ES2313675T3 - Procedimiento para la consolidacion y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes y construcciones que se encuentran al menos parcialmente en aguas en movimiento, por medio de materiales compuestos que comprenden particulas minerales y una resina epoxido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes y construcciones que se encuentran al menos parcialmente en aguas en movimiento, caracterizado porque se consolida y asegura la orilla, el talud, la pendiente o la construcción por medio de materiales compuestos de una resina epóxido y partículas minerales sueltas.

Description

Procedimiento para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes y construcciones que se encuentran al menos parcialmente en aguas en movimiento, por medio de materiales compuestos que comprenden partículas minerales y una resina epóxido.

Objeto de la invención es un procedimiento para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes y construcciones que se encuentran al menos parcialmente en aguas en movimiento, como elementos de apoyo y elementos de construcción por medio de materiales compuestos de partículas minerales, con preferencia piedras, especialmente grava, y una resina epóxido.

La consolidación de orillas, especialmente de pendientes de orillas, es con frecuencia necesaria para la regulación de aguas corrientes. También en nuevas construcciones y especialmente en el saneamiento de vías fluviales y diques de contención debe realizarse la mayoría de las veces una consolidación de zonas de la orilla.

Hasta ahora, para fines de saneamiento de este tipo se han prefabricado cuerpos compuestos de grava y hormigón de alta calidad y se han colocado en el lugar de aplicación. Sin embargo, en este procedimiento no es posible un saneamiento de zonas dañadas de la orilla en el lugar de aplicación. Además, los componentes tienen en su mayor parte un peso muy alto. Otro inconveniente del hormigón es la falta de elasticidad. Esto conduce a que el hormigón no pueda resistir tensiones y estos materiales compuestos se desprenden fácilmente.

Una posibilidad para el saneamiento de zonas dañadas de la orilla en el lugar de aplicación consiste en la utilización de formulaciones de alquitrán u hormigones líquidos o morteros líquidos endurecibles, que han sido descargados sobre las gravas de roca a consolidar de las pendientes de las orillas. Con este procedimiento se puede conseguir una consolidación de las pendientes de las orillas durante un cierto periodo de tiempo. No obstante, aparece sobre todo el inconveniente ecológico, en el sentido de que en el transcurso del tiempo se pueden liberar compuestos fenólicos u otros compuestos perjudiciales para el medio ambiente a partir del alquitrán. Además, en estos tipos de procedimientos se obtienen estructuras totalmente libres de huecos. Las cavidades eventualmente contenidas en el interior en la zona de la orilla son rellenadas en este caso.

Se conoce de la misma manera la utilización de poliuretanos para la producción de cuerpos moldeados con sustancias inherentes minerales así como para la consolidación de capas de roca, especialmente en la explotación minera.

Así, por ejemplo, el documento DE 35 02 997 describe un procedimiento para la consolidación de formaciones geológicas en la explotación minera a través de espumas de poliuretano. En este caso, se realizan en la formación a consolidar unos taladros perforados, que son rellenados con la mezcla de los componentes líquidos para la reacción de poliuretano y se cierran a continuación. El poliuretano se espuma y se distribuye de esta manera en las grietas de la formación de roca.

Por medio del endurecimiento siguiente de la espuma de poliuretano se consolida la formación. Sin embargo, un procedimiento de este tipo no se puede aplicar en el saneamiento de pendientes, especialmente de pendientes de orillas, puesto que allí no es deseable una espumación, dado que la penetración de agua en la espuma provocaría con el tiempo una destrucción de la espuma.

En el documento DE 102 41 293 se describe un procedimiento para la consolidación de orillas. En este caso, se aplica un poliuretano compacto hidrófilo sobre la parte de la orilla, que debe consolidarse. Esto presupone, sin embargo, una superficie uniforme de la sección correspondiente de la orilla.

En otra forma de realización de este procedimiento se producen cuerpos moldeados, introduciendo piedra, con preferencia grava, en un molde y aplicando a continuación el sistema de poliuretano, por el que se entiende la mezcla de reacción líquida de los componentes de partida del poliuretano. Los cuerpos moldeados que se obtienen después del endurecimiento se pueden colocar sobre la pendiente de la orilla.

No obstante, en ambos casos apenas se puede realizar una distribución uniforme del poliuretano sobre la roca. Durante la aplicación del sistema sobre la pendiente de la orilla se puede conseguir, además, especialmente en el caso de un sustrato irregular, una consolidación insuficiente de la pendiente.

