MX2014011239A - Espuma mineral aislante. - Google Patents

Espuma mineral aislante.

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Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de espumas minerales aislantes producidas a partir de una lechada de cemento y una espuma acuosa. La invención también se refiere a la espuma mineral obtenida por este proceso, sus usos y elementos de construcción producidos con esta espuma mineral.

Description

ESPUMA MINERAL AISLANTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para la producción de espumas minerales aislantes con una base de cemento, para las espumas minerales así obtenidas y para elementos de construcción que comprenden estas espumas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Generalmente, la espuma mineral es muy ventajosa para muchas aplicaciones debido a sus propiedades de aislamiento térmico. La espuma mineral es un material en forma de espuma. Este material es generalmente más ligero que el hormigón típico debido a sus poros o espacios vacíos. También se conoce como cemento espuma. Estos poros o espacios vacíos se deben a la presencia de aire en la espuma mineral y pueden estar en forma de burbujas. Con 1 m3 de materia prima es posible producir aproximadamente 5 m3 de un producto terminado, es decir, un material en donde el 20 % es material y el 80 % es aire (esto es válido para un elemento con una densidad de aproximadamente 400 kg/m3).
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Cuando la espuma mineral se vierte en un elemento de altura considerable, la espuma mineral puede bajarse debido a una falta de estabilidad en la espuma mineral durante el ajuste. Estos problemas de asentamiento de la espuma pueden deberse a los fenómenos de coalescencia, a los fenómenos de maduración de Ostwaid o a los fenómenos de escurrimiento, siendo este último mayor, en particular debido a la fuerza ejercida por el peso.
Por lo tanto, la dificultad en la producción de espumas minerales es producir espuma mineral estable lo cual reduce estos problemas de asentamiento. Sin embargo, los procesos conocidos no son capaces de proporcionar espumas minerales suficientemente estables.
Con el fin de cumplir con los requisitos de los usuarios, se ha hecho necesario encontrar un nuevo medio para producir espuma mineral altamente estable, es decir que mantenga su estabilidad sin importar la altura determinada.
Por lo tanto, el problema que la invención pretende resolver es el de encontrar un proceso para la producción de espuma mineral estable, que no se baje, o sólo ligeramente, cuando la espuma se vierta de manera vertical.
La invención se refiere a un proceso para la producción de una espuma mineral con una densidad de 100 a 600 kg/m3, producida a partir de una lechada de cemento espumado así como la espuma mineral obtenida por este proceso.
De conformidad con otra característica de la invención, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar como material de construcción o material aislante. Por ejemplo, la espuma mineral puede verterse entre dos paneles de placas de yeso, o entre dos paredes de ladrillos o entre dos paredes de hormigón de soporte.
La invención también se refiere a elementos de construcción que comprenden una espuma mineral de conformidad con la invención.
La presente invención pretende proporcionar un nuevo proceso que tiene una o más de las siguientes características: - el proceso es universal, es decir hace posible producir una espuma mineral estable a partir de cualquier tipo de cemento; - el proceso es fácil de implementar; - el proceso puede ser fácilmente transportado a cualquier sitio o a pie de obra; - el proceso hace posible la implementación de una espuma mineral de manera continua. Por lo tanto es posible producir la espuma mineral de manera continua y verter esta espuma sin interrupción.
La presente invención también pretende proporcionar nuevas espumas minerales que tienen una o más de las siguientes características: - la espuma mineral de conformidad con la invención tiene excelentes propiedades de estabilidad. En particular, es posible obtener espuma que no se baje o sólo muy ligeramente cuando la espuma se vierta de manera vertical o desde una altura considerable. Por ejemplo, la espuma mineral de conformidad con la invención no se baja o sólo muy ligeramente cuando se vierte de manera vertical desde una altura mayor o igual a 2 metros; - la espuma mineral de conformidad con la invención tiene excelentes propiedades térmicas, y en particular una muy baja conductividad térmica. Es altamente deseable para reducir la conductividad térmica en materiales de construcción ya que esto hace posible obtener un ahorro de energía en calefacción para edificios de oficinas o residenciales. Por otro lado, esta disminución hace que sea posible reducir puentes térmicos, particularmente en la construcción de edificios de varios pisos de altura y diseñados con aislante térmico interior, en particular los puentes térmicos se reducen en los pisos intermedios.
Proceso: La invención se refiere a un proceso para la producción de una espuma mineral que comprende las siguientes etapas: (i) preparar por separado una o más lechadas de cemento y una espuma acuosa para lo cual la D50 de las burbujas es menor o igual a 400 pm; (ii) homogeneizar esta o estas lechadas de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado; (iii) verter la lechada de cemento espumado y dejarlo para que fragüe.
El proceso para la producción de una espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar en un sistema discontinuo o continuo.
En la etapa (i), la lechada o lechadas pueden prepararse usando mezcladores normalmente usados para producir lechadas de cemento. Pueden ser un mezclador para lechadas, un mezclador de una planta de hormigón, un mezclador descrito en la Norma Europea NF EN 196-1 de abril de 2006 - Párrafo 4.4, o un batidor con un movimiento planetario.
La lechada o lechadas pueden prepararse introduciendo en el mezclador los diferentes materiales en polvo. Los polvos se mezclan para obtener una mezcla homogénea. Entonces, el agua se introduce en el mezclador. Después, las partículas minerales, las mezclas, por ejemplo el reductor de agua, el plastificante, el superplastificante o el retardador se introducen cuando están presentes en la formulación de la espuma mineral. La pasta obtenida se mezcla para obtener una lechada de cemento o una mezcla de lechadas de cemento.
Preferiblemente, cuando el sulfato de calcio está presente en la preparación de la lechada de cemento, éste se introduce antes o después de agregar el agua. En particular, el sulfato de calcio no se introduce durante la preparación de una lechada de cemento de aluminato de calcio.
Preferiblemente, la lechada o lechadas se mezclan utilizando una pala desfloculante durante toda la duración del proceso para la producción de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Las lechadas de cemento pueden generarse de manera continua en el proceso de conformidad con la invención.
La proporción de cemento agua/total de la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es preferiblemente de 0.25 a 0.5, más de 0.3 a 0.45. Esta proporción de cemento agua/total puede variar, por ejemplo debido a la demanda de agua de las partículas minerales cuando éstas se utilizan. Esta proporción de cemento agua/total se define como la proporción en masa de la cantidad de agua (W) para la masa de todos los cementos (C).
En la etapa (i), la espuma acuosa se puede producir al combinar agua y un agente espumante, y posteriormente introduciendo un gas. Este gas es preferiblemente aire.
La introducción de aire puede llevarse a cabo por agitación, por burbujeo o por inyección bajo presión.
Preferiblemente, la espuma acuosa se puede producir usando un espumador turbulento (por ejemplo, cama de perlas de vidrio). Este tipo de espumador hace que sea posible introducir aire bajo presión en una solución acuosa que comprende un agente espumante.
La espuma acuosa puede generarse de forma continua en el proceso de conformidad con la invención.
La espuma acuosa generada tiene burbujas de aire con una D50 que es menor o igual a 400 µ??, preferiblemente comprendida de 100 a 400 pm, más preferiblemente comprendida de 150 a 300 m.
Preferiblemente, la espuma acuosa generada tiene burbujas de aire con una D50 que es 250 pm.
