ES2334563T3 - Aditivo de cemento que tiene propiedades superiores de reduccion de la aportacion de agua y procedimiento para su preparacion. - Google Patents
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Abstract
Un aditivo de cemento que comprende un copolímero o una sal de copolímero obtenida por neutralización del copolímero con una sustancia alcalina, en la que el copolímero comprende: (a) de 50 a 90% en peso de un monómero éster de alcoxipolialquilenglicol de ácido mono(met)acrílico representado por la siguiente fórmula química 1; (b) de 5 a 45% en peso de un monómero ácido (met)acrílico representado por la siguiente fórmula química 2, y (c) de 0,5 a 40% en peso de un tensioactivo reactivo seleccionado entre los monómeros representados por la siguiente fórmula química 3: Fórmula química 1 **(Ver fórmula)** en la que: R1 es un átomo de hidrógeno o metilo, R2O es un oxialquileno C2-4 que puede ser idéntico o diferente y que puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean diferentes, R3 es un alquilo C1-4 y m es la media del número de moles de adición de los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50; Fórmula química 2 **(Ver fórmula)** en la que: R4 es un átomo de hidrógeno o metilo y M1 es un átomo de hidrógeno, un átomo de un metal monovalente, un átomo de un metal divalente, amonio, o una amina orgánica; y Fórmula química 3 **(Ver fórmula)** en la que R5 es un átomo de hidrógeno o metilo, R6 es un alquileno C1-3, fenileno o alquilfenileno, R7O es un oxialquileno C1-4 que puede ser idéntico o diferente y que puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean diferentes, r es la media del número de moles de adición de los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50, n es 0 o 1, y M2 es un átomo de hidrógeno, un átomo de un metal monovalente, amonio o una amina orgánica.
Description
Aditivo de cemento que tiene propiedades
superiores de reducción de la aportación de agua y procedimiento
para su preparación.
La presente invención se refiere a un aditivo de
cemento y, más en particular, a un aditivo de cemento para formar
un hormigón con buena resistencia mecánica, y que mejora la
dispersibilidad de las partículas de cemento, aumenta la fluidez de
la composición incluso con una formulación que reduce en un grado
alto el aporte de agua, evita una disminución de la fluidez con el
tiempo y ofrece una buena capacidad de ser trabajada suministrando
continuamente una cantidad adecuada de una corriente de aire.
Las composiciones de cemento, tales como
hormigón y mortero, son sustancias hidráulicas que se endurecen por
reacción del cemento y agua. Las propiedades físicas de las
composiciones de cemento, tales como la resistencia a compresión
después del endurecimiento, varían dependiendo de la cantidad de
agua usada. En general, si bien un aumento de la cantidad de agua
usada mejora la capacidad de ser trabajada la composición, disminuye
la resistencia a compresión y causa agrietamiento. Por tanto, la
cantidad de agua usada en las composiciones de cemento es limitada.
La Norma Industrial Coreana (KS) F 2560 recomienda el uso de un
aditivo químico para el hormigón con el fin de reducir la cantidad
de agua usada.
Los aditivos químicos se clasifican en aditivos
OA (oclusión de aire), aditivos que reducen el aporte de agua y
aditivos que reducen en grado alto el aporte de agua. El aditivo OA
es un aditivo químico comprendido en una composición de cemento
para aumentar la cantidad de pequeñas burbujas de aire, y está
mezclada con un aditivo que reduce el aporte de agua o un aditivo
que reduce en un grado alto el aporte de agua para formar un
aditivo OA reductor del aporte de agua (mezcla en que circula aire y
reduce el aporte de agua) y un aditivo OA que reduce en un grado
alto el aporte de agua. Cuando se usa un aditivo OA reductor del
aporte de agua, la cantidad de agua usada se puede disminuir en
aproximadamente 10% y, cuando se usa un aditivo OA que reduce en
grado alto el aporte de agua, la cantidad de agua usada se puede
reducir en más de 18%.
El aditivo reductor del aporte de agua se hace
de un compuesto de lignina y el aditivo reductor en alto grado del
aporte de agua se hace de un condensado de
naftaleno-formalina y un condensado de melamina.
A causa de que se produce una pérdida del
asentamiento del hormigón en una composición de cemento en menos de
30 minutos, todo el trabajo de mezclar el hormigón para colarlo se
debe hacer en un tiempo corto.
Con el reciente aumento del contenido de agua
por unidad debido a un cambio de agregados, el uso de equipos
modernos mecanizados y el aumento del tráfico, se requiere una nueva
mezcla que tenga unas características superiores de retención del
asentamiento a la vez que unas propiedades reductoras del aporte de
agua mejores que los aditivos convencionales OA reductoras del
aporte de agua. Consecuentemente, los fabricantes de mezclas están
desarrollando activamente mezclas OA reductoras del aporte de agua
que tengan buenas propiedades reductoras del aporte de agua y una
pérdida baja del asentamiento y que se puedan añadir a la
composición de hormigón en la planta de hormigón.
