de aluminio o de nitratos a los agentes aceleradores del
fraguado constituidos sobre la base de un aluminato y un óxido de
aluminio.
A partir del documento de solicitud de patente
francesa FR-A 2.471.955, en particular las
reivindicaciones 1 a 6, se conoce la utilización la utilización de
formiatos y nitratos en agentes aceleradores.
El documento de patente europea EP 0.076.927
describe un procedimiento para la aceleración del fraguado mediante
adición de un hidróxido de aluminio amorfo y por lo menos un
sulfato y/o nitrato y/o formiato soluble en agua.
El documento EP 181.739 Al describe la
utilización de un sulfo-aluminato de calcio y una
mezcla de aluminatos de calcio, que juntamente con compuestos de
metales alcalinos o alcalino-térreos proporcionan
una suspensión endurecible en el caso de una adición de 250% de
agua.
El documento de solicitud de patente japonesa JP
63.206.341 A2 protege un agente acelerador a base de una alunita
calcinada, sulfo-aluminato de calcio, aluminato de
sodio y carbonato de sodio.
El documento JP 58.190.849 A2 describe una mezcla
de sulfo-aluminato de calcio, hemihidrato de
sulfato de calcio e hidróxido de calcio para la producción de
revestimientos proyectables, que fraguan con rapidez.
El documento de patente de la Unión Soviética SU
697.427 menciona un cemento que fragua rápidamente por adición de
aluminato de calcio, sulfo-aluminato de calcio,
óxido de calcio, ferrita, silicato y yeso.
El documento JP 54.026.817 menciona el
endurecimiento acelerado de un yeso por adición de
sulfo-aluminato de calcio.
El documento JP 53.099.228 describe un agente
acelerador para un mortero de relleno que se basa en
sulfo-aluminato de calcio y
fluoro-aluminato de calcio y agentes que reducen la
proporción del agua.
En el documento de publicación de solicitud de
patente alemana DE-OS 2.163.604 se mencionan
agentes aceleradores sobre la base de
fluoro-aluminato de calcio.
A partir del documento JP 01.290.543 A2 se
conocen mezclas de sulfo-aluminato de calcio con
sulfato de calcio y carbonato de litio como agentes aceleradores a
muy bajas temperaturas.
El documento SU 1.350.136 Al, a su vez, describe
un clinker con fraguado rápido por acción de sulfato de bario,
aluminato de calcio y sulfo-aluminato de calcio.
El documento de solicitud de patente
internacional WO 9736839 describe la utilización de silicato de
litio y/o aluminato de litio y/o sales de aluminio.
El documento WO 98/18740 comprende un
procedimiento para la producción de un agente acelerador de la
solidificación y del endurecimiento para agentes aglutinantes
hidráulicos. El producto que, de acuerdo con la reivindicación 1,
consta forzosamente de 5 componentes, presenta un enturbiamiento
fuerte, una alta viscosidad y una pequeña estabilidad en
almacenamiento. Esto puede conducir a obstrucciones de las
boquillas de proyección. La alta viscosidad conduce a problemas en
el sitio de la obra al dosificar el producto, sobre todo a muy
bajas temperaturas. Una dilución del producto no es posible, puesto
que con ello se precipita una parte de las sales de carácter
básico. El muy bajo valor del pH conduce a una corrosión en las
disposiciones de dosificación e inyección.
El documento de patente de los EE.UU. US
5.772.753 describe un agente acelerador constituido sobre la base
de un hidróxido de aluminio con un anión orgánico. La producción a
partir de la solución de un aluminato de metal alcalino comprende
un proceso muy costoso de lavado y conduce a compuestos de
aluminio, que en la mayor parte de los casos son insolubles.
Fue misión del presente invento desarrollar un
agente acelerador del endurecimiento y el fraguado exento de
álcalis y respectivamente metales alcalinos y de cloruros, mediante
el que se pueda conseguir un fraguado extremadamente rápido.
Un objeto del presente invento es por lo tanto un
agente acelerador para el fraguado y el endurecimiento de un
agente aglutinante o de una mezcla, que contiene un agente
aglutinante, por medio de un agente acelerador, que contiene o
consta de por lo menos una sal de aluminio con un contenido de
fluoruro, soluble en agua, y por lo menos una sal de aluminio con
un contenido de sulfato, soluble en agua, así como eventualmente un
compuesto que forma complejos (como compuesto que forma complejos
se entienden, dentro del marco del presente invento, sustancias que
mejoran el proceso de fraguado y la estabilización) y/o aminas,
que actúan como un estabilizador a fin de impedir una precipitación
de un hidróxido de aluminio. Preferiblemente, el valor del pH de un
agente acelerador conforme al invento está situado en el intervalo
de aproximadamente pH 2-8.
