MXPA00003134A - Composicion de cemento portland de resistencia mejorada - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a mejorar la resistencia de compresión de cemento después de 1, 3, 7 y 28 días después de hidratación y a mejorar la porosidad y superficies terminadas de los cementos endurecidos y los concretos elaborados conél. Los cementos mejorados se preparan utilizando ciertos aditivos de hidroxilamina en cantidades de hasta 0.1%que de preferencia se agregan durante molienda del cemento en cuyo caso las aminas actúan adicionalmente como auxiliares de molienda.

Description

COMPOSICIÓN DE CEMENTO PORTLAND DE RESISTENCIA MEJORADA Campo de la Invención Esta invención se refiere a mejorar las propiedades de resistencia, la porosidad y superficies acabadas de cemento Portland y composiciones de cemento mezcladas. Más específicamente, se relaciona a una composición de cemento hidráulico tal como cemento Portland al cual se agrega un aditivo que puede ser molido conjuntamente con el clinker de cemento, para mejorar la eficiencia de molienda o puede entre mezclarse con el cemento pulverulento antes de o en conjunto con la adición de agua y que mejora la resistencia, porosidad y superficies terminadas del cemento hidratado y composiciones elaboradas a partir de ese cemento, tales como concreto de cemento Portland. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El término cemento se emplea para designar muchos diferentes tipos de materiales útiles como aglutinantes o adhesivos. Cementos hidráulicos son materiales pulverulentos que, cuando se mezclan con agua forman una "pasta" que se endurece lentamente. Si se mezclan adicionalmente con arena forman un "mortero" y si se mezcla con arena y agregado grueso tal como roca, forman un "concreto" que son productos duros como roca. Estos productos comúnmente se refieren como mezclas de cementos hidráulicos. El cemento Portland se distingue de otros cementos por los diferentes componentes de los cuales se constituye, y un requerimiento que cumpla especificaciones de normas particulares establecidas en cada país (ver Cement Standards of the World (Normas de Cemento del Mundo), Cembureau, Paris, Fr.) . Por ejemplo, en los E.U.A., la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM = American Society for Testing and Materials) , la Asociación Americana de Oficiales de Transporte y Carreteras Estatales (American Asociation of State Highway and Transportation Officials) así como otras agencias gubernamentales, han establecido ciertas normas básicas para el cemento, que se basan en requerimientos principales de composición química del clinker y requerimientos de propiedades físicas principales de la mezcla de cemento final. Para propósitos de esta descripción, el término "cemento portland" se pretende que incluya todas las composiciones cementicias que cumplan con los requerimientos de la ASTM (como se designa por la especificación ASTM C150) o las normas establecidas de otros países . El cemento portland se prepara al sinterizar una mezcla de componentes incluyendo carbonato de calcio (como cal) , silicato de aluminio (como arcilla o esquisto) dióxido de silicio (como arena) y óxidos de hierro misceláneos. Durante el proceso de sinterizado, reacciones químicas se llevan a cabo, en donde se forman nodulos endurecidos comúnmente denominados clinkers. El clinker de cemento portland se forma por la reacción de óxido de calcio con componentes acídicos para proporcionar primordialmente silicato tricálcico, silicato dicalcico, aluminato tricálcico y una fase de solución sólida de ferrita que se aproxima a aluminoferrita de tetracalcio. Después de que el clinker se ha enfriado, luego se pulveriza junto con una pequeña cantidad de yeso (sulfato de calcio) en un molino de acabado para proporcionar un producto pulverulento homogéneo fino conocido como cemento portland. Debido a la. dureza extrema de los clinkers, se requiere una gran cantidad de energía para molerlos adecuadamente en una forma de polvo conveniente. Requerimientos de energía para terminar la molienda final pueden variar de aproximadamente 33 a 77 kW h/ton dependiendo de la naturaleza del clinker. Varios materiales tales como glicoles, alcanol aminas, amina acetatos, acetatos aromáticos, etc., han mostrado que reducen la cantidad de energía requerida y de esta manera mejora la eficiencia de la molienda de los clinkers duros. Estos materiales comúnmente conocidos como auxiliares de molienda, son aditivos de procesamiento que se introducen en el molino en pequeñas dosis y molienda conjunta con el clinker para alcanzar una mezcla pulverulenta uniforme. Además de reducir la energía de molienda, los aditivos de procesamiento comúnmente empleados