ES2683949B1 - Mortero con aglomerante de cemento magnesio-fosfato y componentes procedentes de usos industriales - Google Patents

Description

DESCRIPCION

Mortero con aglomerante de cemento magnesio-fosfato y componentes procedentes de usos industriales

Objeto de la invencion

Es objeto de la presente invencion un mortero cuyo aglomerante es un cemento de magnesio fosfato, entre cuyos ingredientes se encuentran subproductos y residuos procedentes de usos industriales. El mortero comprende ademas una capa de organismos vegetales a la que sirve de soporte.

Antecedentes de la invencion

El mortero es un material de construction compuesto normalmente de aglomerante, aridos y agua de amasado en determinadas proporciones.

El aglomerante mas comunmente empleado es el cemento Portland, el cual, cuando el mortero se usa como recubrimiento de fachadas, debiendo servir la capa resultante como soporte bio-receptivo, presenta el inconveniente de que su pH es muy elevado, lo que inhibirla la vida vegetal. Para la solution de este problema, el mortero objeto de esta patente usa como aglomerante cemento de fosfato magnesio, comunmente denominado cemento MPC (por las siglas del ingles Magnesium-Phosphate Cement), con un Ph mas bajo, adecuado al proposito. En lo sucesivo, la mention a "mortero MPC” debe entenderse como "mortero que emplea como aglomerante cemento de fosfato magnesio”.

Los aridos comunmente utilizados en los morteros son de origen mineral (por ejemplo, arena, grava, gravilla y balastro). No obstante, la preocupacion por el desarrollo sostenible ha conducido al empleo como aridos de materiales procedentes de subproductos o de residuos que, en vez de desecharse, con la consiguiente contaminacion ambiental, se reinsertan en la production industrial, contribuyendo a la economla circular como parte del desarrollo sostenible.

En el estado de la tecnica es conocido el uso como aridos de mortero de, entre otros materiales, el plastico reciclado. El mortero MPC objeto de esta patente tiene entre sus componentes materiales conocidos, procedentes de procesos industriales, cuyo uso en este tipo de morteros es novedoso y aporta significativas ventajas.

Ligada a la preocupacion por el desarrollo sostenible mediante el aludido uso de materiales reciclados en procesos industriales, se encuentra la necesidad de mejorar el medio ambiente en las aglomeraciones urbanas. Uno de los avances en este campo ha sido el revestir de vegetacion las fachadas de los edificios, lo que protege de la radiacion solar, proporciona aislamiento termico y acustico, reduce el efecto de isla de calor, mejora la calidad del aire e incrementa la biodiversidad urbana, ademas del efecto positivo sobre la apariencia del edificio y el bienestar de sus moradores.

Son conocidos, en este campo, los denominados "jardines verticales” en fachadas de edificios, que requieren de diversos tipos de estructuras, por lo general complejas, que se fijan a las paredes para servir de soporte a las plantas. Estos jardines verticales son caros de construir y mantener, por lo que los esfuerzos investigadores se estan dirigiendo hacia los materiales de construction bio-receptivos, entendiendose por tales los que pueden ser colonizados por especies vegetales. Asl, por ejemplo, una fachada en cuya construccion se han empleado dichos materiales servirla de soporte vegetal, por lo cual no serla necesario instalar en ella estructuras de soporte de la vegetacion.

El documento de patente ES 2443886 B1 (UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA), 20 de febrero 2014 (20/02/2014), describe un conjunto multicapa en base cemento, aplicable como soporte biologico para fachadas de construcciones, que comprende una capa estructural de hormigon, una capa de anclaje, una capa biologica de material en base cemento y una capa de revestimiento e impermeabilizante. En un modo de realization, el material base de la capa biologica puede ser mortero MPC. Los aridos del mortero son minerales, bien de tipo sillceo o arcillas expandidas (pagina 4, llneas 20-25). La capa impermeabilizante no cubre totalmente a la capa biologica, sino que deja unas aberturas en las que la capa biologica esta en contacto con la atmosfera, siendo esas las unicas zonas de la capa biologica donde puede crecer la vegetacion (pagina 3, llneas 48-53).

La invention aqul propuesta se refiere a un mortero MPC en la cual, a diferencia de la capa biologica descrita en el mencionado documento del estado de la tecnica, no se emplean aridos de tipo mineral, sino determinados residuos o subproductos industriales. El mortero de la invencion, una vez extendido en forma de capa, puede ser colonizado por especies vegetales. Esta colonization puede tener lugar en toda su superficie, pues a la capa de mortero no se le superpone ninguna otra capa de revestimiento parcial. Ademas, para favorecer activamente la colonizacion, esta previsto un preparado biologico especlfico.