Otros objetos del presente invento son la
utilización de un agente acelerador conforme al invento para la
aceleración del fraguado y del endurecimiento de agentes
aglutinantes hidráulicos, agentes aglutinantes hidráulicos en mezcla
con materiales de relleno latentemente hidráulicos o inertes,
morteros u hormigón; un procedimiento para el fraguado y el
endurecimiento acelerados de una mezcla, que contiene agentes
aglutinantes, que está caracterizado porque a la mezcla se le añade
usualmente de 0,1 a 10% en peso (referido a un agente acelerador
que tiene un contenido de agua de
20-80% en peso), referido al peso de este agente aglutinante, de un agente acelerador del fraguado y del endurecimiento exento de álcalis y respectivamente metales alcalinos y de cloruros; así como un agente aglutinante y respectivamente una mezcla de agentes aglutinantes, que es endurecible y respectivamente se ha endurecido, que contiene el agente acelerador conforme al invento.
20-80% en peso), referido al peso de este agente aglutinante, de un agente acelerador del fraguado y del endurecimiento exento de álcalis y respectivamente metales alcalinos y de cloruros; así como un agente aglutinante y respectivamente una mezcla de agentes aglutinantes, que es endurecible y respectivamente se ha endurecido, que contiene el agente acelerador conforme al invento.
Un objeto adicional del presente invento es la
preparación de un agente aglutinante conforme al invento mediando
producción de las sales de aluminio que contienen fluoruro,
solubles en agua, a base de un hidróxido de aluminio y/u óxido de
aluminio y de ácido fluorhídrico, eventualmente a una temperatura
elevada, de modo preferido antes de añadir las sales que contienen
sulfato, solubles en agua, y eventualmente otros aditivos.
Además, es objeto del invento una mezcla que
contiene agentes aglutinantes, endurecida o no endurecida, que está
caracterizada porque contiene un agente acelerador conforme al
invento.
El concepto de "exento de álcalis y
respectivamente metales alcalinos", tal como se usa dentro del
marco del presente invento, corresponde a normas corrientes y
significa \leq 1% de equivalencia a Na_{2}O.
Formas preferidas de realización del agente
acelerador del fraguado y del endurecimiento conforme al invento,
del procedimiento para la producción y la aplicación conforme al
invento así como la utilización conforme al invento, se definen en
las correspondientes reivindicaciones dependientes.
Ejemplos de agentes aglutinantes, cuyos
endurecimientos y fraguados se pueden acelerar mediante el
procedimiento conforme al invento, son cemento, cal hidráulica, a
solas o en mezcla con agentes aglutinantes latentemente hidráulicos
o materiales de relleno inertes, y ejemplos de mezclas, que
contienen estos agentes aglutinantes, son morteros y
hormigones.
Las preferidas sales de aluminio que contienen
fluoruro, solubles en agua, son en particular las que se pueden
preparar a partir de un hidróxido de aluminio y/u óxido de aluminio
y de ácido fluorhídrico. De modo sorprendente, se ha puesto de
manifiesto que se puede emplear cualquier hidróxido de aluminio
para la producción de apropiados fluoruros, es decir un hidróxido
de aluminio no solamente amorfo sino también cristalino.
Dependiendo de la concentración y la proporción del ácido
fluorhídrico, puede fluctuar algo la composición exacta de las
sales de aluminio que contienen fluoruro. Las sales de aluminio,
preparadas p.ej. a partir de un hidróxido de aluminio y/u óxido de
aluminio y de ácido fluorhídrico, se pueden utilizar directamente
en el agente acelerador conforme al invento o después de haber
secado, por ejemplo secado por atomización, en el caso de que se
busque un agente acelerador en forma de polvo.
Las preferidas sales de aluminio que contienen
sulfato, solubles en agua, son en particular sulfato de aluminio así
como sulfatos de aluminio de carácter básico.
