PT106589A

PT106589A - Mistura cimentícia branca ou colorida para fabrico de betão, argamassa e pastas com propriedades termocrómicas

Info

Publication number: PT106589A
Application number: PT106589A
Authority: PT
Inventors: Ngela Maria Jesus De Sequeira Serra Nunes
Original assignee: Secil S A Companhia Geral De Cal E Cimento S A
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-04-22
Also published as: MA20150360A1; BR112015008940A2; US9656917B2; WO2014065682A1; EP2909150B1; PT106589B; CA2888723A1; ES2686619T3; TN2015000152A1; EP2909150A1; US20150274592A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UMA MISTURA CIMENTÍCIA BRANCA OU COLORIDA PARA FABRICO DE MICRO-BETÃO OU BETÃO NORMAL, ARGAMASSA OU PASTAS, COM PROPRIEDADES TERMOCRÓMICAS, ISTO É, QUE ALTERA A SUA COR EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA A QUE O MATERIAL FICA EXPOSTO. ESTA ALTERAÇÃO DE COR É REVERSÍVEL APÓS ALGUM TEMPO DE EXPOSIÇÃO A OUTRO NÍVEL DE TEMPERATURA. ESTA MISTURA CIMENTÍCIA COMPREENDE, EM PERCENTAGEM EM PESO DOS COMPONENTES RELATIVAMENTE AO PESO TOTAL DA COMPOSIÇÃO, A) 35 A 80% CIMENTO PORTLAND BRANCO OU CINZENTO; B) 0,1 A 30% DE FILER CALCÁRIO FINAMENTE MOÍDO; C) 0,01 A 3% DE SUPERPLASTIFICANTE EM PÓ; D) 0,01 A 3% DE RESINAS POLIVINÍLICAS MODIFICADAS; E) 0,01 A 5% DE DISPERSANTES DE COPOLÍMEROS DE ACETATO VINÍLICO E ETILENO; F) 0,3 A 15% DE COPOLÍMEROS FOTOCRÓMICOS ENCAPSULADOS; E, AINDA, UM OU MAIS COMPONENTES SELECCIONADOS DE ENTRE: G) 1 A 10% DE REGULADOR DE PRESA; H) 0,1 A 4% DE ESTEARATO DE ZINCO; I) 1 A 20% DE METACAULINOS; J) 5 A 60% DE POZOLANAS ARTIFICIAIS; K) 0,1 A 15% DE PIGMENTOS INORGÂNICOS.

Description

1

DESCRIÇÃO "MISTURA CIMENTÍCIA BRANCA OU COLORIDA PARA FABRICO DE BETÃO, ARGAMASSA E PASTAS COM PROPRIEDADES TERMOCRÓMICAS"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção insere-se no campo dos novos materiais de construção, nomeadamente nos micro-betões e betões e argamassas produzidas a partir de misturas cimen-tícias termocrómicas pré-doseadas, com aplicação preferencial nos campos das argamassas de revestimento, na prefabricação, superestruturas betonadas in-situ, mobiliário urbano e outros elementos decorativos, expostos a variações térmicas e perante essas variações exibem alteração de cor da sua superfície, revertendo a outras colorações em função de nova alteração da gama de temperatura de exposição.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As argamassas são hoje usadas em grande escala no revestimento dos edifícios, bem como as respectivas pastas de acabamento. Por outro lado também o betão com elevados desempenhos ao nível arquitectónico é hoje um material muito usado na Arquitectura e Engenharia Civil, por permitir responder a muitos desafios técnicos e estéticos exigidos pelas tendências arquitectónicas actuais. 2 A possibilidade de conferir ao betão e às argamassas alteração da sua cor em função da temperatura a que estão expostos para além do interesse arquitectónico, pode também ter interesse sob o ponto de vista da eficiência energética. Assim um betão/argamassa que tem tonalidade escura, quando exposto a baixa temperatura durante o Inverno, irá maximizar os ganhos térmicos a que está exposto beneficiando o edifício termicamente. Por outro lado durante o verão e á medida que a temperatura ambiente aquece a cor pode vir a mudar para tonalidades mais claras, até atingir a cor branca de base, de forma a permitir a maior reflectância da luz solar e assim minimizar a absorção de calor em tempo quente.

