ES2217193T3 - Procedimiento para producir hormigon o mortero con un arido vegetal. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de un hormigón o mortero sobre la base de un árido exclusivamente vegetal, un agente aglutinante mineral y un agua para amasar, teniendo el árido vegetal un peso específico de 80 a 160 kg/m3, medido con una humedad residual de aproximadamente 15 %, caracterizado porque al mezclar el hormigón o mortero, por cada metro cúbico de árido vegetal se añaden de 4 a 14 kg de un agente mineralizador finamente molido y no hidratable.

Description

Procedimiento para producir hormigón o mortero con un árido vegetal.

El presente invento se refiere a un procedimiento para la producción de un hormigón o mortero sobre la base de materias primas renovables.

Estado de la técnica

Es conocida la producción de hormigones y morteros a base de un árido a base de madera, cáñamo o caña de carrizo. En la producción de tales morteros, la materia prima vegetal desmenuzada se mineraliza previamente en una primera fase de trabajo. En el caso de esta mineralización previa, las partículas vegetales se añaden a un baño para mineralización, o bien se mojan o rocían con un líquido para mineralización, utilizándose usualmente sulfato de aluminio o un cemento como agente mineralizador. A continuación las partículas vegetales se deshidratan y secan. Las partículas previamente mineralizadas y secadas se pueden mezclar luego, en el sitio de la obra, como árido con el agua para amasar y un cemento para formar un mortero. La mineralización previa del árido vegetal garantiza el que se consiga una unión firme entre el árido vegetal y el ladrillo de cemento, con lo cual el hormigón o el mortero alcanza la resistencia a la tracción bajo flexión y la resistencia a la compresión que se necesitan. Acerca de esto, hay que señalar, sin embargo, que la mineralización previa conocida del árido vegetal es cara y además no es inofensiva en cuanto a la tecnología del medio ambiente.

Asimismo se conocen procedimientos más antiguos para la producción de un hormigón o mortero, en los que áridos vegetales, no mineralizados de modo previo, se mezclan con áridos minerales, el agua para amasar y el cemento. Sin embargo, estos procedimientos no se pudieron imponer en la práctica.

A partir del documento de patente francesa FR 1018109, de 1952, se conoce un material para pisos y tabiques insonorizantes, que se componen preferiblemente de la siguiente manera: 10% de un cemento artificial, 10% de una greda molida, 25% de una arena, 40% de un serrín y 10% de un corcho en forma de polvo. En ese documento de patente no se indica lo que se ha de entender como cemento artificial. Además, hay que señalar que el material contiene en total 35% de un árido mineral y una proporción muy baja de un agente aglutinante. En ese documento de patente se menciona brevemente además que el mortero se puede producir también exclusivamente a partir de cemento, greda, arena y corcho, o bien a partir de cemento, greda, serrín y corcho. En lo concerniente a las relaciones de mezcladura de los dos últimos morteros, el documento de patente FR 1018109 no contiene, sin embargo, ningún otro dato.

En el documento de patente alemana DE 847.725, de 1962, se plantea el problema de proporcionar un material para la producción de ladrillos, tableros de construcción aligerada y revestimientos de pisos que se puedan clavar, el cual no contenga ningún compuesto de magnesio soluble en agua y se pueda producir a un precio relativamente barato. El material presentado como una solución es una mezcla de un serrín o virutas de madera, una piedra caliza o un mármol gris (con una granulación de 0 a 1 mm) y un cemento. Para la producción de ladrillos que se pueden clavar, se propone una mezcla de 2 partes en peso de un serrín o virutas de serrería, 4 partes en peso de un mármol gris molido y 3 partes en peso de un cemento. Para la producción de tableros de construcción aligerada se propone una mezcla de 3 partes en peso de un serrín mezclado con una lana de madera, o de virutas de serrería mezcladas con una lana de madera, 10 partes en peso de un mármol gris molido y 6 a 7 partes en peso de un cemento. Para la producción de un revestimiento de piso se propone una mezcla de 4 partes en peso de un serrín o polvo de madera, 12 partes en peso de un mármol gris molido y 20 partes en peso de un cemento. Al endurecer un material de este tipo, el mármol gris y el cemento forman una matriz mineral relativamente pesada y compacta, en la que están incorporadas y aglutinadas las fibras de madera. Se puede partir del hecho de que este material, con su matriz mineral relativamente pesada, no proporciona ningún aislamiento térmico ni ningún aislamiento del ruido, especiales.

