ES2303220T3 - Morteros de alta resistencia con fluidez elevada que pueden ser vertidos. - Google Patents
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Abstract
Mezcla previa en seco que comprende un aglomerante hidráulico, escoria finamente molida, un fluidificante y/o un superfluidificante, un regulador de fraguado y áridos caracterizados del siguiente modo: (i) los áridos están constituidos dentro del 75 al 95 % en peso, por tres fracciones monogranulares (A, B, C) que presentan un diámetro característico de grano que aumenta progresivamente de A a B a C; (ii) la proporción entre los diámetros característicos de grano de las fracciones C y B está comprendida entre 2,2 y 3,2; (iii) la proporción entre los diámetros característicos de grano de las fracciones B y A está comprendida entre 2,2 y 3,2; (iv) la parte restante de áridos (5 a 25 % en peso) se compone de una cuarta fracción (D) que tiene una monogranularidad baja; y (v) la fracción A representa por lo menos, el 40 % en peso del total de los áridos presentes en la mezcla previa en seco.
Description
Morteros de alta resistencia con fluidez elevada
que pueden ser vertidos.
La presente invención se refiere al campo de los
compuestos basados en el cemento. En esta memoria se describen unos
compuestos adecuados para formar morteros de cemento que presentan
un grado de fluidez elevado y una resistencia final alta.
Los morteros que pueden ser vertidos son
compuestos líquidos que se caracterizan por un grado de fluidez
elevado. Se utilizan en el sector del cemento para aplicaciones
específicas en las que se requiere una mezcla muy fluida que puede
llegar a penetrar en grietas y espacios limitados para llenarlos de
una forma homogénea y solidificarse en su interior. Como ejemplos
de dichas aplicaciones puede citarse la recuperación obras
deterioradas en edificios, la consolidación de formaciones rocosas,
los refuerzos estructurales, la inyección en las conducciones de
cables de acero para postensado, la inmovilización de desechos
tóxicos y nocivos (por ejemplo, amianto), y la fabricación de
productos de cemento para ser vertidos en moldes.
Los morteros que pueden ser vertidos comprenden
en general aglomerantes hidráulicos, áridos que tienen un diámetro
de hasta 4 mm, agua y posiblemente sustancias añadidas y
aditivos.
Entre los aditivos pueden citarse:
fluidificantes, superfluidificantes, correctores de fraguado,
sustancias que facilitan la adherencia al substrato, productos que
arrastran aire, productos expansivos, etc.
Como ejemplos de morteros que pueden ser
vertidos conocidos en la técnica actual, pueden citarse:
"Mapegrout colabile" (fabricado por Mapei S.p.A.) y "Malta
antiritiro reoplastica autolivellante" (mortero reoplástico
autonivelante y anticontracción) (fabricado por Siriobeton A.C.); el
producto Macflow Rheomac 200 (fabricado por MAC S.p.A.) se
comercializa como un aglomerante específico para la fabricación de
morteros que pueden ser vertidos.
El rendimiento de los morteros en estado fresco
(sin fraguar) se evalúa utilizando métodos de ensayo para la
medición de cómo se extienden, mediante una mesa vibratoria (UNI
7044-72) o mediante la determinación de su
consistencia por medio de un canal con ranuras (UNI 8997). Ambos
métodos proporcionan una indicación de la consistencia mediante la
medición de una dimensión característica del área ocupada por un
volumen predeterminado de mortero en un plano horizontal y en unas
condiciones de ensayo definidas.
El alto grado de fluidez de los morteros que
pueden ser vertidos, aunque se pretende para las aplicaciones a las
que se ha hecho referencia anteriormente, puede presentar por otra
parte determinados inconvenientes; por ejemplo, en el caso de
consolidación de superficies verticales o inclinadas, el mortero una
vez aplicado tiende a desparramarse antes de endurecerse,
alejándose del punto de aplicación. En el caso de recuperación de
obras deterioradas en edificios, o en el caso de productos
fabricados mediante moldeo, existen frecuentes casos en los que se
requiere una resistencia mecánica final elevada (es decir, obtenida
a los 28 días). Para ello sería útil incrementar la resistencia
final del mortero, por ejemplo, reduciendo la proporción
agua/cemento. No obstante, dicha operación tiende a reducir la
fluidez del mortero en estado fresco. La combinación de la
reducción de la proporción agua/cemento con la adición apropiada de
un fluidificante o un superfluidificante implica un aumento de la
viscosidad del mortero en estado fluido y un incremento excesivo de
los tiempos de fraguado y de endurecimiento, con el consiguiente
retraso en la extracción de las piezas moldeadas de mortero de los
moldes.
Por consiguiente, existe la necesidad de
incrementar la resistencia final de los morteros que pueden ser
vertidos, sin que esto tenga una repercusión en la reducción no
pretendida de la fluidez del producto, y mantener al mismo tiempo
los tiempos normales de extracción de los productos de los
moldes.
