ES2743557T3 - Sistema de fijación y uso del mismo - Google Patents
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Abstract
Un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje que comprenden un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de fijación y uso del mismo
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales, tales como estructuras fabricadas de ladrillo, hormigón, hormigón permeable o piedra natural. En particular, el sistema de fijación comprende un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y medios de anclaje, preferiblemente una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica, para ser fijadas químicamente en una superficie mineral.
Antecedentes de la invención
Además de las técnicas de fijación convencionales, en donde los puntos de fijación se preparan con la ayuda de pernos de expansión o sistemas de socavado anclados en un orificio de perforación en un ajuste forzado y/o ajuste de forma, se conocen técnicas de fijación química de la técnica anterior, en donde la varilla de anclaje u otro elemento de fijación se inserta en un orificio de perforación relleno con un compuesto de mortero y se fija después de que el compuesto de mortero se haya curado. La ventaja de estos tipos de sistemas de anclaje compuestos es que, independientemente del elemento de fijación seleccionado; están en gran parte libres de presión de expansión y, por lo tanto, permiten una baja separación axial y de los bordes.
Los medios de anclaje, en particular varillas de anclaje, son conocidos de la técnica anterior por tener una pluralidad de segmentos de expansión como una región de anclaje, cuyos segmentos se forman a partir del eje de la varilla de anclaje, denominados anclajes de expansión de material compuesto. En el caso de estas varillas de anclaje, la transmisión de fuerza tiene lugar en el estado curado del compuesto de mortero, por un lado, a través del efecto de unión del mortero de material compuesto entre la pared del orificio de perforación y el compuesto de mortero y, por otro lado, a través de un efecto de expansión a través de los segmentos de expansión. Debido al efecto de expansión, cuando la varilla de anclaje está bajo tensión, las fuerzas normales (fuerzas de tracción) que actúan sobre ella se convierten en fuerzas de expansión de acción radial para que esta disposición de fijación pueda expandirse posteriormente y, por lo tanto, también se puede aplicar en la zona de tracción de un componente o en hormigón fisurado.
Una desventaja de los anclajes de expansión de material compuesto conocidos es que solo son condicionalmente adecuados para sujeciones que están cerca del borde, debido a las fuerzas de expansión que son bastante altas en cierta medida.
Además, para un anclaje seguro de los medios de anclaje, los anclajes compuestos requieren una limpieza prolongada del orificio de perforación antes de introducir el compuesto de mortero curable, lo que, además, conduce a una contaminación considerable del ambiente de trabajo con polvo. Si la limpieza no se lleva a cabo o solo es inadecuada, esto también tiene un impacto negativo en las capacidades de carga. En el caso más desfavorable, particularmente cuando hay mucho polvo de perforación entre la pared del orificio de perforación y el compuesto de mortero curado, la varilla de anclaje se puede extraer del orificio de perforación con la cubierta del mortero cuando se aplica tensión.
Adicionalmente, cuando se trata de la fijación química de los medios de anclaje, las composiciones de mortero conocidas que se pueden utilizar para rellenar el orificio de perforación para fijar los medios de anclaje se basan en sistemas orgánicos o inorgánicos, de los cuales muchos sistemas son sistemas de mortero de dos componentes, que a veces también son denominados kit de piezas, en los que cada uno de los componentes está destinado a mezclarse antes de su uso o durante la aplicación para iniciar el procedimiento de curado para proporcionar una buena fijación química de los medios de anclaje en superficies minerales. Por ejemplo, se utilizan sistemas orgánicos basados en resinas polimerizables por radicales libres cuando se desea un curado rápido. Sin embargo, se sabe que tales sistemas son contaminantes, caros, potencialmente peligrosos y/o tóxicos para el medio ambiente y para la persona que los maneja, y a menudo necesitan una etiqueta específica. Además, los sistemas orgánicos a menudo muestran una estabilidad muy reducida cuando se exponen térmicamente a la luz solar intensa o temperaturas elevadas.
Para superar estos inconvenientes, se han desarrollado sistemas predominantemente minerales basados en cemento aluminoso. El cemento aluminoso tiene como componente principal el aluminato monocálcico y se utiliza ampliamente en las industrias de la edificación y la construcción, ya que los productos finales muestran un alto nivel de rendimiento mecánico durante largos períodos de tiempo. Además, el cemento aluminoso es resistente a los álcalis y alcanza su resistencia máxima más rápidamente que el cemento Portland y es capaz de soportar
disoluciones de sulfatos. Por lo tanto, los sistemas de cemento aluminoso se emplean preferiblemente en el campo del anclaje químico.
El documento EP0867624 A1 describe un método para la fijación química de medios de anclaje que comprenden un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en resinas, y una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que es insertable en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica.
El documento DE102011083153 A1 describe una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica. Esta varilla de anclaje está destinada a ser insertada en orificios de perforación que se han llenado con un mortero inorgánico u orgánico.
Los sistemas inorgánicos conocidos, por ejemplo, del documento EP 2162410, son sistemas de dos componentes listos para su uso. El sistema del documento EP 2162410 incluye un cemento aluminoso en fase acuosa basado en la parte A, retardado por ácido bórico o una sal del mismo, y una parte B para iniciar el procedimiento de curado. El iniciador en la parte B está elaborado solo de sales de litio y cura el cemento aluminoso en menos de 5 minutos. El documento EP 0081385 también describe un sistema de dos componentes que incluye una composición acuosa de cemento con alto contenido de alúmina de fraguado inhibido y una composición reactivadora. El inhibidor del fraguado es ácido bórico y la composición reactivadora incluye sales de litio.
Sin embargo, estas suspensiones acuosas de cemento aluminoso retardadas por ácido bórico o sus sales, a menudo no son muy estables durante un tiempo suficiente para ser almacenadas antes de su uso. Además, el ácido bórico es bastante tóxico y ecotóxico. El documento EP 2794510 describe una suspensión acuosa estabilizada que comprende cemento aluminoso y/o cemento sulfoaluminoso de calcio, que es inhibido por un compuesto que contiene fósforo y puede almacenarse durante un tiempo suficiente también a altas temperaturas.
Sin embargo, cuando se trata de la fijación química de los medios de anclaje en superficies minerales, no siempre se requiere un tiempo de curado rápido, es decir, de menos de 5 minutos. Además, la mayoría de los sistemas conocidos carecen de suficiente fluidez para la mayoría de las aplicaciones prácticas de las composiciones resultantes. A menudo, tales composiciones de la técnica anterior también muestran una tendencia a agrietarse en un tiempo relativamente corto.
Además, se sabe que los sistemas de fijación que emplean varillas de anclaje convencionales, tales como varillas de anclaje roscadas, no exhiben altas capacidades de carga, así como baja presión de expansión en orificios de perforación sin limpiar y agrietados y con fijaciones que están cerca del borde como ya se mencionó anteriormente. Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de fijación basado en cemento aluminoso y un medio de anclaje que sea superior a los sistemas de la técnica anterior con respecto a los aspectos ambientales, la salud y la seguridad, el manejo, el tiempo de almacenamiento y un buen equilibrio entre el fraguado y el endurecimiento del mortero, que exhiba por lo tanto altas capacidades de carga, así como baja presión de expansión en orificios de perforación sin limpiar y agrietados y con fijaciones que están cerca del borde.
En vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales, tales como estructuras fabricadas de ladrillo, hormigón, hormigón permeable o piedra natural, que supere las desventajas de los sistemas de la técnica anterior. En particular, un objeto es proporcionar un sistema de fijación que comprenda un anclaje químico que esté listo para su uso, que se pueda manipular fácilmente, que se almacene de forma estable durante un cierto período de tiempo antes de su uso, que exhiba un buen equilibrio entre fraguado y endurecimiento y tenga aún un excelente rendimiento mecánico, incluso bajo la influencia de temperaturas elevadas; y un medio de anclaje, preferiblemente una varilla de anclaje, que exhiba altas capacidades de carga, así como una baja presión de expansión en orificios de perforación sin limpiar y agrietados y con fijaciones que están cerca del borde.
En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de fijación que comprende un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y una varilla de anclaje, que comprende una región de unión y una región de anclaje que es insertable en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica, para fijarse químicamente en una superficie mineral, lo que elimina los inconvenientes de los sistemas de la técnica anterior.
Además, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de fijación que se use para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales.
Estos y otros objetivos, como serán evidentes a partir de la descripción aseguradora de la invención, se resuelven mediante la presente invención como se describe en las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes pertenecen a realizaciones preferidas.
Compendio de la invención
En un aspecto, la presente invención proporciona un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales, tales como estructuras fabricadas de ladrillo, hormigón, hormigón permeable o piedra natural. En particular, el sistema de fijación comprende un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y medios de anclaje, preferiblemente una varilla de anclaje, que comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica, para ser fijadas químicamente en una superficie mineral.
Especialmente, el sistema de mortero de dos componentes comprende un componente de cemento aluminoso curable en fase acuosa A y un componente iniciador B en fase acuosa para iniciar el procedimiento de curado, comprendiendo el componente A al menos un agente bloqueante seleccionado del grupo que consiste en ácido fosfórico, ácido metafosfórico, ácido fosforoso y ácidos fosfónicos, al menos un plastificante y agua, y comprendiendo el componente B un iniciador, al menos un retardador, al menos una carga mineral y agua.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un sistema de fijación que se utiliza para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales.
Descripción detallada de la invención
Los siguientes términos y definiciones se utilizarán en el contexto de la presente invención:
Como se emplea en el contexto de la presente invención, las formas singulares de "un", “uno”, “una”, “el” y "la" también incluyen los respectivos plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Por lo tanto, se pretende que los términos "un", “uno”, “una”, “el” y "la" signifiquen "uno o más" o "al menos uno", a menos que se indique lo contrario.
El término "cemento aluminoso" en el contexto de la presente invención se refiere a un cemento de aluminato de calcio que consiste predominantemente en aluminatos de calcio activos hidráulicamente. Los nombres alternativos son "cemento con alto contenido de alúmina" o "Ciment fondu" en francés. El principal componente activo de los cementos de aluminato de calcio es el aluminato de monocalcio (CaA^O4, CaO ■ A^O3, o CA en la notación química del cemento).
El término "vida útil" en el contexto de la presente invención se refiere al tiempo durante el cual un componente permanece en forma de una suspensión acuosa más o menos fluida de productos sólidos, capaz de volver a la suspensión acuosa por medios mecánicos, sin establecer o perder su reactividad.
El término "iniciador" en el contexto de la presente invención se refiere a un compuesto o composición que modifica el entorno químico para iniciar una reacción química concreta. En la presente invención, el iniciador modifica el valor de pH de la suspensión de mortero desbloqueando así el aglutinante hidráulico en la mezcla final.
El término "retardador" en el contexto de la presente invención se refiere a un compuesto o composición que modifica el entorno químico para retrasar una reacción química concreta. En la presente invención, el retardador modifica la capacidad de hidratación del cemento de aluminato de calcio de la suspensión de mortero, retrasando así la acción del aglutinante hidráulico en la mezcla final.
El término "tiempo de fraguado inicial" en el contexto de la presente invención se refiere al tiempo en el que la mezcla del componente A y el componente B comienza a fraguar después de mezclar. Durante el período de tiempo después de mezclar, la mezcla permanece en forma de una suspensión acuosa o pasta de productos sólidos más o menos fluidas.
La presente invención se refiere a un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje que comprende un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que es insertable dentro de un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica.
En particular, el sistema de mortero de dos componentes basado en cemento aluminoso del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención comprende un componente de cemento aluminoso curable en fase acuosa A y un
componente iniciador B en fase acuosa para iniciar el procedimiento de curado, el componente A comprende adicionalmente al menos un agente bloqueante seleccionado del grupo que consiste en ácido fosfórico, ácido metafosfórico, ácido fosforoso y ácidos fosfónicos, al menos un plastificante y agua, y el componente B comprende un iniciador, al menos un retardador, al menos una carga mineral y agua, en donde el iniciador comprende una mezcla de sales de metales alcalinos y/o alcalinotérreos, el al menos un retardador se selecciona del grupo que consiste en ácido cítrico, ácido tartárico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido glucónico y mezclas de los mismos, y la carga mineral se selecciona del grupo que consiste en cargas de piedra caliza, arena, corindón, dolomita, vidrio resistente a los alcalinos, piedras trituradas, gravas, guijarros y mezclas de los mismos.
El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención se basa en un cemento aluminoso en fase acuosa (CA) o un cemento de sulfoaluminato de calcio (CAS) en fase acuosa. El cemento de aluminato de calcio que se puede utilizar en la presente invención se caracteriza por un fraguado rápido y un endurecimiento rápido, un secado rápido y una compensación por contracción cuando se mezcla con sulfatos de calcio, excelente resistencia a la corrosión y contracción. Tal cemento de aluminato de calcio adecuado para utilizarse en la presente invención es, por ejemplo, Ternal® White (Kerneos, Francia).
Si el componente A comprende una mezcla de cemento aluminoso (CAC) y sulfato de calcio (CaSO4), se produce la formación rápida de ettringita durante la hidratación. En la química del hormigón el hidrato de trisulfato de aluminato de hexacalcio, representado por la fórmula general (CaO)6(Al2O3)(SO3)3 ■ 32 H2O o (CaO)3(Al2O3)(CaSO4)3 ■ 3 2 H2O, se forma por la reacción del aluminato de calcio con sulfato de calcio, lo que da como resultado un fraguado y endurecimiento rápidos, así como una compensación por contracción o incluso expansión. Con un aumento moderado del contenido de sulfato, se puede lograr una compensación por contracción.
El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación según la presente invención comprende al menos aproximadamente 40% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 50% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 60% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 70% en peso, de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 95% en peso, preferiblemente de aproximadamente 50% en peso a aproximadamente 85% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 60% en peso a aproximadamente 80% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 70% en peso a aproximadamente 75% en peso de cemento aluminoso, basándose en el peso total del componente A.
De acuerdo con una realización alternativa de la invención, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 20% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 30% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 40% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 50% en peso, de aproximadamente 20% en peso a aproximadamente 80% en peso, preferiblemente de aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 70% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 35% en peso a aproximadamente 60% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 55% en peso de cemento aluminoso, basándose en el peso total del componente A y al menos aproximadamente 5% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 10% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 15% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 20% en peso, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 50% en peso, preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 25% en peso de sulfato de calcio, preferiblemente hemihidrato de sulfato de calcio, basándose en el peso total del componente A. En una realización alternativa preferida del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención, la razón de CaSO4/CAC del componente A debe ser menor o igual a 35:65.