A partir del documento de patente británica GB 638501, de 1950, se conoce un material supuestamente resistente a la intemperie para la producción de paneles, planchas de tejados, tejas de tejados, tubos y canaletas de tejados. Una mezcla preferida de este material comprende: 30 partes en peso de un papel o una celulosa, 40 partes en peso de un cemento, 10 partes en peso de una greda lavada, 10 partes en peso de una cal hidratada y 10 partes en peso de un lodo de río. Se puede partir del hecho de que este material no proporciona ningún aislamiento térmico ni ningún aislamiento del ruido buenos.

El documento de solicitud de patente internacional WO 94 29232 presenta un "ultra-cemento", que en el caso de hormigones y morteros con áridos vegetales debe garantizar un período de tiempo de fraguado muy corto, puesto que su reacción de hidratación no se debe influir presumiblemente de modo negativo por ingredientes tales como azúcares, sustancias curtientes, etc. Una mineralización de la superficie de las partículas de áridos vegetales no se menciona en ese documento WO 94 29232.

Misión del invento

Es misión del presente invento realizar la producción de un hormigones y morteros sobre la base de un árido vegetal, de una manera más sencilla y barata, debiendo tener el hormigón o el mortero endurecido un peso específico relativamente pequeño, así como buenas propiedades en lo que se refiere al aislamiento térmico, al aislamiento del ruido, a la resistencia a la tracción bajo flexión y a la resistencia a la compresión.

Descripción general del invento

El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante un procedimiento para la producción de un hormigón o mortero sobre la base de un árido exclusivamente vegetal, de un agente aglutinante mineral y un agua para amasar, teniendo el árido vegetal un peso específico de 80 a 160 kg/m^{3}, medido con una humedad residual de aproximadamente 15%. Se prescinde de una mineralización previa del árido vegetal. En vez de esto, al mezclar el hormigón o mortero, por cada metro cúbico de un árido vegetal se añaden de 4 a 14 kg (en el caso normal de 6 a 12 kg) de un agente mineralizador finamente molido, no hidratable. Por la expresión de un "agente mineralizador no hidratable" se entiende en este contexto un material mineral, finamente molido, que, al contrario que el aglutinante, no forma hidratos algunos como productos de reacción con el agua para amasar. Se comprobó que el agente mineralizador añadido, al mezclar el hormigón o mortero, se dispone junto a la superficie de las partículas de áridos vegetales, y que éste garantiza entonces, al endurecerse, el que se consiga una unión firme entre las partículas del árido vegetal y la matriz del agente aglutinante mineral, con lo que el hormigón o mortero alcanza la resistencia a la tracción bajo flexión y la resistencia a la compresión, que se necesitan. Dicho con otras palabras, tiene lugar, por así decir, una mineralización previa de la superficie del árido vegetal, comenzando con el proceso de mezcladura del mortero hasta llegar a la hidratación del agente aglutinante. Cuanto más finamente esté molido el agente mineralizador, con tanta mayor rapidez y tanto mejor se dispondrá junto a la superficie del árido vegetal. Acerca de esto, hay que señalar además que el agente mineralizador se dispone sólo junto a la superficie de las partículas del árido vegetal, y por consiguiente no ataca a la estructura celular de las partículas del árido vegetal. La cantidad añadida del agente mineralizador se adapta además al árido vegetal, de tal manera que es justamente suficiente para una mineralización irreprochable de la superficie de las partículas del árido vegetal, o bien que se presenta solamente un pequeño exceso. Con ello se evita que una mayor cantidad del agente mineralizador se incorpore y aglutine al endurecer el hormigón o mortero en la matriz del agente aglutinante entre las partículas del árido vegetal. Como conclusión, queda por hacer constar que el procedimiento conforme al invento hace posible disminuir drásticamente los costos de producción del árido vegetal, al hacer superflua una costosa mineralización previa en una fase de trabajo por separado. Mediante la supresión de una mineralización previa por separado del árido vegetal, se eliminan además reparos técnicos medioambientales contra el procedimiento de producción de hormigones y morteros sobre la base de un árido vegetal. Los ingredientes no vegetales del hormigón o mortero conforme al invento se limitan al agente aglutinante mineral y a la pequeña adición del agente mineralizador. De manera asombrosa, el hormigón o mortero endurecido presenta, a pesar de todo, una resistencia a la tracción bajo flexión y una resistencia a la compresión, excelentes. Mediante su alta proporción de un árido vegetal con un bajo peso específico y una matriz de agente aglutinante mineral, sin ningún otro material de relleno o carga mineral, el hormigón o mortero endurecido presenta, además de ello, un peso específico relativamente pequeño, así como buenas propiedades en lo que se refiere al aislamiento térmico y al aislamiento del ruido.