Actualmente, hay en el mercado aditivos OA
reductoras en alto grado del aporte de agua, tales como de sal de
un condensado de ácido naftalenosulfónico formaldehído (basada en
naftaleno), sal de condensado de ácido melaminasulfónico
formaldehído (basada en melamina) y policarboxilato (basado en ácido
policarboxílico). Sin embargo, estos aditivos reductores en alto
grado del aporte de agua tienen algunos problemas, Por ejemplo, el
mayor problema que tienen los aditivos reductores en alto grado del
aporte de agua basadas en naftaleno y las basadas en melamina es la
disminución de la fluidez (pérdida del asentamiento), si bien tienen
características superiores de endurecimiento, Por otra parte, el
mayor problema que tienen los aditivos reductores en alto grado del
aporte de agua basados en ácido policarboxílico es el retraso en el
endurecimiento. Sin embargo, con el reciente desarrollo de un
aditivo de hormigón basada en ácido policarboxílico que tiene una
fluidez superior, es posible obtener buena fluidez añadiendo sólo
una pequeña cantidad y se resuelve el problema del retraso en el
endurecimiento.
En cuanto a un aditivo OA basado en ácido
carboxílico reductora en grado alto del aporte de agua, la
publicación de patente japonesa nº. Sho 59-18338 da
a conocer un copolímero preparado a partir de un monómero éster de
mono-(met)acrílico de polialquilenglicol, un monómero ácido
(met)acrílico y un monómero que se puede copolimerizar con
ellos. Adicionalmente, la publicación de patente japonesa nº. Hei
5-238795 describe un copolímero preparado a partir
de un monómero diéster de polialquelenglicol que tiene un doble
enlace insaturado, un monómero que tiene un grupo disociado y otro
monómero específico. Si bien estos aditivos OA reductores en alto
grado del aporte de agua, basadas en ácido policarboxílico tienen
unas buenas propiedades reductoras del agua y características de
retención del asentamiento, hay mucho espacio para mejorarlas.
\newpage
La publicación de patente japonesa nº. Sho
57-118058, la publicación de patente japonesa nº.
Hei 8-283350, la publicación de patente japonesa
nº. Hei 9-142905, etc., describen agentes
dispersivos de cemento que comprenden un copolímero preparado a
partir de un monómero polietienglicol monoalil éter y un monómero
ácido maleico. Sin embargo, estos agentes dispersivos no tienen una
dispersibilidad satisfactoria, en especial en formulaciones
altamente reductoras del aporte de agua. porque el monómero
polietilenglicol monoalil éter y el monómero ácido oleico no son
fácilmente polimerizables.
La publicación de patente japonesa nº. Hei
10-194808 describe un agente dispersivo de cemento
que comprende un copolímero preparado a partir de un monómero
polipropilenglicol polietilenglicol mono(met)alil éter
y un monómero ácido carboxílico insaturado. A causa de que el
agente dispersivo de cemento tiene un contenido alto de
polipropilenglicol hidrófobo, no tiene una dispersibilidad
suficiente. Por tanto, se debe añadir en gran cantidad para obtener
una dispersibilidad suficiente y es imposible obtener una
dispersibilidad suficiente en una formulación de alto grado de
reducción del aporte de agua.
El documento
EP-A-0983976 da cuenta de una
composición de tensioactivo que es adecuada para un aditivo de
hormigón que da una fluidez estable al hormigón independientemente
de que se varíe el tiempo de amasadura. La composición comprende
(a) un copolímero de una mezcla de monómeros que incluye un éster
bloqueado o eterificado y, preferiblemente, como mínimo un ácido
monocarboxílico insaturado y/o un comonómero de ácido sulfónico
insaturado.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un aditivo de cemento capaz de mejorar la estabilidad
de la dispersión de partículas de cemento y un procedimiento para su
preparación.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un aditivo de cemento que ofrezca una buena capacidad
para ser trabajada a una composición de cemento aumentando la
fluidez de la composición de cemento incluso en una formulación
reductora en alto grado del aporte de agua, evitando la disminución
de la fluidez en función del tiempo y suministrando una cantidad
adecuada de una corriente de aire continuamente, y un procedimiento
para prepararla.
