MXPA97000889A - Mezcla aceleradora de la cementacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una mezcla aceleradora para su uso en composiciones de cementación rociables con una aplicación de gunita, que comprende una mezcla de (a) hidróxido de aluminio amorfo y/o hidroxisulfato de aluminio, y (b) al menos una amina, preferiblemente una alcanolamina. En una modalidad preferida, la mezcla también comprende una dispersión acuosa de al menos un polímero que comprende porciones carboxílicas colgantes.

Description

MEZCLA ACELERADORA DE LA CEMENTACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a composiciones cementantes para aplicación por rociado y a mezclas para su uso en las mismas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las composiciones cementantes para aplicación a un substrato por rociado, por ejemplo, una "aplicación de gunita", deben ser capaces de ser rociadas en primer lugar (es decir, las mismas deben retener una fluidez suficiente), y durante el contacto con la superficie, las mismas deben endurecerse rápidamente (generalmente en el transcurso de pocos minutos) para dar una capa rígida a la cual las capas adicionales pueden ser aplicadas rápidamente. La forma reconocida en la técnica de lograr esto, ha sido Ia adición en el punto de rociado (por ejemplo, por inyección en una boquilla rociadora) de un acelerador en la forma de una solución acuosa. Los aceleradores utilizados son en general substancias alcalinas fuertes tales como el aluminato de sodio, el hidróxido o carbonato de sodio o potasio y la trietanolamina (véase, por ejemplo, "Concrete Ref. 23833 .idmi tures Handbook", ed. Ramachandran (Noyes, 1984)). La naturaleza de tales substancias las hace desagrada les para las condiciones de trabajo sobre los sitios para el rociado, y ha existido una necesidad durante largo tiempo de un acelerador efectivo para el rociado el cual tenga una cantidad menor de la característica cáustica de los aceleradores conocidos. En un desarrollo reciente, los aceleradores que comprenden un hidróxido de aluminio amorfo han sido propuestos. Estos tienen la ventaja de una alcalinidad baja y un funcionamiento elevado. Los ejemplos típicos de los aceleradores han sido las mezclas o combinaciones del hidróxido de aluminio amorfo con yeso o varias sales solubles en agua. Los aceleradores aplicados en la boquilla están en la forma líquida. Esto significa que, en el caso del hidróxido de aluminio, el acelerador sólido debe estar dispersado en el agua. Esto se puede hacer en el sitio, pero es mucho más conveniente si tal acelerador puede ser provisto en la forma líquida. Esto no ha sido posible hasta ahora con el hidróxido de aluminio, las dispersiones del cual no son estables en almacenamiento durante más de algunos días .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora se ha encontrado que una combinación particular del hidróxido de aluminio con otro material no solamente tiene una excelente estabilidad en almacenamiento sino que tam ién es particularmente efectiva como un acelerador para rociar composiciones cementantes. Por lo tanto se provee, de acuerdo con la presente invención, una mezcla aceleradora para su uso en el rociado de composiciones cementantes, que comprende (a) un hidróxido de aluminio amorfo y/o hidroxisulfato de aluminio, y (b) al menos una amina . Se provee adicionalmente un método para preparar una mezcla aceleradora a base de hidroxisulfato de aluminio y/o de hidróxido de aluminio amorfo, estable en el almacenamiento, por la dispersión del hidróxido de aluminio amorfo y/o el hidroxisulfato de aluminio en el agua, siendo agregada adicionalmente al menos una amina. En las circunstancias particulares de esta inven- ción, el hidroxisulfato de aluminio es frecuentemente un mejor acelerador que el hidróxido de aluminio y es por lo ta to preferido. Es posible utilizar una mezcla de hidro- xisulfato de aluminio con hidróxido de aluminio y/o sulfato de aluminio, pero es preferible utilizar el hidroxisulfato solo. Un hidroxisulfato de aluminio disponible comercialmen-te, típico, es "Gecedral" (marca registrada) L (ex Guilini Che ie GmbH, Ludwigshafen/Rhein, Alemania). a Las aminas para su uso en esta invención deben ser líquidas o solubles en agua. Una clase de aminas alta-mente preferida es aquella de las alcanolaminas. Las alca-nolaminas preferidas son las dialcanolaminas y trialcanol-aiminas, más preferiblemente la dietanolamina y la trietanolamina. Es más preferida una mezcla de dietanolamina y trietanolamina. En una mezcla de acuerdo con la invención, el hidróxido y/o el hidroxisulfato de aluminio está combinado co la alcanolamina en la proporción en peso desde 1:10 -1000:1, preferiblemente desde 1:10 - 100:1, más preferiblemen e desde 1:1 - 10:1. Cuando la mezcla preferida de dieta-nolamina y trietanolamina es utilizada, la proporción de dietanolamina con respecto a la trietanolamina es desde 1 : 1 hasta 0:1. Los constituyentes de la mezcla pueden ser agregados a una boquilla rociadora en forma separada o preferible- mente como una combinación premezclada. La invención por lo tanto también proporciona una mezcla aceleradora la cual es una mezcla de los constituyentes mencionados anteriormente. En cualquier caso la proporción en peso del constituyente sobre el cemento es desde 0.5-10% para el hidróxido/hidroxisulfato de aluminio y desde 0.001 hasta 57o , más preferiblemente desde 0.001 - 2% o 0.01 - 5% para la amina. En una modalidad preferida especialmente de la invención, la mezcla aceleradora de la invención puede ser combinada con ciertos otros materiales para proveer resultados particularmente sobresalientes. La invención por lo tanto también proporciona una mezcla para rociado la cual comprende una combinación de una mezcla aceleradora como se definió aquí anteriormente y una dispersión acuosa e al menos un polímero el cual comprende porciones carboxí-licas colgantes. Los polímeros útiles en este aspecto de la invención son cualesquiera polímeros los cuales lleven porciones carboxílicas colgantes adecuadas. La porción carboxílica puede ser un grupo carboxilo, y cualquier polímero que tenga tales grupos y que cumpla o satisfaga los otros parámetros descritos aquí posteriormente que trabajarán en esta invención. Los ejemplos incluyen ácidos poli(acrílico) y poli(metacrí lico) y las mezclas de los mismos y los copo-limeros del ácido (met )acrílico con otros comonómeros. Sin embargo, los polímeros preferidos son del tipo de "peine", es