ES2237128T3 - Revestimiento impermeable. - Google Patents

Abstract

Un revestimiento de un substrato que sobresale parcialmente que comprende, en forma secuencial empezando por el substrato; (i) un medio de drenaje (3); (iii) una membrana impermeable (9) que se ha aplicado al mismo por pulverización; y (iv) una capa de hormigón (10).

Description

Revestimiento impermeable.

Esta invención se refiere al revestimiento de substratos que sobresalen parcialmente.

Por "substratos que sobresalen parcialmente" se entiende simplemente un substrato del que sobresale una parte. Un ejemplo es un túnel escavado en la roca, que tiene un techo que sobresale y muros que no sobresalen, pero igualmente el substrato puede ser una construcción, por ejemplo, un arco de hormigón, ladrillo, piedra u otro material.

Las superficies de roca expuestas de los túneles a menudo requieren revestimiento, siendo este revestimiento generalmente de hormigón, que puede pulverizarse (denominado "concreto lanzado (shotcrete)", verterse en encofrado o ponerse en secciones prefabricadas que después se enlechan. Uno de los problemas que se encuentran con frecuencia es que el agua atraviesa y corre por el substrato durante la construcción. La forma estándar de tratar este problema es la aplicación al substrato de un medio de drenaje. Éste es simplemente algún sistema que proporciona al substrato una pluralidad de canales de drenaje, de manera que el agua se dirige desde el substrato a las salidas de drenaje proporcionadas. Por lo tanto, la secuencia normalmente es la siguiente; aplicación de medios de drenaje, seguido de una membrana impermeable, seguido de una capa final de hormigón.

Los medios de drenaje conocidos en la técnica pueden tener diversas formas físicas. Un tipo popular comprende una malla abierta hecha de material plástico, estando este material suplementado generalmente por una cubierta al menos parcialmente impermeable que ayuda a dirigir el agua hacia las salidas de drenaje proporcionadas e impide, en caso de que haya un flujo elevado de agua, que el agua corra libremente a su través. Otro tipo común es una hoja de material plástico (típicamente de PVC o PE) que proporciona canales de drenaje. En uno de dichos materiales, la hoja comprende canales a través de los cuales el agua puede correr. En otra variante, se forman en la lámina una serie de depresiones que aparecen como protuberancias en la otra cara de la lámina. Estas protuberancias mantienen la lámina fuera del substrato y permiten que drene el agua. Tales medios de drenaje se fijan al substrato por cualquier medio conveniente (adhesivo, clavos, anclajes a la roca).

Normalmente a estos medios de drenaje está asociada una membrana impermeable. Ésta generalmente es una serie de láminas solapantes de material termoplástico que se aplica al medio de drenaje y se fija en su sitio fundiendo la lámina alrededor de los tornillos aplicados previamente a través del medio de drenaje en la roca para este objetivo, uniéndose después las láminas por soldadura para formar una única lámina impermeable. Se les aplica una capa final de hormigón por cualquiera de los métodos descritos anteriormente en este documento.

En la práctica, este método tiene diversos inconvenientes. Es difícil soldar las láminas termoplásticas entre sí completamente, por lo que puede haber uniones imperfectas por donde puede pasar el agua. Además, estas láminas pueden dañarse con el manejo y la aplicación y, en consecuencia, sufrir pérdidas. En cualquier caso, el trabajo de aplicar estas láminas consume mucho tiempo y es difícil en un túnel, así como el propio trabajo de poner los medios de drenaje. En todos los casos, cuando se requieren otros dispositivos de fijación tales como soportes de catenaria de la vía, éstos tienen que dirigirse a través de los medios de drenaje al interior de la roca (proporcionando de ese modo un punto potencial de entrada de agua), o la capa final de hormigón debe ser suficientemente resistente como para sostenerlos, lo que normalmente significa usar una capa de hormigón más gruesa de lo se requiere en otras circunstancias.

El documento WO 98 24 738 A1 describe un proceso para proporcionar estructuras de hormigón impermeables que comprende las etapas de proporcionar una capa de composición de hormigón sobre un soporte, pulverizar en esta composición de hormigón una capa impermeable y aplicar a la capa impermeable una capa adicional de composición de hormigón.

El documento FR 2 607 534 A1 describe un sistema compuesto impermeable para la aplicación a superficies, que comprende un medio de drenaje.

