ES2624535T3 - Espuma mineral aislante - Google Patents

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Serge Sabio
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Abstract

Procedimiento continuo para la producción de una espuma mineral que comprende las etapas siguientes: (i) preparar por separado una o más lechadas de cemento, y una espuma acuosa para la que la D50 de las burbujas de aire de la espuma es inferior o igual a 400 mm; (ii) homogeneizar esta o estas lechada(s) de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado; (iii) verter la lechada de cemento espumado y dejar que fragüe.

Description

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DESCRIPCION
Espuma mineral aislante.
La presente invencion se refiere a un procedimiento continuo para la produccion de espumas minerales aislantes con una base de cemento, a las espumas minerales asf obtenidas, y a elementos de construccion que comprenden estas espumas.
Generalmente, la espuma mineral es muy ventajosa para muchas aplicaciones debido a sus propiedades de aislamiento termico. La espuma mineral es un material en forma de espuma. Este material es generalmente mas ligero que el hormigon tfpico debido a sus poros o espacios vados. Tambien se conoce como espuma de cemento. Estos poros o espacios vados se deben a la presencia de aire en la espuma mineral, y pueden estar en forma de burbujas. Con 1 m3 de materia prima, es posible producir aproximadamente 5 m3 de un producto acabado, es decir, un material en el que el 20% es material y el 80% es aire (esto es valido para un elemento con una densidad de aproximadamente 400 kg/m3). A partir del documento WO98/57906 se conoce un hormigon espumado realizado en una mezcla de cemento mezclada con una espuma que comprende una pluralidad de pequenas burbujas de agua y un agente espumante, y con una relacion reducida de agua/cemento sin que requiera mezclas como superplastificantes.
Cuando la espuma mineral se vierte en un elemento de altura considerable, la espuma mineral puede desplomarse debido a una falta de estabilidad en la espuma mineral durante el ajuste. Estos problemas de desplome de la espuma pueden deberse a los fenomenos de coalescencia, a los fenomenos de maduracion de Ostwald o a los fenomenos de escurrimiento, siendo este ultimo mayor, en particular debido a la fuerza ejercida por el peso.
Por lo tanto, la dificultad en la produccion de espumas minerales es producir espuma mineral estable lo cual reduce estos problemas de asentamiento. Sin embargo, los procedimientos conocidos no son capaces de proporcionar espumas minerales suficientemente estables.
Con el fin de cumplir con los requisitos de los usuarios, se ha hecho necesario encontrar un nuevo medio para producir espuma mineral altamente estable, es decir, que mantenga su estabilidad sin importar la altura determinada.
Por lo tanto, el problema que la invencion pretende resolver es el de encontrar un procedimiento para la produccion de espuma mineral estable, que no se desplome, o solo ligeramente, cuando la espuma se vierta de manera vertical.
La invencion se refiere a un procedimiento continuo para la produccion de una espuma mineral con una densidad de 100 a 600 kg/m3, producida a partir de una lechada de cemento espumado, asf como a la espuma mineral obtenida por este procedimiento.
Segun otra caractenstica de la invencion, la espuma mineral segun la invencion se puede usar como material de construccion o material aislante. Por ejemplo, la espuma mineral puede verterse entre dos paneles de placas de yeso, o entre dos paredes de ladrillos o entre dos paredes de hormigon que soportan carga.
La invencion tambien se refiere a elementos de construccion que comprenden una espuma mineral segun la invencion.
La presente invencion pretende proporcionar un nuevo procedimiento continuo que tiene una o mas de las siguientes caractensticas:
- el procedimiento es universal, es decir, hace posible producir una espuma mineral estable a partir de cualquier tipo de cemento;
- el procedimiento es facil de implementar;
- el procedimiento puede ser facilmente transportado a cualquier sitio o a pie de obra;
- el procedimiento hace posible la implementacion de una espuma mineral de manera continua. Por lo tanto, es posible producir la espuma mineral de manera continua y verter esta espuma sin interrupcion.
La presente invencion tambien pretende proporcionar nuevas espumas minerales que tienen una o mas de las siguientes caractensticas:
- la espuma mineral segun la invencion tiene excelentes propiedades de estabilidad. En particular, es posible obtener espuma que no se desplome o solo muy ligeramente cuando la espuma se vierta de manera vertical o desde una altura considerable. Por ejemplo, la espuma mineral segun la invencion no se desploma o solo muy ligeramente cuando se vierte de manera vertical desde una altura mayor o igual a 2 metros;
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- la espuma mineral segun la invencion tiene excelentes propiedades termicas, y en particular una muy baja conductividad termica. Es altamente deseable para reducir la conductividad termica en materiales de construccion ya que esto hace posible obtener un ahorro de energfa en calefaccion para edificios de oficinas o residenciales. Por otro lado, esta disminucion hace que sea posible reducir puentes termicos, particularmente en la construccion de edificios de varios pisos de altura y disenados con aislante termico interior, en particular los puentes termicos se reducen en los pisos intermedios.
