ES2258954T5 - Agente de mezcla para hormigon. - Google Patents
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Abstract
Un agente de mezcla para hormigón que comprende una copolímero-mezcla, que se puede obtener mediante copolimerización de al menos un monómero (A) representado por la fórmula (a) y al menos un monómero (B) representado por la fórmula (b), cambiando una relación molar de (A) a (B), al menos una vez en el transcurso de la copolimerización: (Ver fórmula) en la que cada uno de R1 y R2 representa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, m es un número seleccionado de cero a 2, R3 representa un átomo de hidrógeno o -COO(AO)nX, p es cero o 1, AO representa un oxialquileno que tiene de 2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestereno, n es un número seleccionado de 2 a 300, y X representa un átomos de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono; (Ver fórmula) en la que cada uno de R4, R5 y R6 representa un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o (CH2)m1COOM2, en la que (CH2)m1COOM2 puede estar contribuido con COOM1 u otro (CH2)m1COOM2 para producir un anhídrido, en este caso M1 y M2 en estos grupos no están presentes, cada uno de M1 y M2 representa un átomo de hidrógeno, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un grupo amonio, un grupo alquilamonio o un grupo alquilamonio sustituido, y m1 es un número seleccionado de cero a 2, en el que la relación molar de (A)/(B) en el copolímero-mezcla es de 0, 02 a 4 al menos bien con anterioridad o bien con posterioridad a un cambio de la misma, en el que el valor máximo de la relación molar de (A)/(B) en el copolímero-mezcla y el mínimo de la misma son diferentes en cada uno de ellos en al menos 0, 05, y en el que una relación media de (A) a (B) en peso en el copolímero-mezcla varía entre 30/70 y 99/1 en los monómero totales.
Description
Agente de mezcla para hormigón.
La presente invención se refiere a un agente de
mezcla, o ingrediente activo, para hormigón.
\vskip1.000000\baselineskip
Se promueve el uso de un hormigón de gran
resistencia con el fin de adaptarse a una construcción de
rascacielos o a la gran construcción en los últimos años. Para
esto, se requiere un agente de mezcla para hormigón que tenga una
fluencia en una aplicación de una masa de hormigón así como también
que tenga una capacidad de reducir en gran medida el agua de la
masa de hormigón y otra capacidad de reducir una viscosidad de la
masa de hormigón que se va a enviar con una presión de bombeo.
Había hasta ahora un agente de reducción de agua
para un hormigón de gran resistencia tal como un condensado de
ácido naftalensulfónico con formalina (es decir, un compuesto basado
en naftaleno) y un condensado de ácido melaminsulfónico con
formalina (es decir, un compuesto basado en melamina). Además se ha
conocido recientemente un copolímero de vinilo soluble en agua (por
ejemplo, un compuesto basado en ácido policarboxílico) que muestra
una dispersibilidad excelente (valor de asentamiento) tal como un
copolímero de monómeros basados en monoéster de polialquilenglicol
con monómeros basados en ácido (met)acrílico y/o
dicarboxílico. Sin embargo, aunque la dispersibilidad se mejora
mediante el agente reductor de agua entre ellos, la fluencia de la
masa de hormigón es pobre después del envío con presión de bombeo,
de modo que la aplicabilidad de la masa de hormigón es
insatisfactoria.
Los documentos JP-B
59-18338 o JP-A
8-12396 describen un procedimiento anterior para la
producción de un copolímero basado en ácido policarboxílico. Esto
es, los monómeros se añaden de forma uniforme en el procedimiento
anterior. Sin embargo no es satisfactoria una mezcla de copolímeros
que se pueda obtener en cuanto a dispersibilidad y fluencia. Aunque
los documentos JP-A 8-59323,
JP-A 7-118047, JP-A
5-24894 o JP-A
61-31333 proporcionan otro copolímero basado en
ácido policarboxílico, las proporciones de monómeros no se cambian
en el mezclado de los monómeros en su procedimiento de producción.
De acuerdo con lo anterior, el copolímero es insatisfactorio en
cuanto a la dispersibilidad y fluencia. Además, por ejemplo, los
documentos JP-A 9-40446 o
JP-A 2000-143314 que corresponden
al documento EP-A 983976 proporcionan un agente de
mezcla para hormigón que comprende dos copolímeros que son
diferentes uno del otro en las proporciones de monómeros, pero una
mezcla de copolímeros también es insatisfactoria en cuanto a
dispersibilidad y fluencia.
\vskip1.000000\baselineskip
El objeto de la presente invención es
proporcionar un agente de mezcla para hormigón que sea
particularmente útil en el campo de los hormigones de gran
resistencia, que tenga una dispersibilidad y fluencia altas y que
sea excelente en una aplicabilidad del hormigón.
Los presentes inventores han encontrado que una
mezcla de copolímeros obtenida cambiando una relación molar de
monómeros (de partida) en el transcurso de la copolimerización es
efectiva para solucionar el problema anteriormente descrito. Como
resultado de su examen adicional en base a este hallazgo, han
encontrado que es particularmente efectiva, entre mezclas de tales
copolímeros, una mezcla de al menos tres copolímeros obtenida
respectivamente mediante copolimerización de mezclas en proporciones
molares que son diferentes unas de otras. Así pues la presente
invención se implementó con esto.