El cometido de la invención era encontrar un procedimiento sencillo para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes o de construcciones que se encuentran al menos en parte en aguas en movimiento, en el que se puede conseguir una alta consolidación de la orilla y en el que la orilla consolidada resiste también una carga mecánica alta.

El cometido se ha podido solucionar porque se consolida y asegura la orilla, el talud, la pendiente o la construcción por medio de materiales compuestos de una resina epóxido y partículas minerales sueltas. A tal fin, se aplican los componentes de partida líquidos de la resina epóxido sobre las partículas minerales y se endurece la resina epóxido. Así, por ejemplo, en una primera etapa en un dispositivo de mezcla se mezclan los componentes de partida líquidos de una resina epóxido con partículas minerales y en una segunda etapa se aplica esta mezcla sobre la sección de la orilla a consolidar o en las construcciones que se encuentran al menos en parte en aguas en movimiento, como elementos de apoyo y elementos de construcción. Además, se puede introducir la mezcla de una resina epóxido con partículas minerales también en un molde, en el que se endurece la resina epóxido. El cuerpo moldeado obtenido se coloca entonces sobre la sección de la orilla a consolidar o en las construcciones que se encuentran al menos en parte en aguas en movimiento, como elementos de apoyo y elementos de construcción.

Por lo tanto, objeto de la invención es un procedimiento para la producción de un material compuesto a partir de una resina epóxido y partículas minerales sueltas, que comprende las etapas:

a)

mezclar las partículas minerales sueltas con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido en una mezclador,

b)

descargar este mezcla desde la mezcladora,

c)

endurecimiento de la resina epóxido.

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En las partículas minerales sueltas se trata de una manera preferida de piedras, de una manera especialmente preferida de grava, especialmente de grava de granito. Las partículas minerales tienen con preferencia un tamaño de 0,1 a 50 cm, de una manera especialmente preferida de 1 a 50 cm, más preferido de 1 a 20 cm, de una manera especialmente preferida de 2 a 15 cm, especialmente de 2,5 a 6,5 cm.

Como mezcladora para la mezcla de las partículas minerales sueltas con los componentes de partida de la resina epóxido se pueden emplear, en principio, todos los aparatos, con los que es posible una reticulación en gran medida completa de las partículas minerales con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido. Se han revelado como especialmente adecuadas las mezcladoras que están constituidas por un depósito abierto, por ejemplo un tambor, que está provisto con preferencia con estructuras internas. Para la mezcla se puede desplazar el tambor en rotación o se pueden mover las estructuras internas.

Se conocen tales mezcladoras y se emplean, por ejemplo, en la industria de la construcción para la producción de mezclas de hormigón.

Cuando se aplica la mezcla directamente sobre la superficie a consolidar, puede ser ventajoso colocar la mezcladora en un vehículo, por ejemplo un tractor, una cargadora frontal o un camión. En esta forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención se puede transportar la mezcladora en cada caso hacia el lugar, en el que debe emplearse. Después de vaciar la mezcladora se puede distribuir la mezcla manualmente, por ejemplo por medio de rastrillos.

En una forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, se realiza la mezcla de las partículas minerales con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido de forma continua. A tal fin, se introducen las partículas minerales y los componentes de partida líquidos de la resina epóxido en la mezcladora y se descargan las partículas minerales humedecidas de forma continua. En este tipo de procedimiento debe procurarse que las sustancias de aplicación permanezcan en la mezcladora hasta que se puede realizar una humidificación suficiente de las partículas minerales. De una manera más conveniente, un dispositivo de mezcla de este tipo se puede mover a lo largo de las secciones a consolidar a una velocidad tal que las partículas minerales humedecidas con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido son descargadas en una cantidad tal desde la mezcladora, como se necesita para la consolidación. También es posible accionar la instalación de mezcla continua de forma estacionaria y transportar las partículas minerales humedecidas descargadas desde la mezcladora hacia el lugar deseado.

En otra forma de realización de la configuración continua del procedimiento de acuerdo con la invención, la mezcladora puede ser un tambor giratorio, en el que se introducen continuamente partículas minerales. Este tambor está equipado con toberas, que distribuyen de forma continua los componentes de partida de la resina epóxido sobre las partículas minerales. La rotación del tambor se ocupa en este caso de una buena mezcla de la resina epóxido y las partículas minerales. A través de una abertura en el extremo del tambor se descargan entonces de forma continua los compuestos de resina epóxido y partículas minerales. El tambor giratorio puede estar en este caso horizontal, pero también en diferentes ángulos, para transportar la descarga.