Para alcanzar estos objetivos, la presente
invención proporciona un aditivo de cemento que comprende un
copolímero o una sal de copolímero obtenida por neutralización del
copolímero con una sustancia alcalina, en la que el copolímero
comprende:
(a) de 50 a 90% en peso de un monómero éster de
alcoxipolialquilenglicol de ácido mono(met)acrílico
representado por la siguiente fórmula química 1;
(b) de 5 a 45% en peso de un monómero ácido
(met)acrílico representado por la siguiente fórmula química
2, y
(c) de 0,5 a 40% en peso de un tensioactivo
reactivo seleccionado entre los monómeros representados por la
siguiente fórmula química 3:
Fórmula química
1
en la
que:
R^{1} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{2}O es un oxialquileno
C_{2-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
R^{3} es un alquilo C_{1-4}
y
m es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50;
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que:
R^{4} es un átomo de hidrógeno o metilo y
M^{1} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, un átomo de un metal divalente, amonio, o una
amina orgánica; y
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
3
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la
que
R^{5} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{6} es un alquileno
C_{1-3}, fenileno o alquilfenileno,
R^{7}O es un oxialquileno
C_{1-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
r es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50,
n es 0 o 1, y
M^{2} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, amonio o una amina orgánica.
La presente invención proporciona también una
composición de cemento que tiene una fluidez superior incluso en
una formulación reductora en alto grado del aporte de agua, que
comprende de 0,01 a 10 partes en peso del aditivo de cemento por
100 partes en peso de cemento.
Seguidamente se describe más detalladamente la
invención.
La presente invención copolimeriza un copolímero
que comprende un monómero ácido carboxílico con un tensioactivo
reactivo escogido entre monómeros representados por la fórmula
química 3 como monómero unitario. Con esto, la presente invención
ofrece una dispersibilidad superior a la del aditivo convencional de
cemento, aumenta la fluidez de la composición de cemento, incluso
en una formulación reductora en alto grado del aporte de agua,
evita una disminución de la fluidez en función del tiempo y
suministra una cantidad adecuada de corriente de aire
continuamente, de manera que imparte a la composición de cemento una
buena aptitud para ser trabajada.
El monómero representado por la fórmula química
3, que está comprendido en el copolímero de la presente invención
como un monómero unitario, tiene grupos hidrófilos y grupos
hidrófobos de manera que aumenta la solubilidad del polímero en
agua. También mejora la adsorción física de las partículas de
cemento al polímero, por lo que coadyuva a la dispersión de las
partículas de cemento y el mantenimiento de la fluidez y aumenta la
estabilidad a los iones divalentes comprendidos en la composición
de cemento.
El monómero representado por la fórmula química
3 tiene un doble enlace que puede participar en una reacción de
radicales, de manera que actúa como tensioactivo en la cadena
principal del polímero durante la copolimerización de los
monómeros. La parte hidrófoba del tensioactivo facilita la adsorción
a las partículas de cemento y la parte iónica forma una doble capa
eléctrica aumentando el potencial zeta e intensificando la repulsión
electrostática y la estabilidad de las partículas de la dispersión.
Consecuentemente, las partículas de cemento se dispersan por la
hidrofilia y el impedimento estérico de la cadena del
polialquilenglicol, y la repulsión electrostática debida al ácido
sulfónico en el terminal del tensioctivo ofrece una dispersibilidad
superior y estabilidad de la corriente de aire.
El monómero representado por fórmula química 1
se puede seleccionar entre mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicol, mono(met)acrilato de
metoxipolipropilenglicol, mono(met)acrilato de
metoxipolibutilenglicol, mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicolpolipropilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipolietilen-glicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipropilen-glicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicolpolipropilen-glicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de etoxipolietilenglicol,
mono(met)acrilato de etoxipolipropilenglicol,
mono(met)acrilato de etoxipolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolietilenglicolpolipropilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolietilenglicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolipropilenglicol-polibutilenglicol y
mono(met)acrilato de
etoxipolietilenglicolpolipropilenglicol- polibutilenglicol, que se
pueden copolimerizar entre sí.
Preferiblemente, el monómero representado por la
fórmula química 1 está comprendido en el copolímero en la cuantía
de 50 a 90% en peso. Más allá de este intervalo es difícil alcanzar
una buena dispersibilidad.
El monómero representado por la fórmula química
2 se puede escoger entre ácido acrílico y ácido metacrílico, y
sales de metales monovalentes, sales de metales divalentes, sales
amónicas y sus sales de amina orgánica, que se pueden copolimerizar
entre sí.
Preferiblemente, el monómero representado por la
fórmula 2 está comprendido en el copolímero en la cuantía de 5 a
45% en peso. Más allá de este intervalo puede disminuir la capacidad
de evitar la pérdida de asentamiento de la composición de
cemento.