\vskip1.000000\baselineskip
Esto es, la presente invención se refiere a un
agente de mezcla para hormigón que comprende una mezcla de
copolímeros que se obtiene mediante copolimerización de al menos un
monómero (A) representado por la siguiente fórmula (a) y al menos
un monómero (B) representado por la siguiente fórmula (b), cambiando
la relación molar del monómero (A) al monómero (B), a saber
(A)/(B), al menos una vez en el transcurso de la polimerización [lo
que se denomina como el agente de mezcla para hormigón (I) en lo
sucesivo en esta invención]:
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
cada uno de R_{1} y R_{2} representa un
átomo de hidrógeno o un grupo metilo,
m es un número seleccionado de cero a 2,
R_{3} representa un átomo de hidrógeno o
-COO(AO)nX,
p es cero o 1,
AO representa un grupo oxialquileno que tiene de
2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestereno y preferiblemente un
grupo oxialquileno que tiene 2 o 3 átomos de carbono,
n es un número seleccionado de 2 a 300, y
X representa un átomos de hidrógeno o un grupo
alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono y preferiblemente un
átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de
carbono; y
en la
que
cada uno de R_{4}, R_{5} y R_{6}
representa un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o
(CH_{2})m1COOM_{2}, en la que
(CH_{2})m1COOM_{2} puede tomarse junto con COOM_{1} u otro (CH_{2})m1COOM_{2} para producir un anhídrido, en cuyo caso M_{1} y M_{2} en estos grupos no están presentes,
(CH_{2})m1COOM_{2} puede tomarse junto con COOM_{1} u otro (CH_{2})m1COOM_{2} para producir un anhídrido, en cuyo caso M_{1} y M_{2} en estos grupos no están presentes,
cada uno de M_{1} y M_{2} representa un
átomo de hidrógeno, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un
grupo amonio, un grupo alquilamonio o un grupo alquilamonio
sustituido, y m1 es un número seleccionado de cero a 2,
en el que la relación molar de (A)/(B) en la
mezcla de copolímeros es de 0,02 a 4 al menos bien con anterioridad
o bien con posterioridad de un cambio de la misma, en el que el
valor máximo de la relación molar de (A)/(B) en la mezcla de
copolímeros y el mínimo de la misma son diferentes entre sí por al
menos 0,05,
en el que una relación media de (A) a (B) en
peso en la mezcla de copolímeros varía entre 30/70 y 99/1 en los
monómeros totales, y
en el que una solución acuosa del monómero (A)
se comienza a añadir gota a gota tan pronto como el monómero (B) y
estos monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo
predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto para
añadir gota a gota todos o parte de los monómeros a añadir se cambia
al menos una vez afectando de esta manera el cambio en la relación
molar de (A) a (B).
Además, la presente invención se refiere a un
agente de mezcla para hormigón que comprende una mezcla de
copolímeros de al menos tres copolímeros que se obtienen mediante
copolimerización de al menos un monómero (A) representado por la
fórmula (a) y al menos un monómero (B) representado por la fórmula
(b), a condición de que las fórmulas (a) y (b) sean como se han
definido anteriormente, cambiando la relación molar de (A) a (B)
respectivamente a otra relación molar de (A) a (B), a saber
(A)/(B), en el intervalo de 0,02 a 4, siendo el cambio de la
relación molar de al menos 0,05, en el que la solución acuosa del
monómero (A) se comienza a añadir gota a gota tan pronto como el
monómero (B) y estos monómeros se añaden gota a gota durante un
tiempo predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto
para la adición de todos o parte de los monómeros a añadir se cambia
al menos una vez efectuando de esta manera el cambio en la relación
molar de (A) a (B), que se denomina como el agente de mezcla para
hormigón (II) en lo que sigue.
Además, la presente invención se refiere a una
composición de hormigón que comprende al menos uno de los agentes
de mezcla para hormigón (I) y (II) descritos anteriormente en la
presente invención, agregados, cemento, y agua, al uso de la mezcla
de copolímeros como se definió anteriormente como un agente de
mezcla para hormigón; a un procedimiento de dispersión de los
agregados, cemento y agua con la mezcla de copolímeros como se
definió anteriormente; a un procedimiento para la producción de una
mezcla de copolímeros, que comprende la copolimerización de al
menos un monómero (A) representando por la fórmula (a) y al menos un
monómero (B) representado por la fórmula (b), a condición de que
las fórmulas (a) y (b) sean como se han definido anteriormente,
cambiando la relación molar de (A) a (B), a saber (A)/(B), al menos
una vez en el transcurso de la copolimerización, estando la
relación molar (A)/(B) en el intervalo de 0,02 a 4 al menos o bien
antes y después de su cambio y siendo el cambio de la relación
molar al menos 0,05, en el que una solución acuosa del monómero (A)
se comienza a añadir gota a gota tan pronto como el monómero (B) y
estos monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo
predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto para la
adición gota a gota de todos o parte de los monómeros a añadir se
cambia al menos una vez, afectando de esta manera el cambio en la
relación molar de (A) a (B); al procedimiento mencionado
anteriormente en el que la relación de (A) a (B), a saber (A)/(B),
se cambia al menos dos veces, al uso de la mezcla de copolímeros
obtenida mediante el procedimiento mostrado anteriormente como un
agente de mezcla para hormigón; y a un procedimiento de dispersión
de agregados, cemento y agua con la mezcla de copolímeros como se
obtuvo mediante el procedimiento mostrado anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra un esquema del procedimiento
para la medida de una distancia de flujo en los ejemplos, en el que
la letra referencia 1 es una caja, 2 es un embudo y 3 es una
composición de hormigón.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando el monómero (A) se representa por la
fórmula (a), se usa preferiblemente un producto
(semi)esterificado de un polialquilenglicol que está
parcialmente terminado por un grupo alquilo tal como
metoxipolietilenglicol, metoxipolipropilenglicol,
metoxipolibutilenglicol, metoxipoliestirenglicol y
etoxipolietilenpropilenglicol con ácido (met)acrílico o
ácido maleico; un producto eterificado del mismo con alcohol
(met)alílico; o un aducto con óxido de etileno u óxido de
propileno para ácido (met)acrílico, ácido maleico o alcohol
(met)alílico, en los que R_{3} es preferiblemente un átomo
de hidrógeno, p es preferiblemente 1 y m es preferiblemente cero.
Es más preferible un producto esterificado de un alcoxi-,
particularmente metoxi-, polietilenglicol con ácido
(met)acrílico. El número medio de moles añadidos de
polialquilenglicol está preferiblemente en el intervalo de 2 a 300
debido a una fluidez y retención de fluidez excelentes, más
preferiblemente de 2 a 150 y lo más preferiblemente de 5 a 130.
