ES2315643T3 - Aditivo reductor de la contraccion para composiciones cementosas. - Google Patents
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Abstract
Un método de reducir la contracción por secado de una composición cementosa a la que se ha añadido agua y que se ha colocado, método que comprende añadir a la composición, antes de su colocación, por lo menos un compuesto siloxano que es por lo menos uno de líquido y soluble en por lo menos uno de agua y álcali acuoso, en el que se añade sílice finamente dividida a la composición cementosa en una cantidad de hasta 20% en peso del siloxano.
Description
Aditivo reductor de la contracción para
composiciones cementosas.
Esta invención se refiere a la prevención de
contracción en composiciones cementosas y a materiales para
conseguir aquélla.
Un problema encontrado comúnmente en
composiciones cementosas, como hormigón y mortero, es su tendencia a
contraerse al secarse después de su colocación. Esto puede causar
grietas, cuya presencia no sólo puede ser desagradable sino que
también puede permitir la penetración de agua en la composición
cementosa. Esto puede degradar el hormigón, por ejemplo, por
congelación y descongelación en condiciones invernales o por
permitir que el agua ido agentes químicos agresivos contacten con la
feria embebida en el hormigón, originando corrosión y reduciendo su
duración.
Este asunto ha sido estudiado intensamente y una
abundante bibliografía de patentes evidencia la frecuencia de este
problema y el deseo de resolverlo.
La base de datos WPI, Sección Cha, semana
1997-13, Derwent Publications Ltd., Londres, Gran
Bretaña; el documento clase A26, AN 1997-140718
XP002281197 y la solicitud de patente JP 09-020540A
describen un reductor de la contracción para hormigón muy fluido,
que consiste en un organosiloxano modificado por un
polioxialquileno, y composiciones que comprenden este reductor de la
contracción.
M. I. Zhukov et al.,
"Polymer-mineral paste for strengthening ceramic
tiles", Chemical Abstracts + Índices, American Chemical Society,
Columbus, Estados Unidos, vol. 96, núm. 6, pág. 309, describen una
composición que comprende una mezcla de polietilsiloxano y
polietil(metil)hidrosiloxano para ser añadida a una
baldosa cerámica para aumentar su resistencia y disminuir la
deformación por contracción.
Se ha descubierto ahora que una clase particular
de materiales puede reducir sustancialmente la contracción por
secado de composiciones cementosas. La invención proporciona, por lo
tanto, un método para reducir la contracción por secado de una
composición cementosa a la que se ha añadido agua y que se ha
colocado, método que comprende añadir a la composición, antes de su
colocación, por lo menos un compuesto siloxano que es por lo menos
uno de líquido y soluble en por lo menos uno de agua y álcali
acuoso, en el que se añade sílice finamente dividida a la
composición cementosa en una cantidad de hasta 20% en peso del
siloxano.
"Compuesto siloxano" significa cualquier
material basado en un siloxano, esto es, un material que tiene una
cadena principal de siloxano, lineal o ramificada, de fórmula
-SiR^{a}R^{b}-O-SiR^{c}R^{d}-O-.
Cualquiera de estos materiales se puede emplear en esta invención
siempre que sea líquido o por lo menos ligeramente soluble en por lo
menos uno de agua y álcali acuoso.
Los compuestos siloxanos preferidos para uso en
esta invención se seleccionan de los que corresponden a la fórmula
general I:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que m y n son
independientemente números enteros de 1 a 2.000, preferiblemente de
1 a 500 y más preferiblemente de 1 a 200, a, b y c son
independientemente 0 ó 1; y X, Y y Z se seleccionan
de
-O-,
-O-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto por lo menos uno de lineal, ramificado y que
contiene por lo menos un anillo,
-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto por lo menos uno de lineal, ramificado y que
contiene por lo menos un anillo,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-O-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-N-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; alquilo
C_{1}-C_{100}; arilo
C_{6}-C_{30}; aralquilo
C_{7}-C_{30}; alcarilo
C_{7}-C_{30}; hidroxialquilo
C_{1}-C_{30}; polihidroxialquilo
C_{3}-C_{200}; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{1}-C_{15} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; aminoalquilo
C_{1}-C_{30}; poliiminopolialquileno que tiene
1-20 unidades de alquileno
C_{2}-C_{15} idénticas o diferentes;
poliiminopolioxialquileno que tiene 1-20 unidades
de oxialquileno C_{2}-C_{15} idénticas o
diferentes; amonio cuaternario C_{3}-C_{30},
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
anión; betaína C_{4}-C_{30}; carboxilo,
opcionalmente ionizado total o parcialmente con cualquier catión
adecuado; policarboxialquilo C_{4}-C_{30},
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
catión; grupo sulfo, opcionalmente ionizado total o parcialmente con
por lo menos un catión; grupo tiosulfo, opcionalmente ionizado total
o parcialmente con por lo menos un catión; grupo epóxido; glicidilo;
acrilato; éster C_{1}-C_{30}; poliéster que
consiste en 2-200 unidades monómeras de diácido y
diéster C_{2}-C_{15}; y ésteres de ácidos
inorgánicos; siendo todas las cadenas alquílicas por lo menos una de
lineal, ramificada y que comprende por lo menos un anillo.
