ES2251857B1 - Procedimiento de obtencion de piezas de cemento reforzado con fibra de vidrio y piezas asi obtenidas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de obtención de piezas de cemento reforzado con fibra de vidrio, que comprende una etapa de moldeado por inyección en un molde y una etapa de extracción de agua por vacío. Este procedimiento permite reducir la cantidad de material utilizado así como el tiempo empleado en la obtención de las piezas. Asimismo, la invención se refiere a las piezas de cemento reforzado con fibra de vidrio obtenidas con dicho procedimiento, que incorporan en su composición aditivos que les confieren una mejora de sus propiedades físicas y mecánicas. Dichas piezas tienen aplicación en el recubrimiento de fachadas y de construcciones que requieran un alto grado de resistencia al fuego.
Description
Procedimiento de obtención de piezas de cemento
reforzado con fibra de vidrio y piezas así obtenidas.
La presente solicitud de Patente tiene por
objeto el registro de un procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio (GRC) y de las piezas
obtenidas.
Más concretamente, la nueva invención comprende
un procedimiento de obtención de piezas de cemento reforzado con
fibra de vidrio mediante el moldeado por inyección y extracción de
agua por aplicación de vacío, así como piezas obtenidas mediante
este procedimiento.
En la actualidad, los paneles de cemento
reforzado con fibra de vidrio (más conocido por sus siglas en
inglés GRC, glassfibre reinforced cement) son ampliamente
utilizados en el recubrimiento de fachadas en sustitución a los
paneles de hormigón tradicional, aprovechando su alta prestación
mecánica con espesores reducidos, y por tanto, su mayor ligereza.
Aparte de su aplicación en cerramiento (paneles de fachada y
elementos arquitectónicos), otras aplicaciones son posibles:
sanitarios (platos de ducha y elementos auxiliares) y también
elementos interiores. Asimismo, debido a su alta resistencia al
fuego, también son utilizados en otros tipos de construcciones que
requieren esta prestación, como por ejemplo para hornos de cocción
de alimentos, tales como pan, pizzas, etc. También puede utilizarse
para la fabricación de pallets de transporte en sustitución de la
madera, típicamente usada para este
fin.
fin.
Sin embargo, el procedimiento actual de
elaboración de estas piezas es largo y costoso, ya que el moldeado
y desmoldeado se llevan a cabo de forma totalmente manual y con un
periodo de secado antes de su retirada del molde no inferior a las
24 horas.
El procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio de la presente invención se
caracteriza porque comprende las siguientes etapas:
- a)
- mezclado de la pasta
- b)
- inyección de la pasta en el molde
- c)
- extracción de agua de amasado por aplicación de vacío
- d)
- desmoldeado en fresco de la pieza
- e)
- curado de la pieza
La primera etapa del procedimiento de la
presente invención consiste en el mezclado de la pasta. Éste se
realiza por la adición de los componentes de la misma en una
mezcladora provista de un sistema de agitación hasta obtener una
mezcla homogénea. El aire ocluido generado en el amasado puede
eliminarse dentro del calderín de presión.
Posteriormente se transfiere la pasta a un
calderín. Dicho calderín esta provisto de sistemas de cierre
apropiados que permiten obtener presión en su interior. El calderín
cuenta con un sistema interior de eliminación de burbuja, basado en
proceso de vacío, con posible vibración desde el exterior si fuera
necesario, de manera que el aire ocluido no se introduce en el
molde con la pasta inyectada.
A continuación, se lleva a cabo la inyección de
la pasta en el molde preferentemente mediante la aplicación de
presión en el calderín descrito anteriormente. La inyección puede
llevarse a cabo a baja presión o a alta presión. La presión de
trabajo para la inyección a baja presión está comprendida
preferentemente entre 1,5 y 4 bares, mientras que la alta presión
está comprendida preferentemente entre 4 y 30 bares, caso de ser
necesario y teniendo en cuenta esta presión en el diseño del molde.
Dicha inyección también puede realizarse por cualquier otro medio
convencional, tal como bomba peristáltica o aire comprimido (en caso
de baja presión).
El molde consiste en un sistema de molde cerrado
(molde-contramolde) y dispone de uno o más
orificios de entrada por los que se inyecta la pasta previamente
homogeneizada. Con el fin de evitar el colapso del sistema, se ha
previsto la inclusión en el molde de uno o más orificios de salida
de pasta o rebosaderos provistos a su vez de llaves que permiten
su cierre para evitar la pérdida de presión durante la extracción
de agua por vacío.