\vskip1.000000\baselineskip
Es preferible que, desde el punto de vista de
obtener una mayor dispersibilidad y fluidez, el monómero (A)
comprenda un monómero (A-1) representado por la
siguiente fórmula (a-1) en combinación con un
monómero (A-2) representado por la siguiente
fórmula (a-2). Así pues, estos se usan como el
monómero (A):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
R_{7} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo metilo,
AO representa un grupo oxialquileno que tiene de
2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestireno, preferiblemente un
grupo oxialquileno que tiene 2 ó 3 átomos de carbono,
n1 es un número seleccionado de 12 a 300, y
X_{1} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono, preferiblemente
un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tienen de 1 a 3 átomos
de carbono; y
en la
que
R_{8} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo metilo,
AO representa un grupo oxialquileno que tiene de
2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestireno, preferiblemente un
grupo oxialquileno que tiene 2 ó 3 átomos de carbono,
n2 es un número seleccionado de 2 a 290 a
condición de que la relación entre la fórmula (a-1)
y n1 en la misma sea como sigue: n1 > n2, mientras que
(n1-n2) \geq 10, preferiblemente \geq 30 y más
preferiblemente \geq 50, y
X_{2} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono, preferiblemente
un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos
de carbono.
\vskip1.000000\baselineskip
El monómero (B) representado por la fórmula (b)
es preferiblemente un monómero basado en ácido monocarboxílico tal
como ácido (met)acrílico y ácido crotónico, un monómero
basado en ácido dicarboxílico tal como ácido maleico, ácido
itacónico y ácido fumárico, o un anhídrido o sal del mismo, por
ejemplo, una sal de metal alcalino, una sal de metal
alcalinotérreo, una sal de mono-, di- o trialquilamonio (que tiene
de 2 a 8 átomos de carbono) que puede estar sustituida con un grupo
hidroxilo; más preferiblemente ácido (met)acrílico, ácido
maleico o anhídrido maleico; y lo más preferiblemente ácido
(met)acrílico o una sal alcalina del mismo.
\vskip1.000000\baselineskip
El agente de mezcla para hormigón (I) de la
presente invención contiene una mezcla de copolímeros obtenida
mediante copolimerización de los monómeros anteriormente citados (A)
y (B) preferiblemente a una relación molar de (A)/(B) de 0,02 a 4,
en la que la relación molar de (A)/(B) se cambia al menos una vez en
el transcurso de la polimerización. El cambio de dicha relación
molar puede ser bien un aumento, una disminución y una combinación
de los mismos. Cuando la citada relación molar se cambia
gradualmente o de forma intermitente, el número de variaciones es
preferiblemente de 1 a 10 y en particular de 1 a 5. Cuando la citada
relación molar se cambia de forma continua, el cambio puede ser un
cambio lineal, un cambio exponencial y un cambio residual, a
condición de que la tasa de cambio por minuto sea preferiblemente
de 0,0001 a 0,2, más preferiblemente de de 0,0005 a 0,1 y en
particular preferiblemente de 0,001 a 0,05. La relación molar de
(A)/(B) sea de 0,02 a 4, al menos bien con anterioridad o bien con
posterioridad de un cambio y es particularmente preferible que la
relación molar de (A)/(B) sea de 0,02 a 4 tanto antes como después
del cambio. El modo de cambio de la relación molar puede variar
como se describió anteriormente pero, en cualquier de estos casos,
el valor máximo de la relación molar de (A)/(B) y el mínimo de la
misma son diferentes unos de otros en al menos 0,05, y
preferiblemente de 0,05 a 2,5.
La mezcla de copolímeros se obtiene mediante un
procedimiento de producción que incluye una etapa de polimerización
en la que la relación molar (A)/(B) se cambia al menos una vez. De
forma específica, la mezcla de copolímeros se obtiene mediante un
procedimiento en el que se comienza a añadir una solución acuosa del
monómero (A) gota a gota tan pronto como el monómero (B) y estos
monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo predeterminado
debido a sus respectivos caudales (partes en peso/minuto) son
cambiados durante la adición gota a gota de modo que sus
proporciones molares respectivas estén dentro del intervalo
predeterminado. En este procedimiento, el cambio de la relación
molar de (A)/(B) (esto es, la diferencia entre el valor máximo y
valor mínimo de la misma) es preferiblemente de 0,05 a 2,5 y más
preferiblemente de 0,1 a 2. Como se muestra en este procedimiento,
la mezcla de copolímeros obtenida mediante cambio de la relación
molar incluso sólo una vez en la copolimerización se estima que es
una mezcla de un número elevado de copolímeros que tienen una
distribución de la relación molar de (A)/(B) más amplia que la de
los copolímeros obtenidos mediante copolimerización a una más amplia
molar constante de
(A)/(B).
(A)/(B).
Cuando los monómeros anteriormente citados
(A-1) y (A-2) se usan como el
monómero (A), la más relación media de
(A-1)/(A-2) en peso es
preferiblemente de 0,1 a 8, más preferiblemente de 0,2 a 2,5 y en
particular preferiblemente de 0,4 a 2. Esta relación media en peso
es un valor medio de proporciones en peso de todos los monómeros
usados en la copolimerización. La relación molar para
copolimerización de los monómeros (A-1) y
(A-2) con el monómero (B), esto es [(A+1) +
(A-2)]/(B), se selecciona de modo que la citada
relación molar es preferiblemente de 0,02 a 4, más preferiblemente
de 0,05 a 2,5 y en particular preferiblemente de 0,02 a 4, más
preferiblemente de 0,05 a 2,5 y en particular preferiblemente de
0,1 a 2 al menos bien con anterioridad o bien con posterioridad de
un cambio, y de modo que la citada relación molar esté en particular
preferiblemente en estos intervalos tanto antes como después del
cambio.
