ES2659392T5

ES2659392T5 - Composiciones que contienen cemento hidrofobizadas

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Publication number: ES2659392T5
Application number: ES09176427T
Authority: ES
Inventors: Bernd Weyershausen; STEFAN STADTMüLLER; Markus Roos; Frank Koenig
Original assignee: Evonik Operations GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2021-03-29
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: CN101759408B; US20100154682A1; ES2659392T3; MX2009011396A; EP2202210B1; CN101759408A; DE102008063965A1; EP2202210A2; DE102008063965B4; EP2202210B2; PL2202210T5; EP2202210A3; DE102008063965C5; PL2202210T3; US7931747B2

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones que contienen cemento hidrofobizadas

La invención se refiere a nuevas composiciones que contienen cemento hidrofobizadas y a un procedimiento para su producción.

Materiales y composiciones tipo cemento, como por ejemplo pegamento, hormigón, así como materiales de construcción, piezas acabadas de hormigón y materiales de hormigón obtenibles a partir de los mismos, como por ejemplo tubos, segmentos de pared o adoquines, se emplean frecuentemente en paredes, en suelos, en techos y en similares, o bien para su producción. Los materiales tipo cemento se exponen frecuentemente a agua, que puede penetrar en los mismos, ya que éstos son generalmente porosos. Mediante el empleo de áridos, o bien aditivos apropiados, y de formulaciones obtenibles con los mismos, se puede reducir en mayor alcance esta porosidad inherente. No obstante, habitualmente no se puede conseguir una supresión completa de la porosidad. Por consiguiente, toda la industria ha buscado métodos que posibiliten hidrofobizar los citados materiales, y protegerlos de este modo frente a agua. En este caso se han mostrado prometedores dos métodos, uno interno y uno externo. El método interno consiste en añadir una substancia hidrofobizante - repelente de agua - , o bien una substancia reactiva, que ocasiona un cierto efecto hidrófobo una vez efectuados la reaccion, o bien el endurecimiento, a una mezcla líquida basada en cemento como agente aglutinante, antes del endurecimiento. Como substancias, con buen resultado comercial, hasta la fecha se emplean como substancias a tal efecto preferentemente materiales basados en ácidos grasos, en especial estearato y oleatos. Para la consecución de buenos efectos hidrofobizantes (repelentes de agua) es necesaria la adición de mayores cantidades de estas substancias, por lo cual no se puede excluir una influencia notable de estas substancias sobre las demás propiedades materiales de los materiales basados en cemento endurecidos.

Tal modificación de las demás propiedades materiales se puede excluir esencialmente si se emplean métodos externos para la hidrofobización. En el caso de estos métodos, las substancias se aplican sobre los materiales basados en cemento endurecidos. Habitualmente se emplean substancias de baja viscosidad, o también pastas, cuyas substancias activas pueden penetrar en los poros, como por ejemplo compuestos orgánicos de silicio. Éstas se pueden emplear, por ejemplo, en forma de emulsiones acuosas. No obstante, éstas se pueden emplear también en mezcla con otros disolventes, o incluso directamente, si los materiales orgánicos de silicio son suficientemente líquidos en sí mismos. Para obtener un efecto hidrófobo suficiente, frecuentemente son necesarios tratamientos múltiples de los materiales basados en cemento. Esto y el tratamiento posterior de los materiales endurecidos hacen que el método externo sea relativamente costoso.

Se ha propuesto añadir materiales orgánicos de silicio como combinaciones a mezclas basadas en cemento, para combinar las buenas propiedades hidrofobizantes de estas substancias en las superficies en el caso de impregnación externa posterior, con la ventaja del empleo sencillo de estearatos y oleatos. En este caso, los materiales orgánicos de silicio se han empleado en forma de emulsiones acuosas de compuestos de hidruro de silicio hidrolizables.

En el documento WO 02/090287 se perfeccionó este método añadiendo a una mezcla líquida basada en cemento una emulsión acuosa de un material orgánico de silicio, que presenta un 0,25 a un 4,5 % en peso de alcoxisilanos y un 0,1 a un 2,0 % en peso de alcoxisiloxanos. La proporción de emulsión en la composición que contiene cemento asciende en este caso a un 0,1 hasta un 2 % en peso. Por lo tanto, la proporción máxima de compuestos orgánicos de silicio en la mezcla que contiene cemento contiene un 6,5 % x 2 % = 0,13 % en peso. Por consiguiente, la proporción máxima de compuestos orgánicos de silicio en la mezcla que contiene cemento asciende a un 0,35 % x 0,1 % = 0,00035 % en peso. Según el ejemplo C se diluye una emulsión, que presenta un 30 % de proporción de producto sólido, mediante adición de 9 partes de agua. Esta emulsión diluida se emplea con una proporción de un 1,1 % en peso, referido a la proporción de cemento en el ejemplo C. Por consiguiente, la proporción de compuestos orgánicos de silicio en la composición que contiene cemento asciende a un 0,033 % en peso. El documento EP 0476452 A2 da a conocer impregnaciones de materiales de construcción mediante inmersión.