El agente de bloqueo comprendido en el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención se selecciona del grupo que consiste en ácido fosfórico, ácido metafosfórico, ácido fosforoso y ácidos fosfónicos, preferiblemente es ácido fosfórico o ácido metafosfórico, lo más preferiblemente es ácido fosfórico, en particular una solución acuosa al 85% de ácido fosfórico. El componente A comprende al menos aproximadamente 0,1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,3% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,4% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 0,5% en peso, de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 20% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 15% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 10% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 0,3% en peso a aproximadamente 10% en peso de dicho agente de bloqueo, basándose en el peso total del componente A. En una realización preferida, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende de aproximadamente 0,3% en peso a aproximadamente 10% en peso de una solución acuosa al 85% de ácido fosfórico, basándose en el peso total del componente A. Preferiblemente, las cantidades de cemento aluminoso y/o cemento de sulfoaluminato de calcio en peso con respecto al peso total del aglutinante hidráulico son mayores que cualquiera los siguientes valores: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99% o son 100%.
El plastificante comprendido en el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación según la presente invención se selecciona del grupo que consiste en polímeros de poli(ácido acrílico) de bajo peso molecular (LMW), superplastificantes de la familia de polifosfonato poliox y policarbonato poliox, y superplastificantes Ethacryl del grupo éter policarboxilato y sus mezclas, por ejemplo Ethacryl™ G (Coatex, Arkema Group, Francia), Acumer™ 1051 (Rohm and Haas, Reino Unido) o Sika® ViscoCrete®-20 HE (Sika, Alemania). Los plastificantes adecuados son productos disponibles comercialmente. El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 0,2% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,3% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,4% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 0,5% en peso, de aproximadamente 0,2% en peso a aproximadamente 20% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,3% en peso a aproximadamente 15% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,4% en peso a aproximadamente 10% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 0,5% en peso a aproximadamente 5% en peso de dicho plastificante, basándose en el peso total del componente A.
En una realización ventajosa, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende adicionalmente las siguientes características, tomadas solas o combinadas.
El componente A puede comprender adicionalmente un agente espesante. Los agentes espesantes que se pueden utilizar en la presente invención se pueden seleccionar del grupo que consiste en productos orgánicos, tales como goma xantana, goma welan o goma DIUTAN® (CPKelko, EE.u U.), éteres derivados de almidón, éteres derivados de guar, poliacrilamida, carragenano, agar y productos minerales, tales como arcilla, y sus mezclas. Los agentes espesantes adecuados son productos disponibles comercialmente. El componente A comprende al menos aproximadamente 0,01% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,1% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,2% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 0,3% en peso, de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 10% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,2% en peso a aproximadamente 1% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 0,3% en peso a aproximadamente 0,7% en peso de dicho agente espesante, basándose en el peso total del componente A.
El componente A puede comprender adicionalmente un agente antibacteriano o biocida. Los agentes antibacterianos o biocidas que se pueden utilizar en la presente invención se pueden seleccionar del grupo que consiste en compuestos de la familia de las isotiazolinonas, tales como metilisotiazolinona (MIT), octilisotiazolinona (OIT) y benzoisotiazolinona (BIT) y sus mezclas. Los agentes antibacterianos o biocidas adecuados son productos disponibles comercialmente. Se mencionan a modo de ejemplo Ecocide K35R (Progiven, Francia) y Nuosept OB 03 (Ashland, Países Bajos). El componente A comprende al menos aproximadamente 0,001% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,005% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,01% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 0,015% en peso, de aproximadamente 0,001% en peso a aproximadamente 1,5% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,005% en peso a aproximadamente 0,1% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 0,075% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 0,015% en peso a aproximadamente 0,03% en peso de dicho agente antibacteriano o biocida, basándose en el peso total del componente A. En una realización preferida, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende de aproximadamente 0,015% en peso a aproximadamente 0,03% en peso de Nuosept OB 03, basándose en el peso total del componente A.
En una realización alternativa, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos una carga, en particular una carga orgánica o mineral. La carga que se puede utilizar en la presente invención se puede seleccionar del grupo que consiste en polvo de cuarzo, preferiblemente polvo de cuarzo que tiene un tamaño de grano promedio (d50%) de aproximadamente 16 pm, arena de cuarzo, arcilla, cenizas volantes, sílice pirógena, carbonato. compuestos, pigmentos, óxidos de titanio, cargas ligeras y sus mezclas. Las cargas minerales adecuadas son productos disponibles comercialmente. Se menciona ilustrativamente el polvo de cuarzo Millisil W12 o W6 (Quarzwerke GmbH, Alemania). El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 2% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 5% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 8% en peso, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 50% en peso, preferiblemente de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 40% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 30% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 8% en peso a aproximadamente 20% en peso de dicho al menos una carga, basándose en el peso total del componente A.
El contenido de agua comprendido en el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es al menos aproximadamente 1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 5% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 10% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 20% en peso, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 50% en peso, preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a
aproximadamente 30% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 25% en peso, basándose en el peso total del componente A.
La presencia de un plastificante, un agente espesante, así como un agente antibacteriano o biocida, no cambia la naturaleza inorgánica general del componente cementoso A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación.
El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación que comprende el cemento aluminoso o el cemento de sulfoaluminato de calcio está presente en fase acuosa, preferiblemente en forma de una suspensión o pasta.
El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención comprende un iniciador, al menos un retardador, al menos una carga mineral y agua. Para garantizar un tiempo de procesamiento suficiente, por medio del cual el tiempo de fraguado inicial es de al menos 5 minutos o más, se utiliza al menos un retardador, que evita el endurecimiento prematuro de la composición de mortero, en una concentración distinta además del componente iniciador.
El iniciador presente en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación está compuesto por un componente activador y un componente acelerador que comprende una mezcla de sales de metales alcalinos y/o alcalinotérreos.
En particular, el componente activador está constituido por al menos una sal de metal alcalino y/o alcalinotérreo seleccionada del grupo que consiste en hidróxidos, cloruros, sulfatos, fosfatos, monohidrogenofosfatos, dihidrogenofosfatos, nitratos, carbonatos y mezclas de los mismos, preferiblemente el activador el componente es una sal de metal alcalino o alcalinotérreo, más preferiblemente es una sal de metal de calcio, tal como hidróxido de calcio, sulfato de calcio, carbonato de calcio o fosfato de calcio, una sal de metal de sodio, tal como hidróxido de sodio, sulfato de sodio, carbonato de sodio o fosfato de sodio, o una sal de metal de litio, tal como hidróxido de litio, sulfato de litio, carbonato de litio o fosfato de litio, lo más preferiblemente es hidróxido de litio. En una realización preferida, el hidróxido de litio utilizado en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es una solución acuosa al 10% de hidróxido de litio.
El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 0,01% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,02% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,05% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 1% en peso, de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 40% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,02% en peso a aproximadamente 35% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,05% en peso a aproximadamente 30% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 25% en peso de dicho activador, basándose en el peso total del componente B. En una realización preferida concreta, el activador está compuesto de agua e hidróxido de litio. El contenido de agua comprendido en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es al menos aproximadamente 1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 5% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 10% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 20% en peso, de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 60% en peso, preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 50% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 40% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 30% en peso, basándose en el peso total del componente B. El contenido de hidróxido de litio comprendido en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es al menos aproximadamente 0,1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,5% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 1,0% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 1,5% en peso, de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,5% en peso a aproximadamente 4% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 1,0% en peso a aproximadamente 3% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 1,5% en peso a aproximadamente 2,5% en peso, en función del peso total del componente B. En una realización muy preferida, el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende de aproximadamente 2,0% en peso a aproximadamente 20% en peso de una solución acuosa al 10% de hidróxido de litio, basándose en el peso total del componente B.