La D50 de las burbujas se mide por retrodispersión. El aparato utilizado es el Turbiscan® Online proporcionado por la empresa Formulaction. Las mediciones de la retrodispersión hacen posible estimar una D50 para las burbujas de una espuma acuosa, conociendo de antemano la fracción de volumen de las burbujas y el índice de refracción de la solución del agente espumante.
En la etapa (ii), la lechada o lechadas de cemento pueden homogeneizarse con la espuma acuosa por cualquier medio a fin de obtener una lechada de cemento espumado.
Preferiblemente, la etapa (ii) del proceso de conformidad con la invención puede comprender la introducción de la lechada o lechadas de cemento y la espuma acuosa en un mezclador para obtener una lechada de cemento espumado.
Los mezcladores estáticos adecuados de conformidad con la invención preferiblemente tienen elementos en forma de una hélice para asegurar una mezcla radial completa y divisiones sucesivas del flujo para cada combinación de líquidos y gas. Los mezcladores estáticos adecuados de conformidad con la invención tienen preferiblemente elementos helicoidales que transmiten una velocidad radial al fluido, que es dirigido alternativamente hacia el lado del mezclador, después hacia su centro. Las combinaciones sucesivas de elementos que dirigen el flujo en la dirección de las manecillas del reloj y en dirección contraria a las manecillas del reloj provocan un cambio de dirección y una división del flujo. Estas dos acciones combinadas aumentan la eficacia de la mezcla. Preferiblemente, el mezclador estático utilizado en el proceso de conformidad con la invención es un mezclador que opera al dividir el flujo continuo de lechada de cemento y de espuma acuosa. La homogeneidad de la mezcla se basa en el número de divisiones. De conformidad con el proceso de la invención, preferiblemente se utilizan 16 elementos para asegurar una buena homogeneidad. Los mezcladores estáticos adecuados de conformidad con el proceso de la invención son preferiblemente los comercializados bajo la marca Kenics®.
De conformidad con una modalidad más particular, la lechada de cemento es bombeada a un flujo de volumen preciso que es una función de la composición deseada de lechada de cemento espumado. Entonces, esta lechada de cemento se combina con la espuma acuosa que ya circula en el circuito del proceso. Así se genera la lechada de cemento espumado de conformidad con la invención. Esta lechada de cemento espumado se vierte y se deja fraguar.
De conformidad con la variante 1 , la etapa (i) del proceso para la producción de conformidad con la invención puede comprender la preparación de dos lechadas de cemento, una de las cuales es una lechada de cemento de aluminato de calcio.
De conformidad con esta variante 1 , el proceso para la producción de conformidad con la invención puede comprender las siguientes etapas: - preparar por separado una lechada de cemento, una lechada de cemento de aluminato de calcio y una espuma acuosa; - combinar la lechada de cemento con la lechada de cemento de aluminato de calcio para obtener una tercera lechada de cemento; - homogenizar esta tercera lechada de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado; - verter la lechada de cemento espumado y dejarlo para que fragüe. De conformidad con un caso particular de la variante 1 , la lechada de cemento puede combinarse primero con la espuma acuosa para formar una mezcla espumada. Entonces esta mezcla espumada se combina con la lechada de cemento de aluminato de calcio usando un mezclador, para obtener una lechada de cemento espumado de conformidad con la invención. Esta lechada de cemento espumado se hecha y se deja hasta que fragüe. El mezclador utilizado para combinar la mezcla espumada y la lechada de cemento de aluminato de calcio es preferiblemente un mezclador estático.
Ventajosamente, el proceso de conformidad con la invención no requiere una etapa de autoclave, o una etapa de curado, o una etapa de tratamiento térmico, por ejemplo tratamiento térmico a 60-80°C a fin de obtener una espuma mineral de conformidad con la invención.
Espumas minerales de conformidad con la invención.
La presente invención se refiere entonces a una espuma mineral obtenible de conformidad con el proceso de la invención.
La espuma mineral de conformidad con la invención puede tener una densidad de 100 a 600 kg/m3.
Preferiblemente, la espuma mineral de conformidad con la invención tiene una densidad de 100 a 550 kg /m3, más preferiblemente de 150 a 450 kg /m3, más preferiblemente de 150 a 300 kg /m3. Cabe destacar que la densidad de la lechada de cemento espumado (densidad húmeda) es diferente a la densidad de la espuma mineral (densidad del material fraguado).
La invención proporciona la ventaja de que la espuma mineral de conformidad con la invención sea muy ligera, y en particular tenga una densidad muy baja.
La invención proporciona otra ventaja en la que la espuma mineral de conformidad con la invención tiene excelentes propiedades de estabilidad. En particular, es posible obtener una espuma que no se baje o sólo muy ligeramente cuando la espuma se vierta desde una altura de por lo menos un metro para una sección de 30 cm2, y para lo cual la distribución de la densidad en el material varía como máximo 11%, preferiblemente como máximo 5%, más preferiblemente como máximo 2%.
La invención proporciona otra ventaja en la que la espuma mineral de conformidad con la invención tiene excelentes propiedades térmicas, y en particular una muy baja conductividad térmica. La conductividad térmica (también llamada lambda (?)) es un valor físico que caracteriza el comportamiento de los materiales durante la transferencia de calor por conducción. La conductividad térmica representa la cantidad de calor transferido por unidad de superficie y por unidad de tiempo sometida a un gradiente de temperatura. En el sistema internacional de unidades, la conductividad térmica se expresa en vatios por metro Kelvin, (W-m 1 -K 1). Los hormigones típicos o convencionales tienen valores de conductividad térmica medidos en 23°C y 50% de humedad relativa de 1.3 a 2.1. La conductividad térmica de la espuma mineral de conformidad con la invención es de 0.05 a 0.5 W/m.K, preferiblemente de 0.08 a 0.3 W/m.K, más preferiblemente de 0.08 a 0.2 W/m.K, más preferiblemente de 0.08 a 0.18 W/m.K.
La invención proporciona otra ventaja en la que la espuma mineral de conformidad con la invención tiene buenas propiedades mecánicas, y en particular buena resistencia a la compresión en comparación con las espumas minerales conocidas. La resistencia a la compresión de la espuma mineral de conformidad con la invención es de 0.1 a 10 MPa, preferiblemente de 0.1 a 8 MPa, más preferiblemente de 0.2 a 4 MPa.
Variante 1 de la espuma mineral de conformidad con la invención De conformidad con una primera variante, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede producir a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado: - de 20 a 70% de cemento; - de 1 a 5% de sulfato de calcio; - de 0.5 a 10 % de cemento de aluminato de calcio; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante; - de 0.001 a 0.5% de un retardador; - de 0.1 a 5% de un agente espumante; - de 15 a 40% de agua; la proporción de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje de masa es de 0.5 a 2.5; la proporción de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje de masa es de 0.03 a 0.09.
El cemento adecuado para la lechada de cemento espumado que se requiere para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es preferiblemente los cementos descritos de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 o sus mezclas. El cemento preferido, utilizado de conformidad con la invención es el cemento de Portland CEM I, sólo o mezclado con otros cementos, por ejemplo los descritos de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 30 a 55% de cemento, preferiblemente de 30 a 51 %, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender sulfato de calcio. El sulfato de calcio utilizado de conformidad con la presente invención incluye yeso (sulfato de calcio dihidratado, CaS04.2H20), hemihidrato (CaS04.1/2H20), anhidrita (sulfato de calcio anhidro, CaS04) o una mezcla de los mismos. El yeso y la anhidrita existen en el estado natural. También se puede utilizar el sulfato de calcio producido como un subproducto de ciertos procesos industriales.