En otra forma de realización del procedimiento continuo se transportan las partículas minerales de una manera continua sobre una cinta transportador, que es conducida a través de un túnel. Éste dispone de orificios, a través de los cuales se descargan de forma continua las sustancias de partida de la resina epóxido sobre las partículas minerales. En el extremo de la cinta transportadora, las partículas minerales caen entonces en un tambor de mezcla abierto, que descarga el material compuesto a velocidad de transporte regulable.

El espesor de la capa formada por el material compuesto es con preferencia al menos 3 cm, de una manera especialmente preferida al menos 10 cm. Los espesores de capa reducidos, especialmente espesores de capa inferiores a 3 cm presentan con frecuencia solamente una estabilidad insuficiente. El espesor máximo es una función de las particularidades locales y puede tener, por ejemplo, hasta 5 metros.

En la producción de cuerpos moldeados se introduce la mezcla de las partículas minerales sueltas con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido después de la mezcla en un molde con preferencia abierto hacia arriba, donde la resina epóxido es endurecida. El cuerpo compuesto resultante de esta manera se puede aplicar sobre la orilla. Los cuerpos moldeados tienen con preferencia un tamaño de 100 \pm 50 x 100 \pm 50 x 15 \pm 10 cm.

El tiempo para la mezcla debería estar dimensionado al menos de tal forma que las partículas minerales están totalmente humedecidas con la mezcla líquida y a lo sumo hasta que no se ha endurecido todavía la resina epóxido.

En otra forma de realización, también es posible aplicar las partículas minerales sueltas en el espesor deseado sobre la sección de río a consolidar y es posible aplicar encima los componentes de partida líquidos de la resina epóxido, por medio de un dispositivo adecuado, por ejemplo una pistola de pulverización. Donde se distribuyen y se endurecen. Pero este procedimiento tiene, frente al procedimiento, en el que las partículas minerales son mezcladas con los componentes de partida líquidos en una mezcladora, el inconveniente de que aquí la distribución de la resina epóxido es irregular y no se pueden excluir puntos defectuosos, en los que no se encuentra resina epóxido. Además, en caso de presencia de impurezas adherentes sueltas, como arena o tierra, existen problemas en la adherencia de las partículas minerales entre sí y, por lo tanto, en la estabilidad del material compuesto.

En cambio, cuando se mezclan las partículas minerales junto con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido en una mezcladora, es posible utilizar también aquellas partículas minerales que presentan en su superficie impurezas adherentes sueltas. A través de la solicitación mecánica durante el proceso de mezcla se retiran estas contaminaciones fuera de la superficie de las partículas minerales y de esta manera no se puede perjudicar ya la adhesión de las partículas minerales entre sí.

En una forma de realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención se puede aplicar arena sobre la superficie del material compuesto. Para que la arena se adhiera sobre la superficie, debería realizarse la aplicación de la arena antes den endurecimiento completo de la resina epóxido.

Se pueden emplear arenas discrecionales. En este caso se puede tratar de arena natural o arena artificial, como escoria granulada de alto horno o arenilla de escoria.

En una forma de realización preferida se emplea arena de cuarzo.

El tamaño del grano de la arena se puede variar en amplios límites. Con preferencia, el tamaño del grano está en el intervalo habitual entre 0,002 y 2 mm. Con preferencia se emplea arena fina, es decir, aquélla que tiene un tamaño de grano entre 0,06 y 0,2 mm, arena media con un tamaño de grano entre 0,2 y 0,6 mm y/o arena gruesa con un tamaño de grano entre 0,6 y 2,0 mm.

La cantidad de la arena debería estar dimensionada de tal forma que la superficie del material compuesto está esencialmente cubierta, no obstante no se produce una obstrucción de los poros del cuerpo moldeado. De una manera preferida, se aplica la arena en una cantidad de 2 a 4 kg/m^{2} del cuerpo moldeado.

A través de la arena se produce un refuerzo de los puntos de contacto entre las partículas minerales. Además, la arena mejora la protección UV del material compuesto.

La superficie rugosa provocada a través de la arena favorece el asentamiento de seres vivos, como plantas hongos sobre el material compuesto descargado. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, en el caso de descarga del material compuesto en regiones de protección e la naturaleza.

La relación de cantidades entre resina epóxido y partículas minerales se selecciona al menos de tal forma que se garantiza una consolidación suficiente del material compuesto. Las cantidades exactas dependen, por ejemplo, también de la intensidad de la solicitación del material compuesto en las secciones respectivas de la orilla.

