MX2014012431A - Antiespumantes estabilizados para composiciones cementosas. - Google Patents

Abstract

La presente invención describe composiciones de aditivo, composiciones cementosas y métodos para controlar aire en composiciones cementosas en las cuales se usan nanopartículas coloidales para estabilizar un antiespumante dispersable en agua dentro de una formulación de aditivo acuosa que contiene dispersante de cemento para modificar las composiciones cementosas hidratables tales como cemento o concreto.

Description

ANTIESPUMANTES ESTABILIZADOS PARA COMPOSICIONES CEMENTOSAS Campo de la invención Esta invención se refiere a manejo de aire en materiales cementosos hidratables, y muy particularmente al uso de partículas coloidales para estabilizar antiespumantes dispersables en agua en una solución acuosa que contienen dispersante de cemento para usarse en composiciones cementosas hidratables.

Antecedentes de la invención Se sabe que una cierta cantidad de aire de entrada puede mejorar la durabilidad del concreto, un material frágil, al incrementar la resistencia a la degradación que surge del ciclo de congelamiento-descongelamiento. Sin embargo, la naturaleza y el grado de entrada de aire en el concreto deben ser controlados cuidadosamente, porque los huecos de aire excesivamente grandes o uniformemente espaciados pueden conducir a pérdida de durabilidad por congelamiento-descongelamiento y resistencia, a la compresión. Los agentes de entrada de aire, tales como ácido colofónico y agentes tensoactivos aniónicos, se usan comúnmente para controlar el tamaño y espaciamiento de huecos de aire dentro de la mezcla cementosa.

Se sabe que las mezclas dispersantes del cemento reductoras de agua, particularmente denominadas "superplastificantes" , introducen aire excesivo en suspensiones de concreto. Los reductores de entrada de aire ("antiespumantes") se usan para corregir este problema.

Los antiespumantes con alto grado de carácter hidrofóbico tienen solubilidad limitada en agua y no son fácilmente incorporados en soluciones acuosas que, para la mayoría, comprenden las composiciones de mezclas reductoras de agua. Este carácter hidrofóbico tiende a desestabilizar el producto acuoso y favorece la separación de los componentes. Requiere que tanto el dispersante de cemento reductor de agua como el antiespumante sean constantemente agitados para evitar separación, o que sean almacenados en tanques separados y mezclados inmediatamente antes de usarse.

En vista de lo anterior, nuevas composiciones y métodos para incorporar antiespumantes y reductores de agua dispersantes en cemento son necesarios en las industrias de cemento y concreto.

Sumario de la invención Para superar los inconvenientes de la técnica anterior, la presente invención provee una composición de aditivo novedosa e inventiva y método para controlar aire en composiciones cementosas que tienen uno o más dispersantes de cemento reductores de agua.

Las ventajas de la presente invención incluyen una vida de almacenamiento de la formulación de aditivo (mezcla) mejorada, y una calidad de antiespumante consistente en términos de obtener dimensionamiento y separación de huecos de aire adecuados para durabilidad por congelamiento-descongelamiento mejorada. La presente invención, además, evita la necesidad de mezclar el aditivo liquido antes de introducirlo al cemento o concreto.

Una composición de aditivo estable ilustrativa de la presente invención comprende: (a) por lo menos un antiespumante dispersable en agua que tiene grupos óxido de polialquileno; (b) por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato (v. gr., reductor de agua) que tiene grupos óxido de polietileno, grupos óxido de polipropileno o mezcla de los mismos; y (c) nanoparticulas coloidales que tienen un tamaño promedio de 8-150 nanómetros y que son seleccionadas del grupo que consiste de sílice, alúmina, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de cerio, zirconio y mezclas de los mismos.

La presente invención también provee composiciones de cemento y métodos para modificar las composiciones de cemento usando los componentes anteriormente descritos. Una composición de cemento ilustrativa de la invención comprende un aglutinante cementoso hidratable y los componentes (a) , (b) y (c) antes mencionados.

Otras ventajas y características de la invención se describen con detalle adicional más adelante.

