ES2304380T3 - Revestimiento para la rehabilitacion de sistemas de aguas residuales. - Google Patents

Abstract

Un revestimiento bicapa (11) para revestir estructuras (20) de hormigón, que comprende: una capa superficial (25) y una capa de barrera (30), estando dicha capa de barrera dispuesta sobre dicha capa superficial y sin ninguna partícula de acoplamiento entre ellas; y que se caracteriza porque dicha capa superficial (25) y dicha capa de barrera (30) comprenden una espuma cada una.

Description

Revestimiento para la rehabilitación de sistemas de aguas residuales.

Antecedentes del invento Campo del invento

El invento se refiere en general a la rehabilitación o reparación de componentes de sistemas de aguas residuales, tales como arquetas, tuberías de residuos, estaciones de elevación o clarificadores, mediante la aplicación de un revestimiento multicapa. Más particularmente, el invento se refiere a la rehabilitación de dichos sistemas en los que el revestimiento multicapa es aplicado mediante pulverización y comprende al menos una capa superficial y una capa de barrera. Incluso más particularmente, el invento comprende un tal revestimiento en el que la capa superficial está compuesta de una espuma de uretano, la capa de barrera está compuesta de una poliurea y una mezcla de isocianato de polímero. Alternativamente, la capa superficial puede ser una resina epoxidica y la capa de barrera una espuma de poliurea. En una segunda realización, el invento se refiere a un revestimiento multicapa compuesto de una primera capa de barrera, una capa superficial y una segunda capa de barrera.

Descripción de la técnica anterior

El deterioro de componentes de sistemas de aguas residuales es un problema creciente y grave. Estos componentes, originalmente construidos de ladrillos, bloques u hormigón desarrollan fugas, grietas y agujeros debido a la edad, erosión, corrosión e intrusión de agua subterránea. Las fugas de arquetas antiguas y tuberías de residuos contaminan el medio ambiente y a veces dan lugar a daños catastróficos por los costos de limpieza y de reparación.

Muchas estructuras de hormigón, tales como zonas de contención o estanques, requieren un revestimiento que impida la fuga de material contenido dentro del hormigón y suelo adyacente y para impedir la corrosión o el deterioro del hormigón del material, que con frecuencia es corrosivo y/o tóxico. Debido al tamaño de la mayoría de estas estructuras, un revestimiento preformado es a la vez impracticable y caro. Por tanto, sería beneficioso un pulverizado sobre el revestimiento que pueda ser aplicado con relativa rapidez, facilidad y a un costo reducido.

Ya que el costo de reparar los componentes es típicamente mucho menor que el costo de reemplazarlos, se han desarrollado muchas técnicas para reparar y rehabilitar componentes de sistemas de aguas residuales. Por ejemplo, se conoce remoldear arquetas y similares por medio del uso de moldes y hormigón colado, tal como se muestra en la patente americana Nº 5.032.197, concedida a Trimble. Debido a que este proceso emplea mucha mano de obra, muchas técnicas utilizan recubrimientos aplicados mediante pulverizado. Por ejemplo, Strong enseña en la patente americana Nº 5.002.438 el uso de hormigón pulverizado para formar un revestimiento dentro de una estructura que se está deteriorando. Se conocen también revestimientos aplicados mediante pulverización de resina epoxidica, acrílicos o de poliuretano, igual que el uso de sustratos impregnados de resina, tales como fieltro, como se enseña en la patente americana Nº 5.017.258, concedida a Brown et al. Los sistemas aplicados actuales mediante pulverización sufren problemas de humedad, desestratificación, contracción y debilidad estructural, que aparecen debido al medio ambiente típico que se encuentra en la operación de reparación.

La patente americana Nº 5.618.616, concedida a Hume, describe una técnica y un dispositivo para rehabilitar componentes de sistemas de aguas residuales en los que se usa un revestimiento multicapa para proporcionar resistencia estructural e integridad a los componentes. El revestimiento multicapa de Hume se compone de una capa de imprimación, una primera capa de barrera contra la humedad, una capa de espuma y una segunda capa de barrera contra la humedad. La capa de imprimación es aplicada directamente a la superficie de los componentes de sistemas de aguas residuales y puede ser aplicada a una superficie húmeda. Típicamente, la capa de imprimación es un material de resina epoxidica.

Es un objetivo de este invento proporcionar una técnica y una estructura de revestimiento particular para reparar componentes de sistemas de aguas residuales que sea aplicada mediante pulverización y no sufra los problemas relacionados con humedad, desestratificación, contracción y debilidad estructural.

Es un objetivo adicional proporcionar un invento tal que aumente la integridad estructural del componente reparado debido a la composición única de las capas dentro del estratificado de multicapa aplicado al componente.