El agente mineralizador es ventajosamente un polvo de piedra finamente molida, debiendo tener por lo menos un 80% en masa del polvo de piedra un tamaño de granos de menos que 0,09 mm. Un agente mineralizador preferido comprende en lo esencial un carbonato de calcio no calcinado usual en el comercio. Las ventajas del carbonato de calcio no calcinado son, entre otras, que éste es extremadamente barato, presenta una gran finura de molienda, se suspende muy bien en agua y además de ello tiene un pequeño peso específico de solamente 1,18 t/m^{3}. La relación de mezcladura entre el agente mineralizador y el agua para amasar es ventajosamente de 25 a 50 kg de un agente mineralizador por 1.000 kg de agua.

Un agente aglutinante ventajoso es p.ej. un cemento Portland, en particular un cemento Portland de la calidad PZ 42,5. En el caso de que se tenga que producir un mortero para revoque, al cemento Portland se le añade ventajosamente una cal hidratable, tal como p.ej. una cal blanca. Por cada metro cúbico de árido vegetal se añaden entre 180 y 400 kg de un agente aglutinante mineral, dependiendo del tipo del agente aglutinante mineral y de la aplicación del hormigón o mortero.

El árido vegetal se compone ventajosamente de partículas fibrosas con un diámetro de 0 a 5,0 mm. Si se debe producir un hormigón ligero o un pavimento ligero, es ventajoso que el árido vegetal se componga en su mayor parte de partículas fibrosas con una longitud de 5 mm a 40 mm. Si se debe producir un revoque ligero o un revoque aislante térmico, es ventajoso que el árido vegetal se componga en su mayor parte de partículas vegetales con una longitud situada por debajo de 5 mm.

El árido vegetal se produce de un modo preferido a partir de plantas fibrosas que se renuevan rápidamente, p.ej. por desmenuzamiento. Para esto entran en cuestión, entre otros materiales: maderas de coníferas, cáñamo y caña de carrizo. La madera de frondosas no es apropiada a causa de su gran contenido de azúcares. Se prefieren sobre todo plantas del grupo C_{4}, que se distinguen por un alto rendimiento fotosintético. De modo especialmente ventajoso, encuentran utilización las plantas de crecimiento rápido de la familia de Miscanthus (miscanto). Una especie preferida de miscanto es el Miscanthus - Gigantheus, que presenta un contenido muy alto de silicio. Los morteros y hormigones ligeros, que se producen de acuerdo con el procedimiento conforme al invento, proporcionan después de endurecerse unos productos especialmente estables en su forma.

Sin embargo, también pueden encontrar utilización mezclas de diferentes plantas como materias primas para el árido.

Descripción de un ensayo

Un mortero se mezcló en un mezclador de plato, de la siguiente manera:

Árido

Se desmenuzó 1 m^{3} que constaba de 1/3 de madera de coníferas + 1/3 de cáñamo + 1/3 de miscanto, con un diámetro de las partículas de 0 mm a 5 mm, una longitud de las partículas de 5 mm a 40 mm y una humedad residual menor que 18%.

Agente aglutinante

280 kg de un cemento Portland de la calidad PZ 42,5 y 100 kg de una cal blanca.

Agente mineralizador

9 kg de un carbonato de calcio usual en el comercio, que de acuerdo con el fabricante consta de 95% de CaCO_{3} (no calcinado) y 5% de materiales restantes, teniendo el 85% en masa un tamaño de granos comprendido entre 0 mm y 0,09 mm, y siendo de 2 mm el tamaño máximo de granulación superior.

Agua para amasar

250 litros, a una temperatura de aproximadamente 18ºC, para conseguir una consistencia K1 (humedad de tierra).

En el proceso de mezcladura se mezclan entre sí los materiales de árido, el agua para amasar, el agente aglutinante y el agente mineralizador durante 2 minutos en un mezclador forzado (p.ej. en un mezclador de plato), careciendo de importancia en lo esencial el orden de sucesión de las adiciones. Con el fin de prevenir un pegamiento y una aglomeración de la mezcla en el mezclador de plato, es sin embargo ventajoso añadir al mezclador de plato en primer lugar el árido vegetal y el agua para amasar, antes de que se añadan a esto el agente mineralizador y el agente aglutinante.

