ES2299899T3 - Mortero denso a base de un ligante de etringita binario, que comprende al menos un polimero peine de poli (oxido de alquileno) y al menos una resina organica estructurante. - Google Patents
Mortero denso a base de un ligante de etringita binario, que comprende al menos un polimero peine de poli (oxido de alquileno) y al menos una resina organica estructurante. Download PDFInfo
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- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
- C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
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-
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-
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Abstract
Mortero denso que comprende: (i) un ligante de etringita que comprende sulfatos de calcio y un compuesto mineral de aluminatos de calcio, comprendiendo el compuesto mineral de aluminatos de calcio óxidos de calcio C y de aluminio A, solubles y combinados en una o varias fases mineralógicas cristalizadas y/o amorfas en unas proporciones tales que: - la proporción molar C/A útil del compuesto mineral de aluminatos de calcio está comprendida entre 1,2 y 2,7; - la suma en peso de las fases (C+A) útiles representa al menos el 30% del peso total del compuesto mineral, (ii) al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) y, (iii) al menos una resina orgánica estructurante, caracterizado porque dicha resina orgánica estructurante representa menos del 2% en peso del mortero.
Description
Mortero denso a base de un ligante de etringita
binario, que comprende al menos un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) y al menos una resina orgánica estructurante.
La presente invención se refiere a un mortero
denso a base de un ligante de etringita, y que comprende al menos
un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP), presentando el
mortero denso preferentemente una proporción en peso agua/sólidos
inferior a 0,5, comprendiendo dicho ligante un compuesto mineral de
aluminatos de calcio y sulfato de calcio.
Por "ligante de etringita", se entiende un
ligante hidráulico, cuyos componentes, durante la hidratación en
las condiciones normales de uso, proporcionan etringita como hidrato
principal, que es un trisulfoaluminato de calcio que responde a la
fórmula 3CaO,
Al_{2}O_{3}\cdot3CaSO_{4}\cdot32H_{2}O.
Por "sólidos", se entiende el conjunto de
los constituyentes secos del mortero.
Preferentemente, el mortero denso según la
invención se obtiene mezclando con agua en una cantidad tal que la
proporción en peso agua/sólidos sea inferior a 0,5.
Por último, la invención se refiere al uso de un
polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) para la
formulación de un mortero tal como se ha definido anteriormente.
El ligante de etringita que comprende un
compuesto mineral de aluminatos de calcio y sulfato de calcio está
destinado a ser utilizado en morteros y hormigones de la
construcción para los que se espera una nueva puesta en servicio
rápida de la obra. En particular, permite constituir productos de
reparación y de preparación de los suelos tales como las capas
protectoras, los recubrimientos de alisado, los pegamentos de
baldosas.
La nueva puesta en servicio rápida de obras
obliga a alcanzar, según las aplicaciones, un nivel mínimo de
resistencias mecánicas en un tiempo determinado y/o un plazo de
recubrimiento definido por la humedad residual en el material. Los
productos adecuados para la nueva puesta en servicio rápida están
constituidos clásicamente a partir de ligante cuya hidratación
conduce a la formación de etringita.
En la aplicación de recubrimiento de alisado,
por ejemplo, según las especificaciones del Centre Scientifique et
Technique du B\hat{a}timent ("Produits et Sistèmes de
préparation de sols intérieurs pour la pose de rev\hat{e}tements
de sols minces" - Guide technique pour l'avis technique et le
classement P. Cahiers du CSTB, nº 2893 - Entrega 370 de junio de
1996), los productos deben satisfacer al mismo tiempo criterios de
prestaciones mecánicas, prestaciones de adherencia y criterios de
aptitud para el uso (homogeneidad de la pasta, fluidez (diámetro de
esparcido de la pasta previamente vertida en un anillo de 30 mm de
altura y 50 mm de diámetro) y gelificación.
Además de los valores impuestos por el CSTB, los
recubrimientos de alisado rápido deben cumplir al menos los
criterios siguientes bajo condiciones normales de temperatura e
higrometría:
- -
- esparcido de 150 mm a 7 y 20 min,
- -
- resistencias mecánicas a la compresión superiores a 4 MPa a las 4 horas,
- -
- tiempo antes de recubrimiento de 24 h (3% de humedad residual en el material para espesores de aplicación inferiores a 10 mm),
- -
- resistencias mecánicas a la compresión superiores a 25 MPa a los 28 días.
La reacción química de la formación de etringita
es la siguiente:
6Ca^{2+}+2Al(OH)_{4}{}^{-}+3SO_{4}{}^{2-}+4OH^{-}+26H_{2}O
\rightarrow
3CaOAl_{2}O_{3}\cdot3CaSO_{4}\cdot32H_{2}O
El producto de solubilidad de la etringita en
equilibrio es:
K_{ett} = 4,9 x 10^{-44}. La velocidad de
formación de la etringita (índice de nucleación y crecimiento de
los cristales de etringita) depende de varios parámetros, incluyendo
el coeficiente de sobresaturación \beta, los relacionados con la
energía disponible para la formación de los núcleos:
\beta =
(a_{Ca2+})^{6} * (a_{Al(OH)4-})^{2} * (a_{SO42-})^{3}
*
(a_{OH-})^{4}/K_{ett}
en la que a_{i} representa las
actividades de los iones
i.
\newpage
La etringita se puede obtener mediante la
hidratación de composiciones que contienen aluminatos de calcio y
una fuente de sulfato, y eventualmente cemento Portland y/o cal que
aportan en solución los iones necesarios para la realización de
esta reacción química. Los aluminatos de calcio son unas
combinaciones de óxido de aluminio Al_{2}O_{3}, representado
por A en la nomenclatura de cemento, y de óxido de calcio CaO,
representado por C en la misma nomenclatura de cemento, siendo
estos óxidos cristalizados en particular en forma de C3A, C12A7 y
CA.
En la práctica actual, las formulaciones de
morteros de endurecimiento y secado rápidos comprenden una
asociación de aluminatos de calcio, de sulfato de calcio y de
cemento Portland, con unas proporciones de cada uno de los
constituyentes difíciles de definir puesto que es necesario poder
dominar la hidratación en forma de etringita, para alcanzar el
mejor equilibrio entre la cantidad de etringita formada que
garantiza la capacidad de secado del producto (gran cantidad de
agua de mezclado cristalizada en forma de hidratos) y la morfología
de esta etringita que, para una densidad de cristal dada, garantiza
el nivel de resistencias mecánicas a la compresión y el control de
las variaciones dimensionales a lo largo de todo el proceso de
endurecimiento y a largo plazo. Este equilibrio es difícil de
alcanzar puesto que los niveles de velocidad de adquisición de las
resistencias que se desean alcanzar ser compatibles con las
características de utilización esperada, manteniendo en particular
el tiempo de mantenimiento de la
obrabilidad.
obrabilidad.
Dicho equilibrio no se obtiene de manera
satisfactoria en los morteros de la técnica anterior.