Como se citó anteriormente, es preferible que el
caudal para la adición gota a gota cambie en el 30% o más y en
particular 50 a 100% en peso de los monómeros totales para producir
la mezcla de copolímeros.
En el procedimiento descrito anteriormente, el
cambio de la relación molar o la relación en peso se regula
mediante el cambio del caudal durante la adición gota a gota.
Además, el cambio del caudal durante la adición gota a gota se
puede llevar a cabo de forma continua o gradualmente o se puede
llevar a cabo de forma continua en combinación con gradual. El
cambio no puede ser sólo cambio en una dimensión ya sea de aumento o
de disminución sino también cambios alternativos de aumento y
disminución. Cada uno de los monómeros que se van a añadir se
pueden añadir individualmente. O bien se pueden preparar previamente
dos o más soluciones mixtas que contienen los monómeros en una
relación de composición diferente y luego añadir una tras otra.
Cuando se añaden los monómeros gota a gota individualmente es
preferible que se añada un monómero gota a gota en la mayor cantidad
con un caudal constante mientras se añaden otros monómeros gota a
gota con caudales cambiados para lograr la composición monomérica
deseada. De forma alternativa, se puede plantear que una parte de
los monómeros que se van a añadir se carguen en un recipiente (o
cámara) que sea aceptable para los monómeros y luego, a la vez que
los monómeros restantes se añaden con una velocidad de cambiada de
forma continua o gradualmente al recipiente, la solución mixta
resultante que contiene los monómeros se añade a un recipiente de
reacción desde el recipiente que es aceptable para los monómeros.
Además, es posible que una parte de los monómeros que se van a
añadir se cargue en un reactor y luego se añadan los monómeros
restantes gota a gota con caudales cambiados de forma continua o
gradual al reactor con el fin de ser polimerizados.
En el procedimiento descrito anteriormente, el
grado de cambio de la relación molar o la relación en peso se
controla con la medida del caudal de monómeros alimentados mediante
un caudalímetro, una galga de nivel o similar. En este caso, el
grado de cambio se determina de forma específica en función de la
base de un tipo o cantidad cargada (velocidad) de los monómeros. En
general, se muestra la siguiente tendencia: cuando el contenido del
monómero (A) se aumenta, mejora la fluidez; cuando el contenido del
monómero (B) se aumenta, mejora la dispersibilidad; y cuando n en
la fórmula (a) para el monómero (A) es pequeña, la retención de
dispersibilidad de se reduce debido a que la velocidad de
sedimentación es lenta; cuando n es grande, la retención de
dispersibilidad aumenta debido a que la velocidad de sedimentación
es rápida. Así pues, es más que suficiente determinar la relación
molar o la relación en peso en la polimerización en función del
rendimiento deseado.
La reacción de polimerización se puede llevar a
cabo en presencia de un disolvente. El disolvente puede ser agua;
un alcohol inferior tal como metanol, etanol, isopropanol y butanol;
un hidrocarburo aromático tal como benceno, tolueno y xileno; un
hidrocarburo alicíclico tal como ciclohexano; un hidrocarburo
alifático, tal como n-hexano; un éster tal como
acetato de etilo; o una cetona tal como acetona y metil etil cetona.
Entre ellos, es preferible agua o un alcohol inferior en vista a la
facilidad de manipulación y solubilidad del monómero o
polímero.
En la reacción de copolimerización se puede
añadir un iniciador de polimerización. El iniciador de
polimerización puede ser un peróxido orgánico, un peróxido
inorgánico, un compuesto basado en nitrilo, un compuesto basado en
azo, un compuesto basado en diazo o un compuesto basado en ácido
sulfínico. La cantidad añadida del iniciador de polimerización es
preferiblemente de 0,05 a 50% en moles (o % en moles) en comparación
con el total de los monómeros de fórmulas (I) y (II) y otros
monómeros. La adición gota a gota del iniciador de polimerización
se inicia preferiblemente junto con el goteo de los monómeros. El
caudal para adición gota a gota puede ser variable o constante. Por
tanto, es más que suficiente establecer el caudal tal que se obtenga
el peso molecular y velocidad de reacción deseados.
En la reacción de copolimerización se puede
añadir un agente de transferencia de cadena. El agente de
transferencia de cadena puede ser un alquilmercaptano inferior, un
mercapto-ácido graso inferior, tioglicerol, ácido tiomálico o
2-mercaptoetanol. En particular, cuando se usa agua
como el disolvente el(los) agente(s) de transferencia
de cadena se añade para ser capaz de regular el peso molecular de
forma más estable. El agente de transferencia de cadena se puede
mezclar con los monómeros o se pueden añadir gota a gota
individualmente junto con los monómeros de una vez. El caudal para
adición gota a gota puede ser variable o constante. Por tanto, es
más que suficiente regular el caudal con el fin de obtener el peso
molecular deseado. La temperatura para la reacción de
copolimerización es preferiblemente de cero a 120ºC.
El polímero basado en ácido policarboxílico así
obtenido se puede tratar para la desodorización como sea necesario.
En particular, cuando se usa un tiol tal como mercaptoetanol como el
agente de transferencia de cadena, queda fácilmente un olor
desagradable en el polímero, por ello se lleva a cabo de forma
deseable el tratamiento de desodorización.
El polímero basado en ácido policarboxílico
obtenido en el procedimiento de producción descrito anteriormente
con una forma ácida, como tal, se puede aplicar como un dispersante
para el cemento. Pero se transforma preferiblemente en una forma de
sal mediante neutralización con un álcali desde el punto de vista de
inhibición de una hidrólisis del éster provocada por acidez. Este
álcali puede ser un hidróxido de un metal alcalino o metal
alcalinotérreo, amoniaco, una mono-, di- o trialquilamina (que
tiene de 2 a 8 átomos de carbono), o una mono-, di- o
trialcanolamina (que tiene de 2 a 8 átomos de carbono). Cuando se
usa un polímero basado en ácido (met)acrílico como un
dispersante para cemento, el polímero se neutraliza preferiblemente
parcialmente o por completo.