Un mortero mezclado de acuerdo con esta receta se formuló bajo supervisión en la Cátedra para Mecánica y Construcciones de Edificación de la Escuela Técnica Superior de Renania-Westfalia (RWTH, de Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule) de Aquisgrán (DE = Alemania) (en lo sucesivo denominado "Instituto de Ensayos") y se vertió dentro de encofrados de acero con un tamaño de 40 mm x 40 mm x 100 mm, se apisonó ligeramente y se desencofró. Estos cuerpos de probeta conformados se almacenaron a 18-20ºC durante 28 días para fraguar en una cámara climatizada del Instituto de Ensayos. A continuación 11 cuerpos de probeta se ensayaron por el Instituto de Ensayos, de acuerdo con la norma DIN EN 198, en cuanto a las resistencias a la tracción bajo flexión y a la compresión. Los valores medios aritméticos de los 11 cuerpos de probeta dieron los siguientes resultados: una resistencia a la tracción bajo flexión de 3,64 N/mm^{2} así como una resistencia a la compresión de 9,43 N/mm^{2}. De acuerdo con la norma DIN se solicitan para morteros de revoque p.ej. solamente una resistencia a la tracción bajo flexión de 1 N/mm^{2} y una resistencia a la compresión de 5 N/mm^{2}.

Aplicación del hormigón o mortero

El hormigón o mortero producido mediante el procedimiento de acuerdo con el invento se adecua sobresalientemente para la producción de un hormigón ligero ecológico y aislante térmico, de un mortero para revoque de interiores y exteriores, pavimentos y pavimentos flotantes, así como elementos prefabricados de paredes, ladrillos y tableros aislantes, que son ecológicos y aislantes térmicos. Estos productos encuentran su aplicación tanto en la nueva construcción ecológica p.ej. de viviendas unifamiliares o multifamiliares, como en el caso del saneamiento de edificios ya existentes, p.ej. al realizar el posterior aislamiento del ruido de pisadas en techos de madera, pasando a manifestarse como importante también el peso propio, relativamente pequeño, del producto terminado (dependiendo de la composición, 350-650 kg/m^{3}).

Claims (15)

1. Procedimiento para la producción de un hormigón o mortero sobre la base de un árido exclusivamente vegetal, un agente aglutinante mineral y un agua para amasar, teniendo el árido vegetal un peso específico de 80 a 160 kg/m^{3}, medido con una humedad residual de aproximadamente 15%,

caracterizado porque al mezclar el hormigón o mortero, por cada metro cúbico de árido vegetal se añaden de 4 a 14 kg de un agente mineralizador finamente molido y no hidratable.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque el agente mineralizador es un polvo de piedra finamente molida.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque por lo menos un 80% en masa del agente mineralizador añadido presenta un tamaño de granos de menos que 0,09 mm.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3,

caracterizado porque el agente mineralizador comprende en lo esencial un carbonato de calcio no calcinado.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4,

caracterizado porque el agente aglutinante mineral comprende un cemento Portland, en particular un cemento Portland de la calidad PZ 42,5.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5,

caracterizado porque el agente aglutinante mineral es una mezcla de cemento Portland y cal blanca.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6,

caracterizado porque por cada metro cúbico de un árido vegetal se añaden entre 180 y 400 kg de un agente aglutinante mineral.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 7,

caracterizado porque la relación de mezcladura entre el agente mineralizador y el agua para amasar es de 25 kg a 50 kg del agente mineralizador por 1.000 kg de agua.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8,

caracterizado porque el árido vegetal se compone en su mayor parte de partículas fibrosas con un diámetro de 0 mm a 5,0 mm.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado porque se produce un hormigón ligero o un pavimento ligero, estando compuesto el árido vegetal en su mayor parte por partículas fibrosas con una longitud de 5 mm a 40 mm.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado porque se produce un revoque ligero o un revoque aislante térmico, estando compuesto el árido vegetal en su mayor parte por partículas fibrosas con una longitud situada por debajo de 5 mm.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11,

caracterizado porque en la producción del árido vegetal se utilizan madera de coníferas, cáñamo y/o caña.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 12,

caracterizado porque en la producción del árido vegetal se utilizan plantas de la familia Miscanthus (miscanto).

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13,

caracterizado porque en la producción del árido vegetal se utiliza la planta Miscanthus -Gigantheus.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 14,

caracterizado porque el procedimiento se aplica a la producción de un hormigón ligero, un mortero ligero, un pavimento ligero así como de un revoque ligero y un revoque aislante térmico.