Además, la necesidad de obtener morteros
extremadamente fluidos, sin tener que recurrir a grandes cantidades
de fluidificantes/superfluidificantes está motivada por el deseo de
limitar el impacto ambiental de dichos productos y de limitar el
coste de la mezcla de cemento, dado que dichas preparaciones tienen
una considerable incidencia en el coste total de la mezcla.
El presente solicitante ha hallado
sorprendentemente, que mezclando con agua un aglomerante hidráulico,
una sustancia puzolánica (escoria molida finamente), un
fluidificante y/o un superfluidificante, un regulador del fraguado
y áridos que tengan una distribución granulométrica específica, se
obtienen morteros que se caracterizan por un alto grado de fluidez
y una elevada resistencia mecánica final.
Los áridos utilizados en la presente invención
están constituidos, en cuanto a un 75 a 95% de su peso, por una
combinación de tres fracciones de áridos altamente monogranulares
(A, B, C) y, en cuanto al restante 5 a 25% en peso, de una cuarta
fracción de un árido de baja monogranularidad (D).
\newpage
Los diámetros característicos del grano, de las
fracciones A, B, C satisfacen proporciones numéricas específicas, a
saber:
\vskip1.000000\baselineskip
- la proporción entre los diámetros
característicos del grano de la fracción más basta (C) y de la
fracción intermedia (B) y
- la proporción entre los diámetros
característicos del grano de la fracción intermedia (B) y de la
fracción más fina (A)
están comprendidos entre 2,2 y
3,2.
\vskip1.000000\baselineskip
Con respecto al peso total de los áridos (A + B
+ C + D), la fracción A representa por lo menos, el 40% en
peso.
Los nuevos morteros que contienen los
componentes mencionados anteriormente presentan aproximadamente unos
valores de fluidez superiores en un 70% que los de los morteros
fabricados con los áridos tradicionales. El incremento de la
fluidez se obtiene sin incrementar la proporción agua/cemento y sin
incrementar la cantidad presente de fluidificantes/
superfluidificantes.
Los morteros fabricados de acuerdo con la
invención pueden ser utilizados con ventaja en todas las
aplicaciones en las que se requiere un elevado grado de fluidez y
una elevada resistencia mecánica final tanto a la compresión como a
la flexión. En particular, es posible producir productos con paredes
de reducido espesor.
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Figura 1: distribución granulométrica de un tipo
tradicional de áridos utilizado en el ejemplo 1
Figura 2: fracciones de un árido utilizadas en
el ejemplo 2 (tema de la invención)
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Un primer objetivo de la presente invención es
una mezcla previa en seco, útil para formar morteros que pueden ser
vertidos con un grado de fluidez elevado y un desarrollo de
resistencia elevado, que comprende un aglomerante hidráulico,
escoria finamente molida, un fluidificante y/o un
superfluidificante, un regulador del fraguado y áridos.
Los áridos son, desde un punto de vista
mineralógico, los áridos que se utilizan habitualmente en la
preparación de hormigones (por ejemplo, arena) tal como se
clasifican en la norma UNI 8520. No obstante, los áridos no se
utilizan como tales en una forma a granel, sino que son divididos
previamente basándose en el tamaño del grano.
En las composiciones de la mezcla previa en
cuestión, el árido está constituido en el 75 al 95% en peso
(preferentemente del 85 al 92% en peso, o más preferentemente del
90% en peso) por la combinación de tres fracciones de áridos (A, B,
C) que son altamente monogranulares, cada una de los cuales presenta
un diámetro de grano característico, en que dicho diámetro aumenta
de A a B y a C. El árido restante (5 a 25% en peso, preferentemente
8 a 15% en peso o más preferentemente todavía del 10% en peso)
comprende una cuarta fracción (D) que presenta una baja
monogranularidad, es decir, una baja uniformidad de diámetro de
grano.
Por "diámetro de grano característico" de
una fracción determinada de áridos (definida en esta descripción
asimismo como X_{0}) se entiende la abertura de malla (expresada
en mm) de un cedazo para el cual el tamaño menor acumulativo
(P_{C}) para dicha fracción dada es igual al 63,2%.