Así, por ejemplo, la patente US nº 4.350.533 da
a conocer unas composiciones de cementos de etringita a base de
cemento de aluminato de calcio, de sulfato de calcio, en particular
en forma de yeso, y eventualmente de cal aportada de forma separada
y de cemento Portland. Pero la cinética de desarrollo de las
resistencias mecánicas es muy inferior a la buscada en el marco de
la presente invención.
Se sabe, para las aplicaciones conocidas como
"Mine Packing" (cuyo propósito es llenar las cavidades que
aparecen en las obras subterráneas), utilizar unas mezclas de
etringita de aluminatos de calcio y de sulfato de calcio. Pero los
requisitos del sistema difieren considerablemente de las
aplicaciones de "morteros densos" de la invención: el producto
debe poder bombearse, debe poder fraguar rápidamente, pero con una
proporción agua/sólidos del orden de 5 (siendo lo importante en
esta aplicación crear mucho volumen), que las resistencias mecánicas
a la compresión a las 24 horas no rebasen 5 MPa. Asimismo, la
durabilidad del sistema no es un criterio esencial, ni tampoco las
variaciones dimensionales. Los requisitos existentes en aplicaciones
de "morteros densos" son tales que no es posible utilizar
estas soluciones "Mine Packing" directamente, deben ser
reformuladas y adaptadas a los requisitos de los sistemas
densos.
densos.
El objeto de la presente invención es por
consiguiente superar los inconvenientes de la técnica anterior
proponiendo un mortero denso a base de ligante de etringita que
comprende sulfato de calcio y un compuesto mineral de aluminatos de
calcio, que permite realizar en entornos densos el mejor equilibrio
entre el tiempo de mantenimiento de la obrabilidad y la cinética de
adquisición de las resistencias mecánicas.
La presente invención tiene asimismo por
objetivo poner a punto unos morteros cuyas propiedades mecánicas
están mejoradas. Este objetivo se alcanza mediante la utilización de
polímeros de naturaleza y proporciones particulares en asociación
con un ligante de etringita.
La formación de la etringita resulta
directamente de las velocidades de disolución relativas de los
constituyentes solubles que determinarán las proporciones entre los
iones calcio, aluminio y fosfato en la solución. La concentración
de ion calcio actúa en primera instancia sobre la cinética de
formación de la etringita; cuando es alta, la formación de
etringita puede ser extremadamente rápida, incluso instantánea y por
consiguiente puede producirse instantáneamente alrededor de las
fases anhidras que contienen los demás iones necesarios, es decir
los sulfatos o los aluminatos según el caso. Este fenómeno de
bloqueo de las interfaces de reacción es particularmente crítico en
un entorno denso y cuando existen grandes desviaciones entre las
velocidades de liberación de los iones calcio de las diferentes
especies solubles y/o grandes desviaciones entre las velocidades de
liberación de los iones calcio, aluminio y sulfato. Para obtener
las prestaciones deseadas para los morteros y en particular para
los morteros densos, se debe evitar la formación temprana y muy
rápida de etringita alrededor de los granos menos solubles, que
impide entonces el desarrollo normal de la hidratación y provoca un
mortero denso que no cumple con las especificaciones, en particular
en términos de prestaciones mecánicas a corto plazo.
Este fenómeno de bloqueo de las interfaces de
reacción es una de las razones que explican que las soluciones
utilizadas en un entorno diluido no son adaptables para los entornos
densos: en efecto, en un entorno diluido, la disolución de las
diferentes fases solubles es significativamente facilitada, lo que
reduce la probabilidad de formación de etringita en contacto con
los granos.
De la misma manera, los ligantes convencionales
de etringita, que comprenden cemento Portland y/o cal, sulfato de
calcio y cementos aluminosos, no ofrecen los mejores rendimientos de
cinética de endurecimiento. En efecto, el cemento Portland
comprende unas fuentes de calcio de naturaleza mineralógica y de
solubilidad muy diferentes, como por ejemplo la cal libre, C3S,
C2S, sulfatos de calcio, así como unas sustancias menores tales como
sulfatos alcalinos, extremadamente solubles, que modifican
significativamente la solubilización de las fases que contienen
calcio. Esto no permite una aportación constante de calcio a lo
largo de todo el proceso de hidratación.
En cuanto a la cal, su disolución excesivamente
rápida limita la solubilización de las fases que contienen unos
aluminatos. Un exceso de cal tiene también consecuencias importantes
sobre las variaciones dimensionales (expansión muy elevada) y sobre
la morfología de la etringita formada, que se vuelve más maciza, por
consiguiente menos estructurante (se reducen las resistencias
mecánicas). Su grado de introducción en la mezcla es por
consiguiente limitado, lo que limita de igual manera el rendimiento
de fabricación de la etringita para un contenido dado de sulfato o
aluminato, y por consiguiente las prestaciones de endurecimiento y
de secado rápidos.
Asimismo, un exceso de sulfato de calcio con
respecto a las fases que contienen aluminatos de calcio provoca los
mismos efectos que la cal, es decir unas resistencias mecánicas
inferiores y altas variaciones dimensionales. Esto puede explicarse
en parte por el hecho de que la solubilización de los sulfatos de
calcio libera grandes cantidades de calcio en la fase acuosa.
Asimismo, unas composiciones que comprenden las fases de aluminato
de calcio y sulfato de calcio en proporciones estequiométricas
(proporción molar sulfato de calcio/óxido de aluminio A igual a 3)
no pueden permitir la implementación de morteros densos con buenas
propiedades de endurecimiento y variaciones dimensionales
controladas. El control de la hidratación del mortero es por
consiguiente sometido en primer lugar al control de la proporción
de aportación de calcio con respecto a otras especies iónicas, y en
particular el aluminio.
Por último, se sabe que el conjunto de los
constituyentes orgánicos de una composición de mortero tendrá
también una influencia directa, más o menos pronunciada, sobre la
cinética de disolución de las diferentes fases minerales, y por
consiguiente sobre el rendimiento de formación de la etringita, la
morfología de los cristales formados y la microestructura del
material final.
La invención se refiere por lo tanto a un
mortero denso que comprende:
- (i)
- un ligante de etringita que comprende unos sulfatos de calcio y un compuesto mineral de aluminatos de calcio, comprendiendo el compuesto mineral de aluminatos de calcio unos óxidos de calcio C y de aluminio A, solubles y combinados en una o varias fases mineralógicas cristalizadas y/o amorfas, en unas proporciones tales que:
- -
- la proporción molar C/A útil del compuesto mineral de aluminatos de calcio está comprendida entre 1,2 y 2,7;
- -
- la suma en peso de las fases útiles (C+A) representa al menos el 30% del peso total del compuesto mineral,
- (ii)
- al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) y,
- (iii)
- representando dicha resina orgánica estructurante menos del 2% en peso del mortero.
La invención se pondrá más claramente de
manifiesto a partir de las figuras siguientes que representan:
Las Figuras 1 y 2: La dureza superficial en seco
y después de la humidificación de morteros según la invención y de
morteros conocidos.
Figura 3: La resistencia al desgaste de morteros
según la invención y de morteros conocidos.