El peso molecular medio ponderado [en términos
de polietilenglicol como se determina por una cromatografía de
permeación en gel, columna: G 4000 PWXL + G 2500 PWXL (suministrada
por Tosch Corp.), eluyente: un tampón fosfato 0,2 M/acetonitrilo =
7/3 (en volumen)] del polímero basado en ácido policarboxílico
obtenido mediante el procedimiento descrito anteriormente es
preferiblemente de 10.000 a 200.000 y más preferiblemente de 20.000
a 100.000 con el fin de obtener una dispersibilidad suficiente como
un dispersante para cemento.
Para obtener el agente de mezcla para hormigón
(I) de la presente invención mediante el procedimiento descrito
anteriormente, la relación media del monómero (A) al monómero (B), a
saber, (A)/(B), en peso usó intervalos entre 30/70 y 99/1,
preferiblemente entre 60/40 y 98/2 y lo más preferiblemente entre
80/20 y 97/3 en todos los monómeros. Cuando los monómeros
(A-1) y (A-2) se usan como el
monómero (A), la relación media en peso del monómero en peso
(A-1) al monómero (A-2), a saber
(A-1)/(A-2), en los monómeros
totales usados es preferiblemente de 10/90 a 90/10 y más
preferiblemente de 20/80 a 80/20.
Además, se puede usar un monómero
copolimerizable tal como acrilonitrilo, (met)acrilamida,
estireno, éster alquílico del ácido (met)acrílico (que tiene
de 1 a 12 átomos de carbono y de forma opcional grupo hidroxilo) y
ácido estirensulfónico en combinación. El monómero se puede usar en
una relación del 50% o menos y en particular del 30% o inferior en
los monómeros totales. Pero se prefiere al cero por ciento en
peso.
El agente de mezcla para hormigón (I) de la
presente invención se puede obtener mediante el procedimiento para
la producción de un agente de mezcla para hormigón, que comprende la
copolimerización de al menos un monómero (A) representado por la
fórmula (a) anteriormente citada y al menos un monómero (B)
representado por la fórmula (b) anteriormente citada en la relación
molar del monómero (A) al monómero (B) como se mostró
anteriormente, a saber (A)/(B), cambiando al menos una vez en el
transcurso de la copolimerización.
\vskip1.000000\baselineskip
El agente de mezcla para hormigón (II) de la
presente invención comprende una mezcla de copolímeros de al menos
tres copolímeros, preferiblemente de 3 a 10 copolímeros y más
preferiblemente de 4 a 8 copolímeros, obtenidos por
copolimerización de al menos un monómero (A) representado por la
fórmula (a) y al menos un monómero (B) representado por la fórmula
(b), cambiando una relación molar de (A) a (B) respectivamente a
otra relación molar de (A)/(B) en el intervalo de 0,02 a 4, a
condición de que las fórmulas (a) y (b) sean como se definieron
anteriormente. La citada mezcla de copolímeros se obtiene mediante
mezcla de al menos tres copolímeros que se han copolimerizado por
separado uno de otro. El cambio de la relación molar como se mostró
anteriormente es preferiblemente al menos 0,05, más preferiblemente
al menos 0,1 y en particular preferiblemente al menos 0,2. El
procedimiento de obtención de cada uno de los copolímeros es
conforme al procedimiento de reacción para el agente de mezcla para
hormigón (I) descrito anteriormente, pero la relación molar de
(A)/(B) no se cambia en la polimerización.
\vskip1.000000\baselineskip
La composición de hormigón de la presente
invención comprende al menos uno de los agentes de mezcla para
hormigón (I) y (II) anteriormente citados de la presente invención,
así como también cemento, agregados finos y agregados gruesos.
Además, puede estar comprendido un agente de mezcla distinto (o
material) tal como un agente reductor de agua, un agente AE, un
retardador, un agente de antiespumante, un agente espumante, un
agente impermeabilizante y un conservante. De cada uno de ellos se
usa uno conocido en general en la técnica. Además, se puede mezclar
un polvo fino de una escoria de alto horno, una ceniza volante, una
sílice pirógena, harina de roca o similares. La composición del
hormigón de la presente invención comprende el agente de mezcla para
hormigón (I) o (II), preferiblemente en una cantidad de 0,01 a 5,0%
en peso (en términos de contenido sólido), en particular de 0,05 a
2,0% en peso en comparación con cemento. El uso de la composición de
hormigón puede ser un hormigón espumado (claro), un hormigón
pesado, un hormigón impermeabilizante, mortero o similares, pero sin
limitarse a estos.
El agente de mezcla para hormigón (I) o (II) de
la presente invención se puede usar para obtener una composición de
hormigón que muestra una distancia de flujo de 50 cm o más y
preferiblemente de 70 cm o más bajo la condición de 19 cm de
asentamiento. El procedimiento de medida de la distancia de flujo es
como sigue.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con el documento JIS A 1101.
\vskip1.000000\baselineskip
Cemento (C): un cemento Portland (con 3,16 de
densidad relativa) suministrado por Taiheiyo Cement Corp.
Agregado fino (S): una arena de cantera (con
2,61 de densidad relativa) de Kimitsu en Ciba Prefecture.
Agregado grueso (G): piedras trituradas de lima
(con 2,72 de densidad relativa) de Mt. Torigta en Kochi
Prefecture.
(W): agua de red.
