ES2290221T3 - Aglutinante hidraulico. - Google Patents
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Abstract
Aglutinante hidráulico con cemento como componente principal al que se ha añadido una mezcla de vitriolo verde húmedo (sulfato de hierro(II)) y material portador inerte, caracterizado porque el material portador es un gel de sílice y la mezcla presenta una granulosidad con un residuo de criba inferior o igual al 30% en una criba de 0, 2 mm.
Description
Aglutinante hidráulico.
La invención se refiere a un aglutinante
hidráulico con cemento como componente principal al que se ha
añadido una mezcla de vitriolo verde húmedo (sulfato de
hierro(II)) húmedo y un material portador inerte.
El cemento se usa en la industria de materiales
de construcción como aglutinante hidráulico finamente molido para
la preparación de mortero de hormigón, piedras de hormigón y piezas
acabadas. En estos casos el cemento con frecuencia se procesa a
mano. Esto resulta desventajoso puesto que los cementos habituales,
por su contenido en cromatos, se consideran desencadenantes de
alergias en forma de eccemas cutáneos, como el denominado eccema de
los albañiles.
El cemento con contenido en cromatos contiene
hasta 100 ppm de compuestos de cromo(VI) (cromatos), de los
cuales un 20% aproximadamente es soluble. El cromato soluble es la
causa de los eccemas alérgicos producidos por el cemento. Mediante
el uso de cementos pobres en cromato y de preparaciones con
contenido en cemento pobre en cromato, por ejemplo cola para
alicatar o mortero seco, se pueden eliminar en gran parte estas
enfermedades. Por este motivo, los materiales de construcción con
contenido en cemento que se procesan a mano deben prepararse
exclusivamente pobres en cromato. Los cementos pobres en cromato
contienen, respecto a la masa seca, menos de 2 ppm de
cromo(VI) hidrosoluble.
En este contexto se conoce la reducción del
contenido de cromato en el cemento mediante la adición de un agente
reductor, a saber, sulfato de hierro(II). Según el documento
DE 19744035 A1 se añade al cemento sulfato de hierro(II)
seco granulado en una cantidad de 0,01 a 1% en peso en el momento en
que se extrae el cemento del silo grande. Al amasar la mezcla de
mortero u hormigón, el sulfato de hierro(II) granulado se
disuelve en el agua de amasado y durante el mezclado entra en
contacto con el cromato(VI), de modo que éste se reduce
químicamente.
También en Manns, W.; Laskowski, Ch.:
Eisen(II)sulfat als Zusatz zur Chromatreduzierung, en
BE-Z: Beton, H. 2/1999, pág. 78-85,
se describe el uso de sulfato de hierro(II) seco en polvo
para la reducción del cromato.
Sin embargo, el sulfato de hierro(II)
seco pierde actividad por oxidación con oxígeno del aire. Por esta
razón, en las propuestas conocidas el sulfato de hierro(II)
no se añade al cemento hasta que éste se extrae del silo grande,
para reducir así el riesgo de una reacción no deseada entre el
sulfato de hierro(II) granulado añadido y el cemento.
Por el documento
US-A-5362321 se incluye en el estado
de la técnica una composición de cemento a la que se añade sulfato
de manganeso(II) para la reducción de los compuestos de
cromato y en la que el sulfato de manganeso(II) posee un
tamaño medio de partícula inferior a 0,05 mm y se tritura junto con
el cemento.
Por el alcance del documento DE 10014468 A1 se
conoce la adición de sulfato de hierro(II) húmedo, el
denominado vitriolo verde, durante el proceso de mezclado en la
fabricación de un material de construcción formado por cemento,
agua y áridos. El vitriolo verde húmedo posee las mismas propiedades
reductoras para los compuestos de cromo(VI) que el sulfato
de hierro(II) seco, pero es bastante más económico. Para
facilitar la manipulación del vitriolo verde húmedo se le añade un
material portador inerte, por ejemplo piedra caliza molida. La
reducción del cromato mediante el vitriolo verde húmedo cumple
enteramente los requerimientos legales. Este material actualmente
ya se usa sin problemas en muchas fábricas de cemento. Sin embargo,
a veces pueden surgir problemas de dosificación. Por su tamaño de
grano también el material portador inerte puede influir en parte
negativamente en el procesamiento del material de construcción
fabricado.
Partiendo del estado de la técnica, la invención
se propone, pues, el objetivo de crear un aglutinante hidráulico
pobre en cromato mejorado con vistas a las técnicas de fabricación y
de aplicación.
En las reivindicaciones 1 y 2 la invención
muestra dos formas independientes para lograr este objetivo.
El aglutinante hidráulico se compone de cemento
al que se ha añadido una mezcla de vitriolo verde húmedo (sulfato
de hierro(II)) con material portador inerte, presentando esta
mezcla una granulosidad de forma que el residuo de criba sea
inferior o igual al 30% en una criba de 0,2 mm.
La granulosidad de la mezcla es tan fina que se
puede dosificar de forma precisa y en cantidades exactamente
predeterminables con los más diversos equipos de dosificación.
También en el procesamiento, por ejemplo en trabajos de
enlucimiento, con un material de construcción usando el aglutinante
previsto de acuerdo con la invención se obtiene un material de
construcción muy fino que se puede procesar excelentemente. Se
suprimen los efectos negativos derivados de los granos demasiado
gruesos.
De acuerdo con la reivindicación 1 se usa un gel
de sílice como agente desecante.