Para permitir la operación de extracción de agua
por vacío, el molde también está provisto de una pluralidad de
orificios de diámetro igual o inferior a 1 cm. conectados, directa
o indirectamente, al sistema de extracción por vacío. Asimismo,
para evitar la pérdida de material durante esta etapa de vacío, se
puede interponer papel de filtro o cualquier otro sistema
convencional de filtrado entre los citados orificios y la pasta.
Opcionalmente, durante esta etapa se puede aplicar calor al molde
para acelerar el fraguado.
A continuación, se pone en marcha el sistema de
extracción por vacío, que permite extraer el excedente de agua para
conseguir que la pieza tenga los niveles de humedad deseados.
Dicho vacío se consigue, de forma preferente, mediante una bomba de
vacío. El porcentaje final de agua es un compromiso para la correcta
manipulación de la pieza y para evitar la fisuración por falta de
agua. Preferentemente, la relación agua/cemento tras la etapa de
extracción por vacío está comprendida entre 0,25 y 0,5.
Ventajosamente, la duración de la etapa de
extracción por vacío del procedimiento de la presente invención es
inferior a 1 hora, lo que permite aumentar notablemente el
rendimiento en relación a los procedimientos existentes. Asimismo,
permite obtener piezas con un grosor comprendido entre los 0,2 cm. y
los 5 cm. sin que se vean afectadas sus propiedades físicas ni
mecánicas, lo que conlleva una reducción de la cantidad de
material utilizado, permitiendo una reducción de costes, y la
obtención de piezas más ligeras, lo que facilita su manejo y
colocación.
Posteriormente, una vez se han alcanzado los
niveles de humedad deseados, se interrumpe la extracción por vacío
y se procede al desmoldeado en fresco, a diferencia de los
procedimientos actuales en los que el desmoldeado se produce en
seco.
La última etapa del procedimiento consiste en el
curado de la pieza obtenida, constituyendo la parte más crítica del
procedimiento ya que durante la misma pueden aparecer microfisuras
y deformaciones que pueden invalidar la pieza obtenida. El curado
se realiza en condiciones de humedad y temperatura que permitan a la
pieza recuperar los niveles de hidratación necesarios tras la
pérdida de agua en la etapa de extracción por vacío. Generalmente,
la humedad relativa durante el curado está comprendida entre el 90%
y el 100% y el tiempo total de curado está comprendido entre 1 y 7
días.
Optativamente, pueden elegirse otros sistemas de
curado, aplicados también a las piezas de hormigón o GRC
tradicional, tales como vapor de agua, autoclave, etc.
También es objeto de la presente invención una
pieza de cemento reforzado con fibra de vidrio obtenida por el
procedimiento descrito anteriormente. La composición de dicha pieza
le confiere una alta resistencia a la temperatura. También permite
mejorar sus propiedades mecánicas y aligerar las piezas de hormigón
convencional.
Así, dicha pieza se caracteriza porque su
composición comprende un porcentaje en peso de cemento comprendido
entre el 5 y el 100% en peso de masa total, un porcentaje en peso
de arena comprendido entre el 0,1 y el 95% en peso de masa total,
un porcentaje en peso de agua comprendido entre el 5 y el 75% en
peso de masa total, un porcentaje en peso de fibras de vidrio
comprendido entre el 0 y el 50% en peso de masa total, un
porcentaje en peso de otras fibras en peso de masa total
comprendido entre el 0 y el 50%, un porcentaje en peso de polímeros
comprendido entre el 0 y el 75% en peso de masa total, un
porcentaje en peso de superplastificante comprendido entre el 0 y
el 20% en peso de cemento, un porcentaje en peso de metakaolín
comprendido entre el 0 y el 50% en peso de masa total y otros
aditivos de elección que permitan conferir a la pieza las
características requeridas.
El cemento utilizado puede ser de toma rápida,
de alta resistencia inicial, portland tradicional de cualquier
resistencia, aluminoso, de bajo contenido en álcalis y en general
cualquier tipo de cemento teniendo en cuenta su elección dentro del
diseño de la pieza, siempre que se guarde su característica de
conglomerante hidráulico.
Los polímeros pueden ser de tipo acrílico,
sintéticos, resinas de diversas tipologías o cualquier otro
polímero que pueda ser utilizado con el fin de modificar la matriz
y otorgar a la pieza fabricada una mayor capacidad frente a diversas
consideraciones de diseño y prestación de la misma. Opcionalmente,
los polímeros sólo se aditivarán en caso de que la pieza final de
GRC no vaya a ser utilizada en aplicaciones de alta temperatura,
sólo en panel de fachada y cerramiento, u otras en las que no se
requiera una resistencia específica al fuego o a temperaturas
elevadas.
