ES2367180T3 - Composiciones de hormigón ligero. - Google Patents

Abstract

Una composición de hormigón ligero que comprende entre 10 y 60 por ciento en volumen de una composición de cemento hidráulico seleccionada entre cementos Portland, entre 10 y 40 por ciento en volumen de partículas poliméricas expandidas que presentan un diámetro medio de partícula de 0,2 mm a 3 mm, una densidad aparente de 0,028 g/cm 3 a 0,56 g/cm 3 , una sección transversal circular, ovalada o elíptica, una relación entre dimensiones de 1 a 1,5 y una capa exterior sustancialmente continua, y hasta 50 por ciento en volumen de áridos; en la que la suma de los componentes usados no excede el 100 por cien en volumen; en la que la composición de cemento ligero, tras fraguarla durante siete días, presenta una resistencia a la compresión de al menos 11,7 MPa cuando se ensaya de acuerdo con la norma ASTM C39, y en la que las partículas poliméricas se dispersan en la composición y la composición comprende al menos 10 por ciento en volumen de arena y/u otros áridos finos con un módulo de finura inferior a 2 y al menos 1 por ciento en volumen de áridos gruesos con un módulo de finura superior a 4.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1.

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a nuevas composiciones, materiales, procedimientos para su uso y procedimientos para su preparación que son generalmente útiles como agentes en la industria de la construcción. Más específicamente, los compuestos de la presente invención se pueden usar en aplicaciones de construcción y edificación que se beneficien de un material relativamente ligero, extensible, moldeable y colable que presenta una alta resistencia y, con frecuencia, propiedades aislantes mejoradas.

2.

Descripción de la técnica anterior

[0002] En el campo de la preparación y el uso de materiales cementosos ligeros, tales como el denominado hormigón ligero, los materiales que estaban disponibles hasta ahora para la industria generalmente requerían la adición de diferentes constituyentes para obtener una masa de hormigón sólida pero ligera que tuviera una alta homogeneidad de constituyentes y estuviera ligada uniformemente en toda la masa.

[0003] Las patentes de Estados Unidos nº 3.214.393, 3.257.338 y 3.272.765 describen mezclas de hormigón que contienen cemento, un árido primario, un polímero de estireno expandido particulado y un aditivo homogeneizante y/o tensioactivo.

[0004] La patente de Estados Unidos nº 3.021.291 describe un procedimiento para preparar hormigón celular incorporando en la mezcla de hormigón, antes de moldear la mezcla, un material polimérico que se expanda durante el curado bajo la influencia de calor. La forma y el tamaño de las partículas poliméricas no son críticos.

[0005] La patente de Estados Unidos nº 5.580.378 describe un producto cementoso ligero formado por una mezcla cementosa acuosa que puede incluir ceniza volante, cemento Portland, arena, cal y, como componente que aligera el peso, partículas de poliestireno micronizadas con tamaños de partícula comprendidos en el intervalo de 50 a 2.000 µm y una densidad de aproximadamente 16,02 kg/m3. La mezcla se puede colar para dar productos moldeados, tales como muros de cimentación, tejas, ladrillos y similares. El producto también se puede usar como mortero de albañilería, yeso, estuco o textura.

[0006] El documento JP 9 071 449 describe un hormigón ligero que incluye cemento Portland y un árido ligero, tal como poliestireno espumado, perlita o vermiculita como parte o totalidad del árido. El poliestireno espumado presenta un diámetro de gránulo de 0,1 a 10 mm y un peso específico de 0,01 a 0,08.

[0007] Las patentes de Estados Unidos nº 5.580.378, 5.622.556 y 5.725.652 describen productos cementosos ligeros formados por una mezcla cementosa acuosa que incluye cemento y esquisto expandido, arcilla, pizarra, ceniza volante y/o cal y un componente que aligera el peso formado por partículas de poliestireno micronizadas con tamaños de partícula comprendidos en el intervalo de 50 a 2.000 µm, caracterizados por presentar un contenido en agua comprendido en el intervalo de aproximadamente 0,5% a 50% (v/v).

[0008] La patente de Estados Unidos nº 4.265.964 describe composiciones ligeras para unidades estructurales, tales como paneles de tablaroca y similares, que contienen gránulos termoplásticos expandibles de baja densidad; un material de base cementoso, tal como yeso; un agente tensioactivo; un aditivo que actúa de agente espumante para incorporar una cantidad apropiada de aire en la mezcla; un componente formador de películas; y un almidón. Los gránulos termoplásticos expandibles se expanden lo más posible.

[0009] El documento WO 98 02 397 describe tejas de hormigón ligero hechas por moldeo de una composición aglutinante hidráulica que contiene espumas de resina sintética como árido y que presenta un peso específico de aproximadamente 1,6 a 2.

[0010] El documento WO 00161519 describe un hormigón ligero que incluye una mezcla de aproximadamente 40% a 99% de un material polimérico orgánico y de 1% a aproximadamente 60% de un agente aireante. La mezcla se usa para preparar hormigón ligero que usa árido de poliestireno. La mezcla se requiere para dispersar el árido de poliestireno y para mejorar la ligadura entre el árido de poliestireno y el aglutinante cementoso que lo rodea.

[0011] El documento WO 01/66485 describe una mezcla cementosa ligera que contiene en volumen: 5 a 80% de cemento, 10 a 65% de partículas de poliestireno expandido, 10 a 90% de partículas minerales expandidas y agua suficiente para preparar una pasta con una distribución sustancialmente regular del poliestireno expandido tras un mezclado apropiado.

[0012] La patente de Estados Unidos nº 6.851.235 describe un bloque prefabricado que incluye una mezcla de agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido (PEE) que presentan un diámetro de 3,18 mm a 9,53 mm, en las proporciones de 68 a 95 litros de agua, 150 a 190 kg de cemento y 850 a 1.400 litros de perlas preexpandidas.

[0013] La patente de Estados Unidos nº 5.913.791 describe un bloque prefabricado que presenta una capa de acoplamiento basada en cemento sobre una o ambas superficies exteriores del bloque que recibe y sostiene un elemento de fijación penetrante, tal como un clavo, tornillo, grapa o similares. Una primera capa basada en cemento contiene agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido en unas primeras proporciones y una segunda superficie exterior contiene agua, cemento y perlas de espuma de poliestireno expandido en unas segundas proporciones diferentes de las primeras proporciones.

[0014] Generalmente, la técnica anterior reconoce la utilidad de usar polímeros expandidos de alguna forma en composiciones de hormigón para reducir el peso global de las composiciones. Los polímeros expandidos se añaden en primer lugar para llenar espacio y crear huecos en el hormigón, y la cantidad de "espacio de aire" en el polímero expandido se maximiza típicamente para alcanzar este objetivo. En general, la técnica anterior asume que las partículas poliméricas expandidas reducen la resistencia y/o la integridad estructural de las composiciones de hormigón ligero. Además, los artículos de hormigón fabricados a partir de las composiciones de hormigón ligero de la técnica anterior presentan propiedades físicas, tales como el módulo de Young, la conductividad térmica y la resistencia a la compresión, que, en el mejor de los casos, son irregulares y típicamente muestran propiedades físicas menos que deseables.

[0015] Por lo tanto, existe una demanda en la técnica de composiciones de hormigón ligero que proporcionen artículos de hormigón ligero con propiedades físicas predecibles y deseables que superen los problemas antes descritos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0016] La presente invención proporciona una composición de hormigón ligero que contiene entre 10 y 60 por ciento en volumen de una composición de cemento hidráulico seleccionada entre cementos Portland, entre 10 y 40 por ciento en volumen de partículas poliméricas expandidas que presentan un diámetro medio de partícula de 0,2 mm a 3 mm, una densidad aparente de 0,028 g/cm3 a 0,56 g/cm3, una sección transversal circular, ovalada o elíptica, una relación entre dimensiones de 1 a 1,5 y una capa exterior sustancialmente continua, y entre 0 y 50 por ciento en volumen de áridos, en la que la suma de los componentes usados no excede el 100 por cien en volumen, en la que la composición cementosa ligera, tras fraguarla durante siete días, presenta una resistencia a la compresión de al menos 11,7 MPa cuando se ensaya de acuerdo con la norma ASTM C39 y en la que las partículas poliméricas se dispersan en la composición y la composición comprende al menos 10 por ciento en volumen de arena y/o áridos finos con un módulo de finura inferior a 2 y al menos 1 por ciento en volumen de áridos gruesos con un módulo de finura superior a 4.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0017]

La fig. 1 es una micrografía electrónica de barrido de la superficie de una perla preexpandida; la fig. 2 es una micrografía electrónica de barrido del interior de una perla preexpandida; la fig. 3 es una micrografía electrónica de barrido de la superficie de una perla preexpandida; la fig. 4 es una micrografía electrónica de barrido del interior de una perla preexpandida; la fig. 5 es una micrografía electrónica de barrido de la superficie de una perla preexpandida; y la fig. 6 es una micrografía electrónica de barrido del interior de una perla preexpandida.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0018] Al contrario que en los ejemplos de realización, o salvo que se indique lo contrario, todos los números o expresiones que se refieran a cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc. usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones deben entenderse como que están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, salvo que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar en función de las propiedades deseadas que la presente invención desee obtener. Como mínimo, y sin intentar limitar la aplicación de la doctrina de los equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos en base al número de dígitos significativos indicados y aplicando las técnicas de redondeo comunes.