Procedimiento:
La invencion se refiere a un procedimiento continuo para la produccion de una espuma mineral, que comprende las siguientes etapas:
(i) preparar por separado una o mas lechadas de cemento y una espuma acuosa para lo cual la D50 de las burbujas es menor o igual a 400 mm;
(ii) homogeneizar esta o estas lechada(s) de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado;
(iii) verter la lechada de cemento espumado y dejarlo para que frague.
El procedimiento para la produccion de una espuma mineral segun la invencion se puede usar en un sistema continuo.
En la etapa (i), la lechada o lechadas pueden prepararse usando mezcladores normalmente usados para producir lechadas de cemento. Pueden ser un mezclador para lechadas, un mezclador de una planta de hormigon, un mezclador descrito en la Norma Europea NF EN 196-1 de abril de 2006 - Parrafo 4.4, o un batidor con un movimiento planetario.
La lechada o lechadas pueden prepararse introduciendo en el mezclador los diferentes materiales en polvo. Los polvos se mezclan para obtener una mezcla homogenea. Entonces, el agua se introduce en el mezclador. Despues, las partfculas minerales, las mezclas, por ejemplo el reductor de agua, el plastificante, el superplastificante o el retardador se introducen cuando estan presentes en la formulacion de la espuma mineral. La pasta obtenida se mezcla para obtener una lechada de cemento o una mezcla de lechadas de cemento.
Preferentemente, cuando el sulfato de calcio esta presente en la preparacion de la lechada de cemento, este se introduce antes o despues de anadir el agua. En particular, el sulfato de calcio no se introduce durante la preparacion de una lechada de cemento de aluminato de calcio.
Preferentemente, la lechada o lechadas se agitan utilizando una pala desfloculante durante toda la duracion del procedimiento para la produccion de la espuma mineral segun la invencion.
Las lechadas de cemento se generan de manera continua en el procedimiento segun la invencion.
La relacion de agua/cemento total de la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion es preferentemente de 0,25 a 0,5, mas preferentemente de 0,3 a 0,45. Esta relacion de agua/cemento total puede variar, por ejemplo, debido a la demanda de agua de las partfculas minerales cuando estas se utilizan. Esta relacion de agua/cemento total se define como la relacion en masa de la cantidad de agua (W) a la masa de todos los cementos (C).
En la etapa (i), la espuma acuosa se puede producir al combinar agua y un agente espumante, y posteriormente introduciendo un gas. Este gas es preferentemente aire.
La introduccion de aire puede llevarse a cabo por agitacion, por burbujeo o por inyeccion bajo presion.
Preferentemente, la espuma acuosa se puede producir usando un espumador turbulento (por ejemplo, lecho de perlas de vidrio). Este tipo de espumador hace que sea posible introducir aire bajo presion en una disolucion acuosa que comprende un agente espumante.
La espuma acuosa se genera de forma continua en el procedimiento segun la invencion.
La espuma acuosa generada tiene burbujas de aire con una D50 que es inferior o igual a 400 mm, preferentemente comprendida de 100 a 400 mm, mas preferentemente comprendida de 150 a 300 mm.
Preferentemente, la espuma acuosa generada presenta burbujas de aire con una D50 que es 250 mm.
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La D50 de las burbujas se mide por retrodispersion. El aparato utilizado es el Turbiscan® Online, proporcionado por la empresa Formulaction. Las medidas de la retrodispersion hacen posible estimar una D50 para las burbujas de una espuma acuosa, conociendo de antemano la fraccion de volumen de las burbujas y el fndice de refraccion de la disolucion del agente espumante.
En la etapa (ii), la lechada o lechadas de cemento pueden homogeneizarse con la espuma acuosa por cualquier medio con el fin de obtener una lechada de cemento espumado.
Preferentemente, la etapa (ii) del procedimiento segun la invencion puede comprender la introduccion de la lechada o lechadas de cemento y la espuma acuosa en un mezclador estatico para obtener una lechada de cemento espumado.
Los mezcladores estaticos adecuados segun la invencion preferentemente tienen elementos en forma de una helice para asegurar una mezcla radial completa y divisiones sucesivas del flujo para cada combinacion de lfquidos y gas. Los mezcladores estaticos adecuados segun la invencion tienen preferentemente elementos helicoidales que transmiten una velocidad radial al fluido, que es dirigido alternativamente hacia el lado del mezclador, despues hacia su centro. Las combinaciones sucesivas de elementos que dirigen el flujo en la direccion de las manecillas del reloj y en direccion contraria a las manecillas del reloj provocan un cambio de direccion y una division del flujo. Estas dos acciones combinadas aumentan la eficacia del mezclamiento. Preferentemente, el mezclador estatico utilizado en el procedimiento segun la invencion es un mezclador que opera al dividir el flujo continuo de lechada de cemento y de espuma acuosa. La homogeneidad de la mezcla se basa en el numero de divisiones. Segun el procedimiento de la invencion, preferentemente se utilizan 16 elementos para asegurar una buena homogeneidad. Los mezcladores estaticos adecuados segun el procedimiento de la invencion son preferentemente los comercializados bajo el nombre comercial de Kenics®.