Por otra parte, los otros aditivos pueden ser,
entre otros, aceleradores, retardadores, emulsionantes, aireantes,
insertadores de aire ocluido, estabilizantes, antioxidantes,
fluidificantes o espesantes, tales como celulosa, fibras de
celulosa, hidróxidos de cualquier tipo de carácter celulósico y
otros espesantes de tipo químico, además de almidones o productos
naturales que pueden ser usados para dar mayor cohesión y
estabilidad a la pasta inyectada, y en general cualquier aditivo
para modificar la matriz en función de las necesidades de diseño y
prestaciones de la pieza así como de posibles exigencias de
producción.
Las fibras de vidrio de refuerzo pueden ser
hilos cortados íntegros, Mat de cualquier clase de hilos de
refuerzo cortados (vidrio, sintéticos, minerales), Mat de hilos
continuos, tal como Cem-FILO®, mallas o cualquier
tipo de fibras de vidrio álcali-resistente (ar)
para refuerzo de la matriz.
Asimismo, las otras fibras pueden ser fibras
sintéticas, tales como poliamida, rayón, nylon, PVA, polipropileno
y, en general, cualquier fibra orgánica o sintética de cualquier
clase; minerales, tales como fibra de carbono, fibras de basalto y,
en general, cualquier fibra mineral de cualquier clase; otros
tipos de fibra de vidrio, tales como E, Z, C, A, R y, en general,
cualquier fibra de vidrio de cualquier composición; fibras
metálicas, tales como fibras de cobre, acero, acero inoxidable,
hierro, fundición, fundición dúctil y, en general, cualquier fibra
de tipo metálico.
En la tabla 1 adjunta se muestran algunos
ejemplos de composiciones para las piezas de la presente invención
en comparación con las de GRC convencional.
La combinación de los diferentes tipos de fibras
se ajusta en proporción adecuada para el buen funcionamiento de la
aplicación y para la obtención de diferentes niveles de resistencia
mecánica. La combinación entre diferentes tipos de fibras ha de
estudiarse para hacer el ajuste pertinente con el resto de los
componentes de la matriz y así poder inyectar la mezcla sin mayores
inconvenientes. Cualquier proporción entre los materiales
constituyentes del refuerzo (fibras) puede ser posible en función
de los beneficios o prestaciones que se le quieran dar a la pieza
inyectada.
Alternativamente, el procedimiento de la
presente invención no sólo se centra y posibilita la inyección y la
fabricación de elementos en base cementicia (cemento como
conglomerante hidráulico) sino que además otro tipo de aglomerantes
y/o conglomerantes pueden ser empleados con el mismo procedimiento,
esto es, el uso de matrices mezclas de cemento con otros
aglomerantes, yesos, escayolas, cales, resinas sintéticas,
polímeros, plásticos de diversa tipología, termoplásticos, etc.
A continuación se describe una realización
preferente, aunque no limitativa, de la invención.
Tras el pesaje de los materiales, se procede a
su mezclado de forma que a la cantidad de agua se le añade de
manera gradual el cemento y la arena, obteniéndose una relación
arena/cemento de 0.8 y una relación agua/cemento de 0.45. Se amasa
hasta obtener una mezcla homogénea. Se añaden los hilos de fibra de
vidrio cortados y los aditivos y se mezcla hasta la homogeneidad
de la pasta.
A continuación se prepara el molde para proceder
a la inyección. Se coloca el papel de filtro o las telas especiales
encima de la camisa inferior y se coloca la malla de refuerzo de
forma adecuada dentro del molde.
Se llena el calderín con la pasta obtenida
anteriormente, se cierra y se aplica presión. Una vez se ha
alcanzado una presión de 2,5-3 bares, se abren las
válvulas de salida del mortero del calderín, fluyendo el material
hacia el molde. Cuando se observa a través de los rebosaderos que
el molde está lleno, se conecta el vacío y se suspende la
inyección. El tiempo total de vacío es de 15 minutos, obteniéndose
una relación final de agua/cemento que oscila entre 0,35 y
0,40.
Posteriormente, se abre el molde, se procede al
desmoldeado de la pieza y se lleva dicha pieza a la cámara de
curado para la correcta hidratación y curado de la pieza. El
curado se lleva a cabo a temperatura ambiente y con una humedad
relativa superior al 95% durante 7 días.
