ES2929651T3 - Métodos para fabricar productos de fibrocemento curado al aire - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a métodos para la producción de productos de fibrocemento curado al aire. Más particularmente, la presente invención proporciona métodos para la producción de productos de fibrocemento curado al aire, que comprenden al menos las etapas de: (a) Proporcionar polvo de fibrocemento curado triturando el material de fibrocemento curado; (b) Proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento que comprende agua, aglutinante de cemento, fibras naturales o sintéticas y entre aproximadamente el 5M% y aproximadamente el 40M% de dicho polvo de fibrocemento curado; (c) Proporcionar una lámina verde de fibrocemento; y (d) Curar al aire dicha lámina de fibrocemento verde proporcionando así un producto de fibrocemento curado al aire. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos para fabricar productos de fibrocemento curado al aire
Campo de la invención
La presente invención se refiere a métodos para la fabricación de productos de fibrocemento curado al aire. Más en concreto, la presente invención proporciona métodos para la fabricación de productos de fibrocemento curado al aire, que comprenden al menos las etapas de proporcionar un material de fibrocemento curado triturado, que es un polvo, y formar un producto de fibrocemento curado al aire haciendo uso del material de fibrocemento curado triturado como una de las materias primas. La presente invención se refiere además a productos de fibrocemento curado al aire obtenidos por estos métodos, así como a usos de estos productos de fibrocemento en la industria de la construcción.
Antecedentes de la invención
El material de fibrocemento es un material compuesto que normalmente comprende cemento, fibras de celulosa, y al menos una de arena de sílice, fibras sintéticas y rellenos. Es ampliamente utilizado en la construcción y puede tomar la forma de una pluralidad de productos, como por ejemplo láminas onduladas para tejados, láminas pequeñas para tejados (tejas), láminas para revestimientos exteriores, cubiertas, paneles, etc.
El material de residuos de fibrocemento curado tiene una composición química similar a la de los correspondientes productos de fibrocemento fresco de los que se derivan los residuos y, por lo tanto, podría, e idealmente debería, ser reciclado y reutilizado. Los documentos de patente de la técnica anterior US20080168927 y US20080072796 se refieren a métodos para reciclar residuos de material de fibrocemento.
No obstante, el reciclaje de materiales de residuos de productos de fibrocemento curado, por ejemplo, productos terminados que no cumplen los requisitos, residuos de demolición y/o construcción y similares, sigue siendo un desafío importante. Por ejemplo, de los métodos conocidos de reciclaje de residuos de fibrocemento, parece que es muy difícil obtener un material de fibrocemento triturado, es decir, polvo de fibrocemento, a partir de un material de fibrocemento curado, cuyo polvo se puede utilizar posteriormente como materia prima para productos de fibrocemento fresco. Además, hasta el momento, no se conocen las características del proceso que son necesarias para producir productos de fibrocemento fresco curado al aire a partir de material de residuos de fibrocemento triturado. De hecho, hasta el momento, los intentos de utilizar material de residuos molidos para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire han dado lugar a productos que no cumplían los requisitos de calidad fijados por los normativas nacionales.
El documento JP 2003/063850 describe un método para producir paneles de cemento de madera proporcionando un material de residuos de cemento de madera molido y mezclándolo con una suspensión de cemento que comprende polvo de cemento y agua.
El documento WO 20212/084677 describe un método para usar fibrocemento molido curado al aire en la fabricación de productos de fibrocemento tratados en autoclave.
El documento JP 2004/217482 describe un método para producir un panel de fibrocemento proporcionando un material de residuos de fibrocemento molido y mezclándolo con una suspensión de cemento que comprende cemento en polvo, agua, sílice, y refuerzo de fibras. La suspensión se forma en una lámina bajo una presión de 30 kg/cm2. Por último, el material se cura en un autoclave.
Más específicamente, cualquier intento en el pasado de utilizar material de fibrocemento triturado como una de las materias primas para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire generó en una mayor absorción de agua en los productos finales. Esto hace que estos productos sean inutilizables por diferentes razones, como un mayor riesgo de enmohecimiento, hinchazón y agrietamiento. No obstante, la reutilización de residuos de fibrocemento para diversos fines nuevos sigue siendo el principal enfoque, si no el único, para evitar la eliminación de grandes flujos de residuos de fibrocemento.
Sumario de la invención
Es un objetivo de la presente invención proporcionar métodos novedosos y mejorados para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire utilizando material de residuos de fibrocemento curado triturado como una de las materias primas.
Como se ha descrito anteriormente, cualquier intento en el pasado de utilizar material de fibrocemento triturado como una de las materias primas para la fabricación de productos de fibrocemento fresco generó una mayor absorción de agua en los productos finales, haciendo estos productos inutilizables por diferentes razones, como un mayor riesgo de enmohecimiento, hinchazón y agrietamiento.
Los presentes inventores han resuelto este problema mediante el desarrollo de un método mejorado para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire utilizando material de residuos de fibrocemento triturado. La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Más específicamente, se descubrió que la suspensión acuosa de fibrocemento, que se utilizará como material de partida para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire, debe comprender entre el 5 % M y el 40 % M de residuos de fibrocemento triturado curado, que se pueden producir como se explica más adelante en este documento. En otras realizaciones concretas, tal suspensión de fibrocemento comprende entre aproximadamente el 5 % M y aproximadamente el 30 % M de polvo de residuos de fibrocemento triturado curado, tal como entre aproximadamente el 5 % M y aproximadamente el 15 % M de polvo de fibrocemento curado. En otras realizaciones concretas, la suspensión de fibrocemento para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire según los métodos de la presente invención comprende menos de aproximadamente el 15 % M de polvo de fibrocemento curado producido según los métodos de la invención, tal como menos de aproximadamente 10 % M de polvo de fibrocemento curado. Con respecto a lo anterior, la unidad "% M" se refiere al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición, es decir, todos los componentes excepto el agua libre.
De hecho, los inventores han observado que cuando se usa entre un 5 % M y un 40 % M de residuos de fibrocemento en la suspensión de fibrocemento para la fabricación de productos de fibrocemento fresco, la absorción de agua de los productos frescos puede reducirse o al menos mantenerse igual, mientras que la densidad se puede reducir, en comparación con los productos de fibrocemento fresco curado al aire que no contienen ningún material de residuo.
Por tanto, con los métodos de la presente invención, los inventores han descubierto una nueva forma de procesar residuos de fibrocemento en productos frescos curados al aire que tienen una densidad más baja en comparación con productos de fibrocemento fresco que no contienen ningún residuo y esto sin afectar el grado de absorción de agua. La propiedad de densidad reducida sigue siendo un aspecto fundamental con respecto a la mejora de la manejabilidad de los productos de fibrocemento en general.
En un primer aspecto, la presente invención proporciona métodos para la fabricación de productos de fibrocemento curado al aire, que comprenden al menos las etapas de:
(a) proporcionar polvo de fibrocemento curado triturando el material de fibrocemento curado;
(b) proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento mezclando al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y del 5 % M al 40 % M de dicho polvo de fibrocemento curado;
(c) formar la suspensión en una lámina de fibrocemento verde;
(d) prensar dicha lámina de fibrocemento verde con una presión de entre 100 kg/cm2 y 300 kg/cm2, preferentemente entre 180 kg/m2 y 250 kg/m2; y
(e) curar al aire dicha lámina de fibrocemento verde prensado proporcionando así un producto de fibrocemento curado al aire.
En realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de tal manera que el polvo de fibrocemento curado está presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente el 5 % M y aproximadamente el 35 % M de la base seca de dicha suspensión. En otras realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de tal manera que el polvo de fibrocemento curado está presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente el 5 % M y aproximadamente el 25 % M de la base seca de dicha suspensión. En aún otras realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de tal manera que el polvo de fibrocemento curado está presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente el 5 % M y aproximadamente el 15 % M de la base seca de dicha suspensión.
En realizaciones concretas, los métodos según la invención comprenden la etapa de prensar la lámina de fibrocemento verde antes del curado al aire con una presión de aproximadamente 230 kg/cm2.
En realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de prensar la lámina de fibrocemento verde comprende comprimir la lámina de fibrocemento verde durante un período de tiempo de al menos 300 segundos, tal como por lo menos 500 segundos, tal como al menos 600 segundos, o al menos 700 segundos. En otras realizaciones concretas de la invención, la etapa de prensar la lámina de fibrocemento verde comprende comprimir la lámina de fibrocemento verde durante un período de tiempo de entre aproximadamente 300 segundos y aproximadamente 700 segundos.
En realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar polvo de fibrocemento curado comprende triturar un producto de fibrocemento curado al aire. En otras realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar polvo de fibrocemento curado comprende triturar un producto de fibrocemento curado al aire usando un molino de péndulo.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un producto de fibrocemento curado al aire obtenido utilizando los métodos según la presente invención.
En un tercer aspecto, la presente invención proporciona el uso de los productos de fibrocemento curados al aire obtenidos mediante los métodos de la invención como material de construcción.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra las curvas de distribución del tamaño de partícula de las partículas de cemento y del polvo de fibrocemento triturado producido por los métodos según la presente invención. Se molieron muestras de cemento, así como muestras de teja de fibrocemento curado al aire, utilizando un molino de rodillos del tipo de molino pendular del grupo Poittemill (FR). A continuación, se midió la distribución del tamaño de partícula para ambos tipos de muestras mediante difracción de haz láser en dispersión seca a 3 bares con un Malvern MasterSizer 2000. La figura 2 muestra el porcentaje en volumen de partículas más pequeñas en función del tamaño de partícula. La figura 2 muestra las curvas de distribución del tamaño de partícula de las partículas de cemento y del polvo de fibrocemento triturado producido por los métodos según la presente invención. Se molieron muestras de cemento, así como muestras de teja de fibrocemento curado al aire, utilizando un molino de rodillos del tipo de molino pendular del grupo Poittemill (FR). A continuación, se midió la distribución del tamaño de partícula para ambos tipos de muestras mediante difracción de haz láser en dispersión seca a 3 bares con un Malvern MasterSizer 2000. La figura 3 muestra el porcentaje de volumen de partículas en función de la clase de tamaño de partícula.