Esta mistura cimentícia pré-doseada com propriedades termocrómicas pré-definidas pode ser usada no fabrico de argamassas de revestimento e acabamento, em pastas de acabamento e pintura e ainda em betão pré-fabricado e in-situ, conferido á forma final do material as referidas propriedades. A patente KR100890863, descreve um betão termo-crómico, isto é, um produto obtido por introdução num betão corrente de pigmento termocrómico, não referindo, para além de betões, quaisquer outras aplicações, e apresentando resultados de durabilidade do efeito de termocromismo bastante fracos. Por outro lado não permite uma vasta combinação de cores e gamas de variação colorimétrica para diferentes patamares de temperatura. 3 A patente KR20100072530 refere a utilização de pigmentos termocrómicos por inserção na sua superfície aquando da betonagem, por revestimento superficial do molde, o que dificilmente permitirá atingir uma coloração superficial homogénea e uma reacção á temperatura também homogénea, o que não viabiliza as aplicações em grandes áreas conforme os requisitos arquitectónicos habituais.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURA A Figura 1 mostra um provete em argamassa produzida com a mistura cimentícia termocrómica com variação de roxo a vermelho na transição dos 10°C, assente em placa de betão com aplicação de revestimento em pasta termocrómica usando a mesma mistura cimentícia (o frio do provete passa para a placa alterando a sua cor).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0 problema técnico que esta invenção permite solucionar é o de permitir ter uma mistura cimentícia pré-doseada que pode conferir aos betões, argamassas, pastas e pinturas/caiações com ela preparadas a possibilidade de alterar a cor em função das gamas de temperaturas expostas. Esta alteração de cor é reversível e pode ser escolhida previamente em função da tonalidade e das gamas de sensibilidade á temperatura que se pretendem atingir. 4 A solução técnica encontrada permitiu a partir da adição de pigmentos de matérias termocrómicos ao cimento, através da combinação de uma série de polímeros estabilizar a mistura e permitir a sua dissolução no meio cimentício, vindo a actuar sem alteração de comportamento para as restantes funcionalidades e com uma durabilidade aceitável face ao tipo de produto (na maioria dos casos estima-se mais de 5 anos) . Este facto veio a permitir o fabrico de betões, argamassas e pastas/pinturas cimentícias que respondem a estímulos térmicos, mantendo as demais propriedades de forma reversível.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito a uma mistura cimentícia estabilizada que permite o fabrico de betões, argamassas e pastas com propriedades termocrómicas. Esta mistura cimentícia permite a manutenção das propriedades termocrómicas dos pigmentos, alterando a cor do material em função das gamas de temperaturas, mesmo após o endurecimento do referido betão, argamassa ou pasta. A combinação de vários pigmentos com pontos de mudança de cor diferentes na mesma mistura permite a obtenção de betões, argamassas e pastas cimentícias cuja cor muda em função de vários patamares de temperatura, começando por possuir por exemplo; cor roxo ou negro a temperaturas inferiores a 10°C, cor vermelha na gama entre os 10°C e os 30°C e acima de 30°C ser branca. Este efeito 5 pode permitir uma melhoria das propriedades térmicas do material, contribuindo para a eficiência energética dos edificios onde é utilizado.

Entre os processos genéricos e aplicações gerais destacam-se: • Execução de paredes e pavimentos, ou outros elementos estruturais betonados in situ ou pré-fabricados em betão. • Fachadas de edificios (grandes elementos de fachada ou painéis prefabricados), • Super estruturas de viadutos e vigas de bordadura • Pavimentos rodoviários, pedonais, aeronáuticos em betão, urbanos e não urbanos. • Mobiliário urbano e outros elementos decorativos interiores e exteriores • Coberturas e materiais de cobertura • Revestimentos de paredes de camada pouca espessa como rebocos e pastas de estanhamento. • Pinturas silicatadas á base de cimento com possibilidade de mudança de cor por serem termosensiveis para aplicação sobre betão, cerâmicos, e outras superfícies compatíveis.

Comparativamente aos produtos de desempenho semelhante, os descritos nesta invenção destacam-se pela possibilidade de alterarem a cor em função de mudanças de temperatura. 6

Os ligantes utilizados são cimentos brancos ou cinza de elevada resistência, modificados com polímeros e copolimeros de forma a permitirem a dissolução do pigmento e a sua eficácia no meio extremamente alcalino.