El documento US 6,294,608 B1 da a conocer composiciones que contienen cemento con una concentración elevada de alcoxisilanos y alcoxisiloxanos. Además de los daños en obras, así como masas de materiales de construcción, o bien productos obtenidos a partir de los mismos, debidos al agua de infiltración, como por ejemplo daños debidos a heladas, así como derrames, precipitaciones salinas y resquebrajaduras debidas a la formación de sal con agua de hidratación, que se suprimen generalmente mediante el empleo de agentes de hidrofobización, en especial externos, en diversos materiales de la obra, por ejemplo cemento visto, adoquines de hormigón o ladrillos, se puede llegar también a las denominadas eflorescencias.

Los fenómenos de eflorescencia en las superficies de materiales, además del deterioro puramente estético de apariencia óptica total, por ejemplo en adoquines de hormigón o fachadas de edificios, pueden llevar también a limitaciones en las propiedades del material, como por ejemplo a una reducción de las propiedades de aislamiento térmico, o a un descenso de la resistencia mecánica debido a la lixiviación de agentes aglutinantes.

Se entiende por eflorescencia secundaria el efecto por el cual se disuelven sales a través del agua de infiltración, y éstas llegan mediante transporte capilar a la superficie, donde quedan como residuo salino tras evaporación del agua. Este efecto se puede suprimir mediante una hidrofobización adicional.

No obstante, también se producen eflorescencias ya en la producción de sistemas vinculados a cemento, lo que no se puede suprimir mediante una hidrofobización llevada a cabo posteriormente. La eflorescencia que se presenta en la producción se denomina habitualmente eflorescencia primaria. La eflorescencia primaria se puede atribuir presumiblemente a que el hidróxido de calcio presente en la superficie del material se transforma en carbonato de calcio insoluble con el dióxido de carbono del aire.

Partiendo de este estado de la técnica, la tarea de la presente invención consistía en poner a disposición un procedimiento mejorado para la hidrofobización de materiales basados en cemento/que contienen cemento. En especial se debía suprimir el efecto de eflorescencia (secundaria, y en caso dado primaria). Se debe entender por eflorescencia primaria la formación/depósito de cristales salinos, o bien cristales tipo salino, en la superficie de materiales basados en cemento/que contienen cemento en la producción, en especial el endurecimiento de los materiales. La producción de tales eflorescencias primarias puede llevar al deterioro del material, como se indica anteriormente.

Sorprendentemente se descubrió que las composiciones que contienen cemento según la reivindicación 1 presentan propiedades hidrófobas claramente mejores que las composiciones basadas en cemento descritas en el estado de la técnica. Por lo tanto, son objeto de la presente invención composiciones según la reivindicación 1.

Es igualmente objeto de la presente invención un procedimiento según la reivindicación 7.

El procedimiento según la invención tiene la ventaja de que se puede prescidir de una costosa hidrofobización adicional de la composición que contiene cemento. Las composiciones que contienen cemento según la invención tienen la ventaja de que su impermeabilidad al agua se ha mejorado frente a las composiciones descritas en el estado de la técnica. Las composiciones según la invención presentan además la ventaja de que se reduce la aparición de eflorescencias. Las composiciones según la invención presentan en especial la ventaja de que se reduce, o bien se impide la aparición de eflorescencias primarias.

Las composiciones según la invención, así como un procedimiento para su producción, se describen a continuación a modo de ejemplo, sin que la invención se deba limitar a estas formas de realización ejemplares. Si a continuación se indican intervalos, fórmulas generales o clases de compuestos, éstos comprenderán no solo los correspondientes intervalos o grupos de compuestos que se mencionan explícitamente, sino también todos los intervalos parciales y grupos parciales de compuestos que se pueden obtener mediante extracción de valores (intervalos) o compuestos individuales. Si en el ámbito de la presente descripción se citan documentos, su contenido pertenecerá completamente al contenido divulgativo de la presente invención. Si en el ámbito de la presente invención se describen compuestos, como por ejemplo polisiloxanos organomodificados, que pueden presentar varias veces diversas unidades, éstas pueden estar distribuidas estadísticamente (oligómero estadístico) o de manera ordenada (oligómero en bloques) en estos compuestos. Los datos respecto al número de unidades en tales compuestos se deben entender como valor medio, promediado a través de todos los compuestos correspondientes.