Figuras 4 y 5: La adherencia en seco y después
de inmersión durante 24 horas en agua de morteros según la
invención y de morteros conocidos.
La invención se refiere a un mortero denso que
comprende:
- (i)
- un ligante de etringita que comprende unos sulfatos de calcio y un compuesto mineral de aluminatos de calcio,
- (ii)
- al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP), y
- (iii)
- representando dicha resina orgánica estructurante menos del 2% en peso del mortero.
Una ventaja de la presente invención es que
permite una nueva puesta en servicio rápida de las obras,
conservando al mismo tiempo una obrabilidad equivalente a la
obtenida con los morteros de la técnica anterior. Para unas
formulaciones que contienen unos ligantes con el mismo contenido de
alúmina, la misma proporción de ligante, y una finura Blaine de
aluminato de calcio idéntica, la adquisición de las resistencias
mecánicas es así mucho más rápida, y el tiempo de
re-apertura al tráfico de peatones es dos veces más
corto con los morteros realizados con el ligante según la invención
que con los morteros realizados con un ligante de acuerdo con la
técnica anterior.
La asociación del ligante con al menos un
polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) permite obtener
unos morteros cuyas prestaciones a nivel de la dureza superficial en
seco o después de humidificación, de la resistencia al desgaste y
la adherencia en seco o después de humidificación, son claramente
superiores a las obtenidas con un mortero a base de caseína, tal
como se ilustra respectivamente en las Figuras 1, 2, 3, 4 y 5.
Con las asociaciones ligante de etringita - PCP
según la invención, las propiedades mejoradas del mortero
endurecido citadas anteriormente se obtienen con unos contenidos en
peso de polímero estructurante en el mortero seco limitadas a menos
de 2%.
El mortero según la invención comprende
preferentemente al menos 0,3% de resina orgánica estructurante, con
respecto al peso del mortero.
Preferentemente, el mortero según la invención
comprende de 0,05% a 0,3% de polímero peine de poli(óxido de
alquileno) (PCP) y más preferentemente de 0,1% a 0,2% de polímero
peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) con respecto al peso del
mortero.
Preferentemente, el mortero denso comprende una
resina orgánica estructurante que representa 1% en peso del mortero
o menos. Como se expondrá en los ejemplos, la cantidad de resina
estructurante puede estar limitada a 1% o incluso 0,5%. Sin
embargo, se recomienda un contenido superior a 0,3%.
La invención proporciona un mortero que presenta
preferentemente en el momento del mezclado con agua una proporción
en peso agua/sólidos inferior a 0,5. El ligante de etringita
comprende unos sulfatos de calcio y un compuesto mineral de
aluminatos de calcio, siendo los aluminatos y sulfatos y su
concentración en el ligante tales que los iones calcio y aluminio,
respectivamente son liberadas en unas proporciones óptimas
simultánea y regularmente a lo largo de todo el proceso de
hidratación, provocando la formación de etringita sin el bloqueo
temprano en las interfaces granos anhidros-agua,
que obstaculiza la disolución de los granos ahnidros y por
consiguiente disminuye el rendimiento de la formación de la
etringita.
Por óxidos C y A útiles, se entienden los óxidos
C y A que, cuando son puestos en disolución, en mezcla con los
demás constituyentes seleccionados de la composición del mortero,
entre los cuales el sulfato calcio, proporcionan un coeficiente de
sobresaturación \beta>1.
Por fase útil, se entiende una fase que libera
óxidos C y A útiles.
Así, las fases C2AS, las ferritas, no son fases
útiles (se denominan como "fases inertes"). Por el contrario,
las fases C12A7, C3A, los vidrios, C4A3\textdollar (en la que
\textdollar representa SO3 en la anotación de la industria del
cemento), CA, por ejemplo son fases útiles.
La proporción molar útil C/A del compuesto
mineral de aluminatos de calcio es por consiguiente la proporción
molar de la totalidad de todos los óxidos C y A del compuesto
mineral de aluminatos de calcio que se encuentran en las fases
útiles. Asimismo, la suma en peso de las fases útiles (C+A) es la
suma en peso de las fases que comprenden los óxidos C y A, y que
son unas fases útiles.
La aportación de los iones calcio y aluminio en
disolución se realiza así a lo largo de toda la reacción en las
proporciones determinadas por la proporción molar C/A útil del
compuesto mineral de aluminatos de calcio.
La resina orgánica estructurante se selecciona
preferentemente de entre los copolímeros de acetato de vinilo
(EVA), versatatos de etileno y vinilo, disponibles por ejemplo en
las compañías Wacker o Elotex, y los alcoholes polivinílicos (PVA),
polímeros en dispersión sólido-líquido,
seleccionados de entre las dispersiones
estireno-butadieno, acrílicos de estireno,
acrílicos, acetatos de vinilo y versatatos de vinilo y etileno,
disponibles por ejemplo en la compañía Rohm & Haas.
Preferentemente, por "polímero peine", se
entiende un polímero constituido por una cadena principal que
presenta múltiples puntos de ramificación, de las que cada una es
el punto inicial de una cadena lateral ramificada o lineal. En
particular, por polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) se
entiende uno o varios polímeros sintéticos seleccionados de entre
los copolímeros de ácidos carboxílicos y ésteres carboxílicos de
poli(alquilenglicol), los polímeros de ácidos carboxílicos y
de amida de poli(alquilenglicol), los copolímeros de ácidos
carboxílicos y de imida de poli(alquilenglicol), los
copolímeros de ácidos carboxílicos y de éteres vinílicos de
poli(alquilenglicol), neutralizados o no, y sus mezclas.
Más específicamente, los polímeros que incluyen
en su estructura las unidades A, B, C, D, E, F, G, H, I en las
fracciones molares respectivas a, b, c, d, e, f, g, h, i, teniendo
estos parámetros los significados siguientes:
A representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
B representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
C representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
D representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
E representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
F representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
G representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
H representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
I representa:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los símbolos designan, independientemente unos
de otros, dentro de la misma estructura, y de una estructura a
otra:
- -
- M representa: H, un ion alcalino, un ion alcalino-térreo, un ion NH4+, un ion amonio primario, secundario o terciario,
- -
- R1 y R2 representan, independientemente uno de otro, H ó CH3,
- -
- R3 representa: H, o un grupo hidrocarburo alifático que comprende de 1 a 20 átomos de carbono
- -
- R4 representa: H, un grupo hidrocarbonado alifático que comprende de 1 a 20 átomos de carbono, un ciclo hidrocarbonado alifático que comprende de 5 a 8 átomos de carbono o un grupo arilo o aromático sustituido que comprende de 6 a 14 átomos de carbono,
- -
- R5 representa: H, un grupo hidrocarbonado alifático, sustituido por un grupo hidroxilo que contiene de 1 a 20 átomos de carbono, o poli(óxido de alquilenos) - (CxH2xO)n-R4, en la que x tiene un valor comprendido entre 2 y 4 y n tiene un valor comprendido entre 0 y 200,
- -
- R6 representa: H, CH3, un grupo alquilo de C2 a C6, un grupo fenilo, fenil carboxilado, o fenil sulfo- nado,
- -
- m representa: un número entero de 0 a 2,
- -
- z representa: 0,5 ó 1,
- -
- n es de 0 a 200 (media numérica)
- -
- AO = CxH2xO representa un grupo óxido de alguileno que comprende de x = 2 a x = 4 átomos de car- bono,
Con: a y/o b y/o c tienen un valor comprendido
entre 0,05 y 0,9; d y/o e y/o f tienen un valor comprendido entre
0,05 y 0,9; g y/o h tienen un valor comprendido entre 0 y 0,9; i
tiene un valor comprendido entre 0 y 0,9.