La figura 3 muestra las curvas de distribución del tamaño de partícula de partículas de sílice de cuarzo y de polvo de fibrocemento triturado producido por los métodos según la presente invención. Se molieron muestras de sílice de cuarzo, así como muestras de teja de fibrocemento curado al aire, utilizando un molino de rodillos del tipo de molino pendular del grupo Poittemill (FR). A continuación, se midió la distribución del tamaño de partícula para ambos tipos de muestras mediante difracción de haz láser en dispersión seca a 3 bares con un Malvern MasterSizer 2000. La figura 4 muestra el porcentaje en volumen de partículas más pequeñas en función del tamaño de partícula. La figura 4 muestra las curvas de distribución del tamaño de partícula de las partículas de cemento y del polvo de fibrocemento triturado producido por los métodos según la presente invención. Se molieron muestras de sílice de cuarzo, así como muestras de teja de fibrocemento curado al aire, utilizando un molino de rodillos del tipo de molino pendular del grupo Poittemill (FR). A continuación, se midió la distribución del tamaño de partícula para ambos tipos de muestras mediante difracción de haz láser en dispersión seca a 3 bares con un Malvern MasterSizer 2000. La figura 5 muestra el porcentaje de volumen de partículas en función de la clase de tamaño de partícula.
La figura 5 es una imagen que muestra la morfología de las partículas del polvo de fibrocemento triturado obtenido mediante los métodos de la invención, que tiene un comportamiento de fluidez similar al comportamiento de fluidez del polvo cementoso, harina de sílice o harina de caliza.
Las figuras 6 y 7 representan la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR), medida 29 días después de la fabricación, de 5 muestras de ensayo diferentes (muestras 2, 3, 4, 5, 6 cuya formulación se presenta en la tabla 1) y dos muestras de referencia (muestras 1 y 7 cuya formulación se presenta en la tabla 1). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
Las figuras 8 y 9 representan la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR), medida 7 y 28 días después de la fabricación, de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 9, 10, 11, 12, 13 y 14 cuya formulación se presenta en la tabla 3) y dos muestras de referencia (muestras 8 y 15 cuya formulación se presenta en la tabla 3). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
Las figuras 10 y 11 representan la densidad, medida 7 y 28 días después de la fabricación, de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 9, 10, 11, 12, 13 y 14 cuya formulación se presenta en la tabla 3) y dos muestras de referencia (muestras 8 y 15 cuya formulación se presenta en la tabla 3). La densidad se midió saturando las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
La figura 12 muestra la absorción de agua en función del tiempo de 3 muestras de ensayo diferentes (muestras 9, 12 y 14 cuya formulación se presenta en la tabla 3) y dos muestras de referencia (muestras 8 y 15 cuya formulación se presenta en la tabla 3) medidas antes de prensar. La absorción de agua se midió usando una prueba de Karsten como se describe más adelante en este documento.
La figura 13 muestra la absorción de agua en función del tiempo de 3 muestras de ensayo diferentes (muestras 9, 12 y 14 cuya formulación se presenta en la tabla 3) y dos muestras de referencia (muestras 8 y 15 cuya formulación se presenta en la tabla 3) medidas después de prensar. La absorción de agua se midió usando una prueba de Karsten como se describe más adelante en este documento.
La figura 14 representa la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR; % relativo de la muestra 16) de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 17, 18, 20, 21, 22 y 23 cuya formulación se presenta en la tabla 4) y dos muestras de referencia (muestras 16 y 19 cuya formulación se presenta en la tabla 4). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
La figura 15 representa la densidad (% relativo de la muestra 16) de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 17, 18, 20, 21, 22 y 23 cuya formulación se presenta en la tabla 4) y dos muestras de referencia (muestras 16 y 19 cuya formulación se presenta en la tabla 4). La densidad se midió saturando las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
La figura 16 muestra la absorción de agua en función del tiempo de 3 muestras de ensayo diferentes (muestras 21, 22 y 23 cuya formulación se presenta en la tabla 4) y dos muestras de referencia (muestras 16 y 19 cuya formulación se presenta en la tabla 4). La absorción de agua se midió usando una prueba de Karsten como se describe más adelante en este documento.
La figura 17 representa la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MOR) de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 25, 26, 27, 28, 29 y 30 cuya formulación se presenta en la tabla 5) y dos muestras de referencia (muestras 24 y 31 cuya formulación se presenta en la tabla 5). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
La figura 18 representa la densidad de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 25, 26, 27, 28, 29 y 30 cuya formulación se presenta en la tabla 5) y dos muestras de referencia (muestras 24 y 31 cuya formulación se presenta en la tabla 5). La densidad se midió saturando las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
La figura 19 muestra la absorción de agua en función del tiempo de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 25, 26, 27, 28, 29 y 30 cuya formulación se presenta en la tabla 5) y dos muestras de referencia (muestras 24 y 31 cuya formulación se presenta en la tabla 5). La absorción de agua se midió usando una prueba de Karsten como se describe más adelante en este documento.
La figura 20 muestra la absorción de agua en función del tiempo de 6 muestras de ensayo diferentes (muestras 25, 26, 27, 28, 29 y 30 cuya formulación se presenta en la tabla 5) y dos muestras de referencia (muestras 24 y 31 cuya formulación se presenta en la tabla 5), medida después de prensar. La absorción de agua se midió usando una prueba de Karsten como se describe más adelante en este documento.
La figura 21 es una imagen SEM ("scan electron microscopy", microscopía electrónica de barrido) de una muestra de producto de fibrocemento curado al aire, que comprende residuos de fibrocemento curado en autoclave reciclado (caracterizado por las partículas de cuarzo blanco claramente visibles en el producto) fabricado según los métodos de la presente invención.
La figura 22 es una imagen SEM (microscopía electrónica de barrido) de una muestra de producto de fibrocemento fresco curado al aire, en la que las partículas de cuarzo blanco, como se observa en los productos curados al aire reciclados según los métodos de la presente invención, están completamente ausentes.
Los mismos signos de referencia se refieren a los mismos elementos, o a elementos similares o análogos en las diferentes figuras.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describirá con respecto a realizaciones concretas.
Cabe señalar que la expresión "que comprende", utilizada en las reivindicaciones, no debe interpretarse como una restricción a los medios que se enumeran tras ella; no excluye otros elementos o etapas. Por tanto, ha de interpretarse como que especifica la presencia de las características, etapas o componentes referidos, pero no excluye la presencia o adición de una o más de otras características, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Por tanto, el alcance de la expresión "un dispositivo que comprende los medios A y B" no debe limitarse a los dispositivos que consisten únicamente en los componentes A y B. Significa que, con respecto a la presente invención, los únicos componentes pertinentes del dispositivo son A y B.
A lo largo de la presente memoria descriptiva, se hace referencia a "una realización" o "la realización". Dichas referencias indican que una característica concreta, descrita con respecto a la realización, se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por tanto, la aparición de las expresiones "en una realización" o "en la realización" en diversos lugares a lo largo de la presente memoria descriptiva no se refiere en todos los casos necesariamente a la misma realización, aunque podría hacerlo. Además, las características concretas pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones, como será evidente para los expertos en la materia.
Los siguientes términos y expresiones se proporcionan solamente para ayudar a entender la invención.
Como se usa en el presente documento, las formas en singular "un/una" y "el/la" incluyen referencias en singular y plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Los términos y expresiones "que comprende", "comprende" y "compuesto de", como se usan en el presente documento, son sinónimos de "que incluye", "incluido" o "que contiene", "contiene", y son inclusivos o abiertos y no excluyen información adicional, miembros no citados, elementos o etapas del método.
La enumeración de intervalos numéricos por valores extremos incluye todos los números y fracciones incluidos dentro de los intervalos respectivos, así como los valores extremos enumerados.
El término "aproximadamente", como se usa en el presente documento cuando se refiere a un valor mensurable, tal como un parámetro, una cantidad, una duración temporal y similares, se entiende que incluye variaciones del /-10 % o menos, preferentemente del /-5 % o menos, más preferentemente del /-1 % o menos y todavía más preferentemente del /-0,1 % o menos del valor especificado y desde el mismo, en la medida en que tales variaciones sean adecuadas para la realización de la invención divulgada. Debe entenderse que el valor al que se refiere el modificador "aproximadamente" también se divulga específica y preferentemente.
Las expresiones "suspensión (fibro)cementosa", "suspensión de (fibro)cemento", "suspensión fibrocementosa " o "suspensión de fibrocemento", como se refieren en el presente documento, generalmente se refieren a suspensiones que comprenden al menos agua, fibras y cemento. La suspensión de fibrocemento como se usa en el contexto de la presente invención también puede comprender otros componentes, tales como, entre otros, caliza, creta, cal viva, cal apagada o hidratada, arena molida, harina de arena de sílice, harina de cuarzo, sílice amorfa, sílice de combustión condensada, microsílice, metacaolín, wollastonita, mica, perlita, vermiculita, hidróxido de aluminio, pigmentos, agentes antiespumantes, floculantes y otros aditivos.
Las "fibras" presentes en la suspensión de fibrocemento como se describe en el presente documento pueden ser, por ejemplo, fibras del proceso y/o fibras de refuerzo que pueden ser fibras orgánicas (generalmente fibras de celulosa) o fibras sintéticas (poli(alcohol vinílico), poliacrilonitrilo, polipropileno, poliamida, poliéster, policarbonato, etc.).