Segun una forma de realizacion mas particular, la lechada de cemento es bombeada a un flujo de volumen preciso que es una funcion de la composicion deseada de lechada de cemento espumado. Entonces, esta lechada de cemento se combina con la espuma acuosa que ya circula en el circuito del procedimiento. Asf se genera la lechada de cemento espumado segun la invencion. Esta lechada de cemento espumado se vierte y se deja fraguar.
Segun la variante 1, la etapa (i) del procedimiento para la produccion segun la invencion puede comprender la preparacion de dos lechadas de cemento, una de las cuales es una lechada de cemento de aluminato de calcio.
Segun esta variante 1, el procedimiento para la produccion segun la invencion puede comprender las siguientes etapas:
- preparar por separado una lechada de cemento, una lechada de cemento de aluminato de calcio y una espuma acuosa;
- combinar la lechada de cemento con la lechada de cemento de aluminato de calcio para obtener una tercera lechada de cemento;
- homogeneizar esta tercera lechada de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado;
- verter la lechada de cemento espumado y dejarlo para que frague.
Segun un caso particular de la variante 1, la lechada de cemento puede combinarse primero con la espuma acuosa para formar una mezcla espumada. Entonces, esta mezcla espumada se combina con la lechada de cemento de aluminato de calcio usando un mezclador, para obtener una lechada de cemento espumado segun la invencion. Esta lechada de cemento espumado se vierte y se deja hasta que frague. El mezclador utilizado para combinar la mezcla espumada y la lechada de cemento de aluminato de calcio es preferentemente un mezclador estatico.
Ventajosamente, el procedimiento segun la invencion no requiere una etapa de autoclave, o una etapa de curado, o una etapa de tratamiento termico, por ejemplo tratamiento termico a 60-80°C con el fin de obtener una espuma mineral segun la invencion.
Espumas minerales segun la invencion
La presente invencion se refiere entonces a una espuma mineral obtenible segun el procedimiento de la invencion.
La espuma mineral segun la invencion puede presentar una densidad de 100 a 600 kg/m3.
Preferentemente, la espuma mineral segun la invencion tiene una densidad de 100 a 550 kg/m3, mas preferentemente de 150 a 450 kg/m3, todavfa mas preferentemente de 150 a 300 kg/m3. Cabe destacar que la densidad de la lechada de cemento espumado (densidad humeda) es diferente a la densidad de la espuma mineral
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(densidad del material endurecido).
La invencion proporciona la ventaja de que la espuma mineral segun la invencion sea muy ligera, y en particular tenga una densidad muy baja.
La invencion proporciona otra ventaja por cuanto la espuma mineral segun la invencion tiene excelentes propiedades de estabilidad. En particular, es posible obtener una espuma que no se desplome o solo muy ligeramente cuando la espuma se vierta desde una altura de por lo menos un metro para una seccion de 30 cm2, y para lo cual la distribucion de la densidad en el material varfa como maximo 11%, preferentemente como maximo 5%, mas preferentemente como maximo 2%.
La invencion proporciona otra ventaja por cuanto la espuma mineral segun la invencion tiene excelentes propiedades termicas, y en particular una muy baja conductividad termica. La conductividad termica (tambien llamada lambda (l)) es un valor ffsico que caracteriza el comportamiento de los materiales durante la transferencia de calor por conduccion. La conductividad termica representa la cantidad de calor transferido por unidad de superficie y por unidad de tiempo sometida a un gradiente de temperatura. En el sistema internacional de unidades, la conductividad termica se expresa en vatios por metro Kelvin, (Wm'1K'1). Los hormigones tfpicos o convencionales tienen valores de conductividad termica medidos a 23°C y 50% de humedad relativa de 1,3 a 2,1. La conductividad termica de la espuma mineral segun la invencion es de 0,05 a 0,5 W/mK, preferentemente de 0,08 a 0,3 W/mK, mas preferentemente de 0,08 a 0,2 W/mK, todavfa mas preferentemente de 0,08 a 0,18 W/mK.
La invencion proporciona otra ventaja por cuanto la espuma mineral segun la invencion tiene buenas propiedades mecanicas, y en particular buena resistencia a la compresion en comparacion con las espumas minerales conocidas. La resistencia a la compresion de la espuma mineral segun la invencion es de 0,1 a 10 MPa, preferentemente de 0,1 a 8 MPa, mas preferentemente de 0,2 a 4 MPa.
Variante 1 de la espuma mineral segun la invencion
Segun una primera variante, la espuma mineral segun la invencion se puede producir a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado:
- de 20 a 70% de cemento;
- de 1 a 5% de sulfato de calcio;
- de 0,5 a 10% de cemento de aluminato de calcio;
- de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
- de 0,001 a 0,5% de un retardador;
- de 0,1 a 5% de un agente espumante;
- de 15 a 40% de agua;
siendo la razon de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje en masa, de 0,5 a 2,5;
siendo la razon de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje en masa, de 0,03 a 0,09.