\newpage
Preferentemente, se seleccionarán unos PCP en
los cuales:
R1, R2 representan: H,
R3 representa: H o CH3,
R4 representa: CH3,
R5 representa: C_{2}H_{4}O (es decir x =
2),
R6 representa un grupo fenilo,
m es 0,
AO representa C_{2}H4O (es decir, x = 2),
n tiene un valor comprendido entre 16 y 115, y
(2a + 2b + c + g) tiene un valor comprendido entre 0,70 y 0,95, (d
+ e + h) tiene un valor comprendido entre 0,05 y 0,7, f=0, i=0.
Alternativamente, se seleccionarán unos PCP en
los cuales:
M representa: H, un ion alcalino, un ion
NH4^{+}, un ion amonio primario, secundario o terciario,
R1, R2 representan: H
R3 representa H, CH3,
R4 representa: CH3,
R5 representa: CH2H4O (x=2),
R6 representa: un grupo fenilo,
m es 0,
AO representa CH2H4O (es decir x = 2),
n tiene un valor comprendido entre 16 y 50, y
(2a + 2b + c + g) tiene un valor comprendido entre 0,7 y 0,95, (d +
e + h) tiene un valor comprendido entre 0,05 y 0,7, f=0, i=0, y el
peso molecular del polímero está comprendido entre 5.000 g/mol y
15.000 g/mol.
Alternativamente, se seleccionarán unos PCP en
los cuales:
M representa: H, un ion alcalino, un ión NH4+,
un ion amonio primario, secundario o terciario,
R1, R2 representan: H,
R3 representa: H o CH3,
R4 representa: CH3,
R5 representa: C2H4O (es decir x=2),
AO representa: C2H4O (es decir x=2),
m es 0,
n está comprendido entre 16 y 50, y
a = 0, b = 0, c está comprendido entre 0,72 y
0,85, (d + e) está comprendido entre 0,15 y 0,28, f=0, g=0, h=0,
i=0, y el peso molecular del polímero está comprendido entre 5.000
g/mol y 70.000 g/mol, y preferentemente entre 5.000 y 40.000
g/mol.
Alternativamente, se seleccionarán unos PCP en
los cuales:
M representa: H, un ion alcalino, un ion NH4+,
un ion amonio primario, secundario o terciario,
\newpage
R1, R2 representan: H,
R3 representa: CH3,
R4 representa: CH3,
R5 representa: C2H4O (es decir x=2),
AO representa: C2H4O (es decir x=2),
m es 0,
n está comprendido entre 16 y 50, y
a = 0, b = 0, c está comprendido entre 0,72 y
0,85, d está comprendido entre 0,15 y 0,28, e=0, f=0, g=0, h=0,
i=0, y el peso molecular del polímero está comprendido entre 5.000
g/mol y 70.000 g/mol, y preferentemente entre 5.000 y 40.000
g/mol.
El uso de un PCP en el mortero en lugar de la
caseína, que se emplea habitualmente en estas composiciones,
permite obtener unas mejores prestaciones en términos de dureza,
como se ilustra en los ejemplos 1, 2 y 3 de las composiciones según
la invención y los ejemplos comparativos 4 a 7. El uso de PCP como
reemplazo de la caseína permite asimismo, con una elección
particular de polímero estructurante, mejorar las prestaciones del
mortero en términos de dureza superficial en seco y después de la
humidificación, de resistencia al desgaste, y de adherencia en seco
y después de inmersión en agua, como se describe en los ejemplos y
en los comentarios en las Figuras 1 a
5.
5.
Sin desear ser estar vinculados ninguna teoría
particular, los inventores creen que las mejores prestaciones se
obtienen gracias a la microestructura del material obtenido: la red
de hidratos muy densa que resulta de la hidratación del ligante de
etringita definido en presencia del PCP y en ausencia de una
aportación complementaria de cal en las composiciones de la
invención, y la distribución de tamaño muy homogénea de poros finos
reducen la cantidad de polímero estructurante necesario para el
refuerzo mecánico del material endurecido.
Preferentemente, la resina orgánica
estructurante comprende al menos un polímero seleccionado de entre
el poli(acetato de vinilo), los copolímeros de acetato de
vinilo y de etileno en polvo (EVA), los copolímeros formados por la
copolimerización de 2 o más monómeros seleccionados de entre el
etileno, el acetato de vinilo, los ésteres vinílicos de ácidos
versáticos, el cloruro de vinilo, el laurato de vinilo, el estireno,
el butadieno, el acrilato de alquilo, el metacrilato de alquilo, y
el anhídrido maleico y sus derivados, y preferentemente
- -
- cuya temperatura de transición vítrea Tg está comprendida entre -20ºC y + 35ºC y preferentemente entre 0ºC y 20ºC,
- -
- cuya temperatura mínima de formación de película MFFT está comprendida entre 0ºC y +35ºC y preferentemente entre 0ºC y 20ºC,
- -
- que pueden presentar en su superficie los elementos habituales de formulación de polvos poliméricos redispersables, en particular un coloide protector constituido preferentemente por un alcohol polivinílico y/o por un éter de celulosa, y
- -
- cuyo diámetro medio de las partículas elementales después de redispersión en agua es inferior a 100 \mum, y preferentemente inferior a 10 \mum.
Un mortero más preferido comprende 0,2% en peso
del mortero de al menos un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) (PCP) y 1% en peso del mortero, de al menos un copolímero
de acetato de vinilo y de etileno en polvo (EVA).
Este tipo de ligante, particularmente bien
adaptado para la realización de recubrimientos de alisado, se
describe con mayor detalle en los ejemplos de realización 1, 2 y
3.
Alternativamente, la resina orgánica
estructurante comprende al menos un alcohol polivinílico (PVA),
eventualmente alterado por la inclusión grupos ácidos carboxílicos
en su estructura.
Este tipo de mortero que comprende al menos un
alcohol polivinílico (PVA) está bien adaptado para la realización
de recubrimientos superficiales, y ofrece mejores prestaciones en
cuanto a propiedades de dureza superficial que los morteros de la
técnica anterior que comprenden unos polvos redispersables (EVA) y
caseína asociada con cal, como se desprenderá claramente de la
lectura de los ejemplos.