El "cemento" presente en la suspensión de fibrocemento como se describe en el presente documento puede ser, por ejemplo, entre otros, cemento Portland, cemento con alto contenido de alúmina, cemento Portland de hierro, cemento de trass, cemento de escoria, yeso, silicatos de calcio formados por tratamiento en autoclave y combinaciones de aglutinantes concretos. En realizaciones más concretas, el cemento en los productos de la invención es cemento Portland.
La expresión "permeable al agua", tal como se usa en el presente documento cuando se refiere a una (región de una) correa de transporte permeable al agua, generalmente significa que el material del que está fabricada la (región de la) correa permeable al agua permite que el agua fluya a través de su estructura. hasta cierto punto.
La expresión "densidad aparente", como se refiere en el presente documento, debe entenderse como la propiedad de un polvo o gránulos, u otro sólido en partículas, especialmente en referencia a los componentes minerales (partículas de cemento, partículas de relleno o partículas de sílice). La densidad aparente se expresa en kilogramos por metro cúbico (1 g/ml = 1000 kg/m3) o en gramos por mililitro (g/ml) porque las mediciones se realizan utilizando probetas. También puede expresarse en gramos por centímetro cúbico (g/cm3). La densidad aparente se define como el peso de una cierta cantidad de partículas de un material específico dividido por el volumen total que ocupa esa cantidad de partículas. El volumen total incluye el volumen de partículas, el volumen vacío entre partículas y el volumen de poros internos. La densidad aparente de los polvos a los que se hace referencia en este documento también se denomina densidad "libremente asentada" o "vertida", es decir, la densidad aparente medida después de verter el polvo, sin aplicar ningún otro proceso de compactación.
La densidad aparente de un polvo se puede determinar mediante cualquier método convencional para medir la densidad aparente conocido por los expertos en la materia.
Por ejemplo, la densidad aparente de un polvo se puede determinar midiendo el volumen de una masa conocida de una muestra de polvo, que puede haber pasado por un tamiz, en una probeta graduada (descrito a continuación como método A), o midiendo la masa de un volumen conocido de polvo que se ha pasado a un recipiente de medición (descrito a continuación como método B).
Método A. Medición en probeta graduada
Procedimiento. Hacer pasar una cantidad de polvo suficiente para completar la prueba a través de un tamiz con orificios mayores o iguales a 1,0 mm, si fuera necesario, para disgregar los aglomerados que se hayan podido formar durante el almacenamiento; esto debe hacerse con cuidado para evitar cambiar la naturaleza del material. En una probeta graduada seca de 250 ml (con lectura hasta 2 ml), se introduce suavemente, sin compactar, aproximadamente 100 g de la muestra de ensayo (m) pesada con un 0,1 % de precisión. Se nivela cuidadosamente el polvo sin compactarlo, si es necesario, y se lee el volumen aparente no asentado (V0) hasta la unidad graduada más cercana. Se calcula la densidad aparente en (g/ml) utilizando la fórmula m/V0. En general, las determinaciones repetidas son deseables para la determinación de esta propiedad.
Si la densidad del polvo es demasiado baja o demasiado alta, de modo que la muestra de ensayo tenga un volumen aparente no asentado de más de 250 ml o menos de 150 ml, no es posible utilizar 100 g de muestra de polvo. Por lo tanto, se debe seleccionar una cantidad diferente de polvo como muestra de ensayo, de modo que su volumen aparente no asentado sea de 150 ml a 250 ml (volumen aparente mayor o igual al 60 % del volumen total de la probeta); la masa de la muestra de ensayo se especifica en la expresión de los resultados.
Para muestras de ensayo que tengan un volumen aparente entre 50 ml y 100 ml, se puede usar una probeta de 100 ml con una lectura de hasta 1 ml; el volumen de la probeta se especifica en la expresión de los resultados.
Método B. Medición en un recipiente
Aparato. El aparato consiste en un recipiente cilíndrico de acero inoxidable de 100 ml. Procedimiento. Se hace pasar una cantidad de polvo suficiente para completar la prueba a través de un tamiz de 1,0 mm, si fuera necesario, para disgregar los aglomerados que puedan haberse formado durante el almacenamiento y permitir que la muestra obtenida fluya libremente hacia el recipiente de medición hasta que rebose. Se raspa con cuidado el exceso de polvo de la parte superior del recipiente. Se determina la masa (M0) del polvo al 0,1 % más cercano restando la masa previamente determinada del recipiente de medición vacío. Se calcula la densidad aparente (g/ml) usando la fórmula M0/100 y se registra el promedio de tres determinaciones utilizando tres muestras de polvo diferentes.
Una "lámina (de fibrocemento)" o "lámina de fibrocemento" o "lámina" como se usa indistintamente en el presente documento, y también denominada panel o placa, debe entenderse como un elemento plano, generalmente rectangular, un panel de fibrocemento o una lámina de fibrocemento fabricados a partir de un material de fibrocemento. El panel o lámina tiene dos caras o superficies principales, y estas superficies son las que tienen mayor superficie específica. La lámina se puede usar para proporcionar una superficie externa a las paredes, tanto internas como externas, en una construcción o edificio, por ejemplo, como placa de fachada, revestimientos exteriores, etc.
La presente invención proporciona métodos novedosos y mejorados para la fabricación de productos de fibrocemento fresco curado al aire utilizando material de residuos de fibrocemento curado triturado como una de las materias primas.
En concreto, los inventores descubrieron que la cantidad de residuos de fibrocemento utilizada para la fabricación de productos de fibrocemento es fundamental para la mejora de las características del producto final. Más en concreto, se descubrió que la suspensión acuosa de fibrocemento, que se utilizará como material de partida para la fabricación de productos de fibrocemento fresco, debe contener entre un 5 % M y un 40 % M de residuos de fibrocemento de la base seca de dicha suspensión, y preferentemente entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 35 % M de residuos de fibrocemento de la base seca de dicha suspensión, más preferentemente entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 25 % M de residuos de fibrocemento de la base seca de dicha suspensión, lo más preferentemente entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 25 % M de residuos de fibrocemento de la base seca de dicha suspensión. Los inventores han observado que cuando se usa entre un 5 % M y un 40 % M de residuos de fibrocemento en la suspensión de fibrocemento para la fabricación de productos de fibrocemento fresco, la absorción de agua de los productos frescos curados al aire disminuye o al menos permanece estable en comparación con los productos frescos curados al aire que no contienen residuos de fibrocemento, y la densidad disminuye. Esta observación contrasta con lo que normalmente se observa cuando se intenta disminuir la densidad de los productos de fibrocemento por métodos conocidos, donde generalmente una densidad más baja da como resultado un aumento no deseado de la absorción de agua.
La principal ventaja de producir láminas o paneles de fibrocemento con densidades más bajas en comparación con los productos de fibrocemento convencionales (es decir, que no contienen residuos o no se reciclan) es que los productos obtenidos mediante los métodos según la presente invención son más ligeros que los productos que no contienen residuos de igual dimensión y, como consecuencia, tienen una manejabilidad mejorada. La manejabilidad abarca la facilidad con la que se manipula e instala la tabla.
En un primer aspecto, la presente invención proporciona métodos para la fabricación de productos de fibrocemento curado al aire, que comprenden al menos las etapas de:
(a) proporcionar polvo de fibrocemento curado triturando el material de fibrocemento curado;
(b) proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento que comprende agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y entre un 5 % M y un 40 % M de dicho polvo de fibrocemento curado;
(c) proporcionar una lámina de fibrocemento verde;
(d) prensar dicha lámina de fibrocemento verde con una presión de entre 100 kg/cm2 y 300 kg/cm2, preferentemente entre 180 kg/m2 y 250 kg/m2; y
(e) curar al aire dicha lámina de fibrocemento verde prensado proporcionando así un producto de fibrocemento curado al aire.
La unidad "% M" se refiere al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición, es decir, todos los componentes excepto el agua libre.
La primera etapa en los métodos según la presente invención comprende proporcionar un polvo de fibrocemento curado triturando el material de fibrocemento curado.
El material de fibrocemento curado que se va a triturar es generalmente material de residuos, por ejemplo, residuos de demolición, residuos de producción de la fábrica de fabricación de fibrocemento, residuos de las obras de construcción o de productos de fibrocemento rechazados. El material de fibrocemento curado triturado, generalmente en forma de polvo de fibrocemento curado, se puede utilizar como materia prima para productos de fibrocemento fresco curado al aire, en los que se recicla el polvo de fibrocemento curado.
El polvo de fibrocemento curado para su uso en productos de fibrocemento fresco curado al aire, preferente, aunque no necesariamente, es polvo de fibrocemento triturado curado al aire.
Como alternativa, el producto de fibrocemento curado que va a ser triturado para proporcionar polvo de fibrocemento curado puede ser polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave.
En determinadas realizaciones concretas, la trituración del material de fibrocemento curado se realiza utilizando un molino pendular. En otras realizaciones concretas, los métodos para la fabricación de material de fibrocemento curado triturado comprenden además la etapa de secar el material de fibrocemento curado durante la trituración en el molino pendular. En otras realizaciones concretas, la etapa de secado del material de fibrocemento curado durante la trituración en el molino pendular se realiza inyectando aire caliente en el molino pendular durante la trituración.
En realizaciones concretas, el material de fibrocemento curado para su uso como material de partida para la fabricación de un material de fibrocemento curado triturado tiene un contenido de agua inferior o igual a aproximadamente el 10 % en peso. En otras realizaciones concretas, el material de fibrocemento curado para su uso como material de partida para la fabricación de material de fibrocemento curado triturado tiene un contenido de agua inferior o igual a aproximadamente el 10% en peso, tal como menor que o igual a aproximadamente el 8% en peso, por ejemplo, menor o igual a aproximadamente el 6 % en peso, como menor o igual a aproximadamente el 5 % en peso.