El tensioactivo reactivo representado por la
fórmula química 3 tiene grupos hidrófobos y grupos hidrófilos y un
enlace doble que puede participar en una reacción de radicales. En
particular es preferible un sulfato de polioxialquilen alquenil
éter. Específicamente, puede ser escogido entre
sulfoxipolialquilenglicol alil éteres, tales como
sulfoxipolietilenglicol alil éter, sulfoxipolipropilenglicol alil
éter, sulfoxipolibutilenglicol alil éter, sulfoxipolietilenglicol
2-butenil éter, sulfoxipolipropilenglicol
2-butenil éter, sulfoxipolibutilenglicol
2-butenil éter, sulfoxipolietilenglicol
3-butenil éter, sulfoxipolipropilenglicol
3-butenil éter, sulfoxipolibutilenglicol
3-butenil éter, sulfoxipolietilenglicol
3-pentenil éter; sulfoxipolipropilenglicol
3-pentenil éter y sulfoxipolibutilenglicol
3-pentenil éter; sulfoxipolialquilenglicol
alquilvinilfenil éteres tales como sulfoxipolietilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolietilenglicol
(3-vinil-5- etil)fenil éter,
sulfoxipolipropilenglicol
(3-vinil-5-etil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-vinil-5-etil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-propenil-5-propil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-propenil-5-propil)fenil
éter, sulfoxipolietilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter y sulfoxipolibutilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter;
2-sulfoxipolialquilenglicol-3-(4-alquilfenoxi)propilenalil
éteres tales como
2-sulfoxipolietilenglicol-3(4-metilfenoxi)-propilenalil
éter,
2-sulfoxipolipropilenglicol-3-(4-metilfenoxi)propilenalil
éter,
2-sulfoxipolibutilenglicol-3-(4-metilfenoxi)propilenalil
éter,
2-sulfoxipolietilenglicol-3(4-etilfenoxi)-propilenalil
éter,
2-sulfoxipolipropilenglicol-3-(4-etilfenoxi)propilenalil
éter y
2-sulfoxipolibutilenglicol-3-(4-etilfenoxi)propilenalil
éter; y sales de metales monovalentes, sales de metales divalentes,
sales amónicas y sales de aminas orgánicas de los mismos. Estos
monómeros se pueden copolimerizar entre sí.
Preferiblemente, el tensioactivo reactivo
representado por la fórmula 3 está comprendido en el copolímero en
la cuantía de 0,5 a 40% en peso. Más allá de este intervalo, pueden
disminuir la capacidad de la composición de cemento de retención
del asentamiento y de que circule aire.
El copolímero basado en ácido carboxílico o una
sal neutralizada del mismo que comprende el tensioactivo reactivo
como monómero unitario puede representarse por las siguientes
fórmulas químicas 4a, 4b,4c y 4d. Sin embargo, no está limitado a
ellas.
\newpage
Fórmula química
4a
Fórmula química
4b
Fórmula química
4c
Fórmula química
4d
En las fórmulas químicas 4a a
4-d:
M es un átomo de hidrógeno o un átomo de un
metal monovalente o divalente; R es hidrógeno o un alquilo; y m,
m', n, o, p, q y r son relaciones molares, no siendo 0 al menos uno
de m y m', no siendo 0 al menos uno de o y p y no siendo 0 n, q ni
r.
El amonio del terminal del tensioactivo reactivo
puede estar reemplazado por un átomo de hidrógeno o un átomo de un
metal monovalente.
Los componentes monómeros del copolímero de la
presente invención se pueden copolimerizar usando un iniciador de
polimerización. El procedimiento de polimerización no está limitado
particularmente y la polimerización se puede realizar mediante
polimerización en solución, polimerización en masa, etc.
Por ejemplo, en el caso de que se use agua como
disolvente de polimerización, se pueden usar iniciadores de
polimerización solubles en agua tales como un persulfato de amonio o
un metal alcalino, o peróxido de hidrógeno.
En el caso de que se usen como disolventes de
polimerización alcoholes inferiores, hidrocarburos aromáticos,
hidrocarburos alifáticos, compuestos éster o compuestos cetona, como
iniciadores de polimerización se pueden usar hidroperóxidos tales
como peróxido de benzoílo, peróxido de lauroílo e hidroperóxido de
cumeno, o compuestos azoicos aromáticos tales como
azobisbutironitrilo. Asimismo se pueden usar aceleradores tales como
compuestos amina.
En el caso de una solución mezcla de agua y un
alcohol inferior, se pueden usar los iniciadores de polimerización
anteriores o combinaciones de iniciadores de polimerización y
aceleradores.
Preferiblemente, el iniciador de polimerización
se usa en una cantidad de 0,5 a 5% en peso del peso total de
monómeros.