Adicionalmente ao juntarem-se adições diversas de elevada reactividade e finura como sejam metacaulinos, pozolanas de alta actividade, hidróxidos de cálcio reactivos, sulfatos de cálcio de elevada finura e outros óxidos como zinco obteve-se o efeito pretendido, permitindo o abaixamento do pH da mistura facilitando a compati-bilização e a estabilidade do polímero encapsulado, bem como a sua durabilidade, sem perda substancial da reactividade do ligante.

Por outro lado a adição de uma série de super-plastificantes á base de policarboxilatos, melaminas e outros de efeito impermeabilizante como sejam os estearatos de cálcio e zinco, bem como as resinas polivinílicas modificadas ao possibilitarem uma eficaz redução de água de amassadura e a obtenção de uma elevada compacidade compatível coma a performance mecânica desejada, auxiliam igualmente a estabilidade e actuação do copolímero do pigmento.

Objecto da Invenção 0 objecto da presente invenção é uma mistura cimentícia com propriedades termocrómicas, isto é muda de cor em função da gama de temperatura a que está exposta, de 7 elevada fluidez, muito fácil de aplicar, de grande homogeneidade reactiva, utilizável no fabrico de betão, argamassas, pastas e pinturas silicatadas/caiações cimenticias, que compreende, em percentagem em peso dos componentes relativamente ao peso total da composição: a) 35 a 80% cimento portland branco ou cinzento; b) 0,1 a 30% filer calcário finamente moido; c) 0,01 a 3% de superplastificante; d) 0,01 a 3% resinas polivinílicas modificadas; e) 0,01 a 5% de dispersantes de copolimeros de acetato vinilico e etileno; f) 0,3 a 15% de copolimeros fotocrómicos encapsulados de cores diversas e gamas de sensibilidade térmica diversa; e ainda, um ou mais componentes seleccionados de entre: g) la 10% de regulador de presa; h) 0,1 a 4% de estearato de zinco; i) la 20% de metacaulinos; j) 5a 60% de pozolanas artificiais; k) 0,1 a 15% de pigmentos inorgânicos. O componente b) tem normalmente granulometria inferior a 90 microns.

Habitualmente o componente c) é constituído por condensados de melamina sulfonada, ou equivalentes.

Preferencialmente, o componente d) está presente numa percentagem em peso de 0,15 a 0,60%. O componente e) está presente geralmente numa percentagem em peso de 1 a 2%; o componente (f) normalmente numa percentagem em peso de 1 a 5% e poderá estar presente em várias tonalidades e pontos de viragem diferentes de termocromismo. O regulador de presa referido como componente g) é preferencialmente gesso numa percentagem em peso de 2,2 a 5%. O componente h) está geralmente presente numa percentagem em peso de 0,25 a 0,65%; o componente i) está presente numa percentagem em peso de 2 a 10%; e o componente j), normalmente argilas calcinadas, está presente numa percentagem em peso de 10 a 50%.

No caso de se tratar de um betão de base colorida o componente k) está presente e é geralmente constituído por pigmentos de óxidos metálicos. A mistura cimentícia de acordo com a invenção, apresenta normalmente um resistência mecânica à compressão elevada, em função da dosagem de mistura cimentícia utilizada no fabrico de betões e/ou argamassas, devendo a mesma nunca ser inferior a cerca de 380 kg/m3, de forma a 9 garantir um correcto acabamento e o efeito de termocromismo pretendido.

Exemplos de Preparação São em seguida apresentados exemplos de preparação e aplicação de acordo com a invenção. Estes exemplos destinam-se a ilustrar melhor a invenção, sem qualquer carácter limitativo sobre o conteúdo da mesma.