En determinadas realizaciones concretas, el material de fibrocemento curado para su uso como material de partida para la fabricación de material de fibrocemento curado triturado es material de fibrocemento curado al aire.
Como alternativa, el producto de fibrocemento curado en autoclave se puede triturar para proporcionar el polvo de fibrocemento curado. Se puede triturar una combinación de producto de fibrocemento curado al aire y curado en autoclave, o se puede combinar polvo de fibrocemento curado al aire y polvo de fibrocemento curado en autoclave para proporcionar el polvo de fibrocemento curado.
Una de las ventajas más importantes del polvo de fibrocemento triturado producido según los métodos de la invención es que las partículas tienen una textura granulada, similar a la arena, y tienen un comportamiento de flujo que es similar al comportamiento de flujo y la densidad aparente (como se define en el presente documento) del polvo cementoso, la harina de sílice o la harina de caliza (ver, por ejemplo, la figura 5). En realizaciones concretas, el polvo triturado producido por los métodos según la presente invención se caracteriza específicamente por una densidad aparente de 1000 kg/m3 y 1600 kg/m3, y preferentemente entre 1000 kg/m3 y 1300 kg/m3.
De esta manera, el polvo es adecuado para ser reciclado en productos de fibrocemento fresco, sin la necesidad de realizar cambios importantes en el proceso de fabricación (por ejemplo, el proceso Hatschek) para producir productos de fibrocemento fresco curado, es decir, productos de fibrocemento curados al aire o en autoclave.
Además, las partículas de polvo de fibrocemento curadas producidas de la invención tienen una distribución de tamaño de partícula que es similar a la distribución del tamaño de partícula de un material aglutinante cementoso (por ejemplo, cemento) o una fuente silícea (por ejemplo, arena o cuarzo) o un material de relleno (por ejemplo, CaCÜ3). En realizaciones concretas, las partículas de polvo de fibrocemento curado producidas se caracterizan por una distribución de tamaño de partícula que es similar a la distribución del tamaño de partícula del cemento (ver, por ejemplo, las figuras 1 y 2). En realizaciones concretas, las partículas de polvo de fibrocemento curado producidas se caracterizan por una distribución de tamaño de partícula que es similar a la distribución del tamaño de partícula de una fuente silícea (ver, por ejemplo, las figuras 3 y 4).
"La equiparación de la distribución del tamaño de partículas" de diferentes materiales, tales como cemento, rellenos, material silíceo (por ejemplo, arena) y el producto de fibrocemento triturado, tal como se usa en el presente documento, significa que estos materiales se pueden usar juntos en un proceso para proporcionar una suspensión de fibrocemento para fabricar productos de fibrocemento fresco curado al aire, en particular utilizando un proceso Hatschek, sin la necesidad de cambiar fundamentalmente la configuración del proceso. Por tanto, el polvo de fibrocemento curado puede reemplazar parte del relleno, tal como caliza y/o cemento utilizado para proporcionar las láminas de fibrocemento fresco curado al aire. El polvo de fibrocemento curado puede reemplazar parte del cemento utilizado para proporcionar el material de fibrocemento fresco curado al aire y/o puede reemplazar parte de la fuente silícea (por ejemplo, parte de la arena molida) para productos de fibrocemento curado en autoclave y /o puede reemplazar parte de los rellenos (por ejemplo, caliza molida) utilizados en productos de fibrocemento curados en autoclave o curados al aire.
Preferentemente, el material de fibrocemento curado, que se proporciona como material de partida para la fabricación de material de fibrocemento curado triturado, se proporciona en partes que tienen un tamaño máximo de no más de 5 cm, generalmente como piezas rectangulares con un lado de no más de 3 cm o incluso no más de 2 cm, antes de ser triturado, por ejemplo, utilizando un molino de péndulo. En este contexto, una parte con un tamaño de no más de A cm significa que la mayor longitud de la partícula no es más de A cm.
En las figuras 1 a 4 se representan las distribuciones del tamaño de partícula de tejas de fibrocemento molidas y curadas frente a partículas de cemento (figuras 1 y 2) y frente a partículas de sílice (figuras 3 y 4). Las tejas de fibrocemento curadas al aire, disponibles como Alterna en Eternit NV Bélgica, primero fueron pretriturados de tal manera que no tuvieran un tamaño mayor que 2 por 2 cm. La humedad total del material de residuos de fibrocemento curado pretriturado, en este caso, un material de fibrocemento curado al aire, era de aproximadamente el 5 %-6 % en peso basado en el peso seco.
El porcentaje en peso basado en el peso seco es la diferencia de peso entre el material en forma de muestras y el material secado en un horno ventilado a 105 °C hasta obtener un peso constante.
Este material pretriturado se introdujo a un caudal de aproximadamente 350 kg/h a aproximadamente 800 kg/h en un molino de rodillos de tipo molino pendular del grupo Poittemill (FR), en el que el material se trituró a una velocidad de rotación de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 400 tr/min. Para compensar la humedad del material pretriturado, se introdujo aire caliente (a una temperatura entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 100 °C) junto con el material pretriturado, para suprimir instantáneamente la humedad del material pretriturado y del polvo de fibrocemento molido obtenido.
Así, se obtuvo el material de fibrocemento curado triturado, del cual se obtuvo la curva de distribución del tamaño de partícula, medida mediante difracción de haz de láser en material seco dispersado a 3 bares mediante un aparato Malvern Mastersizer 2000.
Este polvo de fibrocemento obtenido por molienda pendular tenía una buena consistencia (no lanosa ni esponjosa), una densidad aparente adecuada (entre aproximadamente 1000 kg/m3 y aproximadamente 1300 kg/m3) y una buena distribución de partículas para ser utilizado para la fabricación de productos de fibrocemento fresco. Sin quedar ligados a teoría o hipótesis alguna, los presentes inventores creen que la molienda pendular tal como se utiliza en los métodos según la presente invención proporciona un polvo de residuos de fibrocemento triturado novedoso y mejorado, porque con esta técnica los residuos de fibrocemento se aplastan o aplanan, a diferencia de otras técnicas de molienda que generalmente muelen por machacamiento o trituración.
En realizaciones concretas, la distribución de partículas deseada del material de fibrocemento curado triturado según los métodos de la presente invención se puede obtener moliendo el material de fibrocemento curado en ausencia de arena u otra fuente de sílice. Esto facilita además que el material de fibrocemento curado triturado se use como una buena materia prima, tanto para material de residuos de fibrocemento fresco curado al aire como curado en autoclave. En otras realizaciones concretas, la trituración del material de fibrocemento curado se realiza en el llamado estado seco, es decir, el material de fibrocemento curado proporcionado no se lleva a suspensión en un líquido (normalmente agua) para permitir la molienda, como es el caso de algunas otras técnicas de molienda. Como resultado, se proporciona un material de fibrocemento curado triturado relativamente seco en forma de polvo. Esto facilita el almacenamiento de un producto intermedio antes de usarlo, por ejemplo, para fabricar material de residuos de fibrocemento curado fresco, que es un material de residuos de fibrocemento fresco curado al aire y curado en autoclave.
La segunda etapa de los métodos según la presente invención comprende proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento que comprende agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado en una cantidad comprendida entre el 5 % M y el 40 % M de la base seca de dicha suspensión. En realizaciones concretas, la suspensión de fibrocemento comprende al menos 10 % M de polvo de fibrocemento curado. En otras realizaciones concretas, la suspensión de fibrocemento comprende preferentemente menos del 35 % M de polvo de fibrocemento curado, más ventajosamente menos del 20 % M de polvo de fibrocemento curado, incluso menos del 15 % M.
En otras realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de manera que el polvo de fibrocemento curado esté presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 30 % M, más preferentemente de entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 20 % M, lo más preferentemente entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 15 % M de la base seca de dicha suspensión.
Con respecto a lo anterior, la unidad "% M" se refiere al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición, es decir, todos los componentes excepto el agua.
En siguiente etapa de los métodos de la presente invención, los productos de fibrocemento se fabrican a partir de una suspensión de fibrocemento, que se forma en un llamado producto de fibrocemento verde.
La suspensión de fibrocemento generalmente comprende agua, fibras del proceso y de refuerzo que pueden ser tanto fibras orgánicas naturales (generalmente fibras de celulosa) como fibras orgánicas sintéticas (poli(alcohol vinílico), poliacrilonitrilo, polipropileno, poliamida, poliéster, policarbonato, polietileno, etc.), y dichas fibras pueden ser tratadas en la superficie (química o mecánicamente) o no, fibras inorgánicas sintéticas, tales como fibras de vidrio, cemento, por ejemplo, cemento Portland, caliza, creta, cal viva, cal apagada o hidratada, arena molida, harina de arena de sílice, harina de cuarzo, sílice amorfa, sílice de combustión condensada, microsílice, metacaolín, wollastonita, mica, perlita, vermiculita, hidróxido de aluminio, agentes antiespumantes, floculantes, y otros aditivos, como agentes de hidrofobicidad o repelentes de agua. Opcionalmente, se puede añadir un aditivo de color (por ejemplo, pigmentos) para obtener un producto de fibrocemento que se denomina coloreado en la masa.
Los productos de fibrocemento, también denominados láminas de fibrocemento o paneles de fibrocemento, por lo general se fabrican utilizando el conocido proceso Hatschek, el proceso continuo o el proceso Magnani, o combinaciones adecuadas de los mismos.
Los productos de fibrocemento verde se prensan a una presión de entre 100 kg/cm2 y 300 kg/cm2 antes de la curación, preferentemente entre aproximadamente 180 kg/cm2 y aproximadamente 250 kg/cm2 antes de la curación.
En realizaciones concretas, la etapa de prensado del producto de fibrocemento verde se realiza haciendo uso de una o más prensas mecánicas, incluidas, entre otras, una o más prensas para bloques.