Es todavía otro objetivo adicional proporcionar un invento tal que pueda ser aplicado a cualquier superficie con forma que tenga cualquier número de irregularidades y que tenga un tiempo breve de curación.

De acuerdo con el documento WO 01/68997, se proporciona un revestimiento bicapa para revestir estructuras de hormigón preexistentes, que comprende:

una capa superficial y una capa de barrera, estando dispuesta dicha capa de barrera sobre dicha capa superficial y sin ninguna partícula de acoplamiento entre ellas. El invento presente se caracteriza porque dicha capa superficial y dicha capa de barrera comprenden una espuma cada una.

El invento es un dispositivo para rehabilitar o reparar componentes de sistemas de aguas residuales y similares y/o para revestir otras estructuras de hormigón, tales como zonas de contención de hormigón y puede comprender un revestimiento multicapa aplicado mediante pulverización que obture los componentes y proporcione integridad estructural. La capa superficial puede ser aplicada a una superficie seca que haya sito tratada previamente, típicamente una superficie de hormigón o de cemento. La capa de barrera es aplicada a la capa superficial. La combinación de la capa superficial y la capa de barrera puede proporcionar resistencia estructural y rigidez al revestimiento curado, dependiendo de la combinación específica de los materiales de revestimiento usados. Tanto la capa superficial como la capa de barrera son típicamente de un material de curado rápido. De preferencia, la capa superficial es una espuma de uretano y la capa de barrera es una mezcla de poliurea e isocianato. La capa superficial puede ser también una resina epoxidica y la capa de barrera una espuma de poliurea.

De acuerdo con un segundo aspecto del invento presente, se proporciona un método para revestir estructuras de hormigón preexistentes, que comprende:

limpiar una superficie de la estructura de hormigón

aplicar una capa superficial y una capa de barrera sobre la estructura de hormigón, estando dicha capa de barrera dispuesta sobre dicha capa superficial; y que se caracteriza porque dicha capa superficial y dicha capa de barrera comprenden una espuma cada una.

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La Figura 1 es una vista en perspectiva de un corte transversal de una porción del revestimiento bicapa según está aplicado a un sustrato de hormigón.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un corte transversal de una porción del revestimiento multicapa según está aplicado a un sustrato de hormigón.

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un corte transversal de una porción del revestimiento de espuma según está aplicado a un sustrato de hormigón.

Los revestimientos del invento presente son aplicados mediante pulverización usando técnicas de aire comprimido convencionales para rehabilitar y reparar sistemas de aguas residuales deteriorados o para revestir de otro modo, estructuras de hormigón. Los componentes de revestimiento tienen velocidades de curación rápidas y los revestimientos curados proporcionan típicamente resistencia e integridad estructural a los componentes revestidos.

Los componentes de sistemas de aguas residuales, tales como arquetas, tuberías de residuos, estaciones de elevación o bombeo y depósitos de decantación, se degradan y deterioran con el tiempo, dando lugar a pérdida de integridad y fugas de componentes líquidos en el medio ambiente. De manera parecida, muchas otras estructuras similares de hormigón o metal se deterioran y necesitan ser reparadas de una manera rápida y efectiva. Muchas estructuras de hormigón, como las zonas de contención de hormigón, pueden necesitar revestimiento para impedir filtraciones, fugas o deterioro de los materiales, frecuentemente tóxicos o corrosivos, contenidos en ellas.

Como se muestra en la representación en sección de la Figura 1, el invento comprende un revestimiento bicapa 11 aplicado a un sustrato 20 de hormigón, ladrillos, bloques, metal o similares. Típicamente, el sustrato 20 es una arqueta o tubería de residuos deteriorada que tiene una superficie irregular con grietas o agujeros, pero puede ser cualquier sustrato que necesite protección, tal como una estructura de contención de hormigón. El revestimiento 11 comprende en una primera realización una capa superficial 25 y una capa de barrera 30. En una segunda realización, y como se muestra en la Figura 2, el revestimiento 10 puede comprender también una primera capa de barrera 12, una capa superficial 13 y una segunda capa superficial 14. Se aplica el revestimiento 10 para que cubra toda la superficie interna del sustrato 20, que usualmente es en general de configuración tubular, aunque es posible cualquier forma o configuración y la técnica es aplicable independientemente de la forma particular del sustrato.

