ES2202145T3 - Mezcla de hormigon. - Google Patents
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Abstract
Mezcla de aceleración para hormigón rociado, que comprende: (a) el producto de reacción de hidróxido de aluminio con un ácido orgánico; (b) sulfato de aluminio; y (c) al menos una alcanolamina.
Description
Mezcla de hormigón.
Esta invención se refiere a composiciones
cementosas y a mezclas de aceleración para su uso en las mismas,
especialmente como aceleradores de hormigón proyectado.
El hormigón rociado o "hormigón proyectado",
que se aplica a sustratos tales como escolleras de protección y
túneles mediante rociado, debe fraguarse muy rápidamente. En tal
uso, los aceleradores tradicionales de hormigón, tales como el
cloruro de calcio, no son eficaces, y deben usarse aceleradores más
potentes, incluyendo el aluminato de sodio y los hidróxidos de
metales alcalinos. Estos son sumamente alcalinos, lo que da lugar
tanto a dificultades en el manejo como a condiciones desagradables
cuando se rocían en espacios reducidos tales como túneles.
Se conoce desde hace algún tiempo una tecnología
de aceleración alternativa basada en compuestos de aluminio. El uso
de hidróxido de aluminio, o bien solo o bien combinado con otros
materiales, se describe, por ejemplo, en la publicación denominada
"Kokai" de solicitud de patente japonesa
S51-144425 y en la patente europea 0 076 927.
En una variación de esto, el hidróxido de
aluminio puede hacerse reaccionar parcialmente con un ácido,
preferiblemente con un ácido orgánico. Véanse, por ejemplo, la
patente de la RDA DD 266 344, la patente británica GB2 307 475 y la
solicitud europea 0 798 300.
El sulfato de aluminio también se conoce como un
componente de sistemas de aceleración y se describe, por ejemplo, en
las publicaciones denominadas "Kokai" de solicitud de patente
japonesa S50-143816, S58-99147 y
S63-291839 y en la solicitud de patente europea 0
812 812. Otro compuesto de aluminio que se ha usado en los
aceleradores de hormigón es el sulfato de aluminio básico (también
conocido como hidroxisulfato de aluminio). Véanse, por ejemplo, las
patentes europeas 0 711 260 y 0 775 097.
Ahora se ha encontrado que puede prepararse una
mezcla de aceleración particularmente eficaz mediante una
combinación de componentes particulares. Por tanto, según la
presente invención, se prevé una mezcla de aceleración para hormigón
rociado, que comprende:
- a)
- el producto de reacción de hidróxido de aluminio con un ácido orgánico;
- b)
- sulfato de aluminio; y
- c)
- al menos una alcanolamina.
Los productos de reacción de hidróxido de
aluminio y ácidos orgánicos se conocen en la técnica y se
describen, por ejemplo, en los documentos mencionados anteriormente
DD 266 344 y GB 2 307 475. Los productos tienen la fórmula
Al(OH)_{3- X}R_{x}, en la que R es un anión de un
ácido orgánico. El ácido es preferiblemente un ácido carboxílico,
más preferiblemente un ácido alcanoico inferior con de 1 a 6 átomos
de carbono y, más preferiblemente, o bien ácido fórmico o bien
ácido acético, más preferiblemente ácido fórmico. El valor de x
puede variar a través de un amplio intervalo, tal como se describe
en estas patentes, y los mismos valores se aplican en esta
invención.
El sulfato de aluminio es una materia prima bien
conocida y fácilmente disponible y cualquiera de las calidades
comerciales son adecuadas para su uso en esta invención, por
ejemplo, las calidades denominadas “12%” y “17%” (en referencia al
porcentaje en peso teórico del óxido de aluminio presente).
La alcanolamina para su uso en esta invención
puede seleccionarse de cualquiera de tal material conocido para la
técnica. Las alcanolaminas preferidas son dietanolamina,
trietanolamina y metildietanolamina. Puede usarse una mezcla de dos
o más de tales materiales.
Las proporciones en peso de los componentes que
se combinan para formar las mezclas de aceleración según la
invención son
| componente | intervalo más amplio | intervalo preferido |
| ácido fórmico | 1-10 | 6-8 |
| hidróxido de aluminio | 1-30 | 16-18 |
| sulfato de aluminio | 30-60 | 35-55 |
| alcanolamina | 0,1-12 | 0,5-8,0 |
siendo agua el resto hasta el 100%. Se cita aquí
el ácido fórmico como preferido, pero los mismos intervalos se
aplican a otros ácidos alcanoicos con de 1 a 6 átomos de
carbono.