decir, polímeros que comprenden un esqueleto polimérico (cuya naturaleza química es irrelevante para el trabajo de la invención) con porciones que contienen el grupo carboxilo que cuelgan del mismo. Las porciones pu-den ser de hasta 100 unidades de largo y pueden comprender residuos monoméricos de, por ejemplo ácido (met ) acrí lico , ácido maléico o ácido fumárico. Se prefiere que las porciones estén compuestas completamente de residuos de ácido met(acrílico). Un esqueleto preferido es un polímero de adición al azar, uno de los monómeros del cual comprendió, previo a la polimerización, más de uno, y preferiblemente dos, enlaces dobles polimerizables. Un monómero preferido con más de un doble enlace es el butadieno y un copolímero preferido es un copolímero de estireno-butadieno . A tal copolímero (el cual puede tener dobles enlaces polimerizables colgantes y/o en la cadena), los monómeros que contienen el grupo carboxilo, tales como el ácido acrílico, el ácido metacrílico, el ácido maléico o el ácido fumárico, pueden ser copoli erizados por injerto. Los ejemplos de los copolímeros preferidos son el estireno-butadieno copoli- merizado con ácido acrílico y el terpolímero del estireno/ butadieno/ácido maléico (o fumárico). Los polímeros de esta invención tienen pesos moleculares (promedio en peso) en exceso de 20,000 y son sólidos a temperatura ambiente. Los mismos también tienen una solubilidad limitada en el agua, siendo en el mejor de los casos dispersables (nunca completamente solubles), pero los mismos son altamente solubles en un medio alcalino (tal como una mezcla cementante fluida). En el caso del ácido poli(met)acrílico y polímeros los cuales sean inherentemente solubles en a ua, es osible preparar ales polímeros on una forma tal que la solubilidad necesaria sea lograda, por ejemplo, en la for a particulada. Los mismos son agregados a la mezcla cementante como una dispersión acuosa de menos de 5% de sólidos en peso. Los ejemplos típicos de los materiales comerciales adecuados son aquellos disponibles bajo la marca registrada "Synthomer" (ex Synthomer Chemie GmbH, Frankfurt/Main, Alemania). Un ejemplo especialmente adecuado es "Synthomer" 9523 (un copolímero de ácido me tacrí lico-est ireno-bu tad ie-no). Otro producto comercial adecuado es "Poliacryl" AD (ex Pol gon Chemie AG, Olten, Suiza). La dispersión acuosa es agregada a la composición cementante en la boquilla, ya sea separadamente de o mezclada con la mezcla aceleradora descrita aquí anteriormente. La proporción del polímero presente es desde 0.01 hasta 3% en peso sobre el cemento. Cuando la mezcla para rociado comprende una dispersión de polímero acuoso como se describió aquí anteriormente, la mezcla debe ser cida, preferiblemente con un pH de 6 como máximo. Esto puede ser logrado por la adición de un ácido, el cual puede ser elegido de cualquier ácido orgánico o inorgánico fuerte, adecuado, el cual es agregado an una cantidad suficiente para lograr el pH deseado. Adem s, el ácido no debe reaccionar adversamente con cualquiera de los componentes de la composición cementante o con la mezcla hasta un grado inaceptable. La reactividad variará, dependiendo del ácido individual y de los componentes presentes, pero la selección de un ácido adecuado no es un problema para una persona experta. Se prefiere utilizar un ácido mineral fuerte, y el ácido nítrico se ha encontrado que trabaja particularmente bien en la mayoría de las circunstancias. Se ha encontrado que el uso de una dispersión polimérica acuosa como se definió aquí anteriormente, en conjunción con una mezcla aceleradora como se describió aquí anteriormente, mejora el funcionamiento de una compo-sición de cementación rociada considerablemente. En particular, la misma parece que mejora la adhesión de la composición rociada al substrato en los pocos minutos importantes después del rociado cuando el endurecimiento de la composición no se ha hecho avanzar lo suficiente para asegurar una buena adhesión. Una mezcla para rociado preferida tiene la siguiente composición (contenidos secos, en peso, el resto de la formulación hasta el 100% es agua): hidr óxido/hidroxisulfato de aluminio 2( 60% alcanolamina 0.01% - 25% dispersión polimérica 0% - 20% ácido 1% - 20% Una composición preferida particularmente tiene la composición (contenidos secos, en peso, el resto de la formulación hasta el 100% es agua) hidroxisulfato de aluminio 40% 60% trietanolamina 0 . 01 % - 20% dietanilamina 0% 5 % dispersión de copolímero acrílico 10% - 20% ácido nítrico 5% - 20% Las composiciones y los procesos de esta invención son útiles en el rociado de la composición cementante o de cementación por los métodos tanto "húmedo" como "seco", pero los mismos trabajan mejor en el método "húmedo" en donde el agua es agregada en la etapa de mezclado previo al bombeo. La invención por lo tanto proporciona una composición de cementación rociable la cual comprende una mezcla como se definió aquí anteriormente. Las composiciones rociables de acuerdo con esta invención también pueden comprender cualquiera de la amplia gama de otras mezclas que se sabe que van a ser útiles en composiciones de cementación rociables, utilizadas en can idades reconocidas en la técnica. Una categoría particularmente útil de la mezcla es aquella de los plastificantes y de los superplastifícantes ; estos pueden ayudar al logro de una relación de agua/cemento (W/C) deseable. Una clase adicional de mezclas útiles son los retardadores del endurecimiento. Se puede utilizar cualquiera de los tipos conocidos, una clase particularmente útil de los materiales son los materiales a base de ácido fosfónico, en particular aquellos descritos en la Patente U.S. No. 4,964,917. Una característica particular de la invención es la excelente capacidad de almacenamiento de las mezclas de acuerdo con la invención. Si el hidróxido de aluminio y/o el hidroxisulfato de aluminio son dispersados en el agua, la viscosidad se eleva rápidamente hasta un valor el cual hace a la mezcla no utilizable muy rápidamente (típicamente una viscosidad de Brookfield LTV de 100 , 000+ mPas (Husillo No. 4 a 1.5 rpm) unos pocos días después del mez- ciado y se solidificó completamente después de una semana). En constraste, una mezcla de acuerdo con la presente invención almacenada a 20°C permanece inutilizable durante 6 meses. Por consiguiente, es posible preparar mezclas bien en avance de su uso y tenerlas listas inmediatamente, redu- cie do así la necesidad de la mezcla en el sitio.