[0019] A pesar de que los intervalos y parámetros numéricos que exponen el amplio alcance de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se indican con la mayor precisión posible. No obstante, cualquier valor numérico contiene de forma inherente ciertos errores que resultan necesariamente de la desviación típica encontrada en sus respectivas mediciones de ensayo.

[0020] Asimismo debe entenderse que cualquier intervalo numérico detallado en la presente memoria pretende incluir todos los subintervalos subsumidos en ellos. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" pretende incluir todos los subintervalos entre el valor mínimo detallado de 1 y el valor máximo detallado de 10, ambos inclusive; es decir que presenta un valor mínimo igual o superior a 1 y un valor máximo igual o inferior a 10. Puesto que los intervalos numéricos descritos son continuos, incluyen cada valor entre los valores mínimo y máximo. Salvo que se indique expresamente lo contrario, los diferentes intervalos numéricos especificados en esta solicitud son aproximaciones.

[0021] Como se usa en la presente memoria, la expresión "partículas que contienen espacios huecos" se refiere a partículas poliméricas expandidas, partículas preexpandidas y otras partículas que incluyen cámaras celulares y/o alveolares, algunas de las cuales están completamente cerradas, que contienen aire o un gas específico o una combinación de gases, como las partículas preexpandidas descritas en la presente memoria a modo de ejemplo no limitante.

[0022] Como se usan en la presente memoria, los términos "cemento" y "cementoso" se refieren a materiales que ligan un hormigón u otro producto monolítico, no el producto final propiamente dicho. En particular, el cemento hidráulico es un material que se fragua y se endurece sometiéndolo a una reacción de hidratación en presencia de una cantidad suficiente de agua para producir un producto final endurecido.

[0023] Como se usa en la presente memoria, la expresión "mezcla cementosa" se refiere a una composición que incluye un material de cemento y una o más cargas, adyuvantes u otros áridos y/o materiales conocidos en la técnica que forman una suspensión que se endurece después del curado. Los materiales de cemento incluyen, pero no se limitan a, cemento hidráulico, yeso, composiciones de yeso, cal y similares, y pueden o no incluir agua. Los adyuvantes y cargas incluyen, pero no se limitan a, arena, arcilla, ceniza volante, áridos, agentes aireantes, colorantes, reductores de agua/ superplastificantes y similares.

[0024] Como se usa en la presente memoria, el término "hormigón" se refiere a un material de construcción duro y fuerte preparado por mezclado de una mezcla cementosa con agua suficiente para conseguir que la mezcla cementosa se fragüe y ligue toda la masa.

[0025] Como se usa en la presente memoria, todos los porcentajes en volumen y en peso prevén el uso de un cierto volumen o peso de agua. Las cantidades concretas, cuando se refieren a una composición de mezcla seca o premezcla, se encuentran en las mismas proporciones previendo que se añadirá la cantidad correspondiente de agua a la mezcla seca o la premezcla cuando ésta finalmente se formule, se mezcle y se procese de otra manera para el uso.

[0026] Todos los intervalos composicionales expresados en la presente memoria están limitados en total a y no exceden del 100 por cien (porcentaje en volumen o porcentaje en peso) en la práctica. Cuando pueden estar presentes múltiples componentes en una composición, la suma de las cantidades máximas de cada componente puede exceder el 100 por cien, entendiendo que, y como comprenderán fácilmente los expertos en la técnica, las cantidades de los componentes realmente usados se ajustarán al máximo del 100 por cien.

[0027] Como se usan en la presente memoria, los términos "(met)acrílico" y "(met)acrilato" pretenden incluir derivados tanto del ácido acrílico como del ácido metacrílico, igual que los ésteres alquílicos correspondientes se denominan a menudo acrilatos y (met)acrilatos, los cuales se pretende que sean abarcados por el término "(met)acrilato".

[0028] Como se usa en la presente memoria, el término "polímero" pretende abarcar sin limitación homopolímeros, copolímeros, copolímeros de injerto y mezclas y combinaciones de los mismos.

[0029] En su contexto más amplio, la presente invención proporciona un procedimiento para controlar la inclusión de aire en un artículo conformado. El artículo conformado se puede fabricar a partir de cualquier material conformable, usándose partículas que contienen espacios huecos para incluir aire a modo de soporte estructural. Se puede usar cualquier material conformable adecuado, siempre que las partículas que contienen espacios huecos no se dañen durante el proceso de conformación.

[0030] Como se usa en la presente memoria, la expresión "material compuesto" se refiere a un material sólido que incluye dos o más sustancias con características físicas diferentes y en el que cada sustancia conserva su identidad a la vez que aporta propiedades deseables al conjunto. A modo de ejemplo no limitante, los materiales compuestos pueden incluir hormigón en el que están dispersas e integradas uniformemente perlas preexpandidas.

[0031] Así pues, la presente invención se refiere a procedimientos para controlar la inclusión de aire cuando se conforma un artículo combinando un material conformable y partículas que contienen espacios huecos para proporcionar una mezcla y colocando la mezcla en un molde.

[0032] Aunque la solicitud describe en detalle mezclas cementosas con partículas poliméricas, los expertos en la técnica pueden aplicar los conceptos y las realizaciones descritos en la presente memoria a las demás aplicaciones descritas anteriormente.

[0033] Las realizaciones de la presente invención se refieren a composiciones de hormigón ligero (LWC) que incluyen una mezcla cementosa y partículas poliméricas. Sorprendentemente se ha descubierto que el tamaño, la composición, la estructura y las propiedades físicas de las partículas poliméricas expandidas, y en algunos casos sus perlas de resina precursoras, pueden afectar de manera importante a las propiedades físicas de los artículos de LWC fabricados a partir de las composiciones de LWC de la invención. Cabe destacar el efecto de la relación entre el tamaño de las perlas y la densidad de las partículas poliméricas expandidas sobre las propiedades físicas de los artículos de LWC resultantes.

[0034] En una realización de la invención, la mezcla cementosa puede ser una mezcla cementosa acuosa.

[0035] Las partículas poliméricas expandidas están presentes en la composición de LWC en una cantidad de al menos 10, en algunos ejemplos de al menos 15, en otros ejemplos de al menos 20, en situaciones concretas de hasta 25, en algunos casos de al menos 30 y en otros casos de al menos 35 por ciento en volumen y hasta 40 por ciento en volumen, respecto al volumen total de la composición de LWC. La cantidad de polímero variará en función de las propiedades físicas concretas deseadas en un artículo de LWC acabado. La cantidad de partículas poliméricas en la composición de LWC puede ascender a cualquier valor o puede estar comprendida entre cualquiera de los valores indicados anteriormente.

[0036] Las partículas poliméricas pueden incluir cualquier partícula derivada de cualquier material termoplástico expandible adecuado. Las partículas poliméricas propiamente dichas se seleccionan en base a las propiedades físicas concretas deseadas en un artículo de LWC acabado. A modo de ejemplo no limitante, las partículas poliméricas expandidas pueden incluir uno o más polímeros seleccionados entre homopolímeros de monómeros vinilaromáticos; copolímeros de al menos un monómero vinilaromático con uno o más de entre divinilbenceno, dienos conjugados, metacrilatos de alquilo, acrilatos de alquilo, acrilonitrilo y/o anhídrido maleico; poliolefinas; policarbonatos; poliésteres; poliaminas; cauchos naturales; cauchos sintéticos; y combinaciones de los mismos.

[0037] En una realización de la invención, las partículas poliméricas expandidas incluyen homopolímeros o copolímeros termoplásticos seleccionados entre homopolímeros derivados de monómeros vinilaromáticos, que incluyen estireno, isopropilestireno, alfa-metilestireno, metilestireno nuclear, cloroestireno, terc.-butilestireno y similares, así como entre copolímeros preparados por coplimerización de al menos un monómero vinilaromático, como se ha descrito anteriormente, con uno o más monómeros diferentes, siendo ejemplos no limitantes divinilbenceno, dienos conjugados (siendo ejemplos no limitantes butadieno, isopreno, 1,3- y 2,4-hexadieno), metacrilatos de alquilo, acrilatos de alquilo, acrilonitrilo y anhídrido maleico, en los que el monómero vinilaromático está presente en una cantidad de al menos 50% en peso del copolímero. En una realización de la invención, se usan polímeros estirénicos, en particular poliestireno. Sin embargo, se pueden usar otros polímeros adecuados, tales como poliolefinas (por ejemplo, polietileno, polipropileno), policarbonatos, poli(óxidos de fenileno) y mezclas de los mismos.

[0038] En una realización concreta de la invención, las partículas poliméricas son partículas de poliestireno expandible (PEE). Estas partículas pueden presentar la forma de perlas o gránulos o ser otras partículas convenientes para las operaciones de expansión y moldeo.

[0039] En la presente invención, las partículas polimerizadas en un procedimiento en suspensión, que son perlas de resina esencialmente esféricas, resultan útiles para preparar partículas poliméricas expandidas.

