ES2334762A1 - Composicion para el cohesionado de suelos, procedimiento para su aplicacion y usos del mismo. - Google Patents

Abstract

Composición para el cohesionado de suelos, procedimiento para su aplicación y usos del mismo. La presente invención está relacionada con el sector de los materiales de construcción, más en particular con los productos para la aglomeración de suelos naturales, que aportan adherencia y cohesión a los materiales del terreno, manteniendo sus propiedades cuando se humectan o son sometidos a una acción física. Más en particular, la presente invención se refiere a una composición aglomerante de suelos en base acuosa, que comprende una mezcla de silicatos metálicos y taninos.

Description

Composición para el cohesionado de suelos, procedimiento para su aplicación y usos del mismo.

La presente invención está relacionada con el sector de los materiales de construcción, más en particular con los productos para la aglomeración de suelos naturales, que aportan adherencia y cohesión a los materiales del terreno, manteniendo sus propiedades cuando se humectan o son sometidos a una acción física. Más en particular, la presente invención se refiere a una composición aglomerante de suelos en base acuosa, que comprende una mezcla de silicatos metálicos y taninos.

El uso de silicatos metálicos, fundamentalmente de sodio, como aglomerantes de suelos es bien conocido en la técnica. Los silicatos de sodio, en disolución acuosa, son líquidos alcalinos, incoloros e inodoros, que presentan unas propiedades físico-químicas, tales como adherencia y cohesión, que los hace potencialmente idóneos para su utilización como aglomerantes en suelos. Ajustando adecuadamente su viscosidad se puede lograr que penetren y ocupen todas las irregularidades del terreno, tanto en la superficie como en el subsuelo.

La argamasa que une y cohesiona los componentes del terreno se forma mediante gelificación o mediante la formación de polisilicatos cálcicos. Dicha gelificación, que sólo se produce en suelos ácidos, presenta un problema denominado sinéresis, que no es más que la expulsión del líquido remanente en el gel de SiO_{2}. Este fenómeno provoca cierta pérdida de continuidad de la fase en contacto con los materiales del suelo, en particular frente a aquellos con un comportamiento más hidrofóbico, a la vez que el agua liberada produce efectos expansivos.

Además, en suelos calcáreos, el aporte de silicatos supone la formación de envolturas de polisilicatos cálcicos insolubles, que actúan como cimentantes. No obstante, no todos los suelos calcáreos se comportan por igual, ya que existen diferencias notables entre las sales cálcicas presentes. En algunos casos, éstas son muy insolubles y poco reactivas frente al silicato sódico, por lo que es conveniente aportar cal, habitualmente Ca(OH)_{2} para mezclarla con el material del suelo antes del tratamiento. Sin embargo, debido a la baja solubilidad de la cal y a que la reacción con el silicato se produce sobre la superficie del sólido, se requiere de un Ca(OH)_{2} de gran finura y un gran aporte de agua, lo que supone elevados costes económicos y una exigencia no siempre fácilmente atendible.

Para solucionar los problemas mencionados anteriormente, los presentes inventores han desarrollado una composición que comprende mezclas de silicatos metálicos en disolución o suspensión acuosa y taninos, preferentemente aquellos taninos procedentes del duramen del árbol del quebracho.

Sorprendentemente, los presentes inventores han demostrado que el uso de los taninos del quebracho en conjunto con los silicatos metálicos mejora las propiedades de éstos y actúa como mojante, mediando entre los materiales hidrofóbicos e hidrofílicos, recubren las partículas arcillosas mejorando su fluidez y el contacto íntimo con el silicato, lo que permite un mejor asentamiento y compactación del suelo. Asimismo, los taninos contribuyen a la movilización de los iones Ca^{2+} por complejación con los grupos hidroxilo, actuando como vehículo del mismo hacia el silicato.

Los taninos, preferentemente aquellos procedentes del duramen del quebracho, utilizados en la composición de la presente invención son del tipo pirocatequínico o condensado, con un amplio rango de pesos moleculares y tienen una importante presencia de trímeros y tetrámeros de cadenas C_{15} con gran cantidad de grupos OH.

De manera ventajosa, los taninos utilizados en la presente invención reducen la plasticidad de las arcillas, y, por lo tanto, disminuyen los efectos de hinchamiento y expansión que ocasionan deformaciones en el terreno. Además, presentan la ventaja de que por su naturaleza polifenólica tienen un marcado efecto biocida. Asimismo, los grupos OH presentes en los taninos reaccionan con otros grupos funcionales de la materia orgánica presente en el suelo formando estructuras menos solubles.

La cantidad de taninos presentes en la composición de la presente invención se encuentra en el intervalo de 0,1 a 5% en peso, preferentemente de 0,2% a 3% en peso y lo más preferente, 0,5% en peso.

Por otra parte, los silicatos, que son las sales del ácido silícico, forman materiales basados en la repetición de la unidad tetraédrica SiO_{4}^{4-}. Dichas unidades tetraédricas se unen entre sí, compartiendo los átomos de oxígeno de los vértices del tetraedro, que da origen a complejas estructuras tridimensionales. Numerosos minerales, tales como feldespatos, micas y arcillas, tienen al tetraedro de silicio-oxígeno como elemento estructural básico.