enlistados con anterioridad, frecuentemente se emplean para mejorar la capacidad del polvo para circular fácilmente y reducir su tendencia para formar grumos durante almacenamiento. Debido a los estrictos requerimientos de composición y físicos para formar el clinker de cemento Portland conveniente, el clinker se vuelve una materia prima relativamente costosa. Para ciertas aplicaciones, es posible substituir rellenos menos costosos tales como cal o substitutos de clinker tales como escorias de alto horno, puzolanas naturales o artificiales, ceniza de combustible pulverizada y semejantes para una porción del clinker. Como se emplea aquí, el término relleno se refiere a un material inerte que no tiene posteriores atributos de mejora de resistencia con el tiempo; el termino "substituto de clinker" se refiere a un material que puede contribuir a mejora en resistencia a la compresión a largo plazo más allá de 28 días. La adición de estos rellenos o substitutos de clinker para formar "cementos mezclados", se limita en la practica por el hecho de que esta adición usualmente resulta en una disminución en las propiedades de resistencia física del cemento resultante. Por ejemplo, cuando un relleno o una carga tal como cal, se mezcla en cantidades mayores a 5%, el cemento resultante exhibe una reducción marcada en resistencia, particularmente con respecto a la resistencia que se alcanza después de 28 días de curado con humedad (resistencia a 28 días) . Como se emplea aquí, el término "cementos mezclados" se refiere a composiciones de cemento hidráulico que contienen entre 2 y 90%, más convencionalmente entre 5 y 60% de rellenos o cargas o materiales substitutos de clinker. Diversos otros aditivos pueden agregarse a cemento para alterar las propiedades físicas del cemento final. Por ejemplo, alcanol aminas tales como monoetanol amina, dietanol amina, trietanol amina y semejantes se conoce que reducen o cortan el tiempo de fraguado (aceleradores de fraguado) así como mejoran la resistencia a compresión de un día (resistencia temprana) de los cementos. Sin embargo, estos aditivos tienen poco efecto benéfico en la resistencia a fraguado de 28 días del cemento terminado y en algunos casos actualmente pueden reducirlos. Este comportamiento se describe por V. Dodson, in "Concrete Admixtures" (Mezcla de Concreto) , Van Reinhold, New York, 1990, que establece que el cloruro de calcio, el acelerador de tiempo de fraguado más conocido, y mejorador de resistencia en etapa temprana, reduce las resistencias de compresión en etapas posteriores.

Las patentes de los E.U.A. 4,990,190, 5,017,234 y 5,084,103, la descripción de las cuales aquí se incorporan por referencia, describen el hallazgo de que ciertas trihidroxialquilaminas superiores tales como triisopropanolamina (a continuación referida como "TIPA") y N,N-bis (2 -hidroxietil) -2 -hidroxipropilamina (a continuación referida como "DEIPA") mejorarán la resistencia tardía (resistencia después de 7 y 28 días de preparación de la mezcla de cemento húmedo de cemento Portland) especialmente cementos Portland que contienen al menos 4% de C4AF. Se dice que los aditivos de trihidroxialquilaminas superiores que mejoran la resistencia descritos en estas patentes son particularmente útiles en cementos mezclados. Aunque TIPA fue capaz de mejorar las propiedades de resistencia tardía de las composiciones de cemento, no puede mejorar la resistencia temprana ni las propiedades de fraguado. De manera más sorprendente es la observación que tiende a incrementar la cantidad de aire atrapado en el cemento. A fin de mejorar las propiedades de resistencia temprana, fraguado y atrapamiento de aire de las composiciones de cemento fraguado que contienen TIPA, Myers y colaboradores, ilustraron la incorporación de conocidos mejoradores de resistencia temprana y aceleradores de fraguado, tales como TEA o sales de metales alcalinos, y agentes de desatrapamiento de aire conocidos (ADA = Air Detraining Agent) tales como aquellos ilustrados en la patente de los E.U.A. No. 5,156,679. Aunque la incorporación de ADA en las composiciones de cemento que contienen TFA fueron capaces de disminuir los contenidos de aire, no fueron capaces de reducir o eliminar la formación y liberación de burbujas de las composiciones de cemento. Esta ocurrencia puede llevar a composiciones de cemento fraguadas con gran porosidad y superficies con acabados deficientes, si no se siguen las prácticas de acabado y colocación adecuadas. Un aditivo es altamente conveniente que pueda mejorar simultáneamente la propiedad de fraguado, y mejorar las propiedades de resistencia en todas las etapas, sin atrapar grandes volúmenes de aire. Esto es conveniente ya que puede conducir a composiciones de cemento tales como concreto de cemento Portland con menores porosidades y mejores superficies acabadas. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en un aspecto al descubrimiento de que N,N-bis- (2 -hidroxietil) -2-propanolamina) ("UDElPA") y N, N-bis- (2 -hidroxipropil) -N- (hidroxyitil) mina ("EDIPA") sorprendentemente dan una mejora de resistencia temprana significante (a uno y tres días) además de mejora de resistencia tardía (a 7 y 28 días) en cementos hidráulicos ordinarios así como hidráulicos mezclados. También sorprendente es el hallazgo de que DEIPA y EDIPA atrapan menos aire y producen menos formación de burbujas y espumado en composiciones de cemento que aquellas que contienen TIPA. Además, fue sorprendente el hallazgo de que estos cementos producidos con amina exhiben porosidades reducidas y más pequeñas y mejores superficies terminadas que los cementos que contienen TIPA. Estos nuevos aditivos simplemente pueden agregarse al propio cemento o agregarse durante la molienda usual del clinker de cemento para mejorar la eficiencia de molienda y/o el flujo de clinker molido y reducir la tendencia del cemento para formar grumos durante almacenamiento . De acuerdo con la presente invención, se proporcionan composiciones de cemento hidráulico que comprenden una mezcla de cemento hidráulico y opcionalmente agregado grueso y/o fino, que cuando se mezclan con un aditivo que comprende "DEIPA" o "EDIPA" produce una composición de cemento hidráulico que exhibe mejoradas propiedades de resistencia a compresión de 1, 3, 7 y 28 días, así como otras propiedades físicas anteriormente anotadas . También se proporciona de acuerdo con esta invención, un método para preparar cementos hidráulicos de resistencia mejorada o cementos hidráulicos mezclados que poseen propiedades deseadas adicionales que comprenden moler conjuntamente una mezcla de clinker, yeso y entre 2 y 80 % en peso de carga o relleno o substituto de clinker, junto con un aditivo que es efectivo como un auxiliar de molienda, mejora la capacidad del cemento molido para fluir fácilmente, reduce la tendencia del cemento para formar grumos durante almacenamiento y mejora la resistencia a 1, 3, 7 y 28 días, así como otras propiedades deseadas anteriormente anotadas, el aditivo comprende "DEIPA", "EDIPA" o sus combinaciones. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a una composición de cemento hidráulico que exhibe propiedades mejoradas de resistencia a compresión temprana (es decir 1 y 3 días) y tardía (7 y 28 días) después de mezclar con agua y permitir que fragüe la composición de cemento. Otras propiedades deseadas como se discutió anteriormente también se mejoran. Es una creencia general que un producto químico puede mejorar las propiedades de resistencia a compresión en días tempranos o días tardíos, pero no en todas las etapas. Por ejemplo, Dodson en la "Concrete Admixtures" (Mezclas de Concreto) anteriormente citados, establece que el cloruro de calcio y trietanolamina (TEA) mejora las propiedades de resistencia en las etapas tempranas pero no en etapas tardías. Myers y colaboradores, emplearon trihidroxialquilaminas superiores tales como TIPA en las patentes de los E.U.A. Nos. 4,990,190, 5,017,234 y 5,084,103. De acuerdo con las anteriores patentes, TIPA y otras trihidroxialquilaminas superiores trihidroxialquilaminas, N,N-bis- ( 2 -hidroxiet i 1 ) 2-propanolamina ("DEIPA") y tris (2 -hidroxibutil) amina, se describió que mejoran las propiedades de resistencia a compresión a 7 y 28 días pero no en los días tempranos. Este desarrollo de mejoradas propiedades de resistencia de etapa tardía e incrementado atrapamiento de aire puede tanto ser atribuido a la presencia de grupos hidroxipropilo voluminosos que conduce a una tendencia reducida para adsorción como se ilustra por Gartner y colaboradores en "J. Am. Ceram. Soc." 76(6), 1521-30 (1993). La presencia de estos grupos hidrofóbicos voluminosos que es necesaria para mejorar propiedades de resistencia a etapa tardía, también resulta en composiciones de cemento con superior atrapamiento de aire. Es bien conocido en la literatura de surfactantes que pueden alterarse cambios en la actividad superficial por los grupos hidrofobicos e hidrofilicos o el equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLV = Hydrophil-Lipophil Balance) como se establece por Garrett H.E., "Surface Active Chemicals" (productos químicos tensioactivos) , Pergamon Press (1972) . De esta manera, el desarrollo de propiedades de resistencia tardía fue siempre considerado inseparable de la tendencia incrementada en atrapamiento de aire. El descubrimiento en esta invención de dos trihidroxialquilaminas superiores específicas