En la primera realización del invento, se prepara inicialmente la superficie del sustrato 20 usando agua a alta presión o chorro de arena abrasiva para retirar todos los contaminantes duros, cualquier microorganismo o materia viva, tal como moho, verdín, etc., y cualquier material suelto, degradado, del propio sustrato. La superficie del sustrato 20 es secada a continuación usando calor. El procedimiento de secado elimina la necesidad de usar una imprimación para tratar la superficie del sustrato, como en la técnica anterior. La capa superficial 25 es aplicada directamente al sustrato 20. El calor para secar la superficie del sustrato puede ser proporcionado por cualquier método conocido en la técnica. Los pasos de abrasión y secado dan lugar a una superficie limpia con una superficie optimizada para la adherencia del revestimiento. Cuando se usa una resina epoxidica como capa superficial, el sustrato superficial no necesita ser secado antes de la aplicación de la capa superficial. A continuación de la capa superficial 25 se aplica una pulverización usando dispositivos de pulverización por aire comprimido convencionales. En una realización, la capa superficial 25 está preferentemente compuesta de una mezcla de poliuretano que se convierte rápidamente en espuma y cura tras salir de la boquilla de pulverización del equipo de aplicación. De preferencia, el material de espuma es principalmente de células cerradas y tiene un tiempo de formación de menos de 30 segundos y preferentemente menos de 10 segundos. La capa superficial 25 es aplicada para que tenga un espesor en seco de al menos 12.700 micrones, aunque la capa superficial puede ser más espesa en su totalidad o en zonas seleccionadas, si fuera necesario. En otra realización, puede usarse un material de resina epoxidica para formar la capa superficial. Dependiendo del espesor de la capa superficial 25 y del material del sustrato específico a ser cubierto, cuando se aplica la capa superficial puede crearse una superficie de revestimiento más lisa, llenando su masa cualquier agujero, depresión o grieta de la superficie del sustrato 20.

Finalmente, se aplica mediante pulverización la capa de barrera 30 sobre toda la capa superficial 25. La capa de barrera 30 puede ser una mezcla de polímero de componentes separados que se mezclan cuando salen de la boquilla del pulverizador, reaccionando los componentes para formar un material duro en cuanto se curan. De preferencia, se utiliza una mezcla de componente de poliurea y un componente de isocianato, siendo los dos componentes formulados para que tengan viscosidades similares. En una realización alternativa, la capa de barrera 30 puede ser una espuma de poliurea. De preferencia, la capa de barrera 30 es aplicada a un espesor de película seca preferentemente entre 1.016 a 2.032 micrones y, más preferentemente, un espesor de 1.524 micrones. Debe entenderse, sin embargo, que las características específicas de la capa de barrera son dictadas por la aplicación específica. El material usado para la capa de barrera debe tener un tiempo para convertirse en gel inferior a unos pocos segundos y preferentemente menos de tres segundos, con un tiempo total de curación menor de 60 segundos y preferentemente menor de 30 segundos, teniendo una contracción mínima durante la curación. Esta curación rápida es necesaria para asegurar la integridad de la capa de barrera, incluso cuando se aplique en condiciones que no sean las óptimas. La mezcla preferida de poliurea e isocianato tiene una resistencia a la tracción mayor de 10,34 Mpa, un porcentaje de alargamiento de 125%, una resistencia al desgarramiento de 2,41 Mpa, una dureza Shore D de 55 y un módulo 100% mayor que 1500. La capa de barrera es impermeable al agua y otros fluidos siendo una capa rígida estructuralmente adherida al sustrato para que permanezca adherida bajo condiciones de ensayo de tracción mayores de
20,07 Mpa.

En una segunda realización del invento, como se muestra en la Figura 2, el revestimiento 10 está compuesto de una primera capa de barrera 12, una capa superficial 13 y una segunda capa de barrera 14. Las capas de barrera tienen las mismas propiedades que se han descrito para la capa de barrera de la primera realización. Igualmente, la capa superficial 13 de la segunda realización es idéntica a la capa superficial 25 de la primera realización.

La superficie del sustrato 20 está preparada como se ha descrito previamente, siendo la primera capa de barrera 12 aplicada a ella mediante pulverización. La capa superficial 13 es aplicada seguidamente para cubrir completamente la primera capa de barrera 12. La segunda capa de barrera 14 es aplicada seguidamente para cubrir la capa superfi-
cial 13.

El revestimiento 10 resultante de una u otra realización es una barrera impermeable al agua, fuertemente adherida al sustrato que impide que se fuguen líquidos fuera del sistema de aguas residuales o estructura de hormigón e impide también que el agua subterránea entre en el sistema. Más importante para la longevidad, el revestimiento 10 es un miembro estructural que refuerza los componentes del sistema de agua independientemente de la extensión del deterioro o de la extensión de la exposición a sustancias o materiales corrosivos. Los revestimientos impermeables al agua usados previamente, tanto si se componen de resina epoxidica, acrílico, poliuretano o sustratos impregnados de resina, no se adhieren con fuerza al sustrato y tienden a delaminarse con el paso del tiempo. Estos revestimientos típicos no refuerzan o proporcionan ninguna resistencia estructural a los componentes del sistema. Los revestimientos del invento presente no sólo crean una barrera líquida, sino que aumentan también la resistencia de los componentes del sistema de agua residuales al proporcionar un miembro de refuerzo que es estructuralmente rígido debido a su composición en capas.