El cemento adecuado para la lechada de cemento espumado que se requiere para producir la espuma mineral segun la invencion es preferentemente los cementos descritos segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, o sus mezclas. El cemento preferido, utilizado segun la invencion, es el cemento de Portland CEM I, solo o mezclado con otros cementos, por ejemplo los descritos segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 30 a 55% de cemento, preferentemente 30 a 51%, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender sulfato de calcio. El sulfato de calcio utilizado segun la presente invencion incluye yeso (sulfato de calcio dihidratado, CaSO4'2H2O), hemihidratado (CaSO4-1/2H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro, CaSO4), o una mezcla de los mismos. El yeso y la anhidrita existen en el estado natural. Tambien se puede utilizar el sulfato de calcio producido como un subproducto de ciertos procedimientos industriales.
El cemento adecuado de aluminato de calcio para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion es generalmente un cemento que comprende una fase mineralogica C4A3$, CA, C12A7, C3A o CnA7CaF2, o sus mezclas, por ejemplo cementos Fondu®, cementos sulfoaluminosos, cementos de aluminato de calcio conforme a la Norma NF EN 14647 de diciembre de 2006, el cemento obtenido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569, o sus mezclas. El cemento adecuado de aluminato de calcio para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede estar en forma cristalizada o en una forma amorfa.
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El cemento preferido de aluminato de calcio segun la invencion es el cemento Fondu®.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,5 a 7% de cemento de aluminato de calcio, preferentemente 1 a 5%, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Preferentemente, la relacion de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje en masa, determinada para la lechada de cemento espumado para producir la espuma mineral segun la invencion es de 0,6 a 2,2, mas preferentemente de 0,8 a 2.
Preferentemente, la relacion de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje en masa, determinada para la lechada de cemento espumado para producir la espuma mineral segun la invencion es de 0,04 a 0,08, mas preferentemente de 0,05 a 0,07.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante. Un reductor de agua hace que sea posible reducir la cantidad de agua de mezclamiento para una determinada funcionalidad entre tfpicamente 10-15%. A tftulo de ejemplo de los reductores de agua, se puede hacer mencion de lignosulfonatos, acidos hidroxicarboxflicos, hidratos de carbono, y otros compuestos organicos especfficos, por ejemplo glicerol, alcohol de polivinilo, alumino-metil- siliconato de sodio, acido sulfanflico y casefna, como se describe en el Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology, V.S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984.
Los superplastificantes pertenecen a una nueva clase de reductores de agua, y son capaces de reducir el contenido de agua de mezclamiento, para una determinada funcionalidad, en un 30% en masa. A tftulo de ejemplo de un superplastificante, se puede senalar a los superplastificantes de PCP sin un agente antiespumante. El termino “PCP” o “polioxi policarboxilato” debe entenderse segun la presente invencion como un copolfmero de acidos acrflicos o acidos metacrflicos y sus esteres de polioxietileno (POE). Tambien es posible mencionar los agentes dispersantes con eficacia diferida.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,05 a 1%, mas preferentemente 0,05 a 0,5% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante, porcentaje expresado en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Cuando el reductor de agua, el plastificante o el superplastificante es utilizado en disolucion, la cantidad se proporciona como material activo en la disolucion.
Segun una variante de la invencion, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion no comprende un agente antiespumante, o cualquier agente con la propiedad de desestabilizar una emulsion de aire/lfquido. Algunos superplastificantes comerciales pueden contener agentes antiespumantes, y en consecuencia estos superplastificantes no son adecuados para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende un retardador. El retardador corresponde a la definicion del retardador que se menciona en la Norma Europea NF EN 934-2 de septiembre de 2002.
El retardador utilizado segun la invencion se puede seleccionar de:
- azucares y productos derivados, en particular sacarosa, glucosa, azucares reductores (por ejemplo, lactosa o maltosa), celobiosa, galactosa o productos derivados, por ejemplo glucolactona;
- acidos carboxflicos o sales de los mismos, en particular el acido gluconico, gluconato, acido tartarico, acido cftrico, acido galico, acido glucoheptonico, acido sacarico o acido salicflico. Las sales asociadas comprenden, por ejemplo, sal de amonio, sal de metal alcalino (por ejemplo sal de sodio o sal de potasio), sal de metal alcalino-terreo (por ejemplo sal de calcio o sal de magnesio). Sin embargo, tambien se pueden utilizar otras sales;
- acidos fosfonicos y sales de los mismos, en particular el acido aminotri(metilenfosfonico), sal pentasodica de acido aminotri(metilenfosfonico), acido hexametilen-diamina-tetra(metilen-fosfonico), acido dietilen-triamina- penta(metilen-fosfonico y su sal de sodio);
- fosfatos y sus derivados;
- sales de cinc, en particular oxido de cinc, borato de cinc y sales de cinc solubles (nitrato, cloruro);
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- boratos, en particular el acido borico, el borato de cinc y las sales de boro;
- mezclas de estos compuestos.