Con respecto a las alcanolaminas, el "intervalo
más amplio" dado corresponde a los extremos de las diferentes
alcanolaminas. Las proporciones de las diversas alcanolaminas
varían sustancialmente. Por ejemplo, los "intervalos más
amplios" reales para los tres materiales preferidos son:
| dietanolamina | 1-12% |
| trietanolamina | 0,1-4% |
| metildietanolamina | 1-8% |
Sin embargo, la persona experta puede determinar
fácilmente lo que funciona y qué "intervalo preferido" es
válido para todas las alcanolaminas.
En una realización especialmente preferida de la
invención, la mezcla puede contener adicionalmente sulfato férrico
hasta el grado de desde el 0,1 hasta el 1,0% en peso de cemento. La
adición de este material produce una mejora evidente en el
rendimiento.
La mezcla según la invención puede fabricarse
mediante cualquier medio conveniente. El orden de adición de los
componentes no es crítico. Por tanto, por ejemplo, es posible y
permisible hacer reaccionar primero el ácido fórmico y el hidróxido
de aluminio para formar productos del tipo descrito en el documento
anteriormente mencionado DD 266 344 y después añadir los demás
componentes al mismo. La reacción se lleva a cabo a temperatura
elevada, no superior a 90º-95ºC. Alternativamente, el hidróxido de
aluminio puede añadirse al final, a una mezcla calentada de los
demás componentes. Éste es un método preferido.
La mezcla de la presente invención puede usarse
de una manera reconocida en la técnica con hormigón proyectado. Por
tanto, la invención prevé un procedimiento para recubrir un
sustrato con hormigón mediante la preparación de una mezcla de
hormigón rociable y rociando esta mezcla sobre el sustrato a través
de una boquilla, suministrándose a la mezcla en la boquilla una
mezcla de aceleración tal como se describió anteriormente en el
presente documento. La mezcla se proporciona a la boquilla como una
solución o suspensión acuosa normalmente con el
50-60% de sólidos en peso de la suspensión y, de
manera que el hormigón reciba desde el 0,5 hasta el 15% en peso de
la mezcla (sólidos en cemento). La cifra real usada variará
dependiendo del tipo de cemento y del diseño de la mezcla, pero el
suministro de una cantidad adecuada está completamente dentro de la
capacidad de la técnica.
Por tanto, la invención prevé adicionalmente un
método de aplicar una capa de hormigón a un sustrato rociándolo a
través de una boquilla, en la que se añade en la boquilla una
cantidad de una mezcla de aceleración tal como se describió
anteriormente en el presente documento.
Las mezclas de la invención logran inusualmente
un rápido fraguado, en comparación con otros aceleradores libres de
álcalis conocidos.
La invención prevé además una capa de hormigón
endurecido aplicada mediante el rociado a un sustrato a través de
una boquilla, habiéndose acelerado el endurecimiento mediante la
adición en la boquilla de una cantidad de aceleración de una mezcla
de aceleración tal como se describió anteriormente en el presente
documento.
La invención se ilustra ahora con referencia a
los siguientes ejemplos no limitativos en los que todas las partes
se expresan en peso.
La composición es tal como sigue:
| agua | 26 | partes |
| ácido fórmico | 8 | '' |
| hidróxido de aluminio | 18 | '' |
| sulfato de aluminio (calidad del 17%) | 42 | '' |
| dietanolamina (DEA) | 6 | '' |
El agua, el ácido fórmico y el sulfato de
aluminio se mezclan y se calientan hasta 50ºC. En este punto, se
añade lentamente la DEA con agitación. Esto va seguido por la
adición del hidróxido de aluminio, de nuevo con agitación. La
agitación se continúa y la temperatura se eleva hasta 85ºC y se
mantiene ahí hasta que se forma un líquido claro.
La mezcla de aceleración así preparada se somete
a prueba en pasta de cemento y mortero frente a dos aceleradores
libres de álcali, comercialmente disponibles, de alto
rendimiento.
\newpage
Se usan dos tipos diferentes de cemento Portland:
Siggenthal Normo 4 CEM I 42,5 (denominado más adelante en el
presente documento "tipo A") y Schwenk CEM I 42.5 (denominado
más adelante en el presente documento
"tipo B").
"tipo B").
El mortero se preparó según la formulación de la
Norma Europea EN 196-1, que es:
| cemento | 450 | partes |
| arena | 1350 | '' |
| agua | 189 | '' |
dando una relación agua/cemento (a/c) de
0,42.