El componente acelerador está constituido por al menos una sal de metal alcalino y/o alcalinotérreo seleccionada del grupo que consiste en hidróxidos, cloruros, sulfatos, fosfatos, monohidrogenofosfatos, dihidrogenofosfatos, nitratos, carbonatos y mezclas de los mismos, preferiblemente el componente acelerador es un la sal de metal alcalino o alcalinotérreo, también preferiblemente es una sal de metal alcalino o alcalino térreo soluble en agua, más preferiblemente es una sal de metal de calcio, tal como hidróxido de calcio, sulfato de calcio, carbonato de calcio, cloruro de calcio, formiato de calcio o fosfato de calcio, una sal de metal de sodio, tal como hidróxido de sodio, sulfato de sodio, carbonato de sodio, cloruro de sodio, formiato de sodio o fosfato de sodio, o una sal de metal de litio, como hidróxido de litio, sulfato de litio, monohidrato de sulfato de litio, carbonato de litio, cloruro de litio, formiato
de litio o fosfato de litio, lo más preferiblemente es sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio. El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 0,01% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,05% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,1% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 1,0% en peso, de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 25% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,05% en peso a aproximadamente 20% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 15% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 1,0% en peso a aproximadamente 10% en peso de dicho acelerador, basándose en el peso total del componente B.
En una realización preferida concreta del componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención, la razón de solución acuosa al 10% de hidróxido de litio/sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio es 7/1 o 6/1.
El al menos un retardador comprendido en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención se selecciona del grupo que consiste en ácido cítrico, ácido tartárico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido glucónico y sus mezclas, preferiblemente es una mezcla de ácido cítrico y ácido tartárico. El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 0,1% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,2% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,5% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 1,0% en peso, de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 25% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,2% en peso a aproximadamente 15% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,5% en peso a aproximadamente 15% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 1,0% en peso a aproximadamente 10% en peso de dicho retardador, basándose en el peso total del componente B.
En una realización preferida concreta del componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención, la razón de ácido cítrico/ácido tartárico es 1,6/1.
La al menos una carga mineral comprendida en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención se selecciona del grupo que consiste en cargas de piedra caliza, arena, piedras trituradas, gravas, guijarros y mezclas de los mismos, se prefieren las cargas de piedra caliza, tales como varios carbonatos de calcio. La al menos una carga mineral se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en cargas de piedra caliza o cargas de cuarzo, tales como polvo de cuarzo Millisil W12 o W6 (Quarzwerke GmbH, Alemania) y arena de cuarzo. La al menos una carga mineral del componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es más preferiblemente un carbonato de calcio o una mezcla de carbonatos de calcio. El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende al menos aproximadamente 30% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 40% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 50% en peso, aún más preferiblemente al menos aproximadamente 60% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 70% en peso, de aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 95% en peso, preferiblemente de aproximadamente 35% en peso a aproximadamente 90% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 85% en peso, aún más preferiblemente de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 80% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 50% en peso a aproximadamente 75% en peso de al menos una carga mineral, basándose en el peso total del componente B. La al menos una carga mineral se elige para obtener un tamaño de partícula complementario al del cemento aluminoso.
Se prefiere que la al menos una carga mineral tenga un tamaño medio de partícula de no más de 500 pm, más preferiblemente de no más de 400 pm, lo más preferiblemente no más de 350 pm.
En una realización preferida concreta de la presente invención, la al menos una carga mineral comprendida en el componente B es una mezcla de tres carbonatos de calcio diferentes, es decir, finos de carbonato de calcio, tales como diferentes tipos de Omyacarb® (Omya International AG, Alemania). Lo más preferiblemente, el primer carbonato de calcio tiene un tamaño medio de partícula (d50%) de aproximadamente 3,2 pm y un residuo de 0,05% en un tamiz de 45 pm (determinado según la norma ISO 787/7). El segundo carbonato de calcio tiene un tamaño medio de partícula (d50%) de aproximadamente 7,3 pm y un residuo de 0,5% en un tamiz de 140 pm (determinado según la norma ISO 787/7). El tercer carbonato de calcio tiene un tamaño medio de partícula (d50%) de aproximadamente 83 pm y un residuo de 1,0% en un tamiz de 315 pm (determinado según la norma ISO 787/7). En una realización preferida concreta del componente B de la presente invención, la razón de primer carbonato de calcio/segundo carbonato de calcio/tercer carbonato de calcio es 1/1,5/2, 1/1,5/2 o 1/1,4/2,2.
En una realización alternativa concreta de la presente invención, la al menos una carga mineral comprendida en el componente B es una mezcla de tres cargas de cuarzo diferentes. Más preferiblemente, la primera carga de cuarzo es una arena de cuarzo que tiene un tamaño medio de partícula (d50%) de aproximadamente 240 pm. La segunda carga de cuarzo es un polvo de cuarzo que tiene un tamaño de grano promedio (d50%) de aproximadamente 40 pm. La tercera carga de cuarzo es un polvo de cuarzo que tiene un tamaño de grano promedio (d50%) de
aproximadamente 15 |jm. En una realización concreta preferida del componente B de la presente invención, la razón de primera carga de cuarzo/segunda carga de cuarzo/tercera carga de cuarzo es 3/2/1.
En una realización ventajosa, el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende adicionalmente las siguientes características, tomadas solas o combinadas.
El componente B puede comprender adicionalmente un agente espesante. El agente espesante que se utilizará en la presente invención se puede seleccionar del grupo que consiste en bentonita, dióxido de silicio, cuarzo, agentes espesantes basados en acrilato, tales como emulsiones alcalinas solubles o hinchables con álcali, sílice pirógena, arcilla y agentes quelantes de titanato. Se mencionan de manera ilustrativa poli(alcohol vinílico) (PVA), emulsiones solubles en álcalis modificadas hidrofóbicamente (HASE), polímeros de óxido de etileno y uretano modificados hidrofóbicamente conocidos en la técnica como HEUR, y espesantes celulósicos tales como hidroximetilcelulosa (HMC), hidroxietilcelulosa (HEC), hidroxietilcelulosa modificada hidrofóbicamente (HMHEC), carboximetilcelulosa de sodio (SCMC), carboximetilcelulosa 2-hidroxietilcelulosa de sodio, 2-hidroxipropilmetilcelulosa, 2-hidroxietilmetilcelulosa, 2-hidroxibutilmetilcelulosa, 2-hidroxietiletilcelulosa, 2-hidroxipropilcelulosa, arcilla de atapulgita y sus mezclas. Los agentes espesantes adecuados son productos disponibles comercialmente, tales como Optigel WX (BYK-Chemie GmbH, Alemania), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Alemania) y Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company). El componente B comprende al menos aproximadamente 0,01% en peso, preferiblemente al menos aproximadamente 0,05% en peso, más preferiblemente al menos aproximadamente 0,1% en peso, lo más preferiblemente al menos aproximadamente 0,3% en peso, de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 15% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,05% en peso a aproximadamente 10% en peso, más preferiblemente de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 5% en peso, lo más preferiblemente de aproximadamente 0,3% en peso a aproximadamente 1% en peso de dicho agente espesante, basándose en el peso total del componente B.
La presencia de un agente retardante y espesante no cambia la naturaleza inorgánica global del componente cementoso B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación.
El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación que comprende el iniciador y el retardador está presente en fase acuosa, preferiblemente en forma de una suspensión o pasta.
Se prefiere que el valor de pH del componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación sea superior a 10, más preferiblemente superior a 11 y más preferiblemente superior a 12, en particular en el intervalo entre 10 y 14, preferiblemente entre 11 y 13.