Preferentemente se entiende por proporción de cemento la suma de todos los compuestos seleccionados a partir de Ca0, SiO2, Al2O3, Fe2O3 y CaSO4, sus cristales mixtos, como por ejemplo silicatos de aluminio, ferrosilicatos, o similares, así como los correspondientes compuestos que contienen agua de cristalización.

Las composiciones que contienen cemento según la invención se distinguen por que presentan una proporción de compuestos orgánicos de silicio de un 0,3 a un 1 % en peso, referido a la proporción de cemento, basándose los compuestos orgánicos de silicio en al menos un compuesto orgánico de silicio seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos, y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo alcoxisiloxanos, y por que, de los compuestos orgánicos de silicio, un 5 a un 95 % en peso se basan en alcoxisilanos de la fórmula general (I)

R1-Si-(OR2)3 (I)

siendo

R1 un resto alquilo con 1 a 16, preferentemente 3 a 12 átomos de carbono y

R2 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un resto metilo o etilo, y

un 95 a un 5 % en peso se basan en una mezcla constituida por

d1) un silano de la fórmula general (III)

R6-Si-(OR5)3 (III)

siendo

R5 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un resto metilo o etilo, y

R6 un resto aminoalquilo con 1 a 6 átomos de carbono,

un resto de la fórmula general (IV)

H2N-(CH2)xR7-(CH2)y- (IV),

en la que

R7 significa un resto -O-, -S-, -NH- o -NH-CH2-CH2-NH-,

x significa un número mayor o igual a 2, e

y significa un número mayor o igual a 2, o un resto de la fórmula general (V)

(R8O)3Si-(CH2)z-NH-(CH2)z- (V),

en la que R8 significa un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un resto metilo o etilo, y z significa un número mayor o igual a 2,

y

d2) un polisiloxano de la fórmula general (VIII)

HO-[Si(R9)2O]m-H (VIII)

siendo

R9, iguales o diferentes, un resto metilo o fenilo, aunque al menos un 90 % de los restos R9 son restos metilo y m es = 20 a 250 ist, y manteniéndose la proporción de d1) a d2) de modo que un grupo SiOH del compuesto d2) corresponde a > 1 a 3 grupos OR5 del compuesto d1).

Son composiciones preferentes aquellas en las que hasta un 50 % en peso del componente d) está substituido por las mismas cantidades de un siloxano de la fórmula

R'a-Si-(OR")b

°(4-(a+b)/2)

con R' = resto alquilo con 1 a 8 átomos de carbono o un resto fenilo, R" = un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, a = 0,8 a 1,2 und b = 0,2 a 1,2.

Puede ser ventajoso que los compuestos orgánicos de silicio en la composición según la invención sean al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos, y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos (y no solo se basen en tales). Esto tiene la ventaja de que estos compuestos son fáciles de producir. En otra forma ventajosa de realización de la composición según la invención, los compuestos orgánicos de silicio se obtienen mediante reacción de al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos. Mediante el empleo de tales compuestos orgánicos de silicio, que se obtienen mediante reacción, éstos se pueden ajustar a los demás componentes de la composición de modo especialmente conveniente.

La reacción se puede llevar a cabo a diversas temperaturas y presiones. La reacción se efectúa preferentemente a una temperatura de 150 a 200°C.

Las cantidades de alcoxisiloxanos y alcoxisilanos empleadas en la reacción se pueden variar a través de un amplio intervalo. La proporción estequiométrica de alcoxisiloxanos respecto a alcoxisilanos asciende preferentemente de 1 a 1000 hasta 1000 a 1. La reacción se lleva a cabo preferentemente en cantidades estequiométricas.

La reacción se puede efectuar por completo, o solo parcialmente. De modo preferente, la reacción se efectúa por completo.

La composición según la invención puede ser, por ejemplo, hormigón o una piedra sintética. Este hormigón, o bien estas piedras, pueden ser componente de una construcción arquitectónica mayor, como por ejemplo una casa, un muro, un puente o similares. Por consiguiente, la composición según la invención se puede emplear para la producción de construcciones, en especial techos, suelos, paredes, u otros elementos de obras. Por consiguiente, también son objeto de la presente invención construcciones arquitectónicas o partes de las mismas, como por ejemplo una casa, un muro, un puente o similar, por ejemplo techos, suelos, paredes o similares, que se obtuvieron bajo empleo de composiciones según la invención, o bien contienen las composiciones según la invención, o bien están constituidas por las mismas.

