MX2014012603A - Metodo para fabricar una composicion cementosa. - Google Patents
Metodo para fabricar una composicion cementosa.Info
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Abstract
Se describe un método para expandir microesferas poliméricas expandibles que incluye poner en contacto una suspensión acuosa que incluye microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición o artículo cementoso, en donde la suspensión acuosa incluye opcionalmente además una mezcla del mismo. Un método para fabricar una composición o artículo cementoso incluye: (i) poner en contacto una suspensión acuosa de microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximo a y/o durante la fabricación de la composición cementosa para crear microesferas poliméricas expandidas; (ii) pre-humectar las microesferas poliméricas expandibles; y (iii) mezclar las microesferas poliméricas expandidas, pre-humectadas con cemento y agua para formar la composición cementosa, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla de la misma.
Description
MÉTODO PARA FABRICAR UNA COMPOSICIÓN CEMENTOSA
CAMPO DE LA INVENCION
Se proporciona un método para expandir microesferas poliméricas expandibles y un método para fabricar una composición cementosa que incluye expandir microesferas poliméricas expandibles y mezclar las microesferas poliméricas expandibles, expandidas con cemento y agua para formar una composición cementosa.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los ciclos de congelación-descongelación pueden dañar extremadamente las composiciones cementosas endurecidas saturadas con agua, tal como concreto. La mejor técnica conocida para prevenir o reducir el daño hecho es la incorporación en la composición de poros o huecos microscópicamente finos. Los poros o huecos funcionan como cámaras de expansión internas y por lo tanto pueden proteger la composición del daño por congelación-descongelación al reducir los cambios en la presión hidráulica provocados por el ciclado de congelación-descongelación. Un método convencional utilizado para producir tales huecos en las composiciones cementosas es al introducir agentes incorporadores de aire en las composiciones, que estabilizan
las burbujas pequeñas del aire que se atrapan en la composición durante el mezclado.
Desafortunadamente, este procedimiento para producir huecos de aire en las composiciones cementosas está plagado por un número de problemas de producción y colocación, algunos de los cuales son los siguientes:
Contenido de Aire: Los cambios en el contenido de aire de la composición cementosa pueden dar por resultado una composición con resistencia deficiente al daño por congelación-descongelación si el contenido de aire disminuye con el tiempo o reduce la resistencia a la compresión de la composición si el contenido de aire se incrementa con el tiempo. Ejemplos son bombear una composición cementosa (disminuyendo el contenido de aire por compresión) , adición en el sitio de trabajo de un superplastificante (eleva frecuentemente el contenido de aire o desestabiliza el sistema de huecos de aire), e interacción de mezclas especificas con el surfactante incorporador de aire (que podría incrementar o disminuir el contenido de aire) .
Estabilización de Huecos de Aire: La incapacidad para estabilizar las burbujas de aire puede ser provocada por la presencia de materiales que adsorben el surfactante estabilizante, es decir, ceniza volante que tiene carbón de área de superficie alta o agua insuficiente para el
surfactante para que funcione apropiadamente, es decir, concreto de bajo revenimiento.
Características del Hueco de Aire: La formación de burbujas que son muy grandes para proporcionar resistencia al daño por congelación y descongelación puede ser resultado de calidad deficiente o agregados deficientemente graduados, uso de otras mezclas que estabilizan las burbujas, etcétera. Tales huecos son frecuentemente inestables y tienden a flotar a la superficie del concreto fresco.
Sobreacabado : La remoción de aire por sobreacabado, remueve el aire de la superficie del concreto, dando por resultado típicamente tensión por la incrustación de la zona de vaciado de la pasta de cemento adyacente a la superficie sobre acabada.
La generación y estabilización de aire en el momento del mezclado y asegurando que permanezca en la cantidad apropiada y el tamaño de hueco de aire hasta que la composición cementosa endurezca siguen siendo los retos más grandes día a día para el productor de composición cementosa en Norteamérica. El contenido de aire de las características del sistema de huecos de aire atrapados en la composición cementosa no se pueden controlar por medios cuantitativos directos, sino solo indirectamente a través de la cantidad y/o tipo de agente incorporador de aire agregado a la
composición. Los factores tales como la composición y forma de partícula de los agregados, el tipo y cantidad del cemento en la mezcla, la consistencia de la composición cementosa, el tipo de mezclador utilizado, el tiempo de mezclado, y la temperatura todos influyen en el desempeño del agente incorporador de aire. La distribución de tamaño del hueco en el concreto con aire atrapado ordinario puede mostrar una gama muy amplia de variación, entre 10 y 3,000 micrómetros (µp?) o más. En tales composiciones cementosas, además de los huecos pegueños gue son esenciales para la resistencia al daño por congelación-descongelación cíclica, la presencia de huecos más grandes, gue contribuyen poco a la durabilidad de la composición cementosa y podrían reducir la resistencia de la composición, tienen que ser aceptado como una característica inevitable.
Los agentes incorporadores de aire han mostrado que proporcionan resistencia al daño por congelación-descongelación, así como resistencia al daño por incrustación, que se presenta cuando la superficie de la composición cementosa endurecida se rompe por cualquiera de una variedad de razones, algunas de las cuales se plantean en lo anterior. Sin embargo, debido a que los agentes incorporadores de aire convencionales sufren de los problemas planteados en lo anterior, la industria de composición
cementosa está en búsqueda de mezclas nuevas y mejores para proporcionar las propiedades que se proporcionan actualmente por los agentes incorporadores de aire convencionales.
Un desarrollo reciente es utilizar microesferas poliméricas para crear huecos de tamaño controlado dentro de las composiciones cementosas. Sin embargo, el desarrollo está aún en marcha para mejorar la función de las microesferas poliméricas dentro de las composiciones cementosas, y para reducir el costo de incluir microesferas poliméricas en las composiciones cementosas.
A fin de proporcionar huecos de aire apropiadamente dimensionados , pueden ser necesarias microesferas poliméricas para ser expandidas antes de la incorporación en las composiciones cementosas. Después de la expansión, las microesferas poliméricas expandidas pueden tener hasta aproximadamente 75 veces el volumen de las microesferas no expandidas. La provisión de mezclas de composición cementosa que incluyen microesferas poliméricas expandidas pueden ser costosas, debido al alto costo de envío asociado con el envío de una mezcla que incluye microesferas expandidas de volumen alto, particularmente si se proporcionan en una suspensión acuosa que puede incluir un volumen de agua.
Lo que se necesita es un método para proporcionar microesferas poliméricas para el uso en las composiciones
cementosas y artículos cementosos en un precio razonable.
Las modalidades del contenido se describen con referencia a las figuras acompañantes y son para propósitos ilustrativos solamente. El contenido no se limita en esta solicitud a los detalles de la construcción o el arreglo de los componentes ilustrados en las figuras. Números de referencia similares se utilizan para indicar componentes similares, a menos que se indique de otra manera.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La FIGURA 1 es un diagrama esquemático de un aparato para llevar a cabo el método (s) objeto.
La FIGURA 2 es un diagrama esquemático de una modalidad de un aparato para llevar a cabo el método (s) objeto.
La FIGURA 3 es una fotografía de microesferas expandidas que contienen 85% de humedad.
La FIGURA 4 es una fotografía de microesferas expandidas dispersadas en agua.