Preferentemente, el retardador es un acido carboxflico o una sal de acido carboxflico. Segun una forma de realizacion de la invencion, el retardador es un acido cftrico o una sal del mismo.
Segun una forma de realizacion de la invencion, el retardador utilizado en la lechada de cemento espumado segun la invencion es una mezcla de acido carboxflico y acido fosfonico o una mezcla de sales de los mismos.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,005 a 0,2% de retardador, mas preferentemente 0,01 a 0,1%, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende un agente espumante. El agente espumante es generalmente un compuesto que modifica la tension superficial entre dos superficies, en particular que disminuye la tension superficial en la interfaz entre un lfquido y un gas, entre un lfquido y un solido o entre dos lfquidos. Este compuesto tambien se conoce como un tensioactivo.
El agente espumante utilizado segun la invencion se puede seleccionar de agentes espumantes ionicos, no ionicos, anfifflicos o anfoteros, y se pueden utilizar solos o en mezclas.
A modo de tensioactivos ionicos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: alquiletersulfonatos, hidroxialquiletersulfonatos, alfaolefinasulfonatos, los alquilbencenosulfonatos, alquilestersulfonatos, alquiletersulfatos, hidroxialquiletersulfatos, alfaolefinasulfatos, alquilbencenosulfatos, alquilamidasulfatos, asf como sus derivados alcoxilados (en particular derivados etoxilados (EO) y/o derivados propoxilados (PO)), o sus mezclas.
A modo de tensioactivos ionicos, tambien se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: las sales de acidos grasos saturados o insaturados y/o sus derivados alcoxilados, en particular (EO) y/o (PO) (por ejemplo acido laurico, acido palmftico o acido estearico), alquilglicerolsulfonatos, acidos policarboxflicos sulfonados, sulfonatos de parafina, N-alquil N-alquiltauratos, alquilfosfatos, alquilsuccinamatos, alquilsulfosuccinatos, monoesteres o diesteres de sulfosuccinatos, sulfatos de alquilglucosidos, por ejemplo aquellos en forma de acido o lactona y derivados de acido l-17-hidroxioctadecenico.
A modo de tensioactivos no ionicos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: acidos grasos etoxilados, alquilfenoles alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), alcoholes alifaticos, mas particularmente en C8- C22, productos resultantes de la condensacion de oxido de etileno u oxido de propileno con propilenglicol o etilenglicol, productos resultantes de la condensacion de oxido de etileno u oxido de propileno con etilendiamina, amidas de acidos grasos alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), aminas alcoxiladas (en particular (EO) y/o (PO)), amidoaminas alcoxiladas (en particular (EO) y/o (PO)), oxidos de amina, hidrocarburos terpenicos alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), alquilpoliglucosidos, polfmeros u oligomeros anfifflicos, alcoholes etoxilados, esteres de sorbitan o esteres de sorbitan oxietilado.
A modo de tensioactivos anfoteros, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: betafnas, derivados de imidazolina, polipeptidos o lipoaminoacidos. Mas particularmente, las betafnas adecuadas segun la invencion se pueden seleccionar de cocamidopropil betafna, betafna dodecflica, betafna hexadecflica y betafna octadecflica.
Segun una forma de realizacion particular de la invencion, el agente espumante no ionico puede estar asociado con por lo menos un agente espumante anionico.
A modo de tensioactivos anfifflicos, se pueden mencionar los siguientes ejemplos no limitativos: polfmeros, oligomeros o copolfmeros que por lo menos son miscibles en la fase acuosa.
Los polfmeros u oligomeros anfifflicos pueden presentar una distribucion estadfstica o una distribucion de multiples bloques.
Los polfmeros u oligomeros anfifflicos utilizados segun la invencion se seleccionan de polfmeros de bloques que comprenden por lo menos un bloque hidrofilo y por lo menos un bloque hidrofobo, obteniendose el bloque hidrofilo de por lo menos un monomero no ionico y/o anionico.
A tftulo de ejemplo, se pueden mencionar los siguientes polfmeros u oligomeros anfifflicos: polisacaridos que tienen grupos hidrofobos, en particular grupos alquilo, polietilenglicol y sus derivados.
A tftulo de ejemplo, tambien se pueden mencionar los siguientes polfmeros u oligomeros anfifflicos: polfmeros de polihidroxiestearato de tres bloques - polietilenglicol -polihidroxiestearato o poliacrilamidas hidrofobas.
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Los polfmeros anfifflicos no ionicos, y mas particularmente los polfmeros alcoxilados (en particular (EO) y/o (PO)), se seleccionan mas preferentemente de polfmeros de los cuales por lo menos una parte (por lo menos 50% en peso) es miscible en agua.
A tftulo de ejemplo de este tipo de polfmero, se pueden mencionar los siguientes polfmeros, entre otros: polfmero de tres bloques de polietilenglicol/polipropilenglicol/polietilenglicol.