Si en el caso de la composición se trata de un hormigón, éste puede ser un hormigón húmedo (wet), seco (dry), o semiseco (semi-dry). Un hormigón se denomina seco si presenta una proporción ponderal de agua respecto a cemento de más de 0,5. Un hormigón se denomina semiseco si presenta una proporción ponderal de agua respecto a cemento de 0,4 a 0,5. Un hormigón se denomina seco si presenta una proporción ponderal de agua respecto a cemento de 0,3 a 0,4. La composición según la invención es preferentemente un hormigón semiseco.

Las composiciones que contienen cemento según la invención se pueden obtener de diversas maneras mediante mezclado de los componentes individuales. Las composiciones que contienen cemento según la invención se obtienen preferentemente mediante el procedimiento descrito a continuación.

El procedimiento según la invención para la producción de composiciones que contienen cemento endurecidas mediante adición de una emulsión acuosa, que presenta al menos un compuesto orgánico de silicio, que se basan en al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos, para dar una mezcla fluida que contiene cemento, y endurecimiento final de la mezcla, se distingue por que se añade a la mezcla una cantidad de emulsión tal que la fracción de compuestos orgánicos de silicio en la composición que contiene cemento asciende a un 0,3 hasta un 1 % en peso, referido a la proporción de cemento, y por que se emplean aquellas emulsiones que presentan compuestos orgánicos de silicio, que se basan en

un 5 a un 95 % en peso de alcoxisilanos de la fórmula general (I)

R1-Si-(OR2)3 (I)

siendo

R1 un resto alquilo con 1 a 16, preferentemente 3 a 12 átomos de carbono y

R2 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un resto metilo o etilo,

y

un 95 a un 5 % en peso de una mezcla, constituida por

d1) un silano de la fórmula general (III)

R6-Si-(OR5)3 (III)

siendo

R6 un resto aminoalquilo con 1 a 6 átomos de carbono,

un resto de la fórmula general (IV)

H2N-(CH2)xR7(CH2)y- (IV),

en la que

R7 significa un resto -O-, -S-, -NH- o -NH-CH2-CH2-NH-, x mayor o igual a 2, y

y significa un número mayor o igual a 2, o un resto de la fórmula general (V)

(R8O)3Si-(CH2)z-NH-(CH2)z- (V),

en la que

R8 significa un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente un resto metilo o etilo, y

z significa un número mayor o igual a 2,

y

d2) un polisiloxano de la fórmula general (VIII)

HO-[Si(R9)2O]m-H (VIII)

siendo R9, iguales o diferentes, un resto metilo o fenilo, siendo al menos un 90 % de los restos R9 restos metilo, y siendo m = 20 a 250, y manteniéndose la proporción de d1) a d2) de modo que un grupo SiOH del compuesto d2) corresponda a > 1 hasta 3 grupo OR5 del compuesto d1). La emulsión añadida a la mezcla presenta preferentemente una proporción de compuestos orgánicos de silicio en la emulsión de un 0,35 a un 6,5 % en peso.

A la mezcla se añade preferentemente > 2 % en peso, preferentemente de un 3 a un 77 % en peso, de modo preferente de un 4 a un 7,7 % en peso de emulsión acuosa.

Puede ser ventajoso emplear en el procedimiento según la invención una emulsión que presente preferentemente un 1 a un 10 % en masa, de modo preferente de un 3 a un 5 % en masa de uno o varios emulsionantes, seleccionados a partir de emulsionantes aniónicos, catiónicos, no ionógenos, o mezclas de los mismos. Si se sobrepasa la fracción preferente de emulsionantes, esto puede conducir a una reducción de la hidrofobia del hormigón o de la piedra sintética. Preferentemente se emplea una emulsión que contiene emulsionantes no ionógenos, es decir, productos de adición de óxidos de alquileno, preferentemente óxido de etileno, en compuestos con hidrógeno activo, como alcoholes grasos, alquilfenoles, como octilfenol, nonilfenol o dodecilfenol. El contenido en unidades oxietileno es preferentemente tan elevado que el valor HLB de los emulsionantes ascenderá a 6 hasta 20, preferentemente a 10 hasta 18.

Puede ser ventajoso emplear compuestos orgánicos de silicio en los que hasta un 50 % en peso del componente d) se substituye por las mismas cantidades de un siloxano de la fórmula IX

con R' = resto alquilo con 1 a 8 átomos de carbono, o un resto fenilo, R" = un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, a = 0,8 a 1,2 y b = 0,2 a 1,2.

