ES2240672T3

ES2240672T3 - Composicion desactivante de superficie de hormigon o mortero y su procedimiento de aplicacion.

Info

Publication number: ES2240672T3
Application number: ES02291898T
Authority: ES
Inventors: Michel Pasquier; Pierre Colombet; Pierre Cassat
Original assignee: Ciments Francais SAS
Current assignee: Ciments Francais SAS
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: US6648963B2; FR2828192B1; EP1281698B1; EP1281698A1; CA2396208C; US20030110988A1; CA2396208A1; FR2828192A1

Abstract

Composición desactivante de superficie para hormigón o mortero que comprende un retardador, agua y un agente modificador de reología de tipo emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE), caracterizada porque el retardador es un ácido carboxílico y porque la concentración en emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE) es superior o igual al 0, 5% en peso.

Description

Composición desactivante de superficie de hormigón o mortero y su procedimiento de aplicación.

La presente invención se refiere a una composición desactivante de superficie de hormigón o mortero, un procedimiento de obtención de un hormigón o mortero desactivado con la ayuda de esta composición y sus utilizaciones.

Los hormigones o morteros desactivados son materiales en los cuales el cemento superficial ha sido eliminado, dejando aparecer en relieve los granulados y permitiendo así obtener un cierto efecto estético.

En efecto, para los hormigones usuales, el aspecto superficial está determinado por la calidad del molde (superficies verticales y fondo del molde) o por la calidad de acabado de las superficies obtenidas mediante llana (superficies horizontales). El aspecto resultante es el de un hormigón liso, o casi liso, y cuyo color está esencialmente determinado por el del cemento y los finos. Para algunas aplicaciones como el servicio de vías públicas y los elementos de fachada, es interesante proponer hormigones que, manteniendo sus rendimientos estructurales, presenten una variedad de aspectos extensa.

En las industrias de la prefabricación y del hormigón listo para el empleo, los métodos más utilizados para hacer aparecer los granulados consisten bien sea en retomar la superficie del hormigón (después del endurecimiento y eventualmente desmoldeado) utilizando medios mecánicos, o bien en "desactivar" la superficie del hormigón durante el período de endurecimiento utilizando retardadores químicos.

Los hormigones destinados para ser desactivados deben de preferencia presentar un reparto granulométrico de los granulados particular con el fin de asegurar la regularidad de su aspecto cuando estos son visibles en superficie.

Tomadas estas precauciones, la desactivación consiste en esparcir sobre la superficie libre del hormigón fresco o sobre la superficie del molde destinado para recibir el hormigón fresco, un compuesto que tiene un efecto retardador sobre el fraguado del cemento. El compuesto debe tener una concentración tal que su efecto de retardo se sitúe en los primeros milímetros en profundidad. Así, solo la pasta cerca de la superficie del hormigón (a saber la piel del hormigón) tendrá un fraguado diferido. El cuerpo del hormigón en cuanto al mismo fraguará normalmente. Cuando el cuerpo del hormigón se ha endurecido lo suficientemente, se realiza una limpieza con agua de su superficie (eventualmente bajo presión) (o "deslavado").No habiendo todavía fraguado, la pasta se elimina, y los granulados aparecen permaneciendo solidarios del conjunto.

Resulta por consiguiente necesario formular composiciones desactivantes equilibradas, es decir tales que el principio activo (el retardador) penetre en la pasta como máximo a una distancia igual a la tercera parte del diámetro mayor de los granulados - sino se descarnan - y provoca sin embargo, a esta distancia, un retardo de fraguado lo suficientemente largo para dejar tiempo al cuerpo del hormigón para endurecerse y permitir así la limpieza de la superficie del hormigón sin dañar el cuerpo.

Las composiciones ya en el mercado comprenden un retardador de fraguado, lo más a menudo asociado con un producto llamado "de cura" que generalmente es una resina solubilizada en un disolvente alifático, que forma una película que limita el secado del hormigón antes del "deslavado".

Estas composiciones presentan por consiguiente el inconveniente de incluir disolventes volátiles indeseables por las recientes normativas sobre las emisiones de C.O.V (compuestos orgánicos volátiles) en el entorno.