Descripción detallada de las modalidades ilustrativas La presente invención provee composiciones de aditivo para modificar composiciones cementosas hidratables, tales como cemento y concreto, así como composiciones cementosas y métodos para modificar dichas composiciones. Por lo tanto, una composición de aditivo ilustrativa de la invención comprende: (a) por lo menos un antiespumante dispersable en agua que comprende óxido de polialquileno; (b) por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato (v. gr., reductor de agua, superplastificantes ) que tiene grupos óxido de polietileno, grupos óxido de polipropileno o mezcla de los mismos; y (c) nanopartículas coloidales que tienen un tamaño promedio de 8-150 nanómetros y que son seleccionadas del grupo que consiste de sílice, alúmina, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de cerio, zirconio y mezclas de los mismos (y de éstos son más preferidos la sílice y alúmina) .

Las nanopartículas coloidales son preferiblemente operativas para estabilizar por lo menos un antiespumante dispersable en agua dentro de un ambiente acuosos en presencia de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato.

El término "cemento", como se usa aquí, incluye cemento hidratable que es producido al pulverizar escoria que consiste de silicatos de calcio hidráulico y una o más formas de sulfato de calcio (v. gr. , yeso) como un aditivo de entre-moliendas "morteros" son pastas de cemento formadas con agua y que además incluyen agregados finos (v. gr., arena); mientras que "concreto" son morteros que además incluyen agregado grueso (v. gr., piedras trituradas o grava). El término "cementoso" se refiere a materiales que incluyen o comprenden cemento (v. gr., cemento Portland) o que de otra manera funcionan como un aglutinante para mantener unidos los agregados finos (v. gr., arena), agregados gruesos (v. gr., grava triturada), o mezclas de los mismos. Típicamente, el cemento Portland se combina con uno o más de otros materiales cementosos complementarios ("SCMs") y se proveen como una mezcla. Los SCMs pueden incluir piedra caliza, cal hidratada, ceniza volátil, escoria de alto horno granulada, y humo de sílice, u otros materiales comúnmente incluidos en dichos cementos. Los materiales cementosos por lo tanto pueden incluir uno o más SCMs en una cantidad de 0%-100% y muy preferiblemente en una cantidad de 10%-60%, con base en el peso seco total del material cementoso.

El término "hidratable", como se usa aquí, se refiere a cemento o materiales cementosos que son endurecidos por interacción química con el agua. La escoria de cemento Portland es una masa parcialmente fusionada compuesta principalmente de silicatos de calcio hidratables. Los silicatos de calcio son esencialmente una mezcla de silicato de tricalcio (3CaOSi02 "C3S" en notación de los químicos en cementos) y silicato de dicalcio (2CaO»Si02 "C2S") en los cuales el primero es la forma dominante, con grandes cantidades de aluminato de tricalcio (3CaO«Al203, "C3A") y aluminoferrita de tetracalcio (4CaOAl203» Fe203, "C4AF") . Véase, v. gr . , Dodson, Vanee H., Concrete Admixtures (Van Nostrand Reinhold, New York NY 1990), página 1.

El término "aditivo", como se usa aquí, significa e incluye aditivos añadidos en la planta de fabricación de cemento antes, durante y/o después de que la escoria es molida en cemento; y también significa e incluye (mezclas) , un término de la técnica que se refiere a materiales distintos al cemento, agua y agregados usados para hacer mortero, concreto y otros materiales cementosos.

El término "dispersable en agua" significa que, cuando el antiespumante se mezcla en agua, será uniformemente distribuido dentro de la solución acuosa y formará una dispersión blanca lechosa estable. La dispersabilidad en agua de un antiespumante se puede describir como una función de turbidez. A 0.2% con base en el peso total de la composición de vehículo acuoso, los antiespumantes dispersables en agua contemplados para usarse en la presente invención deben tener un valor de turbidez mayor que 50 NTU, como se mide por el turbidímetro HACH™ 2100N a 20 °C bajo el modo NTU con la opción "RELACIÓN ENCENDIDO: automático". Dicha dispersión antiespumante al 0.2% es preferiblemente estable por lo menos durante una hora; y muy preferiblemente debe ser estable por lo menos durante cuatro horas. La turbidez de la dispersión de antiespumante estable no debe incrementar o disminuir más de 25% en comparación con su valor de turbidez inmediatamente después del mezclado.