Description de la invencion

Es objeto de esta invencion un mortero. El mortero se elabora con aridos procedentes de usos industriales. Este mortero, por sus caracterlsticas flsicas, es apto para servir como sustrato a especies vegetales, estando ademas previsto que el mortero comprenda una capa de brotes vegetales, preferentemente briofitos, cuyo crecimiento es favorecido mediante la aplicacion de una solucion nutritiva de base vegetal.

Debido a su aptitud bio-receptiva, el mortero esta destinado a aplicarse preferentemente a estructuras, recubriendolas total o parcialmente, dando lugar a una capa que forma parte de la estructura. Las estructuras pueden ser de cualquier tipo, tales como edificaciones en general, por ejemplo, de viviendas, oficinas, hospitales y colegios, infraestructuras de ingenierla, como pilares de puentes u otras. El recubrimiento puede tener lugar en cualquier parte de la estructura, por ejemplo, en la fachada exterior o interior del edificio o en suelos. Por "capa de mortero” debe entenderse tanto una o varias placas prefabricadas destinadas a fijarse en un momento posterior a la estructura, como una capa procedente de la aplicacion directa de mortero al cuerpo de una estructura, como en general, la pasta de mortero una vez extendida sobre algun soporte.

El mortero de esta invencion emplea como aglomerante un cemento perteneciente a la familia de los cementos qulmicos de fosfato (conocidos por el acronimo CBPC, del ingles Chemically Bonded Phosphate Ceramics), en concreto un cemento de magnesio fosfato o cemento MPC. Como fuente de oxido de magnesio para el cemento MPC, se emplea un subproducto industrial, concretamente polvo de oxido de magnesio de baja ley, lo que contribuye al abaratamiento del producto, frente a otras fuentes como la magnesita calcinada a muerte (sintetizada), que debe obtenerse a elevadas temperaturas de horno y por consiguiente a costa de un gran consumo de energla.

Una novedad de la invention reside en que el mortero se elabora con componentes procedentes de usos industriales, en concreto, el mencionado polvo de oxido de magnesio, que funciona tambien como arido, mas otro arido, que puede consistir en espumas rlgidas de poliuretano recicladas o en escorias negras. Las espumas rlgidas de poliuretano son un abundante subproducto de la industria automovillstica, donde se usa para fabricar, entre otros, paneles. Las escorias negras son un residuo que proviene principalmente del funcionamiento de hornos siderurgicos electricos.

El empleo de los mencionados aridos, ademas de contribuir a la implementation de una economla circular, pues de no darseles una salida de este tipo acabarlan en los vertederos, abarata el coste del mortero y tiene otras ventajas tales como que la reaction exotermica que se produce puede ser controlada por la masa termica que aportan los componentes anadidos. Especlficamente:

- El polvo de oxido de magnesio permite prescindir totalmente de aridos minerales, mientras que, si no se usara, el arido del mortero deberla contener algun porcentaje de mineral.

- La espuma rlgida de poliuretano reciclado hace que el mortero resultante posea una mayor capacidad de aislamiento termico y sea mas ligero.

- Las escorias negras mejoran las caracterlsticas mecanicas del mortero.

Las capas del mortero de la invencion, al poseer como aglomerante un cemento de bajo pH, son de por si aptas para su colonization aleatoria por especies vegetales, principalmente plantas criptogramas, como algas, llquenes, musgos, del mismo modo que estas especies colonizan las cortezas arboreas. Por ello, la capa de mortero de la invencion comprende ademas una capa vegetal, preferentemente de briofitos.

En otro aspecto novedoso de la invencion, para favorecer activamente la bio-colonizacion se propone un metodo consistente en aplicar a la superficie de la capa de mortero una solution nutritiva vegetal. Esta solucion nutritiva facilitara eventualmente la formation de la mencionada capa de briofitos sobre la capa de mortero, a modo de tapiz que hara las veces de colonizador primario que podra a su vez ser colonizado por otras especies vegetales, no solo criptogramas.

Realizacion preferente de la invencion

El mortero objeto de esta invencion se elabora con un aglomerante de cemento MPC. Este tipo de cemento se elabora mezclando una fuente de magnesio y una fuente acida de fosfato. En concreto, de las diversas combinaciones de fuentes conocidas por el experto en la materia, la invencion emplea respectivamente oxido de magnesio MgO y dihidrogeno fosfato de amonio NH4(H2PO4).

En la elaboration industrial del oxido de magnesio se genera como subproducto un polvo de partlculas finas de oxido de magnesio de baja ley (aproximadamente 65%). Este subproducto se recupera en los filtros de mangas en forma de polvo de ciclon, por lo que se le denomina habitualmente "polvo de ciclon”. La presente invencion emplea dicho subproducto como fuente de oxido de magnesio del cemento MPC que sirve de aglomerante al mortero. Dicho polvo de ciclon contiene aproximadamente un 35% de fillers inertes, por lo que, ademas de ser fuente de MgO, los polvos de ciclon hacen la funcion de arido del mortero.