La FIGURA 5 es una fotografía de microesferas expandidas en un artículo de concreto.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Las microesferas poliméricas expandidas proporcionan espacios huecos en las composiciones cementosas antes del
fraguado final, y tales espacios huecos actúan para incrementar la durabilidad de congelación -descongelación del material cementoso. Las microesferas poliméricas expandidas introducen huecos en las composiciones cementosas para producir una estructura de huecos completamente formada en las composiciones cementosas que resiste la degradación del concreto producida por la congelación cíclica saturada con agua y no depende de la estabilización de burbujas de aire durante el mezclado de las composiciones cementosas. La mejora de la durabilidad de congelación-descongelación producida con las microesferas poliméricas expandidas se basa en un mecanismo físico para reducir las tensiones producidas cuando el agua se congela en un material cementoso. En la práctica convencional, los huecos apropiadamente dimensionados y espaciados se generan en el material endurecido al utilizar mezclas químicas para estabilizar los huecos de aire atrapados en una composición cementosa durante el mezclado. En las composiciones cementosas convencionales estas mezclas químicas como una clase son llamadas agentes incorporadores de aire. La presente mezcla utiliza microesferas poliméricas expandidas para formar una estructura de huecos en las composiciones cementosas y no requiere la producción y/o estabilización del aire atrapado durante el proceso de mezclado.
El uso de microesferas poliméricas expandidas elimina sustancialmente algunos de los problemas prácticos encontrados en la técnica actual. También hace posible utilizar algunos materiales, es decir, ceniza volante con alto contenido de carbón, de grado bajo, que se pueden verter debido a que se consideran inutilizables en las composiciones cementosas con aire atrapado sin tratamiento adicional. Esto da por resultado ahorro de cemento, y por lo tanto ahorros económicos. Ya que los huecos "creados" por este procedimiento son mucho más pequeños que aquellos obtenidos por agentes incorporadores de aire convencionales, el volumen de las microesferas poliméricas expandidas que se requiere para lograr la durabilidad deseada también es mucho más bajo que en las composiciones cementosas con aire atrapado convencionales. Por lo tanto, una resistencia a la compresión más alta se puede lograr con las presentes mezclas y métodos en el mismo nivel de protección contra el daño por congelación y descongelación. En consecuencia, el componente más costoso utilizado para lograr resistencia es decir, cemento, se puede ahorrar.
Las microesferas poliméricas expandidas pueden estar comprendidas de un polímero que es por lo menos uno de polietileno, polipropileno, polimetilmetacrilato, poli-o-cloroestireno, cloruro de polivinilo, cloruro de
polivinilideno, poliacrilonitrilo, polimetacrilonitrilo, poliestireno, y copolimeros de los mismos, tales como copolímeros de cloruro de vinilideno-acrilonitrilo, poliacrilonitrilo-copolimetacrilonitrilo, cloruro de polivinilideno-poliacrilonitrilo, o cloruro de vinilo-cloruro de vinilideno, y similares. Ya que las microesferas se componen de polímeros, la pared puede ser flexible, tal que se mueve en respuesta a la presión. El material del cual las microesferas se van a fabricar, por lo tanto, puede ser flexible y, en ciertas modalidades, resistente al entorno alcalino de las composiciones cementosas. Sin limitación, las microesferas poliméricas expandible adecuadas son disponibles de Eka Chemicals Inc., an Akzo Nobel company (Duluth, GA) , bajo el nombre comercial EXPANCELMR. Ejemplos no limitantes de microesferas poliméricas adecuadas de EXPANCEL incluyen microesferas poliméricas expandidas que tienen densidades en el intervalo de aproximadamente 0.015 g/cm3 a aproximadamente 0.025 g/cm3 y tamaños en el intervalo de aproximadamente 20 µp\ a aproximadamente 80 µ?t?.
En ciertas modalidades, las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas pueden tener un diámetro promedio de aproximadamente 100 µp\ o menor, en ciertas modalidades aproximadamente 50 µ?? o menor, en ciertas modalidades aproximadamente 24 µ?t? o menor, en ciertas modalidades
aproximadamente 16 µ?? o menor, en ciertas modalidades aproximadamente 15 µ?? o menor, en ciertas modalidades aproximadamente 10 m o menor, y en otras modalidades aproximadamente 9 µ?a o menor. En ciertas modalidades, el diámetro promedio de las microesferas poliméricas no expandidas puede ser de aproximadamente 10 m a aproximadamente 16 µp?, en ciertas modalidades de aproximadamente 6 µp? a aproximadamente 9 µp\, en ciertas modalidades de aproximadamente 3 µ?a a aproximadamente 6 µ??, en ciertas modalidades de aproximadamente 9 µ?t? a aproximadamente 15 µ?a, y en otras modalidades de aproximadamente 10 µp\ a aproximadamente 24 µp?. Las microesferas poliméricas pueden tener un núcleo hueco y una pared compresible. La porción interior de las microesferas poliméricas comprende una cavidad o cavidades huecas que pueden contener gas (rellenadas con gas) o liquido (rellenadas con liquido) .
En ciertas modalidades, las microesferas poliméricas expandibles, expandidas pueden tener un diámetro promedio de aproximadamente 200 a aproximadamente 900 µp?, en ciertas modalidades, aproximadamente 40 a aproximadamente 216 µ??, en ciertas modalidades aproximadamente 36 a aproximadamente 135 µ??, en ciertas modalidades aproximadamente 24 a aproximadamente 81 pm, y en ciertas modalidades
aproximadamente 12 a aproximadamente 54 µp?.
Los diámetros expresados por arriba son diámetros de promedio en volumen. El diámetro de las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas y/o expandidas se puede determinar por cualquier método que es conocido en la técnica. Por ejemplo, el diámetro promedio en volumen de las microesferas poliméricas expandibles se puede determinar por una técnica de dispersión de luz, tal como al utilizar un dispositivo de dispersión de luz disponible de Malvern Instruments Ltd (Worcestershire, UK) .
Se ha descubierto que mientras es más pequeño el diámetro de las microesferas poliméricas expandibles, se requiere menor cantidad de las microesferas para lograr la resistencia al daño de congelación-descongelación deseada en ciertas composiciones. Esto es benéfico desde una perspectiva de desempeño, en que una disminución más pequeña en la resistencia a la compresión se presenta por la adición de las microesferas, asi como una perspectiva económica, puesto que se requiere una cantidad más pequeñas de esferas. Similarmente, el espesor de pared de las microesferas poliméricas se puede optimizar para minimizar el costo del material, pero para asegurar que el espesor de la pared sea adecuado para resistir el daño y/o fractura durante los procesos de mezclado, colocación, consolidación y acabado de
la composición cementosa.
Se proporciona un método para expandir microesferas poliméricas expandibles, que comprende poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximo y/o durante la fabricación de una composición cementosa o articulo cementoso, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla para composición cementosa o articulo. En ciertas modalidades, el método puede comprender poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in situ durante la fabricación de una composición cementosa o articulo .
También se proporciona un método para fabricar una composición cementosa o artículo cementoso, que comprende: (i) poner en contacto una suspensión acuosa de microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximas a y/o durante la fabricación de la composición cementosa o artículo para crear microesferas poliméricas expandidas; (ii) pre-humedecer opcionalmente las microesferas poliméricas expandibles; y (iii) incorporar las microesferas poliméricas expandidas en la composición o artículo cementoso, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla para la composición o artículo cementoso.