El cemento adecuado de aluminato de calcio para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es generalmente un cemento que comprende una fase mineralógica C4A3$, CA, C12A7, C3A o CnA7CaF2 o sus mezclas, por ejemplo cementos Fondu®, cementos sulfoaluminosos, cementos de aluminato de calcio conforme a la Norma NF EN 14647 de diciembre de 2006, el cemento obtenido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569 o sus mezclas. El cemento adecuado de aluminato de calcio para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede estar en forma cristalizada o en una forma amorfa.
El cemento preferido de aluminato de calcio de conformidad con la invención es el cemento Fondu®.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.5 a 7% de cemento de aluminato de calcio, preferiblemente de 1 a 5%, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Preferiblemente, la proporción de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje de masa, determinada para la lechada de cemento espumado para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es de 0.6 a 2.2, más preferiblemente de 0.8 a 2.
Preferiblemente, la proporción de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje de masa, determinada para la lechada de cemento espumado para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es de 0.04 a 0.08, más preferiblemente de 0.05 a 0.07.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante. Un reductor de agua hace que sea posible reducir la cantidad de agua de mezcla para una determinada funcionalidad entre 10-15%. A modo de ejemplo de los reductores de agua, se puede hacer mención de lignosulfonatos, ácidos hidroxicarboxílicos, hidratos de carbono, y otros compuestos orgánicos específicos, por ejemplo glicerol, alcohol de polivinilo, metilsiliconato-aluminio de sodio, ácido sulfanílico y caseína como se describe en el Manual de Aditivos para hormigón, Propiedades Ciencia y Tecnología, V.S. Ramachandran, Publicaciones Noyes, 1984.
Los superplastificantes pertenecen a una nueva clase de reductores de agua y son capaces de reducir el contenido de agua de mezcla, para una determinada funcionalidad, en un 30% en masa. A modo de ejemplo de un superplastificante, se puede observar a los superplastificantes PCP sin un agente antiespumante. El término "PCP" o "policarboxilato polioxi" debe entenderse de conformidad con la presente invención como un copolímero de ácidos acrílicos o ácidos metacrílicos y sus ésteres de polioxietileno (POE). También es posible mencionar los agentes dispersantes con eficacia diferida.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.05 a 1 %, más preferiblemente de 0.05 a 0.5% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante, porcentaje expresado en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Cuando el reductor de agua, el plastificante o el superplastificante es utilizado en solución, la cantidad se da como material activo en la solución.
De conformidad con una variante de la invención, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención no comprende un agente antiespumante, o cualquier agente con la propiedad de desestabilizar una emulsión de aire/líquido. Algunos superplastificantes comerciales pueden contener agentes antiespumantes y en consecuencia estos superplastificantes no son adecuados para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende un retardador. El retardador corresponde a la definición del retardador que se menciona en la Norma Europea NF EN 934-2 de septiembre de 2002.
El retardador utilizado de conformidad con la invención se puede seleccionar de: - azúcares y productos derivados, en particular, sacarosa, glucosa, azúcares reductores (por ejemplo, lactosa o maltosa), celobiosa, galactosa o productos derivados, por ejemplo, glucolactona; - ácidos carboxílicos o sales de los mismos, en particular el ácido glucónico, gluconato, ácido tartárico, ácido cítrico, ácido gálico, ácido glucoheptónico, ácido sacárico o ácido salicílico. Las sales asociadas comprenden, por ejemplo, sal de amonio, sal de metal alcalino (por ejemplo sal de sodio o sal de potasio), sal de metal alcalino (por ejemplo sal de calcio o sal de magnesio). Sin embargo, también se pueden utilizar otras sales; - ácidos fosfónicos y sales de los mismos, en particular el ácido aminotri (metilenfosfónico), sal pentasódica de ácido aminotri (metilenfosfónico), ácido hexametilendiamina tetra (metileno fosfónico), dietilentriamina penta (ácido metileno fosfónico y su sal de sodio); - fosfatos y sus derivados; - Sales de zinc, en particular óxido de zinc, borato de zinc y sales de zinc solubles (nitrato, cloruro); - boratos, en particular el ácido bórico, el borato de zinc y las sales de boro; - mezclas de estos compuestos.
Preferiblemente, el retardador es un ácido carboxílico o una sal de ácido carboxílico. De conformidad con una modalidad de la invención, el retardador es un ácido cítrico o una sal del mismo.
De conformidad con una modalidad de la invención, el retardador utilizado en la lechada de cemento espumado de conformidad con la invención es una mezcla de ácido carboxílico y ácido fosfónico o una mezcla de sales de los mismos.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.005 a 0.2% de retardador, más preferiblemente de 0.01 a 0.1%, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende un agente espumante. El agente espumante es generalmente un compuesto que modifica la tensión superficial entre dos superficies, en particular lo que disminuye la tensión superficial en la interfase entre un líquido y un gas, entre un líquido y un sólido o entre dos líquidos. Este compuesto también se conoce como un tensoactivo.
El agente espumante utilizado de conformidad con la invención se puede seleccionar de agentes espumantes iónicos, no iónicos, anfifílicos o y utilizarse solo o en mezclas.
A modo de tensoactivos iónicos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: alquiletersulfonatos, hidroxialquiletersulfonatos, alfaolefinsulfonatos, los alquilbencenosulfonatos, alquilestersulfonatos, alquiletersulfatos, hidroxialquiletersulfatos, alfaolefinsulfatos, alquilbencenosulfatos, alquilamidasulfatos, así como sus derivados alcoxilados (en particular derivados etoxilados (EO) y/o derivados propoxilados (PO)), o sus mezclas.
A modo de tensoactivos iónicos, también se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: las sales de ácidos grasos saturados o insaturados y/o sus derivados alcoxilados, en particular (EO) y/o (PO) (por ejemplo ácido láurico, ácido palmítico o ácido esteárico), alquilglicerolsulfonatos, ácidos policarboxílicos sulfonados, sulfonatos de parafina, N-alquilo N-alquiltauratos, alquilfosfatos, alquilsuccinamatos, alquilsulfosuccinatos, monoésteres o diésteres de sulfosuccinatos, sulfates de alquilglucósidos, por ejemplo aquéllos en forma de ácido o lactona y derivados de ácido hidroxioctadecanóico-l 17.
A modo de tensoactivos no iónicos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: ácidos grasos etoxilados, alquilfenoles alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), alcoholes alifáticos, más particularmente en C8-C22, productos resultantes de la condensación de óxido de etileno u óxido de propileno con propilenglicol o etilenglicol, productos resultantes de la condensación de óxido de etileno u óxido de propileno con etileno diamina, amidas de ácidos grasos alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), aminas alcoxiladas (en particular (EO) y/o (PO)), amidoaminas alcoxiladas (en particular (EO) y/o (PO)), óxidos de amina, hidrocarburos terpénicos alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), alquilpoliglucósidos, polímeros u oligómeros anfifílicos, alcoholes etoxilados, ésteres de sorbitán o ésteres de sorbitán oxietilado.