Se prefiere particularmente que las proporciones de agua en los dos componentes, a saber, el componente A y el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación, se elijan de manera que la razón de agua a cemento aluminoso (W/CAC) o de agua a cemento de sulfoaluminato de calcio (W/CAS) en el producto obtenido al mezclar los componentes A y B sea inferior a 1,5, preferiblemente entre 0,3 y 1,2, lo más preferiblemente entre 0,4 y 1,0.
Además, se prefiere particularmente que la proporción de litio en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación se elija de modo que la razón de litio a cemento aluminoso (Li/CAC) y cemento de sulfoaluminato de litio a calcio (Li/CAS), en el producto obtenido mezclando los componentes A y B sea inferior a 0,05, preferiblemente entre 0,001 y 0,05, lo más preferiblemente entre 0,005 y 0,01.
Además, se prefiere particularmente que la razón de retardador en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación se elija de modo que la razón de ácido cítrico/ácido tartárico a cemento aluminoso y ácido cítrico/ácido tartárico a cemento de sulfoaluminato de calcio, en el producto obtenido al mezclar los componentes A y B es inferior a 0,5, preferiblemente entre 0,01 y 0,4, lo más preferiblemente entre 0,1 y 0,2. En una realización muy preferida, el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende o consiste en los siguientes componentes:
de 70 a 80% en peso de cemento aluminoso, alternativamente de 40 a 60% en peso de cemento aluminoso y de 15 a 25% en peso de sulfato de calcio,
de 0,5 a 1,5% en peso de ácido fosfórico,
de 0,5 a 1,5% en peso de plastificante,
de 0,001 a 0,05% en peso de un agente antimicrobiano o biocida,
opcionalmente de 5 a 20% en peso de cargas minerales, y
de 15 a 25% en peso de agua.
En una realización preferida, el componente B comprende o consiste en los siguientes componentes:
de 0,1% en peso a 4% en peso de hidróxido de litio,
de 0,1% en peso a 5% en peso de sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio,
de 0,05% en peso a 5% en peso de ácido cítrico,
de 0,05% en peso a 4% en peso de ácido tartárico,
de 35% en peso a 45% en peso de una primera carga mineral,
de 15% en peso a 25% en peso de una segunda carga mineral,
de 10% en peso a 20% en peso de una tercera carga mineral,
de 0,01% en peso a 0,5% en peso de un agente espesante, y
de 15% en peso a 25% en peso de agua.
En una realización muy preferida, el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende o consiste en los siguientes componentes:
de 1,5% en peso a 2,5% en peso de hidróxido de litio,
de 1% en peso a 4% en peso de sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio,
de 1% en peso a 3% en peso de ácido cítrico,
de 0,5% en peso a 2% en peso de ácido tartárico,
de 35% en peso a 45% en peso de una primera carga mineral,
de 15% en peso a 25% en peso de una segunda carga mineral,
de 10% en peso a 20% en peso de una tercera carga mineral,
de 0,01% en peso a 0,5% en peso de un agente espesante, y
de 15% en peso a 25% en peso de agua.
En una realización alternativa muy preferida, el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación comprende o consiste en los siguientes componentes:
de 3% en peso a 4% en peso de hidróxido de litio,
de 1% en peso a 10% en peso de sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio,
de 1% en peso a 5% en peso de ácido cítrico,
de 1% en peso a 3% en peso de ácido tartárico,
de 25% en peso a 35% en peso de una primera carga mineral,
de 15% en peso a 25% en peso de una segunda carga mineral,
de 10% en peso a 20% en peso de una tercera carga mineral,
de 0,01% en peso a 0,5% en peso de un agente espesante, y
de 30% en peso a 40% en peso de agua.
En otra realización muy preferida, el componente B comprende o consiste en los siguientes componentes:
de 0,2% en peso a 1,5% en peso de hidróxido de litio,
de 0,1% en peso a 1,0% en peso de sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio,
de 0,1% en peso a 1,0% en peso de ácido cítrico,
de 0,1% en peso a 0,5% en peso de ácido tartárico,
de 35% en peso a 45% en peso de una primera carga mineral,
de 15% en peso a 25% en peso de una segunda carga mineral,
de 10% en peso a 20% en peso de una tercera carga mineral,
de 0,01% en peso a 0,5% en peso de un agente espesante, y
de 15% en peso a 25% en peso de agua.
El componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención se puede preparar como sigue: el agente bloqueante que contiene fósforo se mezcla con agua, de modo que el valor de pH de la mezcla resultante sea aproximadamente 2. Se añade el plastificante y la mezcla se homogeneiza. Se mezclan previamente cemento aluminoso, opcionalmente sulfato de calcio y opcionalmente carga mineral y se añaden paso a paso a la mezcla mientras se aumenta la velocidad de agitación, de modo que el valor de pH de la mezcla resultante sea aproximadamente 4. Finalmente, se añaden el agente espesante y el agente antibacteriano/biocida y se mezcla hasta completar la homogeneización de la mezcla.
El componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención se puede preparar como sigue: el acelerador se disuelve en una solución acuosa de un activador, seguido de la posterior adición de retardador y homogeneización de la mezcla. La carga o las cargas se añaden por etapas mientras se aumenta la velocidad de agitación hasta que la mezcla se homogeneiza. Finalmente, se añade el agente espesante hasta la completa homogeneización de la mezcla.
Los componentes A y B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación están presentes en fase acuosa, preferiblemente en forma de una suspensión o pasta. En particular, los componentes A y B del sistema de
mortero de dos componentes del sistema de fijación tienen un aspecto pastoso a fluido de acuerdo con sus respectivas composiciones. En una realización preferida, el componente A y el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación están en forma de pasta, evitando así el desmoronamiento en el momento de mezclar los dos componentes.
La razón en peso entre el componente A y el componente B (A/B) del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación está comprendida preferentemente entre 7/1 y 1/3, preferiblemente es 3/1. Preferiblemente, la composición de la mezcla comprende 75% en peso del componente A y 25% en peso del componente B. En una realización alternativa, la composición de la mezcla comprende 25% en peso del componente A y 75% en peso del componente B.
El sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación es de naturaleza mineral, que no se ve afectada por la presencia de agentes espesantes adicionales de otros agentes.
La vida útil del sistema de mortero de dos componentes depende de la vida útil individual de cada uno de los componentes respectivos, en particular el componente A y el componente B tienen una vida útil de al menos seis meses a temperatura ambiente para proteger el sistema de los retrasos de almacenamiento y suministro. Lo más preferiblemente, los componentes A y B son individualmente estables durante al menos seis meses. Los componentes A y B se almacenaron en recipientes bien cerrados para evitar la evaporación del agua a 40°C y se verificaron los cambios en la fluidez, la homogeneidad, de si se produce sedimentación y del valor de pH después de varios intervalos de tiempo. Las propiedades de todos los componentes no se vieron afectadas después de 6 meses, por lo que la vida útil es de al menos 6 meses a 40°C.
Se prefiere que el sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación según la presente invención tenga un tiempo de fraguado inicial de al menos 5 min, preferiblemente de al menos 10 min, más preferiblemente de al menos 15 min, lo más preferiblemente de al menos al menos 20 min, en particular en el intervalo de aproximadamente 5 a 25 min, preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 10 a 20 min, después de mezclar los dos componentes A y B.
En el sistema de mortero de múltiples componentes del sistema de fijación, especialmente el sistema de mortero de dos componentes, la razón en volumen del componente cementoso A con respecto al componente iniciador B es 1:1 a 7:1, preferiblemente es 3:1. En una realización alternativa, la razón en volumen del componente cementoso A al componente iniciador B es 1:3 a 1:2.