Entre los retardadores, se pueden citar los gluconatos, o también las resinas aminoplásticas cíclicas descritas en la patente FR-A-2.722.777, o también el retardador de fraguado descrito en la patente DD-A-230 861 que incluye un 2% de ácido carboxílico, en presencia de agua y 15% en peso de "Zelleim", aplicado con brocha o con cepillo, a la superficie del hormigón.

Más recientemente, se han puesto a punto composiciones acuosas a base de látex de tipo estireno / butadieno, que juegan el papel de agente de "cura", incluyendo una resina aminoplástica cíclica como retardador y eventualmente un agente modificador de reología, a saber un espesante: éter de celulosa o compuesto de tipo HASE (emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba) para evitar las escurriduras sobre los suelos en pendiente.

Este espesante es de baja concentración (< 0,5% en peso) para que la composición sea suficientemente fluida para ser pulverizada.

Tales composiciones, (ver Tabla I) puestas en el mercado, se declinan en gamas de potencias (es decir de concentración en retardador) adaptadas a los tamaños usuales de granulados y a las condiciones climáticas de la obra pues la temperatura afecta al fraguado del cemento y la velocidad de difusión del principio activo.

TABLA I

\begin{minipage}[t]{140mm} Fórmula de desactivante según la técnica anterior (las proporciones se expresan en porcentajes másicos de extracto seco). La gama de potencia va en función de la proporción en agente retardador. \end{minipage}
Látex tipo estireno-butadieno	7,5
Retardador
	1 a 20
Resina aminoplástica cíclica
(Espesante HASE)	(0,45)
Agente antiespuma	0,1
Agua	Csc 100

Sin embargo queda siempre una parte de imponderables en cuanto al clima, particularmente durante el tiempo de espera antes de la limpieza, es decir una vez elegida la potencia y aplicada. La consecuencia es que la potencia prevista no es a menudo la correcta. Si la temperatura de la obra o del taller es más elevada que la prevista, el fraguado es demasiado rápido y se hace imposible lavar la capa del hormigón que es demasiado dura. Si la temperatura es más baja que la prevista, el fraguado es demasiado lento y el cuerpo del hormigón no se endurece lo suficientemente de forma rápida para permitir el lavado de la capa en tiempos razonables sin que resulte en si dañado.

Un primer objeto de la invención es por consiguiente paliar los inconvenientes relacionados con los imponderables climáticos proponiendo una composición desactivante que permita elegir la potencia de desactivación independientemente de la temperatura exterior durante la fabricación del hormigón e independientemente del tiempo de acción de la indicada composición antes de la limpieza ("deslavado").

La composición desactivante según la invención debe poder ser aplicada por los métodos clásicos tales como la pulverización. La composición debe además presentar una viscosidad elevada para evitar eventuales escurriduras o acumulaciones en los puntos bajos, favoreciendo el reparto regular y homogéneo sobre la superficie del hormigón a tratar. Ahora bien, la pulverización de composiciones que incluyen agentes modificadores de reología (espesantes) no es cómoda.

Un segundo fin de la invención es por consiguiente proponer una composición homogénea que presente características reológicas que permitan por una parte su pulverización y por otra parte su aplicación sin escurriduras ni acumulaciones.

Estos fines son alcanzados mediante la composición según la invención, a saber una composición desactivante de superficie para hormigón o mortero que comprende un retardador, agua y un agente modificador de reología de tipo HASE (emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba), caracterizada porque el retardador es un ácido carboxílico y porque la concentración en HASE es superior o igual al 0,5% en peso. Ventajosamente, la concentración en HASE se encuentra comprendida entre 1 y 10% en peso, y de preferencia comprendida entre 5 y 6% en peso.

La combinación de un HASE, en particular a un nivel de concentración de este tipo, con un ácido carboxílico en forma ácida, y no de su sal, permite de forma sorprendente obtener una composición desactivante de baja viscosidad, fácil de pulverizar, cuya reología solo se modifica (espesándose) al contacto con la superficie del hormigón (pasando de una viscosidad de 5 000 a 10 000 mPa.s por ejemplo). No existen entonces problemas de escurriduras ni de acumulación en los puntos bajos. La composición desactivante según la invención puede incluso ser utilizada sobre paredes verticales.