A modo de tensoactivos anfóteros, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: betaínas, derivados de imidazolina, polipéptidos o lipoaminoácidos. Más particularmente, betaínas adecuadas de conformidad con la invención se pueden seleccionar de cocamidopropil betaína, dodecílico betaína, hexadecílico betaína y octadecílico betaína.
De conformidad con una modalidad particular de la invención, el agente espumante no iónico puede estar asociado con por lo menos un agente espumante aniónico.
A modo de anfifílicos tensoactivos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: polímeros, oligómeros o copolímeros que por lo menos son miscibles en la fase acuosa.
Los polímeros u oligómeros anfifílicos pueden tener una distribución estadística o una distribución multibloque.
Los polímeros u oligómeros anfifílicos utilizados de conformidad con la invención se seleccionan de polímeros de bloques que comprenden por lo menos un bloque hidrófilo y por lo menos un bloque hidrófobo, el bloque hidrófilo se obtiene de por lo menos un monómero no iónico y/o aniónico.
A modo de ejemplo, se pueden mencionar los siguientes polímeros u oligómeros anfifílicos: polisacáridos que tienen grupos hidrófobos, en particular los grupos alquilo, polietilenglicol y sus derivados.
A modo de ejemplo, también se pueden mencionar los siguientes polímeros u oligómeros anfifílicos: polímeros de polihidroxiestearato de tres bloques - polietilenglicol -polihidroxiestearato o poliacrilamidas hidrófobas.
Los polímeros anfifílicos no iónicos, y más particularmente los polímeros alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), se seleccionan más preferiblemente de polímeros de los cuales por lo menos una parte (por lo menos 50% en peso) es miscible en agua.
A modo de ejemplos de este tipo de polímero, se pueden mencionar los siguientes polímeros, entre otros: polietilenglicol / polipropilenglicol / polímero de polipropilenglicol de tres bloques.
Preferiblemente, el agente espumante utilizado de conformidad con la invención es una proteína, en particular una proteína de origen animal, más particularmente queratina.
Preferiblemente, el agente espumante utilizado de conformidad con la invención es una proteína con un peso molecular de 1000 a 50 000 Daltons.
Los tensoactivos preferidos utilizados de conformidad con la invención son los tensoactivos no iónicos y los aniónicos.
Preferiblemente, el agente espumante es utilizado de conformidad con la invención en una concentración de 0.15 a 1%, más preferiblemente de 0.20 a 0.85%, en masa de agente espumante en relación a la masa de lechada de cemento espumado. Aún más preferiblemente, la lechada de cemento espumado comprende por lo menos 0.1% de agente espumante en relación a la masa de lechada de cemento espumado. Más preferiblemente, la lechada de cemento espumado comprende por lo menos 0.3% de agente espumante en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
De conformidad con una modalidad de la invención, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender además partículas minerales.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender 15 a 50% de partículas minerales, más preferiblemente de 15 a 40%, más preferiblemente de 20 a 35%, los porcentajes son expresados en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Las partículas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención se seleccionan a partir de carbonato de calcio, silíce, vidrio molido, perlas de vidrio huecas o sólidas, gránulos de vidrio, polvos de vidrio expandido, aerogeles de sílice, humo de sílice, escorias, arenas silíceas sedimentarias de tierra, cenizas volantes o materiales puzolánicos o mezclas de los mismos.
Las partículas minerales utilizadas de conformidad con la invención pueden ser materiales puzolánicos (por ejemplo como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 , párrafo 5.2.3), humo de sílice (por ejemplo, como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 , párrafo 5.2.7), escorias (por ejemplo, como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 , párrafo 5.2.2), material que contiene carbonato de calcio, por ejemplo piedra caliza (por ejemplo, como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 párrafo 5.2.6), adiciones silíceas (por ejemplo, como se define en la Norma de "Hormigón" NF P 18-509), cenizas volantes (por ejemplo, como se describe en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 , párrafo 5.2.4) o sus mezclas.
Las cenizas volantes son generalmente partículas pulverulentas comprendidas en el humo de las centrales térmicas que son alimentadas con carbón. Las cenizas volantes se recuperan generalmente por precipitación electrostática o mecánica.
La composición química de una ceniza volante depende principalmente de la composición química del carbono sin quemar y del proceso utilizado en la central térmica de donde vino. Su composición mineralógica también depende de los mismos factores. Las cenizas volantes utilizadas de conformidad con la invención pueden tener una naturaleza de silíceo o cálcica.
Las escorias se obtienen generalmente por enfriamiento rápido de escoria fundida resultante de la fusión de mineral de hierro en un alto horno.
Las escorias utilizadas de conformidad con la presente invención se pueden seleccionar de escorias granuladas de alto horno de conformidad con la Norma EN 197-1 de febrero de 2001, párrafo 5.2.2.
El humo de sílice utilizado de conformidad con la presente invención puede ser un material obtenido por la reducción de cuarzo de una calidad muy pura por el carbón en hornos de arco eléctrico utilizados para la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio. El humo de sílice está generalmente formado de partículas esféricas que comprenden por lo menos 85% en masa de sílice amorfa.
Preferiblemente, el humo de sílice utilizado de conformidad con la presente invención se puede seleccionar de humo de sílice de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, párrafo 5.2.7.
Los materiales puzolánicos utilizados de conformidad con la presente invención pueden ser materiales de silícea natural y/o silico-aluminosos o una combinación de los mismos. Entre los materiales puzolánicos, se pueden mencionar puzolanas naturales, que generalmente son materiales de origen volcánico o rocas sedimentarias, y puzolanas naturales calcinadas, que son materiales de origen volcánico, arcillas, esquistos o rocas sedimentarias activadas térmicamente.
Preferiblemente, los materiales puzolánicos utilizados de conformidad con la presente invención se pueden seleccionar de los materiales puzolánicos de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 párrafo 5.2.3.
Preferiblemente, las partículas minerales utilizadas de conformidad con la invención pueden ser polvos de piedra caliza y/o escorias y/o cenizas volantes y/o humo de sílice. Preferiblemente, las partículas minerales utilizadas de conformidad con la invención son polvos de piedra caliza y/o escorias.
Otras partículas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención son los polvos calcáreos, de silíceo o sílico-calcáreos o mezclas de los mismos.
Las partículas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención pueden provenir parcialmente o en totalidad del cemento cuando se trata de un cemento mezclado.
Preferiblemente, el tamaño promedio de las partículas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es de 0.1 a 500 pm, por ejemplo de 0.1 a 250 pm. La D50 de las partículas minerales es preferiblemente de 0.1 a 150 pm, más preferiblemente de 0.1 a 100 pm.
De conformidad con una modalidad de la espuma mineral de conformidad con la invención, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender además un agente espesante.
La expresión « agente espesante », generalmente debe entenderse de conformidad con la presente invención como cualquier compuesto que hace posible mantener en equilibrio la etapas físicas heterogéneas o facilitar este equilibrio.
Los agentes espesantes adecuados de conformidad con la invención son preferiblemente gomas, celulosa o sus derivados, por ejemplo éteres de celulosa o carboximetil celulosa, almidón o sus derivados, gelatina, agar, carragenanos o arcillas bentonita.