Preferiblemente, la temperatura de
polimerización se selecciona en un intervalo de 0 a 120ºC
dependiendo del disolvente o el iniciador de polimerización
usado.
Asímismo se puede usar un agente de
transferencia de cadena basado en tiol también para controlar el
peso molecular del polímero. Como agente de transferencia de cadena
basado en tiol se pueden usar mercaptoetanol, tioglicerol, ácido
tioglicólico, ácido 2-mercaptopropiónico, ácido
3-mercaptopropiónico, ácido tiomálico, ácido
octiltioglicólico, ácido octal 3-mercaptopropiónico,
etc., solos o en combinación. Preferiblemente, el agente de
transferencia de cadena basado en tiol se usa en una cantidad de 0,5
a 5% en peso del peso total de monómeros.
El copolímero obtenido se puede usar como
componente principal de un aditivo de cemento sin un procesamiento
posterior, o se puede neutralizar con una sustancia alcalina a usar
como componente principal de un aditivo de cemento, si se requiere.
Como tal sustancia alcalina se pueden usar sustancias inorgánicas
tales como hidróxidos, cloruros, y carbonatos de un metal
monovalente o un metal divalente o una amina orgánica.
Preferiblemente, el peso molecular ponderal
medio del copolímero y su copolímero neutralizado es de 10.000 a
30.000 y, más preferiblemente, de 15.000 a 20.000, determinado por
CPG (cromatografía de penetración en gel), considerando la
dispersibilidad.
Preferiblemente, el aditivo de cemento de la
presente invención se añade en la cantidad de 0,01 a 10 partes en
peso por 100 partes en peso de cemento, en una composición de
cemento tal como hormigón. En particular, es más preferible de 0,1
a 5 partes en peso, considerando la formulación altamente reductora
de agua. No es deseable un contenido que excede 10 partes en peso
en términos de eficiencia económica. Por otra parte, si el
contenido es inferior a 0,01 partes en peso, la dispersibilidad, las
propiedades reductoras del aporte de agua y la capacidad de
circulación de aire pueden ser malas.
Preferiblemente, el aditivo de cemento de la
presente invención reduce más de 18% en peso del agua en el hormigón
por mejorar la dispersibilidad de las partículas de cemento.
Aumenta la fluidez de la composición incluso en una formulación
reductora en alto grado del aporte de agua, evita una disminución de
la fluidez con el tiempo e imparte a la composición una buena
capacidad de ser trabajada suministrando continuamente una cantidad
adecuada de corriente de aire mientras que tiene una buena
resistencia mecánica.
En lo que sigue se describe más detalladamente
la presente invención mediante Ejemplos y Ejemplos Comparativos.
Los siguientes ejemplos, empero, tienen sólo la finalidad de que se
entienda la invención y la presente invención no está limitada a
los siguientes Ejemplos.
Se cargaron 250 partes en peso de agua en un
reactor de vidrio de 2 l equipado con termómetro, agitador, embudo
de adición, tubo para suministrar nitrógeno y refrigerante de
reflujo. Se introdujo nitrógeno gas en el reactor sometido a
agitación y el reactor se calentó a 80ºC en atmósfera de
nitrógeno.
Se añadió al reactor agua desionizada que
comprendía 2 partes en peso de persulfato amónico. Después de
haberse disuelto el persulfato, se añadieron al reactor a gotas, a
lo largo de 3 horas, una mezcla de monómeros de 275,18 partes en
peso de monometacrilato de metoxipolietilenglicol (media de moles de
adición = 13), 43,69 partes en peso de ácido metacrílico, 25,11
partes en peso de ácido acrílico, 7,02 partes de la sal
polioxietilen nonilfenilpropenil éter sulfato amónico (media de
moles de adición de óxido de etileno = 10 mol) como tensioactivo
reactivo no iónico y aniónico, 4,5 partes en peso de ácido
3-mercaptopropiónico y 130 partes en peso de agua y
solución acuosa de iniciador de 90 partes en peso de una solución
acuosa de persulfato amónico al 5% en peso. Luego se añadieron de
una vez 4 partes en peso de otra solución acuosa de persulfato
amónico al 5% en peso. La polimerización se realizó luego durante 1
hora manteniendo la temperatura a 80ºC.