Los antiespumantes ilustrativos contemplados para usarse en la presente invención comprenden un alcohol etoxilado y/o propoxilado, alcohol graso, alquilamina, alquilpoliamina o ácido carboxilico graso. El grupo extremo de dicho antiespumante puede ser hidrogeno, un grupo alquilo aromático o alifático, lineal o ramificado de Ci a C30. La porción óxido de poli (alquileno) de este antiespumante puede ser óxido de etileno aleatorio o en bloque ("EO") y/o unidades óxido de propileno ("PO") , por ejemplo, tribloque de E0-P0-E0, dibloque de EO-PO, etc.

Los dispersantes de cemento de policarboxilato ilustrativos contemplados para _ usarse en la presente invención incluyen dispersantes que son convencionalmente usados en cementos y concretos y que generalmente están comercialmente disponibles en forma de composiciones acuosas liquidas. Los dispersantes de policarboxilatos preferidos son polímeros de peine que tienen grupos óxido de polietileno, grupos óxido de polipropileno o ambos de estos grupos, que preferiblemente se fijan como grupos colgantes. La concentración de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato dentro de la composición de aditivo o de mezcla es preferiblemente 5% a 60% y muy preferiblemente entre 12% a 40% con base en el peso de la composición acuosa. Los dispersantes de policarboxilato adecuados para los propósitos de la presente invención están disponibles de Grace Construction Products, Massachusetts, bajo el nombre comercial "ADVA®" así como disponibles de otras fuentes comerciales bajo algunos otros nombres comerciales, dichos dispersantes de cemento de policarboxilato son vendidos típicamente como mezclas de concreto.

El término "coloidal" se refiere a la característica o capacidad de estas nanopartículas para volverse microscópicamente dispersadas en forma uniforme dentro de un ambiente acuoso tal como el agua, o un producto de formulación de aditivo de cemento dispersable en líquido, a base de agua, o producto de formulación de mezcla de concreto .

Los materiales que los inventores de la presente creen que son adecuados para usarse como nanopartículas coloidales inorgánicas están generalmente disponibles. Por ejemplo, la sílice coloidal está comercialmente disponible de W. R. Grace & Co.-Conn., bajo el nombre comercial LUDOX®. Como otro ejemplo, las nanopartículas de sílice en solución acuosa están disponibles de Nissan Chemical America Corporation (Houston, Texas) bajo el nombre comercial SNOWTEX®. Como un ejemplo adicional, las dispersiones coloidales de óxidos inorgánicos están disponibles de Nyacol Nano Technologies, Inc., bajo el nombre comercial NEXSIL™ y NYACOL®. Estos y productos similares se cree que son adecuados para hacer formulaciones acuosas que contienen nanopartículas coloidales inorgánicas. Los inventores de la presente creen . que estos pueden funcionar para estabilizar uno o más antiespumantes dispersables en agua en presencia de dispersantes de cementos solubles en agua.

Preferiblemente, el tamaño promedio de las nanopartículas coloidales es de 8-150 nm, muy preferiblemente 15-120 nm, y muy preferiblemente 26-60 nm. El tamaño de partícula promedio se puede medir por el método de dispersión de luz dinámico usando un instrumento Malvern Zetasizer (Malvern Instruments). Las nanopartículas descritas aquí se miden a 25°C + 0.1°C usando un instrumento Malvern Zetasizer Nano-S (modelo ZEN1600) . Muestras de partícula coloidal se preparan diluyendo la solución original al 5% en peso usando agua destilada, y el tamaño promedio Z correspondiente se obtuvo .

La formulación aditiva de cemento acuosa y la formulación de mezcla de concreto se pueden hacer combinando el antiespumante "dispersable en agua", nanoparticulas coloidales y dispersante de cemento de policarboxilato mediante mezclado. La distribución de antiespumante dispersado en agua con dichas formulaciones permanece invariable en una amplia gama de temperaturas y durante periodos prolongados .

Las composiciones de aditivo son líquidos a base de agua (acuosos) que pueden ser surtidos (v. gr., dosificados mediante bomba) en forma líquida.

Se prefiere que las nanoparticulas coloidales se mezclen con por lo menos un antiespumante dispersable en agua antes de la adición de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxlato .

En composiciones de aditivo ilustrativas de la invención, la relación en peso del componente (a) al componente (b) con base en contenido de sólido es de 1:1000 a 1:2; y la relación en peso de componente (a) a componente (b) con base en el contenido de sólido es de 1:0.5 a 1:10. En otras composiciones ilustrativas, la relación en peso del componente (a) al componente (b) con base en el contenido de sólidos es de 1:200 a 1:4; y la relación en peso del componente (a) al componente (b) con base en el contenido de sólidos es de 1:1.25 a 1:3.