capaces de mejorar las propiedades de resistencia de etapa temprana y etapa tardía, reduciendo el atrapamiento de aire y abatiendo la porosidad de composiciones de cemento, fue sorprendente . Estas composiciones de cemento hidráulico de resistencia temprana mejoradas, se preparan al incorporar un aditivo de mejoras de resistencia en un cemento hidráulico conveniente o composición de cemento. El aditivo de mejora de resistencia temprana es N,N-bis (2 -hidroxietil) 2 -propanolamina ("DEIPA") o N,N-bis (2 -hidroxipropil) -N- (hidroxietil) amina ("EDIPA") . DEIPA se conocía previamente que solo mejoraba la resistencia tardía (resistencia después de 7 días) de cementos hidráulicos y su efecto para mejorar el fraguado, resistencia de días tempranos, atrapamiento de aire, porosidad y propiedades de superficie terminada, fueron sorprendentes. Los aditivos DEIPA y EDIPA se agregan al cemento en una cantidad de hasta 0.1%, de preferencia menos que 0.05%, más preferiblemente entre 0.001% y 0.03%, con base en el peso del -cemento. El aditivo puede estar en su forma neta (amina) o puede estar en su forma neutralizada tal como un acetato, gluconato, sulfato, nitrato, nitrito, fenolato y semejantes. Además, el aditivo puede convertirse en su forma éter (por ejemplo un éster de un ácido orgánico, de preferencia un ácido inferior tal como un éster acetato) ya que ante adición al pH alto de un cemento de hidratación, se someterá a hidrólisis y regresará al alcohol. Una ventaja particular del aditivo de la invención es que puede ya ser ser molido conjuntamente o entremezclado con el cemento. Como se emplea aquí, los términos "molido conjuntamente" y "entremezclado" se refieren a la etapa particular del procesamiento de cemento en donde se agregan DIPA o EDIP . Luego pueden agregarse al clinker durante la etapa de molienda final y de esta manera moler conjuntamente para ayudar a reducir los requerimientos de energía y proorcionar un polvo de cemento de flujo libre uniforme con tendencia reducida a formar grumos durante almacenamiento. También es posible el agregar los presentes aditivos como una mezcla a cemento pulverulento ya sea antes de, en conjunto con, o después de la adición de agua cuando se efectúa el fraguado hidráulico del cemento. Además, los aditivos de esta invención pueden suministrarse en una forma concentrada pura o diluidos en solventes acuosos u orgánicos, y también pueden emplearse en combinación con otras mezclas químicas, incluyendo pero no limitado a: mezclas aceleradoras, atrapadores de aire, desatrapadores de aire, mezclas reductoras de agua, mezclas retardantes (como se define en ASTM C494) y semejantes y sus mezclas. El aditivo de acuerdo con la invención puede emplearse con cemento ordinario o con cementos mezclados. Una persona con destreza en la especialidad, que utiliza la descripción detallada precedente, puede emplear la presente invención en su más amplia extensión. Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, pero no habrá de considerarse como limitantes de la invención en forma alguna, excepto como se indica en las reivindicaciones anexas. Todas las partes y porcentajes son en peso a menos de que otra forma se indique y se expresan aditivos como ingrediente activo en por ciento como sólidos con base en el peso de cemento seco (% s/c) . Las resistencias de compresión de las muestras de cemento se determinaron de acuerdo con ASTM método C109. Los siguientes ejemplos se prepararon utilizando cementos y clinkers comercialmente disponibles. EJEMPLO 1 Este ejemplo ilustra la porosidad mejorada y superficie de acabado de morteros elaborados con DEIPA. Los morteros se elaboraron de acuerdo con la norma EN 196-uno que contiene DEIPA y el otro que contiene una cantidad equivalente de TIPA para comparación. Después de terminar el contenido de aire, los morteros se vaciaron y dejó que curara por un día sin apisonado o vibración. Reproducciones electrónicas (ver Figura 2) de la superficie de cada muestra, ilustran que el mortero elaborado con cemento molido conjuntamente con triisopropanolamina (TIPA) creó muchos grandes orificios en superficie y grandes poros en el mortero. Estos grandes orificios y poros sin embargo no se ven con cemento elaborado con DEIPA (ver Figura 1) . EJEMPLO 2 Este ejemplo ilustra la reducción en contenidos de aire de morteros elaborados con cementos industriales molidos conjuntamente a finezas iguales como se determina por medidas de área específica Blaine (BSA = Blaine specific área) con DEIPA y TIPA de 2 plantas. Morteros estándar se produjeron utilizando el procedimiento especificado en EN 196. Los contenidos de aire resultan en morteros elaborados como se ilustra en la Tabla I. TABLA I Planta Aditivo Dosis (%) BSA (m2/kg) Aire (%) 1 DEIPA 0.006 418 5.1 1 TIPA 0.010 418 7.2 2 DEIPA 0.010 338 5.7 2 TIPA 0.010 340 6.8 EJEMPLO 3 Este ejemplo ilustra la tendencia reducida para espumado o formación de burbujas con DEIPA. Pastas de cemento se produjeron a partir de cementos molidos conjuntamente con DEIPA y TIPA de dos plantas. La tendencia a espumado reducida para pasta elaborada con reductores de agua de alto rango típicos, también se ilustra. Los reductores de agua empleados fueron reductores de agua basados en naftalen sulfonato (NSFC = naphthalene sulfonate-based) y basados en melamina (MSFC = melamine-based) . 