MXPA96004337A - Agente de inclusion de aire para mezclas deconcreto y mortero - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un agente de inclusión de aire a base de resina de colofonia para una composición que contiene cemento y que es una de mortero u hormigón, el agente de inclusión de aire comprende:por lo menos una sal de resina de colofonia que es un producto de reacción de materiales que incluyen resina de colofonia y de 0.5 a 50%en peso de un amino alcohol;y alcali que es por lo menos un material seleccionado del grupo que consiste de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y carbonato de sodio, el cual funciona por lo menos como un agente de ajuste de pH y estápresente en cantidades efectivas para proveer un pH alcalino, y el cual se incluye opcionalmente en los materiales que forman el producto de reacción;en donde la resina de colofonia es por lo menos una resina de colofonia seleccionada del grupo que consiste de goma de resina de colofonia, goma de resina colofonia modificada, resina de colorofnia de taloil y resina de colofonia de madera;en donde el amino alcohol es por lo menos un amino alcohol seleccionado del grupo que consiste de etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, dimetiletanolamina, metildietonalimna, tri-n-propanolamina, triisopropanolamina, isobutildietanolamina, y n-butildietanolamina, y funciona para impedir la formación deéster y amida;y en donde el agente de inclusión de aire tiene una forma seleccionada del grupo que consiste de un sólido, una solución acuosa, una suspensión coloidal acuosa, y una dispersión acuosa.