Ahora se ha descubierto que estos problemas de agua pueden solucionarse substancialmente o completamente por una estructura particular. Por lo tanto, esta invención proporciona un revestimiento sobre una estructura que sobresale parcialmente que comprende, en secuencia empezando desde el substrato;

(i)

un medio de drenaje;

(iii)

una membrana impermeable que se aplica por pulverización; y

(iv)

una capa de hormigón.

La invención proporciona además un método para proporcionar un revestimiento impermeable sobre un substrato que sobresale parcialmente, que comprende la aplicación al substrato de los siguientes elementos de forma secuen-
cial;

(i)

un medio de drenaje;

(iii)

una membrana impermeable, aplicada por pulverización; y

(iv)

una capa de hormigón.

En una realización preferida de la invención, al substrato se le aplica una capa inicial de hormigón. Esto es especialmente importante cuando el substrato es rugoso, por ejemplo, como resultado de una explosión, y preferiblemente se aplica por medio de pulverización. Aunque también puede hacerse por vertido o poniendo secciones prefabricadas, el concreto lanzado tiene la ventaja de que se ajusta más exactamente al muro proporcionando al mismo tiempo una superficie más lisa deseable para la fijación de los medios de drenaje. Esto hace que el revestimiento final sea esencialmente una sola unidad con el muro, aumentando su resistencia y haciendo posible obtener un revestimiento con sustancialmente menos material que el usado anteriormente.

Los medios de drenaje pueden seleccionarse entre cualquiera de los medios de este tipo conocidos en la técnica. Un ejemplo típico es una malla de plástico a la que se aplica (en el lado más alejado del substrato) una capa al menos parcialmente impermeable. Una variedad particularmente buena de este tipo es una malla a la que se fija una lámina fina de plástico impermeable, en el otro lado de la cual hay una capa fibrosa que ayuda en la unión de la membrana impermeable descrita a continuación en este documento. Sin embargo, hay otros muchos tipos posibles, y cualquiera de los tipos reconocidos en la técnica son aceptables.

Un medio de drenaje preferido consta de dos capas de materiales fibrosos "geotextiles" del tipo descrito anteriormente en este documento, entre los que hay una película impermeable. Preferiblemente, el geotextil que está apoyado contra la roca es hidrófobo y el que posteriormente se eliminará de la roca es hidrófilo. La capa hidrófoba ayuda a repeler el agua y la capa hidrófila ayuda a una membrana pulverizada basada en agua a penetrar en el muro y unirse totalmente como se describe más adelante en este documento, ayudando así a crear una estructura compuesta. Este medio se proporciona como un solo material, denominado "lana de drenaje". En el trabajo de esta invención es útil cualquier tipo de membrana pulverizable.

Un tipo particularmente útil de membrana pulverizable es la membrana descrita en la Solicitud Internacional WO 97/25484, cuyo contenido se incorpora en este documento como referencia. En este caso, es un material plástico aplicado por pulverización (se describe un poliuretano termoestable), estando configurada la superficie de esta capa para proporcionar medios de anclaje para las capas aplicadas posteriormente. Normalmente, esto se hace por deformación mecánica de la superficie antes de que esté completamente endurecida, o incluyendo en su interior un material sólido tal como pequeños trozos de piedra.

En la Solicitud Internacional WO98/24738, cuyo contenido se incorpora en este documento como referencia, se describe otro tipo particularmente útil de membrana pulverizable. En este caso, la membrana se forma a partir de una capa de partículas coalescentes de polímero termoplástico depositado desde una dispersión acuosa. Pueden usarse poliuretanos, poliésteres y vinilos, pero los materiales preferidos son polímeros de adicción de monómeros etilénicamente insaturados, más preferiblemente los que tienen una temperatura de transición vítrea (Tg) por debajo de 15ºC, incluso más preferentemente por debajo de -15ºC.

Los contenidos de sólidos en peso de las dispersiones acuosas a partir de las cuales se forman las membranas normalmente están dentro del intervalo del 30-60%. Los ejemplos específicos de materiales adecuados incluyen poliuretanos, copolímeros de estireno-butadieno, polímeros de ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno), copolímeros de acrilonitrilo-butadieno, copolímeros de estireno-acrílico, dispersiones de polisulfuro, dispersiones de poliuretano-acrílico, látex de poliisopreno y PVC y copolímeros de cloruro de vinilo y/o acetato de vinilo con monómeros acrílicos tales como el ácido (meta)acrílico y ésteres del mismo. Junto con estos materiales pueden usarse materiales tales como emulsiones de betún, pero como estos materiales no coalescen, no deben comprender más del 50% en peso de los sólidos del aglomerante. Esta lista no es exhaustiva, y cualquier persona especialista equipada dentro del concepto de esta invención podrá identificar fácilmente otros materiales apropiados. Muchos de estos materiales se pueden encontrar en el mercado y los ejemplos de materiales disponibles en el mercado incluyen los vendidos por BASF AG con la marca "Acronal" y los vendidos por Synthomer con la marca comercial "Synthomer".