En efecto, mezclas de gluconato sódico o de resinas aminoplásticas cíclicas con algunos porcentajes de HASE son demasiado viscosas para ser pulverizadas.

El modificador de reología de tipo HASE puede estar constituido por homopolímeros obtenidos a partir del ácido acrílico, el ácido metacrílico o la acril-amida, o copolímeros obtenidos a partir de los mismos monómeros con, además de los ésteres acrílicos en proporciones diversas.

De preferencia el ácido carboxílico tiene por fórmula general (I):

1

siendo R_{1} H ó -CH_{2}COOH

siendo R_{2} H u OH

siendo R_{3} H, CH_{3}, -(CHOH)_{n} -CH_{2}OH, ó -(CHOH)_{n} - COOH

y siendo n un número entero de 1 a 3.

El retardador puede particularmente ser elegido entre el ácido acético, el ácido tartárico, el ácido cítrico, el ácido glucónico o el ácido láctico.

Se ha descubierto que de forma ventajosa, el ácido carboxílico es un ácido \alpha alcohólico, es decir que el carbono que lleva la función ácido carboxílico lleva igualmente un grupo hidroxilo (caso en que R_{2} = OH en la fórmula (I) indicada anteriormente). De preferencia, la concentración en ácido carboxílico es superior a 0,5% en peso.

El carácter sorprendente de la invención reside en el hecho de que cuando se utiliza una combinación de un ácido carboxílico (la mayor parte del tiempo generalmente ya conocido como retardador) y un agente modificador de reología del tipo HASE, en particular a una concentración superior o igual a 0,5%, en una fórmula para desactivante de superficie, el retardo de fraguado de la capa del hormigón es prácticamente insensible a la temperatura (particularmente entre 5 y 40ºC aproximadamente) e insensible al tiempo de lavado del hormigón después de la pulverización del desactivante. Esto confiere a la composición según la invención una facilidad muy grande y flexibilidad de utilización, particularmente en las obras exteriores, y en particular en verano.

La composición según la invención al ser una solución acuosa, presenta además la ventaja de que no contiene disolventes de origen petrolífero. No puede estar implicada en la emisión de C.O.V. (Compuestos Orgánicos Volátiles) a la atmósfera según la normativa 1999/12/CE del Consejo relativa a la reducción de emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas a la utilización de disolventes orgánicos en algunas actividades e instalaciones.

La presente invención se refiere igualmente al procedimiento de modificación de la superficie de un hormigón o de un mortero durante su fraguado, que consiste en aplicar una composición desactivante según la invención en unas proporciones de 0,25 \pm 0,05 litros por metro cuadrado de la indicada superficie, luego en lavar con agua esta superficie después de un período determinado.

La composición según la invención puede ser utilizada para la desactivación del hormigón o mortero realizados con cualquier tipo de cemento, en particular cementos de tipo CEM I ó CEM II. Esta utilización es completamente apreciada a temperaturas comprendidas entre 5 y 40ºC.

La presente invención se explicará mejor con la ayuda de los ejemplos ilustrativos dados a continuación, y de las figuras adjuntas, en las cuales:

- la figura 1 muestra la profundidad de desactivación de una composición según la invención que contiene ácido cítrico como retardador, en función de la concentración en ácido cítrico y a diferentes temperaturas del hormigón.

- la figura 2 presenta una comparación entre una composición según la invención y una composición según la técnica anterior, a diferentes temperaturas para un tiempo de lavado de 20 horas.

- la figura 3 muestra la acción de la composición según la invención con dos tipos de cemento Portland.

- y la figura 4 presenta comparaciones entre diversos ácidos carboxílicos en composiciones según la invención.

Ejemplos

Diversas placas de hormigón que presentan la formulación siguiente (en kg/m^{3}) fueron sometidas a diferentes ensayos de desactivación:

\newpage

Cemento CPJ CEM II A 42,5	330
Arena 0/4 mm	394
Almendrilla 4/8	94
Almendrilla 8/16	1.299
Agua total	162

Los constituyentes se introdujeron en un mezclador de 90 litros. Después de una etapa de pre-homogeneización, se introdujo el agua. El mezclado se prolongó aún 2 minutos y luego el hormigón se vertió en los moldes de 30 cm x 30 cm x 5 cm.