En el caso del gel de sílice, denominado también
silica gel, se trata de un ácido silícico sólido amorfo. Se conoce
como agente de adsorción de gases, vapores y líquidos. Se puede
fabricar con diferentes diámetros de poro. Los geles de sílice
absorben humedad en su gran superficie interior, que puede ascender
a hasta 800 m^{2}/g.
El gel de sílice se sintetiza como producto de
condensación de dióxido de silicio. Para ello se puede mezclar
silicato de sodio con un ácido mineral, por ejemplo ácido sulfúrico.
A partir de estas dos sustancias se genera un sol (SiO_{2},
Na_{2}SO_{4}, H_{2}O) que se solidifica en forma de gelatina.
El sulfato sódico producido se elimina por lavado de los trozos de
gelatina desmenuzados. Las diferentes propiedades, tales como el
volumen de poro, el diámetro de poro y la superficie interior, se
alcanzan realizando el proceso de lavado a diferentes valores de
pH, temperaturas y otros parámetros. El producto lavado se denomina
hidrogel. Después del secado se obtiene el gel de sílice en forma
de granulado irregular.
Se ha observado que el gel de sílice resulta
especialmente ventajoso para el uso como material portador en la
mezcla con vitriolo verde prevista de acuerdo con la invención.
Además del componente principal silicato
(SiO_{2}), el gel de sílice también contiene aluminio
(Al_{2}O_{3}), sodio (Na_{2}O), sulfato (SO_{4}^{-2}),
así como hierro (Fe_{2}O_{3}), potasio (K_{2}O), lantano
(La_{2}O_{3}), amonio (NH_{4}^{+}), cloruro (Cl^{-}) y
cerio (Ce_{2}O_{3}). También puede contener calcio (Ca) y
magnesio (Mg).
También se puede usar como material portador
alúmina, en particular alúmina activada, como lo prevé la
reivindicación 2. La alúmina activada es óxido de aluminio
(Al_{2}O_{3}) activado. Se trata de un mineral arcilloso natural
(bentonita) en forma de migajas con unas propiedades de adsorción
para humedad similares a las del gel de sílice.
El material portador inerte desempeña en la
mezcla la función de agente desecante y amortiguador de humedad. El
mezclado del vitriolo verde húmedo con el material portador confiere
a esta mezcla las propiedades necesarias para el uso en el cemento.
El efecto desecante y amortiguador del material portador garantiza
el ajuste óptimo del vitriolo verde. Se evita la oxidación con
oxígeno del aire, así como la aglomeración. La mezcla puede
añadirse al cemento y mezclarse con éste sin que se produzca una
aglomeración. El sulfato de hierro(II) sólo se disuelve en
el agua de amasado durante el amasado de una mezcla de mortero u
hormigón. Después entra en contacto con el cromato(VI) y lo
reduce químicamente.
La clasificación granulométrica de la mezcla en
el tamaño de grano o finura deseado se lleva a cabo preferentemente
en dispositivos de procesamiento mecánicos, preferentemente en
molinos tales como los molinos de bolas. El material así preparado
con un coste relativamente reducido se puede añadir después sin
problemas al cemento.
El residuo de criba de la mezcla en una criba de
0,2 mm debe ser preferentemente inferior o igual al 20%, como se
prevé en la reivindicación 3. La mezcla de grano fino es aún más
fácil de dosificar y más fácil de procesar.
Para ajustar la propiedades mecánicas del
material de construcción fabricado usando el aglutinante hidráulico
previsto de acuerdo con la invención, por ejemplo el comportamiento
de resistencia o de fluidez, la mezcla de vitriolo verde y material
portador inerte puede contener además áridos, a saber, cinc,
aluminio, fósforo u óxido de titanio, según la reivindicación
4.
Según la reivindicación 5, la mezcla de vitriolo
verde y material portador se añade en una cantidad de 0,01% en peso
a 5% en peso, respecto a la cantidad de cemento. De este modo se
puede lograr una reducción eficaz del contenido en cromato a por
debajo de los límites considerados críticos para la salud.
Preferentemente, la proporción de material
portador inerte se encuentra entre 5% y 15%, en especial en
aproximadamente 10%, respecto a la cantidad de vitriolo verde, como
se prevé en la reivindicación 6.
El cinc, por ejemplo, sirve de promotor de la
resistencia y se usa en una cantidad < 10% en peso. El fósforo
presenta un efecto retardante sobre el tiempo de solidificación del
cemento. También el fósforo se usa generalmente en cantidades <
10%.
Claims (4)
1. Aglutinante hidráulico con cemento como
componente principal al que se ha añadido una mezcla de vitriolo
verde húmedo (sulfato de hierro(II)) y material portador
inerte, caracterizado porque el material portador es un gel
de sílice y la mezcla presenta una granulosidad con un residuo de
criba inferior o igual al 30% en una criba de 0,2 mm.
2. Aglutinante hidráulico con cemento como
componente principal al que se ha añadido una mezcla de vitriolo
verde húmedo (sulfato de hierro(II)) y material portador
inerte, caracterizado porque el material portador es alúmina
activada y la mezcla presenta una granulosidad con un residuo de
criba inferior o igual al 30% en una criba de 0,2 mm.
3. Aglutinante hidráulico según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el residuo de
criba es inferior o igual al 20%.
4. Aglutinante hidráulico según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la mezcla
contiene al menos uno de los áridos cinc (Zn), aluminio (Al),
fósforo (P) u óxido de titanio (TiO_{2}).
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