El proceso para "poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximo a y/o durante la fabricación de una composición cementosa o articulo cementoso", puede incluir por lo menos uno de: (i) poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor inmediatamente antes de la introducción, tal como al inyectar, la suspensión acuosa en una corriente de agua de alimentación que se alimenta en una composición cementosa durante la fabricación de la composición cementosa; (ii) poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor para expandir las microesferas poliméricas expandibles y enfriar rápidamente las microesferas poliméricas expandibles expandidas en agua en una instalación de fabricación de composición cementosa, y reservar la suspensión acuosa que contiene microesferas expandidas, enfriadas para la introducción en una composición cementosa fabricada en la instalación. La FIGURA 3 es una fotografía de microesferas poliméricas expandibles, expandidas después de ser puestas en contacto con vapor a fin de expandir las microesferas poliméricas expandibles. Como se utiliza en la presente, "en una instalación de fabricación de composición cementosa" significa que la expansión de las
microesferas poliméricas expandióles, no expandidas se presenta en la misma instalación o en una instalación adyacente próxima donde se fabrica la composición cementosa.
En ciertas modalidades, la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas puede comprender dispersar las microesferas poliméricas expandidas en líquido, opcionalmente en donde el líquido comprende agua. Las microesferas poliméricas expandidas pre-humedecidas se pueden mezclar con cemento, agua y otros componentes de mezcla cementosos en la formación de la composición cementosa. La FIGURA 4 es una fotografía de microesferas poliméricas expandidas dispersadas en agua.
En ciertas modalidades, la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas puede comprender agregar las microesferas poliméricas expandidas y un líquido a un tanque de mezclado, opcionalmente donde el líquido comprende agua. En algunas modalidades, las microesferas poliméricas expandidas pueden comprender de aproximadamente 1% a aproximadamente 60% del volumen total de todo el material en el tanque de mezclado.
Con referencia a la FIGURA 1, en ciertas modalidades, la suspensión acuosa 12 que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas se alimentan a través de un primero conducto 14, mientras que al mismo tiempo el vapor 16
se alimenta a través de un segundo conducto 18. El primer conducto 14 y el segundo conducto 18 se juntan 20 inmediatamente antes de la alimentación en un tercer conducto 22, que contiene agua de alimentación 24 que fluye 26 en una mezcla de composición cementosa. La unión del primer y segundo conductos da por resultado un calentamiento rápido de las microesferas poliméricas expandióles, no expandidas, provocando que las microesferas se expandan. Las microesferas expandidas luego se enfrian rápidamente por el agua de alimentación que fluye a través del tercer conducto 22, que permite que las microesferas expandidas retengan su tamaño en la introducción en la mezcla de composición cementosa. En ciertas modalidades, el tercer conducto 22 puede estar fluyendo 26 en un recipiente de depósito (no mostrado) después de ser puesto en contacto con el vapor en el segundo conducto 18, y reservado para introducción posterior en una composición cementosa. La FIGURA 5 es una fotografía de microesferas poliméricas expandidas en un artículo de concreto. En ciertas modalidades, las microesferas expandidas pueden tener un volumen que es hasta aproximadamente 75 veces más grande que su volumen no expandido, original.
Con referencia a la FIGURA 2, en ciertas modalidades, la unión 20 del primer conducto 14 y el segundo conducto 18 pueden comprender un cuarto conducto 21. El cuarto conducto
21 puede incluir un generador de presión posterior 28, tal como una válvula de control de flujo o un dispositivo de restricción de flujo, tal como una boquilla de orificio. El generador de presión posterior 28 es capaz de restringir y/o controlar el flujo de la mezcla de la suspensión acuosa 12 y el vapor 16 a fin de asegurar que la mezcla alcance la presión y temperatura apropiada requeridas para expandir adecuadamente las microesferas expandibles en la suspensión acuosa 12. En ciertas modalidades, el generador de presión posterior 28 también puede por lo menos parcialmente prevenir el flujo posterior del agua de alimentación 24 del tercer conducto 22.
En ciertas modalidades, las microesferas poliméricas expandidas, y/o una mezcla que las contiene, se pueden preparar utilizando un aparato que comprende: (a) un generador de vapor u otra fuente de vapor; (b) un conducto de vapor en comunicación fluida con el generador de vapor u otra fuente de vapor; (c) un conducto de material fluido en comunicación fluida con una fuente de un material fluido, en donde el material fluido comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas; (d) una zona de tratamiento en comunicación fluida con el generador de vapor u otra fuente de vapor a través del conducto de vapor, y con el conducto de material fluido, tal que el material fluido se pone en
contacto con el vapor dentro de la zona de tratamiento; y (e) un generador de presión posterior en comunicación fluida con la zona de tratamiento, capaz de incrementar la presión en la zona de tratamiento, que da por resultado la expansión de las microesferas poliméricas expandibles cuando el material fluido sale de la zona de tratamiento.
En una modalidad, un material fluido que incluye agua, las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas, y opcionalmente el polímero superabsorbente insoluble en agua que se incluye en la mezcla para composiciones cementosas se pone en contacto con vapor dentro de la zona del tratamiento, tal que las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas se someten a temperatura y presión incrementada, que lo cual da por resultado la pre-expansión de las microesferas poliméricas expandibles. En la salida de la zona de tratamiento, opcionalmente a través del generador de presión posterior, la microesferas poliméricas expandibles experimentan un descenso de presión igual a la diferencia entre la presión en la zona del tratamiento y la presión en el entorno exterior en la zona del tratamiento. Esta súbita disminución en la presión da por resultado una rápida expansión de las microesferas poliméricas expandibles.
El generador de contrapresión es capaz de restringir y/o controlar el flujo del material fluido y vapor a través de la
zona del tratamiento, para asegurar que la temperatura y presión dentro de la zona del tratamiento sean suficientes para proporcionar un descenso de presión suficiente para permitir que las microesferas poliméricas expandibles se expandan a un grado deseado en la salida del generador de contrapresión. El generador de contrapresión puede comprender, por ejemplo, una válvula de control de flujo o un dispositivo de restricción de flujo, tal como una boquilla de orificio. Alternativa o adicionalmente , el generador de contrapresión puede comprender: (i) una longitud del conducto suficiente para impedir el flujo a través de la zona del tratamiento, tal que la presión dentro de la zona del tratamiento se mantiene o se incrementa; y/o (ii) un conducto que tiene un tamaño interior que es más pequeño que el tamaño interior de cualquiera o ambos del conducto del material fluido o el conducto de vapor, tal que la presión dentro de la zona de tratamiento se mantiene o se incrementa; y/o (iii) un conducto que tiene un patrón de pared interior irregular, tal como un conducto estriado, tal que la presión dentro de la zona de tratamiento se mantiene o se incrementa.
En ciertas modalidades, la temperatura dentro de la zona de tratamiento puede ser de aproximadamente 80°C (176°F) a aproximadamente 160°C (320°F), en ciertas modalidades de aproximadamente 100°C (212°F) a aproximadamente 160°C
(320°F), en ciertas modalidades de aproximadamente 105°C (221°F) a aproximadamente 145°C (293°F), en ciertas modalidades de aproximadamente 135°C (275°F) a aproximadamente 145°C (293°F) . En ciertas modalidades, la presión dentro de la zona de tratamiento puede ser de aproximadamente 46.1 kPa (6.69 psi) a aproximadamente 618.1 kPa (89.65 psi), en ciertas modalidades de aproximadamente 101.3 kPa (14.69 psi) a aproximadamente 618.1 kPa (89.65 psi), en ciertas modalidades de aproximadamente 120 kPa (17.4 psi) a aproximadamente 420 kPa (60.9 psi), en ciertas modalidades de aproximadamente 315 kPa (45.7 psi) a aproximadamente 420 kPa (60.9 psi).