Además de la dispersión acuosa, la composición puede incluir otros ingredientes. Un ingrediente especialmente útil es una carga. Esta carga no sólo "extiende" la composición, sino que también hace la superficie más rugosa, proporcionando así una "llave" para la composición de cemento aplicada posteriormente. Se prefiere su presencia. Los ejemplos típicos de cargas adecuadas incluyen arena de cuarzo y harina de cuarzo con diámetros medios en el intervalo de 0,04 a 1,5 mm, así como dolomita, talco, mica, baritina, óxido de hierro, dióxido de titanio, caucho y gránulos de plástico, agregados de poco peso y residuos de horno vítreos tales como "holoesferas". También pueden usarse fibras de acero, de vidrio o de material polimérico, siendo ejemplos preferidos de fibras poliméricas las fibras de materiales termoplásticos, especialmente polietileno y poliacrilonitrilo, preferiblemente con longitudes de 0,2-12 mm y un área de superficie de 6-8 m^{2}/g.

Las membranas pulverizables confieren buena impermeabilidad, pero no pueden usarse en un substrato en el que está corriendo agua. La combinación de medios de drenaje y membranas impermeables soluciona esta dificultad y proporciona un sistema especialmente versátil y de alto rendimiento. Esto se debe principalmente a que los dos componentes, medios de drenaje y membrana pulverizable, se transforman en realidad en una sola entidad compuesta. Por lo tanto, la invención también proporciona un sistema compuesto impermeable para aplicarse a las superficies, que consta de un medio de drenaje como se ha definido anteriormente en este documento y una membrana impermeable pulverizada. Además, pueden añadirse dispositivos de fijación antes de pulverizar la membrana, y la posterior pulverización de la membrana asegurará que la penetración de los dispositivos de fijación a través de los medios de drenaje permanezca hermética al agua. Esto significa que la capa de hormigón posterior no necesita soportar carga y, por lo tanto, puede ser mucho más fina de lo que sería necesario de otra manera.

A la superficie de la membrana se le aplica una capa de hormigón. Esto puede hacerse por cualquier medio conveniente, pero idealmente por pulverización. La pulverización aporta muchas ventajas. Por ejemplo, la capa se ajusta a la membrana y forma con ésta, con los medios de drenaje, el substrato y, si se aplica, cualquier capa inicial de hormigón, una sola entidad compuesta, aumentando de esta manera los efectos beneficiosos del sistema compuesto impermeable descrito anteriormente en el presente documento. Esta entidad es muy resistente y reduce substancialmente las cantidades de hormigón necesarias. Por ejemplo, usando métodos reconocidos en la técnica anterior, se necesitaría una capa final de hormigón típicamente de 25 cm de espesor. Cuando se usa esta invención, la capa puede ser de tan sólo 5 cm de espesor, lo que representa un ahorro significativo de tiempo, dinero y material. Además, los métodos de aplicación tales como vertido requieren no solo encofrados complejos, sino de también rejillas de refuerzo. El hormigón pulverizado no necesita esto, siendo posible, si se desea, proporcionar un refuerzo de fibra en la propia mezcla de hormigón con la inclusión de fibras.

Otra característica importante adicional es que la unión continua entre la membrana pulverizada y la capa final de concreto lanzado previene lo que ocurre a menudo en los sistemas basados en láminas, concretamente el movimiento del agua a lo largo de la interfaz membrana-concreto lanzado desde el punto real de salida y su aparición final a decenas de metros de este punto. En el sistema de la presente invención, cualquier fuga tendrá lugar en el propio punto de fuga, y puede repararse fácilmente.

La invención es útil principalmente en la construcción de túneles, pero también puede usarse en estructuras completamente artificiales autoestables que comprenden salientes parciales del tipo descrito anteriormente en este documento, por ejemplo, arcos de hormigón, ladrillo, piedra u otro material de este tipo. En comparación con los métodos reconocidos en la técnica, es más sencillo de usar, proporciona mejores resultados y requiere menos material y tiempo.