Los silicatos utilizados en la composición de la presente invención son silicatos de metales alcalinos solubles en agua, con excepción del litio, que no es soluble. Por su disponibilidad comercial, son preferentes los silicatos de sodio y de potasio, siendo el más preferente el silicato sódico.

La solución de silicatos, preferentemente silicatos sódicos, utilizada en la composición de la presente invención, se puede preparar de cualquier manera conocida en la técnica y los líquidos obtenidos presentan densidades y viscosidades diferentes en función de la composición del mismo. Dichas disoluciones de silicato sódico difieren tanto en la relación molar SiO_{2}/Na_{2}O como en el extracto seco (porcentaje del total correspondiente a SiO_{2} + Na_{2}O). La relación molar SiO_{2}/Na_{2}O de los silicatos utilizados en la composición de la presente invención se encuentra en el intervalo de 1,6 a 3,5 y de extracto seco entre 35 y 55% en peso.

La composición de la presente invención presenta una completa compatibilidad medioambiental, ya que el silicato formará compuestos análogos a los que existen en los diferentes tipos de suelos, mientras que los taninos son sustancias de procedencia natural.

Si las condiciones del suelo al que se va a aplicar la composición de la presente invención requieren un aporte de adicional de cal, la composición puede comprender además cal, preferentemente en forma de Ca(OH)_{2}.

Aunque la composición exacta del compuesto de la presente invención se decide en función de las características mineralógicas y químicas del suelo, una formulación habitual de dicha composición comprende una disolución acuosa al 15% en peso de silicato sódico con una relación molar SiO_{2}/Na_{2}O de 3,5 aproximadamente y taninos de quebracho 0,5%.

Una vez que ha polimerizado la composición de la presente invención es hidrofugante e ignifugante. Debido a su compatibilidad medioambiental se puede aplicar en espacios naturales tales como vías verdes, pistas forestales y zonas agrícolas; en obras públicas tales como terraplenes, arcenes, cunetas, accesos a canteras y en actuaciones previas a un asfaltado definitivo.

También la composición de la presente invención se puede aplicar allí donde se requiera evitar la formación de polvo, reduciendo las partículas en suspensión, incrementar la capacidad de carga de los caminos, construir caminos de bajo presupuesto, reducir la absorción de agua y el agrietado por congelación, mantener la integridad del suelo mojado, retardando la formación de regueros y retardar la aparición de rastrojos.

La aplicación de la composición de la presente invención es sencilla y apenas supone una etapa adicional en el procedimiento habitual de preparación de los suelos. Dicho procedimiento habitual comprende las etapas de ripeado, adición de áridos y/o cal, nivelado, mojado con agua para mejorar el contacto de los materiales del suelo y compactado. Para un cohesionado óptimo, la etapa de aplicación de la composición de la presente invención debe llevarse a cabo después del mojado con agua.

La composición de la presente invención se aplica en una proporción de 2 a 5 litros por m^{2} de suelo, preferentemente 3 l/m^{2}, preferentemente en varias pasadas para evitar pérdidas por escorrentía.

Una vez aplicada la composición de la presente invención es recomendable no circular con vehículos hasta pasadas 24 horas y en tiempo de frío 48 horas, para permitir que se produzcan las reacciones de polimerización.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a un ejemplo de realización preferente, éste no se debe considerar limitativo de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

1. Composición aglomerante de suelos en base acuosa que comprende una mezcla de silicatos metálicos y taninos.

2. Composición, según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos silicatos son silicatos sódicos o potásicos.

3. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos taninos son taninos del duramen del quebracho.

4. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la concentración de dichos taninos se encuentra en el intervalo de 0,1 a 5% en peso.

5. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la concentración de dichos taninos se encuentra en el intervalo de 0,2 a 3% en peso.

6. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la concentración de dichos taninos es 0,5% en peso.

7. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la relación molar SiO_{2}/Na_{2}O de dichos silicatos se encuentra en el intervalo de 1,6 a 3,5 y de extracto seco entre 35 y 55% en peso.

8. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque también comprende cal.

9. Composición, según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha cal está en forma de Ca(OH)_{2}.

10. Procedimiento de aplicación de una composición aglomerante de suelos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende las etapas de ripeado, adición de áridos y/o cal, nivelado, mojado con agua, aplicación de dicha composición y compactado.

11. Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque la composición aglomerante de suelos se aplica en una proporción de 2 a 5 litros por m^{2} de suelo.

12. Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque la composición aglomerante de suelos se aplica en una proporción de 3 litros por m^{2} de suelo.

13. Utilización de una composición aglomerante de suelos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en espacios naturales, tales como vías verdes, pistas forestales, zonas agrícolas.

14. Utilización de una composición aglomerante de suelos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en obras públicas, tales como terraplenes, arcenes, cunetas, accesos a canteras y en actuaciones previas a un asfaltado definitivo.

15. Utilización de una composición aglomerante de suelos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, allí donde se requiera evitar la formación de polvo, reducir las partículas en suspensión, incrementar la capacidad de carga de los caminos, construir caminos de bajo presupuesto, reducir la absorción de agua, reducir el agrietado por congelación, mantener la integridad del suelo mojado, retardar la formación de regueros y retardar la aparición de rastrojos.