Composiciones de aditivo ilustrativas de la invención son pre-mezcladas y provistas en forma de composiciones dispersables en liquido a base de agua que comprenden agua en una cantidad suficiente para los componentes (a) a (c) para formar una solución acuosa en donde la concentración del antiespumante dispersable en agua del componente (a) es preferiblemente 0.05% a 2.5% con base en el peso total de la solución acuosa, y muy preferiblemente de 0.1% a 1% con base en el peso de la solución acuosa (que también contiene el dispersante de cementos soluble en agua del componente (b) ) .

Composiciones de aditivo ilustrativas de la presente invención pueden comprender además por lo menos un aditivo de cemento convencional o mezcla de concreto. Por ejemplo, la composición de aditivo puede comprender además por lo menos un antiespumante soluble en agua. La composición de aditivo puede comprender además aceleradores de fraguado de concreto tales como sales inorgánicas, (v. gr., CaCl2 y Ca(N03)2) · Composiciones cementosas ilustrativas de la invención comprenden por lo menos un aglutinante cementoso y la composición de aditivo de la reivindicación 1. Ejemplos ilustrativos de la invención para modificar las composiciones cementosas hidratables comprenden: mezclar entre si por lo menos un aglutinante cementoso y la composición de aditivo.

Aunque la invención se describe aqui usando un número limitado de modalidades, estas modalidades especificas no pretenden limitar el alcance de la invención como se describe en otra parte y se reivindica aqui. La modificación y variaciones pueden ser evidentes para los expertos en la técnica en vista de las modalidades ilustrativas descritas aqui. Los siguientes ejemplos se dan como una ilustración especifica de modalidades de la invención reivindicada. Se debe entender que la invención no está limitada a los detalles específicos expuestos en los ejemplos.

Ejemplo 1 Composiciones de aditivo líquidas a base de agua de la invención se formulan y su estabilidad se prueba como sigue. El antiespumante dispersable en agua (designado como "antiespumante A") es un antiespumante no iónico que contiene óxido de polialquileno . La turbidez del antiespumante A en solución (0.2% en peso en agua) fue 2250 NTU (medido usando el turbidímetro HACH™ 2100N a 20 °C bajo el modo NTU con una opción de "RELACIÓN DE ENCENDIDO: automático") . Después de cuatro horas, está dispersión acuosa de antiespumante A permaneció estable con un valor de turbidez de 2700 NTU.

Muestras de mezcla líquidas que contenían antiespumante A, dispersante de cemento de policarboxilato y nanopartículas coloidales se prepararon como se muestra en la tabla 1 siguiente. La estabilidad de las muestras se monitoreó con el tiempo tanto a 25 °C como a 50 °C y se comparó con una muestra de referencia que no contenia las partículas coloidales. Las muestras de mezcla se prepararon como sigue: agua (76.85 g) se añadió en un matraz de 250 mi, seguido por el antiespumante A (0.70 g) y nanopartículas coloidales ( "NYACOL™ AI20" 5.78 g de solución, 24.22% en peso). Esto se mezcló usando un agitador mecánico durante 2 minutos a 300 rpm. El dispersante de cemento de policarboxilato (116.67 g, 60% en peso) se añadió después, y la mezcla se agitó durante 10 minutos a 600 rpm para proveer una mezcla designada como "Ad-1-2" (véase tabla 1) . Esta mezcla se mantuvo en cilindros de 100 mi a 25°C y 50°C, y la estabilidad de ambas muestras se monitoreó visualmente hasta que ocurrió separación de fases .