Las composiciones de cemen ación rociables las cuales utiliza esta invención, forman capas delgadas las cuales "se endurecen" rápidamente y pueden ser re-rociadas sin ningún problema. Las características de rebote o dinámicas son particularmente buenas, como lo son tanto el desarrollo de la resistencia como la resistencia a largo plazo. La invención proporciona por lo tanto el uso de una mezcla de hidróxido y/o hidroxisulf ato de aluminio y al menos una amina como una mezcla aceleradora para las composiciones de cementación las cuales van a ser rociadas. La invención proporciona además un método para el rociado de una composición de cementación sobre un substrato desde una bo uilla rociadora, en donde es agregada a la composición en la boquilla o surtidor una mezcla aceleradora como se definió aquí anteriormente. La invención se describe adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos en los cuales todas las partes están expresadas en peso. (a) Preparación de la mezcla de rociado Los siguientes materiales son combinados bajo un cizalla- ie to reducido para formar una mezcla homogénea: agua 55 partes hidroxisulfato de 17.9 aluminio trietanolamina 7.7 dietanolamina 1.55 ácido nítrico al 7.7 65% dispersión polimé- 6.15 rica acuosa 1. "Gecedral" L ex Guilini Chemie . "Synthomer" 9523 ex Trüb Chemie ( ) Prueba de la mezcla de rociado (i) Una mezcla de concreto para rociado es preparada con una relación W/C de aproximadamente 0.45. La mezcla es rociada sobre un substrato a través de una boquilla o surtidor, con una dosificación en la boquilla o surtidor con la mezcla para rociado de 4.8% en peso del cemento. Se encontró que el concreto rociado se va a revestir inmediatamente (lo cual significa un endurecimiento inmediato) y que una capa de un grosor en exceso de 25 cm puede ser acumulada rápidamente con muy poco rebote. Una resistencia medible se desarrolla después de solo 6 minutos, y después de 16 horas la resistencia (medida en un número de puntos diferentes) es de entre 7 y 18.8 N/mra' . (ii) El procedimiento de (i) anterior es repetido con una dosificación de 3.8%. En este caso, el grosor que se pjede lograr fácilmente es de aproximadamente 20 cm y un desarrollo de resistencia inicial llega a ser medible des-pues de aproximadamente 20 min. Después de 16 horas, la resistencia es medida y se encuentra que va a ser de entre 14.7 y 19.6 K/mm2.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (10)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Una mezcla aceleradora para su uso en el rociado de composiciones de cementación, caracterizada porque comprende (a) hidróxido de aluminio amorfo y/o hidro-xisulfato de aluminio, y (b) al menos una amina.

