ES2545303B1 - Adición para obtener hormigones estructurales y morteros conductores térmicos - Google Patents

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Abstract

La adición, para obtener hormigones estructurales y morteros conductores térmicos, es una formulación pulverulenta específica para cada caso, que añadida como adición a un hormigón o un mortero convencional, se obtiene un hormigón estructural o mortero, con características térmicas mejoradas (conductividad térmica {la}).#Si la adición se añade, en una planta, a un hormigón convencional se obtiene un hormigón estructural con conductividades térmicas aumentadas, y que se pueden adaptar a las necesidades térmicas del edificio. Siendo muy adecuado para la activación térmica de estructuras o activación geotérmica de cimentaciones.#El hormigón adicionado obtienen características reológicas especiales, que entre otras hace que se pueda obtener un hormigón autocompactante.#Si la adición se añade, en una mezcladora, a un mortero convencional se obtiene un mortero de conductividades térmicas muy elevadas que lo hacen muy adecuado para las sondas geotérmicas.

Description

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DESCRIPCION
ADICION PARA OBTENER HORMIGONES ESTRUCTURALES Y MORTEROS
CONDUCTORES TERMICOS
SECTOR DE LA TECNICA
La invencion se aplica en el sector de la construction, en particular en el campo de la eficiencia y sostenibilidad de los edificios que activan las estructuras termicamente y/o geotermicamente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La eficiencia y sostenibilidad en los edificios segun reglamentaciones o directivas como la europea "Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energetica de los edificios”, introduce un nuevo concepto “Edificios de Consumo Energetico Casi Nulo”, para la climatizacion y refrigeracion se utiliza el sistema TABS (Thermally Activated Building System), este sistema consiste en la activacion termica de la estructura del hormigon del edificio, ofreciendo un camino para el paso del calor a intercambiadores, que pueden ser geotermico o no, o ambos. Los hormigones que se utilizan en la actualidad para activar estas estructuras son los mismos hormigones que se usan de forma habitual para construir estructuras, esto perjudica en sobremanera la efectividad de las estructuras activas por sus malas propiedades termicas y haciendo del mismo un producto poco adecuado. La razon de esta situation es que cualquier modificacion de las propiedades termicas en el hormigon provocaria una bajada considerable en las resistencias mecanicas haciendo imposible su uso como hormigdn estructural, y es necesario primar la seguridad estructural.
Dentro de los documentos estudiados como el US2009294743 y MXPA05011139 escriben como obtener hormigones conductivos electricos, no termicos, pero no lo obtienen mediante una adicion sino mediante una formulacidn de hormigon. El documento US2011155019 si utiliza una adicion pero para obtener un hormigon resistente al fuego y a altas temperaturas. Y entre otros, la gran mayoria dan soluciones para hormigones termicos que son para la mejora del aislamiento termico disminuyendo la conductividad termica, como en los documentos WO2014006194, CN103570291, CN104108913, WO2013151439, etc., pero no para aumentarla, precisamente las contrarias a las que se obtienen en esta invencion. Pero de todos estos, ninguno usa la
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solution de la adicion al hormigbn o mortero para obtener un hormigbn estructural conductivo termico o un mortero conductivo termico. La adicion termica es un producto unico, con el se obtiene un hormigon estructural termico que posee capatidad resistente para un hormigon estructural y propiedades termicas diferenciadas de cualquier hormigon y para morteros se obtienen unas caracteristicas termicas muy elevadas. Estas propiedades lo hacen especialmente adecuado para su uso en las cimentationes activadas para geotermia de muy baja entalpia y/o para estructuras de hormigones activados termicamente o tambien para morteros de inyeccion en sondas geotermicas.
EXPLICACI6N de la invencion
La adicion es una formulation pulverulenta que meztiada para fabricar un hormigon conventional se obtiene un hormigon estructural con caracteristicas termicas mejoras (conductividad termica X). O tambien meztiada con morteros conventionales se obtiene unos morteros conductores termicos de caracteristicas termicas muy elevadas, especialmente para morteros de inyeccion en sondas geotermicas.
Respecto a la adicion al hormigon, dependiendo de la necesidades termicas del edificio o las caracteristicas del terreno, podra ser aumentada o disminuida la cantidad de aditibn o modificada la dosification de la adicion, para adecuar la conductividad termica del hormigon, pero sin dejar de ser estructural. Estas caracteristicas termicas mejoradas lo hacen muy adecuado para la activation termica de estructuras y/o para activation geotermica de las cimentationes de un edificio obteniendo una mayor eficiencia y una mejor sostenibilidad del mismo.