[0040] En una realización de la invención, las perlas de resina (no expandidas) que contienen cualquiera de los polímeros o composiciones poliméricas descritos en la presente memoria presentan un tamaño de partícula de al menos 0,2, en algunas situaciones de al menos 0,33, en algunos casos de al menos 0,35, en otros casos de al menos 0,4, en algunos ejemplos de al menos 0,45 y en otros ejemplos de al menos 0,5 mm. Las perlas de resina también pueden presentar un tamaño de partícula de hasta 3, en algunos ejemplos de hasta 2, en otros ejemplos de hasta 2,5, en algunos casos de hasta 2,25, en otros casos de hasta 2, en algunas situaciones de hasta 1,5 y en otras situaciones de hasta 1 mm. En esta realización, si para la preparación de las partículas poliméricas expandidas se usan perlas de resina con unos tamaños de partícula que no se encuentran dentro de los intervalos antes descritos, los artículos de LWC fabricados de acuerdo con la invención presentan propiedades físicas irregulares o no deseables. Las perlas de resina usadas en esta realización pueden adoptar cualquier valor o pueden estar comprendidas entre cualquiera de los valores antes indicados.

[0041] Las partículas termoplásticas expandibles o las perlas de resina se pueden impregnar con un agente soplador adecuado usando cualquier procedimiento convencional. A modo de ejemplo no limitante, la impregnación se puede lograr añadiendo el agente soplador a la suspensión acuosa durante la polimerización del polímero o, alternativamente, resuspendiendo las partículas poliméricas en un medio acuoso e incorporando después el agente soplador, como se expone en la patente de Estados Unidos nº 2.983.692. Como agente soplador se puede usar cualquier material gaseoso o material que produzca gas al calentarse. Los agentes sopladores convencionales incluyen hidrocarburos alifáticos que contienen 4 a 6 átomos de carbono en la molécula, tales como butanos, pentanos, hexanos y los hidrocarburos halogenados, por ejemplo CFC y HCFC, que hiervan a una temperatura inferior al punto de reblandecimiento del polímero elegido. Asimismo se pueden usar mezclas de estos agentes sopladores hidrocarbonados alifáticos.

[0042] De forma alternativa, se puede mezclar agua con estos agentes sopladores hidrocarbonados alifáticos o se puede usar agua como único agente soplador, como se expone en las patentes de Estados Unidos nº 6.127.439,

6.160.027 y 6.242.540. En estas patentes se usan agentes que retienen agua. El porcentaje en peso de agua para el uso como agente soplador puede oscilar entre 1 y 20%.

[0043] Las partículas poliméricas o perlas de resina impregnadas se expanden hasta obtener una densidad aparente de al menos 0,028 g/cm3, en algunas circunstancias de al menos 0,032 g/cm3, en otras circunstancias de al menos 0,048 g/cm3 y en circunstancias concretas de hasta 0,052 g/cm3 o 0,056 g/cm3. Las partículas poliméricas se expanden al menos parcialmente y la densidad aparente puede ascender a 0,56 g/cc, en algunos casos a 0,48 g(cc, en otros casos a 0,4 g/cc, en algunos ejemplos a 0,32 g/cc, en otros ejemplos a 0,24 g/cc y en ciertas circunstancias a 0,16 g/cc. La densidad aparente de las partículas poliméricas puede adoptar cualquier valor o intervalo entre cualquiera de los valores indicados anteriormente. La densidad aparente de las partículas poliméricas, las perlas de resina y/o las partículas preexpandidas se determina pesando un volumen conocido de partículas poliméricas, perlas y/o partículas preexpandidas (envejecidas durante 24 horas en condiciones ambientales).

[0044] El paso de expansión se realiza convencionalmente calentando las perlas impregnadas mediante cualquier medio de calentamiento convencional, tal como vapor, aire caliente, agua caliente o calor radiante. En la patente de Estados Unidos nº 3.023.175 se expone un procedimiento generalmente aceptado para efectuar la preexpansión de las partículas termoplásticas impregnadas.

[0045] Las partículas poliméricas impregnadas pueden ser partículas poliméricas celulares espumadas, como se exponen en la solicitud de patente de Estados Unidos con el número de serie 10/021.716. Las partículas celulares espumadas pueden ser de poliestireno que se ha expandido y contener un agente soplador volátil en una cantidad inferior a 14% en peso, en algunas situaciones inferior a 6% en peso, en algunos casos entre aproximadamente 2% en peso y aproximadamente 5% en peso y en otros casos entre aproximadamente 2,5% en peso y aproximadamente 3,5% en peso, respecto al peso del polímero.

[0046] En las patentes de Estados Unidos nº 4.303.756 y 4.303.757 y en la publicación de la solicitud de Estados Unidos 2004/0152795 se describe un interpolímero de una poliolefina y monómeros vinilaromáticos polimerizados in situ que se puede incluir en la resina termoplástica expandida o en las partículas poliméricas de acuerdo con la invención.

[0047] Las partículas poliméricas pueden incluir ingredientes y aditivos habituales, tales como retardantes de la llama, pigmentos, tintes, colorantes, plastificantes, agentes de desmoldeo, estabilizadores, absorbentes de luz ultravioleta, agentes antimoho, antioxidantes, rodenticidas, repelentes de insectos, etc. Los pigmentos típicos incluyen sin limitación pigmentos inorgánicos, tales como negro de carbón, grafito, grafito expandible, óxido de cinc, dióxido de titanio y óxido de hierro, así como pigmentos orgánicos, tales como rojos y violetas de quinacridona y azules y verdes de ftalocianina de cobre.

[0048] En una realización concreta de la invención, el pigmento es negro de carbón, siendo un ejemplo no limitante de un material de este tipo EPS SILVER®, que se puede adquirir en NOVA Chemicals Inc.

[0049] En otra realización concreta de la invención, el pigmento es grafito, siendo un ejemplo no limitante de un material de este tipo NEOPOR®, que se puede adquirir en BASF Aktiengesellschaft Corp., Ludwigshafen am Rhein, Alemania.

[0050] Cuando se incluyen en las partículas poliméricas materiales tales como negro de carbón y/o grafito, se obtienen propiedades aislantes mejoradas, como se desprende de unos valores R más elevados para los materiales que contienen negro de carbón o grafito (determinados usando la norma ASTM - C518). Como tal, el valor R de las partículas poliméricas expandidas que contienen negro de carbón y/o grafito o de los materiales preparados a partir de tales partículas poliméricas es al menos un 5% mayor que el que se observa para las partículas o los artículos resultantes que no contienen negro de carbón y/o grafito.

[0051] Las partículas poliméricas expandidas presentan un tamaño medio de partícula de al menos 0,2, en algunas circunstancias de al menos 0,3, en otras circunstancias de al menos 0,5, en algunos casos de al menos 0,75, en otros casos de al menos 0,9 y en algunos ejemplos de al menos 1 mm, y puede ascender a 3 y en algunos ejemplos a 2,5 mm. Cuando el tamaño de las partículas poliméricas expandidas es demasiado pequeño o demasiado grande, las propiedades físicas de los artículos de LWC fabricados usando la presente composición de LWC pueden no ser deseables. El tamaño medio de partícula de las partículas poliméricas expandidas puede adoptar cualquier valor y puede estar comprendido entre cualquiera de los valores indicados anteriormente. El tamaño medio de partícula de las partículas poliméricas expandidas o de las partículas preexpandidas se puede determinar usando técnicas de difracción láser o por cribado en función del tamaño de malla usando procedimientos de separación mecánicos conocidos en la técnica.

[0052] En una realización de la invención, las partículas poliméricas o las partículas poliméricas expandidas presentan una pared celular con un grosor medio mínimo que ayuda a proporcionar propiedades físicas deseables a los artículos de LWC fabricados usando la presente composición de LWC. El grosor medio de la pared celular y las dimensiones celulares interiores se pueden determinar usando técnicas de microscopía electrónica de barrido conocidas en la técnica. Las partículas poliméricas expandidas pueden presentar un grosor medio de la pared celular de al menos 0,15 µm, en algunos casos de al menos 0,2 µm y en otros casos de al menos 0,25 µm. Sin querer vincularse a una teoría concreta, se cree que se obtiene un grosor medio deseable de la pared celular cuando las perlas de resina con las dimensiones antes descritas se expanden hasta alcanzar las densidades antes descritas.

[0053] En una realización de la invención, las perlas poliméricas se expanden para formar las partículas poliméricas expandidas de manera que se alcance un grosor deseable de la pared celular, como se ha descrito anteriormente. Aunque son muchas las variables que pueden afectar al grosor de la pared, resulta deseable en esta realización limitar la expansión de la perla polimérica de manera que se obtenga el grosor de pared y la resistencia resultante de las partículas poliméricas expandidas deseados. Unos pasos de procesamiento y agentes sopladores optimizantes pueden expandir las perlas poliméricas a un mínimo de 0,028 g/cm3. Esta propiedad de la densidad aparente del polímero expandido se puede expresar en g/cm3 o mediante un factor de expansión (cc/g cm3/g).

[0054] Como se usa en la presente memoria, la expresión "factor de expansión" se refiere al volumen que ocupa un peso dado de las perlas poliméricas expandidas, expresado típicamente en cm3/g.

[0055] Con el fin de proporcionar partículas poliméricas expandidas con un grosor de pared celular y una resistencia deseables, las partículas poliméricas expandidas no se expanden hasta su factor de expansión máximo; una expansión tan extrema proporciona partículas con paredes celulares indeseablemente delgadas y una resistencia insuficiente. Además, las perlas poliméricas se pueden expandir al menos 5%, en algunos casos al menos 10% y en otros casos al menos 15% de su factor de expansión máximo. Sin embargo, para que el grosor de la pared celular no sea demasiado delgado, las perlas poliméricas se expanden hasta el 80%, en algunos casos hasta el 75%, en otros casos hasta el 70%, en algunos ejemplos hasta el 65%, en otros ejemplos hasta el 60%, en algunas circunstancias hasta el 55% y en otras circunstancias hasta el 50% de su factor de expansión máximo. Las perlas poliméricas se pueden expandir hasta cualquier nivel indicado anteriormente o la expansión puede estar comprendida entre cualquiera de los valores indicados anteriormente. Típicamente, las perlas poliméricas o las partículas preexpandidas no se expanden adicionalmente cuando se formulan en las presentes composiciones cementosas y no se expanden adicionalmente mientras las composiciones cementosas se fraguan, curan y/o endurecen.