Description

AGENTE DE INCLUSIÓN DE AIRE PARA MEZCLAS DE CONCRETO Y MORTERO Muchas obras y partes de concreto se cometen a una carga continua de influencias ambientales. Por ejemplo, varias superficies de tráfico de hormigón de cemento se someten en el invierno a un cambio frecuente de clima de congelamiento y descongelamiento, y así mismo a un efecto adicional de deshielo químico, se puede conducir a un daño temprano del concreto. Esto es válido también para obras de concreto o partes de las mismas que están sometidas a condiciones similares como por ejemplo, en las áreas de rocío de las superficies de tráfico o en la construcción hidráulica. Por medio del intercambio frecuente de congelamiento-descongelamiento puede dañarse o afectarse el concreto, cuando sus poroso están tan llenos de agua que el concreto presenta un grado de saturación crítico. Los mecanismos que provocan tal daño sólo se han aclarado parcialmente. Debido a la influencia de las fuerzas de superficie en los poros capilares finos de los ladrillos de cemento así como la disminución del punto de congelación a través de materiales diluidos en el agua de los poros no se congela el agua en el ladrillo de cemento a 0°C. Adicionalmente , la porción de agua congelada se incremen con una temperatura aún menor. Las presiones hldrost? icia en el agua todavía no congelada, diluida debido a la ampliación de volumen del agua congelada, las presiones osmóticas así como la distribución del agua en el sistema de poros del ladrillo de cemento pueden conducir además a altas expansiones internas que dañan al concreto. Sin embargo, se puede fabricar obras y partes de construcción de concreto que presentan una alta resistencia al congelamiento cuando éstas se producen con un campo de expansión suficiente a través de poros de inclusión de aire finamente repartidos que se introducen en forma artesanal. Tales poros de aire finamente repartidos se pueden incluir de forma artificial, cuando se agregan a las mezclas de concreto y de mortero materiales adecuados, que crean en la mezcla de unión espacios de expansión definidos, que evitan o reducen expansiones dañinas por el agua congelada. Con este propósito se han propuestos diversos materiales, como por ejemplo: 1. materiales orgánicos de superficie activa, 2. materiales que originan a través de su dilución en la reacción química, burbujas de gas en el concreto no fraguado, 3. materiales sólidos espumosos preformados y/o granulados a partir de materiales artificiales o de materiales inorgánicos o bien de mezclas de estos materiales. Tocios estos procedimientos tienen desventajas conocidas y no se pueden emplear para caita propósito de utilización. En especial el procedimiento descrito bajo 1) está ampliamente difundido debido a su simplificidad extraordinaria y buena reproductibilidad de la dosis del detergente. Como ejemplos de estos agentes de inclusión de aire se mencionan sales alcalinas de ácidos resínicos, ácidos resínicos sulfonatados, alquilsulfonato, alquilarilsulfonato, sales de ácidos grasos, etc. La utilización de sustancias de superficie activas va desde materiales aniónicos activos, pasando por materiales no iónicos hasta materiales catiónicos activos, como se describe por ejemplo en EP 0 0541 75, US 4 019 916, US 4 249 948, US 4 453 978 o SU 629 185. Los ácidos resínicos o sus derivados mencionados anteriormente se utilizaron de forma especial y frecuentemente como agentes de inclusión de aire. Así, la utilización de la resina de raíz designada como "Vinsol" debe considerarse como la situación de la técnica y la "Resina Vinsol" se acepta como estándar y se menciona de esta forma en la especificación ASTM C-226-86 "Aire' Entraining Additions for use in the Manufacture of Aire Entraining Portland Ce ent " . Además se conoce toda una serie de otras resinas modificadas o de sus jabones, que son efectivas como agentes de inclusión de aire. Se conoce a partir de JP 58 01057 la utilización de una resina modificada con un aducto de etilenóxido-laurilamina como agente de inclusión de aire. En DD 291901 se describe un agente de inclusión de aire en base a una resina de talol metilolizada con formaldehído . En otro procedimiento conforme a SU 800 157 se observa que antes de la saponificación, los ácidos resinosos utilizados se someten a una termooxidación ya que como resultado se obtiene un producto dímero. En JP 57 166352 se describe la utilización de una resina de colofonia reforzada con anhídrido de ácido maleínico, esterificado con polietilenglicol y saponificada a continuación con KOH como agente de inclusión de aire. En JP 56 022 se describe una mezcla de un medio aniónico de superficie activo y glicoléter con una relación de peso determinada como agente de inclusión de aire. La porción y la calidad (diámetro del poro, factor de separación) de los poros de aire incluidos en el concreto así como la estabilidad del sistema de poros de aire se determina a través de la calidad de los agentes de inclusión de aire seleccionados y a través de su concentración. Por lo tanto, resulta obvio que un agente de inclusión de aire de utilización industrial deberá ser estable al almacenarlo en .soluciones acuosas. No se deberá presentar a lo largo del periodo de consumo a dosificaciones de volumen iguales ninguna cantidad de poros de aire diferentes. El agente de inclusión de aire no deberá precipitarse de sus soluciones como un sólido, aunque en el caso de precipitarse, deberá formar una solución coloidal suficientemente estable, que en la dosificación de cantidad por ejemplo que en el agua de amasado garantice una dosificación efectiva y una inclusión de poros de aire constante. Este criterio de calidad no siempre se garantiza con la resina o las resinas modificadas previamente mencionadas, sobre todo con la utilización de agua dura o agua muy dura. La invención tiene el objetivo de desarrollar un agente de inclusión de aire estable, también en agua dura con una alta efectividad. Esto se logra conforme a la presente invención, ya que el agente de inclusión de aire es una sal de una resina de colofonia con un amino alcohol y un álcali y está presente en la forma de un sólido, una solución acuosa, una solución acuosa coloidal o una dispersión acuosa. - Como amino alcohol formador de sales se presentan preferiblemente como agentes de inclusión de aire conforme a la presente invención, la etanola ina, dietanolamina, trietanolamina, dimetiletanolamina, metildietanolamina, tri-n-propanolamina, triisopropanolamina, isobutildietanolamina, n-butildietanolamina o mezclas dt-¡ los anteriores, como álcalis se utilizan de preferencia NaOH, KOH o carbonato de sodio . Como resinas de colofonia se utilizan de preferencia resinas de bálsamo, resinas de talol o resina de raíz modificadas y/o no modificadas a,ß-no saturados, como ácido fumárico, ácido malénico, anhídrido de ácido malénico, ácido itacónico, anhídrido de ácido itacónico, ácido acrílico, ácido metacrílico, etc., bajo las condiciones de reacción comunes. En el caso del desproporcionamiento, se trata de la estabilización de la resina a través de la transformación de ácido abiético, neoabiético y palústrico en ácido dihidro, dihidro y tetrahidroabiético a través del efecto de una mayor temperatura y/o catalizadores adecuados, como Pd/C, Ni/C, Pt/C, yodo, derivados de yodo orgánicos, derivados de azufre orgánicos (véase también D.F. Zinkel y J. Russel; Naval Stores - Production, Chemistry, Utilization; Pulp Chemical Association; 1989, S. 262-298) . Los procedimientos descritos anteriormente para la modificación de resinas de colofonia son conocidos en general y se reconocen como la situación de la técnica para la modificación de las resinas de colofonia para una amplia gama de utilizaciones, como por ejemplo, medios de encolamiento de papel, adhesivos, materiales crudos de placas y barnices, etc.