Una vez sometido el hormigón a vibración, con la ayuda de una aguja vibrante, se le dio con llana con el fin de obtener una superficie perfectamente lisa. El desactivante se aplicó con la ayuda de un pulverizador de aire comprimido. La cantidad aplicada es de 0,22 litros por metro cuadrado. Después de un periodo determinado, las placas se limpiaron con agua bajo presión (\sim 90 bares).

Método de medición utilizado

Con el fin de evaluar la eficacia del retardo de fraguado en la superficie del hormigón, se utilizó un ensayo geométrico superficial de revestimiento de carretera: el método de la medición de la altura con arena. Es una medición de macrotextura. La textura se midió conforme a la norma NF P98-216-1. Se trata de una medición de altura media de la textura de una superficie mediante llenado de los huevos con la ayuda de un volumen dado de arena específica.

Ejemplo 1

La composición desactivante según la invención comprende (proporciones expresadas en porcentajes en peso de extracto seco):

Látex	9,4
Retardador (ácido carboxílico)	1 a 20
Agente modificador de reología (HASE)	6
Agente anti-espuma (poli-dimetil-siloxano)	0,05
Agua	csp 100

El látex utilizado aquí es una dispersión acuosa de copolímero estireno / butadieno aniónico carboxilado. El látex opera como producto de cura del hormigón fresco (útil para evitar un secado demasiado fuerte del hormigón con los grandes calores) y permite igualmente opacificar la composición acuosa con el fin de colorearla mejor (comprobando el operario así donde ha aplicado la solución).

En este ejemplo, proporciones ponderales variables en ácido cítrico fueron sometidas a ensayo (1, 5, 10 y 15% a diferentes temperaturas.

Las profundidades de desactivación en función de la concentración en ácido cítrico y de la temperatura del hormigón para un tiempo de lavado de 20 horas se presentan en la Tabla II, y se exponen en la figura 1.

TABLA II

\hskip1cm

(las profundidades de desactivación se expresan en milímetros)

	Temperatura
Acido cítrico	5ºC	20ºC	40ºC
1%	0,9	0,8	0,8
5%	1,2	1,1	1,3
10%	1,6	1,6	1,5
15%	1,9	1,8	1,7

\newpage

Se observa que la profundidad de desactivación es proporcional a la cantidad de ácido carboxílico (retardador) añadida, pero prácticamente independiente de la temperatura.

Ejemplo 2

Este ejemplo se refiere a la comparación contra una composición según la invención, que incluye un 6% de HASE y una concentración en ácido cítrico igual al 5% en peso y una composición según la Técnica Anterior que incluye un 5% de retardador de tipo resina aminoplástica cíclica y menos de un 0,5% en peso de HASE. Diferentes temperaturas del hormigón (5 a 35ºC) han sido sometidas a ensayo así como diferentes tiempos de lavado. (16 a 24 horas). Los resultados se indican en la Tabla III siguiente.

TABLA III

2

Se observa que la incidencia de una variación de temperatura (de 5 a 35ºC) sobre la profundidad de desactivación es de aproximadamente 4 veces menor para la combinación de la invención. La profundidad de desactivación no varía entre los tiempos de lavado de 16 y 24 horas de forma significativa.

Ejemplo 3

En este ejemplo se compararon composiciones según la Técnica Anterior y según la invención idénticas a las del ejemplo 2, pero con un 10% de retardador (respectivamente un 10% de resina aminoplástica cíclica y un 10% de ácido cítrico).

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA IV

3

Se observa que la incidencia de una variación de temperatura (de 5 a 35ºC) sobre la profundidad de desactivación es aproximadamente 5 veces menor para la combinación de la invención. La variación de tiempo (de 16 a 24 horas) no tiene incidencia sobre la profundidad de desactivación para la combinación de la invención. Este no es el caso para la combinación de la Técnica anterior.