El material fluido que comprende las microesferas poliméricas expandibles, expandidas se puede agregar a o mezclar con el agua de proceso u otras mezclas liquidas, y luego incorporar en la composición o articulo cementoso. Alternativamente, el material fluido que comprende las microesferas poliméricas expandibles, expandidas se pueden incorporar directamente en una composición cementosa (antes o durante el mezclado de los componentes de la composición cementosa) sin primero la adición del material fluido tratado para procesar el agua u otras mezclas del liquido.
Los presentes métodos se pueden llevar a cabo en el sitio en las instalaciones de fabricación de la composición
cementosa, tal como plantas de concreto de fácil mezclado. Tales instalaciones pueden incluir áreas de almacenamiento para el cemento, agua y otros componentes que se agregan a las composiciones cementosas que se producen, tales como mezclas de agregado y/o composición cementosa. En las instalaciones, los diversos componentes de las composiciones cementosas, tales como cemento, agua, agregado, y/o mezclas se combinan conjuntamente para formar una composición cementosa. La mezcla se puede llevar a cabo en un camión de mezclado, tal como un camión de mezclado de concreto. Una vez que los componentes se mezclan, la composición cementosa se puede transportar a un sitio de trabajo, donde la composición se coloca y se deja endurecer. La composición cementosa también se puede utilizar para fabricar artículos cementosos, tales como bloques de concreto o adoquines de concreto, en el sito en las instalaciones de fabricación de la composición cementosa o en otra instalación.
Después de la expansión y pre-humectación, las microesferas poliméricas expandidas luego se pueden introducir directamente en la mezcla de composición cementosa durante la fabricación, tal como se proporciona a una mezcladora central en la instalación, o se pueden retener temporalmente en uno o más depósitos o tanques de lote. El número y capacidad de depósitos de o tanques de lote se puede
relacionar con la productividad del aparato de expansión y/o el tiempo de ciclo de lote de los componentes de composición cementosa durante la fabricación. En ciertas modalidades, tal fabricación de concreto lista para mezclar, la expansión e introducción en un tanque de lote en una cantidad de microesferas poliméricas expandidas necesarias para un camión mezclador de concreto se puede programar para ser completado en menor que o igual al tiempo necesario para la formación de lotes del camión con todos los componentes de composición cementosa. Por lo menos un tanque de lote puede estar en un modo de llenado mientras que otro tanque de lote está descargando sus contenidos de una dispersión de microesferas poliméricas expandidas o una mezcla de liquido que contiene las microesferas poliméricas expandidas en mezcla cementosa en un camión.
En ciertas modalidades, los presentes métodos permiten una suspensión acuosa de microesferas poliméricas expandibles y/o una mezcla que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas que se envían a instalaciones de fabricación de composición cementosa en un costo mínimo. Una vez que la suspensión acuosa y/o mezcla que contiene las microesferas poliméricas expandibles no expandidas llegue a tal instalación, las microesferas poliméricas expandibles se pueden expandir en el sitio. Como es comparado con las
suspensiones y/o mezclas de envío que contienen microesferas poliméricas expandidas expandibles, que pueden tener un volumen de hasta 75 veces mayor que las microesferas no expandidas, las suspensiones y/o mezclas de envío que contienen microesferas expandibles no expandidas reduce notablemente los costos de envío, lo cual podría igualar o exceder el costo actual de la mezcla. Adicionalmente , otros costos logísticos, tales como almacenamiento, también se pueden reducir.
En ciertas modalidades, una composición cementosa que comprende 1.5% en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa, de microesferas poliméricas expandibles expandidas puede tener una resistencia a la compresión de 28 días mayor de 3%, como es comparada con la composición cementosa que comprende un agente incorporador de aire convencional, todavía puede pasar también la ASTM C 666, que se incorpora en la presente a manera de referencia. La ASTM C-666 se utiliza para someter a prueba la resistencia al daño de congelación-descongelación de las composiciones cementosas.
El cemento hidráulico puede ser un cemento Portland, un cemento de aluminato de calcio, un cemento de fosfato de magnesio, un cemento de fosfato de magnesio-potasio, un cemento de sulfoaluminato de calcio o cualquier otro
aglutinante hidráulico adecuado. El agregado se puede incluir en la composición cementosa. El agregado puede ser sílice, cuarzo, arena, mármol triturado, esferas de vidrio, granito, piedra caliza, calcita, feldespato, arenas aluviales, cualquier otro agregado durable y mezclas de los mismos.
En ciertas modalidades, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles, expandidas que se incluyen en la composición cementosa (que pueden comprender un artículo cementoso) , suministrado a través de las mezclas y/o métodos descritos en la presente, puede ser de aproximadamente 0.002 a aproximadamente 0.06 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición cementosa. En otras modalidades, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles que se incluyen en la composición cementosa, suministrada a través de las mezclas o métodos sujetos, puede ser de aproximadamente 0.005 a aproximadamente 0.04 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición cementosa. En modalidades adicionales, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles que se incluyen en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas o métodos sujetos, puede ser de aproximadamente 0.008 a aproximadamente 0.03 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición cementosa.
En ciertas modalidades, la cantidad de microesferas
poliméricas expandibles, expandidas que se incluyen en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas y/o métodos descritos en al presente, puede ser de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 4 por ciento en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa. En ciertas modalidades, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles, expandidas que se incluye en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas o métodos sujetos, pueden ser de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 4 por ciento en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa. En ciertas modalidades, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles, expandidas que se incluyen en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas o métodos sujetos, puede ser de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 4 por ciento en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa. En ciertas modalidades, la cantidad de microesferas poliméricas expandibles, expandidas que se incluyen en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas o métodos sujetos, puede ser de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 3 por ciento en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa. En ciertas modalidades, la cantidad de
microesferas poliméricas expandibles, expandidas que se incluyen en la composición cementosa, suministradas a través de las mezclas o métodos sujetos, puede ser de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 3 por ciento en volumen, basado en el volumen total de la composición cementosa .
Un ejemplo no limitante de un aparato adecuado para expandir las microesferas poliméricas expandibles de acuerdo con los presentes métodos comprende: (a) un generador de vapor que tiene una salida de energía de menor que o igual a aproximadamente 6 caballos de fuerza de caldera; (b) un conducto de vapor en comunicación fluida con el generador de vapor; (c) un conducto de material fluido en comunicación fluida con una fuente de un materia un material fluido, en donde el material fluido comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas; (d) una zona de tratamiento en comunicación fluida con el generador de vapor a través del conducto de vapor, y con el conducto de material fluido, tal que el material fluido se pone en contacto con el vapor dentro de la zona de tratamiento; y (e) un generador de contrapresión en comunicación fluida con la zona de tratamiento, capaz de incrementar la presión en la zona de tratamiento, que da por resultado la expansión de las microesferas poliméricas expandibles cuando el material
fluido sale de la zona de tratamiento. El aparato puede tener una superficie que permite que el aparato se coloque dentro de una instalación de fabricación que utiliza las microesferas poliméricas expandidas expandibles en los productos de fabricación, tal como composiciones cementosas o artículos cementosos, sin afectar adversamente de manera sustancial la producción de los productos de fabricación.