\newpage
Por alcohol polivinílico, se entiende las
estructuras moleculares esquematizadas a continuación,
es decir los alcoholes
polivinílicos típicos (m=0) así como los que pueden ser
eventualmente modificados mediante la inclusión de grupos ácidos
carboxílicos en su estructura (m diferente de 0) un posible ejemplo
de lo cual se proporciona en el esquema
anterior.
El alcohol polivinílico se caracteriza por su
tasa de hidrólisis (n/(n + p)) y su peso molecular, pudiendo este
último medirse indirectamente mediante la medición de la viscosidad
a 20ºC de una solución al 4% (en peso) de PVA en agua, expresada en
mPa.s y determinada según las reglas de la técnica.
Preferentemente, los alcoholes polivinílicos
según la invención tienen una tasa de hidrólisis comprendida entre
70% y 98%, y un índice de viscosidad comprendido entre 3 y 35,
preferentemente una tasa de hidrólisis comprendida entre 70% y 92%,
y un índice de viscosidad comprendido entre 3 y 28.
Un mortero denso más preferido comprende 0,2% en
peso del mortero de al menos un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) (PCP) y 1% en peso del mortero de al menos un alcohol
polivinílico (PVA).
Debido a las reacciones de hidrólisis alcalina,
los alcoholes polivinílicos pueden ser utilizados con una
dosificación elevada (por ejemplo 1%) solamente si no se agrega cal
adicional a la composición del ligante mineral. El ligante de
etringita permite por lo tanto utilizar esta familia de polímeros a
esta dosificación, lo que no permiten las composiciones de
etringitas ternarias de aluminato de calcio/sulfato de calcio/cal
según la técnica anterior.
Unas composiciones preferidas de morteros que
comprenden la asociación de un PCP y de una resina de tipo PVA se
proporcionan en los ejemplos 8, 9, 10 y 11.
Preferentemente, la proporción en peso compuesto
mineral de aluminatos de calcio/sulfato de calcio está comprendida
entre 0,5 y 4, y mejor entre 1,5 y 3. Más preferentemente, la
proporción molar sulfato de calcio/óxido de aluminio A en el
ligante de etringita está comprendida entre 0,5 y 2.
Según un modo de realización preferido, la
proporción molar C/A útil del compuesto mineral de aluminatos de
calcio en el ligante de etringita está comprendida entre 1,3 y 2,5,
y mejor entre 1,6 y 2.
Por otra parte, ventajosamente, la proporción
molar sulfato de calcio/óxido de aluminio A en el ligante de
etringita está comprendida entre 0,6 y 1,8, preferentemente entre
0,8 y 1,7.
Según un modo de realización preferido, el
mortero denso que comprende el ligante de etringita presenta en el
momento del mezclado con agua una proporción en peso agua/sólido
inferior a 0,5.
El mortero según la invención permite obtener
excelentes rendimientos de formación de etringita y por consiguiente
una buena cinética de endurecimiento sin necesitar, para la
formulación de mortero, ninguna fuente complementaria de iones
calcio. Otra ventaja cuando se omite dicha fuente de calcio
complementaria, que puede ser cal, o cemento Portland, es que se
obtienen unas composiciones de mortero más regulares en prestaciones
en los criterios importantes de la aplicación, teniendo el cemento
Portland en particular un contenido bastante variable de especies
menores, cuyo impacto sobre la formación de etringita y la
microestructura, por lo tanto las prestaciones del material final
es determinante.
Así, preferentemente, morteros que comprenden el
ligante de etringita según la invención no comprenden cemento
Portland ni cal hidráulica. Sin embargo pueden tolerar un porcentaje
bajo de cal hidráulica y/o de cemento Portland dentro de un límite
de 3,5% en peso con respecto al peso total del mortero seco, en
beneficio de las prestaciones de endurecimiento pero en detrimento
de las propiedades reológicas y de las prestaciones mecánicas
finales.
Según un modo de realización preferido, la suma
en peso de las fases útiles (C+A) representa al menos el 50% en
peso del peso total del compuesto mineral de aluminatos de
calcio.
El compuesto mineral de aluminatos de calcio
comprendido en el ligante utilizado para la formulación del mortero
se puede obtener mediante la cocción de materiales ricos en óxido de
aluminio A, incluyendo las bauxitas, y caliza, en un horno a una
temperatura superior a 1.100ºC. Se podría obtener en forma de uno o
varios clinkers fundidos o sinterizados que pueden contener unas
fases cristalizadas o unas fases amorfas o ser el resultado de una
mezcla de varios compuestos minerales, incluyendo aluminatos de
calcio, obtenidos a su vez por cocción o no. El horno utilizado
puede ser cualquier horno utilizado convencionalmente para la
formación de clinkers, tales como los hornos reverberantes, hornos
de tipo túnel, hornos rotatorios, u hornos eléctricos, ya sean de
inducción o de arco eléctrico.
El compuesto mineral de aluminatos de calcio
puede estar en forma de una fase mineralógica cristalizada
seleccionada de entre CA, C12A7, C3A, C4A\textdollar o en forma
de una fase amorfa, o en forma de una mezcla de al menos una de
dichas fases mineralógicas cristalizadas y una fase amorfa.
Preferentemente, el compuesto mineral comprende al menos 30% en
peso de C12A7, más preferentemente al menos 50% en peso de C12A7, y
mejor de 50% a 85% en peso de C12A7, con respecto al peso total del
compuesto mineral.
El compuesto mineral de aluminatos de calcio
puede comprender asimismo al menos una fase mineralógica
cristalizada seleccionada de entre
C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S y sus
mezclas, en la que F y S, respectivamente, representan
Fe_{2}O_{3} y SiO_{2}, según la nomenclatura del cemento, y en
la que X es un número entero que pertenece a ]0; 1].
El compuesto mineral de aluminatos de calcio
puede estar molido y presentar entonces un área específica Blaine
superior o igual a 1.500 cm^{2}/g, preferentemente comprendida
entre 2.000 y 5.000 cm^{2}/g.
El sulfato de calcio apropiado para el ligante
puede provenir de los anhídridos, del yeso, de los semihidratos y
de sus mezclas, preferentemente del yeso, de los semihidratos y de
sus mezclas.
El ligante que comprende el compuesto mineral de
aluminatos de calcio según la invención permite obtener, después de
la adición de agregados y aditivos, un mortero seco, después un
mortero denso después de agregar agua con el objeto de obtener una
proporción en peso agua/sólido inferior a 0,5.
El mortero denso según la invención puede
comprender además:
- -
- rellenos calcáreos o arenas silíceas: de 25 a 85% en peso con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- cal y/o cemento Portland de 0% a 3,5% en peso, con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- aditivos reológicos complementarios y/o aditivos que regulan el fraguado.
Preferentemente, el mortero denso según la
invención comprende:
- -
- rellenos calcáreos o arenas silíceas: de 50 a 80% en peso con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- cal y/o cemento Portland de 0% a 0,5% en peso, con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- aditivos reológicos complementarios y/o aditivos de regulación de fraguado.