Las gomas adecuadas de conformidad con la invención, utilizadas como un agente espesante son preferiblemente seleccionadas de las gomas Arábiga, Tragacanto, Algarrobo, Dextrano, Diutan, Gellan, Guar, Scleroglucan, Xantano, Welan. La expresión « goma », generalmente debe entenderse de conformidad con la invención como exudados vegetales o secreciones extracelulares con un origen microbiológico.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de la variante 1 de conformidad con la invención no comprende agregados ligeros como se describe en la Norma Europea NF EN 206-1 de abril de 2004, por ejemplo, perlita. Tampoco comprende cargas ligeras, por ejemplo perlas de poliestireno.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 20 a 35% de agua, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Otros aditivos también se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrófobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dióxido de titanio).
Variante 2 de la espuma mineral de conformidad con la invención De conformidad con una segunda variante de la invención, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede producir a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de la lechada de cemento espumado - de 30 a 75% de cemento; - de 10 a 70% de partículas minerales finas con una D50 menor o igual a 5 µ?t?; - de 0 a 15% de partículas minerales ultrafinas con una D50 menor o igual a 1 µ?t?; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante; - de 0.0001 a 1% de un retardador; - de 0 a 0.1 % de un agente espesante; - de 0.01 a 5% de un agente espumante; - de 0 a 0.5% de sulfatos alcalinos; - de 0 a 1 % de un acelerador; - de 10 a 70% de agua; la proporción de partículas minerales finas/cemento, expresada en porcentaje de masa está comprendida de 0.27 a 0.6; la proporción de las partículas minerales ultrafinas/partículas minerales finas, expresada en porcentaje de masa está comprendida de 0 a 0.5.
El cemento adecuado para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención es preferiblemente los cementos descritos de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001 o mezclas de los mismos. El cemento preferido y adecuado de conformidad con la invención es el cemento de Portland CEM I, sólo o mezclado con otros cementos, por ejemplo los descritos de conformidad con la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001. El cemento CEM III también es adecuado.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 35 a 60% de cemento, más preferiblemente de 40 a 60%.
Las partículas minerales finas adecuadas con una D50 menor o igual a 5 µ?p de conformidad con la invención pueden provenir de uno o más materiales seleccionados de cenizas volantes, puzolanas (natural y artificial), polvos de piedra caliza, polvos silíceas, cal, sulfato de calcio (en particular yeso en las formas de anhidras o hemi-hidratos) y escorias.
La D50, también llamada Dv50, corresponde al percentil 50 de la distribución del tamaño de las partículas, por volumen; es decir, 50% de las partículas tienen un tamaño que es menor o igual a D50 y 50% de las partículas tienen un tamaño que es mayor que D50.
La D50 de las partículas finas de conformidad con la invención es menor o igual a 5 µ?t?, preferiblemente comprendida de 1 a 4 µ?t?, más preferiblemente comprendida de 1 .5 a 3 µ??.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 15 a 60% de partículas minerales finas, más preferiblemente de 15 a 40%, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0 a 8% de partículas minerales ultrafinas, preferiblemente 2 a 6%, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
Las partículas minerales ultrafinas adecuadas que tiene una D50 menor a 1 µp? utilizadas de conformidad con la invención pueden provenir de uno o más materiales seleccionados de polvos de piedra caliza, carbonatos de calcio precipitados, puzolanas naturales y artificiales, piedras pómez, cenizas volantes molidas, material triturado de un conglomerante hidráulico de sílice hidratada o carbonatada y mezclas o moliendas de los mismos en la forma seca. El término « material triturado de un conglomerante hidráulico de sílice hidratada » denota, en particular los productos descritos en el documento FR 2708592.
La D50 de las partículas minerales ultrafinas utilizadas de conformidad con la invención es menor o igual a 1 pm, preferiblemente comprendida de 10 a 500 nm, más preferiblemente comprendida de 50 a 200 nm.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.001 a 0.5% o un retardador, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado. La descripción anteriormente proporcionada en el presente documento para la selección del retardador se aplica a esta variante de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.001 a 0.01% de un agente espesante, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado. La descripción anteriormente proporcionada en el presente documento para la selección del agente espesante se aplica a esta variante de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.03 a 1% de un agente espumante, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado. La descripción anteriormente proporcionada en el presente documento para la selección del agente espumante se aplica a esta variante de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 0.05 a 0.8% de un acelerador, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
El acelerador adecuado de conformidad con la invención puede provenir de una o más sales seleccionadas de: sales de calcio, sales de potasio y sales de sodio en donde el anión puede ser nitrato, nitrito, cloruro, formiato, tiocianato, sulfato, bromuro, carbonato o sus mezclas; silicatos y aluminatos alcalinos, por ejemplo silicato de sodio, silicato de potasio, aluminato de sodio, aluminato de potasio o sus mezclas; sales de aluminio, por ejemplo sulfato de aluminio, nitrato de aluminio, cloruro de aluminio, hidróxido de aluminio o sus mezclas; o sus mezclas.
Preferiblemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende de 15 a 40% de agua, % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado.
La descripción anteriormente proporcionada en el presente documento para la selección del reductor de agua, el plastificante o el superplastificante se aplica a esta variante de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Otros aditivos también se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrófobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dióxido de titanio).
Variante 3 de la espuma mineral de conformidad con la invención De conformidad con una tercera variante de la invención, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede producir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado - de 30 a 75% de cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralógica C4A3$; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastifi cante; - de 0 a 0.1% de un agente espesante; - de 0.01 a 5% de un agente espumante; - de 0.00001 a 0.01% de sal de litio; - de 10 a 70% de agua.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender sulfato de calcio.
El Sulfato de calcio utilizado de conformidad con la presente invención incluye yeso (sulfato de calcio dihidratado, CaS04.2H20), hemihidrato (CaS04.1/2H20), anhidrita (sulfato de calcio anhidro, CaS04) o una mezcla de los mismos. El yeso y la anhidrita existen en el estado natural. También se puede utilizar el sulfato de calcio producido como un subproducto de ciertos procesos industriales.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención puede comprender una sal de litio seleccionada de carbonato de litio, hidróxido de litio, cloruro de litio, nitrato de litio, sulfato de litio, fluoruro de litio y citrato de litio.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención comprende un cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralógica C4A3$. Puede ser un cemento producido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569 o un cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralógica C4A3$, y opcionalmente una fase C2S, C3S, Ci2A7, C3A, Ca5(Si04)2S04 o una fase mineralógica CnA7CaF2 o sus mezclas.
La descripción anteriormente proporcionada en el presente documento para la selección del reductor de agua, el plastificante o el superplastificante, el agente espesante y el agente espumante se aplica a esta variante de la espuma mineral de conformidad con la invención.
Otros aditivos también se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de conformidad con la invención, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrófobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dióxido de titanio).
Uso: La espuma mineral de conformidad con la invención puede ser un hormigón prefabricado a pie de obra, un hormigón premezclado o un hormigón producido en una planta de producción de elementos prefabricados. Preferiblemente, la espuma mineral de conformidad con la invención es un hormigón premezclado.
La espuma mineral de conformidad con la invención también se puede preparar directamente a pie de obra mediante la instalación de un sistema espumante en el pie de obra.
La invención también se refiere al uso de la espuma mineral de conformidad con la invención como material de construcción.
La espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar para formar paredes durante un pie de obra.
La espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar para bases de mortero. La base de mortero es una capa de recubrimiento que permite cubrir los conductos de servicio en un piso estructural antes de colocar un suelo radiante y antes de formar la base. El uso de la espuma mineral de conformidad con la invención como una capa de base de mortero permite cubrir conductos de servicio en una sola etapa y aislar térmicamente el suelo radiante de la losa. Este proceso de conformidad con la invención hace posible eliminar la etapa de colocación de la capa aislante añadida entre la base de mortero y el suelo radiante.
La invención también se refiere al uso de la espuma mineral de conformidad con la invención como material aislante.
Ventajosamente, la espuma mineral de conformidad con la invención hace posible en ciertos casos reemplazar lana de vidrio, lana mineral o material aislante de poliestireno.
Ventajosamente, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar para rellenar espacios vacíos o huecos en un edificio, una pared, un muro divisorio, un suelo o un techo. En este caso, se utiliza como un compuesto de relleno.
Ventajosamente, la espuma mineral de conformidad con la invención se puede usar como revestimiento de fachada para aislar un edificio desde el exterior. En este caso, la espuma mineral de conformidad con la invención puede estar recubierta por un compuesto acabado.
La invención también se refiere a un sistema que comprende la espuma mineral de conformidad con la invención. La espuma mineral puede estar presente en el sistema, por ejemplo como material aislante. El sistema de conformidad con la invención es un sistema capaz de resistir las transferencias de aire y las transferencias termohídricas, es decir que este elemento ha controlado permeabilidad a las transferencias de aire o agua en forma de vapor o líquido.
El sistema de conformidad con la invención, el cual resiste a las transferencias de aire y a las transferencias termohídricas en el campo de la construcción, comprende por lo menos una estructura. Esta estructura puede ser secundaria o primaria. Esta estructura puede ser de metal, fibras de cemento, madera, material compuesto o material sintético. Esta estructura puede ser de metal, un travesaño o una barra.
El sistema de conformidad con la invención se puede usar para producir un revestimiento, un sistema de aislamiento o un muro divisorio, por ejemplo un muro divisorio de separación, un muro divisorio de distribución o una división interna.
La espuma mineral de conformidad con la invención se puede verter de manera vertical entre dos paredes, por ejemplo entre dos paredes de hormigón o dos placas de yeso, para obtener un sistema.
La invención también se refiere a un elemento de construcción que comprende la espuma mineral de conformidad con la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN EJEMPLOS Método de qranulometría láser En esta especificación, incluidas las reivindicaciones adjuntas, las distribuciones de tamaño de partícula y los tamaños de partícula son tal y como se miden usando un Granulómetro láser Malvern S2000. La medición se efectúa en etanol. La fuente de luz consiste en una red Láser He-Ne (632 nm) y en un diodo azul (466 nm). El modelo óptico es el de Mié y la matriz de cálculo es del tipo polidispersa.
El aparato se revisa antes de cada sesión de trabajo por medio de una muestra patrón (Sibelco C10 silíce) por lo que se conoce la distribución del tamaño de partícula.
Las mediciones se llevan a cabo con los siguientes parámetros: velocidad de la Bomba 2300rpm y velocidad del mezclador 800rpm. La muestra se introduce a fin de establecer un obscurecimiento entre 10 y 20%. La medición se efectúa después de la estabilización del obscurecimiento. El ultrasonido en 80% se aplica primero durante 1 minuto para asegurar la desaglomeración de la muestra. Después de aproximadamente 30s (para quitar posibles burbujas de aire), una medición se lleva a cabo durante 15s (15000 imágenes analizadas). Sin vaciar la célula, la medición se repite por lo menos dos veces para verificar la estabilidad del resultado y la eliminación de posibles burbujas.
Todos los valores dados en la descripción y los intervalos especificados corresponden a los valores medios obtenidos con ultrasonido.
Los tamaños de partícula mayores a 200µ?? son generalmente determinados por tamizado.
Materiales: El cemento es un Portland CEM I 52.5 R de la planta de cemento Lafarge de Le Havre (Número de lote: LHY-4062).
El sulfato de calcio es un sulfato de calcio anhidro molido de la planta de Le Pin trabajado por Etex.
El cemento de aluminato de calcio es un cemento Fondu® de la empresa Pyrallis.
El plastificante es una mezcla que comprende un polióxido de policarboxilato (PCP) de la empresa Chryso bajo la marca Chrysolab EPB 530-017; se basa en Premia 180 el cual no comprende un agente antiespumante.
El retardador es un ácido cítrico anhidro puro de la empresa Verre Labo Muía.
El agente espumante es el Propump 26, una proteína animal de la empresa Propump: el peso molecular de Propump 26 es de 6000 Daltons.
Las partículas minerales son carbonato de calcio suministrado por OMYA bajo las siguientes marcas: Transporte de Betocarb HP en donde la D50 es 7.8 µ?t?, y tiene un tamaño máximo de partícula de 200 pm (Número de lote: ADD-0549); Durcal 1 en donde la D50 es de 2.5 pm, y tiene un tamaño máximo de partícula de 20 pm (Número de lote: ADD-0613); Durcal 1 en donde la D50 es de 3.5 pm, y tiene un tamaño máximo de partícula de 20 pm (Número de lote: ADD-00662); - Socal 31 en donde la D50 es de 90 nm, (Número de lote: MCC- 265).
El agente espesante puede ser un biopolímero del Empresa CP Kelco comercializado bajo la marca Kelco-Crete 200.
El acelerador es nitrito de calcio de Chryso comercializado bajo la marca SET 02.
El LiC03 es carbonato de litio de la empresa Aldrich.
Agua: agua del grifo.
Materiales: Los mezcladores Rayneri: - Un mezclador: modelo R 602 EV (2003) suministrado por la empresa Rayneri. El mezclador se compone de un chasis sobre el cual se colocan los recipientes (capacidad: 10 a 60 litros). La pala de 60 litros fue usada con tipo de pala adaptada al volumen del recipiente. Esta pala es arrastrada por un motor eléctrico que opera en 380 Voltios a una velocidad variable. La pala ejerce un movimiento de rotación alrededor de sí misma, acompañada de un movimiento planetario en torno al eje del recipiente.
- Un mezclador Turbotest (MEXP-101 , modelo: Turbotest 33/300, Número de Serie: 123861) suministrado por la empresa Rayneri. Era un mezclador con un eje vertical.
En los siguientes ejemplos, se produjeron 9 espumas minerales de conformidad con la invención. Están numeradas del 1 al 9. Cada lechada de cemento y cada espuma acuosa lleva el mismo número que el de la espuma mineral obtenida. 1/ Producción de espumas minerales 1 a 5 de conformidad con la invención que comprenden cemento v cemento de aluminato de calcio (Variante 1): Producción de lechadas de cemento y cemento de aluminato de calcio: Las Tablas 1 y 2 que se muestran a continuación en el presente documento dan las composiciones químicas de las diferentes lechadas de cemento y de la espuma acuosa utilizadas.
La lechada de cemento de Portland y la lechada de cemento de aluminato de calcio se produjeron usando el mezclador Rayneri R 602 EV.
Tabla 1 : Las cantidades en la Tabla 1 se dan en % en masa en relación a la masa total de cada lechada.