Respecto a la adicion al mortero, dependiendo de la necesidades del termicas del edificio o las caracteristicas del terreno, podra ser modificada la dosification de la adicion, para adecuar la conductividad termica del mortero. Estas caracteristicas mejoradas hacen al mortero muy adecuado para morteros de inyeccion en sondas geotermicas, aunque no se descartan la utilization en otros morteros.
La adicion es un producto de formulation especifica en cada caso que variando unos o varios de los componentes de la adicion se vera modificado sus propiedades en particular la conductividad termica del hormigon, que se podra ser determinada dicha propiedad por las normas especificas (como la UNE-EN 1745:2013 o la UNE-EN 12667:2002)
La adicion estructural termica consta de tres a seis componentes segun su aplication:
• Arido fino (calizo o siliceo) de granulometria inferior a 4 mm, en una proportibn que variara desde un 0% hasta un 95% respecto el peso total.
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• Finos (calizos o siliceos) de granulometria inferior de 0,064 mm, en una proporcion entre un 0% y un 95% respecto el peso total.
• Aditivo en polvo superplastificante del tipo eter policarboxllicos o sus derivados. En una proporcion entre un 0% y un 15% respecto el peso total.
• Aditivo modulador de viscosidad del tipo eteres de celulosa, biopollmeros o sus derivados. En una proporciones entre un 0% y un 10% respecto el peso total.
• Grafito natural o sintetico de elevada conductividad termica. En cantidades que va desde 0% hasta un 45% respecto el peso total.
• Grafeno y/o nanotubos de carbono (nanomateriales) para obtener las caracterlsticas de elevada conductividad termica. En cantidades desde 0% hasta un 20% respecto el peso total.
• Algun material puzolanico como el humo de silice, puzolana o ceniza volante. En cantidades que van desde un 0% hasta un 95% respecto el peso total.
Esta adicion se ariade en la amasadora de la planta hormigonera habitual junto un hormigon convencional, que sabiendo su dosificacion (cemento, agua, £rido grueso, arido fino, aditivo y/o otras adiciones), a su vez que su resistencia mecanica y consistencia. Se ajusta la dosificacion de la adicidn termica y se determina la cantidad de adicion por m3.
Si es necesario un aumento de la conductividad se aumentaria el contenido de grafito y/o grafeno y se ajustaria los arido finos y los finos para obtener un hormigon muy compacto. Se recomienda utilizar cemento del tipo I (cemento Portland). Dadas las caracteristicas de la adicion, el hormigon adicionado obtienen caracteristicas reologicas especiales, que entre otras hace que se obtenga un hormigon autocompactante, y por tanto que sea muy compacto y de alta densidad.
Tambien se puede adicionar a cualquier mortero pero especialmente para morteros de inyeccion en sondas geotermicas. No se tiene la necesidad de obtener resistencia mecanicas, pero si para mejorar las caracteristicas termicas y la inyectabilidad, por tanto se disminuye el contenido de £rido fino o sustituyendolo completamente con finos.
REALIZACiGN preferente de LA INVENCiGN
Aunque las posibles dosificaciones totales pueden ser muy elevadas dependiendo de las necesidades sobre todo de resistencias mecanicas y de conductividades, una realization preferente seria aquel hormigon para una cimentacion de un edificio con geotermia donde deseen activar estas cimentaciones para usar la geotermia para climatizacion eficiente y renovable, sin una elevada inversion en un campo de sondas para
complementar el 100% de las necesidades climaticas y la posible agua caliente sanitaria (ACS).
Un hormigon convencional tipificado o designado como HA-30/B/20/llb es el usado, se recomienda que el cemento utilizado sea del tipo CEM I, en el caso de utilizar un cemento 5 del tipo CEM II seria necesarias verificaciones previas para evitar posibles interacdones no esperadas.
En el hormigon convencional no es necesario modificar la dosificacion del cemento, los aditivos habituates de puesta en obra (plastificantes), los aridos gruesos y los aridos finos. Pero para la cantidad de agua o relacion de a/c (agua/cemento) es posible un 10 ajuste como consecuencia del mezclado con la adicion termica.
Por cada m3 de hormigbn convencional indicado (2.500 kg/m3), en esta realizacion preferente se adiciona 50 kg de adicion termica por m3 de hormigon convencional.
Adicion termica contiene:
• 80% de arido fino calizo de tamano inferior a 4 mm
15 • 13% de finos calizos de tamano inferior a 0,064 mm
• 1,9% de aditivo superplastificante
• 0,1 % de aditivo modulador de la viscosidad
• 5% de grafito conductivo en polvo fino
Al adicionarlo al hormigon descrito, se ha obtenido un hormigon estructural de relacion 20 a/c de 0,57, de resistencias medias superiores a 55 MPa, muy denso y autocompactante. La conductividad termica X alrededor de 3,5 W/(Km), muy conveniente para un terreno de conductividad elevada tipo granito, como es en la realizacion preferente.