Los diámetros de grano característicos X_{0}
de las tres fracciones A, B y C deben satisfacer determinadas
proporciones; a saber, la proporción entre el valor X_{0} de la
fracción con el mayor diámetro característico y el valor X_{0} de
la fracción de diámetro inmediatamente menor, debe estar comprendida
siempre entre 2,2 y 3,2 (preferentemente entre 2,5 y 3,0). En
consecuencia, designando con A la fracción que presenta el diámetro
característico más pequeño, por C la fracción que tiene el diámetro
característico más grande y por B la fracción intermedia, las
proporciones entre los diámetros de grano característicos (X_{0})
de las tres fracciones, satisfacen las relaciones siguientes:
X_{0C} /
X_{0B} comprendido entre 2,2 y
3,2
X_{0B} /
X_{0A} comprendido entre 2,2 y
3,2
A efectos de la presente invención, es
importante además que, dentro de cada fracción A, B y C, debe haber
una variación en diámetro pequeña con respecto al valor
característico X_{0} de la propia fracción; de hecho, la
efectividad de la presente invención aumenta cuando estas fracciones
tienden a ser de un diámetro homogéneo, es decir, con una elevada
monogranularidad. La monogranularidad se expresa de manera
conveniente mediante el parámetro n. El parámetro n
se calcula por medio de la ecuación^{1} RRSB (DIN 66145):
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donde:
- P_{c} = tamaño menor acumulativo (%);
- x = abertura de la malla del cedazo (expresada en mm);
- X_{0} = diámetro característico de grano tal como ha sido definido anteriormente
- n = parámetro de forma de la distribución granulométrica
- ^{1} RRSB: iniciales de Rosin, Ramler, Sperling y Bennet.
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En particular, se utiliza la ecuación RRSB
aplicando el algoritmo de los mínimos cuadrados, para interpolar la
distribución granulométrica determinada experimentalmente y
suponiendo que X_{0} y n son parámetros de interpolación.
Los valores resultantes de X_{0} y n para una distribución
dada, se suponen como distintivos de dicha distribución. En
particular, el parámetro n es un índice de la cantidad de
partículas que, en una distribución granulométrica dada, se
caracterizan por presentar unos valores del diámetro diferentes de
X_{0}. En particular, cuando n aumenta, el número de
partículas que tienen un diámetro distinto de X_{0} disminuye y,
en consecuencia, la distribución tiende a ser monogranular, con un
diámetro que tiende a X_{0}.
En la presente invención es importante que el
parámetro n sea superior o igual que 4,0: dicho valor indica
fracciones que, a efectos de la presente invención, son
consideradas de "alta monogranularidad".
La fracción restante de árido D se caracteriza
por una baja uniformidad de diámetro (es decir, una baja
monogranularidad); haciendo referencia al parámetro n
definido anteriormente, por "baja monogranularidad" se
entienden valores de n inferiores a 2,5; por ejemplo,
comprendidos entre 0,2 y 2.
Además, en el caso de la fracción monogranular
A, es decir, la que tiene el diámetro característico de grano más
pequeño entre las A, B y C, es necesario que represente por lo
menos, el 40% en peso del total de áridos, es decir, de la suma de
A + B + C + D.
La incidencia del porcentaje de las fracciones B
y C no es de una importancia determinante a los efectos de la
presente invención; no obstante, se prefiere que cada fracción B y C
represente, por lo menos, el 10% en peso del total de A + B +
C.
Según una forma de realización preferida, el
reparto en porcentajes en peso de las tres fracciones A, B, C con
respecto a su suma, es la siguiente:
- Fracción A: de 50% a 70% en peso,
preferentemente de 55% a 65% en peso;
- Fracción B: de 10% a 20% en peso,
preferentemente de 12% a 18% en peso;
- Fracción C: de 18% a 32% en peso,
preferentemente de 21% a 29% en peso;
\vskip1.000000\baselineskip
En lo que se refiere al valor absoluto de
X_{0}, los márgenes útiles y no limitativos de referencia para
las fracciones A, B C son:
- Fracción A: 0,2 a 0,4 mm
- Fracción B: 0,6 a 0,8 mm
- Fracción C: 1,6 a 2,4 mm
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No obstante, en la presente invención puede
utilizarse cualquier fracción con un diámetro de grano
característico inferior a 4 mm, siempre que la proporción entre los
diámetros de grano característicos (X_{0C} / X_{0B}) y
(X_{0B} / X_{0A}) esté comprendida siempre entre 2,2 y 3,2, tal
como se ha mencionado anteriormente. El valor de X_{0} para la
fracción D, que no es de importancia determinante a efectos de la
invención, debe estar comprendido preferentemente entre 0,1 y 0,3
mm.
Con respecto al peso total de la composición en
seco, los áridos están incorporados en unos porcentajes en peso
comprendidos preferentemente entre el 40% en peso y el 60% en peso,
preferentemente entre el 45% en peso y el 55% en peso.
El aglomerante hidráulico se incorpora en las
composiciones de la presente invención en unos porcentajes en peso,
con respecto al total de la mezcla en seco, comprendidos
preferentemente entre el 35% en peso y el 45% en peso, más
preferentemente entre el 37% en peso y el 42% en peso.