[0056] Como se usa en la presente memoria, el término "preexpandido" se refiere a una partícula, resina y/o perla expandible que se ha expandido pero que no se ha expandido hasta su factor de expansión máximo.

[0057] Las partículas poliméricas preexpandidas o expandidas presentan típicamente una estructura celular o porción interior alveolar y una superficie polimérica continua, generalmente lisa, como superficie exterior, es decir, una capa exterior sustancialmente continua. La superficie continua lisa se puede observar usando técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) a 1.000X aumentos. Las imágenes de SEM no indican la presencia de cavidades en la superficie exterior de las partículas poliméricas preexpandidas o expandidas, como se muestra en las figs. 1, 3 y 5. Las secciones de las partículas poliméricas preexpandidas o expandidas y las imágenes de SEM revelan la estructura generalmente alveolar del interior de las partículas poliméricas preexpandidas o expandidas, como se muestra en las figs. 2, 4 y 6.

[0058] Las partículas poliméricas expandidas presentan una sección transversal circular, ovalada o elíptica. Las partículas poliméricas expandidas presentan una relación entre dimensiones de al menos 1, y la relación entre dimensiones puede ascender a hasta 1,5. La relación entre dimensiones de las partículas poliméricas expandidas puede adoptar cualquier valor o estar comprendida entre cualquiera de los valores antes indicados.

[0059] La mezcla cementosa está presente en la composición de LWC en una cantidad de al menos 10, en algunos ejemplos de al menos 15, en otros ejemplos de al menos 22, en algunos casos de al menos 40 y en otros casos de al menos 50 por ciento en volumen, y puede estar presente en una cantidad de hasta 60 por ciento en volumen de la composición de LWC. La mezcla cementosa puede estar presente en la composición de LWC en cualquier cantidad indicada anteriormente y puede estar comprendida entre cualquiera de las cantidades antes indicadas.

[0060] La invención incluye una composición de cemento hidráulico. La composición de cemento hidráulico puede estar presente en cantidades de hasta 40, en algunos casos de hasta 35, en otros casos de hasta 32,5 y en algunos ejemplos de hasta 30 por ciento en volumen de la mezcla cementosa. La mezcla cementosa puede incluir la composición de cemento hidráulico en cualquiera de las cantidades antes indicadas o en cantidades comprendidas entre cualquiera de las cantidades antes indicadas.

[0061] La composición de cemento hidráulico se compone de uno o más materiales seleccionados entre cementos Portland. En una realización concreta de la invención, la composición de cemento es cemento Portland de tipo III.

[0062] En una realización de la invención, la mezcla cementosa puede incluir opcionalmente otros áridos y adyuvantes conocidos en la técnica, que incluyen, pero no se limitan a, plastificantes y/o fibras. Las fibras adecuadas incluyen, pero no se limitan a, fibras de vidrio, carburo de silicio, fibras de aramida, poliéster, fibras de carbono, fibras compuestas, fibras de vidrio y combinaciones de las mismas, así como material textil que contiene las fibras antes mencionadas y material textil que contiene combinaciones de las fibras antes mencionadas.

[0063] Ejemplos no limitantes de las fibras que se pueden usar en la invención incluyen MeC-GRID® y C-GRID®, que se pueden adquirir en TechFab, LLC, Anderson, SC, KEVLAR®, que se puede adquirir en E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington DE, TWARON®, que se puede adquirir en Teijin Twaron B.V., Arnheim, Países Bajos, SPECTRA®, que se puede adquirir en Honeywell International Inc., Maorristown, NJ, DACRON®, que se puede adquirir en Invista North America S.A.R.L. Corp. Willmington, DE, y VECTRAN®, que se puede adquirir en Hoechst Cellanese Corp., Nueva York, NY. Las fibras se pueden usar en una estructura de malla, entretejida, entrelazada y orientada en cualquier dirección deseada.

[0064] En una realización concreta de la invención, las fibras pueden constituir al menos 0,1, en algunos casos al menos 0,5, en otros casos al menos 1 y en algunos ejemplos al menos 2 por ciento en volumen de la composición de LWC. Además, las fibras pueden formar hasta el 10, en algunos casos hasta el 8, en otros casos hasta el 7 y en algunos ejemplos hasta el 5 por ciento en volumen de la composición de LWC. La cantidad de fibras se ajusta para conferir a la composición de LWC las propiedades deseadas. La cantidad de fibras puede adoptar cualquier valor o estar comprendida entre cualquiera de los valores antes indicados.

[0065] Los áridos adecuados para el uso en la invención pueden incluir, pero no se limitan a, uno o más materiales seleccionados entre los áridos comunes, tales como arena, piedra y grava. Los áridos ligeros comunes pueden incluir escoria granular de altos hornos, ceniza volante, vidrio, sílice, pizarra y arcilla expandidas; áridos aislantes, tales como piedra pómez, perlita, vermiculita, escoria volcánica y diatomita; áridos de LWC, tales como esquisto expandido, pizarra expandida, arcilla expandida, escoria expandida, sílice pirógena, áridos peletizados, ceniza volante extruida, toba volcánica y macrolita; y áridos de albañilería, tales como esquisto expandido, arcilla, pizarra, escoria expandida de altos hornos, ceniza volante sinterizada, carbonillas, piedra pómez, escoria volcánica y áridos peletizados.

[0066] En la invención, la arena o los otros áridos finos usados en la presente mezcla cementosa y/o composición de hormigón ligero presenta un módulo de finura inferior a 2, en algunos casos inferior a 1,9 y en otros casos inferior a 1,8. Como se usa en la presente memoria, el "módulo de finura" o "MF" se refiere a un factor empírico que da una medida relativa de las proporciones de partículas finas y gruesas en un árido. El MF es un valor usado para indicar la finura o el grosor de un árido fino y se puede determinar de acuerdo con la norma ASTM C 117. Si bien la norma ASTM C 117 se puede consultar para más detalles y se incorpora en su totalidad en la presente memoria por referencia, se puede resumir de la siguiente manera. El MF se obtiene tamizando una muestra de 500 gramos de arena a través de una serie de tamices normalizados (nº 4, 8, 16, 30, 50 y 100). El peso retenido en cada tamiz se convierte en un porcentaje acumulativo retenido, comenzando con el tamiz nº 4. La suma de los seis porcentajes se divide por 100. El resultado es el módulo de finura.

[0067] En la invención, la arena y/o los otros áridos finos constituyen al menos 10, en algunos casos al menos 15, en otros casos al menos 20 por ciento en volumen de la composición de LWC. Además, la arena y/o los otros áridos finos pueden formar hasta el 50, en algunos casos hasta el 45, en otros casos hasta el 40 y en algunos ejemplos hasta el 35 por ciento en volumen de la composición de LWC. La cantidad de arena y/o de los otros áridos finos se ajusta para conferir a la composición de LWC las propiedades deseadas. La cantidad de arena y/o de los otros áridos finos puede adoptar cualquier valor o estar comprendida entre cualquiera de los valores antes indicados.

[0068] En la invención, los áridos gruesos (áridos con un valor del MF superior a 4) constituyen al menos el 1, en algunos casos al menos el 2 y en otros casos al menos el 3 por ciento en volumen de la composición de LWC. Además, los áridos gruesos pueden formar hasta el 20, en algunos casos hasta el 15, en otros casos hasta el 10 y en algunos ejemplos hasta el 8 por ciento en volumen de la composición de LWC. La cantidad de áridos gruesos se ajusta para conferir a la composición de LWC las propiedades deseadas. La cantidad de arena o árido grueso puede adoptar cualquier valor o estar comprendido entre cualquiera de los valores antes indicados.

[0069] En las realizaciones de la invención, las composiciones de hormigón ligero pueden contener uno o más aditivos, siendo ejemplos no limitantes de los mismos agentes antiespumantes, agentes impermeabilizantes, agentes dispersantes, aceleradores del fraguado, retardantes del fraguado, agentes plastificantes, superplastificantes, agentes que reducen el punto de congelación, agentes que mejoran la adhesividad y colorantes. Los aditivos están presentes típicamente en una cantidad inferior al uno por ciento en peso respecto al peso total de la composición, pero puede estar presente en una cantidad de 0,1 a 3 por ciento en peso.

[0070] Los agentes dispersantes o plastificantes adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, hexametafosfato, tripolifosfato, sulfonato de polinaftaleno, poliamina sulfonada y combinaciones de los mismos.

[0071] Los agentes plastificantes adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, ácidos polihidroxicarboxílicos o sales de los mismos, policarboxilatos o sales de los mismos; lignosulfonatos, polietilenglicoles y combinaciones de los mismos.