20 gramos de cemento se pesaron en un tubo de ensayo de 50 ml . 20 gramos de agua luego se agregaron al tubo de ensayo. La pasta de cemento se agitó por 15 segundos. Inmediatamente después de agitar, el nivel a la altura superior de las burbujas se marcó. La espuma resultante se calcula como el por ciento en. volumen de espuma en la solución de pasta total . Los resultados se ilustran en la Tabla II. Tabla II Planta Aditivo Dosis (%) BSA (m2/kg) Aire (%) 1 DEIPA 0.006 418 5.5 1 TIPA 0.010 418 9.0 2 DEIPA 0.010 338 5.5 2 TIPA 0.010 340 1.5 Planta Aditivo Dosis (%) BSA (m2/kg) Aire (%) 2 DEIPA + NSFC 0.010 338 7.8 2 TIPA + NSCF 0.010 340 13.2 2 DEIPA + MSFC 0.010 338 4.5 2 TIPA + MSFC 0.010 340 9.3 EJEMPLO 4 Este ejemplo ilustra la reducción en atrapamiento de aire y formación de burbujas de mortero y concreto elaborados con DEIPA como un aditivo. En esta prueba, 0.15 g de aditivo fue a 550 g de agua en un recipiente de mezclado. Mil gramos de cemento subsecuentemente se agregaron en el recipiente de mezclado ajustado para mezclar a baja velocidad. Después de 30 segundos de mezclado, 2600 g de arena de albañilería se agregan a la mezcla de pasta de cemento. El mezclado se deja que se realice por un total de 5 minutos. En el caso de la mezcla TIPA, el contenido de aire fue más que DIPA y las mezclas de DEIPA y trietanolamina (TEA) . También se observó un decremento en formación de burbujas y la mejora en procesabilidad de las superficies de mortero cuando se empleó DEIPA. Los resultados se resumen en la Tabla III.

Una calificación de 10 es la mejor y 0 es peor para procesabilidad. Tabla III Cemento Aditivo + Aire Procesabilidad EJEMPLO 5 Este ejemplo ilustra la reducción en contenido de aire y formación de burbujas y mejora en superficies acabadas en morteros elaborados con DEIPA y mezclas de concreto convencionales. Las mezclas de concreto empleadas fueron reductor de naftalen sulfonato basado en agua (NSCF) , reductor de melamina basada en agua (MSFC) , copolimeros de ácido acrílico y reductor de oxialquileno agua (COMB) , atrapador de aire basado en aceite de sebo ácido graso (TOFA) y atrapador de aire basado en goma de resina de trementina. En esta prueba, 2000 g de cemento, 4500 g de arena de concreto se mezclaron con agua suficiente para dar un flujo de 90-100%. Aditivos de cemento y mezclas de concreto se agregaron con el agua mezclada. Los resultados se ilustran en la Tabla IV.

Tabla IV Cementos Aditivo más mezcla W/C abatimiento Aire Burbuja Superficie acabada Cemento Aditivo w/c abatimienAire Bur- Acabado de +mezcla to (cm) (%) buj as Superficie A TEA+NSFC 0.525 9.8 3.3 poco excelente A DEIPA+NSFC 0.525 9.9 3.7 poco bueno A TIPA + NSFC 0.525 10.5 3.5 algo deficiente A TEA + MSFC 0.510 9.7 3.5 poco regular A DEIPA+MSFCO 0.510 9.8 3.9 algo regular A TIPA + MSFC 0.510 10.4 4.5 mucho regular A TEA + COMB 0.500 10.0 4.5 poco excelente A DEIPA+COMB 0.500 10.7 4.1 poco excelente A TIPA+COMB 0.500 10.5 4.3 mucho regular A TEA+TOFA 0.550 9.6 13.4 Algo bueno A DEIPA+TOFA 0.550 9.7 13.0 poco excelente A TIPA+TOFA 0.550 9.7 13.4 mucho deficiente A TEA+ resina de 15.0 Algo regular trementina 0.525 10.4 A DEIPA+ resina de 12.6 poco bueno trementina 0.525 10.6 A TIPA+ resina de 12.7 poco bueno trementina 0.525 10.7 EJEMPLO 6 Este ejemplo ilustra las resistencias de compresión mejorada de morteros que se producen a partir de 6 diferentes cementos Portland, con la adición de DEIPA cuando se comparan con cementos preparados con TIPA y TEA. Cubos de mortero de 5.08 cm (2") se produjeron a partir de 6 cementos comercialmente disponibles utilizando el procedimiento especificado en ASTM C109. Se agregaron aditivos al agua de mezclado antes de la adición de cemento, a una dosis de 0.0001 g de aditivo por gramo de cemento. Las resistencias de compresión de los cubos resultantes se midieron en las etapas de 1, 3, 7 y 28 días. La Tabla V muestra DEIPA generalmente superior a TEA y TIPA en su capacidad para mejorar las propiedades de resistencia de compresión temprana (a uno y tres días) también de resistencia de compresión tardía (a 7 y 28 días) .