Tabla 1. Prueba de estabilidad de la mezcla Dispersante de Estabilidad Muestra de la Anti- cemento de Partícula coloidal espumante policarboxilato (día)* mezcla A % en peso . Tamañob Naturaleza % en Nombre , , 25°C 50°C (mm) química pe rencia-1-1 0.35 35 — so Refe 0 5 1 Referencia-1-2 0.35 0 NexSil™ 20k-30 27.6 Sílice 0.70 <1 <1 Referencia-1-3 0.35 0 LudoX~TM 50 25.5 Sílice 0.70 <1 <1 Ad-1-1 0.35 35 NexSil™ 20k-30 27.6 Sílice 0.70 46 27 Ad-1-2 0.35 35 Nyacol™ AI20 50.9 Alúmina 0.70 45 26 Ad-1-3 0.35 35 NexSil™ 125 122 Sílice 0.70 18 14 Ad-1-4 0.35 35 NexSil™ 125A 118 Sílice 0.70 21 14 Ad-1-5 0.35 35 LudoXmHS 40 21.3 Sílice 0.70 25 3 Ad-1-6 0.35 35 LudoX~TM 50 25.5 Sílice 0.70 25 15 Ad-1-7 0.35 35 LudoXTM 50 25.5 Sílice 1.75 41 24 Ad-1-8 0.70 35 LudoX™TM 50 25.5 Sílice 1.40 28 10 aLa estabilidad está representada por el número de días antes de que la separación de fases fuera visualmente detectada. bTamaño de diámetro promedio de Z medido por el dispositivo MALVERN™ Nanosizer.

Los datos en la tabla 1 (Ad-1-1 a Ad-1-8) indican que la adición de nanoparticulas coloidales prolongó significativamente la estabilidad de las muestras de la mezcla tanto a 25°C como a 50°C en comparación con la referencia-1-1 que no tenia partículas coloidales. Además, las muestras de la mezcla fueron inestables en ausencia de policarboxilato, como se muestra por datos de estabilidad en la referencia-1-2 y referencia-1-3.

Ejemplo 2 Otra composición de aditivo de la invención se formuló y su estabilidad se probó. El antiespumante usado está disponible de BYK Additives and Instruments bajo el nombre comercial "BYK®-028" y se cree que contiene polisiloxanos y sólidos hidrofóbicos antiespumantes en poliglicol con oxirano (polialquilenglicol ) . La turbidez de la dispersión de "BYK®-028" (0.2% en peso) en agua fue 110 NTU como se midió usando un turbidímetro HACH® 2100N. Esta dispersión de antiespumante fue estable a 25°C por más de una hora. Las muestras de mezcla que contenían BYK® 028 se prepararon de acuerdo con la tabla 2 usando el método descrito en el ejemplo 1.

Tabla 2. Prueba de estabilidad de la mezcla Anti~ Dispersante de Estabilidad ,„ . . espumante cemento de Partícula coloidal ...

Muestra de ByKe_028 policarboxilato (dla) la mezcla Tamaño* Naturaleza % en % en peso % en peso Nombre 25°C 50°C (mm) química peso Referencia 2 0.35 35 0 4 2 Ad-2-1 0.35 35 NexSil™ 20k-3 27.6 Sílice 0.70 8 7 Ad-2-2 0.35 35 LudoXTM 50 25.5 Sílice 0.70 13 12 aLa estabilidad está representada por el número de días antes de que la separación de fases fuera visualmente detectada. bTamaño de diámetro promedio de Z medido por MALVERN™ Nanosizer.

Los datos en la tabla 2 indican que las muestras de la mezcla que contenían nanopartículas coloidales tuvieron estabilidad más larga tanto a 25°C como a 50°C cuando se comparó con la muestra de referencia.

Ejemplo 3. Prueba comparativa Una prueba comparativa se hizo usando sílice fumante para determinar el rendimiento relativo comparado con los ejemplos 1 y 2 anteriores. "AEROSIL® 300" y "AEROSIL® 130" son nombre de marca comercial para sílice fumante hidrofílica, y "AEROSIL® R816" es un nombre de marca comercial para sílice fumante hidrofóbica. Las muestras de la mezcla que contenían antiespumante y estas sílices fumantes se prepararon usando los procedimientos anteriormente descritos .

Tabla 3. Prueba de estabilidad de la mezcla . .. Dispersante de _ ^ L . , . ^ , M .,,uest.ra, d.e Anti- cemento de Estabilizador d._e partícula Esta,bilidad , , espumante A , . , . , ^ r (día) la mezcla ^ policarboxilato % en peso % en peso Nombre % en peso 25°C 50°C Referencia 3 0.35 35 0 5 1 Ad-3-1 0.35 35 Aerosil™ 300 0.70 <1 <1 Ad-3-2 0.35 35 Aerosil™ 300 0.70 <1 <1 Ad-3-3 0.35 35 Aerosil™ R 816 0.70 <1 <1 aLa estabilidad está representada por un número de días antes de que la separación de fases fuera visualmente detectada.