La relación de mezcla es como sigue: W/C = 40%,
s/a [como la relación de arena/(arena + grava) en volumen] =
45,8%, C = 425 kg/m^{3}, W = 170 kg/m^{3}, S = 778 kg/m^{3}, G
= 960 kg/m^{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
Los materiales descritos anteriormente y el
agente de mezcla para hormigón se amasan en un mezclador del tipo
de doble husillo forzado durante 90 segundos. La cantidad añadida de
la mezcla se reguló de modo que se ajusta el valor de asentamiento
anteriormente descrito en el intervalo de 18 a 20 cm.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la figura 1(a), se
cargaron 500 ml de una composición de hormigón 3 en un embudo 2 de
acero inoxidable con su extremo inferior cerrado con una placa a 20
cm de altura. Luego, se gotearon 500 ml de la composición de
hormigón 3 cada 10 segundos a una caja 1 de 100 cm de longitud, 20
cm de altura y 20 cm de ancho de cloruro de vinilo. Cuando la
composición de hormigón 3 asciende hasta la parte superior de la
caja 1, se midió la distancia del mismo fluida en la dirección más
larga [como la figura 1(b)] y se designó como la distancia
de flujo. Como se muestra en la figura 1 (c), el embudo 2 tiene
forma de cono con una apertura superior de 14 cm de diámetro y una
apertura inferior de 7 cm de diámetro y con una distancia desde la
apertura superior a la inferior de 20 cm. Cuando el citado embudo 2
se observa a lo largo del plano, el embudo 2 está dispuesto de modo
que el embudo 2 está en un centro del lado corto de la caja 1 (a 10
cm desde el extremo del mismo) y de modo que el borde de la
apertura superior está separado por 3 cm del citado lado corto. La
apertura inferior del embudo 2 se dispone a la altura
correspondiente a la parte superior de la caja. La distancia de
flujo se mide dos veces en las condiciones de 18 a 19 cm y de 19 a
20 cm de asentamiento, y se calculó la distancia de flujo a 19 cm
de asentamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 1 a 7 y ejemplos
comparativos 1 a
3
En los ejemplos presentes los monómeros (A) y
(B) se añadieron individualmente a la vez que se cambió gradualmente
el caudal de uno de los que se va a añadir.
\vskip1.000000\baselineskip
Se usaron los monómeros (A), (B) y (C) mostrados
en la tabla 1 como se observa en la tabla 2 para producir un agente
de mezcla para hormigón de la siguiente forma.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 321 partes en peso de agua en un
recipiente de reacción de vidrio y se calentó hasta 78ºC en una
atmósfera de nitrógeno. Luego se añadió a esto una solución mixta
que comprende 581 partes en peso de una solución acuosa al 60% del
monómero (A-IV) y 2,5 partes en peso de una solución
acuosa al 75% de ácido fosfórico gota a gota a un caudal constante
durante 90 minutos. Tan pronto como se comenzó a añadir gota a gota
la citada solución mixta, se comenzaron a añadir gota a gota 14
partes en peso del monómero (B-1), 20 partes en
peso de solución acuosa al 15% de persulfato de amonio y 2,4 partes
en peso de 2-mercaptoetanol. Además, estos se
añadieron gota a gota durante 90 minutos con cambio de la relación
molar de (A)/(B) cada intervalo durante la adición gota a gota como
se muestra en la tabla 2.
Además, se dejó en reposo la mezcla resultante a
la misma temperatura durante 60 minutos. Se añadieron a esto partes
en peso de una solución acuosa al 15% de solución acuosa de
persulfato de amonio durante 5 minutos y luego se dejó en reposo
durante 120 minutos. Luego se añadieron a esto 8 partes en peso de
una solución acuosa al 48% de hidróxido de sodio para obtener un
agente de mezcla para hormigón (como ejemplo 1). Se produjeron los
agentes de mezcla para hormigón como ejemplos 2 a 7 y ejemplos
comparativos 1 a 3 en la tabla 2 de la misma forma excepto en que
la concentración de cada uno de los componentes cargados en una
solución acuosa se cambió como fuese necesario. El monómero
C-1 en el ejemplo 6 se añadió a una relación
constante de 1,30 partes en peso/volumen durante 90 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
En el presente ejemplo, se prepararon dos
mezclas que comprenden los monómeros (A) y (B) y se añadieron una
tras otra.
Se cargaron 412 partes en peso de agua en un
recipiente de reacción de vidrio y se calentó hasta 78ºC en una
atmósfera de nitrógeno. A continuación se añadió a esto gota a gota
una solución mixta que comprende 178 partes en peso de una solución
acuosa al 60% del monómero (A-IV) mostrado en la
tabla 1, 89 partes en peso de una solución acuosa al 84% del
monómero (A-1) mostrada en la tabla 1, 12,9 partes
en peso del monómero (B-I) mostrado en la tabla 1,
0,6 partes en peso de una solución acuosa al 75% de ácido fosfórico
y 0,8 partes en peso de 2-mercaptoetanol durante 45
minutos junto con 5 partes en peso de una solución acuosa al 15% de
persulfato de amonio. Luego, se añadió a esto gota a gota una
solución mixta que comprende 178 partes en peso de una solución
acuosa al 60% del monómero (A-IV) mostrado en la
tabla 1, 83 partes en peso de una solución acuosa al 84% del
monómero (A-I) mostrado en la tabla 1, 18,1 partes
en peso del monómero (B-1) mostrado en la tabla 1,
0,6 partes en peso de una solución acuosa al 75% del ácido fosfórico
y 0,9 partes en peso de 2-mercaptoetanol durante 45
minutos junto con 6 partes en peso de una solución acuosa al 15% de
persulfato de amonio. Los cambios en la relación molar de (A)/(B) y
en la relación en peso de
(A-1)/(A-2) cada intervalo durante
la adición gota a gota se muestran en la tabla 2. Después de la
adición gota a gota, se dejó reposar la mezcla resultante a 78ºC
durante 60 minutos y luego se añadió a esto gota a gota 5 partes en
peso de una solución acuosa al 15% de persulfato de amonio durante
5 minutos. Además, se dejó reposar adicionalmente la mezcla a 79ºC
durante 120 minutos y se añadieron a esto 13 partes en peso de una
solución acuosa al 48% de una solución acuosa de hidróxido de sodio
con lo que se obtuvo un agente de mezcla para
hormigón.
hormigón.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
* La relación de (A)/(B) en peso es la relación
media en peso de los monómeros totales que se van a hacer
reaccionar finalmente (y que se mantiene igual en lo sucesivo).