Tabla V Cemento Aditivo Dosis Flujo Aire Resistencia Resistencia Comp. (%s/s) ( % ) (%) Comp. (MPa) 1 d. 3 d. 7 d. 28 d. 1 d. 3 d. 7 d. 28 d. A TEA 0.010 120 8.2 9.2 21.3 31.0 35.3 100 100 100 100 A DEIPA 0.010 118 9.2 9.5 23.3 32.8 43.6 103 109 106 123 A TIPA 0.010 118 9.4 9.1 20.9 26.0 35.3 99 98 84 111 B TEA 0.010 119 9.1 6.1 18.5 26.8 44.8 100 100 100 100 B DEIPA 0.010 120 9.8 6.8 20.4 30.3 43 111 110 113 96 B TIPA 0.010 118 9.8 5.5 17.8 26.5 45 90 96 99 100 C TEA 0.010 112 9.1 7.9 20.3 34.2 41.4 100 100 100 100 C DEIPA 0.010 118 9.5 7.6 20.7 31.3 42.4 96 102 29 103 0 C TIPA 0.010 116 10 7.2 20 29.6 41.8 91 99 87 101 D TEA 0.010 118 9.3 11.5 23.9 30.6 39.1 100 100 100 100 D DEIPA 0.010 118 11.1 11.9 23.6 30.6 42.8 103 99 100 109 O D TIPA 0.010 118 11.8 10.3 22.5 29.7 43.3 90 94 97 111 E TEA 0.010 111 9.2 10.7 21.6 28.4 41.0 100 100 100 100 5 E DEIPA 0.010 113 9.4 12.4 23.7 32.5 49.8 116 110 114 121 E TIPA 0.010 112 8.7 11.3 22.2 29.8 48.6 106 103 105 118 EJEMPLO 7 Este ejemplo ilustra las mejoras en resistencia inesperadas del EDIPA a 2, 7 y 28 días. Morteros standard se produjeron con dos cementos comerciales utilizando el procedimiento especificado en ASTM C109 y las resistencias de compresión se midieron en cubos de 5.08 cm (2") elaborados con los morteros medidos a dosis de 2 , 7 y 28 días . Tabla VI Cemento Aditivo Dosis Resistencia a compresión Resistencia a compresión (MPa) (% sobre TEA) Cernen- Adi- Dosis Resist. Comp. (MPa) Resist. Comp. (% to tivo 2 d. 7 d. 28 d. sobre TEA) (%s/s) 2 d. 7 d. 28 d.

F TEA 0.010 21.7 28.7 37.0 100 100 100 F EDIPA 0.010 23.1 32.9 42 5 106 115 115 G TEA 0.010 21.6 30.2 37.8 100 100 100 G EDIPA 0.010 21.6 32.5 43.0 100 108 114 EJEMPLO 8 Este ejemplo ilustra las resistencias a compresión mejoradas de morteros que se producen a partir de siete conjuntos de cementos molidos de laboratorio. 95 partes de cemento Portland tipo I o II clinker y 5 partes de yeso se molieron en un molino de laboratorio junto con diferentes aditivos de molienda a un área superficial específica Blaine de aproximadamente 360 m2/kg. Los aditivos TEA, DEIPA y TIPA estuvieron en la forma de sales de acetato formadas al reaccionar ácido acético con cada uno de TEA, DEIPA TIPA, respectivamente. Todas las moliendas se realizaron a temperatura ambiente utilizando 3325 g de clinker y 175 g de yeso. Resultados en la eficiencia de molienda promedio como se mide como el área de superficie especifica promedio producida en cada mil rotaciones del molino de bolas, mostraron que acetato de TIPA y acetato de DEIPA tienen mejores eficiencias de molienda que TEA. Los resultados de resistencia de mortero C109 mostraron que el acetato de DEIPA se desempeña mejor que el acetato TEA y acetato TIPA en todas las etapas. Los resultados de estas pruebas se muestran en la Tabla VII.