Preferentemente, el agente espumante utilizado segun la invencion es una protefna, en particular una protefna de origen animal, mas particularmente queratina.
Preferentemente, el agente espumante utilizado segun la invencion es una protefna con un peso molecular de 1000 a 50000 Daltons.
Los tensioactivos preferidos utilizados segun la invencion son los tensioactivos no ionicos y los anionicos.
Preferentemente, el agente espumante es utilizado segun la invencion en una concentracion de 0,15 a 1%, mas preferentemente de 0,20 a 0,85%, en masa de agente espumante con respecto a la masa de lechada de cemento espumado. Aun mas preferentemente, la lechada de cemento espumado comprende por lo menos 0,1% de agente espumante con respecto a la masa de lechada de cemento espumado. Todavfa mas preferentemente, la lechada de cemento espumado comprende por lo menos 0,3% de agente espumante con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Segun una forma de realizacion de la invencion, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender ademas partfculas minerales.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender 15 a 50% de partfculas minerales, mas preferentemente de 15 a 40%, todavfa mas preferentemente de 20 a 35%, expresandose los porcentajes en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Las partfculas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion se seleccionan a partir de carbonato de calcio, silfce, vidrio molido, perlas de vidrio huecas o solidas, granulos de vidrio, polvos de vidrio expandido, aerogeles de sflice, sflice pirolizada, escorias, arenas silfceas sedimentarias de tierra, cenizas volantes o materiales puzolanicos, o mezclas de los mismos.
Las partfculas minerales utilizadas segun la invencion pueden ser materiales puzolanicos (por ejemplo como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.3), sflice pirolizada (por ejemplo, como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.7), escorias (por ejemplo, como se define en la Norma Europea nF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.2), material que contiene carbonato de calcio, por ejemplo piedra caliza (por ejemplo, como se define en la Norma Europea NF EN 197-1 parrafo 5.2.6), adiciones silfceas (por ejemplo, como se define en la Norma de “Hormigon” NF P 18-509), cenizas volantes (por ejemplo, como se describe en la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.4), o sus mezclas.
Las cenizas volantes son generalmente partfculas pulverulentas comprendidas en el humo de las centrales termicas que son alimentadas con carbon. Las cenizas volantes se recuperan generalmente por precipitacion electrostatica o mecanica.
La composicion qufmica de una ceniza volante depende principalmente de la composicion qufmica del carbono sin quemar y del procedimiento utilizado en la central termica de donde vino. Su composicion mineralogica tambien depende de los mismos factores. Las cenizas volantes utilizadas segun la invencion pueden tener una naturaleza silfcea o calcica.
Las escorias se obtienen generalmente por enfriamiento rapido de escoria fundida resultante de la fusion de mineral de hierro en un alto horno.
Las escorias utilizadas segun la presente invencion se pueden seleccionar de escorias granuladas de alto horno segun la Norma EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.2.
La sflice pirolizada utilizada segun la presente invencion puede ser un material obtenido por la reduccion de cuarzo de una calidad muy pura por el carbon en hornos de arco electrico utilizados para la produccion de silicio y aleaciones de ferrosilicio. La sflice pirolizada esta generalmente formada de partfculas esfericas que comprenden por lo menos 85% en masa de sflice amorfa.
Preferentemente, la sflice pirolizada utilizada segun la presente invencion se puede seleccionar de sflice pirolizada segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.7.
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Los materiales puzolanicos utilizados segun la presente invencion pueden ser materiales silfceos y/o silico- aluminosos naturales, o una combinacion de los mismos. Entre los materiales puzolanicos, se pueden mencionar puzolanas naturales, que generalmente son materiales de origen volcanico o rocas sedimentarias, y puzolanas naturales calcinadas, que son materiales de origen volcanico, arcillas, esquistos o rocas sedimentarias activadas termicamente.
Preferentemente, los materiales puzolanicos utilizados segun la presente invencion se pueden seleccionar de los materiales puzolanicos segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, parrafo 5.2.3.
Preferentemente, las partfculas minerales utilizadas segun la invencion pueden ser polvos de piedra caliza y/o escorias y/o cenizas volantes y/o sflice pirolizada. Preferentemente, las partfculas minerales utilizadas segun la invencion son polvos de piedra caliza y/o escorias.
Otras partfculas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion son los polvos calcareos, silfceos o sflico-calcareos, o mezclas de los mismos.
Las partfculas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion pueden provenir parcialmente o en su totalidad del cemento cuando se trata de un cemento mezclado.
Preferentemente, el tamano promedio de las partfculas minerales adecuadas para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion es de 0,1 a 500 mm, por ejemplo de 0,1 a 250 mm. La D50 de las partfculas minerales es preferentemente de 0,1 a 150 mm, mas preferentemente de 0,1 a 100 mm.
Segun una forma de realizacion de la espuma mineral segun la invencion, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender ademas un agente espesante.