Tabla 2: la cantidad de Propump 26 es la cantidad de material activo para el producto comercial. (3) las cantidades de la Tabla 2 se dan en % en masa en relación a la masa total de espuma acuosa (agua + agente espumante) Producción de una lechada de cemento espumado de conformidad con la invención: La producción de lechadas de cemento espumado (1 a 5) se llevó a cabo de manera continua. Las lechadas de cemento, obtenidas de antemano, se vertieron cada una por separado en un tanque buffer (de tampón) mientras que se agitaron en un Mezclador Turbotest Rayneri (MEXP-101 ) que comprende una pala desfloculante (la velocidad de la pala puede variar de 1000 rpm a 400 rpm dependiendo del volumen de la lechada). Las lechadas se bombearon para los indicadores de flujo proporcionados en la Tabla 3 utilizando una Bomba volumétrica Moineau: - Bomba de rotor helicoidal Seepex™ MD 003-12 - comisión N°: 245928 para la lechada de cemento de aluminato de calcio; y - Bomba de rotor helicoidal Seepex™ BN025-12 - comisión N° 244921 para la lechada de cemento; La Tabla 3 que se muestra a continuación en el presente documento, presenta los indicadores de flujo para cada ingrediente (lechada de cemento y espuma acuosa) utilizado para producir las lechadas de cemento espumado de conformidad con la invención.
Tabla 3: Producción de la espuma acuosa: La solución acuosa del agente espumante se introdujo conjuntamente a través del espumador ^ con el aire a presión (dentro de un rango de 1 a 6 bares) usando una unión en T. La espuma acuosa se generó de manera continua en el indicador de flujo que se da en la Tabla 3; (cama de perlas de vidrio SB30 con un diámetro comprendido de 0.8 a 1 .4 mm, empaquetada en un tubo: longitud 100 mm y diámetro 12 mm).
Se combinó la lechada de cemento y la lechada de cemento de aluminato de calcio para obtener una tercera lechada de cemento. Posteriormente, se combinó la tercera lechada de cemento con la espuma acuosa que ya circula en el circuito del proceso. Así se generó la lechada de cemento espumado de conformidad con la invención. El mezclador estático fue del tipo de mezclador Kenics®, suministrado por Robbins & Myers Inc., con 16 elementos, diámetro interior: 20 mm, longitud: 260 mm.
Se obtuvieron cinco lechadas de cemento espumado, numeradas del 1 al 5; sus composiciones se muestran en la Tabla 4 que se dan a continuación en el presente documento.
Tabla 4: ' la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. (6) las cantidades de la Tabla 4 se dan en % en masa en relación a la masa total de la lechada de cemento espumado Producción de espumas minerales de conformidad con la invención: Las lechadas de cemento espumado 1 a 5 fueron entonces vertidas ya sea en columnas de Plexiglás: 1 o 2 metros de altura y 10 cm de diámetro, o en cubos laterales de poliestireno de 10X10X10 cm. Los cubos se desmoldaron después de las 24h00 y se mantuvieron por 28 días al 100% de humedad relativa y 20°C. Las columnas se desmoldaron después de las 24h00, se mantuvieron por 7 días al 100% de humedad relativa y 20°C, después se secaron a 45°C hasta que sus masas se mantuvieron constates.
Estabilidad de las espumas minerales de conformidad con la invención: Después de secar a 45°C y de obtener una masa constante, las secciones en las columnas se redujeron a 2 cm desde la parte inferior y a 2 cm desde la parte superior de la columna. Las secciones fueron de 10 centímetros de alto. Las secciones se midieron cuidadosamente y se evaluaron las densidades. La densidad obtenida en la parte inferior de la columna y la diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna están registradas en la Tabla 5.
Tabla 5: n.d. no determinada Conductividad térmica de las espumas minerales de conformidad con la invención: La conductividad térmica se midió utilizando un dispositivo de medición de conductividad térmica: el CT-metro (Resistencia 5 O, sonda de alambre de 50 mm). Las muestras se secaron en un horno de secado a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante. La muestra se cortó en dos trozos iguales utilizando una sierra. La sonda de medición se colocó entre los dos lados planos de estas dos mitades de muestras (los lados aserrados). El calor se transmitió de la fuente hacia la termocupla a través del material que rodea a la sonda. El aumento de temperatura de la termocupla se midió paulatinamente y se calculó la conductividad térmica de la muestra.
Los valores se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6: Resistencias a la compresión mecánica de las espumas minerales: La resistencia mecánica se puso a prueba en los cubos de 10X10X10 cm. Cada muestra fue sometida a tensión de compresión mecánica hasta el fallo de la muestra utilizando una prensa Zwick™ (PRES-0018-1997/03). La fuerza máxima ejercida sobre la superficie de la muestra se midió de esta manera. Se dedujo una resistencia a la compresión. Las mediciones se llevaron a cabo en un ambiente de temperatura estabilizada (23°C) y 50% de humedad relativa. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 7. Cada valor es una media de tres mediciones.
Tabla 7: 21 Producción de espumas minerales de 6 a 8 de conformidad con la invención, comprende cemento y partículas finas (Variante 2) Producción de lechadas de Cemento de Portland: Las Tablas 8 y 9 que se muestran a continuación en el presente documento presentan las composiciones químicas de las lechadas de cemento (Tabla 8) y de la espuma acuosa (Tabla 9) utilizadas.
Tabla 8: (7) Las cantidades en la Tabla 8 se dan en % en masa en relación a la masa total de cada lechada.
Tabla 9: ( ' la cantidad de Propump 26 es la cantidad de material activo del producto comercial. (9) Las cantidades en la Tabla 9 se dan en % en masa en relación a la masa total de espuma acuosa (agua + agente espumante) Producción de una lechada de cemento espumado de conformidad con la invención: La producción de lechadas de cemento espumado (6 a 8) se llevó a cabo de manera continua. Las lechadas de cemento, obtenidas de antemano, se vertieron en un tanque buffer (de tampón) mientras que se agitaron en un Mezclador Turbotest Rayneri (MEXP-101 ) que comprende una pala desfloculante (la velocidad de la pala puede variar de 1000 rpm a 400 rpm dependiendo del volumen de la lechada). Las lechadas se bombearon para los indicadores de flujo proporcionados en la Tabla 10 usando una Bomba volumétrica Moineau (Bomba de rotor helicoidal Seepex™ MD 003-12 - comisión N°: 245928).
La Tabla 10 que se muestra a continuación en el presente documento presenta los indicadores de flujo para cada ingrediente (lechada de cemento y espuma acuosa) utilizados para producir las lechadas de cemento espumado de conformidad con la invención.
Tabla 10: Producción de la espuma acuosa: La solución acuosa del agente espumante se introdujo conjuntamente a través del espumador n con el aire a presión (dentro de un rango de 1 a 6 bares) usando una unión en T. La espuma acuosa se generó de manera continua en el indicador de flujo que se da en la Tabla 10; n (cama de perlas de vidrio SB30 con un diámetro comprendido de 0.8 a 1.4 mm, empaquetada en un tubo: longitud 100 mm y diámetro 12 mm).
Se combinó la lechada de cemento y la espuma acuosa que ya circula en el circuito del proceso. A continuación se generaron las lechadas de cemento espumado de conformidad con la invención. El mezclador estático fue del tipo de mezclador Kenics® suministrado por Robbins & Myers Inc., con 16 elementos, diámetro interior: 20 mm, longitud: 260 mm.