En realizaciones concretas, la etapa de prensado del producto de fibrocemento verde se realiza a una presión de entre aproximadamente 200 kg/cm2 y aproximadamente 240 kg/cm2, como de aproximadamente 230 kg/cm2.
En realizaciones concretas de los métodos según la invención, la etapa de prensado del producto de fibrocemento verde comprende comprimir la lámina de fibrocemento verde durante un período de tiempo de entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 15 minutos, tal como entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 10 minutos, tal como entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 7 minutos, preferentemente de aproximadamente 6 minutos.
La presión aplicada a la lámina de fibrocemento verde, es decir, sin curar, hace que aumente la densidad de la lámina de fibrocemento verde (véase, por ejemplo, la tabla 2).
La densidad de los productos finales de fibrocemento obtenidos usando los métodos según la presente invención puede variar desde aproximadamente 1,0 kg/dm3 hasta aproximadamente 2,5 kg/dm3, tal como desde aproximadamente 1,3 kg/dm3 hasta aproximadamente 2,0 kg/dm3, preferentemente de aproximadamente 1,5 kg/dm3.
En realizaciones concretas, la lámina de fibrocemento verde sin prensar puede tener un espesor en el intervalo de aproximadamente 3 mm y aproximadamente 25 mm, tal como de entre aproximadamente 4 mm y aproximadamente 20 mm, tal como de entre aproximadamente 4 mm y aproximadamente 12mm, preferentemente de aproximadamente 5mm.
En realizaciones concretas, la lámina de fibrocemento verde prensado tiene un espesor en el intervalo de entre aproximadamente 2 mm y aproximadamente 20 mm, tal como de entre aproximadamente 3mm y aproximadamente 15mm, tal como de entre aproximadamente 3mm y aproximadamente 10mm, preferentemente de aproximadamente 4 mm.
Por último, los métodos de la presente invención comprenden la etapa de curar al aire la lámina de fibrocemento proporcionando así un producto de fibrocemento fresco curado al aire.
El producto de fibrocemento "verde", después de ser fabricado mediante un proceso de formación de láminas, como el proceso de Hatschek, y de ser prensado, puede ser primero precurado al aire, después de lo cual el producto precurado se cura al aire hasta que tenga su resistencia final.
Las láminas frescas verdes, después de ser formadas, pueden apilarse con láminas metálicas colocadas entre las láminas de fibrocemento verde apiladas y prensarse en forma apilada. Como alternativa, las láminas verdes frescas pueden prensarse individualmente y después apilarse con hojas de metal colocadas entre las hojas de fibrocemento verde apiladas y prensadas. Las láminas frescas verdes frescas pueden formarse como una forma ondulada, antes de ser apiladas con láminas de metal formadas intermedias colocadas entre las láminas de fibrocemento. Para las láminas formadas, por ejemplo, láminas onduladas, las láminas normalmente se prensan individualmente.
La etapa de precurado puede durar varias horas, por ejemplo, entre aproximadamente 1 hora y 10 horas, tal como entre 2 horas y 8 horas, tal como entre 3 minutos y 5 horas, preferentemente de aproximadamente 4 horas, durante las cuales la temperatura de las láminas aumenta debido a la reacción exotérmica de curado del cemento. El precurado puede tener lugar en condiciones controladas controlando la humedad, la temperatura o ambos.
Después de una primera etapa de "precurado" y de curado de las láminas verdes al aire en forma apilada con hojas intermedias de metal, las láminas se pueden volver a apilar mientras se retiran las láminas de metal de entre las láminas precuradas de fibrocemento verde. Después de retirar las placas de metal, las láminas de fibrocemento verde precurado se curan aún más al aire durante una etapa de curado que puede tardar varios días, normalmente de 2 a 4 semanas.
El espesor de los productos finales de fibrocemento obtenidos usando los métodos según la presente invención puede variar de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 20 mm, tal como de aproximadamente 7mm a aproximadamente 13 mm.
La longitud y el ancho de los productos finales de fibrocemento obtenidos usando los métodos según la presente invención puede variar desde aproximadamente 1 metro hasta aproximadamente 1,7 metros de ancho y desde aproximadamente 1 metro hasta aproximadamente 3,6 metros de largo.
En otro aspecto, la presente invención proporciona productos de fibrocemento curados al aire obtenidos mediante los métodos de la invención.
En otro aspecto, la presente invención proporciona usos de los productos de fibrocemento curados al aire obtenidos mediante los métodos de la invención como material de construcción.
Es una ventaja de ciertas realizaciones de la presente invención que las láminas de fibrocemento curado al aire resultantes son adecuadas y se pueden usar como láminas de techo onduladas, tejas y otros productos que requieren la presencia de una alta cantidad de cemento.
La invención se ilustrará más en detalle con referencia a los ejemplos siguientes.
Ejemplos
Se apreciará que los ejemplos siguientes, proporcionados con fines ilustrativos, no deben interpretarse como limitantes del alcance de la presente invención. Aunque solo se han descrito anteriormente con detalle unas pocas realizaciones de la presente invención, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las realizaciones de ejemplo sin apartarse materialmente de las nuevas enseñanzas y ventajas de la presente invención. Por consiguiente, se pretende que todas estas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la presente invención que se define en las siguientes reivindicaciones y todos sus equivalentes. Además, se reconoce que pueden concebirse muchas realizaciones que no logren todas las ventajas de algunas realizaciones, aunque la ausencia de una ventaja concreta no debe interpretarse como que necesariamente signifique que tal realización está fuera del alcance de la presente invención.
Ejemplo 1: Fabricación de polvo de fibrocemento triturado curado al aire producido con un molino pendular según los métodos de la invención
En realizaciones concretas, la distribución deseada de partículas de material de fibrocemento triturado curado al aire según los métodos de la presente invención puede obtenerse moliendo material de fibrocemento curado al aire en ausencia de arena u otra fuente de sílice. Esto facilita además que el material de fibrocemento curado triturado se use como una buena materia prima, tanto para material de residuos de fibrocemento fresco curado al aire como curado en autoclave. En otras realizaciones concretas, la trituración del material de fibrocemento curado se realiza en el llamado estado seco a una humedad de entre aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 10 %, preferentemente entre aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 6 %. Por lo tanto, el material de fibrocemento curado proporcionado no se lleva a suspensión en un líquido (normalmente agua) para permitir la molienda, como es el caso de algunas otras técnicas de molienda. Como resultado, se proporciona un material de fibrocemento curado triturado relativamente seco en forma de polvo. Esto facilita el almacenamiento de un producto intermedio antes de usarlo, por ejemplo, para fabricar material de residuos de fibrocemento curado fresco, que es un material de residuos de fibrocemento fresco curado al aire y curado en autoclave.
El polvo de fibrocemento curado obtenido triturando el material de fibrocemento curado según los métodos de la presente invención tiene una distribución de tamaño de partícula como se muestra, por ejemplo, en las figuras 1 a 4. Como puede deducirse de las figuras 1 a 4, la distribución de partículas es similar a la de los materiales de partida frescos convencionales para producir fibrocemento, por ejemplo, partículas cementosas, partículas de sílice molidas y/o partículas de cal molidas.
En realizaciones concretas de los métodos de la presente invención, el material de fibrocemento curado se introduce en un molino pendular (es decir, para desmenuzarlo) como partes que tienen un tamaño máximo de no más de 5 cm, generalmente como piezas rectangulares con lados de no más de 3 cm o incluso no más de 2 cm. En el contexto de la presente invención, una parte con un tamaño de no más de A cm significa que la mayor longitud de la partícula no es más de A cm.
En las figuras 1 a 4 se representan las distribuciones del tamaño de partícula de tejas de fibrocemento molidas y curadas frente a partículas de cemento (figuras 1 y 2) y frente a partículas de sílice (figuras 3 y 4). Las tejas de fibrocemento curadas al aire, disponibles como Alterna en Eternit NV Bélgica, primero fueron pretriturados de tal manera que no tuvieran un tamaño mayor que 2 por 2 cm. La humedad total del material de residuos de fibrocemento curado pretriturado, en este caso, un material de fibrocemento curado al aire, era de aproximadamente el 5 %-6 % en peso basado en el peso seco.
El porcentaje en peso basado en el peso seco es la diferencia de peso entre el material en forma de muestras y el material secado en un horno ventilado a 105 °C hasta obtener un peso constante.
Este material pretriturado se introdujo a un caudal de aproximadamente 350 kg/h a aproximadamente 800 kg/h en un molino de rodillos de tipo molino pendular del grupo Poittemill (FR), en el que el material se trituró a una velocidad de rotación de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 400 tr/min. Para compensar la humedad del material pretriturado, se introdujo aire caliente (a una temperatura entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 100 °C) junto con el material pretriturado, para suprimir instantáneamente la humedad del material pretriturado y del polvo de fibrocemento molido obtenido.
Así, se obtuvo el material de fibrocemento curado triturado, del cual se obtuvo la curva de distribución del tamaño de partícula, medida mediante difracción de haz de láser en material seco dispersado a 3 bares mediante un aparato Malvern Mastersizer 2000.
Este polvo de fibrocemento obtenido por molienda pendular tenía una buena consistencia (no lanosa ni esponjosa), una densidad aparente adecuada (entre aproximadamente 1000 kg/m3 y aproximadamente 1300 kg/m3) y una buena distribución de partículas para ser utilizado para la fabricación de productos de fibrocemento fresco.
Ejemplo 2: Fabricación de tejas de fibrocemento curadas al aire que comprenden de un 5 % M a un 10 % M de polvo de fibrocemento triturado curado al aire producido según los métodos de la invención
El polvo de fibrocemento, obtenido como se describe en el ejemplo 1, se utilizó para producir tejas de fibrocemento fresco, es decir, productos de fibrocemento fresco curado al aire.