Como se ve en la tabla 3 anterior, las muestras de la mezcla Ad-3-1 a Ad-3-3 que contenían sílice fumante hidrofílica o hidrofóbica se volvieron inestables dentro de un día. En comparación con la referencia 3, la sílice fumante no mejora la estabilidad de la formulación.

Ejemplo 4. Prueba de estabilidad con antiespumantes múltiples Muestras de mezcla que usan antiespumantes múltiples se hicieron y se probaron. Las partículas coloidales también pueden estabilizar mezclas compuestas de más de un antiespumante, como se ilustra en la tabla 4 siguiente. Se usó un segundo antiespumante (designado antiespumante B) que pudo disolverse en agua bajo condición ácida .

Las muestras de formulación de la mezcla se prepararon como se muestra en la tabla 4 usando el siguiente procedimiento: primero, se añadió agua (200 g) a un matraz de 1000 mi, seguido por antiespumante A (4.2 g) y partícula coloidal "Ludox™ TM 50" (8.1 g de solución, 51.83% en peso). La mezcla anterior se mezcló usando un agitador mecánico durante 4 minutos a 300 rpm (ésta se designa como premezcla 1) . Se añadió agua (25.1 g) y antiespumante B (4.2 g) en otro matraz (50 mi), y el pH de la solución se ajustó a aproximadamente 2-3 usando ácido acético. La solución se mezcló posteriormente usando agitador mecánico durante 2 minutos a 300 rpm (y esta se designó premezcla 2) . En la premezcla 1, el dispersante de policarboxilato (350 g, 60% en peso) se añadió y se mezcló usando agitador mecánico durante 10 minutos a 600 rpm. Posteriormente, la premezcla 2 se añadió a esta mezcla y se agitó durante otros 5 minutos a 600 rpm (y esta mezcla resultante se designó como mezcla de muestra Ad-4-3 en la tabla 4). Esta mezcla se mantuvo en un cilindro de 100 mi tanto a 25°C como a 50°C, y la estabilidad fue monitoreada visualmente hasta que ocurrió separación de fases .

Tabla 4. Prueba de estabilidad de la mezcla Dispersante de Estabilidad Antiespumante cemento de Partícula coloidal (día) ' Mezcla carboxilato A, % en B, % en % en peso Nombre % en peso 25°C 50°C peso peso Referencia 4 0.35 0.35 35 0 4 1 Ad-4-1 0.35 0.35 35 NexSil™ 125A 0.70 40 8 Ad-4-2 0.35 0.35 35 Ludox™TM 50 0.70 40 39 Ad-4-3 0.70 0.70 35 Ludox™TM 50 1.40 40 35 aLa estabilidad está representada por un número de dias antes de que la separación de fases fuera visualmente detectada.

Los datos mostrados en la tabla 4 indican que las partículas coloidales prolongan la estabilidad de muestras de la mezcla que contienen más de un antiespumante .

Ejemplo 5. Prueba de aire en el mortero Con el fin de probar la distribución de antiespumante en toda la solución de mezcla, se realizaron pruebas de aire en el mortero (ASTM C185) .

La muestra de mezcla (Ad-1-6 en la tabla 1, 500 mL) se preparó de acuerdo con el método descrito e'n el ejemplo 1. La mitad de la muestra de mezcla se mantuvo en un cilindro de 250 mL a 25°C durante 20 días sin perturbación. Después de 20 días, 40 mi de esta muestra se removieron mediante pipeta desde la capa superior de la solución en el cilindro y se designó como muestra Ad-1-ß (20d a 25°C-Superior) . Después 40 mi de mezcla se removieron con pipeta de la capa inferior de la solución y se designó como muestra Ad-1-6 (20d a 25°C-Inferior) . La otra mitad de la muestra de mezcla se mantuvo en un cilindro de 250 mL a 50°C durante 10 días sin perturbación. De manera similar, se obtuvieron dos muestras por separado de la parte superior y la parte inferior del cilindro, y se designaron como muestra Ad-1-6 (lOd a 50°C-Superior) y muestra Ad-1-6 (lOd a 50 °C-Inferior) .