EJEMPLOS
Los siguientes ejemplos ilustran el desempeño de las composiciones cementosas fabricadas utilizando los métodos del presente método (s), y no se deben considerar para limitar el presente contenido de ninguna manera.
EJEMPLO 1
Una composición cementosa se preparó en una mezcladora central en una instalación de fabricación de composición cementosa. La composición cementosa incluyó 831.45 kg (1,833 libras) de cemento, 1,770 kg (3,900 libras) de arena, 1,438 kg (3,171 libras) de piedra #57, 977 kg (2,154 libras) de piedra #8 y 416 kg (917 libras) de agua. El volumen de la composición cementosa fue de aproximadamente 2.3 m3 (3 yardas3). La composición cementosa incluyó 2,713 mL de mezcla reductora de agua PozzolithMR 80, disponible de BASF Construction Chemicals, Cleveland, Ohio, 3,798 mL de mezcla
reductora de agua de alto intervalo GleniumMR 7500 también disponible de BASF Construction Chemicals, y 814 mL de mezcla de desespumante de tributilfosfato . Después de que se completó el mezclado en la mezcladora central, la composición cementosa se transfirió a un camión de mezclado de concreto.
Una vez que la composición cementosa estuvo dentro del camión de mezclado de concreto, 2% en volumen de la composición cementosa de las microesferas poliméricas expandidas, expandidas a través del presente método (s) que tiene una densidad de aproximadamente 0.025 g/cm3 y un tamaño de aproximadamente 40 µta se agregó en la parte superior del camión de mezclado. El camión de mezclado combinó la composición cementosa a alta velocidad durante 2-3 minutos, y se tomó una muestra de la parte superior del camión de mezclado. Después de aproximadamente 20 minutos de mezclado a baja velocidad, se tomó una segunda muestra de la parte superior del camión de mezclado. Después de un total de aproximadamente 40 minutos de mezclado a baja velocidad, se tomó una tercera muestra de la parte suprior del camión de mezclado. Después de un total de aproximadamente 60 minutos, se tomó una muestra de la parte superior del camión de mezclado .
Las muestras estuvieron muy fluidas, teniendo un revenimiento inicial promedio de aproximadamente 73.03 cm
(28.75 pulgadas) y un contendido de aire promedio de 1.8%. Debido a que las muestras fueron muy fluidas, y también debido a que se tomaron de la parte superior del camión de mezclado, hubo más microesferas en las muestras que las que tuvieron presentes a través de la composición cementosa en promedio. La prueba de las muestras para determinar la cantidad de microesferas mostró que las muestras tuvieron un contenido de microesferas promedio de aproximadamente 2.5% en volumen de la composición cementosa. Las muestras pasaron la prueba a ASTM C666 con un factor de durabilidad promedio de aproximadamente 90.
EJEMPLO 2
Se preparó una composición cementosa en una mezcladora central en una instalación de fabricación de composición cementosa. La composición cementosa incluyó 345 kg (760 libras) de agua, 767 kg (1,690 libras) de cemento, 1,820 kg (4,020 libras) de arena, 1,370 kg (3,020 libras) de piedra #57, y 910 kg (2, 000 libras) de piedra #8. El volumen de la composición cementosa fue de aproximadamente 2.3m3 (3 yardas3). La composición cementosa también incluyó 1,501 mL de mezcla reductora de agua de intervalo alto GleniumMR 7500 y 750 mL de mezcla desespumante de tributilfosfato ("TBP") .
Antes de agregar otros ingredientes a la mezcla central, 1.5% en volumen de la composición cementosa de microesferas
poliméricas expandidas, expandidas a través del presente método (s), que tiene una densidad de 0.025 g/cm3 y un tamaño de aproximadamente 40 µp\ se agregaron a la mezcladora central manualmente en una solución acuosa. El TBP se agregó a la mezcla central manualmente con las microesferas poliméricas expandidas. Después de la adición de las microesferas poliméricas expandidas y el TBP, los otros ingredientes de la composición cementosa se agregaron a la mezcladora central automáticamente utilizando el sistema de dispensación automatizado de la instalación de fabricación. El recolector de polvo para la mezcladora central se apagó mientras que las microesferas poliméricas expandidas y el TBP se agregaron a la mezcla central, y no se encendió hasta 30 segundos después de que comenzará el mezclado de la composición cementosa.
Una primera muestra de la composición cementosa se tomó tan pronto como el mezclado se completó. La primera muestra tuvo un valor de revenimiento de 12.7 cm (5.00 pulgadas) y 2.1% de contenido de aire, y pasó la prueba ASTM C666 con un factor de durabilidad de 95. Una segunda muestra de la composición cementosa se tomó 30 minutos después de que se completó el mezclado. La segunda muestra tuvo un valor de revenimiento de 9.53 cm (3.75 pulgadas) y 2.5% de contenido de aire, y pasó la prueba ASTM C666 con un factor de durabilidad de 83.
EJEMPLO 3
Se preparó una composición cementosa en una mezcladora central en una instalación de fabricación de composición cementosa. La composición cementosa incluyó 689,50 kg (1,520 libras) de agua, 1,530 kg (3,380 libras) de cemento, 3,650 kg (8,040 libras) de arena, 2,740 kg (6,040 libras) de piedra #57, y 1,810 kg (4,000 libras) de piedra #8. El volumen de la composición cementosa fue de aproximadamente 6 yardas3. La composición cementosa incluyó 4,002 mL de mezcla reductora de agua de intervalo alto GleniumMR 7500 y 1,501 mL de mezcla desespumante de tributilfosfato .
Antes de agregar otros ingredientes a la mezcla central, 1.5% en volumen de la composición cementosa de las microesferas poliméricas expandidas, expandidas a través del presente método (s), que tiene una densidad de 0.025 g/cm3 y un tamaño de aproximadamente 40 µp? se agregaron a la mezcladora central manualmente en una suspensión acuosa. El TBP se agregó a la mezcla central manualmente con las microesferas poliméricas expandidas. Después de la adición de las microesferas poliméricas expandidas y el TBP, los otros ingredientes de la composición cementosa se agregaron a la mezcladora central utilizando automáticamente el sistema de dispensación automatizado de la instalación de fabricación. El recolector de polvo para la mezcladora central se apagó
mientras que las microesferas poliméricas expandidas y el TBP se agregaron a la mezcla central, y no se encendió hasta 30 segundos hasta que después comenzará el mezclado de la composición cementosa.
Una primera muestra de la composición cementosa se tomó tan pronto como el mezclado se completó. La muestra tubo un valor de revenimiento de 19.7 cm (7.75 pulgadas) y 1.7% de contenido de aire, y pasó la prueba ASTM C666 con un factor de durabilidad de 95. Una segunda muestra de la composición cementosa se tomó 30 minutos después de que se completó el mezclado. La segunda muestra tuvo un valor de revenimiento de 17.8 cm (7.00 pulgadas) y 2.0% de contenido de aire, y pasó la prueba ASTM C666 con un factor de durabilidad de 87.
EJEMPLO 4
Se preparó una composición cementosa en una mezcladora central en una instalación de fabricación de composición cementosa. La composición cementosa incluyó 546 kg (1,204 libras) de agua, 1,260 kg (2,780 libras) de cemento, 2,883 kg (6,355 libras) de arena, 2,299 kg (5,069 libras) de piedra #57, y 1,537 kg (3,388 libras) de piedra #8. El volumen de la composición cementosa fue de aproximadamente 3.8 m3 (5 yardas3). La composición cementosa incluyó 3.0% por ciento en volumen de la composición cementosa de mezcla reductora de agua PozzolithMR 80 y 1,500 mL de mezcla desespumante de
tributilfosfato .