Para la fabricación de tejas de fibrocemento, normalmente se utiliza la siguiente formulación de una suspensión acuosa de fibrocemento:
- del 73 al 80 % M de cemento, como el cemento Portland
- del 3 al 4 % M de fibras de celulosa (como pulpa Kraft sin blanquear de madera blanda)
- del 1,5 al 1,9 % M de fibras de poli(alcohol vinílico)
- del 10 al 18 % M de relleno carbonáceo (generalmente caliza)
- y opcionalmente una cantidad pequeña de otros aditivos.
% M se refiere a la masa del componente respecto a la masa total de todos los componentes excepto el agua libre, es decir, la materia seca.
Se produjo una serie de 5 muestras de suspensión de ensayo (ver la tabla 1 a continuación: muestras 2 a 6), en las que al menos parte o la totalidad del relleno carbonáceo, o al menos parte del cemento, o parte tanto del relleno carbonáceo como del cemento, se reemplazó por el polvo de fibrocemento curado triturado obtenido usando el método de trituración explicado en el ejemplo 1. Además, se produjeron 2 muestras de suspensión de referencia (ver la tabla 1 a continuación: muestras 1 y 7) que no contenían polvo de residuos triturado.
Así, se obtuvieron las siguientes 7 formulaciones de suspensión de fibrocemento:
Tabla 1 -% M de formulaciones FC de las muestras 1 a 7 (PVA: fibra de poli(alcohol vinílico) Kuraray A8; Celulosa: Solombala UKP 60°SR; Sílice de combustión condensada: e MsAC 500S Elkem Materials Ltd.;
R ll n : l i 2 1 rm A m n : EMI 42 N BR A Lixh
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continuación
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Las formulaciones de suspensión de fibrocemento que se presentan en la tabla 1 se usaron para proporcionar láminas de fibrocemento verde en una máquina de fabricación Hatschek de última generación.
La mitad de las láminas verdes se prensaron a 230 kg/cm2 y se curaron al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales. La otra mitad de las láminas verdes se dejó sin prensar y se curó al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales.
Se midieron las densidades de la muestra de referencia 1 y las muestras de ensayo 3 y 4 (cuyas formulaciones se proporcionan en la tabla 1), tanto de las muestras sin prensar como de las prensadas (ver tabla 2).
T l 2 - D n i m l m r 1 4 in r n r r n
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Como puede observarse en la tabla 2 anterior, la densidad de los productos de fibrocemento que contienen residuos se reduce en comparación con la referencia que no contiene residuos, tanto en el caso de las muestras sin prensar como de las prensadas.
Las láminas curadas al aire se cortaron posteriormente en las dimensiones apropiadas y se recubrieron, para proporcionar tejas de fibrocemento curadas al aire.
Después de 29 días, las láminas formadas curadas al aire fueron analizadas por sus características físico-mecánicas, es decir, módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
Además, se determinó la absorción de agua medida por una prueba de Karsten. La prueba se realizó tanto en condiciones de secado al aire como saturadas de agua (la condición de secado al aire se obtiene acondicionando las muestras en un horno ventilado a 40 °C durante 3 días; la condición de saturadas de agua se obtiene por inmersión de las muestras en agua corriente a temperatura ambiente y presión atmosférica durante 3 días).
Para cada una de las muestras secadas al aire y saturadas de agua se determinó el espesor de la muestra. Posteriormente, se fijó un tubo de Karsten en una región central de cada muestra usando silicona. Después de 24 horas, el tubo de Karsten se rellenó con agua desmineralizada y se cerró para evitar la evaporación. La absorción de agua (es decir, el volumen de agua absorbido del tubo de Karsten por la muestra) se determinó después de 1,2, 4, 6, 8, 24, 32 y 48 horas.
Los resultados se presentan en las figuras 6 y 7.
Como puede deducirse de los gráficos de las figuras 6 y 7, que representan la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR) de las 5 muestras de ensayo diferentes (2, 3, 4, 5, 6, cuya formulación se presenta en la tabla 1) y las dos muestras de referencia (1 y 7, cuya formulación se presenta en la tabla 1), puede concluirse que la resistencia a la flexión normalizada por densidad o módulo de ruptura (MDR/d2) es mayor en las muestras de ensayo en comparación con las muestras de referencia. Esto significa que las muestras que comprenden el polvo de residuos de fibrocemento triturado en cantidades de entre un 5 % M y un 15 % M producido según los métodos de la presente invención, tienen una mayor resistencia que las muestras de referencia que no contienen ningún polvo de residuos.
Además, basándose en los resultados de las pruebas de Karsten (datos no mostrados), se puede concluir que la adición del polvo de residuos de fibrocemento según la invención en sustitución del cemento o material de relleno no tiene efecto sobre la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado.
Por tanto, de lo anterior se puede concluir que los productos de fibrocemento que comprenden del 5 % M al 15 % M de polvo de residuos de fibrocemento triturado producidos mediante los métodos de la presente invención actúan al menos de manera comparable y, en su mayoría, incluso mejor que los productos de fibrocemento de referencia que no contienen polvo de residuos triturado.
Ejemplo 3: Fabricación de tejas de fibrocemento curadas al aire que comprenden de un 15 % M a un 40 % M de polvo de fibrocemento triturado curado al aire producido según los métodos de la invención
El polvo de fibrocemento, obtenido como se describe en el ejemplo 1, se utilizó para producir tejas de fibrocemento fresco, es decir, productos de fibrocemento fresco curado al aire.
Para la fabricación de tejas de fibrocemento, normalmente se utiliza la siguiente formulación de una suspensión acuosa de fibrocemento:
- del 73 al 80 % M de cemento, como el cemento Portland
- del 3 al 4 % M de fibras de celulosa (como pulpa Kraft sin blanquear de madera blanda)
- del 1,5 al 1,9 % M de fibras de poli(alcohol vinílico)
- del 10 al 18 % M de relleno carbonáceo (generalmente caliza)
- y opcionalmente una cantidad pequeña de otros aditivos.
% M se refiere a la masa del componente respecto a la masa total de todos los componentes excepto el agua libre, es decir, la materia seca.
Se produjo una serie de 6 muestras de suspensión de ensayo (ver la tabla 3 a continuación: muestras 9 a 14), en las que al menos parte o la totalidad del relleno carbonáceo, o al menos parte del cemento, o parte del relleno carbonáceo y del cemento, se reemplazó por el polvo de fibrocemento curado triturado obtenido usando el método de trituración explicado en el ejemplo 1. Además, se produjeron 2 muestras de suspensión de referencia (ver la tabla 3 a continuación: muestras 8 y 15) que no contenían polvo de residuos triturado.
Así, se obtuvieron las siguientes 8 formulaciones de suspensión de fibrocemento:
Tabla 3 -% M de formulaciones FC de las muestras 8 a 15 (PVA: fibra de poli(alcohol vinílico) Kuraray A8; Celulosa: Solombala UKP 60°SR; Sílice de combustión condensada: EMSa C 500S Elkem Materials Ltd.;
R ll n : l i 2 1 rm A m n : EMI 42 N BR A Lixh
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Las formulaciones de suspensión de fibrocemento que se presentan en la tabla 2 se usaron para proporcionar láminas de fibrocemento verde en una máquina de fabricación Hatschek de última generación. La mitad de las láminas verdes se prensaron a 230 kg/cm2 y se curaron al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales. La otra mitad de las láminas verdes se dejó sin prensar y se curó al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales.
Las láminas curadas al aire se cortaron posteriormente en las dimensiones apropiadas y se recubrieron, para proporcionar tejas de fibrocemento curadas al aire.
Después de 7 días y después de 29 días, las láminas formadas curadas al aire fueron analizadas por sus características físico-mecánicas, es decir, módulo de ruptura (MDR).
El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
La densidad de las muestras se midió saturando primero las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
Por último, se determinó la absorción de agua medida por una prueba de Karsten. La prueba se realizó tanto en condiciones de secado al aire como saturadas de agua (la condición de secado al aire se obtiene acondicionando las muestras en un horno ventilado a 40 °C durante 3 días; la condición de saturadas de agua se obtiene por inmersión de las muestras en agua corriente a temperatura ambiente y presión atmosférica durante 3 días).
Para cada una de las muestras secadas al aire y saturadas de agua se determinó el espesor de la muestra. Posteriormente, se fijó un tubo de Karsten en una región central de cada muestra usando silicona. Después de 24 horas, el tubo de Karsten se rellenó con agua desmineralizada y se cerró para evitar la evaporación. La absorción de agua (es decir, el volumen de agua absorbido del tubo de Karsten por la muestra) se determinó después de 1,2, 4, 6, 8, 24, 32 y 48 horas.
Los resultados se presentan en las figuras 8 a 13.
Como puede deducirse de los gráficos de las figuras 8 y 9, que representan la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR) de las 6 muestras de ensayo diferentes (9, 10, 11, 12, 13 y 14 cuya formulación se presenta en la tabla 3) y las dos muestras de referencia (8 y 15 cuya formulación se presenta en la tabla 3), puede concluirse que la resistencia a la flexión normalizada por densidad o módulo de ruptura (MDR/d2) es al menos comparable y, en algunos casos, incluso mayor en las muestras de ensayo en comparación con las muestras de referencia. Esto significa que las muestras que comprenden el polvo de residuos de fibrocemento triturado en cantidades de entre el 15 % M y el 40 % M producido según los métodos de la presente invención, tienen al menos una resistencia comparable con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos.
Además, tal como se representa en las figuras 10 y 11, la densidad de las muestras de ensayo 9 a 14, en las que parte o la totalidad del relleno y/o parte del cemento fue reemplazado por el polvo de fibrocemento triturado de la invención, fue significativamente menor en comparación con las muestras de referencia que no contenían polvo de residuos. De hecho, la densidad disminuye gradualmente cuando se añade más polvo de fibrocemento triturado en sustitución del relleno y/o cemento. Este es un hallazgo muy importante, ya que una menor densidad está directamente relacionada con una menor masa de los productos resultantes, lo que facilita mucho la manipulación, manejabilidad e instalación de los productos para los usuarios finales.