El aglomerante hidráulico puede ser cualquier
cemento ordinario, tal como se describe según la norma UNI EN
197-1, por ejemplo, cemento Portland (CEM I). La
utilización de un cemento ordinario no debe entenderse sin embargo
como exclusiva; si el objetivo es en realidad la obtención de
morteros con características adicionales especiales, es posible
sustituir o mezclar el cemento ordinario por un cemento capaz de
añadir dichas características (por ejemplo, si el objetivo es el de
obtener un mortero que pueda ser vertido que tenga efectos
fotocatalíticos, es posible utilizar un cemento fotocatalítico, es
decir, un cemento que contenga una sustancia fotocatalítica
incorporada a granel, como por ejemplo, dióxido de titanio).
La escoria molida finamente se incorpora en un
cierto porcentaje en peso con respecto a la mezcla en seco total,
preferentemente comprendido entre el 0,1% en peso y el 20% en peso,
por ejemplo, entre el 5% en peso y el 15% en peso. La escoria puede
ser cualquier escoria de alto horno; por "molida finamente" se
entiende una escoria que se caracteriza por tener una finura Blaine
superior a 5.500 cm^{2}/g (determinada según la norma UNI EN
196-6). A la escoria definida anteriormente pueden
añadirse posiblemente pequeñas cantidades de otras sustancias de
naturaleza puzolánica (sustancias añadidas del Tipo II según la
norma UNI EN 206), por ejemplo, humo de sílice, puzolana natural,
cenizas volantes, etc.
La proporción en peso de aglomerantes/áridos,
incluyendo asimismo en el cálculo del aglomerante la escoria y las
posibles sustancias puzolánicas añadidas, debe estar comprendida
preferentemente entre 0,75 y 1,1, más preferentemente entre 0,90 y
1,05.
Los fluidificantes/superfluidificantes se
utilizan en porcentajes en peso comprendidos entre 0,2% en peso y
4% en peso con respecto al peso del aglomerante. Unos ejemplos de
estos aditivos pueden ser los compuestos de tipo melamínico,
naftalénico o acrílico utilizados habitualmente en composiciones de
cemento. Pueden utilizarse individualmente o mezclarse dos o más de
ellos entre sí. Los fluidificantes/superfluidificantes producidos,
pueden añadirse indiferentemente al inicio de la mezcla previa en
seco o pueden ser añadidos mezclados con agua en el momento de la
preparación del mortero. Los reguladores del fraguado se utilizan en
porcentajes en peso comprendidos entre 0,01% en peso y 0,4% en
peso, con respecto al peso total del aglomerante. A título de
ejemplo no limitativo, entre los reguladores del fraguado pueden
citarse: ácido cítrico, ácido bórico y ácido tartárico.
Además de los componentes mencionados
anteriormente, la composición que constituye el objetivo de la
presente invención puede contener diversos aditivos para permitir
una adaptación adecuada de las características del cemento a la
aplicación específica requerida. Como ejemplos de dichos aditivos
pueden citarse: productos impermeabilizantes, resinas orgánicas,
productos expansivos, productos que arrastran aire, etc. Dichos
productos son útiles pero no indispensables para el propósito de la
presente invención.
Las composiciones identificadas anteriormente se
mezclan con agua para obtener morteros de cemento con viscosidad
reducida y resistencia mecánica final elevada. Dichos morteros
constituyen un objetivo adicional de la presente invención.
Las proporciones de la mezcla con agua pueden
variar ampliamente: las proporciones no limitativas de referencia
están comprendidas entre 0,26 y 0,32, preferentemente entre 0,27 y
0,29. Por "proporción de mezclado con agua" o "proporción
agua/aglomerante" se entiende la relación entre la cantidad de
agua utilizada para formar el mortero (incluyendo el agua
posiblemente incluida por la adición de aditivos acuosos) y la
cantidad de aglomerante presente, tal como se ha definido
previamente, en que la cantidad de agua es el numerador y la
cantidad de aglomerante es el denominador.
Es importante destacar que los morteros según la
presente invención consiguen una fluidez elevada sin ser necesario
utilizar grandes cantidades de agua; en consecuencia, es posible
obtener productos finales endurecidos, con una elevada resistencia
mecánica final, gracias a la proporción agua/aglomerante
particularmente baja.
Los morteros según la presente invención pueden
producirse mediante cualquier procedimiento que considere la mezcla
de sus componentes: pueden emplearse los procedimientos y aparatos
usados habitualmente en la fabricación de morteros de cemento. La
temperatura a la que se realiza la mezcla de la composición en seco
con el agua, está comprendida generalmente entre 5ºC y 35ºC.
