ITRM960447A1 - Miscuglio accelleratore per composizioni cementizie per applicazione a spruzzo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo "Miscuglio acceleratore per composizioni cementizie per applicazione a spruzzo"."

Acceleratori per Composizioni Cementizie Questa invenzione si riferisce ad acceleratori per composizioni cementizie che devono essere applicati a spruzzo.

L'applicazione a spruzzo di composizioni cementizie a substrati come a superfici di pietre è una tecnologia ben conosciuta. La necessità che la composizione sia sufficientemente fluida per essere trasportata ad un ugello a spruzzo e che indurisca molto rapidamente non appena venga in contatto con il substrato viene soddisfatta mediante l'iniezione allo ugello di un acceleratore. Acceleratori tradizionali hanno compreso sostanze quali il "vetro di acqua" (silicato di sodio), l'alluminato di sodio, il cloruro di calcio e gli idrossidi di metalli alcalini. Mentre questi materiali hanno manifestato una buona prestazione la natura notevolmente alcalina di molti di essi ha determinato condizioni in vicinanza delle operazioni di spruzzo, in modo particolare negli spazi chiusi come i tunnel, molto spiacevoli, causando la necessità di indumenti protettivi.

Come conseguenza si è manifestato un considerevole interesse nello sviluppo di acceleratori privi di alcali per le composizioni cementizie applicabili a spruzzo. Un esempio è la utilizzazione di miscele che comprendono idrossido di alluminio. Per esempio il Brevetto Europeo 0 076 927 descrive un acceleratore privo di alcali il quale comprende idrossido di alluminio in combinazione con uno o più sali di alluminio solubili. L'idrossido di alluminio si comporta bene ma presenta un grosso inconveniente in quanto le dispersioni acquose di idrossido di alluminio (pronte per una immediata utilizzazione) non sono stabili durante la conservazione, diventando inutili dopo solamente alcuni giorni.

E' stato adesso scoperto che una combinazione di alcuni composti di alluminio con alcuni acidi permette la preparazione di una miscela stabile alla conservazione. In aggiunta essa permette anche il raggiungimento di una superiore prestazione a bassi livelli di alcalinità. Viene conseguentemente fornita, secondo la presente invenzione, un miscuglio acceleratore per una composizione cementizia applicabile a spruzzo, miscuglio che comprende un composto scelto tra idrossido di alluminio ed idrossiolfato di alluminio ed una sostanza acida la quale sostanzialmente non reagisce con il composto.

L'idrossido di alluminio e l'idrossisolfato di alluminio utilizzati in questa invenzione sono materiali commerciali facilmente disponibili. Lo idrossiolfato si comporta particolarmente bene ed è il materiale preferito per gli obiettivi della invenzione. Un esempio tipico del materiale è il "Gezedral" L (marchio commerciale) della Giulini Chemie GmbH, Ludwigshafen/Rhein, Germania.

Per "sostanza acida" si intende una sostanza la quale in soluzione acquosa abbia un pH inferiore rispetto a 7. E' essenziale per gli obiettivi di questa invenzione che la sostanza sia almeno leggermente solubile in acqua. Inoltre è essenziale che la sostanza acida sostanzialmente non reagisca con il composto; con ciò si intende che, mentre un leggero grado di reazione non è deleterio, non dovrebbe essere presente un sostanziale grado di reazione che cambi la natura essenziale del composto. Preferibilmente non più del 10 per cento del composto reagirà con la sostanza acida. Su questa base molti degli acidi minerali forti non possono essere utilizzati nella realizzazione di questa invenzione. Acidi inorganici relativamente deboli come l'acido borico forniscono buoni risultati.

Tuttavia per gli obiettivi di questa invenzione le sostanze acide preferite sono organiche. Una sostanza organica per impiego in questa invenzione presenta le seguenti caratteristiche:

1. Essa possiede almeno due atomi di carbonio (comprendendo gli atomi di carbonio di qualsiasi gruppo carbossilico presente);

2. Essa possiede una acidità derivata dalla presenza sulla stessa di almeno un gruppo carbossilico e/o di almeno un gruppo di acido solfonico.

E' essenziale che l'aggiunta tra lo 0,05 e il 5 per cento in peso della composizione totale del composto organico ad una miscela di idrossido di alluminio/idrossisolfato di alluminio al 25 per cento ed il rimanente acqua possa produrre un miscuglio con pH inferiore rispetto a 7, preferibilmente tra 4 e 6. In questa maniera grandi molecole come polimeri che contengono relativamente pochi gruppi acidi non sono composti organici utilizzabili per gli obiettivi di questa invenzione.