[0072] Los agentes superplastificantes adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, sales de metales alcalinos o alcalinotérreos de sulfonatos de lignina; lignosulfonatos, sales de metales alcalinos o alcalinotérreos de condensados de ácido naftalenosulfónico altamente condensado/ formaldehído; sulfonatos de polinaftaleno, sales de metales alcalinos o alcalinotérreos de uno o más policarboxilatos (tales como poli(met)acrilatos y los copolímeros de carboxilato en peine descritos en la patente de Estados Unidos nº 6.800.129; sales de metales alcalinos o alcalinotérreos de condensados de melamina/ formaldehído/ sulfito; ésteres del ácido sulfónico; ésteres de carbohidratos; y combinaciones de los mismos.

[0073] Los aceleradores del fraguado adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, sales cloruro solubles (tales como cloruro cálcico), trietanolamina, paraformaldehído, sales formiato solubles (tales como formiato cálcico), hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, carbonato sódico, sulfato sódico, 12CaO·7Al2O3, sulfato sódico, sulfato de aluminio, sulfato de hierro, los condensados de nitrato de metal alcalino/ hidrocarburo aromático sulfonado/ aldehído alifático descritos en la patente de Estados Unidos nº 4.026.723, los aceleradores tensioactivos hidrosolubles descritos en la patente de Estados Unidos nº 4.298.394, los derivados metilol de aceleradores de aminoácido descritos en la patente de Estados Unidos nº 5.211.751 y las mezclas de sales del ácido tiociánico, alcanolaminas y sales del ácido nítrico descritas en la patente de Estados Unidos nº Re. 35.194 y combinaciones de los mismos.

[0074] Los retardantes del fraguado adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, lignosulfonatos, ácidos hidroxicarboxílicos (tales como ácido glucónico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido málico, ácido salicílico, ácido glucoheptónico, ácido arabónico y sales orgánicas o inorgánicas de los mismos, tales como las sales sódica, potásica, cálcica, de magnesio, de amonio y de trietanolamina), ácido cardónico, azúcares, azúcares modificados, fosfatos, boratos, silicofluoruros, bromato cálcico, sulfato cálcico, sulfato sódico, monosacáridos tales como glucosa, fructosa, galactosa, sacarosa, xilosa, apiosa, ribosa y azúcar invertido, oligosacáridos tales como disacáridos y trisacáridos, oligosacáridos tales como dextrina, polisacáridos tales como dextrano, y otros sacáridos, tales como melazas que los contienen; alcoholes de azúcar tales como sorbitol; silicofluoruro de magnesio; ácido fosfórico y sales del mismo o ésteres borato; ácidos aminocarboxílicos y sales de los mismos; proteínas solubles en álcali; ácido húmico; ácido tánico; fenoles; alcoholes polihídricos tales como glicerol; ácidos fosfónicos y derivados de los mismos, tales como ácido aminotri(metilenfosfónico), ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico, ácido etilendiaminotetra(metilenfosfónico), ácido dietilentriaminopenta(metilenfosfónico) y sus sales de metal alcalino o alcalinotérreo, y combinaciones de los retardantes del fraguado antes indicados.

[0075] Los agentes antiespumantes adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, agentes antiespumantes basados en silicona (tales como dimetilpolisiloxano, aceite de dimetilsilicona, pasta de silicona, emulsiones de silicona, polisiloxanos modificados con grupos orgánicos (poliorganosiloxanos tales como dimetilpolisiloxano), aceites de fluorosilicona, etc.), fosfatos de alquilo (tales como fosfato de tributilo, octilfosfato sódico, etc.), agentes antiespumantes basados en aceites minerales (tales como queroseno, parafina líquida, etc.), agentes antiespumantes basados en grasas o aceites (tales como aceites animales o vegetales, aceite de sésamo, aceite de ricino, aductos de óxido de alquileno derivados de ellos, etc.), agentes antiespumantes basados en ácidos grasos (tales como ácido oleico, ácido esteárico y aductos de óxido de alquileno derivados de ellos, etc.), agentes antiespumantes basados en ésteres de ácidos grasos (tales como monorricinolato de glicerol, derivados de ácido alquenilsuccínico, monolaurato de sorbitol, trioleato de sorbitol, ceras naturales, etc.), agentes antiespumantes de tipo oxialquileno, agentes antiespumantes basados en alcohol (alcohol octílico, alcohol hexadecílico, alcoholes de acetileno, glicoles, etc.), agentes antiespumantes basados en amida (tales como poliaminoacrilatos, etc.), agentes antiespumantes basados en sales metálicas (tales como estearato de aluminio, oleato cálcico, etc.) y combinaciones de los agentes antiespumantes antes descritos.

[0076] Los agentes adecuados que reducen el punto de congelación y que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, alcohol etílico, cloruro cálcico, cloruro potásico y combinaciones de los mismos.

[0077] Los agentes adecuados que mejoran la adhesividad y que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, poli(acetato de vinilo), estireno-butadieno, homopolímeros y copolímeros de ésteres de (met)acrilato y combinaciones de los mismos.

[0078] Los agentes repelentes de agua o impermeabilizantes adecuados que se pueden usar en la invención incluyen, pero no se limitan a, ácidos grasos (tales como ácido esteárico o ácido oleico), ésteres de alquilo inferior de ácidos grasos (tales como estearato de butilo), sales de ácidos grasos (tales como estearato de calcio o de aluminio), siliconas, emulsiones de cera, resinas hidrocarbonadas, alquitrán, grasas y aceites, siliconas, parafinas, asfalto, ceras y combinaciones de los mismos. Aunque no se usan en muchas realizaciones de la invención, los agentes aireantes adecuados, cuando se usan, incluyen, pero no se limitan a, resinas de vinsol, abietato sódico, ácidos grasos y sales de los mismos, agentes tensioactivos, sulfonatos de alquilarilo, etoxilatos de fenol, lignosulfonatos y mezclas de ellos.

[0079] La mezcla cementosa, las partículas poliméricas expandidas y cualquier otro árido, aditivo y/o adyuvante se mezclan usando procedimientos conocidos en la técnica. En una realización de la invención, también se mezcla un líquido, en algunos ejemplos agua, con los demás ingredientes.

[0080] En una realización de la invención, se puede producir, envasar y almacenar para un uso posterior una mezcla seca (es decir, que contiene una cantidad mínima o nada de agua añadida). Una mezcla seca o "premezcla" se puede mezclar más adelante con agua para proporcionar las composiciones de hormigón ligero descritas en la presente memoria.

[0081] En una realización de la invención, la composición de hormigón es una dispersión en la que la mezcla cementosa proporciona, al menos en parte, una fase continua y las partículas poliméricas expandidas existen en forma de una fase dispersa de partículas discretas en la fase continua.

[0082] Como realización concreta y no limitante de la invención, la composición de hormigón carece sustancialmente de los agentes humectantes o agentes dispersantes usados para estabilizar la dispersión.

[0083] Como realización no limitante de la invención y sin desear limitarse a una única teoría, algunos factores que pueden afectar a las cualidades de la presente composición de LWC incluyen la fracción volumétrica de las perlas de resina expandidas, el tamaño medio de la partícula expandida y la microestructura creada por el espaciado entre las perlas dentro del hormigón. En esta realización, el espaciado entre las perlas se puede estimar usando un modelo bidimensional. Para simplificar la descripción, el espaciado entre las perlas se puede reducir al radio de las perlas. Además, y sin pretender limitar de ninguna manera la invención, se asume en esta realización que las perlas están dispuestas en una red cúbica, no se considera la distribución del tamaño de las perlas en la composición de LWC y no se considera la distribución del área de las perlas expandidas en la sección transversal. Para calcular el

5 número de perlas por muestra se asume una probeta cilíndrica tridimensional.

[0084] Cuanto menor es el tamaño de las perlas expandidas, mayor es el número de perlas expandidas necesario para mantener la misma fracción volumétrica de las perlas expandidas, como se describe mediante la ecuación 1 más adelante. A medida que el número de perlas expandidas aumenta exponencialmente, el espaciado entre las perlas expandidas disminuye.

imagen1 (1)

Nb representa el número de perlas expandidas.

15 [0085] Una probeta de LWC con un diámetro D y una altura H (generalmente 5 cm x 10 cm ó 15 cm x 30 cm) que contiene perlas poliméricas expandidas dispersas con un diámetro medio B de las perlas expandidas y una fracción volumétrica Vd dada contiene una cantidad de perlas poliméricas expandidas Nb dada por la ecuación 1.

[0086] Nótese que Nb es inversamente proporcional al cubo del diámetro de las perlas poliméricas expandidas. La constante de proporcionalidad, K = 1,5 VdHD2, es un número que depende únicamente del tamaño de la muestra y de la fracción volumétrica de las perlas poliméricas expandidas. Así, para un tamaño de muestra dado y una fracción volumétrica de perlas poliméricas expandidas conocida, el número de perlas se eleva a una potencia de tres a medida que el diámetro de las perlas decrece.

25 [0087] A modo de un ejemplo no limitante, para una probeta de LWC de 5 cm x 10 cm y 1,44 g/cm3 (correspondiente a una fracción volumétrica del 43% de perlas poliméricas expandidas con una densidad aparente de las perlas preexpandidas de 0,020 g/cm3), el número de perlas aumenta cuatro y siete veces cuando se pasa de una perla de 0,65 mm a perlas de 0,4 mm y 0,33 mm, respectivamente. A 0,033 g/cm3, el aumento en el número de perlas es de seis y siete veces para perlas de 0,4 mm y 0,33 mm, respectivamente. A 0,81 g/cm3, los incrementos son de dos y tres veces, respectivamente. Así, la densidad está correlacionada con el tamaño de las perlas. Como se muestra más adelante, la densidad también afecta al grosor de la pared celular. La resistencia de una matriz de hormigón poblada por perlas expandidas se ve afectada típicamente por la rigidez y el grosor de la pared celular.