La producción de la emulsión según la invención se puede efectuar de modo que los componentes se emulsionen por separado, o se emulsione conjutamente una mezcla de los componentes. En este caso se añade preferentemente el emulsionante al componente a emulsionar (o a su mezcla), y en caso dado se calienta la mezcla que contiene emulsionante. A esta mezcla se añade entonces el agua bajo agitación conveniente. La emulsión que se produce o producida se puede homogeneizar por medio de dispositivos de agitación apropiados, que funcionan preferentemente según el principio de rotor/estator. Puede ser ventajoso emplear molinos coloidales para la reducción del tamaño de partícula de la fase emulsionada.

Los compuestos orgánicos de silicio empleados en el procedimiento según la invención se pueden obtener mediante reacción de al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos, y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos. La reacción se puede efectuar como se describe anteriormente.

El endurecimiento final se puede efectuar al aire, pudiendo ser necesaria, en caso dado, una alimentación de agua adicional para la hidratación completa.

La presente invención se explica más detalladamente mediante la figura 1, sin que la invención se deba limitar a la misma.

En la Fig. 1 se representa gráficamente la dependencia de la absorción de agua respecto a la fracción de compuesto orgánico de silicio. En la hidrofobización se considera buena una reducción de la absorción de agua en más de un 70 %. Como se puede extraer de la Fig. 1, se alcanza una reducción de la absorción de agua en más de un 70 % solo en el caso de adición de más de un 0,1 % en masa de compuestos orgánicos de silicio.

En la Fig. 2 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo según el ejemplo 8.0 tras un tiempo de ensayo según el Ejemplo 9 de una hora (1 h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W).

En la Fig. 3 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo según el ejemplo 8.1c tras un tiempo de ensayo según el Ejemplo 9 de una hora (1 h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W).

En la Fig. 4 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo según el ejemplo 8.2c tras un tiempo de ensayo según el Ejemplo 9 de una hora (1 h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W).

En la Fig. 5 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo según el ejemplo 8.3c tras un tiempo de ensayo según el Ejemplo 9 de una hora (1 h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W).

En la Fig. 6 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo según el ejemplo 8.4c tras un tiempo de ensayo según el Ejemplo 9 de una hora (1 h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W).

A continuación se explica más detalladamente el objeto de la presente invención por medio de ejemplos, sin que el ámbito de protección de la invención, que resulta de la descripción y de las reivindicaciones, se deba limitar a estas formas de realización ejemplares.

Ejemplos

Ejemplo 1: producción de una emulsión a emplear según la invención

Se mezclaron 6,86 g de gamma-aminopropiltrietoxisilano (Dynasylan® AMEO, Evonik Degussa GmbH) con 93,14 g de un polisiloxanodiol (grupos OH terminales) con un peso molar medio (media ponderal) de 4000 (g/mol). De ello resultó una proporción molar de polisiloxanodiol : aminoalquilsilano = 3 : 4. Se añadieron a la mezcla 150 g de octiltrietoxisilano.

Se disolvieron en 225 g de agua 25 g de una mezcla de emulsionantes, constituida por un triglicérido etoxilado con un valor HLB de 18 y un alcohol graso etoxilado con un HLB de 11 en proporción ponderal de 6 : 4. En esta disolución se agitó la mezcla de silano/siloxano, y se elaboró la misma para dar una emulsión estable por medio de una máquina de emulsión (homogeneizador de ranura).

Ejemplo 2: producción de una emulsión a emplear según la invención

Se calentó a 180°C una mezcla de 100 g de polisiloxanodiol, de un peso molar de 6803 (g/mol) y 32,5 g de gammaaminopropiltrietoxisilano (Dynasylan® AMEO, Evonik Degussa GmbH), bajo agitación y paso de nitrógeno, y se mantuvo aproximadamente 4 horas a esta temperatura, hasta que se habían eliminado 8,8 g de etanol. El producto formado se enfrió a continuación a temperatura ambiente.

Se mezclaron 125 g de este producto con 125 g de isobutiltrimetoxisilano. El preparado se mezcló con 20 g de una mezcla de emulsionantes constituida por un alquilfenol etoxilado y un cloruro de metilpolioxietilen(15)cocoamonio en proporción ponderal 1 : 1, y se elaboraron para dar una emulsión, tras adición de 355 g de agua, con un aparato que funciona según el principio de rotor-estator.