Completada la polimerización, se enfrió a
temperatura ambiente el polímero obtenido y se neutralizó con una
solución acuosa de hidróxido sódico al 30%. El peso molecular
ponderal medio de la sal de copolímero soluble en agua era de
18.591, medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó como en el Ejemplo 1 una sal de
polímero soluble en agua cambiando el número medio de moles de
adición de óxido de etileno del monometacrilato de
metoxipolietilenglicol a 30 moles. El peso molecular ponderal medio
de esta la sal era de 23.486, medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
La polimerización se realizó como en el Ejemplo
1, reemplazando la solución de monómero con una solución mezcla que
comprendía 266,76 partes en peso de monometacrilato de
metoxipolietilenglicol (media de moles de adición de óxido de
etileno = 14); 42,68 partes en peso de ácido metacrílico, 24,01
partes de ácido acrílico, 17,55 partes en peso de la sal
polioxietilen nonilfenilpropenil éter sulfato amónico (media de
moles de adición de óxido de etileno = 10 mol) como tensioactivo
reactivo no iónico y aniónico, 4,5 partes en peso de ácido
3-mercaptopropiónico y 130 partes en peso de
agua.
Completada la polimerización, se enfrió a
temperatura ambiente el polímero obtenido y se neutralizó con una
solución acuosa de hidróxido sódico al 30%. El peso molecular
ponderal medio de la sal de copolímero soluble en agua era de
16.931, medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
La polimerización se realizó como en el Ejemplo
1, reemplazando la solución de monómero con una solución mezcla que
comprendía 259,04 partes en peso de monometacrilato de
metoxipolietilenglicol (media de moles de adición de óxido de
etileno = 14); 36,39 partes en peso de ácido metacrílico, 20,47
partes de ácido acrílico, 35,1 partes en peso de la sal
polioxietilen nonilfenilpropenil éter sulfato amónico (media de
moles de adición de óxido de etileno = 10 mol) como tensioactivo
reactivo no iónico y aniónico, 4,5 partes en peso de ácido
3-mercaptopropiónico y 130 partes en peso de
agua.
Completada la polimerización, se enfrió a
temperatura ambiente el polímero obtenido y se neutralizó con una
solución acuosa de hidróxido sódico al 30%. El peso molecular
ponderal medio de la sal de copolímero soluble en agua era de
16.605, medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
La polimerización se realizó como en el Ejemplo
1, reemplazando la solución de monómero con una solución mezcla que
comprendía 275,18 partes en peso de monometacrilato de
metoxipolietilenglicol (media de moles de adición de óxido de
etileno = 14); 43,69 partes en peso de ácido metacrílico, 25,11
partes de ácido acrílico, 7,02 partes en peso de la sal
aliloxihidroxipropanosulfato sódico como tensioactivo reactivo
aniónico, 4,5 partes en peso de ácido
3-mercaptopropiónico y 130 partes en peso de
agua.
Completada la polimerización, se enfrió a
temperatura ambiente el polímero obtenido y se neutralizó con una
solución acuosa de hidróxido sódico al 30%. El peso molecular
ponderal medio de la sal de copolímero soluble en agua era de
15.415, medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo Comparativo
1
La polimerización se realizó como en el Ejemplo
1, reemplazando la solución de monómero con una solución mezcla que
comprendía 280,8 partes en peso de monometacrilato de
metoxipolietilenglicol (media de moles de adición de óxido de
etileno = 14); 44,58 partes en peso de ácido metacrílico, 25,62
partes de ácido acrílico, 4,5 partes en peso de ácido
3-mercaptopropiónico y 130 partes en peso de
agua.
Completada la polimerización, se enfrió a
temperatura ambiente el polímero obtenido y se neutralizó con una
solución acuosa de hidróxido sódico al 30%. El peso molecular
ponderal medio de la sal de copolímero soluble en agua era de
27.287 medido por CPG.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo Comparativo
2
Se preparó un condensado de naftalenosulfonato
formaldehído (NSF), convencionalmente usado para aditivo de
cemento.
Los componentes principales, los contenidos y
las propiedades de las sales de copolímero solubles en agua de los
Ejemplos 1 a 5 y el Ejemplo Comparativo 1 se muestran en la
siguiente Tabla 1. La Tabla 2 muestra los resultados de los ensayos
(ensayo de la fluidez del mortero de cemento y ensayo del hormigón)
para las sales de copolímero solubles en agua y el aditivo de
cemento del Ejemplo Comparativo 2.
Se mezclaron en una mezcladora de mortero
durante 3 minutos, para preparar mortero, 1000 g de cemento portland
(Ssang Yong Cement), 1000 g de arena, 1 g (contenido de sólidos) de
cada aditivo de cemento y 450 g de agua (agua corriente) a
velocidad media. Con cada muestra de mortero preparado se llenó un
cono hueco que tenía un diámetro de 60 mm y una altura de 40 mm. El
cono se sacó hacia arriba y la fluidez del mortero (mm) se
determinó promediando el diámetro medido en dos direcciones.