Una clase más preferida de compuestos siloxanos
comprende los de fórmula I en la que a, b y c son 1 y X, Y y Z se
seleccionan de
-O-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto lineal o ramificado,
-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto lineal o ramificado,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{30}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{30}; carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; grupo sulfo,
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
catión; grupo tiosulfo, opcionalmente ionizado total o parcialmente
con por lo menos un catión; glicidilo y acrilato; siendo todas las
cadenas alquílicas por lo menos una de lineal, ramificada y que
comprende por lo menos un
anillo.
anillo.
Una clase aun más preferida de compuestos
siloxanos comprende los de fórmula I en la que m y n se seleccionan
independientemente de 1 a 200, a, b y c son 1 y X, Y y Z se
seleccionan de
-O-(CH_{2})_{1-12}-,
-(CH_{2})_{1-12}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{30}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{30}; carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; glicidilo y
acrilato; siendo todas las cadenas alquílicas lineales o
ramifi-
cadas.
cadas.
Una clase aun más preferida de compuestos
siloxanos comprende los de fórmula I en la que m es 1 a 30, n es 1 a
100, a, b y c son 1 y X, Y y Z se seleccionan de
-O-(CH_{2})_{1-6}-,
-(CH_{2})_{1-6}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{20}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{10} y carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; siendo todas las
cadenas alquílicas lineales o ramificadas.
Los siloxanos antes descritos pueden ser
cualesquiera de tales materiales conocidos en la técnica. Tales
materiales son bien conocidos en la técnica para una diversidad de
fines, siendo uno de estos su uso como antiespumantes en diversas
industrias. Los materiales preferidos son aquellos en los que R y R'
son metilo o etilo, n es 5-200, más preferiblemente
10-150 y lo más preferiblemente
40-100, y m es 1-100, más
preferiblemente 2-40 y lo más preferiblemente
5-10.
Los dos tipos diferentes de unidades de siloxano
pueden estar dispuestas en la molécula al azar o en bloques. Es
posible utilizar más de un tipo de resto R''. Ejemplos de R''
incluyen copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno de 10 a
100 unidades.
Los siloxanos que son útiles en la presente
invención se pueden incorporar en una composición cementosa seca o
se pueden añadir a dicha composición cuando ésta se mezcle con agua
inmediatamente antes de su colocación. La cantidad requerida depende
del tipo de cemento y de la naturaleza exacta del siloxano, pero un
intervalo típico de proporción es 0,05-20% en peso,
más preferiblemente 0,1-5%, aún más preferiblemente
0,1-2% y lo más preferiblemente
0,2-1%, referido al peso de cemento.
El siloxano se usa junto con sílice hidrófoba
finamente dividida. Esta se puede añadir a la composición
separadamente del siloxano pero se prefiere incorporarla en el
siloxano, por ejemplo, mezclándola con éste. La cantidad de sílice
puede ser hasta 20% en peso, preferiblemente no más de 10% en peso,
referido al peso de siloxano. En otra realización preferida de la
invención, el siloxano puede contener adicionalmente un
emulsionante. Se puede usar cualquier emulsionante adecuado, en
cantidades reconocidas en la técnica. Algunos siloxanos disponibles
comercialmente contienen ya emulsionante, por lo que la adición
puede no ser necesaria.
Además del siloxano antes descrito, también se
pueden añadir a las composiciones cementosas materiales conocidos en
la técnica para el desempeño de funciones particulares, en
cantidades reconocidas en la técnica. Tales materiales incluyen
(pero sin carácter limitativo) plastificantes y superplastificantes,
agentes anticongelantes, pigmentos, agentes inclusivos de aire,
acelerantes, retardantes y fibras de refuerzo de metal, vidrio o
polímero.
Las composiciones cementosas a las que se han
añadido los siloxanos antes descritos exhiben características
superiores de contracción, originando mejor apariencia estética,
menor permeabilidad y propiedades superiores relativas a su
duración. La invención proporciona, por lo tanto, una composición
cementosa que incluye un siloxano como el descrito
anteriormente.
A continuación se describe el efecto de la
presencia del siloxano con referencia al siguiente ejemplo.