35 [0088] En una realización de la invención, cuando se asumen células esféricas monodispersas, se puede demostrar que el diámetro celular medio d está relacionado con el grosor medio  de la pared mediante la ecuación

2:

imagen1

(2)

en la que  es la densidad de la espuma y s es la densidad de la perla polimérica sólida.

[0089] Así, para un polímero dado, dependiendo del procedimiento de expansión concreto usado, se puede obtener el mismo grosor de pared celular (a un tamaño de célula dado) o el mismo tamaño de célula con diferentes 45 valores de . La densidad no solo es controlada por el tamaño de célula sino también por la variación del grosor de la pared celular.

[0090] La tabla a continuación ejemplifica la variación de la densidad de las perlas poliméricas expandidas con el tamaño de las perlas para tres clases de perlas.

Tamaño de las perlas, micrómetros

Densidad (g/cm3) Tamaño de las partículas de espuma (mm) Factor de expansión (cm3/g) Número medio de perlas para una fracción volumétrica del 43%

650

0,032 1,764 31 96.768

650

0,048 1,541 21 145.152

650

0,064 1,400 16 193.536

400

0,032 1,086 31 415.233

400

0,048 0,949 21 622.849

400

0,064 0,862 16 830.466

330

0,032 0,896 31 739.486

330

0,048 0,783 21 1.109.229

330

0,064 0,711 16 1.478.972

[0091] Las microestructuras y/o morfologías deseables pueden ser de distintas clases. La primera es un compuesto bicontinuo o cocontinuo con interfases especiales y la segunda incluye inclusiones especiales en una matriz conectada. Las propiedades efectivas de las microestructuras tanto bicontinuas como únicamente conectadas

5 se describen mediante propiedades enlazadas óptimas conocidas.

[0092] En muchos casos, cuanto más pequeñas son las perlas, mayor es el número de perlas necesario para mantener la misma fracción volumétrica de perlas poliméricas expandidas, como se describe mediante la ecuación

1. A medida que el número de perlas aumenta exponencialmente, el espaciado entre las perlas disminuye.

10 [0093] Los límites óptimos se pueden describir mediante una serie de relaciones que representan números o límites críticos. A modo de un ejemplo no limitante, para una fracción volumétrica dada existe a menudo un tamaño de perla crítico correspondiente a un número crítico de perlas que se pueden dispersar para proporcionar una morfología deseada, como que todas las perlas estén aisladas y el hormigón esté únicamente conectado. También

15 es posible formar una morfología en la que todas las perlas no están aisladas sino en contacto.

[0094] Se realizó un análisis de elementos finitos de una sección transversal bidimensional usando ANSYS® (un programa de análisis de elementos finitos disponible en ANSYS Inc., Canonsburg, PA). En la malla de elementos finitos de la sección transversal, las perlas están modeladas en forma de círculos no contactados o aislados en una

20 matriz de hormigón únicamente conectada.

[0095] Los resultados demuestran que, bajo carga, las tensiones se generan en una dirección perpendicular al eje de carga. Las máximas concentraciones de tensión se encuentran en el límite horizontal entre las perlas poliméricas expandidas, que tienden a deformarse a partir de una forma circular en una forma elíptica.

25 [0096] En una realización concreta de la invención, la composición de hormigón contiene al menos algunas de las partículas poliméricas expandidas o partículas preexpandidas dispuestas en una red cúbica o hexagonal.

[0097] En una realización de la invención, la presente composición de LWC carece sustancialmente de agentes 30 aireantes, que se añaden típicamente para crear células o huecos de aire en una masada de cemento.

[0098] En otra realización de la invención, la composición de LWC puede incluir fibras de refuerzo. Tales fibras actúan como componentes de refuerzo que presentan una elevada relación entre dimensiones, es decir, su relación longitud/ diámetro es elevada, de manera que una carga se transfiere a través de posibles puntos de fractura.

35 Ejemplos no limitantes de fibras adecuadas incluyen filamentos de fibras de vidrio con una longitud de aproximadamente 25,4 mm a 44,45 mm, aunque se puede usar cualquier material que presente un módulo de Young mayor que la matriz de la mezcla cementosa, fibras de polipropileno y otras fibras como se han descrito anteriormente.

40 [0099] Las composiciones de LWC de acuerdo con la invención se pueden fraguar y/o endurecer para formar artículos de hormigón finales usando procedimientos conocidos en la técnica.

[0100] La densidad de los artículos de hormigón finales fraguados y/o endurecidos que contienen la composición de LWC de la invención puede ascender a al menos 0,64 g/cm3, en algunos casos a al menos 0,72 g/cm3 y en otros

45 casos a al menos 0,8 g/cm3, y la densidad puede ascender a hasta 2,1 g/cm3, en algunos casos a 1,9 g/cm3, en otros casos a hasta 1,8 g/cm3, en algunas circunstancias a hasta 1,75 g/cm3, en otras circunstancias a hasta 1,7 g/cm3, en algunos ejemplos a hasta 1,6 g/cm3 y en otros ejemplos a hasta 1,5 g/cm3. La densidad de los presentes artículos de hormigón puede adoptar cualquier valor y puede estar comprendido entre cualquiera de los valores antes indicados. La densidad de la composición de LWC se determina de acuerdo con la norma ASTM C 138.

50 [0101] Las composiciones de LWC se pueden usar en la mayoría, si no en todas, las aplicaciones en las que se usen las formulaciones de hormigón tradicionales. A modo de ejemplos no limitantes, las presentes composiciones de LWC se pueden usar en aplicaciones estructurales y arquitectónicas, siendo ejemplos no limitantes arrimos, estructuras de hormigón aislado o de paneles aislados, pilas de baño para pájaros, bancos de trabajo, tablas de

55 ripia, forros para paredes, muros en seco, tablas de cemento, columnas decorativas o arcadas para edificios, etc., aplicaciones de mobiliario o domésticas, tales como encimeras, sistemas de calefacción por suelo radiante, suelos (primarios y secundarios), muros basculantes, paneles sándwich aislantes, como recubrimiento de estuco, aplicaciones de seguridad en carreteras y aeropuertos, tales como muros de retención, separadores de vías, barreras y muros acústicos, muros de contención, sistemas de parada en la pista, hormigón celular, rampas para camiones, relleno fluido excavable y aplicaciones en la construcción de carreteras, tales como material para firmes de carretera y material para tableros de puentes.

[0102] Además, los artículos de LWC de acuerdo con la invención aceptan fácilmente el acoplamiento directo de tornillos, como ejemplo no limitante tornillos y clavos para muros en seco, que se pueden acoplar mediante dispositivos tradicionales, neumáticos o accionados mediante pólvora. Esto permite el acoplamiento fácil de materiales tales como contrachapados, muros en seco, puntales y otros materiales usados comúnmente en la industria de la construcción, lo que no se puede realizar usando las formulaciones de hormigón tradicionales.

[0103] Cuando las composiciones de LWC de la invención se usan en la construcción de firmes de carretera, las partículas poliméricas pueden ayudar a prevenir y/o minimizar la propagación de grietas, especialmente cuando está implicado un proceso de congelación/ descongelación de agua.

[0104] En una realización de la invención, las composiciones de LWC fraguadas y/o endurecidas de acuerdo con la invención se usan en aplicaciones estructurales, y pueden presentar una resistencia mínima a la compresión para aplicaciones estructurales de albañilería que soportan carga de al menos 11,7 MPa, en otros casos de al menos 12,4 MPa, en algunos ejemplos de al menos 13,1 MPa y en otros ejemplos de al menos 13,8 MPa. Para hormigón ligero estructural, las composiciones pueden presentar una resistencia mínima a la compresión de al menos 17,2 MPa. Las resistencias a la compresión se determinan de acuerdo con la norma ASTM C39 a los siete días.

[0105] Aunque la norma ASTM C39 se puede consultar para más detalles y se incorpora en su totalidad en la presente memoria por referencia, se puede resumir como un procedimiento de ensayo que consiste en aplicar una carga de compresión axial a cilindros o núcleos moldeados a una velocidad comprendida en un intervalo prescrito hasta que fallen. La máquina de ensayo está equipada con dos bloques de acero con caras endurecidas, uno de las cuales es un bloque apoyado esféricamente sobre la superficie superior de la probeta y el otro un bloque sólido sobre el cual descansa la probeta. La carga se aplica a una velocidad de movimiento (plato para medición de cruceta) correspondiente a una velocidad de tensión sobre la probeta de 0,25 ± 0,05 MPa/s. La carga de compresión se aplica hasta que el indicador de carga señale que la carga decrece constantemente y la probeta muestre un patrón de fractura bien definido. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima soportada por la probeta durante el ensayo por el área transversal de la probeta.

[0106] Las composiciones de la invención son adecuadas para la fabricación de artículos y materiales de construcción moldeados, incluyendo los ejemplos no limitantes de ellos tableros de pared que incluyen tableros de pared basculantes, vigas en T, vigas doble T, tejas, techos móviles, paneles para tejados, paneles para techos, paneles para suelos, vigas en I, muros de cimentación y similares. Las composiciones muestran una mayor resistencia que las composiciones de LWC de la técnica anterior.