Puesto que en los materiales compuestos de acuerdo con la invención las partículas minerales están unidas entre sí esencialmente en las superficies de contacto, se producen huecos y los materiales compuestos son permeables al agua. De esta manera, la energía, con la que el agua incide sobre el material compuesto de grava, es absorbida mejor a través de la desviación del agua a las cavidades y no conduce a la destrucción del material compuesto.

Por orillas se pueden entender en la presente invención las orillas de arroyos, ríos o canales. Además, se puede tratar de orillas de mares, embalses o secciones de costas de mares. En este caso, se puede tratar de orillas llanas, pendientes, terraplenes, plataformas o diques. Además, con el procedimiento de acuerdo con la invención se pueden consolidar y asegurar pendientes y taludes, por ejemplo en la construcción de paisajes o de jardines o en la montaña.

Otra posibilidad de aplicación del procedimiento de acuerdo con la invención es la protección de construcciones, que se encuentran al menos en parte en el agua, antes de la llamada formación de cráteres. Por ello se entiende una cavidad local en el suelo de las aguas en circulación, especialmente del fondo del río la mayoría de las veces con fuerte circulación del agua en tramos estrechos, con frecuencia también en pilares de puentes, donde debido al remanso y a la caída fuerte siguiente a través de circulación rotatoria, el llamado cilindro de agua, son atacados los cimientos. El mismo efecto se encuentra, por ejemplo, en pilares de protección o pilares de puentes marinos, puentes hidráulicos, puentes de pontones, instalaciones de puertos, como malecones sólidos flotantes, embarcaderos o instalaciones de remojo, en instalaciones de muelles, pabellones para barcos, muros de contención, plataformas petrolíferas, instalaciones Off-Shore, como instalaciones de energía eólica, señales marinas, torres de iluminación, o plataformas, centrales hidráulicas, túneles o pilotes.

En el caso de protección de construcciones, que se encuentran al menos en parte en el agua, es ventajoso utilizar cuerpos moldeados o bien mezclar en primer lugar las partículas minerales con los componentes de partida líquidos de la resina epóxido, luego aplicar la mezclar desde la mezcladora sobre el lugar deseado y a continuación endurecer la resina epóxido en el lugar de la obra. En este caso, el lugar deseado es un lugar, que se encuentra al menos en parte debajo del agua. La descarga de los componentes de construcción líquidos de la resina epóxido será desfavorable en este caso de aplicación, puesto que en virtud del movimiento del agua y de la sustentación, no se produciría una distribución regular de los componentes de construcción sobre las partículas minerales.

La geometría de las uniones aplicadas contra la formación de cráteres se ajusta a las relaciones respectivas de la circulación.

Los materiales compuestos para impedir la formación de cráteres se pueden aplicar en este caso, de acuerdo con las relaciones de la circulación, tanto directamente en las construcciones como también alejados de éstas.

A través del sistema de huecos abiertos de los cuerpos compuestos, que puede absorber la energía hidrodinámica, por lo que se rompe la energía de las olas y de la circulación y como consecuencia de ello se produce una formación reducida de cráteres, se pueden evitar daños en las construcciones y se puede elevar la capacidad de soporte de elementos de apoyo y de construcción.

Otra ventaja es la posibilidad sencilla de realizar reparaciones en las uniones.

Como se ha descrito, en las resinas epóxido se trata de aquéllas que se producen a partir de componentes de partida líquidos, que se enfurecen para formar plásticos sólidos. Con preferencia, los plásticos son compactos, es decir, que no contienen prácticamente poros. Frente a los plásticos porosos, los plásticos compactos se caracterizan por unas estabilidad mecánica mayor. Pueden aparecer burbujas dentro de la resina epóxido y la mayoría de las veces no son críticas. No obstante, deben reducirse al mínimo posible.

Además, se prefiere que los plásticos sean hidrófobos. De esta manera se suprime un a desintegración de los plásticos a través del agua.

Por resinas epóxido se entienden en el marco de esta invención polímeros que se obtienen a partir de compuestos que contienen grupos epóxido, a través de estos grupos epóxidos por medio de poliadición con endurecedores adecuados o bien polimerización. Con preferencia, se obtienen resinas epóxido según la invención a través de poliadición con endurecedores adecuados.

Como compuestos, que contienen grupos epóxido, se emplean con preferencia compuestos que presentan al menos dos grupos epóxido, y que son líquidos a temperatura ambiente. En este caso, se pueden emplear también mezclas de diferentes compuestos, que contienen grupos epóxido. Con preferencia, estos compuestos son hidrófobos o las mezclas contienen al menos un compuesto, que contiene grupos epóxido, que es hidrófobo. Tales compuestos hidrófobos se obtienen, por ejemplo, a través de reacción de condensación de bisfenol A o bisfenol F con epiclorhidrina. Estos compuestos se pueden emplear individualmente o como mezclas.