Se mezclaron para preparar mortero 736 kg de
cemento portland (Ssang Yong Cement), 1863 kg de arena, 2330 kg de
grava, 0,25% en peso de cada aditivo de cemento para el peso de
cemento (1,00% en peso para el aditivo de cemento del Ejemplo
Comparativo 2) y 386,4 kg de agua (agua corriente). Se midió el
asentamiento y el contenido de aire de cada muestra de hormigón
preparado de acuerdo con las normas industriales coreanas KS F 2402
y KS F 2449.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
Como se puede deducir de los resultados de los
ensayos, la composición de mortero que comprendía aditivos para
cemento de los Ejemplos 1 a 5 tenía mejor fluidez, pérdidas menores
del asentamiento del hormigón después de 90 minutos a pesar de un
asentamiento inicial más alto y un contenido de aire superior, en
comparación con el que comprendía los aditivos para cemento de los
Ejemplos Comparativos 1 y 2. Esto significa que el aditivo para
cemento de la presente invención mejora la dispersibilidad de las
partículas de cemento y ofrece, en una cantidad pequeña, mejores
propiedades de eliminación de agua.
El aditivo para cemento de la presente invención
mejora la dispersibilidad de las partículas de cemento, aumenta la
fluidez de la composición incluso en una región de alta eliminación
de agua, evita una disminución de la fluidez en el tiempo y ofrece
una buena capacidad de ser trabajado el material por suministrar
continuamente una corriente de agua de cuantía adecuada.
Si bien la presente invención es ha explicado
detalladamente haciendo referencia a realizaciones preferentes, los
expertos en la técnica apreciarán que se pueden hacer diversas
modificaciones y sustituciones de la misma sin desviarse del
alcance de la presente invención que se define en las
reivindicaciones anexas.
Claims (12)
1. Un aditivo de cemento que comprende un
copolímero o una sal de copolímero obtenida por neutralización del
copolímero con una sustancia alcalina, en la que el copolímero
comprende:
(a) de 50 a 90% en peso de un monómero éster de
alcoxipolialquilenglicol de ácido mono(met)acrílico
representado por la siguiente fórmula química 1;
(b) de 5 a 45% en peso de un monómero ácido
(met)acrílico representado por la siguiente fórmula química
2, y
(c) de 0,5 a 40% en peso de un tensioactivo
reactivo seleccionado entre los monómeros representados por la
siguiente fórmula química 3:
Fórmula química
1
en la
que:
R^{1} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{2}O es un oxialquileno
C_{2-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
R^{3} es un alquilo C_{1-4}
y
m es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50;
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
2
en la
que:
R^{4} es un átomo de hidrógeno o metilo y
M^{1} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, un átomo de un metal divalente, amonio, o una
amina orgánica; y
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
3
en la
que
R^{5} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{6} es un alquileno
C_{1-3}, fenileno o alquilfenileno,
R^{7}O es un oxialquileno
C_{1-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
r es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50,
n es 0 o 1, y
M^{2} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, amonio o una amina orgánica.
2. El aditivo de cemento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que (a) el monómero éster de
alcoxipolialquilenglicol del ácido mono(met)acrílico
representado por la fórmula química 1 es una o varias sustancias
seleccionadas entre un grupo constituido por
mono(met)acrilato de metoxipolietilenglicol,
mono(met)acrilato de metoxipolipropilenglicol,
mono(met)acrilato de metoxipolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicol-polipropilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipropilen-glicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
metoxipolietilenglicolpolipropilenglicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de etoxipolietilenglicol,
mono(met)acrilato de etoxipolipropilenglicol,
mono-(met)acrilato de etoxipolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolietilen-glicolpolipropilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolietilenglicolpolibutilenglicol,
mono(met)acrilato de
etoxipolipropilenglicol-polibutilenglicol y
mono(met)acrilato de
etoxipolietilenglicolpolipropilenglicol-polibutilenglicol.
3. El aditivo de cemento de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, en la que (b) el monómero ácido
(met)acrílico representado por la fórmula química 2 es una o
varias sustancias seleccionadas entre el grupo constituido por
ácido acrílico, ácido metacrílico y una sal de un metal monovalente,
una sal de un metal divalente, una sal de amonio y una sal de amina
orgánica de los ácidos.