Se añade un polietersiloxano ["Tego" (marca
comercial) 2008 MR, de Degussa AG] a un hormigón de la siguiente
composición:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Esta mezcla se somete al ensayo de contracción
según la norma industrial alemana DIN 52-450, junto
con una mezcla que no contiene el siloxano.
\newpage
Los resultados son los siguientes:
Claims (6)
1. Un método de reducir la contracción por
secado de una composición cementosa a la que se ha añadido agua y
que se ha colocado, método que comprende añadir a la composición,
antes de su colocación, por lo menos un compuesto siloxano que es
por lo menos uno de líquido y soluble en por lo menos uno de agua y
álcali acuoso, en el que se añade sílice finamente dividida a la
composición cementosa en una cantidad de hasta 20% en peso del
siloxano.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el compuesto siloxano se selecciona de los que
corresponden a la fórmula general I:
en la que m y n son
independientemente números enteros de 1 a 2.000, preferiblemente de
1 a 500 y más preferiblemente de 1 a 200; a, b y c son
independientemente 0 ó 1; y X, Y y Z se seleccionan
de
-O-,
-O-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto por lo menos uno de lineal, ramificado y que
contiene por lo menos un anillo,
-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto por lo menos uno de lineal, ramificado y que
contiene por lo menos un anillo,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-O-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-N-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; alquilo
C_{1}-C_{100}; arilo
C_{6}-C_{30}, aralquilo
C_{7}-C_{30}; alcarilo
C_{7}-C_{30}; hidroxialquilo
C_{1}-C_{30}; polihidroxialquilo
C_{3}-C_{200}; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{1}-C_{15} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; aminoalquilo
C_{1}-C_{30}; poliiminopolialquileno que tiene
1-20 unidades de alquileno
C_{2}-C_{15} idénticas o diferentes;
poliiminopolioxialquileno que tiene 1-20
unidades de oxialquileno C_{2}-C_{15} idénticas
o diferentes; amonio cuaternario C_{3}-C_{30},
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
anión; betaína C_{4}-C_{30}; carboxilo,
opcionalmente ionizado total o parcialmente con cualquier catión
adecuado; policarboxialquilo C_{4}-C_{30},
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
catión; grupo sulfo, opcionalmente ionizado total o parcialmente con
por lo menos un catión; grupo tiosulfo, opcionalmente ionizado total
o parcialmente con por lo menos un catión; grupo epóxido; glicidilo;
acrilato; éster C_{1}-C_{30}; poliéster que
consiste en 2-200 unidades monómeras de diácido y
diéster C_{2}-C_{15}; y ésteres de ácidos
inorgánicos; siendo todas las cadenas alquílicas por lo menos una de
lineal, ramificada y que comprende por lo menos un anillo.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que el compuesto siloxano de fórmula I es tal que a, b y c son
1 y X, Y y Z se seleccionan de:
-O-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto lineal o ramificado,
-(CH_{2})_{1-30}-,
siendo este resto lineal o ramificado,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{30}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{30}; carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; grupo sulfo,
opcionalmente ionizado total o parcialmente con por lo menos un
catión; grupo tiosulfo, opcionalmente ionizado total o parcialmente
con por lo menos un catión; glicidilo y acrilato; siendo todas las
cadenas alquílicas por lo menos una de lineal, ramificada y que
comprende por lo menos un anillo.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que el compuesto siloxano de fórmula I es tal que m y n se
seleccionan independientemente de un número de 1 a 200, a, b y c son
1 y X, Y y Z se seleccionan de:
-O-(CH_{2})_{1-12}-,
-(CH_{2})_{1-12}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{30}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{30}; carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; glicidilo y
acrilato; siendo todas las cadenas alquílicas lineales o
ramificadas.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que el compuesto siloxano de fórmula I es tal que m es
1-30, n es 1-100, a, b y c son 1 y
X, Y y Z se seleccionan de:
-O-(CH_{2})_{1-6}-,
-(CH_{2})_{1-6}-,
-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-O-CH_{2}-CHOH-CH_{2}-,
y R, R' y R'' se seleccionan independientemente
de por lo menos uno de hidrógeno; hidroxi; poliéter que consiste en
2-200 unidades de oxialquileno
C_{2}-C_{6} idénticas o diferentes, con la
condición de que si hay más de un tipo de unidad de oxialquileno,
debe haber por lo menos dos de cada unidad; amonio cuaternario
C_{3}-C_{20}, opcionalmente ionizado total o
parcialmente con por lo menos un anión; betaína
C_{4}-C_{10} y carboxilo, opcionalmente ionizado
total o parcialmente con por lo menos un catión; siendo todas las
cadenas alquílicas lineales o ramificadas.
6. Una composición cementosa con contracción por
secado reducida, preparada por un método de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
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