[0107] En una realización de la invención, los artículos y materiales de construcción moldeados pueden estar prefabricados y/o pretensados.

[0108] Como se usa en la presente memoria, hormigón "prefabricado" se refiere a un hormigón que se cuela en un molde o una plantilla con la forma requerida y se deja curar y/o endurecer antes de retirarlo y colocarlo en la posición deseada.

[0109] Como se usa en la presente memoria, hormigón "pretensado" se refiere a un hormigón cuya tensión ha sido mejorada usando tendones de pretensado (en muchos casos cables o varillas de acero de alta ductilidad) que se usan para proporcionar una fuerza de apriete que produce una resistencia a la compresión que compensa el esfuerzo de tracción que el elemento de hormigón experimentaría de otro modo debido a la carga de flexión. Se puede usar cualquier procedimiento adecuado conocido en la técnica para pretensar hormigón. Los procedimientos adecuados incluyen, pero no se limitan a, hormigón pretensado, en el que el hormigón se moldea alrededor de tendones ya tensados, y hormigón post-tensado, en el que la compresión se aplica después de los procesos de colada y curado.

[0110] Una ventaja especial que proporciona la presente invención reside en que la composición de hormigón fraguada y/o los artículos de construcción moldeados formados a partir de tales composiciones se pueden cortar y/o seccionar fácilmente usando procedimientos convencionales sin tener que usar cuchillas y/o sierras de corte para hormigón especializadas o con punta de diamante. Esto supone un ahorro sustancial de tiempo y de costes a la hora de personalizar los artículos de hormigón.

[0111] Las composiciones se pueden moldear fácilmente en moldes de acuerdo con procedimientos conocidos para los expertos en la técnica para obtener, a modo de ejemplos no limitantes, tejas, pavimentos u otros artículos en prácticamente cualquier configuración tridimensional deseada, que incluyen configuraciones que presentan ciertas texturas tópicas, como tener el aspecto de acelladuras de madera, tablas de ripia de pizarra o azulejos de cerámica de caras lisas. Una tabla de ripia típica puede presentar las dimensiones aproximadas de 25 cm de ancho por 43 cm de largo por 4,5 cm de grosor. En el moldeo de materiales para tejados, la adición de un agente aireante hace que el producto final sea más resistente a la intemperie en cuanto a la resistencia a la degradación por congelación/ descongelación.

[0112] Cuando se cuelan muros de cimentación usando las composiciones de LWC de la invención, los muros se pueden levantar sobre nivel debido al menor peso. Normalmente, la parte inferior del muro de cimentación tiene una tendencia a reventar hacia fuera bajo el inmenso peso de la mezcla de hormigón, pero el peso más ligero de las composiciones de la invención tiende a reducir las probabilidades de que esto ocurra. Los muros de cimentación preparados usando las presentes composiciones de LWC pueden llevar fácilmente elementos de fijación convencionales usados en la construcción de muros de cimentación convencionales.

[0113] En una realización de la invención, las composiciones de hormigón de acuerdo con la invención se conforman, fraguan y/o endurecen en forma de una unidad de mampostería de hormigón. Como se usa en la presente memoria, la expresión "unidad de mampostería de hormigón " se refiere a un artículo de hormigón hueco o sólido que incluye, pero no se limita a, variantes estriadas, hendidas, nervadas, ranuradas, granulares, asentadas y de adoquines. Las realizaciones de la invención proporcionan muros que incluyen, al menos en parte, unidades de mampostería de hormigón hechas de acuerdo con la invención.

[0114] En una realización de la invención, los artículos y materiales de construcción moldeados y las unidades de mampostería de hormigón antes descritos son capaces de recibir y sostener elementos de fijación penetrantes, incluyendo los ejemplos no limitantes de ellos clavos, tornillos, grapas y similares. Esto puede resultar beneficioso en cuanto a que se pueden acoplar directamente cubiertas superficiales a los artículos y materiales de construcción moldeados y a las unidades de mampostería de hormigón.

[0115] En una realización de la invención, se puede atornillar en una superficie colada y fraguada que contiene la presente composición de hormigón ligero, hasta una profundidad de 3,8 cm, un tornillo convencional de muro en seco de 6,35 cm que no se suelta cuando se aplica perpendicularmente a la superficie atornillada una fuerza de al menos 2.200 N, en algunos casos de al menos 2.700 N y en otros casos de al menos 3.100 N y hasta 3.600 N durante uno, en algunos casos cinco y en otros casos diez minutos.

[0116] La presente invención se refiere también a edificios que incluyen composiciones de LWC de acuerdo con la invención.

[0117] La presente invención se describirá adicionalmente haciendo referencia a los ejemplos siguientes. Salvo que se indique lo contrario, todos los porcentajes son en peso, y se usa cemento Portland salvo que se especifique lo contrario.

EJEMPLOS

[0118] Se usaron los siguientes materiales, salvo que se indique lo contrario:

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Cemento Portland tipo III

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Arena de albañilería (densidad aparente 2,64 g/cm3, peso específico 2,64, módulo de finura = 1,74)

■

Agua potable - temperatura ambiente (21ºC)

■

Poliestireno expandible - M97BC, F271C, F271M, F271T (NOVA Chemicals Inc., Pittsburgh, PA)

■

Resina de PEE - 1037C (NOVA Chemicals, Inc.)

■

Pizarra expandida de 1,3 cm (Carolina Stalite Company, Salisbury, NC -densidad aparente 1,43 g/cm3 / peso específico 1,43)

[0119] Salvo que se indique lo contrario, todas las composiciones se prepararon en condiciones de laboratorio usando un mezclador modelo 42N-5 (Charles Ross & Son Company, Hauppauge, NY) que presenta un cuerpo con una capacidad de trabajo de 0,2 m3 y una paleta monoeje. El mezclador funcionaba a 34 rpm, el acondicionamiento se efectuó en una cámara de temperatura y humedad LH-10 (fabricada por Associated Environmental Systems, Ayer, MA). Las muestras se moldearon en moldes cilíndricos de plástico desechables de 15 cm x 30 cm con tapas planas y se ensayaron por triplicado. El ensayo de compresión se realizó con un aparato de ensayo de compresión Forney FX250/300 (Forney Incorporated, Hermitage, PA), que aplica hidráulicamente una carga vertical a una velocidad deseada. Todos los demás materiales periféricos (cono de consistencia, pisones, etc.) cumplen el procedimiento de ensayo ASTM aplicable. Se siguieron los siguientes métodos y procedimientos de ensayo ASTM:

■ ASTM C470 - Especificación normalizada para moldes para conformar probetas cilíndricas de hormigón 5 verticalmente

■

ASTM C192 - Práctica normalizada para preparar y curar probetas de hormigón en el laboratorio

■

ASTM C330 - Especificación normalizada para áridos ligeros para hormigón estructural

■

ASTM C511 - Especificación normalizada para las salas de mezcla, los gabinetes húmedos, las salas húmedas y

los depósitos de almacenamiento de agua usados en el ensayo de cementos y hormigones hidráulicos 10 ■ ASTM C143 - Procedimiento de ensayo normalizado para el asentamiento de cemento/ hormigón hidráulico

■

ASTM C1231 - Práctica normalizada para el uso de tapas separadas en la determinación de la resistencia de cilindros de hormigón endurecido a la compresión

■

ASTM C39 - Procedimiento de ensayo normalizado para la resistencia de probetas de hormigón cilíndricas a la compresión

15 [0120] Los cilindros se mantuvieron cerrados y en condiciones ambientales de laboratorio durante 24 horas. A continuación, todos los cilindros se envejecieron durante otros 6 días a 23 ± 2ºC, 95% de humedad relativa. Después se ensayaron las probetas.

20 Ejemplo 1

[0121] El siguiente ejemplo demuestra el uso de pizarra expandida como árido usado en combinación con las partículas preexpandidas de la presente invención. Se preexpandió poliestireno en forma de perla no expandida para obtener partículas preexpandidas con la densidad mostrada en la tabla más adelante. Las partículas preexpandidas

25 se formularon en una composición de LWC en un mezclador de tambor de 0,1 m3 que contenía los componentes mostrados en la tabla siguiente.

Ejemplo S Tamaño de perla (mm) 0,4 Densidad perla preexpandida (g/cm3) 0,054

% en peso

Cemento 35,0% Arena 23,2% PEE 1,5% Pizarra 26,3% Agua 14,0% Total 100,0% agua/ cemento 0,40

% en volumen

Cemento 16,1% Arena 12,1% PEE 27,3% Pizarra 25,2% Agua 19,2% Total 100,0%

Resistencia a la compresión (MPa) 1752 Densidad (g/cm3) 1,459

Ejemplo 2

30 [0122] Se prepararon formas de hormigón de 0,1 m2 con un grosor de 10 cm colando las formulaciones preparadas de acuerdo con el ejemplo X de la tabla siguiente en moldes y dejando fraguar las formulaciones durante 24 horas.

Ejemplo X Tamaño de perla (mm) 0,4 Densidad perla preexpandida (g/cm3) 0,055

% en peso Cemento 35,0% Arena 23,2%

PEE 1,5% Pizarra 26,3% Agua 14,0% Total 100,0% agua/ cemento 0,40

% en volumen

Cemento 16,1% Arena 12,1% PEE 27,3% Pizarra 25,2% Agua 19,2% Total 100,0%

Resistencia a la compresión (MPa) 17,49 Densidad (g/cm3) 1,459

[0123] Al cabo de 7 días se fijó una hoja de madera contrachapada de 0,1 m2 y 1,3 cm directamente al hormigón formado. Se requirió un mínimo de 2,5 cm de penetración para obtener una fijación adecuada. Los resultados se muestran en la tabla siguiente.