La invención se describirá a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos que representan una vista esquemática en sección transversal de una realización preferida. En este dibujo, se han exagerado las dimensiones de algunos elementos para aclarar la naturaleza de la construcción.

En el dibujo, la invención se ha aplicado a un muro de roca 1 de un túnel escavado. A este muro de roca se aplica una capa inicial de concreto lanzado 2. A éste después se le aplica una lana de drenaje, generalmente denominada 3. Este medio de drenaje consta de tres elementos, una lámina hidrófoba fibrosa 4, una película impermeable 5 y una lámina fibrosa hidrófila 6, combinándose las tres en una única lámina y fijándose a la capa de concreto lanzado 2 por medio de clavos 7 cuyas cabezas sobresalen ligeramente de medio de drenaje. Adicionalmente, los clavos comprenden medios de retención de lana 8, preferiblemente de material plástico, que comprenden agarraderas que encajan perfectamente con los clavos 7 y rondanas comparativamente grandes que presionan la lana contra la capa de concreto lanzado 2. La capa fibrosa 6 y las cabezas de los clavos ayudan a la membrana 9 pulverizada posteriormente a unirse de forma más segura al medio de drenaje.

Al medio de drenaje se le aplica por pulverización una membrana 9 impermeable, siendo su composición:

dispersión de polímero^{1}	30 partes en peso
baritina	27 partes en peso
carbonato cálcico	42,5 partes en peso
dióxido de titanio	0,5 partes en peso
\begin{minipage}{135mm} 1. Emulsión de copolímero de estireno-éster acrílico con 50% de sólidos en peso ("Acronal") (nombre comercial) S361 (de BASF)). \end{minipage}

Esto corresponde al ejemplo 1 del documento WO 98/24738.

Finalmente, se aplica una capa de concreto lanzado 10 que contiene fibras de refuerzo.

La formulación de concreto lanzado útil en esta aplicación puede ser cualquier formulación útil para esta aplicación. Además, la persona especialista apreciará fácilmente que hay muchas posibles variaciones tanto en los materiales como en los métodos que están dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, si se necesita potenciar la resistencia de soporte de carga, los clavos 7, representados en el dibujo como cubiertos por la membrana pulverizada 9, pueden sobresalir de esta y llegar hasta la capa de concreto lanzado 10. Las cabezas de los clavos proporcionan una "llave" que suplementa la excelente unión del concreto lanzado a la membrana.

En otra realización, la lámina fibrosa hidrófoba puede reemplazarse por una rejilla de plástico que tiene la forma de dos series paralelas de elementos de intersección alargados, apoyándose una serie en la superficie de la capa de concreto lanzado 2 y estando separada la otra serie de ella, definiéndose de esta manera una pluralidad de canales de drenaje. Ventajosamente, la lámina impermeable de plástico 5 es del mismo material plástico.

Claims (8)

1. Un revestimiento de un substrato que sobresale parcialmente que comprende, en forma secuencial empezando por el substrato;

(i)

un medio de drenaje (3);

(iii)

una membrana impermeable (9) que se ha aplicado al mismo por pulverización; y

(iv)

una capa de hormigón (10).

2. Un revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al substrato se le proporciona una capa inicial de hormigón (2).

3. Un revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el medio de drenaje (3) es una malla de plástico (4) en cuyo lado alejado del substrato se aplica una capa al menos parcialmente impermeable (5).

4. Un revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la membrana impermeable (9) es un material plástico aplicado por pulverización y cuya superficie se configura de forma que se proporcionan medios de anclaje para las capas aplicadas posteriormente.

5. Un revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la membrana impermeable (9) es una capa de partículas coalescentes de polímero termoplástico formado a partir de una dispersión acuosa pulverizada.

6. Un revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la capa de hormigón se aplica por pulverización (10).

7. Un revestimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el hormigón pulverizado (10) comprende fibras de refuerzo.

8. Un método para proporcionar un revestimiento impermeable sobre un substrato que sobresale parcialmente, que comprende aplicar al substrato los siguientes elementos en secuencia,

(i)

un medio de drenaje (3);

(iii)

una membrana impermeable (9), aplicada por pulverización; y

(iv)

una capa de hormigón (10).