Los agentes aceleradores conformes al invento se
pueden presentar en forma de una solución, una dispersión o de
polvo. Junto con agua, pueden contener aditivos, tales como una sal
de aluminio seleccionada entre el conjunto que comprende un oxalato,
nitrato, glicolato, lactato, acetato, formiato, o las
correspondientes sales de carácter básico o mezclas de las
mencionadas sales. Además, pueden contener por lo menos un
compuesto que forma complejos, seleccionado entre el conjunto
formado por ácido nitrilo-triacético, ácido
etilen-diamina-tetraacético, ácidos
hidroxi- y polihidroxi-carboxílicos, ácidos
fosfónicos, sales de estos ácidos, polioles, o mezclas de los
mismos, usualmente en una proporción de 0,01-5% en
peso, referida al peso de un agente acelerador líquido que tiene un
contenido de agua de 20-80% en peso, y/o por lo
menos una amina seleccionada entre el conjunto de las alcano- y/o
alcanol-aminas en una proporción de
0,1-20% en peso, referida al peso de un agente
acelerador líquido que tiene un contenido de agua de
20-80% en peso.
Otros aditivos, que pueden estar contenidos en el
agente acelerador conforme al invento, ya sea a solas o en común
con uno o varios aditivos adicionales, comprenden por lo menos un
agente de espesamiento, seleccionado entre el conjunto que
comprende bentonita, bentonas, biopolímeros orgánicos fermentados,
alginatos, poliglicol-éteres, espesantes de los tipos de acrilatos
o uretanos, o mezclas de los mismos.
Para la utilización, el agente acelerador
conforme al invento - en el caso de que se presente en una forma de
polvo - es preferiblemente disuelto o dispersado en agua, antes de
su utilización.
Un agente acelerador conforme al invento, de modo
preferido un agente acelerador en forma disuelta o dispersa, es
especialmente apropiado para un procedimiento que asimismo
constituye un objeto del invento. Este procedimiento para la
aceleración del fraguado y del endurecimiento de agentes
aglutinantes hidráulicos, así como de los morteros y hormigones
producidos a partir de ellos, está caracterizado porque al agente
aglutinante hidráulico se le añade el agente acelerador conforme al
invento en una proporción de preferiblemente 0,1 a 10% en peso
(referida a un agente acelerador líquido con 0-80%
en peso de agua), referida al peso del agente aglutinante
hidráulico.
Una utilización preferente del agente acelerador
del fraguado y del endurecimiento conforme al invento se efectúa
en un mortero proyectable u hormigón proyectable, de acuerdo con el
procedimiento de proyección en seco o en húmedo, y está
caracterizada porque el agente acelerador se añade o
respectivamente se dosifica al agente aglutinante, mortero u
hormigón seco o amasado con agua, en la conducción de transporte, en
la boquilla de mojadura previa o en la boquilla de proyección, en
una forma líquida o dispersada con un aparato dosificador de
líquidos, directamente en la mezcla o en el agua para amasar. Un
agente acelerador en forma de polvo es añadido dosificadamente en
los sitios antes mencionados, de modo preferido mediante un aparato
dosificador de polvos.
Mediante la utilización del agente acelerador del
fraguado y del endurecimiento conforme al invento se da lugar a un
fraguado extremadamente rápido de los correspondientes agentes
aglutinantes, o de las mezclas que contienen tales agentes
aglutinantes, y se alcanzan unas altas resistencias mecánicas
iniciales y finales. Los agentes aceleradores del fraguado y del
endurecimiento no actúan cauterizando o tóxicamente ni sobre los
elaboradores ni sobre el medio ambiente.
Al mismo tiempo los costos en el sitio de la obra
se pueden disminuir mediante una actividad manifiestamente
aumentada así como un menor mantenimiento de los aparatos así como
un menor tiempo de parada, en comparación con los actuales agentes
aceleradores exentos de metales alcalinos. Junto a las ventajas
técnicas resultan también enormes ventajas económicas.
Puesto que los agentes aceleradores del fraguado
conformes al invento no contienen ningún tipo de álcalis, no se
influye negativamente ni sobre el desarrollo de resistencia
mecánica ni sobre la contracción.
Los siguientes Ejemplos explican el invento. Sin
embargo éstos no deben limitar a éste de ninguna manera.
Agentes aceleradores que constan de:
\vskip1.000000\baselineskip
| * | = Ácido etilen-diamina-tetraacético | |
| ** | = Dietanol-amina | |
| *** | = Metil-dietanol-amina |
se compararon en los siguientes Ejemplos con un
acelerador, comercial habitual.
En los siguientes Ejemplos se expone la
influencia de los agentes aceleradores del fraguado conformes al
invento sobre sistemas cementosos. Como mezclas de prueba se
seleccionaron morteros, que deben simular el hormigón. Las mezclas
se componían de la siguiente manera:
Las muestras de fraguado se determinaron con un
penetrómetro de la entidad RMU (Italia). El comienzo y el final del
fraguado se leyeron con una resistencia a la penetración de la
aguja de 2 mm, de 600 g y respectivamente 2.200 g.