Ejemplo 3: producción de una emulsión a emplear no según la invención

Se mezclaron entre sí 3200 g de polisiloxanodiol, con un peso molar medio de 10666 g/mol, y 94,4 g de 3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano (Dynasylan® GLYMO, Evonik Degussa GmbH). Esta mezcla se calentó a 170°C bajo agitación y paso de nitrógeno. Después de aproximadamente 5 horas se habían eliminado 11,5 g de metanol. El producto de reacción formado se enfrió a temperatura ambiente (23°C) a continuación.

Se disolvieron en 225 g de agua 25 g de una mezcla de emulsionantes constituida por un alcohol graso etoxilado y un sulfonato de alquilarilo en una proporción cuantitativa de 3 : 7. Esta disolución se mezcló con 140 g del producto de reacción obtenido anteriormente y 110 g de n-propiltrietoxisilano. La emulsión gruesa obtenida se bombeó tres veces a través de un homogeneizador de ranura. Se produjo una emulsión estable.

Ejemplo 4: producción de una emulsión a emplear según la invención

Se mezclaron 5,15 g de gamma-aminopropiltrietoxisilano (Dynasylan® AMEO, Evonik Degussa GmbH) con 69,85 g de polisiloxanodiol, con un peso molar de 4000, y 25 g de un siloxano de la fórmula general (X)

Se añadieron 150 g de octiltrietoxisilano a la mezcla.

Se disolvieron en 225 g de agua 25 g de una mezcla de emulsionantes, constituida por un triglicérido con un valor HLB de 18 y un alcohol graso etoxilado con un valor HLB de 11 en proporción ponderal de 6 : 4. La disolución se agitó en la mezcla de silano/siloxano y se elaboró para dar una emulsión estable por medio de una máquina de emulsión (homogeneizador de ranura).

Ejemplo 5

Se mezclaron 3,43 g de gamma-aminopropiltrietoxisilano con 46,57 g de un polisiloxanodiol con un peso molar de 4000 y 50 g de un siloxano de la fórmula general (XI)

Se añadieron 150 g de octiltrietoxisilano a la mezcla.

Se disolvieron en 225 g de agua 25 g de una mezcla de emulsionantes, constituida por un triglicérido con un valor HLB de 18 y un alcohol graso etoxilado con un valor HLB de 11, en proporción ponderal de 6 : 4. La disolución se agitó en la mezcla de silano/siloxano, y se elaboró para dar una emulsión estable por medio de una máquina de emulsión (homogeneizador de ranura).

Ensayos técnicos de aplicación

Ejemplo 6: producción de cuerpos de ensayo

Las emulsiones se emplearon para la producción de una mezcla cementosa. A tal efecto se mezclaron entre sí las cantidades de emulsión y componentes de cemento indicadas en los siguientes ejemplos en una hormigonera. La proporción másica de arena respecto a cemento ascendía a 3 hasta 1. La proporción ponderal de agua respecto a cemento ascendía a 0,4. Como cemento se empleó cemento normalizado CEM I 42,5 R.

A partir de esta composición se moldearon piedras sintéticas con una altura de 50 mm, anchura de 50 mm y longitud de 160 mm como cuerpos de ensayo. Tras secado de 28 días en clima normalizado (23 °C, 50 % de humedad relativa del aire) en armario climatizado se determinó la capacidad de absorción de agua como se describe a continuación. Ejemplo 7: determinación de la absorción de agua

Tras una determinación del peso del respectivo cuerpo de ensayo se almacenó el mismo 24 horas bajo agua. La columna de agua sobresaliente ascendía a 5 cm en este caso. Tras la extracción se eliminó el agua adherida externamente con papel filtrante. Los cuerpos de ensayo se pesaron de nuevo. La absorción de agua se calcula según la siguiente fórmula:

Absorción de agua (% en masa) = (a-b) * 100/b,

siendo a el peso del cuerpo de ensayo tras la adición de agua, y b el peso del cuerpo de ensayo antes de la adición de agua.

Según el ejemplo 6 se produjeron cuerpos de ensayo que presentaban una cantidad de emulsión según el ejemplo 1 tal que el contenido en compuestos orgánicos de silicio, referido a la proporción de cemento, ascendía a un 0, 0,1 , un 0,2, un 0,3, un 0,4 y un 0,5 % en masa.

El resultado de la determinación de la absorción de agua se puede extraer de la tabla 1.

Tabla 1: resultados del ejemplo 7

En la Fig. 1 se representa gráficamente el resultado. Se puede identificar claramente que solo a partir de un contenido en compuestos orgánicos de silicio de más de un 0,1 % en masa se obtiene la reducción de la cantidad de agua deseada, de un 70 % o más.