Las aplicaciones de utilización de los morteros
según la presente invención son las consideradas para los morteros
conocidos que pueden verterse, en que, los de la presente invención,
presentan la ventaja de una mejora de la fluidez y de una
resistencia final elevada. Constituyen unos ejemplos de dichas
utilizaciones la recuperación de obras deterioradas en edificios,
la consolidación de formaciones rocosas, los refuerzos
estructurales, la inyección en las conducciones de cables de acero
para postensado, la inmovilización de desechos tóxicos nocivos (por
ejemplo, amianto) y la fabricación de productos de cemento para ser
vertidos en moldes. Puede distinguirse una utilidad particular en
el caso de las obras de recuperación en edificios deteriorados, en
las que tiene mucha importancia la elevada resistencia mecánica
final del mortero. Otro sector particularmente favorecido es el de
la formación de productos basados en el cemento mediante moldes. En
este caso, el elevado grado de fluidez del mortero permite que la
masa fluida alcance de manera homogénea todos los intersticios que
su forma particular plantea, produciendo de este modo productos que
tienen una forma exacta incluso en el caso de formas complejas y
enrevesadas. Al mismo tiempo, la resistencia mecánica final elevada
permite la fabricación de elementos de paredes delgadas. Una
tecnología específica para el moldeo de productos de cemento que
queda mejorada de manera útil mediante la presente invención, es la
descrita en la patente Nº WO 03008166, incorporada en la presente
descripción como referencia. Según este procedimiento, las plantas
para el moldeo con moldes se alimentan con mortero en estado fresco
(sin fraguar). Después de la solidificación en el molde, se extrae
el producto y los moldes son reutilizados para un nuevo moldeo.
Estas plantas que habitualmente están diseñadas para la fundición
con metal fundido, no precisan la aplicación de vibraciones para
compactar la masa a moldear y en consecuencia el completo llenado
de los moldes y la compactación de la mezcla de cemento, debe
confiarse únicamente a las características de la fluidez del
mortero. La tecnología actual de moldeo en moldes de tierra
considera dos modalidades diferentes de moldeo: 1. moldeo abierto;
2. utilizando un canal de colada. En el primer caso el molde se
compone únicamente de un elemento que presenta una cara totalmente
abierta situada en la parte superior. En el segundo caso, por el
contrario, el molde está construido en dos mitades unidas entre sí
y el material debe fluir a través de un canal de colada para poder
llenar el molde. En ambos casos, es necesario que el mortero tenga
una capacidad elevada para compactarse teniendo en cuenta solamente
su propio peso. Asimismo es útil que, en el caso de productos que
precisan presentar un rendimiento mecánico particular, el mortero,
una vez vertido en los moldes, debe solidificarse desarrollando una
resistencia final elevada. Todos estos resultados se consiguen de
manera práctica mediante la presente invención.
La presente invención incluye asimismo nuevos
productos de cemento, obtenidos a partir de las nuevas composiciones
de cemento descritas anteriormente. Dichos productos se
caracterizan porque contienen el aglomerante hidráulico, el
regulador de fraguado, la escoria molida finamente y las fracciones
de áridos A, B, C, D tal como se han definido anteriormente y
poseen unas excelentes propiedades mecánicas. Otros objetivos
adicionales de la invención son:
(i) una mezcla previa en seco que puede
obtenerse mezclando el aglomerante hidráulico, la escoria molida
finamente, el fluidificante/superfluidificante, el regulador de
fraguado, y las fracciones de áridos A, B, C, D, tales como se han
definido anteriormente.
(ii) Un mortero que puede ser vertido, con una
fluidez elevada y un desarrollo de una resistencia elevada, que
puede ser obtenido mezclando entre sí el agua, el aglomerante
hidráulico, la escoria molida finamente, el
fluidificante/superfluidificante, el regulador de fraguado, y las
fracciones de áridos A, B, C, D, tal como se ha definido
anteriormente.
A continuación se describirá la presente
invención mediante los siguientes ejemplos no limitativos.
Se hace referencia a los siguientes morteros que
pueden ser vertidos, utilizados ampliamente:
MC1. Mortero con una base de MACFLOW (RHEOMAC
200) - MAC S.p.A.
MC2. MAPEGROUT COLABILE - MAPEI S.p.A.
MC3. MALTA ANTIRITIRO REOPLASTICA AUTOLIVELLANTE
(MORTERO REOPLÁSTICO AUTONIVELANTE Y
ANTI-CONTRACCIÓN) - SIRIOBETON A.C.
Los morteros a los que se hace referencia están
diseñados específicamente para proporcionar una resistencia
mecánica elevada, junto con características de buena capacidad de
vertido. La Tabla 2 siguiente, resume el rendimiento indicado en
las hojas técnicas de los productos. En particular, en el caso del
aglomerante MC1, se da el rendimiento de dos composiciones
diferentes:
MC1-A) rendimiento declarado en
pasta (mezcla consistente de aglomerante y agua, caracterizada por
una proporción agua/aglomerante = 0,32);
MC1-B) rendimiento hallado en el
mortero (mezcla constituida por aglomerante, áridos proporcionados
según la distribución de Füller y agua; proporción
aglomerante/árido = 1:1,25, proporción agua/ aglomerante =
0,38).