Se descubrió sorprendentemente que los agentes de inclusión de aire derivados de la resina de colofonia coloidales, dispersados o completamente disueltos conforme a la presente invención no solamente proporcionan soluciones o dispersiones acuosas esencialmente más estables que el agente de inclusión de aire estándar "vinsol", sino que también los derivados de resina de colofonia sólidos de la presente invención son inclusive esencialmente más efectivos como agentes de inclusión de a.ire. La característica esencial de la presente invención es que la resina de colofonia modificada o no modificada se presenta como sal con uno o más aminoalcoholes y de igual forma con álcali con NaOH o KOH, donde la reacción de aminoalcohol debe realizarse de tal forma que no se presente ninguna forma de éster y/o de amida entre la resina de colofonia o la resina de colofonia modificada y el aminoalcohol o la mezcla de aminoalcoholes. La cantidad del aminoalcohol necesario o mezclas de aminoalcoholes en los agentes de inclusión de aire de la presente invención es preferiblemente de 0.5% por peso y 50% por peso, y de mayor preferencia 3% por peso hasta 30% por peso. El refuerzo de la resina de colofonia o de la resina de colofonia desproporcionada o de su mezcla con compuestos earbonilo a , ß- ins.it ur. uto se puede 1 leva i cabo de la maneta común a temperarui ,?:¡ de I ) a 100"'', de preferencia de 200 a 250°C, de 1 a 5 horas, donde la cantidad necesaria del compuesto de carbonilo a, ß- insaturado es de 1% por peso y 30% por peso, de preferencia entre 5% por peso y 25% por peso. La desproporción de la resina de colofonia, resina de colofonia modificada o sus mezclas se puede llevar a cabo con 5% Pd en carbón activo a .temperaturas de 180 a 280°C bajo N2 a lo largo de 1 a 24 horas, de preferencia de 2 a 10 horas . Los agentes de inclusión de aire de la presente invención se pueden agregar directamente como sólidos al cemento o bien se pueden mezclar como soluciones de dispersión, soluciones coloidales o soluciones completamente saponificadas en el agua de amasado de la masa de cemento, donde se prefiere este tipo de dosificación debido a su simplificidad alta precisión y buena reproductibilidad. Convenientemente se lleva a cabo la adición del agente de inclusión de aire de la presente invención en una cantidad de 0.001 a 0.1%, en relación al cemento. A continuación se aclara la invención con mayor detalle por medio de ejemplos. Las propiedades de los agentes de inclusión de aire de la presente invención se comparan con el agente de inclusión de aire Vinsol correspondiente a la situación de la técnica.