Claims (3)

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    REIVINDICACIONES
    1. Adidon para hormigones estructurales y morteros conductores termicos caracterizado porque contiene entre tres y seis componentes en fundbn de su aplicacibn, seleccionados entre los siguientes componentes:
    ■ Arido fino (calizo o siliceo) de granulometria inferior a 4 mm, en una propordbn comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.
    ■ Finos (calizos o siliceos) de granulometria inferior de 0,064 mm, en una proporddn comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.
    ■ Aditivo superplastificante en polvo del tipo eter policarboxilicos o sus derivados en una proporcion comprendida entre 0% y 15% respecto al peso total.
    ■ Aditivo modulador de viscosidad del tipo eteres de celulosa, biopolimeros o sus derivados en una proporddn comprendida entre 0% y 10% respecto al peso total.
    ■ Grafito natural o sintetico de elevada conductividad termica en un proporddn comprendida entre 0% y 45% respecto al peso total.
    ■ Grafeno y/o nanotubos de carbono (nanomateriales) para obtener las caracteristicas de elevada conductividad termica en una proporddn comprendida entre 0% y 20% respecto al peso total.
    ■ Un material puzolanico seleccionado entre el humo de silice, puzolana o ceniza volante en una proporcion comprendida entre 0% y 95% respecto al peso total.
  2. 2. Adidon para hormigones estructurales y morteros conductores termicos, segun la reivindicadon 1 caracterizado por contener:
    • 80% de arido fino calizo de tamano inferior a 4 mm
    • 13% de finos calizos de tamario inferior a 0,064 mm
    • 1,9% de aditivo superplastificante
    • 0,1 % de aditivo modulador de la viscosidad
    • 5% de grafito conductivo en polvo fino.
    Obteniendo resistencias medias superiores a 55 MPa, muy denso y autocompactante y una conductividad termica X alrededor de 3,5 W/(K m).
  3. 3. Metodo de obtendon, de una mayor o menor conductividad del hormigon o del mortero adicionado mediante la adidon para hormigones estructurales y morteros conductores termicos segun la reivindicacibn 1, que consiste en modificar las proporciones indicadas de la adidon de la reivindicacibn 1 o anadiendo mayor o
    menor cantidad de adicion para hormigones estructurales y morteros conductores termicos, al hormigon o al mortero
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