Exemplo 1:

Micro-betão autocompactável de elevado desempenho arquitec-tónico e com termocromismo na gama inferior a 10°C e superior a 30°C: _Componente da Mistura Cimenticia_% Peso 1 Cimento portland branco 50,0 2 Filer calcário finamente mordo 15,0 3 Condensado de melamina sulfonada 0,8 4 Resina polivinilica modificada 0,4 5 Metacaulino 26,6 6 Dispersante copolimero de acetato vinilico e 1,2 etileno 7 Copolimero termocrómico com termocromismo sensí- 2.5 vel para 10°C, cor azul 8 Copolimero termocrómico com termocromismo sen- 2.5 sivel para 30°C, cor vermelha 10

Etapas de fabrico:

Introduzir 1, 2, 3 e 4 no misturador, posterior- mente adicionar 5. Misturar separadamente 6, 7 e 8 e adicionar ao conjunto anterior. Misturar durante 120 s no minimo. Mistura cimenticia fica pronta a usar. Adicionar a presente mistura em 3 partes de areia siliciosa e 1 parte de mistura cimenticia para fabricar o micro-betão, adicionando água até obter uma mistura fluida e homogénea muito fácil de aplicar. Verter directamente sobre o molde da peça a produzir.

Exemplo 2:

Pintura cimenticia colorida termosensivel na gama dos 30°C e inferior a 10°C. _Componentes da Mistura Cimentíca_% Peso 1 Cimento portland branco 62,4 2 Filer calcário finamente moido 5,0 3 Condensado de melamina sulfonada 0,6 4 Resina polivinilica modificada 0,4 5 Pozolana artificial branca 17,0 6 Dispersante copolímero de acetato vinilico e 2,9 etileno 7 Copolimero termocrómico com termocromismo sensí- 4.0 vel para 30°C, cor vermelha 8 Copolimero termocrómico com termocromismo sensí- 4.0 vel para 10°C, cor azul 9 Regulador presa 3,0 10 Estearato de Zinco 0,7

Etapas de fabrico:

Introduzir 1, 2, 3, 4 e 10 no misturador, posteriormente adicionar 5, 6, 7, 8, 9 e misturar durante 120 s no minimo. Á mistura cimentica assim obtida adicionar uma emulsão acrílica aquosa com concentração a 30% em 2 partes de emulsão e 1 parte de mistura cimentícia e dissolver bem, preferencialmente recorrendo a um misturador helicoidal. Aplicar a caiação sobre a superfície com ajuda de rolo em pelo menos duas demãos na ausência de chuva, excesso de humidade ou temperaturas abaixo dos 5°C, em superfície bem limpa.

Lisboa, 18 de outubro de 2013

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Mistura cimentícia com propriedades termo-crómicas, utilizável no fabrico de betão, argamassas, pastas e pinturas silicatadas/caiações cimenticias, caracterizada por compreender, em percentagem em peso dos componentes relativamente ao peso total da composição: a) 35 a 80% cimento portland branco ou cinzento; b) 0,1 a 30% filer calcário finamente moído; c) 0,01 a 3% de superplastificante; d) 0,01 a 3% resinas polivinílicas modificadas; e) 0,01 a 5% de dispersantes de copolímeros de acetato vinílico e etileno; f) 0,3 a 15% de copolímeros fotocrómicos encapsulados; e ainda, um ou mais componentes seleccionados de entre: g) 1 a 10% de regulador de presa; h) 0, 1 a 4% de estearato de zinco; i) 1 a 20% de metacaulinos; j) 5 a 60% de pozolanas artificiais; k) o, 1 a 15 % de pigmentos inorgânicos.
2. Mistura cimentícia de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o componente b) ter granu-lometria inferior a 90 mícrons. 2
3. Mistura cimentícia de acordo a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o componente c) ser constituído por condensados de melamina sulfonada.
4. Mistura cimenticia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por o componente d) estar presente numa percentagem em peso de 0,15 a 0,60%.
5. Mistura cimentícia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por o componente e) estar presente numa percentagem em peso de 1 a 2%.
6. Mistura cimenticia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por o componente f) estar presente numa percentagem em peso de 1 a 5%.
7. Mistura cimentica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o componente g) ser gesso numa percentagem em peso de 2,2 a 5%.
8. Mistura cimenticia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o componente (h) estar presente numa percentagem em peso de 0,25 a 0,65%.
9. Mistura cimenticia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por componente (i) estar presente numa percentagem em peso de 2 a 10%. 3
10. Mistura cimentícia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por componente (j) estar presente numa percentagem em peso de 10 a 50%.
11. Mistura cimenticia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por o componente k) ser constituído por pigmentos inorgânicos á base de óxidos metálicos. Lisboa, 18 de outubro de 2013