Por último, basándose en los resultados de las pruebas de Karsten como se presentan en las figuras 12 y 13, se puede concluir que la adición de polvo de residuos de fibrocemento curado al aire en cantidades del 15 % M en sustitución del cemento o material de relleno no tiene un efecto sobre la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado. Sin embargo, la adición del polvo de residuos de fibrocemento curado al aire en cantidades mayores, por ejemplo, al 30 % M o al 40 % M en sustitución del cemento o material de relleno da como resultado un aumento de la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado. Los resultados se observaron tanto en las muestras sin prensar (figura 12) como en las prensadas (figura 13).
Por tanto, de lo anterior se puede concluir que los productos de fibrocemento que comprenden del 15 % M al 40 % M de polvo de residuos de fibrocemento triturado curado al aire producido por los métodos de la presente invención actúan al menos de manera comparable y, en su mayoría, incluso mejor que los productos de fibrocemento de referencia que no contienen polvo de residuos triturado.
Ejemplo 4: Fabricación de polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave tal como se produce con un molino pendular según los métodos de la invención
Los productos de fibrocemento curados en autoclave, disponibles como Cedral y Tectiva en Eternit NV Bélgica, primero fueron pretriturados de tal manera que no tuvieran un tamaño mayor que 2 por 2 cm. La humedad total del material de residuos de fibrocemento curado pretriturado, en este caso, un material de fibrocemento curado al aire, era de aproximadamente el 5 %-6 % en peso basado en el peso seco.
El porcentaje en peso basado en el peso seco es la diferencia de peso entre el material en forma de muestras y el material secado en un horno ventilado a 105 °C hasta obtener un peso constante.
Este material pretriturado se introdujo a un caudal de aproximadamente 350 kg/h a aproximadamente 800 kg/h en un molino de rodillos de tipo molino pendular del grupo Poittemill (FR), en el que el material se trituró a una velocidad de rotación de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 400 tr/min. Para compensar la humedad del material pretriturado, se introdujo aire caliente (a una temperatura entre aproximadamente 20 °C y aproximadamente 100 °C) junto con el material pretriturado, para suprimir instantáneamente la humedad del material pretriturado y del polvo de fibrocemento molido obtenido.
Así, se obtuvo el material de fibrocemento curado triturado, del cual se obtuvo la curva de distribución del tamaño de partícula, medida mediante difracción de haz de láser en material seco dispersado a 3 bares mediante un aparato Malvern Mastersizer 2000.
Este polvo de fibrocemento obtenido por molienda pendular tenía una buena consistencia (no lanosa ni esponjosa), una densidad aparente adecuada (entre aproximadamente 1000 kg/m3 y aproximadamente 1300 kg/m3) y una buena distribución de partículas para ser utilizado para la fabricación de productos de fibrocemento fresco. Sin quedar ligados a teoría o hipótesis alguna, los presentes inventores creen que la molienda pendular tal como se utiliza en los métodos según la presente invención proporciona un polvo de residuos de fibrocemento triturado novedoso y mejorado, porque con esta técnica los residuos de fibrocemento se aplastan o aplanan, a diferencia de otras técnicas de molienda que generalmente muelen por machacamiento o trituración.
Ejemplo 5: Fabricación de tejas de fibrocemento curadas al aire que comprenden del 5 % M al 15 % M de polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave producido según los métodos de la invención
Los polvos de residuos de fibrocemento curado en autoclave derivados de productos Cedral y productos de fibrocemento Tectiva, obtenidos como se describe en el ejemplo 4, se utilizaron para producir tejas de fibrocemento fresco, es decir, productos de fibrocemento fresco curado al aire.
Para la fabricación de tejas de fibrocemento, normalmente se utiliza la siguiente formulación de una suspensión acuosa de fibrocemento:
- del 73 al 80 % M de cemento, como el cemento Portland
- del 3 al 4 % M de fibras de celulosa (como pulpa Kraft sin blanquear de madera blanda)
- del 1,5 al 1,9 % M de fibras de poli(alcohol vinílico)
- del 10 al 18 % M de relleno carbonáceo (generalmente caliza)
- y opcionalmente una cantidad pequeña de otros aditivos.
% M se refiere a la masa del componente respecto a la masa total de todos los componentes excepto el agua libre, es decir, la materia seca.
Se produjo una serie de 6 muestras de suspensión de ensayo (ver la tabla 4 a continuación: muestras 17, 18, 20, 21, 22 y 23), en las que al menos parte o la totalidad del relleno carbonáceo, o al menos parte del cemento, o parte del relleno carbonáceo y del cemento, se reemplazó por el polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave obtenido utilizando el método de trituración explicado en el ejemplo 4. Además, se produjeron 2 muestras de suspensión de referencia (ver la tabla 4 a continuación: muestras 16 y 19) que no contenían polvo de residuos triturado curado en autoclave.
Así, se obtuvieron las siguientes 8 formulaciones de suspensión de fibrocemento:
Tabla 4 -% M de formulaciones FC de las muestras 16 a 23 (PVA: fibra de poli(alcohol vinílico) Kuraray A8; Celulosa: Solombala UKP 60°SR; Sílice de combustión condensada: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.;
R ll n : l i 2 1 rm A m n : EMI 42 N BR A Lixh
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Las formulaciones de suspensión de fibrocemento que se presentan en la tabla 4 se usaron para proporcionar láminas de fibrocemento verde en una máquina de fabricación Hatschek de última generación. La mitad de las láminas verdes se prensaron a 230 kg/cm2 y se curaron al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales. La otra mitad de las láminas verdes se dejó sin prensar y se curó al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales.
Las láminas formadas curadas al aire fueron analizadas por sus características físico-mecánicas, es decir, módulo de ruptura (MDR). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
La densidad de las muestras se midió saturando primero las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
Por último, se determinó la absorción de agua medida por una prueba de Karsten. La prueba se realizó tanto en condiciones de secado al aire como saturadas de agua (la condición de secado al aire se obtiene acondicionando las muestras en un horno ventilado a 40 °C durante 3 días; la condición de saturadas de agua se obtiene por inmersión de las muestras en agua corriente a temperatura ambiente y presión atmosférica durante 3 días).
Para cada una de las muestras secadas al aire y saturadas de agua se determinó el espesor de la muestra. Posteriormente, se fijó un tubo de Karsten en una región central de cada muestra usando silicona. Después de 24 horas, el tubo de Karsten se rellenó con agua desmineralizada y se cerró para evitar la evaporación. La absorción de agua (es decir, el volumen de agua absorbido del tubo de Karsten por la muestra) se determinó después de 1,2, 4, 6, 8, 24, 32 y 48 horas.
Los resultados se presentan en las figuras 14 a 16.
Como puede deducirse del gráfico en la figura 14, que representa la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR) de las 6 muestras de ensayo diferentes (17, 18, 20, 21, 22 y 23 cuya formulación se presenta en la tabla 4) y las dos muestras de referencia (16 y 19 cuya formulación se presenta en la tabla 4), se puede observar que la resistencia a la flexión normalizada por densidad o módulo de ruptura (MDR/d2) en las muestras de ensayo no es significativamente diferente al MDR/d2 de las muestras de referencia. Esto significa que las muestras que comprenden el polvo de residuos de fibrocemento triturado en cantidades de entre el 5 % M y el 15 % M producido según los métodos de la presente invención tienen una resistencia mecánica comparable con respecto a las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos.
Además, como se representa en la figura 15, la densidad de las muestras de ensayo 17, 18, 20, 21, 22 y 23, en las que parte o todo el relleno y/o parte del cemento fue reemplazado por el polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave de la invención, fue significativamente menor en comparación con las muestras de referencia que no contenían polvo de residuos. De hecho, la densidad disminuye gradualmente cuando se añade más polvo de fibrocemento triturado en sustitución del relleno y/o cemento. Este es un hallazgo muy importante, ya que una menor densidad está directamente relacionada con una menor masa de los productos resultantes, lo que facilita mucho la manipulación, manejabilidad e instalación de los productos para los usuarios finales.
Por último, basándose en los resultados de las pruebas de Karsten como se presentan en la figura 16, se puede concluir que la adición de polvo de residuos de fibrocemento curado en autoclave en cantidades del 5 % M al 10 % M en sustitución del cemento o material de relleno no tiene un efecto significativamente importante en la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado.
Por tanto, de lo anterior se puede concluir que los productos de fibrocemento que comprenden del 5 % M al 15 % M de polvo de residuos de fibrocemento triturado curado en autoclave producido por los métodos de la presente invención actúan significativamente mejor que los productos de fibrocemento de referencia que no contienen polvo de residuos triturado. De hecho, la resistencia mecánica y la absorción de agua de los productos de fibrocemento curado al aire que contienen polvo de residuos triturado no cambia en comparación con los productos de fibrocemento curado al aire que no contienen residuos, mientras que la densidad disminuye significativamente en los productos que contienen residuos frente a los que no los contienen.
Ejemplo 6: Fabricación de tejas de fibrocemento curadas al aire que comprenden del 20 % M al 40 % M de polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave producido según los métodos de la invención
Los polvos de residuos de fibrocemento curado en autoclave derivados de productos Cedral y productos de fibrocemento Tectiva, obtenidos como se describe en el ejemplo 4, se utilizaron para producir tejas de fibrocemento fresco, es decir, productos de fibrocemento fresco curado al aire.