La expresion «agente espesante» generalmente debe entenderse segun la presente invencion como cualquier compuesto que hace posible mantener en equilibrio la etapas ffsicas heterogeneas o facilitar este equilibrio.
Los agentes espesantes adecuados segun la invencion son preferentemente gomas, celulosa o sus derivados, por ejemplo eteres de celulosa o carboximetil celulosa, almidon o sus derivados, gelatina, agar, carragenanos o arcillas de bentonita.
Las gomas adecuadas segun la invencion, utilizadas como un agente espesante, son preferentemente seleccionadas de las gomas arabiga, tragacanto, algarrobo, dextrano, diutan, gelana, guar, escleroglucano, xantana, welan. La expresion «goma» generalmente debe entenderse segun la invencion como exudados vegetales o secreciones extracelulares con un origen microbiologico.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral de la variante 1 segun la invencion no comprende agregados ligeros como se describe en la Norma Europea NF EN 206-1 de abril de 2004, por ejemplo perlita. Tampoco comprende cargas ligeras, por ejemplo perlas de poliestireno.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 20 a 35% de agua, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Otros aditivos tambien se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrofobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dioxido de titanio).
Variante 2 de la espuma mineral segun la invencion
Segun una segunda variante de la invencion, la espuma mineral segun la invencion se puede producir a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de la lechada de cemento espumado
- de 30 a 75% de cemento;
- de 10 a 70% de partfculas minerales finas con una D50 menor o igual a 5 mm;
- de 0 a 15% de partfculas minerales ultrafinas con una D50 menor o igual a 1 mm;
- de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
- de 0,0001 a 1% de un retardador;
- de 0 a 0,1% de un agente espesante;
- de 0,01 a 5% de un agente espumante;
- de 0 a 0,5% de sulfatos alcalinos;
- de 0 a 1% de un acelerador;
- de 10 a 70% de agua;
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estando la relacion de partfculas minerales finas/cemento, expresada en porcentaje en masa, comprendida entre 0,27 y 0,6;
estando la relacion de las partfculas minerales ultrafinas/partfculas minerales finas, expresada porcentaje en masa, comprendida entre 0 a 0,5.
El cemento adecuado para la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion es preferentemente los cementos descritos segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001, o mezclas de los mismos. El cemento preferido y adecuado segun la invencion es el cemento de Portland CEM I, solo o mezclado con otros cementos, por ejemplo los descritos segun la Norma Europea NF EN 197-1 de febrero de 2001. El cemento CEM III tambien es adecuado.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 35 a 60% de cemento, mas preferentemente 40 a 60%.
Las partfculas minerales finas adecuadas con una D50 inferior o igual a 5 mm segun la invencion pueden provenir de uno o mas materiales seleccionados de cenizas volantes, puzolanas (natural y artificial), polvos de piedra caliza, polvos silfceos, cal, sulfato de calcio (en particular yeso en las formas anhidra o hemihidratada) y escorias.
La D50, tambien llamada Dv50, corresponde al percentil 50° de la distribucion del tamano de las partfculas, por volumen; es decir, 50% de las partfculas tienen un tamano que es menor o igual a D50 y 50% de las partfculas tienen un tamano que es mayor que D50.
La D50 de las partfculas finas segun la invencion es inferior o igual a 5 mm, preferentemente comprendida de 1 a 4 mm, mas preferentemente comprendida de 1,5 a 3 mm.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 15 a 60% de partfculas minerales finas, mas preferentemente de 15 a 40%, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0 a 8% de partfculas minerales ultrafinas, preferentemente 2 a 6%, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
Las partfculas minerales ultrafinas adecuadas que presenta una D50 inferior a 1 mm utilizadas segun la invencion pueden provenir de uno o mas materiales seleccionados de polvos de piedra caliza, carbonatos de calcio precipitados, puzolanas naturales y artificiales, piedras pomez, cenizas volantes molidas, material triturado de un aglomerante hidraulico de sflice hidratada o carbonatada, y mezclas o comoliendas de los mismos en la forma seca. La expresion «material triturado de un aglomerante hidraulico de sflice hidratada» denota, en particular, los productos descritos en el documento FR 2708592.
La D50 de las partfculas minerales ultrafinas utilizadas segun la invencion es inferior o igual a 1 mm, preferentemente comprendida de 10 a 500 nm, mas preferentemente comprendida de 50 a 200 nm.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,001 a 0,5% de un retardador, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado. La descripcion anteriormente proporcionada en la presente memoria para la seleccion del retardador se aplica a esta variante de la espuma mineral segun la invencion.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,001 a 0,01% de un agente espesante, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado. La descripcion anteriormente proporcionada en la presente memoria para la seleccion del agente espesante se aplica a esta variante de la espuma mineral segun la invencion.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,03 a 1% de un agente espumante, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado. La descripcion anteriormente proporcionada en la presente memoria para la seleccion del agente espumante se aplica a esta variante de la espuma mineral segun la invencion.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 0,05 a 0,8% de un acelerador, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
El acelerador adecuado segun la invencion puede provenir de una o mas sales seleccionadas de:
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- sales de calcio, sales de potasio y sales de sodio, en las que el anion puede ser nitrato, nitrito, cloruro, formiato, tiocianato, sulfato, bromuro, carbonato, o sus mezclas;
- silicatos y aluminatos alcalinos, por ejemplo silicato de sodio, silicato de potasio, aluminato de sodio, aluminato de potasio, o sus mezclas;
- sales de aluminio, por ejemplo sulfato de aluminio, nitrato de aluminio, cloruro de aluminio, hidroxido de aluminio o sus mezclas;
o sus mezclas.