Ejemplo 1: Se funden 4 kg de resina de bálsamo bajo N2 , se agrega 0.8 kg de ácido fumárico, se eleva la temperatura de reacción a 250 °C y se mantiene durante 5 horas y a continuación se enfría a 150°C. La resina de bálsamo reforzada que así se obtiene tiene un número ácido de 270 mg KOH/g y un punto de ablandamiento de 130 °C. Después de una rápida adición de 1.5 kg de trietanolamina se mezcla la sal con una solución de NaOH al 20% a un pH de 10.5 y a continuación se ajusta con agua corriente a un contenido seco de 30%. Esta solución original clara estable se diluye con agua dura 25°dH a un contenido seco de 4%. Ejemplo 2: Se tritura 1 kg de la resina reforzada del Ejemplo 1 con ácido fumárico a un tamaño de partícula menor a 50 µm, (evaluación con microscopio) . El polvo de resina que así obtiene se mezcla con agua corriente bajo una agitación vigorosa hasta 1 1, se le agrega 0.3 kg de trietanolamina, se ajusta con NaOH al 20% a un pH de 10.5 y a continuación se le agrega agua corriente hasta un contenido seco del 30%. Esta solución original clara estable se diluye con agua dura 25° dH a un contenido seco de 4%. Ejemplo 3: Se trituran 0.9 kg de la resina reforzada con ácido fumárico del Ejemplo 1 con una mezcla de 1.2 kg de carbonato de sodio y 0.06 kg de trietanolamina hasta a un tamaño de partícula menor de 50 µm. El polvo de resina que así se obtiene se diluye en agua corriente y se ajusta a un contenido seco del 30%. esta solución original clara estable se diluye con agua dura 25° dH a un contenido seco del 4%. Ejemplo 4: Se desproporcionan 5 kg de resina de talol con 0.01 kg de un catalizador Pd/C al 5% K-0227 (compañía Hereaus) durante 10 horas a. 230°C bajo N2 a un contenido de ácido abiético menor al 15%, se filtra el catalizador y la resina se refuerza con 0.1 kg de anhídrido de ácido malénico durante 3 horas a 250°C y a continuación se enfría a 150°C. La resina que así se obtiene tiene un número ácido de 195 mg KOH/g y un punto de ablandamiento de 90 °C. Después de una rápida adición de 1.2 kg de dietanolamina, la sal se ajusta con una solución de KOH al 20% a un pH de 11 y a continuación con agua corriente de un contenido seco de 30%. Esta solución original clara y estable se diluye con agua dura 25°dH y a un contenido seco del 4%. Ejemplo 5: Las soluciones y dispersiones al 30% y 4% preparadas conforme a los Ejemplos l a 4 , se evalúan en cuanto a su estabilidad de almacenamiento prolongado como soluciones y dispersiones y en su capacidad como agentes de inclusión de aire de concreto. Los resultados se comparan con aquellos de la resina vinsol (compañía Hercules Corp.) donde la solución de vinsol al 30% y al 4% se prepara conforme a los procedimientos indicados en los ejemplos 1 a 4. La prueba para evaluar si las sustancias preparadas conforme a los ejemplos 1 a 4 y la resina vinsol son adecuadas como materiales iniciales para la formación de sistemas de poros de aire, se llevó a cabo en apego a los lineamientos técnicos de la sociedad austríaca para tráfico y calles RVS 8.01.71. Los resultados de los ensayos pueden observarse en la Tabla 1.

Tabla 1 Producto Contenido Poros de Factor Diámetro Estabilidad conforme del ingre- aire (%) de sepa- promedio de almace-al ejem- diente ac- ración de los namiento pío No. tivo (%) poros es- poros después de sobre ce- féricos (mm) 6 semanas mentó (mm) 30% 4% 1 0.015 6.5 bueno bueno 1 0.0075 5.4 1 0.0036 4.7 0.1 0.1 2 0.0036 4.3 0.09 0.1 bueno bueno 33 00..00003366 44..00 00..11 00..11 bueno bueno 4 0.009 6.4 0.08 0.11 bueno bueno 4 0.0045 3.9 0.11 0.11 Vinsol 0.03 6.8 0.12 0.1 sólido bueno Vinsol 0.015 3.3 0.13 0.12

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un agente de inclusión de aire para mezclas de concreto y mortero en base a resina de colofonia, caracterizado porque es una sal de una resina de colofonia con un aminoalcohol y un álcali y se presenta en la forma de un sólido, una solución acuosa, una solución acuosa coloidal o una dispersión acuosa.

2. El agente de inclusión de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque como amino alcohol se utilizan etanolamina, dietanola ina, trietanolamina, dimetiletanolamina, metildietanolamina, tri-n-propanolamina, triisopropanolamina, isobutildietanolamina, n-butildietanolamina o mezclas de los anteriores.

3. El agente de inclusión de aire de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque, como álcali, se utilizan NaOH, KOH o carbonato de sodio.

4. El agente de inclusión de aire de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la resina de colofonia modificada es resina de bálsamo, resina de talol o resina de raíz modificada y/o no modificada y/o sus mezclas.

5. El agente de inclusión de aire de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque mediante el refuerzo con compuestos de carbonilo a , ß-insaturados , a través de la desproporción mediante el efecto de alta temperatura y/o un catalizador de desproporción adecuado o a través de la combinación de ambas medidas, se obtienen resinas de colofonia modificadas o sus mezclas.

6. El agente de inclusión de aire de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una dispersión de sal de colofonia acuosa se estabiliza mediante la adición de un detergente aniónico, catiónico y/o no iónico.

7. La utilización del agente de inclusión de aire de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado para la formación de un sistema de poros de aire en las mezclas de concreto y mortero.

8. La utilización del agente de inclusión de aire de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la adición del agente de inclusión de aire se lleva a cabo en una cantidad en el rango de 0.001-0.1%, en relación al cemento.