El efecto sobre el tiempo de fraguado de un
agente acelerador del fraguado conforme al invento en comparación
con un habitual agente acelerador exento de álcalis y de
cloruros.
- Agente acelerador = 6% referido a la masa de cemento
- Agente acelerador comercial habitual = solución acuosa sobre la base de un sulfato-formiato de aluminio.
La viscosidad manifiestamente mejorada y
respectivamente más baja del agente acelerador conforme al invento
se pone en claro en comparación con el habitual agente acelerador
del fraguado. La viscosidad se midió mediante el tiempo de salida
desde un vaso Ford DIN con un t (diámetro) de 4 mm.
Los valores del tiempo de salida del agente
acelerador conforme al invento están situados claramente más bajos
en comparación con los del agente acelerador habitual.
Claims (13)
1. Agente acelerador del fraguado y del
endurecimiento exento de álcalis y cloruros para agentes
aglutinantes hidráulicos, caracterizado porque contiene o
consta de por lo menos una sal de aluminio que contiene fluoruro,
soluble en agua, y de por lo menos una sal de aluminio que contiene
sulfato, soluble en agua.
2. Agente acelerador de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la sal de aluminio
que contiene fluoruro, soluble en agua, es obtenible por reacción
de un hidróxido de aluminio y/u óxido de aluminio amorfo o
cristalino y de ácido fluorhídrico.
3. Agente acelerador de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque adicionalmente
contiene por lo menos una sal de aluminio, seleccionada entre el
conjunto que comprende un oxalato, nitrato, glicolato, lactato,
acetato, formiato, sus correspondientes sales de carácter básico y
mezclas de las mencionadas sales.
4. Agente acelerador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque contiene por lo
menos un compuesto que forma complejos, seleccionado entre el
conjunto que comprende ácido nitrilo-triacético,
ácido etilen-diamina!tetraacético, ácidos hidroxi- y
polihidroxi-carboxílicos, ácidos fosfónicos,
polioles y mezclas de los mismos en una proporción de
0,01-5% en peso, referido al peso de un agente
acelerador líquido que tiene un contenido de agua de
20-80% en peso.
5. Agente acelerador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque contiene por lo
menos una amina, seleccionada entre el conjunto que comprende una
alquil-amina, una alcanol-amina y
mezclas de las mismas, en una proporción de 0,1-20%
en peso, referida al peso de un agente acelerador líquido que tiene
un contenido de agua de 20-80% en peso.
6. Agente acelerador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque contiene por lo
menos un agente de espesamiento, seleccionado entre el conjunto que
comprende bentonita, bentonas, biopolímeros orgánicos fermentados,
alginatos, poliglicol-éteres, espesantes del tipo de acrilatos o
uretanos, y mezclas de los mismos.
7. Agente acelerador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se presenta en
forma de una solución, dispersión o de un polvo.
8. Utilización del agente acelerador de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque
un agente acelerador presente en forma de polvo se disuelve o
dispersa en agua antes de la aplicación.
9. Procedimiento para la aceleración del
fraguado y del endurecimiento de agentes aglutinantes hidráulicos
así como de morteros y hormigones producidos a partir de ellos,
caracterizado porque se añade el agente acelerador de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en una proporción de
0,1 a 10% en peso, referida al peso del agente aglutinante
hidráulico.
10. Utilización del agente acelerador de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 7 para la aceleración del
fraguado y del endurecimiento de agentes aglutinantes hidráulicos,
agentes aglutinantes hidráulicos en mezcla con agentes aglutinantes
latentemente hidráulicos o materiales de relleno inertes, morteros
u hormigones.
11. Utilización del agente acelerador del
fraguado y del endurecimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7 en un mortero proyectable u hormigón
proyectable de acuerdo con el procedimiento de proyección en seco o
en húmedo, realizándose que el agente acelerador se añade al
agente aglutinante, mortero u hormigón seco o amasado con agua en
la conducción de transporte, en la boquilla de mojadura previa o en
la boquilla de proyección, en una forma líquida o dispersada con un
aparato dosificador de líquidos, en forma de polvo con un aparato
dosificador de polvos, directamente en la mezcla o en el agua de
amasado.
12. Procedimiento para la producción de un agente
acelerador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque la sal de aluminio que contiene
fluoruro, soluble en agua, se prepara a partir de un hidróxido de
aluminio y/u óxido de aluminio amorfo o cristalino y DE ácido
fluorhídrico, eventualmente a una temperatura elevada, antes de
añadir a la mezcla otros componentes.
13. Mezcla que contiene un agente aglutinante,
caracterizada porque contiene el agente acelerador de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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