Ejemplo 8: determinación de la absorción de agua capilar

El procedimiento sirve para la determinación de la absorción de agua de materiales de construcción que se produce mediante fuerzas de absorción. La absorción de agua referida al área se determina sin sobrepresión digna de mención mediante humectación de la superficie, en ajuste a la norma DIN 52617.

Material y reactivos

Los cuerpos de ensayo se cortaron al formato 50 mm X 50 mm X 50 mm.

Balanza de precisión (indicador de 0,1 g)

Depósito de inmersión con rejilla de plástico

Baño de agua espuma de poliuretano saturada con aua (25-30 g/l de peso volumétrico)

Pinza de crisol

Cronómetro

Los cuerpos de ensayo producidos en el ejemplo 6 se almacenaron sobre la espuma blanda de poliuretano saturada con agua tras el desmenuzado al formato citado anteriormente. Las muestras expulsan agua de la espuma mediante su peso propio, de modo que se garantiza un contacto continuo del área de apoyo con el agua.

Mediante pesada tras 1 h, 4h, 9h y 25h se siguió la absorción de agua en g/m2. Antes de cada pesada se absorbió el agua adherida superficialmente con un pañuelo de papel absorbente. Se presenta una hidrofobización suficientemente buena cuando se alcanza una reducción de la absorción de agua mayor o igual a un 70 %, referida al valor obtenido mediante ensayo en blanco.

Se emplearon cuerpos de ensayo que se produjeron mediante empleo de las composiciones según el ejemplo 6 citadas en la tabla 2. En la tabla significa:

Rheopel: Rheopel® Plus, BASF SE, agente de hidrofobización basado en silano.

CSD: Nopcote® CSD, una dispersión de estearato de calcio al 50 %, disponible en GEO Specialty Chemicals.

IE6694: medio que contiene silicona diluible con agua para para el acabado hidrófobo de materiales de construcción porosos de Dow Corning®.

Tabla 2 : composición de los cuerpos de ensayo para el ejemplo 8

Los resultados de la absorción de agua capilar en dependencia del tiempo se reúnen en la tabla 3. Tabla 3: resultados de la determinación de la absorción de agua capilar (tras 0,5, 1,2, 4, 9 y 25 horas)

Los resultados muestran de manera concluyente que las composiciones según la invención muestran una absorción de agua capilar claramente más reducida que las composiciones conocidas hasta la fecha.

Ejemplo 9: determinación óptica de la tendencia a la formación de eflorescencias

Con cuerpos de ensayo según los ejemplo 8.0, 8.1c, 8.2c, 8.3c y 8.4c de la tabla 8, obtenidos como se describe en los ejemplos 6 y 8, se llevaron a cabo investigaciones sobre la aparición de eflorescencias. A tal efecto se almacenaron las piedras durante 2 semanas en una disolución acuosa de sulfato sódico al 10 % en masa, sobresaliendo la disolución en el lado superior del cuerpo de ensayo aproximadamente 3 mm. Se analizó si la disolución de sulfato sódico se infiltraba y dejaba precipitados salinos en la superficie tras el secado.

En las figuras 2 a 6 se reproducen fotografías de los cuerpos de ensayo tras un tiempo de ensayo de una hora (1h), 24 horas (24h), una semana (1W) y dos semanas (2W). Se puede identificar claramente que el empleo de las composiciones según la invención (Fig. 3) conduce a un excelente comportamiento de eflorescencia de los cuerpos de ensayo.

Claims

REIVINDICACIONES

1 Composición que contiene cemento, caracterizada por que la composición presenta una proporción de compuestos orgánicos de silicio de un 0,3 a un 1 % en peso, referido a la proporción de cemento, basándose los compuestos orgánicos de silicio en al menos un compuesto orgánico de silicio seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos, caracterizada por que, de los compuestos orgánicos de silicio,

c) un 5 a un 95 % en peso se basan en alcoxisilanos de la fórmula general (I)

R1-Si-(OR2)3 (I)

siendo

R1 un resto alquilo con 1 a 16 átomos de carbono y

R2 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

d) un 95 a un 5 % en peso se basan en una mezcla constituida por

d1) un silano de la fórmula general (III)

R6-Si-(OR5)3 (III)

siendo

R5 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

R6 un resto aminoalquilo con 1 a 6 átomos de carbono,

un resto de la fórmula general (IV)

H2N-(CH2)xR7-(CH2)y- (IV),

en la que

R7 significa un resto -O-, -S-, -NH- o -NH-CH2-CH2-NH-,

x significa un número mayor o igual a 2, e

y significa un número mayor o igual a 2, o un resto de la fórmula general (V)