Después de producirse por separado, el componente A y el componente B del sistema de mortero del sistema de fijación se introducen en recipientes separados, de los cuales se expulsan por medio de dispositivos mecánicos y se guían a través de un dispositivo de mezcla. El sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de la presente invención es preferiblemente un sistema listo para su uso, por medio del cual los componentes A y B están dispuestos separadamente entre sí en un dispositivo de múltiples cámaras, tal como un cartucho de múltiples cámaras y/o un cilindro de múltiples cámaras o en cápsulas de dos componentes, preferiblemente en un cartucho de dos cámaras o en cápsulas de dos componentes. El sistema de múltiples cámaras incluye preferiblemente dos o más bolsas de aluminio para separar el componente curable A y el componente iniciador B. Los contenidos de las cámaras o bolsas que se mezclan entre sí mediante un dispositivo de mezcla, preferiblemente a través de un mezclador estático, se pueden inyectar en un orificio de perforación. También es posible el montaje en cartuchos de múltiples cámaras o cubos o juegos de cubetas.
Sin estar limitados por la teoría, el agente de bloqueo presente en el componente A del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación inhibe la solubilización de los aluminatos de calcio en agua, deteniendo así la hidratación del cemento que conduce al curado de la mezcla. Al añadir el componente iniciador B, se cambia el valor de pH y el componente cementoso A se desbloquea y se libera la reacción de hidratación de los aluminatos de calcio. Como esta reacción de hidratación es catalizada y acelerada por la presencia de sales de metales alcalinos, en particular sales de litio, tiene un tiempo de fraguado inicial de menos de 5 min. Para retrasar el tiempo de curado rápido (tiempo de fraguado inicial), se prefiere que el al menos un retardador comprendido en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención se elija así para obtener un tiempo de fraguado inicial de al menos 5 min, preferiblemente de al menos 10 min, más preferiblemente de al menos 15 min, lo más preferiblemente de al menos 20 min, en particular en el intervalo de aproximadamente 5 a 25 min, preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 10 a 20 min, después de mezclar los dos componentes A y B.
El papel de las cargas minerales, en particular en el componente B del sistema de mortero de dos componentes del sistema de fijación, es ajustar el rendimiento final con respecto a la resistencia mecánica y el rendimiento, así como la durabilidad a largo plazo. Al optimizar las cargas, es posible optimizar la razón agua/cemento aluminoso que permite una hidratación rápida y eficaz del cemento aluminoso.
El sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje según la presente invención que comprende dicho anclaje químico, comprende adicionalmente una varilla de anclaje. Esta varilla de anclaje comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica. Preferiblemente, el diámetro de las secciones de expansión aumenta en la dirección del extremo frontal libre de la varilla de anclaje. Además, se prefiere que la distancia de la sección de expansión para cada una de la pluralidad de las secciones de expansión sea sustancialmente constante a lo largo de una extensión longitudinal de la región de anclaje.
Para su uso en orificios de perforación sin limpiar y/o agrietados no es necesaria una conexión unida sino una conexión de ajuste entre el anclaje de expansión de material compuesto y el compuesto de mortero. Para que el anclaje de expansión de material compuesto pueda facilitar altas capacidades de carga y una expansión posterior en orificios de perforación sin limpiar y/o agrietados, es necesario que la cubierta de mortero, que recubre los segmentos de expansión, se rompa. Esto solo es posible si la cubierta del mortero no se adhiere a los segmentos de expansión de la varilla de anclaje con una conexión unida o de fricción.
Por lo tanto, es ventajoso que la región de anclaje tenga una superficie no adhesiva con respecto al compuesto de mortero curable. Para este propósito, la región de anclaje de la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención está provista preferiblemente de una carcasa o un revestimiento, que no son adhesivos con respecto al compuesto de mortero. Como resultado, la varilla de anclaje se puede desprender de la cubierta de mortero curada con una carga de tracción en una grieta de apertura y ejecutar un movimiento en la dirección axial. Durante el desplazamiento, las secciones de expansión de forma cónica se deslizan hacia la región entre la cubierta del mortero y la región de anclaje que se expande desde la grieta en la dirección de la fuerza de tracción, de modo que se desarrolla nuevamente una tensión de ajuste entre la varilla de anclaje y la cubierta del mortero. Al aumentar adicionalmente la carga de tracción, las fuerzas radiales se acumulan con la ayuda de las superficies de las secciones de expansión de forma cónica y la cubierta de mortero curada se rompe. Esto lleva a que la varilla de anclaje pueda expandirse con respecto a la pared del orificio de perforación, y se restablezca el ajuste entre la pared del orificio de perforación y las cubiertas del mortero. Por lo tanto, a pesar de que haya una capa de polvo entre el mortero y la pared del orificio de perforación, la varilla de anclaje puede iniciar fuerzas en el componente. Debido a esta capacidad de expansión posterior, la varilla de anclaje es adecuada para su uso en grietas y en la zona de tracción del hormigón. Debido al comportamiento de expansión posterior, la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la invención también se puede utilizar en orificios de perforación que están escasamente limpiados o que no se limpian en absoluto.
Por lo tanto, en una realización preferida de la varilla de anclaje del sistema de fijación según la presente invención, una superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión incluye un recubrimiento.
La superficie de la rosca gruesa de tornillo puede ser niquelada brillante y/o cromada o recubierta con otros agentes de liberación y/o lubricantes, tales como un polímero sintético similar a cera, politetrafluoroetileno, polímero de silicona y similares, por ejemplo. Alternativamente, también es posible pulir electroquímicamente la superficie, por ejemplo, mediante electropulido.
En una realización preferida concreta de la varilla de anclaje del sistema de fijación según la presente invención, la superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión es niquelada brillante y/o cromada. En otra realización preferida concreta de la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención, la superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión está pulida electroquímicamente o electropulida. Para garantizar el flujo de mortero desde la base del orificio de perforación hasta la abertura del orificio de perforación y evitar inclusiones de aire al colocar la varilla de anclaje, se deben proporcionar secciones de expansión con forma cónica, especialmente en el caso de un pequeño espacio anular, con medios para el paso del compuesto de mortero inorgánico, es decir, ancla química, tales como canales de flujo, por ejemplo. Los canales de flujo de las secciones de expansión con forma cónica están dispuestos preferiblemente separados unos de otros, en donde especialmente preferiblemente los canales de flujo están dispuestos helicoidalmente alrededor de la región de anclaje de la varilla de anclaje. Esto asegura la humectación más uniforme y completa posible de las superficies de las secciones de expansión de forma cónica. Cualquier aire que posiblemente esté encerrado entre las secciones de expansión de forma cónica cuando se coloca la varilla de anclaje se presiona hacia arriba a través de los canales de flujo hacia la abertura del orificio de perforación. Los canales de flujo se deben dimensionar de manera que el compuesto de mortero inorgánico pueda fluir a través de ellos sin una gran resistencia. Esto también reduce la resistencia al insertar la varilla de anclaje. Como resultado, se logra la humectación más completa posible de la región de anclaje con el compuesto de mortero curable.
Por lo tanto, cada una de la pluralidad de secciones de expansión de la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención incluye un paso para el compuesto de mortero inorgánico, es decir, el anclaje químico. En particular, se prefiere que el paso sea un canal de flujo.