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(Comparación)
Se prepararon tres composiciones de referencia
(denominadas "Mix 75, Mix 76 y Mix 77") que contenían un
cemento Portland ordinario, escoria finamente molida y algunos
aditivos utilizados en compuestos de cemento, tales como lechada de
humo de sílice y superfluidificantes; los áridos utilizados en las
tres mezclas se caracterizaban por las distribuciones
granulométricas indicadas en la Figura 1 y descritas a continuación:
+++
Mix 75: distribución granulométrica
obtenida mediante la combinación de cuatro diferentes fracciones de
áridos, caracterizada por los parámetros X_{0} y n
indicados en la Tabla 2 siguiente. La misma tabla indica para cada
fracción el contenido en porcentaje en peso referido únicamente a la
mezcla del árido.
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Asimismo, el valor de r^{2} (índice de
determinación) para cada fracción está indicado en la Tabla 2, así
como también en las tablas siguientes. Dicho valor que está
comprendido siempre entre 0 y 1, es un índice de la bondad de la
interpolación de datos discretos, realizada mediante una función
determinada. En este caso específico, se refiere a la interpolación
de los datos experimentales del tamaño del grano, llevada a cabo
utilizando la ecuación RRSB. Su valor, que es próximo a 1, indica la
excelente adecuación entre dicha ecuación y las curvas
granulométricas consideradas.
Las relaciones dimensionales entre los valores
de X_{0} de A, B, C, y el índice n de monogranularidad
para las fracciones A, B, C, D, están de acuerdo con la presente
invención; sin embargo, a diferencia de las composiciones
reivindicadas, la Fracción A está presente en una magnitud inferior
al 40% en peso con respecto al total de los áridos.
Mix 76: distribución granulométrica
obtenida mediante la combinación de cuatro fracciones diferentes de
áridos, caracterizada por los parámetros X_{0} y n que
aparecen en la Tabla 3 a continuación. La misma tabla proporciona,
para cada fracción, el contenido en porcentaje en peso referido
únicamente a la mezcla de los áridos.
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Las relaciones dimensionales entre los valores
de X_{0} de A, B, C, y el índice n de monogranularidad
para las fracciones A, B, C, D, concuerdan con la presente
invención; sin embargo, a diferencia de las composiciones
reivindicadas, la Fracción A está presente en una magnitud inferior
al 40% en peso con respecto al total de los áridos y la fracción D
supera el 25% en peso del total de los áridos.
Mix 77: distribución granulométrica
obtenida mediante la combinación de cuatro fracciones diferentes de
áridos, caracterizada por los parámetros X_{0} y n que
aparecen en la Tabla 4 siguiente. La misma tabla proporciona para
cada fracción, el contenido en porcentaje en peso referido
únicamente a la mezcla de áridos.
En este caso, las relaciones dimensionales entre
los valores de X_{0} de A, B, C y el índice n de
monogranularidad de la fracción B, y la incidencia en el porcentaje
de las Fracciones A y D no están de acuerdo con la presente
invención.
Las composiciones mencionadas anteriormente Mix
75, Mix 76 y Mix 77 se mezclaron con agua, de tal manera que se
obtuvieron morteros con unas proporciones agua/cemento comprendidas
entre 0,29 y 0,31. Para cada mortero, se midieron, en estado sin
fraguar, la masa volumétrica y el período de flujo, siendo este
último factor el indicativo de la fluidez, y se determinó según lo
especificado a continuación.
El mortero, inmediatamente después de su
preparación, fue vertido (aproximadamente 1,1 litros) en un cono de
metal según la norma UNI EN 445 (cono de Marsh). Se halló a
continuación el período de flujo de un volumen conocido y
predeterminado de mortero (nominalmente 1 litro), a través de la
tobera situada en la posición correspondiente al vértice del
cono.
Los morteros fueron vertidos a continuación para
formar unos prismas que presentaban unas dimensiones de 40 x 40 x
160 mm, y de acuerdo con la norma UNI EN 196-1 (SIN
FRAGUAR). El mortero se mantuvo en los moldes colocados en un
ambiente climatizado (T = 20 \pm 2ºC; RH = 50 \pm 5% en peso)
hasta su extracción de los moldes transcurridas 24 horas del
moldeo. Algunas muestras se sometieron a ensayos de resistencia a la
compresión, mientras que las muestras restantes se conservaron en
agua a 20 \pm 2ºC para llevar a cabo ensayos de resistencia a la
compresión con unos períodos de realización más largos.