Los aditivos reológicos complementarios tienen
por objetivo mejorar la reología inicial del mortero mezclado;
pueden ser caseína o polímeros hidrosolubles cuya función es limitar
la segregación, tales como éteres de celulosa, pero también las
gomas welan y los polisacáridos. Representan preferentemente entre
0,1 y 0,5% del peso total del mortero seco.
Los aditivos reguladores del fraguado pueden ser
unos aceleradores del fraguado o retardantes del fraguado.
Representan preferentemente entre 0,1 y 0,5% del peso total del
mortero seco. Preferentemente, se puede utilizar ácido tártrico, en
combinación con gluconato de sodio como retardante del fraguado.
El mortero seco según la invención permite
obtener un mortero húmedo mediante el mezclado con agua.
Preferentemente, la cantidad de agua es tal que la proporción en
peso agua/sólido es inferior a 0,5.
La invención tiene asimismo por objeto el uso de
un policarboxilato de polióxido de etileno (PCP) para la
formulación de un mortero según la presente invención.
La invención se ilustra con mayor detalle
mediante los ejemplos siguientes detalles.
En todos los ejemplos, la proporción útil C/A es
una proporción molar; el porcentaje útil (C+A) se expresa en peso
con respecto al peso total del compuesto mineral; en la proporción
sulfato de calcio/Al_{2}O_{3} es una proporción molar; la
cantidad de agua de mezclado se proporciona en porcentaje en peso
con respecto al peso total de los constituyentes secos del
mortero.
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Ejemplos 1, 2, 3 - Ejemplos
comparativos 4, 5, 6,
7
Se realizan unos recubrimientos de alisado con
unos compuestos minerales de aluminatos de calcio y de sulfato de
calcio según la invención. Las composiciones de los ensayos 1 a 6
están reunidas en la Tabla 1.
Para facilitar la comparación, las composiciones
de resina y de PCP se proporcionan en la Tabla 2, y las prestaciones
de los morteros de la técnica anterior y de los morteros de la
invención se ofrecen en la Tabla 3. En la tabla 1 aparece la
cantidad total, en peso, de alúmina en el ligante.
Las concentraciones y características de los
polímeros peine de poli(óxido de alquileno) y de los polímeros
estructurantes se proporcionan en las tablas de los ejemplos
siguientes.
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EV 2000 es una resina comercializada por Elotex.
Es un copolímero a base de etileno-acetato de
vinilo-versatato de vinilo con MFFT = 5ºC, con un
coloide protector de superficie de tipo alcohol polivinílico, y un
tamaño medio de partículas, después de la redispersión, comprendido
entre 0,5 y 8 micras.
RE523Z es una resina comercializada por Wacker.
Es un copolímero de vinilo y de etileno con MFFT = 4ºC, con un
coloide protector de superficie de tipo alcohol polivinílico, y un
tamaño medio de partículas después de dispersión comprendido entre
0,5 y 8 micras.
PCPa es un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) definido, haciendo referencia a las unidades A, B, C, D,
E, F, G, H, I descritas anteriormente, y en las que:
R1, R2 representan: H,
R3 representa: CH3
R4 representa: CH3
R5 representa: C2H4O (x = 2)
m es 0,
AO = C2H4O (es decir, x = 2),
n está comprendido entre 19 y 25,
y a = 0, b = 0, c está comprendido entre 0,72 y
0,78, d está comprendido entre 0,22 y 0,28, e = 0, f = 0, g = 0, h
= 0, i = 0, y cuyo peso molecular medio está comprendido entre 8.000
g/mol y 40.000 g/mol.
PCPb es un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) definido haciendo referencia a las unidades, A, B, C, D,
E, F, G, H, I descritas anteriormente, y en las que:
R1, R2 representan: H,
R3 representa: CH3
R4 representa: CH3
R5 representa: C2H4O (x = 2)
M es 0,
AO = C2H4O (es decir, x = 2),
n está comprendido entre 40 y 50,
y a = 0, b = 0, c está comprendido entre 0,78 y
0,82, d está comprendido entre 0,18 y 0,22, e = 0, f = 0, g = 0, h
= 0, i = 0, y cuyo peso molecular medio está comprendido entre
10.000 g/mol y 40.000 g/mol.
Las propiedades de las composiciones según la
invención (ensayos 1, 2 y 3) han sido comparadas con unos
recubrimientos de nivelación producidos ya sea con el ligante de
etringita binario combinado con caseína + cal (4, 5, 6) o producido
con ligantes de etringita ternarios típicos conocidos (7). Los
resultados se resumen en la Tabla 3.
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El tiempo de gelificación y el
auto-esparcido se miden de acuerdo con el protocolo
descrito en la guía técnica para la recomendación técnica y la
clasificación P. Cahiers du CSTB, nº 2893.
Las resistencias mecánicas a la compresión (Rc)
y a la flexión (Rf) se miden en unas muestras de 2 x 2 x 16 cm,
mantenidas a 20ºC y a 70% de higrometría. Rc 2h00 representa la
medición efectuada 2 horas después de colocar el mortero seco en
contacto con el agua de mezclado; Rc 28 días es el valor obtenido al
cabo de 28 días.
La adherencia en seco se mide con un dinamómetro
Sattec de acuerdo con el protocolo descrito en la guía técnica para
la recomendación técnica y la clasificación P. Cahiers du CSTB, nº
2893, en soporte de hormigón después de 28 días, sin imprimación de
adherencia en Mpa. Las mediciones después de la acción del agua se
llevan a cabo en modelos acondicionados durante 7 días en atmósfera
de laboratorio, sumergidos durante 24 horas en agua y después
reacondicionados durante 7 días en atmósfera de laboratorio antes de
la medición.
Los ensayos de resistencia al desgaste por
abrasión se llevan a cabo empleando una máquina Taber (T. Taber
Industries, 455 Bryant St., P.O. Box 164, North Tonawanda, NY
14120-9911) descrita brevemente en la norma ASTM D
4060-95. Las ruedas de esmeril utilizadas tienen las
características siguientes: Calibrade H-22 (diámetro
50 mm, anchura de banda 13 mm).
Se aplica un peso a cada una de las dos ruedas
de esmeril con la ayuda de 2 masas de 250 g cada una y se agrega el
peso del brazo de soporte, o sea 250 g. Así el peso total en cada
rueda es igual a 500 g. La muestra está constituida por un disco
con un diámetro de 100 mm, espesor 10 mm, con un orificio perforado
en el centro para el centrado en la pletina de ensayo. La muestra
es pesada en la atmósfera de laboratorio de ensayo, después de
haber sido soplada con aire comprimido. Los ensayos se llevan a cabo
en atmósfera de laboratorio, es decir, 20ºC - humedad relativa de
65%. Las ruedas de esmeril entran en contacto con el disco, bajo la
presión de los pesos, y el disco es sometido a varias series
sucesivas de rotaciones: n revoluciones, después se detiene, se
desmonta el disco y las ruedas de esmeril, se limpian las ruedas de
esmeril y el disco por soplado de aire comprimido, y después se
pesa el disco. Primero se efectúan 3 series de 50 revoluciones,
seguidas por una serie de 150 revoluciones y una serie final de 300
revoluciones. La pérdida de masa absoluta en función del número de
revoluciones permite evaluar la resistencia al desgaste del
material. En aras de la simplicidad en la presentación de los
resultados, solamente se indica en los ejemplos la pérdida de masa
después de 600 revoluciones.