El revestimiento de la segunda realización es un panel de superficie tensada, que comprende una capa interna de espuma estructuralmente rígida, pegada por dos capas superficiales adheridas -una primera capa de barrera contra la humedad y una segunda capa de barrera contra la humedad- que están sometidas a tensión debido a la velocidad rápida de curación del material cuando es aplicado. Este corto tiempo de curación no permite que disminuyan los esfuerzos internos creados por la pequeña contracción durante la curación, como ocurre con películas de pulverización con largos tiempos de curación. Los principios de paneles de superficie tensada, bien conocidos en la industria de construcción para paredes de grandes edificios, proporcionan un miembro estructural con resistencia estructural aumentada e integridad de múltiples factores superior a la de los componentes individuales por separado. Por tanto, la combinación de panel de superficie tensada creada por la combinación multicapa de la primera capa de barrera contra la humedad, la capa interna de espuma y la segunda capa de barrera contra la humedad adheridas al componente del sistema de aguas residuales da lugar a un componente reparado de características estructurales excepcionales debido a las propiedades de refuerzo del revestimiento, y es un sistema muy mejorado respecto a los que se usan
actualmente.

Como se muestra en la Figura 3, el revestimiento 10 puede incluir una capa única 40 de espuma aplicada directamente a la superficie de hormigón 20. De preferencia, la superficie de hormigón 20 es primero preparada por medios tales como lavado de presión, seguido de secado. Típicamente, se seca la superficie usando calor. La capa 40 de espuma es aplicada seguidamente usando cualquier método adecuado conocido en la industria. La espuma es preferentemente una espuma de poliurea o una espuma de poliuretano. Cuando la espuma se seca y cura, forma una capa 42 dura, interior, un núcleo estructural y aislante 44 y una capa de unión exterior 46. La capa interior 42 es típicamente impermeable al agua y a cualquier otro compuesto químico corrosivo o tóxico que pueda estar contenido o fluir a través del sistema revestido. La capa interior 42 puede proporcionar también alguna rigidez e integridad estructural al revestimiento. El núcleo intermedio 44 es típicamente de estructura celular y proporciona resistencia y estabilidad al revestimiento, así como proporciona un efecto de aislamiento debido al aire atrapado en la estructura celular del núcleo. La capa exterior o de unión 46 interactúa directamente con la superficie del sustrato, formando típicamente una unión mecánica con ella y manteniendo el revestimiento con seguridad contra el sustrato. La capa exterior 46 puede prevenir también la filtración de material indeseable al sistema.

Se ha de entender que personas expertas en la técnica puedan conocer variaciones obvias y equivalentes, así como sustituciones. El auténtico alcance y definición del invento es por tanto el que se indica en las reivindicaciones siguientes.

Claims (7)

1. Un revestimiento bicapa (11) para revestir estructuras (20) de hormigón, que comprende:

una capa superficial (25) y una capa de barrera (30), estando dicha capa de barrera dispuesta sobre dicha capa superficial y sin ninguna partícula de acoplamiento entre ellas; y que se caracteriza porque

dicha capa superficial (25) y dicha capa de barrera (30) comprenden una espuma cada una.

2. El revestimiento (11) de la reivindicación 1, en el que una de dichas espumas comprende poliuretano.

3. El revestimiento (11) de la reivindicación 1, en el que una de dichas espumas comprende poliurea.

4. El revestimiento (11) de la reivindicación 1, en el que dicha capa de barrera (30) tiene un tiempo de curación de menos de 60 segundos.

5. El revestimiento (11) de la reivindicación 1, en el que dicha capa de barrera (30) tiene un espesor menor de 2.032 micrones.

6. El revestimiento (11) de la reivindicación 1, en el que una de dichas espumas comprende una resina epoxidica.

7. Un método para revestir estructuras (20) de hormigón preexistentes, que comprende:

limpiar una superficie de la estructura de hormigón,

aplicar una capa superficial (25) y una capa de barrera (30) sobre la estructura (20) de hormigón, siendo dispuesta dicha capa de barrera sobre dicha capa superficial; y que se caracteriza porque

dicha capa superficial (25) y dicha capa de barrera (30) comprenden una espuma cada una.