Adicionalmente, se prefiere que cada una de la pluralidad de secciones de expansión de la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la presente invención corra helicoidal o verticalmente a lo largo de la región de anclaje. En una realización preferida concreta de la varilla de anclaje del sistema de fijación de acuerdo con la invención, las secciones de expansión con forma cónica están conectadas entre sí y corren helicoidalmente a lo largo de la región de anclaje de modo que se obtiene una sección perfilada filiforme que corresponde a una rosca de tornillo grueso. Debido a esto, no es necesario que la sección perfilada cuente con medios para el paso del compuesto de mortero inorgánico. Por lo tanto, la superficie cónica está completamente disponible para introducir la carga en el componente, lo que produce mayores capacidades de carga.
La varilla de anclaje del sistema de fijación de la presente invención se caracteriza por un diseño optimizado de la región de anclaje, que ya no requiere que se limpie el orificio de perforación prolongadamente y que hace posible una fijación más cercana al borde en comparación con otros anclajes de expansión o anclajes de expansión de material compuesto, sin tener que aceptar las pérdidas de capacidad de carga. Además, la varilla de anclaje se puede utilizar tanto en hormigón no fisurado como en grietas y proporciona altas capacidades de carga.
El sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje que comprende un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje se aplica de la siguiente manera.
Antes de insertar la varilla de anclaje, el orificio de perforación se rellena con el sistema de mortero de dos componentes, produciendo así una conexión de ajuste de forma de la región de anclaje al compuesto de mortero curable. El orificio de perforación tiene preferiblemente un diámetro, que se selecciona mayor que el diámetro máximo de la región de anclaje de modo que esté rodeado por todos los lados por el compuesto de mortero curable. Preferiblemente, el diámetro exterior máximo de las secciones de expansión con forma cónica se selecciona para que sea aproximadamente 0,2 mm más pequeño que el diámetro del orificio de perforación. Adicionalmente, la sección transversal de tensión de la sección de expansión de forma cónica corresponde aproximadamente a la sección transversal de tensión de la varilla de anclaje.
Para crear una disposición de fijación con el sistema de fijación según la presente invención, primero se realiza un orificio de perforación con la profundidad requerida y el diámetro requerido. Posteriormente, el orificio de perforación se rellena con una cantidad apropiada del compuesto de mortero inorgánico curable y a continuación la varilla de anclaje se introduce en el orificio de perforación, con la región de anclaje hacia adelante. En particular, la realización helicoidal de las secciones de expansión de forma cónica es responsable de asegurar un flujo óptimo del compuesto de mortero en la dirección de la boca del orificio de perforación. Después de que el compuesto de mortero se haya curado, la varilla de anclaje se puede tensar hasta el nivel máximo de carga. Por lo tanto, el proceso de colocación de la varilla de anclaje se realiza de una manera conocida.
La sección transversal de tensión de las secciones de expansión de forma cónica corresponde preferiblemente al menos a la sección transversal de tensión de los otros elementos de anclaje, tales como el eje cilíndrico o la rosca de conexión en la región de unión, de modo que se pueda evitar el fallo prematura del acero de la varilla de anclaje. Debido al ventajoso comportamiento de expansión posterior de la varilla de anclaje bajo tensión, la varilla de anclaje del sistema de fijación según la invención se puede disponer en una zona de tracción de un componente o en un orificio de perforación agrietado. Además, ya no es necesario limpiar prolongadamente el orificio de perforación antes de colocar la varilla de anclaje. Debido a la geometría optimizada de la región de anclaje, más precisamente la sección perfilada de la región de anclaje, también se logran altas capacidades de carga de la varilla de anclaje integrada en la región de un componente cerca del borde.
La eliminación de las etapas de limpieza requeridas (p. ej., soplado, cepillado y soplado de nuevo del orificio de perforación) aumenta la seguridad de la aplicación, y la colocación de la varilla de anclaje se acelera considerablemente. No se necesita equipo de limpieza adicional para colocar la varilla de anclaje, ni el aire ambiente y, por lo tanto, el usuario ya no está sujeto adicionalmente al soplado del polvo de perforación o del polvo de limpieza.
En particular, el sistema de fijación para la fijación química de los medios de anclaje según la invención está destinado a su uso en superficies minerales, tales como estructuras fabricadas de ladrillo, hormigón, hormigón permeable o piedra natural, por lo que los componentes del sistema de mortero de dos componentes de los sistemas de fijación se mezclan previamente, por ejemplo, mediante un mezclador estático o destruyendo un cartucho o una bolsa de plástico, o mezclando componentes de cubos de múltiples cámaras o juegos de cubetas. El sistema de fijación se puede utilizar para fines de anclaje que abarquen un aumento en la capacidad de carga a temperaturas superiores a la temperatura ambiente o a temperaturas elevadas, por ejemplo, superiores a 80°C, y/o que abarquen un aumento en la tensión de unión en el estado curado. Una mayor resistencia a la temperatura da como resultado una mejor capacidad operativa para fines de anclaje también a temperaturas más altas, como las
temperaturas presentes en la zona de un orificio de perforación de anclaje de fachadas, que están expuestas a la luz solar intensa o temperaturas elevadas. Debido a la composición esencialmente mineral del anclaje químico, el sistema de anclaje es mucho menos tóxico y muy poco contaminante para el medio ambiente, además de permitir una producción más rentable que el sistema conocido de la técnica anterior, exhibiendo así niveles de gran carga, así como baja presión de expansión en orificios de perforación sin limpiar y agrietados, y con fijaciones cercanas al borde que lo hacen superior a los sistemas conocidos de la técnica anterior.
El siguiente ejemplo ilustra la invención sin limitarla.
Ejemplos
1. Preparación de componente A y componente B del anclaje químico
El componente cementoso A, así como el componente iniciador B del anclaje químico, se producen inicialmente mezclando los constituyentes especificados en las Tablas 1 y 2, respectivamente. Las proporciones que se asignan se expresan en % en peso.
Un protocolo típico de mezcla para el componente A es el siguiente: pesar la cantidad necesaria de agua, introducir el agua en una cuba de amasadora y añadir lentamente ácido fosfórico a la misma bajo agitación hasta obtener un valor de pH de aproximadamente 2; añadir plastificante y homogeneizar a 100 a 200 rpm durante 2 minutos; mezclar previamente Ternal White® y la carga en una cubeta grande y añadir esta mezcla por etapas mientras se agita lentamente a 200 rpm para evitar la formación de grumos, aumentando la velocidad de agitación a 4000 rpm; el valor de pH obtenido debe ser de aproximadamente 4; añadir lentamente espesante y finalmente agente antibacteriano o biocida y homogeneizar a 5000 rpm durante 5 min.
Tabla 1: Com osición del com onente A.
Un protocolo de mezcla típico para el componente B es el siguiente: disolución de sulfato de litio en una solución acuosa de hidróxido de litio al 10% seguida de disolución de los ácidos carboxílicos en esta mezcla y homogeneización completa a 500 rpm durante al menos 30 minutos; adición de la carga o mezcla de cargas por etapas mientras se aumenta la velocidad de agitación a 2000 rpm durante un período de tiempo de 5 min y se continúa homogeneizando a 2000 rpm durante aproximadamente 10 min; finalmente adición del agente espesante mientras se agita, y aumento de la velocidad de agitación a 2500 rpm durante un período de tiempo de 3 min; finalmente homogeneización continua durante 5 min.
Tabla 2: Com osición del com onente B.
2. Determinación del rendimiento mecánico en función de la geometría del elemento de fijación.
Después de producirse por separado, el componente cementoso A y el componente iniciador B se mezclan en una mezcladora de velocidad variable a una razón en volumen de 3:1 y se introducen en un orificio de perforación preparado que tiene un diámetro de 14 mm en hormigón C20/25 u hormigón C50/60. El orificio de perforación se creó taladrando mediante un martillo percutor y se limpió con aire comprimido o no se limpió (Tabla 3).