Antes de agregar oros ingredientes a la mezcla central, 0.75% en volumen de la composición cementosa de las microesferas poliméricas expandidas, expandidas a través del presente método (s), que tiene una densidad de 0.025 g/cm3 y un tamaño de aproximadamente 40 µp? se agregaron a la mezcladora central manualmente en una solución acuosa. El TBP se agregó a la mezcla central manualmente con las microesferas poliméricas expandidas. Después de la adición de las microesferas poliméricas expandidas y el TBP, los otros ingredientes de la composición cementosa se agregaron a la mezcladora central.
Se tomó una muestra de la composición cementosa teniendo un valor de revenimiento de 14.0 cm (5.50 pulgadas) y 2.4% de contenido de aire. La muestra pasó la prueba ASTM C666 con un factor de durabilidad de 95.
Una composición cementosa fabricada utilizando el método (s) descrito en la presente puede contener otras mezclas o ingredientes y no se debe limitar necesariamente a las formulaciones establecidas. Estas mezclas y/o ingredientes que se pueden agregar incluyen, pero no se limitan a: dispersantes, aceleradores/me oradores de fraguado y resistencia, retardantes de fraguado, reductores de agua, inhibidores de corrosión, agentes humectantes, polímeros
solubles en agua, agentes modificadores de reología, repelentes de agua, fibras que no se degradan, mezclas a prueba de humedad, reductores de permeabilidad, mezclas fungicidas, mezclas germicidas, mezclas insecticidas, reductor de reactividad alcalina, mezclas de unión, mezclas reductoras de encogimiento, y cualquier otra mezcla o aditivo adecuado para el uso en las composiciones cementosas. Las mezclas y composiciones cementosas descritas en la presente no necesitan contener ninguno de los componentes anteriores, pero pueden contener cualquier variedad de los componentes anteriores .
El agregado se puede incluir en la composición cementosa para proporcionar morteros que incluyen agregado fino, y concretos que incluyen agregados finos y gruesos. Los agregados finos son materiales que pasan casi completamente a través de una criba del Número 4 (ASTM C 125 y ASTM C 33), tal como arena de sílice. Los agregados gruesos son materiales que se retienen predominantemente en una criba del Número 4 (ASTM C 125 y ASTM C 33) , tal como sílice, cuarzo, mármol triturado, esferas de vidrio, granito, piedra caliza, calcita, feldespato, arenas aluviales, arenas o cualquier otro agregado durable, y mezclas de los mismos.
Una puzolana es un material silíceo o aluminosilíceo que posee poco o nada de valor cementoso pero, en presencia de
agua y forma finamente dividida, reaccionará químicamente con el hidróxido de calcio producido durante la hidratación de cemento Portland para formar materiales con propiedades cementosas. Tierra diatomácea, sílex, opalinos, arcilla, esquistos, ceniza volante, escoria, sílice fumante, tovas volcánicas y pumicitas son algunos de las puzolanas conocidas. Ciertas escorias de altos hornos granuladas molidas y cenizas volantes con alto contenido de calcio poseen tanto propiedades puzolánica como cementosas. Puzolana natural es un término de la técnica utilizado para definir las puzolanas que se presentan en la naturaleza, tales como tovas volcánicas, piedra pómez, trasses, tierras diatomáceas, opalina, sílex y algunos esquistos. Los materiales nominalmente inertes también pueden incluir cuarzo en bruto finamente dividido, dolomitas, piedras calizas, mármol, granito, y otros. La ceniza volante se define en ASTM C618.
Si se utiliza, la sílice fumante puede ser no compactada o se puede compactar o agregar parcialmente como una suspensión. La sílice fumante reacciona adicionalmente con los subproductos de hidratación del aglutinante de cemento, que proporciona resistencia incrementada de los artículos acabados y disminuye la permeabilidad de los artículos acabados. La sílice fumante, u otras puzolanas tal como ceniza volante o ceniza calcinada tal como metacaolín, se
pueden agregar a la mezcla vaciada en húmedo cementosa en una cantidad de aproximadamente 5% a aproximadamente 70% basado en el peso del material cementoso.
Un dispersante si se utiliza puede ser cualquier dispersante adecuado, tal como lignosulfonatos , sulfonatos de beta-naftaleno, condensados de formaldehido de melamina sulfonados, poliaspartatos , policarboxilatos con y sin unidades de poliéter, resinas condensadas de formaldehido de sulfonato de naftaleno o dispersantes oligoméricos .
Se pueden utilizar dispersantes de policarboxilato, por lo cual se propone un dispersante que tiene una cadena principal de carbono con cadenas laterales pendientes, en donde por lo menos una porción de las cadenas laterales se une a la cadena principal a través de un grupo carboxilo, un grupo éter, o un grupo amida o imida. El término dispersante también se propone para incluir aquellos químicos que también funcionan como un plastificante , reductor de agua de intervalo alto, fluidificador, agente anti-floculante, o superplastificante para composiciones cementosas.
El término dispersante oligomérico se refiere a oligómeros que son un producto de reacción de: componente A, opcionalmente componente B, y componente C; en donde cada componente A es independientemente una porción funcional, no polimérica que adsorbe sobre una partícula cementosa; en
donde el componente B es una porción opcional, en donde si está presente, cada componente B es independientemente una porción no polimérica que se coloca entre la porción del componente A y la porción del componente C; en donde el componente C es por lo menos una porción que es un polímero no iónico, soluble en agua lineal o ramificado que no adsorbe sustancialmente partículas de cemento. Los dispersantes oligoméricos se describen en la Patente de E.U.A. No. 6,133,347, Patente de E.U.A. No. 6,492,461, y Patente de E.U.A. No. 6,451,881.
Los aceleradores/mej oradores de fraguado y resistencia que se pueden utilizar incluyen, pero no se limitan a: sal de nitrato de un metal alcalino, metal alcalinotérreo, o aluminio; una sal de nitrito de un metal alcalino, metal alcalinotérreo, o aluminio; un tiocianato de un metal alcalino, metal alcalinotérreo o aluminio; una alcanolamina; un tiosulfato de un metal alcalino, metal alcalinotérreo, o aluminio; un hidróxido de un metal alcalino, metal alcalinotérreo, o aluminio; una sal de ácido carboxílico de un metal alcalino, metal alcalinotérreo, o aluminio (de manera preferente formiato de calcio) ; una polihidroxilalquilamina; y/o una sal de haluro de un metal alcalino o metal alcalinotérreo (de manera preferente bromuro) .
Las sales de ácido nítrico tienen la fórmula general M(N03)a donde M es un metal alcalino, o un metal alcalinotérreo o aluminio, y en donde a es 1 para sales de metal alcalino, 2 para sales alcalinotérreo, y 3 para sales de aluminio. Se prefieren sales de ácido nítrico de Na, K, Mg, Ca y Al.
Las sales de nitrito tienen la fórmula general (N02)a donde M es un metal alcalino, o un metal alcalinotérreo o aluminio, y donde a es 1 para sales de metal alcalino, 2 para sales alcalinotérreas , y 3 para sales de aluminio. Se prefieren sales de ácido nítrico de Na, K, Mg, Ca y Al.