Para la fabricación de tejas de fibrocemento, normalmente se utiliza la siguiente formulación de una suspensión acuosa de fibrocemento:
- del 73 al 80 % M de cemento, como el cemento Portland
- del 3 al 4 % M de fibras de celulosa (como pulpa Kraft sin blanquear de madera blanda)
- del 1,5 al 1,9 % M de fibras de poli(alcohol vinílico)
- del 10 al 18 % M de relleno carbonáceo (generalmente caliza)
- y opcionalmente una cantidad pequeña de otros aditivos.
% M se refiere a la masa del componente respecto a la masa total de todos los componentes excepto el agua libre, es decir, la materia seca.
Se produjo una serie de 6 muestras de suspensión de ensayo (ver la tabla 5 a continuación: muestras 25 a 30), en las que al menos parte o la totalidad del relleno carbonáceo, o al menos parte del cemento, o parte del relleno carbonáceo y del cemento, se reemplazó por el polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave obtenido utilizando el método de trituración explicado en el ejemplo 4. Además, se produjeron 2 muestras de suspensión de referencia (ver la tabla 5 a continuación: muestras 24 y 31) que no contenían polvo de residuos triturado curado en autoclave.
Así, se obtuvieron las siguientes 8 formulaciones de suspensión de fibrocemento:
Tabla 5 - % M de formulaciones FC de las muestras 24 a 31 (PVA: fibra de poli(alcohol vinílico) Kuraray A8; Celulosa: Solombala UKP 60°SR; Sílice de combustión condensada: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.;
R ll n : l i 2 1 rm A m n : EMI 42 N BR A Lixh
Figure imgf000018_0001
Las formulaciones de suspensión de fibrocemento que se presentan en la tabla 5 se usaron para proporcionar láminas de fibrocemento verde en una máquina de fabricación Hatschek de última generación. La mitad de las láminas verdes se prensaron a 230 kg/cm2 y se curaron al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales. La otra mitad de las láminas verdes se dejó sin prensar y se curó al aire sometiéndolas a un curado a 60 °C durante 8 horas, y luego se curaron en condiciones ambientales.
Las láminas formadas curadas al aire fueron analizadas por sus características físico-mecánicas, es decir, módulo de ruptura (MDR). El módulo de ruptura (MDR; expresado en Pa = kg/m.s2) se midió utilizando un aparato UTS/INSTRON (tipo 3345; cel=5000N).
La densidad de las muestras se midió saturando primero las muestras durante 72 horas en agua corriente. Posteriormente se determinó el peso de las muestras tanto en condiciones saturadas como sumergidas. Después de eso, las muestras se colocaron a secar durante 48 horas a aproximadamente 105 °C. Para cada una de las muestras secas se volvió a determinar el peso. La densidad (X) de cada muestra se calculó dividiendo el peso seco (C) por la diferencia entre el peso sumergido (B) y el peso saturado (A), según la siguiente fórmula: X = C/(A-B).
Por último, se determinó la absorción de agua medida por una prueba de Karsten. La prueba se realizó tanto en condiciones de secado al aire como saturadas de agua (la condición de secado al aire se obtiene acondicionando las muestras en un horno ventilado a 40 °C durante 3 días; la condición de saturadas de agua se obtiene por inmersión de las muestras en agua corriente a temperatura ambiente y presión atmosférica durante 3 días).
Para cada una de las muestras secadas al aire y saturadas de agua se determinó el espesor de la muestra. Posteriormente, se fijó un tubo de Karsten en una región central de cada muestra usando silicona. Después de 24 horas, el tubo de Karsten se rellenó con agua desmineralizada y se cerró para evitar la evaporación. La absorción de agua (es decir, el volumen de agua absorbido del tubo de Karsten por la muestra) se determinó después de 1,2, 4, 6, 8, 24, 32 y 48 horas.
Los resultados se presentan en las figuras 17 a 20.
Como puede deducirse del gráfico en la figura 17, que representa la resistencia a la flexión normalizada por densidad (módulo de ruptura; MDR) de las 6 muestras de ensayo diferentes (17 a 22 cuya formulación se presenta en la tabla 5) y las dos muestras de referencia (16 y 23 cuya formulación se presenta en la tabla 5), se puede concluir que la densidad normalizada resistencia a la flexión o módulo de ruptura (MDR/d2) es mayor en las muestras de ensayo en comparación con las muestras de referencia, especialmente cuando las muestras están prensadas. Esto significa que las muestras que comprenden el polvo de residuos de fibrocemento triturado en cantidades de entre el 20 % M y el 40 % M producido según los métodos de la presente invención tienen una mayor resistencia que las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos. Los mejores resultados se obtuvieron cuando se prensaron las muestras.
Además, como se representa en la figura 18, la densidad de las muestras de ensayo 17 a 22, en las que parte o todo el relleno y/o parte del cemento fue reemplazado por el polvo de fibrocemento triturado curado en autoclave de la invención, fue significativamente menor en comparación con las muestras de referencia 16 y 23, que no contienen polvo de residuos. De hecho, la densidad disminuye gradualmente cuando se añade más polvo de fibrocemento triturado en sustitución del relleno y/o cemento. Este efecto se observó tanto en muestras prensadas como sin prensar cuando se compararon respectivamente con las correspondientes muestras de referencia prensadas y sin prensar. Este es un hallazgo muy importante, ya que una menor densidad está directamente relacionada con una menor masa de los productos resultantes, lo que facilita mucho la manipulación, manejabilidad e instalación de los productos para los usuarios finales.
Por último, basándose en los resultados de las pruebas de Karsten como se presentan en las figuras 19 y 20, se puede concluir que la adición de polvo de residuos de fibrocemento curado en autoclave en cantidades del 20 % M en sustitución del cemento o material de relleno no tiene un efecto sobre la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado. Los mejores resultados se obtienen cuando se prensan las muestras. Sin embargo, la adición de polvo de residuos de fibrocemento curado en autoclave en cantidades superiores, por ejemplo, al 30 % M o al 40 % M en sustitución del cemento o material de relleno, genera un aumento en la absorción de agua en comparación con las muestras de referencia que no contienen polvo de residuos de fibrocemento triturado.
Por tanto, de lo anterior se puede concluir que los productos de fibrocemento que comprenden del 15 % M al 40 % M de polvo de residuos de fibrocemento triturado producido por los métodos de la presente invención que comprenden la etapa de prensado antes de la etapa de curado, tienen un rendimiento comparable al de los productos de fibrocemento que no contienen polvo de residuos triturado y tienen un rendimiento significativamente mejor que el de los productos de fibrocemento sin prensar que contienen las mismas cantidades de residuos triturados.
De las imágenes de los productos curados al aire fabricados como se describe en los presentes ejemplos, se puede observar que estos productos contienen residuos de fibrocemento curado en autoclave. De hecho, solo el material curado en autoclave normalmente contiene partículas de cuarzo blanco, y dichas partículas de cuarzo también están presentes en los productos curados al aire reciclados producidos según los métodos de la invención (ver la figura 20), pero no están presentes en los productos frescos curados al aire (ver la figura 21).
Debe entenderse que aunque se han analizado realizaciones y/o materiales preferidos para proporcionar realizaciones según la presente invención, se pueden realizar diversas modificaciones o cambios sin apartarse del alcance de esta invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método para la fabricación de productos de fibrocemento curado al aire, que comprende al menos las etapas de:
(a) proporcionar polvo de fibrocemento curado triturando el material de fibrocemento curado;
(b) proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento mezclando al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y dicho material de fibrocemento curado triturado como materia prima y en donde dicho material de fibrocemento curado triturado está presente en una cantidad del 5 al 40 % M, refiriéndose la unidad % M al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición;
(c) formar la suspensión en una lámina de fibrocemento verde;
(d) prensar dicha lámina de fibrocemento verde con una presión de entre 100 kg/cm2 y 300 kg/cm2; y
(e) curar al aire dicha lámina de fibrocemento verde prensado proporcionando así un producto de fibrocemento curado al aire.
2. El método según la reivindicación 1, en donde dicha etapa (b) de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de manera que el polvo de fibrocemento curado esté presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 35 % M, refiriéndose la unidad % M al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición.
3. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde dicha etapa (b) de proporcionar una suspensión acuosa de fibrocemento comprende mezclar al menos agua, aglutinante cementoso, fibras naturales o sintéticas y el polvo de fibrocemento curado, de manera que el polvo de fibrocemento curado esté presente en la suspensión acuosa de fibrocemento en una cantidad de entre aproximadamente un 5 % M y aproximadamente un 15 % M, refiriéndose la unidad % M al porcentaje en masa del componente frente a la masa seca total de la composición.
4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha etapa (d) de prensado de dicha lámina de fibrocemento verde comprende comprimir dicha lámina de fibrocemento verde durante un período de tiempo de entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 15 minutos.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha etapa (d) de prensado de dicha lámina de fibrocemento verde comprende comprimir dicha lámina de fibrocemento verde por medio de al menos una o más prensas mecánicas.
6. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicha etapa (d) de prensado de dicha lámina de fibrocemento verde comprende comprimir dicha lámina de fibrocemento verde por medio de al menos una o más prensas para bloques.
7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha etapa (a) de proporcionar polvo de fibrocemento curado comprende triturar un producto de fibrocemento curado al aire.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha etapa (a) de proporcionar polvo de fibrocemento curado comprende triturar un producto de fibrocemento curado en autoclave.
9. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicha etapa (a) de proporcionar polvo de fibrocemento curado comprende triturar un producto de fibrocemento curado usando un molino de péndulo.
10. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la presión en dicha etapa (d) está en el intervalo de 180 kg/cm2 a 250 kg/cm2.
11. Un producto de fibrocemento curado al aire obtenido usando los métodos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. El producto de fibrocemento curado al aire según la reivindicación 11, que es una lámina de fibrocemento ondulada.
13. El uso de un producto de fibrocemento curado al aire según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12 como material de construcción.
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