5

Elemento de fijación

Ejemplo X

Clavos recubiertos 7d

Acoplamiento

No hay penetración cuando se encuentra pizarra

Eliminación

Fácil de eliminar

Tornillo convencional para muro en seco de 63,5 mm

Acoplamiento

No hay penetración cuando se encuentra pizarra

Eliminación

Fácil de eliminar

Ejemplo 3 [0124] Se preparó hormigón con pizarra expandida como árido usando los ingredientes mostrados en la tabla

10 siguiente.

Ej. OO F271T

Ej. PP F271T Ej. QQ F271T Ej. RR F271T

Perla inicial

Tamaño de perla (mm) Densidad (g/cm3)

0,40,054 0,4 0,054 0,40,054 0,4 0,054

Tamaño preexpansión (mm)

0,87 0,87 0,87 0,87

Factor de expansión

18 18 18 18

% en peso

Cemento

30,6 35,9 33,0 30,6

Arena

24,3 21,1 27,7 33,2

PEE

0,7 1,6 1,2 0,9

Pizarra expandida

32,2 27,0 24,9 23,0

Agua

12,2 14,4 13,2 12,2

% en volumen

Cemento

16,0 16,0 16,0 16,0

Arena

14,3 10,6 15,1 19,6

PEE

15,7 29,3 24,9 20,4

Pizarra expandida

35,0 25,0 25,0 25,0

Agua

19,1 19,1 19,1 19,1

Resistencia a los 7 días (MPa) Densidad (g/cm3)

25,821,626 15,86 1,411 18,101,514 25,48 1,623

[0125] Los datos indican que mientras que el volumen de PEE que se requiere para mantener un hormigón con una densidad de aproximadamente 1,44 g/cm3 disminuye de forma más o menos lineal a medida que aumenta la

concentración de pizarra, la resistencia del presente hormigón ligero aumenta exponencialmente a medida que aumenta la cantidad de pizarra presente en la formulación. Esta relación pone de manifiesto el impacto potencialmente significativo que supone incluir áridos en la presente formulación de hormigón ligero y demuestra el potencial de optimizar la cantidad de PEE y de áridos en la formulación para maximizar la resistencia a una densidad

5 deseada. Además, también se puede incluir el coste de diferentes componentes en un diseño de este tipo, y la formulación de hormigón ligero se puede optimizar tanto para una resistencia máxima como para un coste mínimo.

Ejemplo 4

10 [0126] Se evaluaron perlas preexpandidas a partir de perlas de F271T expandidas a 0,019 g/cm3, perlas de F271C expandidas a 0,021 g/cm3 y perlas de M97BC expandidas a 0,024 g/cm3 usando un microscopio electrónico de barrido (SEM). En las figs. 1 y 2 (F271T), 3 y 4 (F271C) y 5 y 6 (M97BC) se muestran respectivamente la superficie y las células interiores de cada una.

15 [0127] Como se muestra en las figs. 1, 3 y 5, la estructura exterior de las partículas preexpandidas presentaba generalmente una forma esférica con una superficie exterior continua o piel. Como se muestra en las figs. 2, 4 y 6, la estructura celular interna de las muestras preexpandidas se parece a una estructura alveolar.

[0128] El tamaño de las partículas preexpandidas también se mide usando SEM; los resultados se muestran en la 20 tabla siguiente.

(mm)

T preexpandida (0,019 g/cm3) C preexpandida (0,021 g/cm3) BC preexpandida (0.024 g/cm3)

Diámetro exterior

1.216 1.360 1.797

Tamaño célula interna

42,7 52,1 55,9

Pared célula interna

0,42 0,34 0,24

Pared celular/ tamaño celular

0,0098 0,0065 0,0043

C preexpandida (0,055 g/cm3) C

BC preexpandida (0,050 g/cm3) BG

Diámetro exterior

- 1.133 1.294

Tamaño célula interna

- 38,2 31,3

Pared célula interna

- 0,26 0,47

Pared celular/ tamaño celular

- 0,0068 0,0150

[0129] Junto con todos los datos presentados anteriormente, los datos indican que la estructura celular interna puede afectar a la resistencia de una formulación de hormigón ligero.

25 [0130] Cuando se usan en composiciones de hormigón ligero, las partículas preexpandidas pueden afectar a la resistencia global del hormigón de dos maneras. En primer lugar, las partículas más grandes, que presentan una densidad menor, modifican la matriz de hormigón que rodea la partícula preexpandida y, en segundo lugar, la partícula preexpandida de menor densidad es menos rígida debido a la estructura celular de la partícula espumada.

30 Puesto que la resistencia del hormigón depende, al menos en cierta medida, de la resistencia de las partículas preexpandidas, una mayor resistencia de la partícula preexpandida tendrá como resultado una mayor resistencia del hormigón ligero. El aumento potencial de la resistencia se puede limitar en la medida en que afecte a la matriz de hormigón. Los datos de los presentes ejemplos sugieren que el tamaño de partícula/ perla original se pueden optimizar para proporcionar una partícula preexpandida con un tamaño óptimo (que se controla mediante la

35 densidad de la partícula preexpandida) que da como resultado la mayor resistencia posible del hormigón ligero.

[0131] En otras palabras, en un intervalo de tamaños óptimos de la partícula preexpandida y de densidades óptimas, el grosor de pared de las partículas preexpandidas proporcionará un apoyo suficiente para permitir que la presente composición de hormigón ligero presente una mejor resistencia que las composiciones de hormigón ligero

40 de la técnica anterior.

[0132] Los datos presentados en la presente memoria demuestran que, a diferencia de lo que se suponía y se planteaba en la técnica anterior, las partículas de PEE expandidas sorprendentemente pueden hacer más que actuar simplemente de espacio hueco en el hormigón. Más específicamente, la estructura y el carácter de las

45 partículas preexpandidas usadas en la presente invención pueden incrementar significativamente la resistencia de la composición de hormigón ligero resultante.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Una composición de hormigón ligero que comprende entre 10 y 60 por ciento en volumen de una composición de cemento hidráulico seleccionada entre cementos Portland, entre 10 y 40 por ciento en volumen de partículas poliméricas expandidas que presentan un diámetro medio de partícula de 0,2 mm a 3 mm, una densidad aparente de 0,028 g/cm3 a 0,56 g/cm3, una sección transversal circular, ovalada o elíptica, una relación entre dimensiones de 1 a 1,5 y una capa exterior sustancialmente continua, y hasta 50 por ciento en volumen de áridos; en la que la suma de los componentes usados no excede el 100 por cien en volumen; en la que la composición de cemento ligero, tras fraguarla durante siete días, presenta una resistencia a la compresión de al menos 11,7 MPa cuando se ensaya de acuerdo con la norma ASTM C39, y en la que las partículas poliméricas se dispersan en la composición y la composición comprende al menos 10 por ciento en volumen de arena y/u otros áridos finos con un módulo de finura inferior a 2 y al menos 1 por ciento en volumen de áridos gruesos con un módulo de finura superior a 4.

2. 2.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas expandidas comprenden partículas poliméricas expandidas que presentan un grosor de pared de las células interiores de al menos 0,15 µm.

3. 3.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas expandidas comprenden uno o más polímeros seleccionados del grupo formado por homopolímeros de monómeros vinilaromáticos; copolímeros de al menos un monómero vinilaromático con uno o más de entre divinilbenceno, dienos conjugados, metacrilatos de alquilo, acrilatos de alquilo, acrilonitrilo y/o anhídrido maleico; poliolefinas; policarbonatos; poliésteres; poliamidas; cauchos naturales; cauchos sintéticos; y combinaciones de los mismos.

4. 4.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas expandidas se preparan expandiendo una perla polimérica que presenta un tamaño medio de partícula de resina no expandida de 0,2 mm a 2 mm.

5. 5.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las partículas poliméricas expandidas presentan un tamaño medio de partícula de 0,3 mm a 2,5 mm.

6. 6.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1 como dispersión en la que la composición de cemento constituye una fase continua y las partículas poliméricas expandidas constituyen una fase dispersa de partículas discretas en la fase continua.

7. 7.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 6, que no contiene agentes humectantes ni agentes dispersantes para estabilizar la dispersión.

8. 8.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la mezcla cementosa puede comprender entre 0,1 y 10 por ciento en volumen de fibras.

9. 9.

   La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 8, en la que las fibras se seleccionan del grupo formado por fibras de vidrio, carburo de silicio, fibras de aramida, poliéster, fibras de carbono, fibras compuestas, fibras de vidrio, combinaciones de las mismas, material textil que contiene dichas fibras y material textil que contiene combinaciones de dichas fibras.

10. 10.

    La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, que presenta una densidad de aproximadamente 0,641 a aproximadamente 2,082 g/cm3.

11. 11.

    Un firme de carretera que comprende la composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1.

12. 12.

    La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, moldeada y fraguada en la forma de un artículo de construcción.

13. 13.

    La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, fraguada en la forma de una unidad de mampostería de hormigón.

14. 14.

    Un artículo de construcción prefabricado y/o pretensado que comprende la composición de acuerdo con la reivindicación 1.

15. 15.

    La composición de hormigón ligero de acuerdo con la reivindicación 1, fraguada en la forma de un panel de construcción.