Las sales del ácido tiociánico tienen la fórmula general M(SCN)b, donde M es un metal alcalino, o un metal alcalinotérreo o aluminio, y donde b es 1 para sales de metal alcalino, 2 para sales alcalinotérreas y 3 para sales de aluminio. Estas sales son diversamente conocidas como sulfonatos, sulfocianuros , rodanatos o sales de rodamida. Se prefieren sales de ácido tiociánico de Na, K, Mg, Ca y Al.
Alcanolamina es un término genérico para un grupo de compuestos en los cuales el nitrógeno trivalente se une directamente a un átomo de carbono de un alcohol alquílico. Una fórmula representativa es N [H] c [ (CH2) C1CHRCH2R] e, donde R es independientemente H u OH, c es 3-e, d es 0 a aproximadamente 4 y e es 1 a aproximadamente 3. Ejemplos incluyen, pero no se
limitan a, monoetanolamina, dietanolamina , trietanolamina y triisopropanolamina .
Las sales de tiosulfato tienen la fórmula general Mf(S203)g donde M es metal alcalino o un metal alcalinotérreo o aluminio, y f es 1 o 2 y g es 1 , 2 o 3, dependiendo de las valencias de los elementos de metal M. Se prefieren sales de ácido de tiosulfato de Na, K, Mg, Ca y Al .
Las sales de ácido carboxilico tienen la fórmula general RCOOM en donde R es H o alquilo de Ci a aproximadamente Cío, y M es un metal alcalino o un metal alcalinotérreo o aluminio. Se prefieren sales de ácido carboxilico de Na, K, Mg, Ca y Al. Un ejemplo de sal de ácido carboxilico es formiato de calcio .
Una polihidroxilalquilamina puede tener la fórmula general :
en donde h es 1 a 3, i es 1 a 3, j es 1 a 3, y k es 0 a 3. Una polihidroxialquilamina preferida es tetrahidroxietiletilenodiamina .
Mezclas de retardo de fraguado, o también conocido como fraguado retardado o control de hidratación se utilizan para retardar, retrasar, o desacelerar la velocidad de fraguado de
las composiciones cementosas. Los retardantes de fraguado se utilizan para compensar el efecto de aceleración del agua caliente en el fraguado de las composiciones cementosas, o retardar el fraguado inicial de las composiciones cementosas cuando se presentan condiciones de colocación difíciles, o problemas de suministro al sitio de trabajo, o para permitir un tiempo par procesos de acabado especiales. La mayoría de retardantes de fraguado también actúan como reductores de agua de nivel bajo y también se pueden utilizar para algún aire en las composiciones cementosas. Los lignosulfonatos, ácidos carboxílicos hidroxilados , bórax, ácidos glucónicos, tartáricos y otros orgánicos y sus sales correspondientes, fosfonatos, ciertos carbohidratos tales como azucares, polisacáridos , y ácidos de azúcar y mezclas de los mismos se pueden utilizar como mezclas retardantes.
Los inhibidores de corrosión sirven para proteger de la corrosión el acero de refuerzo incrustado. El carácter alcalino alto de las composiciones cementosas provoca que se forme una película de óxido protectora pasiva y que no se corroiga sobre el acero. Sin embargo, la carbonatación o la presencia de iones de cloruro de anticongelantes o agua de mar, junto con el óxido pueden destruir o penetrar la película y dar por resultado la corrosión. Las mezclas inhibidoras de corrosión muestran químicamente esta reacción
de corrosión. Los materiales utilizados más comúnmente para inhibir la corrosión son nitrito de calcio, nitrito de sodio, benzoato de sodio, ciertos fosfatos o silicatos, fluoroaluminatos, aminas, agentes repelentes de agua basados orgánicos, y químicos relacionados.
En el campo de la construcción, muchos métodos para proteger las composiciones cementosas de tensiones de tracción y agrietamiento subsecuente se han desarrollado a través de los años. Un método moderno implica distribuir las fibras por toda una mezcla cementosa reciente. En el fraguado, esta composición cementosa es referida como cemento reforzado con fibra. Las fibras se pueden fabricar de materiales de zirconio, carbono, acero, fibra de vidrio, o materiales sintéticos, por ejemplo, polipropileno, nailon, polietileno, poliéster, rayón, aramida de alta resistencia, o mezclas de los mismos.
Las mezclas a prueba de humedad reducen la permeabilidad del concreto que tiene bajos contenidos de cemento, altas relaciones de agua-cemento o una deficiencia de partículas finas en la porción de agregado. Estas mezclas retardan la penetración de la humedad en el concreto húmedo e incluyen ciertos jabones, estearatos y productos de petróleo.
Los reductores de permeabilidad se utilizan para reducir la velocidad en la cual el agua bajo presión se transmite a
través de las composiciones cementosas. La sílice fumante, ceniza volante, escoria molida, metacaolín, puzolanas naturales, reductores de agua, y látex se pueden emplear para disminuir la permeabilidad de las composiciones cementosas.
El crecimiento fúngico y de bacterias sobre o en las composiciones cementosas endurecidas se puede controlar parcialmente a través del uso de mezclas fungicidas, germicidas e insecticidas. Los materiales más eficaces para estos propósitos son fenoles polihalogenados , emulsiones de dialdrin y compuestos de cobre.
Las mezclas colorantes se componen usualmente de pigmentos, ya sea orgánicos tales como ftalocianina o pigmentos inorgánicos tales como pigmentos que contienen metal que comprenden, pero no se limitan a óxidos de metal y otros, y pueden incluir, pero no se limitan a, pigmentos que contienen óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de aluminio, cromato de plomo, óxido de titanio, blanco de zinc, óxido de zinc, sulfuro de zinc, blanco de plomo, negro de manganeso de hierro, verde de cobalto, azul de manganeso, violeta de manganeso, sulfoselenuro de cadmio, anaranjado cromo, amarillo de níquel-titanio, amarillo de cromo-titanio, sulfuro de cadmio, amarillo de zinc, azul ultramarino y azul cobalto .
Los reductores de actividad alcalina pueden reducir la
reacción de agregado alcalino y limitar las fuerzas de expansión disruptivas que esta reacción puede producir en las composiciones cementosas endurecidas. Las puzolanas (ceniza volante, sílice fumante) , escoria de altos hornos, sales de litio y bario son especialmente eficaces.
El agente reductor de encogimiento que se puede utilizar comprende pero no se limita a RO(AO)i_ioH, en donde R es un radical de alquilo C1-5 o cicloalquilo C5-6 y A es un radical de alquileno C2-3, sulfato de metal alcalino, sulfatos de metal alcalinotérreo, óxidos alcalinotérreos , de manera preferente sulfato de sodio y óxido de calcio.
Los listados anteriores de las mezclas y aditivos adicionales son ilustrativos y no exhaustivos y limitantes.
En una primera modalidad del presente contenido, se proporciona un método para expandir microesferas poliméricas expandibles que comprenden poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próxima y a o durante la fabricación de una composición cementosa, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla para la composición cementosa .
El método de la primera modalidad puede incluir además que el método comprenda poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no
expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa.
El método de cualquiera o ambas de las primera modalidades o subsecuentes pueden incluir además que el contacto de la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa comprenda poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor antes de la introducción de la suspensión acuosa en una corriente de agua de alimentación que se alimenta en una composición cementosa durante la fabricación de la composición cementosa.