Los morteros MPC pueden o no contener aridos entre sus ingredientes. Cuando los llevan, estos son comunmente de tipo mineral. El mortero PMC objeto de la patente contiene aridos, pero no son minerales, sino que consisten en materias procedentes de empleos industriales. Puede prescindirse por completo del arido mineral debido a que el mencionado polvo de ciclon actua tambien como arido.

En un modo de realizacion preferente, el mortero tiene como componente espuma rlgida de poliuretano. En un ejemplo de realizacion, el poliuretano se destruye en partlculas de un tamano de 4mm como maximo, con una densidad aparente en torno a los 26±2 kg/m3.

En otro modo de realizacion preferente, el mortero usa como aridos polvo de ciclon mas escoria negra de horno electrico.

La composition del mortero incluye, como aditivo retardante, Borax de alta pureza (Na2B4O7-1 QH2O), que permite controlar la exotermia de la reaction y obtener unos tiempos razonables para trabajar en la elaboration del mortero. Por ultimo, el mortero comprende agua corriente.

En el modo de realization preferente con espuma de poliuretano (PU), la dosificacion del mortero MPC es la siguiente:

En el modo de realizacion preferente con escorias negras de horno electrico, la dosificacion del mortero MPC es la siguiente:

En ambos modos de realizacion preferente descritos, para elaborar el mortero hay que mezclar los componentes solidos mediante un homogeneizado manual de los componentes del aglomerante cemento magnesio fosfato y los aridos de que se trate. Posteriormente se anade el agua de amasado. Se ha de evitar en el proceso de amasado y moldeado de las probetas el empleo de utensilios metalicos, por ejemplo, la pala y la cubeta de una amasadora, asl como los moldes metalicos. Se amasa la mezcla empleando una maquina taladradora de velocidad regulable con una varilla mezcladora que asegure un flujo turbulento.

En un modo de realization preferente, la pasta de mortero asl obtenida se aplica directamente sobre una estructura para formar una capa de mortero, preferiblemente con un grosor mlnimo de 7 mm. En otro modo de realization preferente, la pasta se deposita en moldes para placas. En este ejemplo de realization, la capa de mortero estarla constituida por placas, preferiblemente del mismo grosor mlnimo indicado para la capa, destinadas a fijarse a una estructura.

Para la bio-colonizacion de la capa de mortero, se le aplica una solution nutritiva vegetal. Para elaborar esta solution se emplea la tecnica conocida como "batidos de musgo”, que consiste en batir brotes de briofitos en un medio nutritivo de pH acido. En un modo de realization preferente, se seleccionan brotes verdes y adultos, con bajo contenido de humedad, de las especies de musgo Hypnum Cupressiforme y Antitrichia Curtipendula, los cuales se trituran en un medio llquido acido compuesto de leche, cerveza, yogur y agua azucarada, hasta formar una pasta. En un modo de realization preferente se emplea la dosificacion siguiente:

La solution asl obtenida se extiende con una paleta sobre la cara exterior de la capa de mortero. En el modo de realization preferente en el cual la pasta de mortero se aplica directamente sobre la estructura, se dejarla secar el mortero y a continuation se aplicarla la solucion nutritiva sobre la capa. En el modo de realizacion en el que la capa de mortero consiste en placas, la solution nutritiva se aplicarla sobre la cara exterior de las placas antes de su fijacion a la estructura. En ambos modos, una vez aplicada la solution nutritiva, preferiblemente debe evitarse la incidencia directa de la luz solar y mantener niveles de humedad altos. El crecimiento del tapiz de briofito tiene lugar en un periodo de tiempo de entre 3 y 4 semanas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Mortero con aglomerante de cemento magnesio fosfato y componentes provenientes de usos industriales caracterizado porque dichos componentes comprenden espumas rigidas de poliuretano o escorias negras.

2. Mortero segun la reivindicacion 1 caracterizado porque comprende polvos de oxido de magnesio de baja ley.

3. Mortero segun la reivindicacion 1 caracterizado porque consiste en una o varias placas destinadas a fijarse a una estructura.

4. Mortero segun la reivindicacion 1 caracterizado porque consiste en una capa aplicada a una estructura y que ha solidificado sobre dicha estructura.

5. Mortero segun las reivindicaciones 3 o 4 caracterizado porque comprende una capa de brotes de especies vegetales.

6. Mortero segun la reivindicacion 5, caracterizado porque los brotes vegetales son sustancialmente briofitos.

7. Metodo para la obtencion del mortero de la reivindicacion 5, caracterizado porque comprende aplicar a la superficie exterior de la placa o capa de mortero una solucion nutritiva favorecedora de la colonization vegetal.

8. El metodo de la reivindicacion 7, en el que la solucion nutritiva comprende brotes de briofitos.

9. El metodo de la reivindicacion 8, que comprende:

- Seleccionar brotes verdes y adultos de briofitos y,

- Triturar los brotes en un medio liquido acido hasta obtener la solucion nutritiva.