(R8O)3Si-(CH2)z-NH-(CH2)z- (V),

en la que R8 significa un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

z significa un número mayor o igual a 2,

y

d2) un polisiloxano de la fórmula general (VIII)

HO-[Si(R9)2O]m-H (VIII)

siendo

R9, iguales o diferentes, un resto metilo o fenilo, aunque al menos un 90 % de los restos R9 son restos metilo y m es = 20 a 250 ist, y manteniéndose la proporción de d1) a d2) de modo que un grupo SiOH del compuesto d2) corresponde a > 1 a 3 grupos OR5 del compuesto d1).
2.- Composición según la reivindicación 1, caracterizada por que hasta un 50 % en moles de componente d está substituido por las mismas cantidades de un siloxano de la fórmula

con R' = resto alquilo con 1 a 8 átomos de carbono o un resto fenilo, R" = un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, a = 0,8 a 1,2 und b = 0,2 a 1,2.
3. - Composición según al menos una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que los compuestos orgánicos de silicio son al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos.
4. - Composición según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que los compuestos orgánicos de silicio se obtienen mediante reacción de al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos.
5. - Composición según la reivindicación 4, caracterizada por que la reacción se lleva a cabo a una temperatura de 150 a200°C.
6. - Composición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que la composición es hormigón o una piedra sintética.
7. - Procedimiento para la producción de una composición que contiene cemento endurecida mediante adición de una emulsión acuosa que presenta compuestos orgánicos de silicio, que se basan al menos en un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos, a una mezcla fluida que contiene cemento, y endurecimiento final de la mezcla, caracterizado por que se añade a la mezcla una cantidad de emulsión tal que la proporción de compuestos orgánicos de silicio en la composición que contiene cemento asciende a un 0,3 hasta un 1 % en peso, referido a la proporción de cemento,

caracterizada por que los compuestos orgánicos de silicio se basan en

c) un 5 a un 95 % en peso de alcoxisilanos de la fórmula general (I)

R1-Si-(OR2)3 (I)

siendo

R1 un resto alquilo con 1 a 16 átomos de carbono y

R2 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

d) un 95 a un 5 % en peso de una mezcla constituida por

d1) un silano de la fórmula general (III)

R6-Si-(OR5)3 (III)

siendo

R5 un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

R6 un resto aminoalquilo con 1 a 6 átomos de carbono,

un resto de la fórmula general (IV)

H2N-(CH2)xR7-(CH2)y- (IV),

en la que

R7 significa un resto -O-, -S-, -NH- o -NH-CH2-CH2-NH-,

x significa un número mayor o igual a 2, e

y significa un número mayor o igual a 2, o un resto de la fórmula general (V)

(R8O)3Si-(CH2)z-NH-(CH2)z- (V),

en la que

R8 significa un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, y

z significa un número mayor o igual a 2,

y

d2) un polisiloxano de la fórmula general (VIII)

HO-[Si(R9)2O]m-H (VIII)

siendo

R9, iguales o diferentes, un resto metilo o fenilo, aunque al menos un 90 % de los restos R9 son restos metilo y m es = 20 a 250 ist, y manteniéndose la proporción de d1) a d2) de modo que un grupo SiOH del compuesto d2) corresponde a > 1 a 3 grupos OR5 del compuesto d1).
8.- Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que hasta un 50 % en peso de componente d) se substituye por las mismas cantidades de un siloxano de la fórmula

con R' = resto alquilo con 1 a 8 átomos de carbono o un resto fenilo, R" = un resto alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, a = 0,8 a 1,2 und b = 0,2 a 1,2.
9. - Procedimiento según la reivindicación 7 o 8, caracterizado por que la emulsión añadida a la mezcla presenta una fracción de compuestos orgánicos de silicio en la emulsión de un 1 a un 75 % en peso.
10. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que se añade a la mezcla más de un 2 % en peso de emulsión acuosa.
11. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que se emplea una emulsión que presenta un 1 a un 10 % en masa de uno o varios emulsionantes seleccionados a partir de emulsionantes aniónicos, catiónicos, no ionógenos, o mezclas.
12. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que los compuestos orgánicos de silicio se obtienen mediante reacción de al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisilanos, y al menos un compuesto seleccionado a partir del grupo de alcoxisiloxanos.
13. - Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo a una temperatura de 150 a 200°C.
14. - Empleo de una composición según una de las reivindicaciones 1 a 6 para la producción de construcciones, en especial techos, suelos o paredes de construcciones.
15. - Construcciones o partes de las mismas, que contienen una composición según una de las reivindicaciones 1 a 6, o están constituidas por las mismas.