I composti che forniscono i migliori risultati sono gli acidi alcanoici - Cg, in maniera particolare l'acido etanoico (acetico). Buoni risultati sono inoltre forniti da numerosi acidi bicarbossilici, in modo particolare acido ossalico, adipico, succinico e glutarico. I composti che contengono acido solfonico che forniscono buoni risultati comprendono acido ammido solfonico, acido benzene solfonico ed acido metano solfonico.

I composti organici possono essere in forma solida od in forma liquida. Poiché la miscela viene generalmente aggiunta come soluzione acquosa o dispersione acquosa all'ugello, i componenti della miscela vengono mescolati nell'acqua nelle appropriate concentrazioni e successivamente vengono iniettati nell'ugello. Le proporzioni dei componenti in peso sono idrossido di alluminio/idrossisolfato di alluminio 10-35 per cento, composto organico 0,1 - 10 per cento ed acqua 50-90 per cento. Gli intervalli preferiti sono 20-30 per cento, 0,5-5 per cento e 65-80 per cento rispettivamente. E' una particolare caratteristica di questa invenzione che una miscela liquida pronta per l'impiego (oppure un concentrato liquido adatto per essere diluito) sia stabile alla conservazione per lunghi periodi.

In aggiunta a questi componenti essenziali possono essere aggiunti altri componenti che migliorano la composizione in una qualche maniera. Uno di tali componenti è il glicole etilenico, aggiunto tipicamente ad un tasso fino al 30 per cento in peso della composizione totale. Questo è di aiuto nello stabilizzare la composizione.

Altri componenti aggiuntivi possono migliorare le proprietà delle composizioni cementizie spruzzate. Due di questi sono ammine e polimeri che comprendono funzioni carbossiliche. Le ammine sono preferibilmente alcanol ammine, specialmente dietanol ammine e trietanol ammine, presenti preferibilmente in una misura dallo 0,1 al 5 per cento, preferibilmente dallo 0,5 al 2 per cento in peso della miscela totale.

I polimeri utili in questo aspetto dell'invenzione sono rappresentati da un qualsiasi polimero che porta funzioni carbossiliche pendenti. La funzione carbossilica può essere un gruppo carbossilico ed un qualsiasi polimero avente tali gruppi e che soddisfano gli altri parametri descritti in questa sede sarà funzionante in questa invenzione. Esempi comprendono acido poli (acrilico) ed acido poli-(metacrilico) e miscele degli stessi e copolimeri di acido (met)acrilico con altri comonomeri. Tuttavia polimeri preferiti sono del tipo a pettine, cioè polimeri comprendenti una catena polimerica principale (la cui natura chimica è generalmente irrilevante al funzionamento dell'invenzione) con funzioni contenente gruppi carbossilici pendenti dagli stessi. Le funzioni possono essere con una lunghezza fino a 100 unità e possono comprendere residui di monomeri per esempio di acido (met)acrilico, acido maleico od acido fumarico. E' preferito che le funzioni possano essere completamente costituite da residui di acido (met)acrilico.

Una preferita catena principale è un polimero di addizione casuale, uno dei monomeri dei quali comprende, prima della polimerizzazione, più di uno, preferibilmente due doppi legami polimerizzabili. Un monomero preferito con più di un doppio legame è il butadiene ed un copolimero preferito è un copolimero di stirene-butadiene. Ad un tale copolimero (il quale può possedere pendenti e/o in catena doppi legami polimerizzabili) possono essere copolimerizzati ad innesto monomeri contenenti gruppi carbossilici come acido acrilico, acido metacrilico, acido maleico od acido fumarico. Esempi di copolimeri preferiti sono stirene-butadiene copolimerizzati con acido acrilico e terpolimero di stirene/butadiene/acido maleico (o fumarico)

I polimeri di questa invenzione hanno pesi molecolari superiori rispetto a 20000 e sono solidi a temperatura ambientale. Essi inoltre posseggono una solubilità limitata in acqua, essendo al massimo dispersibili (mai completamente solubili), ma sono notevolmente solubili in mezzi alcalini (come una miscela cementizia fluida). Nel caso dell'acido (met)-acrilico e dei polimeri che sono intrinsecamente solubili in acqua, è possibile preparare tali polimeri in una forma tale che venga raggiunta la necessaria solubilità, per esempio in forma particellare. Essi sono aggiunti alla miscela cementizia come una dispersione acquosa in maniera tale che la quantità del polimero in peso sul cemento sia dallo 0,01 per cento fino al 3 per cento.