\newpage
Ejemplos 9 y
10
En los presentes ejemplos, la velocidad de
adición gota a gota del monómero (A-I) fue constante
mientras que la velocidad de adición gota a gota de los otros
monómeros se cambió de forma continua.
\vskip1.000000\baselineskip
Los monómeros mostrados en la tabla 3 se usaron
como se aprecian en la tabla 3 para producir agentes de mezcla para
hormigón de la siguiente forma.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 329 partes en peso de agua en un
recipiente de reacción de vidrio y se calentó hasta 78ºC en una
atmósfera de nitrógeno. A continuación, se añadió a esto gota a gota
una solución mixta que comprende 601 partes en peso de una solución
acuosa al 60% del monómero (A-I) y 2,6 partes en
peso de una solución acuosa al 75% de ácido fosfórico a un caudal
constante durante 90 minutos. Tan pronto como la citada solución
mixta se comenzó a añadir gota a gota, se comenzó a añadir gota a
gota 7,6 partes en peso del monómero (B-I), 14
partes en peso de una solución acuosa al 15% de persulfato de amonio
y 2 partes en peso de 2-mercaptoetanol. En ese
momento, la solución acuosa del monómero (A-I) se
añadió gota a gota a una velocidad constante de 3,8 partes en
peso/minuto mientras que el monómero (B-I) se añadió
gota a gota durante 90 minutos con cambio de una velocidad durante
la adición gota a gota de 0,39 partes en peso/minuto a 1,13 partes
en peso/minuto en relación de 0,0082 partes en peso/minuto.
Además, la mezcla resultante se dejó reposar a
la misma temperatura durante 60 minutos y se añadieron gota a gota
7 partes en peso de una solución acuosa al 15% de persulfato de
amonio durante 5 minutos y luego se dejó reposar durante 120
minutos. Luego, se añadieron a esto 6 partes en peso de una solución
acuosa al 48% de hidróxido de sodio para obtener el agente de
mezcla para hormigón del ejemplo 9. El agente de mezcla para
hormigón en el ejemplo 10 de la tabla 3 se produjo de la misma forma
excepto porque la concentración de cada uno de los componentes
cargados se cambió en una solución acuosa como fuese necesario.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Ejemplo comparativo
4
Se sintetizó un copolímero de acuerdo con el
ejemplo de referencia 5 del documento JP-B
2-7901. Se cargaron 395,5 partes en peso de agua en
un recipiente de reacción de vidrio y se calentó hasta 95ºC en una
atmósfera de nitrógeno. A continuación se añadieron respectivamente
durante 2 horas una solución monomérica acuosa que comprende 140
partes en peso de monometacrilato de metoxipolietilenglicol (siendo
el número medio de moles añadidos de EO 50), 60 partes en peso de
metacrilato de sodio y 200 partes en peso de agua así como también
3,0 partes en peso de una solución al 5% de persulfato de amonio.
Después de la adición se añadieron adicionalmente a esto 1,5 partes
en peso de una solución acuosa al 5% de persulfato de amonio durante
1 hora. Después de esto, se mantuvo la solución resultante a 95ºC a
lo largo de 1 hora para completar la reacción de polimerización.
Así pues, se obtuvo una solución acuosa de un copolímero que tiene
un peso molecular medio de 230.000. La viscosidad del copolímero
obtenido en una concentración del 5% fue de 110
mPa-s a 25ºC. La citada solución acuosa se usó como
un agente de mezcla para hormigón.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
5
Se usó como un agente de mezcla para hormigón un
copolímero basado en ácido policarboxílico (FC 600 S, suministrado
por Nippon Shokubai Co., Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
Los agentes de mezcla para hormigón obtenidos en
los ejemplos 1 a 10 y ejemplos comparativos 1 a 5 se midieron en
cuanto a la distancia de flujo por el procedimiento descrito
anteriormente. Los resultados se muestran en la tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
* La cantidad añadida es la relación del
copolímero en el agente de mezcla para cemento a contenido sólido
del cemento (y que se mantiene igual en lo sucesivo).
\newpage
Ejemplo
11
Se usaron los monómeros mostrados en la Tabla 1
como se aprecian en la tabla 5 para producir agentes de mezcla para
hormigón de la misma forma que en el ejemplo 1. Se examinaron luego
los agentes de mezcla para hormigón en cuanto a la distancia de
flujo mediante el procedimiento descrito anteriormente. Los
resultados se muestran en la tabla 5. En la tabla 5, los agentes de
mezcla para hormigón números 11-1 a
11-5 son agentes de mezcla para hormigón
convencionales producidos mediante polimerización a una relación
molar constante de (A)/(B). El agente de mezcla para hormigón
número 11-6 es una mezcla de cantidades iguales de
números 11-1 a 11-5. El agente de
mezcla para hormigón número 11-7 se produjo mediante
polimerización de los monómeros en las mismas proporciones medias
en peso que en el número 11-6. El agente de mezcla
para hormigón número 11-8 se produjo mediante
polimerización de los monómeros en las mismas proporciones medias en
peso que en el número 11-7, cambiando no obstante
las proporciones en peso a intervalos predeterminados durante la
adición gota a gota. Como consecuencia, se reconoce que una mezcla
de al menos tres copolímeros que es distinta de cada una de las
otras en relación molar es más excelente en rendimiento que un
copolímero que tenga una relación molar única de (A)/(B) y que una
mezcla de copolímeros obtenida mediante copolimerización de los
monómeros con cambio de la relación molar al menos una vez en el
transcurso de la copolimerización es la más excelente que el
copolímero en rendimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (11)
1. Un agente de mezcla para hormigón que
comprende una mezcla de copolímeros, que se puede obtener mediante
copolimerización de al menos un monómero (A) representado por la
fórmula (a) y al menos un monómero (B) representado por la fórmula
(b),
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
cada uno de R_{1} y R_{2} representa un
átomo de hidrógeno o un grupo metilo,