\newpage
La dureza Brinell se determina utilizando un
micro-durómetro de tipo B (Société d'Ajustage et de
Mécanique de Précision, 142 bis, rue de Pelleport - 75020 París).
Se calcula a partir de la medición de la profundidad de penetración
en el material de una bolita de acero de un diámetro conocido bajo
una carga dada.
Se utiliza una muestra en forma paralelepipédica
(100 mm x 50 mm x 20 mm). El diámetro de la bolita es de 5,9 mm; la
carga se selecciona con el objeto de obtener una penetración
comprendida entre 75 y 100 micras. La carga es incrementada
progresivamente y se mide la profundidad de penetración utilizando
una lente equipada con una retícula integrada en el aparato. La
dureza Brinell R se proporciona a través de la reacción
siguiente:
R(kg/cm^{2}) = (Carga -
0.2)*105/(\Pi
*a*D)
D: Diámetro de la bolita (en mm)
a: profundidad de penetración (en \mum)
Carga aplicada (en kg)
El resultado dado en la tabla es la media de 5
mediciones.
La medición después de humidificación de la
superficie se lleva a cabo de acuerdo con el protocolo descrito en
la guía técnica para la recomendación técnica y la clasificación P.
Cahiers du CSTB, nº 2893.
Se observa que un mortero según la invención que
comprende de 0,1% a 0,2% de PCP y de 1 a 1,9% de resina EVA
(ensayos 1, 2 y 3), tiene unas prestaciones de dureza (en seco y
después de humidificación) y de adherencia después de acción de
agua claramente mejores que las obtenidas con un mortero que
contiene un ligante de etringita binario pero asociado con 0,5% de
fluidificante a base de caseína + cal y o bien 1% de polímero
estructurante (ensayos 4 y 5) o bien 3% de resina EVA (ensayo 6).
El mortero según la invención posee asimismo unas prestaciones
superiores a un mortero realizado con ligantes de etringita
ternarios clásicos que contienen un fluidificante a base de caseína
y de 3,5% de resina estructurante (ensayo 7).
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Ejemplos 8, 9, 10, 11, Ejemplo
comparativo
7
Se realizaron unas capas de recubrimiento de
alisado cuyas características se proporcionan en la Tabla 1. Las
concentraciones y tipos de resinas y fluidificantes a base de PCP
están reunidos en la Tabla 4.
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PVA1 es un alcohol de polivinilo con una tasa de
hidrólisis del 70%, cuya viscosidad de una solución al 4% a una
temperatura de 20ºC es 5,5 mPa.s.
PVA2 es un poli(ácido
co-itacónico de alcohol de
vinilo-co-acetato de vinilo) con una
tasa de hidrólisis del 96%, cuya viscosidad de una solución al 4% a
20ºC es de 31 mPa.s.
PVA3 es un alcohol de polivinilo con una tasa de
hidrólisis del 88%, cuya viscosidad de una solución al 4% a 20ºC es
de 23 mPa.s.
PVA4 es un alcohol de polivinilo con una tasa de
hidrólisis del 88%, cuya viscosidad de una solución al 4% a 20ºC es
de 4 mPa.s.
\newpage
Las propiedades de las composiciones según la
invención (ensayos 8 a 11) han sido comparadas con un recubrimiento
de alisado conocido 7. Los resultados se presentan de manera
resumida en la Tabla 5.
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Para todos los criterios de propiedades
mecánicas, las prestaciones obtenidas con unas dosificaciones de PCP
de 0,1% a 0,2% y unos contenidos de polímero estructurante del
orden de magnitud de 0,5 a 1% son notables y significativamente
superiores a las de la técnica anterior, caracterizado por unas
dosificaciones de polímero estructurante superiores a 2,5% (3,5% en
el Ejemplo 7).
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Ejemplo
12
La porosidad total y la superficie desarrollada
de los poros entre los morteros 3 y 11 según la invención, y el
mortero 7 de la técnica anterior se comparan en la Tabla 6. Estos
valores proceden de mediciones efectuadas después de 28 días con un
medidor de porosidad con intrusión Mercure comercializado por
Micromeritics Instrument Corporation. La cantidad de hidratos en
los morteros a los 28 días fue determinada por Análisis de Entalpía
Diferencial (Differential Scanning Calorimetry - Perklin Elmer 7).
Se observa que la asociación del ligante de etringita binario con
un PCP y de bajos contenidos de polímeros estructurantes se
caracteriza por un mejor rendimiento de hidratación (se forman más
hidratos) lo que provoca un material endurecido con una porosidad
menor que los morteros realizados de acuerdo con la técnica
anterior. Esto es válido cuando la tasa de mezclado inicial de los
morteros es idéntica (agua/sólidos = 24%) y podría ser el origen de
las propiedades mecánicas mejoradas de morteros realizados según la
invención.
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Ejemplo
13
Las durezas de superficie en seco (Figura 1) y
las durezas de superficie después de humidificación (Figura 2) se
comparan entre morteros según la invención (formulaciones de los
ensayos 1 a 3 y 8 a 11) y morteros a base de caseína que responden
a la formulación de los ensayos 4 a 7. Se puede observar (Figuras 1
y 2) que las formulaciones de la invención presentan unas durezas
de superficie superiores a los morteros conocidos, que comprenden
un ligante de etringita binario o típico, un fluidificante a base de
caseína y, en el caso de algunos de ellos, unos contenidos de polvo
redispersable superiores a 2,5%.
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Ejemplo
14
Se compara la resistencia al desgaste entre unos
morteros que responden a las formulaciones de los ensayos 3 y 8 a
11 y unos morteros conocidos que responden a la formulación del
ensayo 7 (Figura 3). La muestra ensayada es tanto más resistente al
desgaste por cuanto que menor es la pérdida de masa. Se observa en
la Figura 3 que la pérdida de masa en (g) a 600 revoluciones,
representada en ordenadas, de las formulaciones 3 y 8 a 11 es
inferior a la pérdida de masa de la formulación 7, y esto para unos
contenidos de polímero muy inferiores a los de la formulación
7.
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Ejemplo
15
La adherencia en seco (Figura 4) y la adherencia
después de acción de agua (Figura 5) se han comparado entre unos
morteros que responden a las formulaciones según la invención 1 a 3
y 8 a 11, y unos morteros conocidos que responden a la formulación
de los ensayos 4 a 7. Las fórmulas de la invención presentan unos
valores de adherencia al soporte en seco equivalentes a los de los
morteros conocidos a pesar de los contenidos de polímero
estructurante muy bajas, y unas prestaciones netamente superiores
después de la acción del agua.