La figura 2 permite visualizar los resultados comparativos obtenidos para las dos composiciones indicadas anteriormente en función de la temperatura con un tiempo de lavado de 20 horas.

Ejemplo 4

En este ejemplo se compararon composiciones según la Técnica Anterior y según la invención idénticas a las de los ejemplos 2 y 3, pero con un 18% de retardador (respectivamente 18% de resina aminoplástica cíclica y 18% de ácido cítrico).

TABLA V

4

Para la combinación de la invención, el efecto de la temperatura sobre la profundidad de desactivación sigue siendo mucho menor que para la combinación de la Técnica Anterior (aproximadamente 6 veces menor). En cuanto a la incidencia de la variación de tiempo de lavado, esta se manifiesta para la combinación de la Técnica Anterior y no para la combinación de la invención.

Ejemplo 5

La profundidad de desactivación fue medida haciendo variar la naturaleza del cemento CEM I (Cemento Portland conteniendo al menos un 95% de clinker) y CEM II (Cemento Portland conteniendo al menos un 65% de clinker), siendo por otro lado todo lo demás igual, con una composición según la invención. Tres concentraciones en retardador fueron sometidas a ensayo, a 20ºC y a 40ºC. Los resultados se presentan en la figura 3. Se observa que la potencia de desactivación es poco sensible a la naturaleza del cemento, y que los mejores resultados (estabilidad) se obtienen a concentraciones en retardadores bajas (1%).

Ejemplo 6

Se realizaron comparaciones entre los diferentes ácidos carboxílicos a saber, ácido cítrico (C), láctico (L), tartárico (T), glucónico (G) y acético (A) en las condiciones siguientes:

Sobre moldes de 15 x 15 x 2 cm aproximadamente conteniendo aproximadamente 1 kg de mortero realizado con granulados de 0-4 mm, se pulverizó una solución acuosa según la invención de 0,22 litros por m^{2}.

El lavado se realizó al día siguiente (tiempo de 16 horas).

El mortero se pesó antes y después del lavado, los porcentajes en peso de mortero así eliminados por la desactivación se indican en la figura 4.

Todos los ácidos tienen una eficacia equivalente a la del ácido cítrico. El ácido glucónico presenta una eficacia claramente superior.

Claims

1. Composición desactivante de superficie para hormigón o mortero que comprende un retardador, agua y un agente modificador de reología de tipo emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE), caracterizada porque el retardador es un ácido carboxílico y porque la concentración en emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE) es superior o igual al 0,5% en peso.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración en emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE) se encuentra comprendida entre un 1 y un 10% en peso.

3. Composición según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la concentración en emulsión, soluble en los álcalis, de un polímero de modificación hidrófoba (HASE) se encuentra comprendida entre 5 y 6% en peso.

4. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el ácido carboxílico tiene por fórmula (I)

5

siendo R_{1} H ó -CH_{2}COOH

siendo R_{2} H u OH

siendo R_{3} H, CH_{3}, -(CHOH)_{n} -CH_{2}OH, ó -(CHOH)_{n} - COOH

y siendo n un número entero de 1 a 3.

5. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el retardador es elegido entre: el ácido acético, el ácido tartárico, el ácido cítrico, el ácido glucónico, el ácido láctico.

6. Composición según la reivindicación 4, caracterizada porque el ácido carboxílico es un ácido \alpha alcohol.

7. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la concentración en ácido carboxílico es superior al 0,5% en peso.

8. Procedimiento de modificación de la superficie de un hormigón o de un mortero durante su fraguado que consiste en aplicar una composición desactivante según una de las reivindicaciones anteriores en unas proporciones de 0,25 \pm 0,05 litro por metro cuadrado de la indicada superficie, luego en lavar con agua esta superficie después de un periodo de tiempo determinado.

9. Utilización de la composición según una de las reivindicaciones 1 a 7, o del procedimiento según la reivindicación 8 para la desactivación de hormigón o mortero realizados con cementos de tipo CEM I ó CEM II.

10. Utilización de la composición según una de las reivindicaciones 1 a 7, o del procedimiento según la reivindicación 8 a temperaturas comprendidas entre 5 y 40ºC.