Esempi tipici di appropriati materiali commerciali sono quelli disponibili sotto il marchio commerciale di "Synthomer" (dalla Synthomer Chemie GmbH, Francoforte/Meno, Germania). Un esempio appropriato in maniera particolare è il "Synthomer" 9523 (un copolimero di acido metacrilico-stirene). Un altro prodotto commerciale utilizzabile è il "Polyacryl" AD (dalla Polygon Chemie AG, Olten, Svizzera).

La combinazione di idrossido di alluminio-/idrossisolfato di alluminio, ammina e polimero come descritto precedentemente in questa sede per impiego nelle composizioni cementizie a spruzzo viene descritta nella corrispondente domanda di brevetto Britannico 9 416 114, i contenuti della quale sono incorporati in questa sede come riferimento. E' stato adesso scoperto che l'inclusione di un composto organico come descritto precedentemente in questa sede dà come risultato miglioramenti significativi nelle proprietà come lo sviluppo della resistenza. L'invenzione conseguentemente fornisce un procedimento per lo spruzzo di una composizione cementizia sopra un substrato da un ugello, procedimento comprendente l'aggiunta della composizione all'ugello di una miscuglio acceleratore come definito precedentemente in questa sede. Inoltre l'invenzione fornisce una composizione cementizia spruzzata sopra un substrato, comprendente un miscuglio acceleratore come precedentemente descritto in questa sede.

L'invenzione viene ulteriormente descritta con riferimento agli esempi seguenti.

Esempi 1 - 36

Una composizione standard di malta è stata preparata per mezzo del mescolamento dei seguenti componenti:

sabbia standard (DIN EN 196-1) 1800 parti cemento portland 450 parti acqua 200 parti superplasticizzante* 4,5 parti additivo di acido organico 18 parti *"Rheobuiic/" (marchio commerciale) 3520 dalla MBT (Svizzera)

L'additivo di acido organico è un miscuglio di acqua, di un acido organico e di un idrossisolfato di alluminio disponibile commercialmente ("Gezedral" L (marchio commerciale) della Giulini Chemie GmbH). Gli acidi utilizzati possono essere trovati elencati nelle Tabelle 1 - 4 in seguito in queste sede. In aggiunta a questi materiali fondamentali possono anche essere presenti materiali che sono identificati nelle Tabelle 1 - 4:

DEA - dietanol ammina

TEA - trietanol ammina

Rh 3520 - "Rheobuild" (marchio commerciale) 3520, superplasticizzante di copolimero di stireneanidride maleica.

copolimero - "Synthomer" 9523, copolimero acrilico

Rh 3040 - "Rheobuild" 3520, superlasticizzante di copolimero di stirene-anidride maleica.

Al - "Gezedral" L, idrosolfato di alluminio Melment - "Melment" (marchio commerciale), superplasticizzante di melammina solfonato.

L'acido poliacrilico utilizzato negli Esempi 3, 28, 29, 30, 34, 35 e 36 ha un peso molecolare medio ponderale di 5000.

L'additivo di acido organico è stato preparato come segue:

L'acido è stato aggiunto all'acqua sotto agitazione. Quando lo stesso era disciolto, l'alcanol ammina (quando impiegata) ed il copolimero (quando impiegato) è/sono stati aggiunti e l'agitazione è stata continuata fino a quando la miscela non era omogenea. Il plasticizzante (quando utilizzato) è stato successivamente aggiunto sotto agitazione. Questa miscela è stata agitata per 3 minuti. Finalmente è stato aggiunto con continuità sotto agitazione l'idrossisolfato di alluminio.

Le composizioni di malta sono state provate per il tempo di consolidamento e per la resistenza alla compressione ed i risultato sono mostrati nelle Tabelle 1-4.

Esempi 37 - 40

Numerose composizioni basate su idrossisolfato di alluminio sono state preparate utilizzando i materiali elencati nella Tabella 5 e sono state valutate per la stabilità alla conservazione. Le composizioni sono state provate a due differenti temperature, 20 C e 35 C, durante numerosi giorni ed i procedimenti di prova sono stati il pH, il tempo DIN No. 4 in tazza Ford e la viscosità Broo field (alberino No. 1 a 50 giri al minuto per materiali a bassa viscosità (inferiore rispetto a 200 mPas), No. 2 a 50 giri al minuto per viscosità superiori rispetto a 200 mPas e No. 7 a 20 giri al minuto per le creme). I risultati sono mostrati nelle Tabelle 6 e 7.