4. El aditivo de cemento de acuerdo con la
reivindicación 1, 2 o 3, en la que (c) el tensioactivo reactivo
seleccionado entre los monómeros representados por la fórmula
química 3 es una o varias sustancias seleccionadas entre un grupo
constituido por:
sulfoxipolialquilenglicol alil éteres, tales
como sulfoxipolietilenglicol alil éter, sulfoxipolipropilenglicol
alil éter, sulfoxipolibutilenglicol alil éter,
sulfoxipolietilenglicol 2-butenil éter,
sulfoxipolipropilenglicol 2-butenil éter,
sulfoxipolibutilenglicol 2-butenil éter,
sulfoxipolietilenglicol 3-butenil éter,
sulfoxipolipropilenglicol 3-butenil éter,
sulfoxipolibutilenglicol 3-butenil éter,
sulfoxipolietilenglicol 3-pentenil éter
sulfoxipolipropilenglicol 3-pentenil éter y
sulfoxipolibutilenglicol 3-pentenil éter;
sulfoxipolialquilenglicol alquilvinilfenil
éteres tales como sulfoxipolietilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-vinil-5-metil)fenil
éter, sulfoxipolietilenglicol
(3-vinil-5-etil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-vinil-5-etil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-vinil-5-etil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-propenil-5-propil)fenil
éter, sulfoxipolibutilenglicol
(3-propenil-5-propil)fenil
éter, sulfoxipolietilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter, sulfoxipolipropilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter y sulfoxipolibutilenglicol
(3-propenil-5-butil)fenil
éter;
2-sulfoxipolialquilenglicol-3-(4-alquilfenoxi)propilenalil
éteres tales como
2-sulfoxipolietilenglicol-3(4-metilfenoxi)-propilenalil
éter,
2-sulfoxipolipropilenglicol-3-(4-metilfenoxi)propilenalil
éter,
2-sulfoxipolibutilenglicol-3-(4-metilfenoxi)propilenalil
éter,
2-sulfoxipolietilenglicol-3(4-etilfenoxi)-propilenalil
éter,
2-sulfoxipolipropilenglicol-3-(4-etilfenoxi)propilenalil
éter y
2-sulfoxipolibutilenglicol-3-(4-etilfenoxi)-propilenalil
éter; y
sales obtenidas por neutralización de ellos con
un metal monovalente, un metal divalente, una sal amónica o una
amina orgánica.
5. El aditivo de cemento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el peso
molecular ponderal medio del copolímero o la sal de copolímero está
en el intervalo de 10.000 a 30.000.
6. Una composición de cemento que comprende de
0,01 a 10 partes en peso del aditivo de cemento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 por 100 partes en peso de
cemento.
7. Un procedimiento para preparar un aditivo de
cemento que comprende:
(a) una etapa de copolimerización de.
- (i)
- de 50 a 90% en peso de un monómero éster de alcoxipolialquilenglicol de ácido mono(met)acrílico representado por la siguiente fórmula química 1,
- (ii)
- de 5 a 45% en peso de un monómero ácido (met)acrílico representado por la siguiente fórmula química 2, y
- (iii)
- de 0,5 a 40% en peso de un tensioactivo reactivo seleccionado entre los monómeros representados por la siguiente fórmula química 3
en presencia de un iniciador de
polimerización
Fórmula química
1
en la
que:
R^{1} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{2}O es un oxialquileno
C_{2-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
R^{3} es un alquilo C_{1-4}
y
m es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50;
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
2
en la
que:
R^{4} e un átomo de hidrógeno o metilo,
M^{1} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, un átomo de un metal divalente, amonio, o una
amina orgánica; y
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química
3
en la
que
R^{5} es un átomo de hidrógeno o metilo,
R^{6} es un alquileno
C_{1-3}, fenileno o alquilfenileno,
R^{7}O es un oxialquileno
C_{1-4} que puede ser idéntico o diferente y que
puede añadirse en forma de bloque o al azar en el caso de que sean
diferentes,
r es la media del número de moles de adición de
los grupos oxialquileno, que es un número entero de 1 a 50,
n es 0 o 1, y
M^{2} es un átomo de hidrógeno, un átomo de un
metal monovalente, amonio o una amina orgánica.
8. El procedimiento para preparar un aditivo de
cemento de acuerdo con la reivindicación 7, que además
comprende:
(b) una etapa de neutralización del copolímero
preparado en la etapa (a) con una sustancia alcalina.
9. El procedimiento para preparar un aditivo de
cemento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la sustancia
alcalina de la etapa (b) es un hidróxido, cloruro o carbonato de un
metal monovalente o un metal divalente, amoniaco o una amina
orgánica.
10. El procedimiento para preparar un aditivo de
cemento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a
9, en el que la copolimerización (a) se realiza por polimerización
en solución o polimerización en masa.
11. El procedimiento para preparar un aditivo de
cemento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a
10, en el que la temperatura de copolimerización de la etapa (a)
está en el intervalo de 0 a 120ºC.
12. El procedimiento para preparar un aditivo de
cemento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a
11, en el que la copolimerización (a) se realiza añadiendo además un
agente de transferencia de cadena basado en tiol.
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