Claims (19)
1. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio, caracterizado porque
comprende las siguientes etapas:
- a)
- mezclado de la pasta
- b)
- inyección de la pasta en el molde
- c)
- extracción de agua de amasado por aplicación de vacío
- d)
- desmoldeado en fresco de la pieza
- e)
- curado de la pieza
2. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la inyección de la pasta en el molde
se realiza mediante la aplicación de presión en el calderín de
inyección.
3. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la inyección de la pasta en el molde
se realiza mediante una bomba peristáltica.
4. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la inyección de la pasta en el molde
se realiza mediante aire comprimido.
5. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la inyección se realiza a baja presión
a una presión comprendida entre 1,5 y 4 bares.
6. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la inyección se realiza a alta presión
a una presión comprendida entre 4 y 30 bares.
7. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación agua/cemento tras la etapa
de extracción por vacío está comprendida entre 0,25 y 0,5.
8. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque permite obtener piezas con espesores
comprendidos entre 0.2 y 5 cm.
9. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la duración de la etapa de extracción
por vacío es inferior a 1 hora.
10. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de curado se realiza en unas
condiciones de humedad relativa comprendida entre el 90% y el
100%.
11. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzados con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la duración total de la etapa de curado
está comprendida entre 1 y 7 días.
12. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de curado se realiza en
presencia de vapor de agua.
13. Procedimiento de obtención de piezas de
cemento reforzado con fibra de vidrio según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de curado se realiza en un
autoclave.
14. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio obtenida según el procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizada porque la composición de dicha pieza
comprende un porcentaje en peso de cemento comprendido entre el 5 y
el 100%, un porcentaje en peso de arena comprendido entre el 0,1 y
el 95%, un porcentaje en peso de agua comprendido entre el 5 y el
75%, un porcentaje en peso de fibras de vidrio comprendido entre
el 0 y el 50%, un porcentaje en peso de otras fibras comprendido
entre el 0 y el 50%, un porcentaje en peso de polímeros comprendido
entre el 0 y el 75%, un porcentaje en peso de superplastificante
comprendido entre el 0 y el 20%, un porcentaje en peso de
metakaolín comprendido entre el 0 y el 50% y otros aditivos de
elección que permitan conferir a la pieza las características
requeridas.
15. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio según la reivindicación 14, caracterizada porque el
cemento puede ser de toma rápida, de alta resistencia inicial,
portland tradicional de cualquier resistencia, aluminoso, de bajo
contenido en álcalis y en general cualquier tipo de cemento teniendo
en cuenta su elección dentro del diseño de la pieza, siempre que
se guarde su característica de conglomerante hidráulico.
16. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio según la reivindicación 14, caracterizada porque los
polímeros pueden ser de tipo acrílico, sintéticos, resinas de
diversas tipologías o cualquier otro polímero que pueda ser
utilizado con el fin de modificar la matriz y otorgar a la pieza
fabricada una mayor capacidad frente a diversas consideraciones de
diseño y prestación de la misma.
17. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio según la reivindicación 14, caracterizada porque los
otros aditivos pueden ser aceleradores, retardadores,
emulsionantes, aireantes, insertadores de aire ocluido,
estabilizantes, antioxidantes, fluidificantes o espesantes, tales
como celulosa, fibras de celulosa, hidróxidos de cualquier tipo de
carácter celulósico y otros espesantes de tipo químico, además de
almidones o productos naturales que pueden ser usados para dar mayor
cohesión y estabilidad a la pasta inyectada, y en general cualquier
aditivo para modificar la matriz en función de las necesidades de
diseño y prestaciones de la pieza así como de posibles exigencias
de producción.
18. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio según la reivindicación 14, caracterizada porque las
fibras de vidrio pueden ser hilos cortados íntegros, Mat de
cualquier clase de hilos de refuerzo cortados (vidrio, sintéticos,
minerales), Mat de hilos continuos, tal como
Cem-FILO®, mallas o cualquier tipo de fibras de
vidrio álcali-resistente (ar) para refuerzo de la
matriz.
19. Pieza de cemento reforzado con fibra de
vidrio según la reivindicación 14, caracterizada porque las
otras fibras pueden ser fibras sintéticas, tales como poliamida,
rayón, nylon, PVA, polipropileno y, en general, cualquier fibra
orgánica o sintética de cualquier clase; minerales, tales como fibra
de carbono, fibras de basalto y, en general, cualquier fibra
mineral de cualquier clase; otros tipos de fibra de vidrio, tales
como E, Z, C, A, R y, en general, cualquier fibra de vidrio de
cualquier composición; fibras metálicas, tales como fibras de
cobre, acero, acero inoxidable, hierro, fundición, fundición
dúctil y, en general, cualquier fibra de tipo metálico.
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