En las mismas muestras se midió el desarrollo de
la resistencia a la compresión a las 24 horas, a los 7 días y a los
28 días. Los resultados se exponen en la Tabla 5 siguiente.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Las composiciones de la Tabla 5 se definieron de
modo que se redujera al mínimo la viscosidad de las mezclas y, en
consecuencia los tiempos de fluencia, y limitar al mismo tiempo
cualquier posible fenómeno de segregación. En cualquier caso, debe
tenerse en cuenta que el período de flujo (89 a 106 s) resultó
totalmente insatisfactorio. Los resultados de la resistencia
mecánica final a la compresión (a los 28 días) y los proporcionados
por la flexión son sustancialmente comparables a los indicados en
la Tabla 1 para productos conocidos.
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Se preparó un mortero según la presente
invención (denominado en la presente descripción como MBVS)
utilizando unas cantidades de ingredientes equivalentes a las
utilizadas en los ejemplos de referencia; no obstante, en este caso
los parámetros X_{0}, n y el porcentaje de incidencia de
las diversas fracciones A, B, C, D concordaban con la presente
invención. En particular, se utilizó un árido del 90% en peso
obtenido mezclando tres fracciones distintas de áridos, indicados
en la Figura 2 con las letras A, B y C y tales que satisfacen los
requisitos ilustrados anteriormente.
La Tabla 6 indica la distribución granulométrica
de las tres fracciones A, B y C.
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La Tabla 7 indica los parámetros característicos
de las curvas de distribución granulométrica ilustradas en la
Figura 2. La misma tabla indica, para cada fracción, el contenido en
porcentaje referido únicamente a la mezcla de áridos.
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A partir de un análisis de la Tabla 7 puede
observarse que las tres fracciones A, B y C se caracterizan por un
valor del parámetro n > 4,0, lo que confirma la sustancial
monogranularidad de las distribuciones. Los diámetros de grano
característicos para las dos distribuciones son respectivamente
iguales a 0,27 mm, 0,73 mm y 2,00 mm. Las proporciones entre los
diámetros de grano característicos de las dos distribuciones
son:
X_{0C} /
X_{0B} =
2,74
X_{0B} /
X_{0A} =
2,70
Los datos de la composición, los valores de la
masa volumétrica, de la fluidez del mortero (expresada en términos
de período de flujo a través del cono Marsh), y los valores de la
resistencia del producto en estado endurecido se exponen en la
Tabla 8 siguiente.
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Tal como se deduce de la Tabla 8, el período de
flujo (60 s, que indica un grado elevado de fluidez) era
completamente diferente y más bajo que los medidos en las
composiciones de referencia (89 a 106 s). De este modo se consiguió
una fluidez considerablemente más elevada con respecto a las
composiciones ilustradas en la Tabla 5. Aparte de los diferentes
tamaños de grano de los áridos, las diversas composiciones
analizadas eran sustancialmente equivalentes desde el punto de
vista cualitativo y cuantitativo. En particular, la proporción
agua/cemento utilizada se mantuvo comprendida entre 0,29 y 0,31, y
las cantidades de superfluidificantes se mantuvieron en la zona del
0,2%. El pronunciado incremento de fluidez del mortero fue de este
modo una consecuencia de las modificaciones realizadas en el tamaño
de grano de los áridos. Puede destacarse además que dicho incremento
sustancial en la fluidez corresponde a un considerable incremento
de la resistencia mecánica tanto a la compresión como a la flexión.
El desarrollo de la resistencia hasta los elevados valores finales,
es de una importancia primordial para el objetivo de resolver los
problemas tratados mediante la presente invención y ampliamente
comentados en la anterior descripción detallada.
Los valores de la fluidez observados en el caso
del mortero MBVS son compatibles con su utilización para la
conformación de productos homogéneos en moldes de moldeo, sin
aplicación alguna de vibración para sedimentar la masa.
Cuando los productos se someten a ensayos de
congelación/descongelación (según UNI 7087), presentan después de
300 ciclos, un factor de degradación próximo a 1,0 lo que indica una
buena resistencia a la congelación.
El mortero del Ejemplo 2 se utilizó para
fabricar productos de cemento mediante su vertido en moldes de
fundición en tierra, en una planta normalmente utilizada para el
moldeo de productos metálicos.
El aparato (Disamatic, fabricado por Disa
Industries, Herlev, DK) presentaba una capacidad máxima de
producción de 480 piezas por hora. El tiempo necesario para el
llenado de los moldes con el mortero era muy similar al tiempo
empleado en el caso de la colada de metal fundido; el llenado de los
moldes era homogéneo. Las características de los productos
producidos fueron las siguientes:
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Tubo (longitud 500 mm, espesor 11 mm), peso 10
kg
Tubo curvado a 90º, peso 10 kg.