2. Una mezcla aceleradora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los constituyentes (a) y (b) son componentes de una mezcla única.

3. Una mezcla aceleradora de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el hidroxisulfato de aluminio es utilizado y el hidróxido de aluminio es excluido.

4. Una mezcla aceleradora de conformidad con cualquiera de las rei indicaciones 1-3, caracterizada porque la amina es una alcanolamina , preferiblemente una dialcanol-amina o trialcanolamina , más preferiblemente dietanolamina o trietanolamina, aún más preferiblemente una mezcla de dietanolamina y trietanolamina.

5. Una mezcla aceleradora de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque la ezcla comprende adicionalmente una dispersión acuosa de al menos un polímero el cual comprende porciones carboxí-licas colgantes, preferiblemente un polímero del tipo de "peine".

6. Una mezcla para rociado, caracterizada porque tiene la siguiente composición (contenidos secos, en peso, agua hasta el 100%) : hidróxido/hidroxisulfato de aluminio 20% - 60% alcanolamina 0.01% - 25% dispersión polimérica 0% - 10% ácido 1% - 20%

7. El uso de una mezcla de hidróxido y/o hidroxi- sulfato de aluminio y al menos una amina como una mezcla aceleradora para composiciones de cementación las cuales van a ser rociadas.

8. Un método para preparar una mezcla aceleradora a base de hidroxisulfato de aluminio y/o hidróxido de aluminio amorfo, estable en el almacenamiento, caracterizado porque se hace por la dispersión del hidróxido de aluminio amorfo y/o el hidroxisulfato de aluminio en agua, siendo agregada adicionalmente al menos una amina.

9. Un método para el rociado de una composición de cementación sobre un substrato a partir de una boquilla para rociado, caracterizado porque allí se agrega a la composición en la boquilla una mezcla aceleradora de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6.

10. Una composición de cementación rociable, caracterizada porque comprende una mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6.