Tabla VII Ce- Adi- BSA BSA Resistencia Resistencia Comp. men- tivo Comp . (MPa) (% sobre HEA-2) To (m2/kg)100 id. 3d. 7d. 28d. id. 3d. 7d. 28d. rev H TEA 359 4. 95 9.5 24.8 31.0 41.0 100 100 100 100 H DEIPA 364 5. 71 10.7 26.9 34.3 44.8 112 108 111 109 H TIPA 360 5. 64 9.4 26.1 34.2 44.8 99 105 110 109 I TEA 357 4. 24 7.7 20.3 27.0 37.0 100 100 100 100 I D?IPA 360 4. 60 7.8 23.8 33.2 48.5 101 117 123 131 I TIPA 362 4. 62 7.4 23.5 32.8 47.9 96 116 121 129 J TEA 361 4.02 8.6 21.7 28.3 38.2 100 100 100 100 J DEIPA 358 4.57 8.1 22.1 26.9 40.6 94 102 95 106 J TIPA 363 4.32 7.6 22.0 26.6 41.7 88 102 94 109 K TEA 358 5.37 8.1 17.5 22.6 32.8 100 100 100 100 K DEIPA 357 5.60 8.8 17.6 28.0 39.7 109 101 124 121 K TIPA 355 5.83 8.4 17.3 27.2 39.7 104 99 120 121 L TEA 410 5.44 15.9 31.4 35.1 48.2 100 100 100 100 L DEIPA 407 6.10 14.9 29.0 37.0 50.9 94 92 105 106 L TIPA 407 6.10 12.8 26.8 34.1 47.5 81 85 97 99 M TEA 358 5.14 17.7 25.0 27.2 34.9 100 100 100 100 M DEIPA 359 5.63 17.2 27.9 31.6 38.6 97 112 116 111 M TIPA 360 5.64 18.1 26.3 31.9 36.6 102 105 118 105 N TEA 359 5.16 14.1 23.227.2 32.5 100 100 100 100 N DEIPA 360 5.40 17.5 27.8 30.6 35.1 124 120 112 108 N TIPA 357 5.35 17.0 27.0 32.0 39.2 120 116 117 121 EJEMPLO 9 Este ejemplo ilustra las mejoras en resistencia inesperada que se produce por DEIPA y EDIPA con cemento mezclado con cal . Los cementos empleados se elaboraron al mezclar un cemento industrial (cemento G) con la cal Kosmos utilizando un molino de rodillos. La cal se agrega a una velocidad de reemplazo de cemento de 5% y 10% en peso. Las aminas se agregaron a una velocidad de adición de 100 ppm. Morteros standard se produjeron utilizando el procedimiento especificado en ASTM C109 y resistencias de compresión de cubos de 5.08 cm (2") elaborados con los morteros medidas a 2, 7 y 28 días. Los cementos de mezclado se comparan con cementos Portland no mezclados ordinarios (OPC) en la Tabla VIII.

Tabla VIII Cal Aditivo Dosis Resistencia a compresión Resistencia a compresión (% sobre OPC) Ejemplo 10 Este ejemplo ilustra el fraguado temprano inesperado de morteros elaborados con cementos industriales molidos conjuntamente a fineza igual como se determina por mediciones de área específica Blaine (BSA) con EDIPA y TIPA. El experimento de tiempo de fraguado Vicat se conduce utilizando el procedimiento especificado en EN 196. Los resultados se ilustran en la Tabla IX.

Tabla IX Planta Aditivo Dosis BSA Demanda de agua Fraguado inicial Fraguado final Ejemplo 11 Este ejemplo y la Tabla X demuestran que la combinabilidad de DEIPA y TIPA entre sí para obtener mejora a resistencia mejorada. Cuando se emplean adicionalmente en combinación con aditivos conocidos tales como aceleradores de fraguado de sal de metal alcalino solubles y retardadores de fraguado, se obtienen mejoras en las propiedades de cemento. Tabla X Aditivo Dosis Flujo Aire Resist. Comp. (Mpa) Resist .Comp. Cemento (% s/s) (%) (%) 1 d. 3d. 7d. 8d. 1 d. 3d. 7d. 28d.

F TEA 0.010 105 8.5 10.3 22.2 29.1 38.2 100 100 100 100 F DEIPA/ 0 005/ 10 8.7 10.5 23.9 30.7 41.6 102 108 105 109 TIPA 0.005 Los aditivos de la invención sorprendentemente mejoran el tiempo de fraguado y las propiedades de resistencia a compresión de composiciones que contienen cemento en todas las etapas. El bajo espumado, baja formación de espumas, baja porosidad y reducidos contenidos de aire de las propiedades de cemento producidas por estos aditivos igualmente son inesperados . A diferencia de las composiciones de cemento preparadas utilizando aditivos de la técnica previa y TIPA, composiciones de cemento que utilizan los aditivos de la invención no exhiben ruidos de "reventados" no merecidos cuando se mezclan con agua. Finalmente, las propiedades de superficie acabada mejoradas inesperadas de las funciones de cemento preparadas a partir de los aditivos de la invención, permiten que estas composiciones se alisen o uniformen más rápidamente después de colocación, llevando a ahorros en costos de mano de obra.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES 1.- Una composición de cemento hidráulico que comprende una mezcla de cemento Portland y hasta 0.1% en peso del cemento de una hidroxilamina seleccionada del grupo que consiste de N,N-bis (2 -hidroxietil) -2 -propanolamina y N,N-bis- (2 -hidroxipropil ) -N- (hidroxietil) amina, la cantidad es efectiva para mejorar la resistencia de compresión de la composición de cemento fraguada de 1, 3, 7 y 28 días.