Tabla 11: Formulación de las lechadas de cemento espumados la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. las cantidades de la Tabla 11 se dan en % en masa en relación a la masa total de lechada de cemento espumado Producción de espumas minerales de conformidad con la invención: Las lechadas de cemento espumado 6 a 8 fueron entonces ya sea vertidas en columnas de Plexiglás: 1 , 2 o 3 metros de altura y 20 cm de diámetro, o en cubos laterales de poliestireno de 10X10X10 cm. Los cubos se desmoldaron después de las 24h00 y se mantuvieron por 28 días al 100% de humedad relativa y 20°C. Las columnas se desmoldaron después de las 24h00, se mantuvieron por 7 días al 100% de humedad relativa y 20°C, después se secaron a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante.
Estabilidad de las espumas minerales 6 a 8 de conformidad con la invención: Después de secar a 45°C y de obtener una masa constante, las secciones en las columnas se redujeron a 2 cm desde la parte inferior y 2 cm desde la parte superior de la columna. Las secciones fueron de 10 centímetros de alto. Las secciones se midieron cuidadosamente y se evaluaron las densidades. La densidad obtenida en la parte inferior de la columna y la diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna están registradas en la Tabla 12.
Tabla 12: Conductividad térmica de las espumas minerales 6 a 8 de conformidad con la invención: La conductividad térmica se midió usando un dispositivo de medición de conductividad térmica: el CT-metro (Resistencia 5 O, sonda de alambre 50 mm). Las muestras se secaron en un horno de secado a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante. La muestra se cortó en dos trozos iguales utilizando una sierra. La sonda de medición se colocó entre los dos lados planos de estas dos muestras a la mitad (los lados aserrados). El calor se transmitió de la fuente hacia la termocupla a través del material que rodea a la sonda. El aumento de temperatura de la termocupla se midió paulatinamente y se calculó la conductividad térmica de la muestra. Los valores se muestran en la Tabla 13.
Tabla 13: Resistencias a la compresión mecánica de las espumas minerales 6 a 8: La resistencia mecánica se puso a prueba en los cubos de 10X10X10 cm. Cada muestra fue sometida a la tensión de compresión mecánica hasta el fallo de la muestra usando una prensa Zwick™ (PRES-0018-1997/03). La fuerza máxima ejercida sobre la superficie de la muestra se midió de esta manera. Se dedujo una resistencia a la compresión. Las mediciones se llevaron a cabo en un ambiente de temperatura estabilizada (23°C) y 50% de humedad relativa. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 14. Cada valor es una media de tres mediciones.
Tabla 14: n.d. no determinada 3/ Producción de una espuma mineral 9 de conformidad con la invención que comprende cemento (Variante 3) La espuma mineral 9 se produjo de conformidad con el mismo proceso que el de las espumas de 6 a 8. Esta espuma mineral 9 se produjo a partir de un cemento obtenido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569 (cemento A).
La composición química de la lechada de cemento fue la siguiente: ( ' Las cantidades se dan en % en masa en relación a la masa total de cada lechada.
La composición química de la espuma acuosa fue la siguiente: ( ' la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. (14) las cantidades de la Tabla se dan en % en masa en relación a la masa total de la espuma acuosa (agua + agente espumante) Indicadores de flujo de la lechada de cemento y la espuma acuosa Formulación de la lechada de cemento espumado: (15) la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial, (16) las cantidades se dan en % en masa en relación a la masa total de la lechada de cemento espumado El valor de la conductividad térmica obtenida fue de 0.1 17 W/m.K. La resistencia a la compresión obtenida fue de 1.88 Pa.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la producción de una espuma mineral que comprende las siguientes etapas: (i) preparar por separado una o más lechadas de cemento, y una espuma acuosa para lo cual la D50 de las burbujas es menor o igual a 400 pm; (ii) homogenizar esta o estas lechadas de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado; (iii) verter la lechada de cemento espumado y dejarlo para que fragüe.
2. El proceso para la producción de una espuma mineral de conformidad con la reivindicación 1 en donde la etapa (i) comprende la preparación de dos lechadas de cemento, una de las cuales es una lechada de cemento de aluminato de calcio.
3. El proceso para la producción de una espuma mineral de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2 en donde la etapa (ii) comprende la introducción de la lechada o lechadas de cemento y la espuma acuosa en un mezclador para obtener una lechada de cemento espumado.
4. La espuma mineral obtenible de conformidad con el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. La espuma mineral obtenible de conformidad con la reivindicación 4 que tiene una densidad de 100 a 600 kg/m3.
6. Una espuma mineral de conformidad con la reivindicación 4 o reivindicación 5 producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de la lechada de cemento espumado: - de 20 a 70% de cemento; - de 1 a 5% de sulfato de calcio; - de 0.5 a 10% de cemento de aluminato de calcio; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante; - de 0.001 a 0.5% de un retardador; - de 0.1 a 5% de un agente espumante; - de 15 a 40% de agua; La proporción de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje de masa es de 0.5 a 2.5; la proporción de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje de masa es de 0.03 a 0.09.
7. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 6 en donde la lechada de cemento espumado comprende 15 a 50% de partículas minerales.
8. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 7 en donde las partículas minerales se seleccionan a partir de carbonato de calcio, silíce, vidrio molido, perlas de vidrio huecas o sólidas, gránulos de vidrio, polvos de vidrio expandido, aerogeles de sílice, humo de sílice, escorias, arenas silíceas sedimentarias de tierra, cenizas volantes o materiales puzolánicos o mezclas de los mismos.
9. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 6 o reivindicación 7 en donde la proporción de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio es de 0.6 a 2.2.
10. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 6 o reivindicación 7 en donde la proporción de sulfato de calcio/cemento es de 0.04 a 0.08.
1 1. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 4 o reivindicación 5 producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de la lechada de cemento espumado: - de 30 a 75% de cemento; - de 10 a 70% de partículas minerales finas con una D50 menor o igual a 5 µ?t?; - de 0 a 15% de partículas minerales ultrafinas con una D50 menor o igual a 1 µ??; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante; - de 0.0001 a 1 % de un retardador; - de 0 a 0.1 % de un agente espesante; - de 0.01 a 5% de un agente espumante; - de 0 a 0.5% de sulfatos alcalinos; - de 0 a 1% de un acelerador; - de 10 a 70% de agua; la proporción de partículas minerales finas/cemento, expresada en porcentaje de masa, está comprendida de 0.27 a 0.6; las partículas minerales ultrafinas/partículas finas proporción, expresada en porcentaje de masa, está comprendida de 0 a 0.5.
12. La espuma mineral de conformidad con la reivindicación 4 o reivindicación 5 producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa en relación a la masa de lechada de cemento espumado: - de 30 a 75% de cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralógica 0^3$; - de 0.05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante; - de 0 a 0.1 % de un agente espesante; - de 0.01 a 5% de un agente espumante; - de 0.00001 a 0.01% de sal de litio; - de 10 a 70% de agua.
13. Un uso de la espuma mineral de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12 como material de construcción.
14. Un uso de la espuma mineral de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12 como material aislante.
15. Un elemento de construcción que comprende una espuma mineral de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12.
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