La prueba de aire de mortero ASTM C185 se realizó con cuatro muestras de mezcla y se comparó con una muestra recién hecha de la misma composición (designada como Ad-l-6 fresca) y la referencia de muestra 5 (que contenia sólo dispersante de policarboxilato) . Las pruebas de mortero se realizaron de acuerdo con el estándar ASTM C185 usando la siguiente composición: cemento (350 g) , arena (1400 g) , mezcla (1.2 g, 35 o 36% en peso) y agua (217 g ~ 250 g) .

Tabla 5. Prueba de aire de mortero ASTM C185 Anti- Dispersante de espumante cemento de Partícula coloidal Muestra de la mezcla Aire A policarboxilato % en peso % en peso Hombre % en peso % ; en peso Referencia 5 0 35 0 0 12.8 Ad-l-6 (fresco) 0.35 35 Ludox™ 50 0.70 4.0 Ad-l-6 (20d a 25°C-Superior) 0.35 35 Ludox™ 50 0.70 3.8 Ad-l-6 (20d a 25°C-Inferior ) 0.35 35 Ludox™ 50 0.70 2.9 Ad-l-6 (lOd a 50°C-Superior ) 0.35 35 Ludox™ 50 0.70 3.8 Ad-l-6 (lOd a 50°C-Inferior ) 0.35 35 Ludox™ 50 0.70 4.2 La comparación de las muestras Ad-l-6 ( fresca) , Ad- 1-6 (20d a 25°C-Superior) y Ad-l-6 (20d a 25°C-Inferior) con la referencia 5 indica que después de 20 días (25°C), el poder antiespumante de la mezcla permanece consistente en toda la solución y es similar a una muestra de mezcla recién hecha. Una conclusión similar se puede desprender al comparar datos para muestras de mezcla Ad-l-6 (fresca), Ad-l-6 (lOd a 50°C-Superior) , Ad-l-6 (lOd a 50 °C-Inferior) con la referencia 5; es decir, después de almacenar durante 10 días a 50 °C, el poder antiespumante de la mezcla permanece consistente en toda la solución y es similar a una muestra de mezcla recién hecha.

Ejemplo 6. Prueba de calidad de huecos de aire en concreto La calidad de aire entrante en muestras de mezcla que contienen antiespumante A y las partículas coloidales Ludox™ TM 50 se probó contra la muestra de referencia que no contenía las partículas coloidales. Las mezclas de concreto en las que se introduce aire se formularon usando: cemento Portland ordinario A (OPC) , 362 kg/m3; agua, 148 kg/m3; agregado grueso, 1038 kg/m3; agregado fino, 787 kg/m3/ y mezclas químicas, 0.1% en peso con base en el peso del cemento. Un agente de introducción de aire convencional (disponible de Grace Construction Products, Cambridge, MA, bajo el nombre comercial DARAVAIR®1000 ) se añadió a una dosis requerida para llevar el contenido de aire del plástico dentro del intervalo de 5% a 9% en volumen total con base en concreto plástico. El contenido de aire de las muestras se probó de acuerdo con ASTM C231-97. La calidad de huecos de aire se probó de conformidad con ASTM C457-98. Los resultados del experimento se resumen en la tabla 6. El valor recomendado para pasar el requisito de ASTM C494 para durabilidad de congelamiento/descongelamiento es menor que 0.200 mm para el factor de separación y mayor que 24 mm-1 para la superficie específica.

Tabla 6. Calidad de huecos de aire en el concreto Composición de la mezcla Cuando la muestra de referencia (que no contenía partículas coloidales) se compara con la otra muestra, los datos en la tabla 6 indican que la adición de partícula coloidal no afecta adversamente la calidad de hueco de aire en las mezclas de concreto.

Ejemplo 7. Prueba de calidad de huecos de aire en el concreto La calidad de huecos de aire entrantes de muestras de mezcla que contienen antiespumante A y partículas coloidales Ludox™ TM 50 se probó de nuevo contra muestras de referencia que no contenían partículas coloidales, y esta vez se usó un cemento diferente. El procedimiento de prueba fue el mismo que en el ejemplo 6, excepto que se usó el cemento Portland ordinario B.