Tabla 3: Condiciones del hormi ón sometido a rueba.
Los valores de carga de la composición de mortero curado se determinan introduciendo una varilla de anclaje cónica (ejemplos de la invención 2 a 5) y una varilla de anclaje roscada convencional como comparación (ejemplo comparativo), respectivamente, que tiene una profundidad de anclaje de 72 mm, en el orificio de perforación limpiado o no limpiado, que tiene un diámetro de 14 mm, en hormigón C20/25 o C50/60 con condiciones diferentes. La carga de rotura promedio se determina al extraer centralmente la varilla de anclaje con un soporte apretado utilizando varillas de acero de alta resistencia con una herramienta hidráulica. Se colocan tres varillas de anclaje en su lugar en cada caso y sus valores de carga se determinan después de curar durante 24 horas como valor medio. Las cargas de rotura finales se calculan como fuerzas de unión y se proporcionan en N/mm2 en la tabla 4.
Tabla 4: Fuerzas de unión en N/mm2.
Como se puede observar en la Tabla 4, todos los sistemas de fijación inventivos muestran fuerzas de unión considerables después de 24 horas de curado. El sistema comparativo que emplea una varilla de anclaje roscada convencional muestra muy pocas fuerzas de unión, mientras que con el elemento de cono, la fuerza de unión se duplica en condiciones con limpieza y se multiplica por cuatro en condiciones sin limpieza.
Además de esto, se debe tener en cuenta que un sistema comparativo que incluye un anclaje químico que no contiene ningún ácido orgánico como retardador, tuvo un tiempo de fraguado inicial de menos de 5 minutos y no se pudo introducir en ningún orificio de perforación ni se pudo anclar un elemento metálico debido a un tiempo de manejo insuficiente. Adicionalmente, en comparación con los morteros de inyección basados en resinas orgánicas, su resistencia de unión a temperaturas elevadas muestra una disminución significativa e inaceptable de los valores de carga, a 250°C, a veces cerca de cero en los sistemas orgánicos, mientras que los ejemplos de la invención aumentan sus fortalezas unión. Además, la suspensión de tipo ettringita muestra un rendimiento particularmente bueno en presencia de agua y en orificios perforados con brocas de diamante.
3. Determinación del rendimiento mecánico en función de los tiempos de curado en orificios de perforación no limpiados
Los componentes A1 y A2, respectivamente, se mezclaron con el componente B1 a una razón de 3:1 y se curaron con una varilla de anclaje cónica con una profundidad de empotramiento de 72 mm en orificios de perforación no limpiados de 14 mm en hormigón seco C20/25 y C50/60 (véanse las condiciones de la Tabla 3), respectivamente, y se extrajeron utilizando una herramienta hidráulica después de diferentes intervalos de tiempo a temperatura ambiente (Tabla 5).
Tabla 5: Fuerzas de unión en N/mm2
Como se puede observar en la Tabla 5, existe un pronunciado efecto post-curado; los valores iniciales casi se duplican después de un mes, exhibiendo así un fuerte efecto post-curado en orificios de perforación no limpiados. Como se ha mostrado anteriormente, el sistema de fijación de la presente invención proporciona velocidades de curado y resistencia mecánica comparables a las de los sistemas orgánicos, pero su composición esencialmente mineral lo hace mucho menos tóxico y muy poco contaminante para el medio ambiente, además de permitir una producción más rentable que la del sistema conocido de la técnica anterior. Además, el sistema de fijación exhibe altas capacidades de carga, así como baja presión de expansión en orificios de perforación sin limpiar y agrietados, y con cierres que están cerca del borde, lo que lo hace superior a los sistemas conocidos de la técnica anterior.
Claims (19)
1. Un sistema de fijación para la fijación química de medios de anclaje que comprenden un anclaje químico que es un sistema de mortero de dos componentes listo para su uso basado en cemento aluminoso, y una varilla de anclaje que comprende una región de unión y una región de anclaje que se puede insertar en un orificio de perforación y que tiene una sección perfilada que incluye una pluralidad de secciones de expansión dispuestas axialmente en una hilera que tienen forma cónica.
2. El sistema de fijación según la reivindicación 1, en donde el sistema de mortero de dos componentes comprende un componente de cemento aluminoso curable en fase acuosa A y un componente iniciador B en fase acuosa para iniciar el procedimiento de curado, comprendiendo adicionalmente el componente A al menos un agente bloqueante seleccionado del grupo que consiste en ácido fosfórico, ácido metafosfórico, ácido fosforoso y ácidos fosfónicos, al menos un plastificante y agua, y comprendiendo el componente B un iniciador, al menos un retardador, al menos una carga mineral y agua.
3. El sistema de fijación según la reivindicación 2, en donde
i) el iniciador comprende una mezcla de sales de metales alcalinos y/o alcalinotérreos,
ii) el al menos un retardador se selecciona del grupo que consiste en ácido cítrico, ácido tartárico, ácido láctico, ácido salicílico, ácido glucónico y sus mezclas, y
iii) la al menos una carga mineral se selecciona del grupo que consiste en cargas de piedra caliza, arena, corindón, dolomita, vidrio resistente a los álcalis, piedras trituradas, gravas, guijarros y mezclas de los mismos.
4. El sistema de fijación según la reivindicación 2 o 3, en donde el iniciador comprende una mezcla de sales de litio metálico.
5. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde el al menos un retardador es ácido cítrico, ácido tartárico o una mezcla de los mismos.
6. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde la al menos una carga mineral tiene un tamaño medio de partícula de no más de 500 pm.
7. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en donde la al menos una carga mineral es una carga de piedra caliza o una mezcla de cargas de piedra caliza.
8. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en donde el componente A y el componente B están en forma de una suspensión o pasta.
9. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el sistema de mortero de dos componentes tiene un tiempo de fraguado inicial de al menos 5 min.
10. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en donde el componente B comprende de 0,1% en peso a 4% en peso de hidróxido de litio,
de 0,1% en peso a 5% en peso de sulfato de litio o monohidrato de sulfato de litio,
de 0,05% en peso a 5% en peso de ácido cítrico,
de 0,05% en peso a 4% en peso de ácido tartárico,
de 35% en peso a 45% en peso de una primera carga mineral,
de 15% en peso a 25% en peso de una segunda carga mineral,
de 10% en peso a 20% en peso de una tercera carga mineral,
de 0,01% en peso a 0,5% en peso de un agente espesante, y
de 15% en peso a 25% en peso de agua.
11. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia de la sección de expansión para cada una de la pluralidad de las secciones de expansión es sustancialmente constante sobre una extensión longitudinal de la región de anclaje.
12. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión incluye un recubrimiento.
13. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión es niquelada brillante y/o cromada.
14. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una superficie de cada una de la pluralidad de secciones de expansión está pulida electroquímicamente o electropulida.
15. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de la pluralidad de secciones de expansión incluye un paso para el compuesto de mortero inorgánico.
16. El sistema de fijación según la reivindicación 15, en donde el paso es un canal de flujo.
17. El sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de la pluralidad de secciones de expansión corre helicoidalmente a lo largo de la región de anclaje.
18. El uso del sistema de fijación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la fijación química de medios de anclaje en superficies minerales.
19. El uso según la reivindicación 18, en donde las superficies minerales son estructuras fabricadas de ladrillo, hormigón, hormigón permeable o piedra natural.
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