En una forma de realización, se emplean mezclas de los compuestos hidrófobos mencionados anteriormente, que contienen grupos epóxido, con compuestos hidrófilos emulsionables, que contienen grupos epóxido. En este caso, se obtienen estos compuestos hidrófilos a través de incorporación de grupos hidrófilos en la cadena principal del compuesto, que contiene grupos epóxido. Tales compuestos y procedimientos para su producción se publican, por ejemplo, en los documentos JP-A-7-206982 y JP-A-7-304853.

Como endurecedores sirven compuestos, que catalizan la homopolimerización de los compuestos, que contienen grupos epóxido o que reaccionan de forma covalente con los grupos epóxido o los grupos hidroxilo secundarios, como poliaminas, poliaminoamidas, cetiminas, anhídridos de ácido carboxílico y aductos de melamina - urea - fenol y formaldehído. Con preferencia, se emplean cetiminas, que se pueden obtener a través de reacción de un compuesto con grupo amino primario o secundario, como dietileno triamina, trietileno tetramina, propileno diamina o xilileno diamina con un compuesto carbonilo, como acetona, metil etil cetona o isobutil metil cetona, compuestos de poliamina alifáticos, alicíclicos y aromáticos y compuestos de poliamida. De una manera especialmente preferida se emplean como endurecedor cetiminas o mezclas compatibles, que contienen cetimina.

La relación de grupos reactivos en el endurecedor con respecto a los grupos epóxido está con preferencia entre 0,7:1 y 1,5:1, de una manera especialmente preferida entre 1,1:1 y 1,4:1.

Además, en la producción de las resinas epóxido se pueden agregar, además de los compuestos, que contienen grupos epóxido, y los endurecedores empleados, todavía otras sustancias aditivas, como disolventes, diluyentes reactivos, sustancias de relleno y pigmentos. Tales sustancias aditivas son conocidas por el técnico.

Las ventajas de los sistemas de materiales compuestos de acuerdo con la invención a base de resina epóxido tienen costes reducidos y una facilidad de procesamiento de los componentes de partida de la resina epóxido. De esta manera, durante el procesamiento actúan también que no provocan vapores perjudiciales para la salud. Además, las mezclas de los componentes de partida líquidos de la resina epóxido presentan una viscosidad reducida, con lo que éstos se pueden mezclar fácilmente con las partículas minerales y se pueden dosificar económicamente. Otras ventajas de los materiales compuestos a base de resina epóxido son una resistencia alta, resistencia a la corrosión y buena adherencia también sobre superficies húmedas.

Claims (11)

1. Procedimiento para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes, pendientes y construcciones que se encuentran al menos parcialmente en aguas en movimiento, caracterizado porque se consolida y asegura la orilla, el talud, la pendiente o la construcción por medio de materiales compuestos de una resina epóxido y partículas minerales sueltas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las partículas minerales sueltas tienen un tamaño de 0,1 a 50 cm.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales compuestos son producidos de acuerdo con la reivindicación 1 aplicando los componentes de partida líquidos de la resina epóxido sobre las partículas minerales y endureciendo la resina epóxido.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque después de la aplicación de los componentes de partida líquidos de la resina epóxido sobre las partículas minerales y antes del endurecimiento de la resina epóxido, se aplica arena sobre la superficie de la resina epóxido.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque se aplican los componentes de partida líquidos de la resina epóxido sobre las partículas minerales, mezclando partículas minerales y componentes de partida líquidos de la resina epóxido en una mezcladora y aplicando a continuación la mezcla obtenida desde la mezcladora.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se realiza el procedimiento de forma discontinua.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se realiza el procedimiento de forma continua.

8. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque se aplica la mezcla sobre la orilla, talud o pendiente a asegurar en o a una distancia de la construcción a asegurar.

9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la mezcla, que contiene las partículas minerales y los componentes de partida líquidos de la resina epóxido, se introduce en un molde antes del endurecimiento de la resina epóxido, y se endurece en este molde para formar un cuerpo moldeado.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque los cuerpos moldeados se aplican sobre la orilla, talud o pendiente a asegurar o en o a una distancia de la construcción a asegurar.

11. Procedimiento para la consolidación y aseguramiento de orillas, taludes y pendientes, caracterizado porque se produce un material compuesto de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, aplicando partículas minerales sueltas sobre la orilla a consolidar y aplicando encima los componentes de partida líquidos de la resina epóxido.