Tabla 7. Calidad de huecos de aire en el concreto Los resultados de esta prueba se muestran en la tabla 7. Cuando la muestra de referencia ( que no contenía partículas coloidales) se compara con la otra muestra, los datos en la tabla 7 indican que la adición de partículas coloidales no afecta adversamente la calidad de huecos de aire .

Ejemplo 8 Otra composición de aditivo de la invención se formuló y su estabilidad se probó. Esta mezcla es un acelerador de concreto de tipo E.

Tabla 8. Prueba de estabilidad de la mezcla °>?-" ° aLa estabilidad está representada por el número de días antes de que la separación de fases fuera visualmente detectada. bTamaño de diámetro promedio de Z medido por MALVERN™ Nanosizer .

Los datos en la tabla 8 indican que las muestras de la mezcla que contenían nanopartículas coloidales tuvieron mayor estabilidad tanto a 25 °C como a 50 °C cuando se comparó con la muestra de referencia.

El ejemplo anterior y las modalidades se presentan para propósitos ilustrativos únicamente y no se pretende que limiten el alcance de la invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de aditivo estable para modificar composiciones cementosas, que comprende: a) por lo menos un antiespumante dispersable en agua que comprende óxido de polialquileno; b) por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato que tiene grupos óxido de polietileno, grupos óxido de polipropileno o mezclas de los mismos; y c) nanoparticulas coloidales que tienen un tamaño promedio de Z de 8-150 nanómetros y que se seleccionan del grupo que consiste de sílice, alúmina, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de cerio, zirconia y mezclas de los mismos.

2. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde en dicho componente (a) , la dispersión del antiespumante dispersable en agua, a 0.2% con base en el peso total del vehículo acuoso, tiene un valor de turbidez mayor que 50 NTU.

3. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde en el componente (a) , el antiespumante dispersable en agua es un alcohol etoxilado o propoxilado, alcohol graso, alquilamina, alquilpoliamina o graso carboxílico ácido.

4. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde en el componente (a) , el antiespumante dispersable en agua tiene un grupo extremo de hidrógeno, o alquilo de Cl a C30 lineal o ramificado, aromático o alifático.

5. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde en el componente (a) el antiespumante dispersable en agua puede contener unidades de óxido de etileno/óxido de propileno aleatorias o de bloque, por ejemplo, tribloque de EO-PO-EO, dibloque de EO-PO, etc.

6. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde las nanoparticulas coloidales tienen un tamaño promedio de Z de 15-120 nm, muy preferiblemente 25-60 nm.

7. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde las nanoparticulas coloidales están compuestas de sílice, alúmina o mezcla de las mismas.

8. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde la relación en peso del componente (a) al componente (b) con base en el contenido de sólidos es de 1:1000 a 1:2; y la relación en peso del componente (a) al componente (c) con base en el contenido de sólidos es 1:0.5 a 1:10.

9. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde la relación en peso del componente (a) al componente (b) con base en el contenido de sólidos es de 1:200 a 1:4; y la relación en peso del componente (a) al componente (c) con base en el contenido de sólidos es 1:1.25 a 1:3.

10. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende agua suficiente para los componentes (a) a (c) para formar una solución acuosa en donde la concentración del antiespumante dispersable en agua del componente (a) es 0.05% a 2.5% con base en el peso total de la solución acuosa.

11. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 10, en donde la concentración de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato de polímero de peine es 1% a 60% con base en el peso de la solución acuosa.

12. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 11, en donde las nanopartículas coloidales se mezclan con por lo menos un antiespumante dispersable en agua antes de la adición de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato de polímero de peine.

13. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende por lo menos un antiespumante soluble en agua.

14. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende sales inorgánicas.

15. La composición de aditivo de conformidad con la reivindicación 1, en donde las nanopartículas coloidales son operativas para estabilizar por lo menos un antiespumante dispersible en agua dentro de un ambiente acuoso en presencia de por lo menos un dispersante de cemento de policarboxilato .

16. Una composición cementosa que comprende por lo menos un aglutinante cementoso y la composición de aditivo de la reivindicación 1.

17. Un método para modificar una composición cementosa hidratable que comprende: mezclar entre si por lo menos un aglutinante cementoso y la composición de aditivo de la reivindicación 1.

18. Un método para modificar una composición cementosa hidratable que comprende: combinar entre si un aglutinante cementoso hidratable y la composición de aditivo de la reivindicación 1.