2. 2.- La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porgue además exhibe reducido atrapamiento de aire, reducida formación de burbujas, mejorada porosidad y mejoradas superficies terminadas .
3. 3. - La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la hidroxilamina es N,N-bis (2 -hidroxietil) -2 -propanolamina .
4. 4.- La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la hidroxilamina es N,N-bis (2 -hidroxipropil) - (hidroxietil) amina.
5. 5. - La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la cantidad efectiva es menos que .05% con base en el peso del cemento.
6. 6.- La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la cantidad efectiva está entre 0.001 y 0.03 % en peso con base en el peso del cemento.
7. 7.- La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el cemento es un cemento Portland que contiene al menos 4% de alumino ferrita de tetracalcio.
8. 8. - La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición se prepara a partir de un clinker que contiene adicionalmente un substituto clinker.
9. 9.- La composición de cemento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el substituto es cal .
10. 10.- Un método para mejorar la resistencia a 1, 3, 7 y 28 días, así como otras propiedades deseadas de una composición de cemento, caracterizado porque comprende agregar a la composición de cemento hasta aproximadamente .2% de una hidroxilamina seleccionada del grupo que consiste de N, N, -bis (2 -hidroxietil) -2 - propanolamina y N,N-bis (2 -hidroxipropil) -N- (hidroxietil) amina.
11. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la composición de cemento a la cual se agrega hidroxilamina, exhibe reducido atrapamiento de aire, reducida formación de burbujeo, espumado y porosidad mejorada y superficies terminadas cuando se compara con la composición de cemento a la cual se -ha agregado la misma cantidad de triisopropanol amina.
12. 12.- Un método para mejorar la resistencia a compresión de una composición de cemento Portland a l, 3, 7 y 28 días después de hidratación del cemento, y reducir atrapamiento de aire, reducir formación de burbujas en el cemento hidratado así como porosidad mejorada y mejora de sus superficies terminadas, que comprende agregar una hidroxilamina seleccionada del grupo que consiste de N,N"-bis (2 -hidroxietil) -2 -propanolamina y N,N-bis(2-hidroxipropil-N- (hidroxietil) amina la cantidad es efectiva para mejorar la resistencia de compresión de la composición de cemento fraguada después 1, 3, 7 y 28 días.
13. 13. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el aditivo comprende una mezcla de al menos una de las hidroxilaminas y la mezcla de cemento seleccionada del grupo que consiste de mezclas aceleradoras, mezclas retardantes, atrapadores de aire, desatrapadores de aire, y mezclas reductoras de agua .
14. 14. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el aditivo comprende una mezcla de al menos una de las hidroxilaminas y un copolímero de bloque polioxipropileno-polioxietileno que tiene un peso molecular de al menos 2500.
15. 15.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el aditivo comprende una mezcla de al menos una de las hidroxilaminas, trietanolamina, triisopropilamina y sus mezclas.
16. 16.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el aditivo comprende una mezcla de al menos una de las hidroxilaminas con una sal de metal alcalina soluble en agua.
17. 17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la sal se elige de hidróxido, sulfato de cloruro, acetato de formato, fenolato, carbonato, silicato, gluconato y sus mezclas.
18. 18. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la hidroxilamina está presente en la forma neutralizada o como un éster de un ácido orgánico.
19. 19.- El método para moler cliker de cemento Portland que comprende molido conjuntamente con el clinker, hasta 0.1% del clinker de una hidroxilamina seleccionada del grupo que consiste de N,N-bis (2-hidroxietil) -2-propanol amina y N , N - bi s ( 2 - hi droxipro i 1 -N - (hidroxietil) amina, la cantidad es efectiva para mejorar la resistencia a compresión de la composición de cemento fraguado después 1, 3, 7 y 28 días.
20. 20.- Una composición de cemento mezclada, mejorada en resistencia, que comprende una mezcla de clinker de cemento Portland, yeso, 2% a 80% en peso de substituto de clinker que contiene una cantidad efectiva de un aditivo mejorador de resistencia para incrementar la resistencia a compresión de la composición de cemento fraguado a l, 3, 7 y 28 días después de hidratación, el cemento fraguado exhibe reducido atrapamiento de aire, reducida formación de burbujas, mejorada porosidad, y superficies terminadas mejoradas.
21. 21.- La composición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque el substituto de clinker se elige de cal, puzolana natural, puzolana artificial, escoria de alto horno granulada y ceniza de combustible pulverizada.
22. 22. - Una composición de concreto que comprende arena, agregado grueso, agua y la composición de cemento mezclado en la reivindicación 20.