A las muestras de la composición del mortero se
añade la mezcla de aceleración preparada tal como se describió
anteriormente en el presente documento (denominado más adelante en
el presente documento "tipo I") y dos aceleradores comerciales
libres de álcali, siendo estos:
- -
- MEYCO (marca comercial) SA 160 ex MBT (Schweiz) AG, Suiza (denominado más adelante en el presente documento "tipo II")
- -
- F100 ex Giulini Chemie GmbH, Alemania (denominado más adelante en el presente documento "tipo III")
Estos se usan en una concentración del 5%
(sólidos en peso del cemento). Se añade adicionalmente un 1,5%
(sólidos en peso del cemento) de "Rheobuild" (marca comercial)
1000 ex MBT (Schweiz) AG, un reductor acuoso tipo BNS. En esta
forma, el mortero tiene un flujo de 17 cm tal como se mide mediante
la Norma Industrial Alemana DIN 18555.
El mortero se somete a una prueba de fraguado
usando agujas Vicat según la Norma Europea EN 196, parte 3. Los
resultados se muestran en la tabla siguiente.
| Tipo de cemento | Tipo de acelerador | |||
| I | II | III | ||
| Fraguado inicial (min) | Tipo A | 1 | 9,5 | 2 |
| Tipo B | 0,5 | 3 | 0,5 | |
| Tiempo hasta penetración de 1 mm (min) | Tipo A | 3 | 18 | 6,5 |
| Tipo B | 2 | 17 | 2 | |
| Fraguado final (min) | Tipo A | 4,5 | 30 | 13 |
| Tipo B | 2,5 | 20 | 3 |
La mezcla según la invención rinde mejor que
ambos aceleradores.
Las pastas tienen una relación a/c de 0,27 y las
muestras se dosifican con un 5% (sólidos del cemento) de
aceleradores. Las pastas contienen adicionalmente un 1% (sólidos
del cemento) de "Rheobuild" 1000.
El fraguado de las pastas se prueba según las
muestras de mortero y los resultados se muestran en la tabla
siguiente.
\newpage
| Tipo de cemento | Tipo de acelerador | |||
| I | II | III | ||
| Fraguado inicial (min) | Tipo A | 2 | 4 | 12 |
| Tipo B | 0,5 | 4 | 3 | |
| Fraguado final (min) | Tipo A | 17 | 17 | 17 |
| Tipo B | 3 | 16 | 13 |
De nuevo, puede observarse que el rendimiento
global de la mezcla de aceleración según la invención es
apreciablemente superior a las composiciones comercialmente
aceptables.
Claims (8)
1. Mezcla de aceleración para hormigón rociado,
que comprende:
- a)
- el producto de reacción de hidróxido de aluminio con un ácido orgánico;
- b)
- sulfato de aluminio; y
- c)
- al menos una alcanolamina.
2. Mezcla de aceleración según la reivindicación
1, en la que el ácido es un ácido alcanoico con de 1 a 6 átomos de
carbono, preferiblemente ácido fórmico o acético, más
preferiblemente, ácido fórmico.
3. Mezcla de aceleración según la reivindicación
1 o la reivindicación 2, en la que la alcanolamina es al menos una
dietanolamina, trietanolamina y metildietanolamina.
4. Mezcla de aceleración según una cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, en la que la mezcla tiene
la composición siguiente, dada como porcentajes en peso:
5. Método de preparación de una mezcla de
aceleración para su uso con hormigón rociado, que comprende la
adición de alcanolamina, sulfato de aluminio y ácido orgánico a
agua, el calentamiento y después la adición de hidróxido de
aluminio.
6. Procedimiento de recubrimiento de un sustrato
con hormigón mediante la preparación de una mezcla de hormigón
rociable y el rociado de esta mezcla sobre el sustrato a través de
una boquilla, suministrándose a la mezcla en la boquilla una mezcla
de aceleración según una cualquiera de las reivindicaciones
1-4.
7. Método de aplicación de una capa de hormigón a
un sustrato rociándolo a través de una boquilla, en el que se añade
en la boquilla una cantidad de aceleración de una mezcla de
aceleración según una cualquiera de las reivindicaciones
1-4.
8. Capa de hormigón endurecido aplicada mediante
el rociado a un sustrato a través de una boquilla, habiéndose
acelerado el endurecimiento mediante la adición en la boquilla de
una cantidad de aceleración de una mezcla de aceleración según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
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