Tabella 5

Esempio No. 37 38 39 40

"Gezedral" L 30,00 30,00 30,00 30,00 acido acetico 1, 00

acido ossalico 1,00

acido tartarico 8,00

"Synthomer" 12,00 12,00 12,00 12,00 "Rheobuild" 3520 4,00 4,00 4,00 4,00

antischiuma* 0,05 0,05 0, 05 0,05

acqua 52, 95 52,95 52,95 53,95 * "a i a " (marchio commerciale) (a i chiuma a ba di ilico e ma eriale a ivo al er ce o) Tabella 6

20 C

Esempio No, 37 38 39 40 PH al mescolamento 5.0 5,5 5,5 6,2 dopo 1 giorno 5,3 5, 8 5,6 6,3 dopo 7 giorni 5,6 6, 0 5,9 5,6 tazza al mescolamento 17.00 15,00 15,00 -Ford dopo 1 giorno 17.00 15,00 15,00 -(sec.) dopo 7 giorni 18.00 17,00 15,00 -Viscosità Broo^field (mPas)

al mescolamento 51.00 44,00 45,00 5400 dopo 1 giorno 51.00 44,00 45,00 -dopo 7 giorni 96.00 92,00 44,00 5600 Tabella 7

35 C

Esempio No. 37 38 39 40 pH al mescolamento 5,0 5,5 5, 0 6,1

dopo 1 giorno 5,0 5,5 5,0 6,1 dopo 7 giorni 5,6 6,0 5,9 5,6 tazza al mescolamento 17,00 15,00 15,00 -Ford dopo 1 giorno 17,00 15,00 15, 00 -(sec.) dopo 7 giorni 39,00 47,00 23,00 -Viscosità Broovcfield (mPas)

al mescolamento 51,00 44,00 45,00 54000 dopo 1 giorno 51,00 44,00 45,00

dopo 7 giorni 204,00 496,00 140,00 120000 Ε' possibile vedere che la viscosità del materiale dell'Esempio 40 è inizialmente elevata ed aumenta considerevolmente, mentre le composizioni secondo l'invenzione rimangono fluide. Non sono presenti misure con la tazza Ford per il materiale dello Esempio 40 in quanto esso è troppo viscoso attraverso la tazza Ford. Una caratteristica delle composizioni della presente invenzione è che dopo sette giorni il pH aumenta leggermente e quindi si stabilizza, rimanendo sostanzialmente inalterato a questo valore per parecchi mesi.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Miscuglio acceleratore per una composizione cementizia a spruzzo, comprendente un composto scelto tra idrossido di alluminio ed idrossisolfato di alluminio e (b) una sostanza acida che sostanzialmente non reagisce con il composto.
2. 2. Miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la sostanza acida è un acido organico debole.
3. 3. Miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la sostanza acida è una sostanza organica che a) possiede almeno due atomi di carbonio (comprendendo gli atomi di carbonio di un qualsiasi gruppo carbossilico presente) ; e b) deriva la sua acidità dalla presenza sulla stessa di almeno un gruppo carbossilico e/o almeno un gruppo di acido solfonico.
4. 4. Miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che la sostanza acida è un acido alcanoico C1~C6.
5. 5. Miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che la sostanza acida è scelta dal gruppo costituito da acido ossalico, adipico, succinico, glutarico, ammido solfonico, benzene solfonico e metano solfonico.
6. 6. Miscuglio acceleratore secondo ciascuna delle rivendicazioni 1-5 caratterizzato dal fatto che la miscela inoltre comprende glicole etilenico fino al 30 per cento in peso della miscela totale.
7. 7. Miscuglio acceleratore secondo ciascuna delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la miscela comprende anche almeno uno di ammine e polimeri comprendenti funzioni carbossiliche .
8. 8. Miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il polimero è del tipo a pettine con funzioni contenenti gruppi carbossilici che dipendono dallo stesso.
9. 9. Procedimento per spruzzare una composizione cementizia sopra un substrato da un ugello, comprendente l'aggiunta alla composizione all'ugello di una miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 1.
10. 10. Composizione cementizia spruzzata sopra un substrato comprendente una miscuglio acceleratore secondo la rivendicazione 1