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\bullet WO 03008166 A [0042]
Claims (18)
1. Mezcla previa en seco que comprende un
aglomerante hidráulico, escoria finamente molida, un fluidificante
y/o un superfluidificante, un regulador de fraguado y áridos
caracterizados del siguiente modo:
(i) los áridos están constituidos dentro del 75
al 95% en peso, por tres fracciones monogranulares (A, B, C) que
presentan un diámetro característico de grano que aumenta
progresivamente de A a B a C;
(ii) la proporción entre los diámetros
característicos de grano de las fracciones C y B está comprendida
entre 2,2 y 3,2;
(iii) la proporción entre los diámetros
característicos de grano de las fracciones B y A está comprendida
entre 2,2 y 3,2;
(iv) la parte restante de áridos (5 a 25% en
peso) se compone de una cuarta fracción (D) que tiene una
monogranularidad baja; y
(v) la fracción A representa por lo menos, el
40% en peso del total de los áridos presentes en la mezcla previa
en seco.
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2. Mezcla previa según la reivindicación 1, en
la que la proporción entre los diámetros característicos de los
granos de las fracciones C/B y/o B/A está comprendida entre 2,5 y
3,0.
3. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 y
2, en la que las fracciones A, B, C representan del 85 al 92% en
peso del total de áridos, y la fracción D representa del 8 al 15% en
peso del total de áridos.
4. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
3, en la que el reparto en porcentajes del peso de las tres
fracciones A, B, C con respecto a su suma es el siguiente:
- Fracción A: del 50% en peso al 70% en
peso;
- Fracción B: del 10% en peso al 20% en
peso;
- Fracción C: del 18% en peso al 32% en
peso;
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5. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
4, en la que la división en porcentajes del peso de las tres
fracciones A, B, C con respecto a su suma es la siguiente:
- Fracción A: del 55% en peso al 65% en
peso;
- Fracción B: del 12% en peso al 18% en
peso;
- Fracción C: del 21% en peso al 29% en
peso;
\vskip1.000000\baselineskip
6. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
5, en la que el diámetro característico de grano X_{0} de las
diferentes fracciones de los áridos es la siguiente:
- Fracción A: de 0,2 a 0,4 mm;
- Fracción B: de 0,6 a 0,8 mm;
- Fracción C: de 1,6 a 2,4 mm;
- Fracción D: de 0,1 a 0,3 mm.
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7. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
6, en la que los áridos en conjunto representan desde el 40% en
peso hasta el 60% en peso de la mezcla previa seca.
8. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
7, en la que el aglomerante hidráulico es un cemento Pórtland.
9. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
8, en la que los fluidificantes/superfluidificantes son compuestos
de tipo melamínico, naftalénico o acrílico.
10. Mezcla previa según las reivindicaciones 1 a
9, en la que los reguladores de fraguado son ácido cítrico, ácido
bórico y ácido tartárico.
11. Mortero de cemento que puede verterse que
comprende agua, un aglomerante hidráulico, escoria molida finamente,
un fluidificante y/o un superfluidificante, un regulador del
fraguado y áridos, caracterizado de la forma siguiente:
(i) los áridos están constituidos en lo que se
refiere al 75 a 95% en peso, por tres fracciones altamente
monogranulares (A, B, C) que presentan un diámetro de grano
característico que se incrementa progresivamente desde A a B y a
C;
(ii) la proporción entre los diámetros de grano
característicos de las fracciones C y B está comprendida entre 2,2
y 3,2;
(iii) la proporción entre los diámetros de grano
característicos de las fracciones B y A está comprendida entre 2,2
y 3,2;
(iv) la parte restante de árido (5 a 25% en
peso) se compone de una cuarta fracción que tiene una
monogranularidad baja; y
(v) la fracción A representa, por lo menos, el
40% en peso del total de los áridos presentes en el mortero.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Utilización de una mezcla previa seca según
las reivindicaciones 1 a 10, para la preparación de morteros que
pueden ser vertidos con un alto grado de fluidez y un desarrollo de
una resistencia elevada.
13. Utilización de un mortero que puede ser
vertido según la reivindicación 11, para aplicaciones en el sector
del cemento.
14. Utilización según la reivindicación 13, para
las obras de recuperación en edificios deteriorados, para la
consolidación de formaciones rocosas, para refuerzos estructurales,
para inyección en las conducciones de cables de acero para
postensado, para la inmovilización de desechos tóxicos y nocivos
(por ejemplo, amianto) y para la fabricación de productos de
cemento mediante su vertido en moldes.
15. Utilización según la reivindicación 14, en
la que dichos moldes son moldes para la fundición en tierra.
16. Procedimiento para la preparación de un
mortero que puede ser vertido con un grado de fluidez elevado,
caracterizado por la mezcla entre sí, de agua y los
componentes de la mezcla previa seca definida en las
reivindicaciones 1 a 10.
17. Procedimiento para la preparación de
productos de cemento, caracterizado por el vertido y la
solidificación de un mortero en moldes apropiados según la
reivindicación 11.
18. Producto de cemento que puede obtenerse
mediante el procedimiento descrito en la reivindicación 16.
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