El método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes puede incluir además que el flujo de la suspensión acuosa en la corriente de agua de alimentación se restringa y/o se controle.
El método de cualquiera las primeras modalidades subsecuentes puede incluir además que la corriente de agua de alimentación se alimente en un camión de mezclado de composición cementosa.
El método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes puede incluir además que el contacto de la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas
expandibles , no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa comprende poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor para expandir las microesferas poliméricas expandibles y enfriar rápidamente las microesferas poliméricas expandibles expandidas en agua en una instalación de fabricación de composición cementosa, y reservar la suspensión acuosa que contiene microesferas expandidas, enfriadas para la introducción en una composición cementosa fabricada en la instalación .
El método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes puede incluir además que la suspensión acuosa que contiene microesferas expandidas, enfriadas se reserve en un tanque de reserva.
El método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes pueden incluir además que, antes de enfriar rápidamente las microesferas poliméricas expandibles expandidas en agua, el flujo de la suspensión acuosa se restringe y/o se controla.
El método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes pueden incluir además que la mezcla de la composición cementosa se agregue a la suspensión acuosa antes de poner en contacto la suspensión acuosa con vapor.
En una segunda modalidad del presente contenido, se proporciona un método para fabricar una composición cementosa o articulo cementoso que comprende la composición, el método que comprende: (i) llevar a cabo el método de cualquiera las primeras modalidades o subsecuentes; (ii) pre-humectar opcionalmente las microesferas poliméricas expandidas; y (iii) incorporar las microesferas poliméricas expandidas en la composición cementosa.
El método de la primera modalidad puede incluir además que la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprenda dispersar las microesferas poliméricas expandidas en liquido, opcionalmente en donde el líquido comprende agua .
El método de cualquiera o ambas de la segunda o subsecuentes modalidades pueden incluir además que la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprenda agregar las microesferas poliméricas expandidas y un líquido a un tanque de mezclado, opcionalmente en donde el líquido comprende agua.
El método de cualquiera las segundas modalidades o subsecuentes pueden incluir adicionalmente que las microesferas poliméricas expandidas comprenda de aproximadamente 1% a aproximadamente 60% del volumen total de todo el material en el tanque de mezclado.
El método de cualquiera segundas modalidades o subsecuentes puede incluir adicionalmente retener una dispersión de las microesferas poliméricas expandidas, pre-humectadas o una mezcla liquida que contiene las microesferas poliméricas expandidas, pre-humectadas en por lo menos una de una pluralidad de depósitos antes de la introducción y mezclado en la composición cementosa.
En una tercera modalidad del presente contenido, se proporciona un método para fabricar una composición cementosa o articulo cementoso que comprende la composición, el método que comprende: (i) poner en contacto una solución acuosa de microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximas y/o durante la fabricación de la composición cementosa para crear microesferas poliméricas expandidas; (ii) pre-humectar opcionalmente las microesferas poliméricas expandidas; y (iii) incorporar las microesferas poliméricas expandidas en la composición cementosa, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla para la composición cementosa.
El método de la tercera modalidad puede incluir además poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa.
El método de cualquiera o ambas de las terceras
modalidades o subsecuentes pueden incluir además que la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprende dispersar las microesferas poliméricas expandidas en liquido, opcionalmente en donde el liquido comprende agua.
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir adicionalmente que la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprenda agregar las microesferas poliméricas expandidas y un liquido a un tanque de mezclado, opcionalmente en donde el liquido comprende agua.
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además que las microesferas poliméricas expandidas comprendan de aproximadamente 1% a aproximadamente 60% del volumen total de todo el material en el tanque de mezclado.
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además que, después de poner en contacto la suspensión acuosa de las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con el vapor, el flujo de la suspensión acuosa se restringe y/o se controla.
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además que el flujo de la suspensión acuosa se restringa y/o controle por un dispositivo que genera contrapresión.
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además que el dispositivo que genera la contrapresión sea una válvula o una boquilla de orificio .
El método de cualquiera las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además que una mezcla de la composición cementosa y la suspensión acuosa se combinen antes de poner en contacto la suspensión acuosa con vapor.
El método de cualquiera de las terceras modalidades o subsecuentes puede incluir además retener una dispersión de las microesferas poliméricas expandidas, pre-humedecidas o una mezcla liquida que contiene las microesferas poliméricas expandidas, pre-humedecidas en por lo menos uno de una pluralidad de depósitos antes de la introducción y mezclado en la composición cementosa.
Claims (14)
1. Un método para expandir microesferas poliméricas expandibles, caracterizado porque comprende poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor próximo a y/o durante la fabricación de una composición cementosa, en donde la suspensión acuosa comprende opcionalmente además una mezcla para la composición cementosa.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el método comprende poner en contacto una suspensión acuosa que comprende microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizado porque el contacto de la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa comprende poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor antes de introducir la suspensión acuosa en una corriente de agua de alimentación que se alimenta en una composición cementosa durante la fabricación de la composición cementosa.
4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el flujo de la suspensión acuosa en la corriente de agua de alimentación se restringe y/o se controla .
5. El método de conformidad con la reivindicación 3 o reivindicación 4, caracterizado porque la corriente de agua de alimentación se alimenta en un camión de mezclado de composición cementosa.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizado porque el contacto de la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor in-situ durante la fabricación de una composición cementosa comprende poner en contacto la suspensión acuosa que comprende las microesferas poliméricas expandibles, no expandidas con vapor para expandir las microesferas poliméricas expandibles y enfriar rápidamente las microesferas poliméricas expandibles expandidas en agua en una instalación de fabricación de composición cementosa, y recibir la suspensión acuosa que contiene microesferas expandidas, enfriadas rápidamente para introducir en una composición cementosa fabricada en la instalación .
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la suspensión acuosa que contiene microesferas expandidas, enfriadas rápidamente se reserva en un tanque de reserva.
8. El método de conformidad con la reivindicación 6 o reivindicación 7, caracterizado porque antes de enfriar rápidamente las microesferas poliméricas expandibles expandidas en agua, el flujo de la suspensión acuosa se restringe y/o se controla.
9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la mezcla para la composición cementosa se agrega a la suspensión acuosa antes de poner en contacto la suspensión acuosa con vapor.
10. Un método para fabricar una composición cementosa o articulo cementoso que comprende la composición, el método caracterizado porque comprende: (i) llevar a cabo el método de cualquiera las reivindicaciones 1 a 9; (ii) pre-humectar opcionalmente las microesferas poliméricas expandidas; y (iii) incorporar las microesferas poliméricas expandidas en la composición cementosa.
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprende dispersar las microesferas poliméricas expandidas en liquido, opcionalmente en donde el liquido comprende agua.
12. El método de conformidad con la reivindicación 10 o reivindicación 11, caracterizado porque la pre-humectación de las microesferas poliméricas expandidas comprende agregar las microesferas poliméricas expandidas y un liquido a un tanque de mezclado, opcionalmente en donde el liquido comprende agua .
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las microesferas poliméricas expandidas comprenden de aproximadamente 1% a aproximadamente 60% del volumen total de todo el material en el tanque de mezclado.
14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque además comprende retener una dispersión de microesferas poliméricas expandidas, pre-humectadas o una mezcla de liquido que contiene las microesferas poliméricas expandidas, pre-humectadas en por lo menos uno de una pluralidad de depósitos antes de la introducción y mezclado en la composición cementosa .
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