m es un número seleccionado de cero a 2,
R_{3} es un átomo de hidrógeno o
-COO(AO)nX,
p es cero o 1,
AO representa un oxialquileno que tiene de 2 a 4
átomos de carbono o un grupo oxiestereno,
n es un número seleccionado de 2 a 300, y
X representa un átomo de hidrógeno o un grupo
alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono;
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
cada uno de R_{4}, R_{5} y R_{6}
representa un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o
(CH_{2})m1COOM_{2}, en la que
(CH_{2})m1COOM_{2} puede tomarse conjuntamente con COOM_{1} u otro (CH_{2})m1COOM_{2} para representar un anhídrido, en cuyo caso, M_{1} y M_{2} no están presentes en estos grupos,
(CH_{2})m1COOM_{2} puede tomarse conjuntamente con COOM_{1} u otro (CH_{2})m1COOM_{2} para representar un anhídrido, en cuyo caso, M_{1} y M_{2} no están presentes en estos grupos,
cada uno de M_{1} y M_{2} representa un
átomo de hidrógeno, un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un
grupo amonio, un grupo alquilamonio o un grupo alquilamonio
sustituido, y m1 es un número seleccionado de cero a 2, cambiando
la relación molar de (A) a (B) al menos una vez en el transcurso de
la copolimerización,
en la que la relación molar de (A)/(B) en la
mezcla de copolímeros es de 0,02 a 4 al menos bien con anterioridad
o bien con posterioridad de un cambio de la misma, en el que el
valor máximo de la relación molar de (A)/(B) en la mezcla de
copolímeros y el mínimo de la misma son diferentes en cada uno de
ellos en al menos 0,05,
en el que una relación media de (A) a (B) en
peso en la mezcla de copolímeros varía entre 30/70 y 99/1 en los
monómeros totales, y
en el que una solución acuosa del monómero (A)
se comienza a añadir gota a gota el mismo tiempo que el monómero
(B) y estos monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo
predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto para
añadir gota a gota todos o parte de los monómeros a añadir se cambia
al menos una vez afectando de esta manera el cambio en la relación
molar de (A) a (B).
2. El agente de mezcla según la reivindicación
1, en el que el monómero (A) comprende un monómero
(A-1) representado por la fórmula
(a-1) y un monómero (A-2)
representado por la fórmula (a-2):
en la
que
R_{7} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo metilo,
AO representa un grupo oxialquileno que tiene de
2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestireno,
n1 es un número seleccionado de 12 a 300, y
X_{1} es hidrógeno o un alquilo que tienen de
1 a 18 átomos de carbono;
en la
que
R_{8} representa un átomo de hidrógeno o un
grupo metilo,
AO representa un grupo oxialquileno que tiene de
2 a 4 átomos de carbono o un grupo oxiestireno,
n2 es un número seleccionado de 2 a 290, a
condición de que n1 > n2, y que (n1-n2) \geq 10
en relación con n1 de la fórmula (a-1), y
X_{2} representa un átomo de hidrógeno o un
alquilo que tiene de 1 a 18 átomos de carbono.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El agente de mezcla según la reivindicación
2, en el que una relación media del monómero (A-1)
al monómero (A-2) en peso es de 0,1 a 8.
4. Un agente de mezcla para hormigón que
comprende una mezcla de copolímeros de al menos tres copolímeros
que se pueden obtener mediante copolimerización de al menos un
monómero (A) representado por la fórmula (a) y al menos un monómero
(B) representado por la fórmula (b), siempre que las fórmulas (a) y
(b) sean como se han definido en la reivindicación 1 ó 2, cambiando
la relación molar de (A) a (B) a una relación diferente de de (A) a
(B) en el intervalo de 0,02 y 4 y siendo el cambio de la relación
molar al menos 0,05, en el que una solución acuosa del monómero (A)
se comienza a añadir gota a gota al mismo tiempo que el monómero (B)
y estos monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo
predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto para
añadir gota a gota todos o una parte de los monómeros a añadir se
cambia al menos una vez, afectando de esta manera el cambio en la
relación molar de (A) a (B).
5. Una composición de hormigón que comprende
agregados, cemento, el agente de mezcla para hormigón como se
definió en la reivindicación 1 ó 4 y agua.
6. Uso de la mezcla de copolímeros como se
definió en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como un
agente de mezcla para hormigón.
7. Un procedimiento de dispersión de agregados,
cemento y agua con la mezcla de copolímeros como se definió en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
\newpage
8. Un procedimiento para la producción de una
mezcla de copolímeros, que comprende la copolimerización de al
menos un monómero (A) representado por la fórmula (a) y al menos un
monómero (B) representado por la fórmula (b), a condición de que
las fórmulas (a) y (b) sean como se han definido en la
reivindicación 1 ó 2, cambiando la relación molar de (A) a (B) al
menos una vez en el transcurso de la copolimerización, estando la
relación molar (A)/(B) en el intervalo de 0,02 a 4 al menos antes
de y después de su cambio y siendo el cambio de la relación molar
de al menos 0,05, en el que la solución acuosa del monómero (A) se
comienza a añadir gota a gota al mismo tiempo que el monómero (B) y
estos monómeros se añaden gota a gota durante un tiempo
predeterminado y el caudal medido en partes en peso/minuto para la
adición gota a gota de todos o parte de los monómeros a añadir se
cambia al menos una vez, afectando de esta manera el cambio en la
relación molar de (A) a (B).
9. El procedimiento según la reivindicación 8,
en el que la relación molar de (A) a (B) se cambia al menos dos
veces.
10. Uso de la mezcla de copolímeros como se
obtiene mediante el procedimiento de la reivindicación 8 como un
agente de mezcla para hormigón.
11. Un procedimiento de dispersión de agregados,
cemento y agua con la mezcla de copolímeros como se obtiene
mediante el procedimiento de la reivindicación 8.
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