Claims (28)
1. Mortero denso que comprende:
- (i)
- un ligante de etringita que comprende sulfatos de calcio y un compuesto mineral de aluminatos de calcio, comprendiendo el compuesto mineral de aluminatos de calcio óxidos de calcio C y de aluminio A, solubles y combinados en una o varias fases mineralógicas cristalizadas y/o amorfas en unas proporciones tales que:
- -
- la proporción molar C/A útil del compuesto mineral de aluminatos de calcio está comprendida entre 1,2 y 2,7;
- -
- la suma en peso de las fases (C+A) útiles representa al menos el 30% del peso total del compuesto mineral,
- (ii)
- al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) y,
- (iii)
- al menos una resina orgánica estructurante,
caracterizado porque dicha
resina orgánica estructurante representa menos del 2% en peso del
mortero.
2. Mortero denso según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende al menos 0,3% de resina
orgánica estructurante, con respecto al peso del mortero.
3. Mortero denso según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque comprende de 0,05% a 0,3% de polímero
peine de poli(óxido de alquileno) (PCP), preferentemente de 0,1% a
0,2% de polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP), con
respecto al peso del mortero.
4. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha resina
orgánica estructurante representa 1% en peso del mortero, o
menos.
5. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el polímero
peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) se selecciona de entre los
copolímeros de ácidos carboxílicos y de ésteres carboxílicos de
poli(alquilenglicol), copolímeros de ácidos carboxílicos y de
amida de poli(alquilenglicol), los copolímeros de ácidos
carboxílicos y de imida de poli(alquilenglicol), los
copolímeros de ácidos carboxílicos y de éteres vinílicos de
poli(alquilenglicol), neutralizados o no neutralizados, y sus
mezclas.
6. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la resina
orgánica estructurante comprende al menos un polímero seleccionado
de entre el poli(acetato de vinilo), los copolímeros de
acetato de vinilo y de etileno en polvo (EVA), los copolímeros
formados por la copolimerización de dos o más de los monómeros
seleccionados de entre el etileno, el acetato de vinilo, los ésteres
vinílicos de ácidos versáticos, el cloruro de vinilo, el laurato de
vinilo, el estireno, el butadieno, el acrilato de alquilo, el
metacrilato de alquilo, y el anhídrido maleico y sus derivados.
7. Mortero denso según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende 0,2% en peso del mortero, de
al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) y 1%
en peso del mortero de al menos un copolímero de acetato de vinilo
y de etileno en polvo (EVA).
8. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la resina
orgánica estructurante comprende al menos un alcohol polivinílico
(PVA) eventualmente modificado por la inclusión de grupos ácidos
carboxílicos en su estructura.
9. Mortero denso según la reivindicación 8,
caracterizado porque comprende 0,2% en peso del mortero, de
al menos un polímero peine de poli(óxido de alquileno) (PCP) y 1%
en peso del mortero de al menos un alcohol polivinílico (PVA).
10. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la proporción en
peso compuesto mineral de aluminatos de calcio/sulfato de calcio en
el ligante de etringita está comprendida entre 0,5 y 4,
preferentemente entre 1,5 y 3.
11. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la proporción
molar sulfato de calcio/óxido de aluminio A en el ligante de
etringita está comprendida entre 0,5 y 2.
12. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque la proporción
molar C/A útil del compuesto mineral de aluminatos de calcio en el
ligante de etringita está comprendida entre 1,3 y 2,5, y
preferentemente entre 1,5 y 2.
13. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la proporción
molar sulfato de calcio/óxido de aluminio A en el ligante de
etringita está comprendida entre 0,6 y 1,8, y preferentemente entre
0,8 y 1,7.
14. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque presenta en el
momento del mezclado con agua una proporción en peso agua/sólidos
inferior a 0,5.
15. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque no comprende
cemento Portland ni cal hidráulica, o bien comprende cemento
Portland y/o cal hidráulica con un contenido inferior a 3,5% en
peso con respecto al peso total del mortero seco.
16. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la suma en peso
de fases (C+A) útiles representa al menos el 50% en peso del peso
total del compuesto mineral de aluminatos de calcio.
17. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el compuesto
mineral de aluminatos de calcio se obtiene por cocción en un horno
a una temperatura superior a 1.100ºC, en forma de uno o varios
clinkers fundidos o sinterizados que pueden contener unas fases
cristalizadas o unas fases amorfas.
18. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el compuesto
mineral de aluminatos de calcio está en forma de una fase
mineralógica cristalizada seleccionada de entre CA, C12A7, C3A,
C4A3\textdollar o bien en forma de una fase amorfa o en forma de
una mezcla de al menos una de dichas fases mineralógicas
cristalizadas y de una fase amorfa.
19. Mortero denso según la reivindicación 18,
caracterizado porque el compuesto mineral de aluminato de
calcio comprende al menos 30% en peso de C12A7, preferentemente al
menos 50% en peso de C12A7, con mayor preferencia de 50% a 85% en
peso de C12A7 con respecto al peso total del compuesto mineral.
20. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el compuesto
mineral de aluminatos de calcio comprende al menos una fase
mineralógica cristalizada seleccionada de entre
C2A(1-x)Fx, C2S, C2AS, C3S y sus
mezclas, en las que x es un número entero que pertenece a ]0;
1].
21. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el compuesto
mineral de aluminatos de calcio es molido y presenta un área de
superficie específica Blaine superior o igual a 1.500
cm^{2}/g.
22. Mortero denso según la reivindicación 21,
caracterizado porque el compuesto mineral de aluminatos de
calcio es molido a un área de superficie específica Blaine
comprendida entre 2.000 cm^{2}/g y 5.000 cm^{2}/g.
23. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el sulfato de
calcio procede de un compuesto seleccionado de entre las
anhidritas, los semi-hidratos, el yeso y sus
mezclas.
24. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque comprende
además:
- -
- rellenos calcáreos o arenas silíceas: de 25 a 85% en peso con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- cal y/o cemento Portland: de 0% a 3,5% en peso con respecto al peso total del mortero seco, y
- -
- unos aditivos complementarios de reología y/o unos aditivos de regulación del fraguado.
25. Mortero denso según la reivindicación 24,
caracterizado porque contiene:
- -
- rellenos calcáreos o arenas silíceas: de 50 a 80% en peso con respecto al peso total del mortero seco,
- -
- cal y/o cemento Portland: de 0% a 0,5% en peso con respecto al peso total del mortero seco, y
- -
- unos aditivos complementarios de reología y/o unos aditivos de regulación de fraguado.
26. Mortero denso según las reivindicaciones 24
ó 25, caracterizado porque los aditivos de reología
representan de 0,1% a 0,5% del peso total del mortero seco, y los
aditivos reguladores del fraguado representan de 0,1% a 0,5% del
peso total del mortero seco.
27. Mortero denso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque se obtiene
mediante el mezclado con agua en una cantidad tal que la proporción
en peso agua/sólidos sea inferior a 0,5.
28. Uso de un polímero peine de poli(óxido de
alquileno) (PCP) para la formulación de un mortero según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 27.
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