Preferentemente, la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende 15 a 40% de agua, % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado.
La descripcion anteriormente proporcionada en la presente memoria para la seleccion del reductor de agua, el plastificante o el superplastificante se aplica a esta variante de la espuma mineral segun la invencion.
Otros aditivos tambien se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrofobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dioxido de titanio).
Variante 3 de la espuma mineral segun la invencion
Segun una tercera variante de la invencion, la espuma mineral segun la invencion se puede producir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado
- de 30 a 75% de cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralogica C4A3$;
- de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
- de 0 a 0,1% de un agente espesante;
- de 0,01 a 5% de un agente espumante;
- de 0,00001 a 0,01% de sal de litio;
- de 10 a 70% de agua.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender sulfato de calcio.
El sulfato de calcio utilizado segun la presente invencion incluye yeso (sulfato de calcio dihidratado, CaSO4'2H2O), hemihidrato (CaSO4'1/2H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro, CaSO4), o una mezcla de los mismos. El yeso y la anhidrita existen en el estado natural. Tambien se puede utilizar el sulfato de calcio producido como un subproducto de ciertos procedimientos industriales.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion puede comprender una sal de litio seleccionada de carbonato de litio, hidroxido de litio, cloruro de litio, nitrato de litio, sulfato de litio, fluoruro de litio, y citrato de litio.
La lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion comprende un cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralogica C4A3$. Puede ser un cemento producido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569, o un cemento obtenido de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralogica C4A3$, y opcionalmente una fase C2S, C3S, C12A7, C3A, Ca5(SiO4)2SO4 o una fase mineralogica CnA7CaF2, o sus mezclas.
La descripcion anteriormente proporcionada en la presente memoria para la seleccion del reductor de agua, el plastificante o el superplastificante, el agente espesante y el agente espumante se aplica a esta variante de la espuma mineral segun la invencion.
Otros aditivos tambien se pueden usar en la lechada de cemento espumado utilizada para producir la espuma mineral segun la invencion, por ejemplo pigmentos de color, agentes hidrofobos o agentes descontaminantes (por ejemplo zeolitas o dioxido de titanio).
Uso:
La espuma mineral segun la invencion puede ser un hormigon prefabricado a pie de obra, un hormigon premezclado o un hormigon producido en una planta de produccion de elementos prefabricados. Preferentemente, la espuma mineral segun la invencion es un hormigon premezclado.
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La espuma mineral segun la invencion tambien se puede preparar directamente a pie de obra mediante la instalacion de un sistema espumante en el pie de obra.
La invencion tambien se refiere al uso de la espuma mineral segun la invencion como material de construccion.
La espuma mineral segun la invencion se puede usar para formar paredes durante un pie de obra.
La espuma mineral segun la invencion se puede usar para lechos de mortero. El lecho de mortero es una capa de recubrimiento que permite cubrir los conductos de servicio en un suelo estructural antes de colocar un suelo radiante y antes de formar la base. El uso de la espuma mineral segun la invencion como una capa de lecho de mortero permite cubrir conductos de servicio en una sola etapa y aislar termicamente el suelo radiante de la losa. Este procedimiento segun la invencion hace posible eliminar la etapa de colocacion de la capa aislante anadida entre el lecho de mortero y el suelo radiante.
La invencion tambien se refiere al uso de la espuma mineral segun la invencion como material aislante.
Ventajosamente, la espuma mineral segun la invencion hace posible en ciertos casos reemplazar lana de vidrio, lana mineral o material aislante de poliestireno.
Ventajosamente, la espuma mineral segun la invencion se puede usar para rellenar espacios vacfos o huecos en un edificio, una pared, un muro divisorio, un suelo o un techo. En este caso, se utiliza como un compuesto de relleno.
Ventajosamente, la espuma mineral segun la invencion se puede usar como revestimiento de fachada para aislar un edificio del exterior. En este caso, la espuma mineral segun la invencion puede estar recubierta por un compuesto acabado.
La invencion tambien se refiere a un sistema que comprende la espuma mineral segun la invencion. La espuma mineral puede estar presente en el sistema, por ejemplo como material aislante. El sistema segun la invencion es un sistema capaz de resistir las transferencias de aire y las transferencias termohfdricas, es decir, que este elemento tiene permeabilidad controlada a las transferencias de aire o agua en forma de vapor o lfquido.
El sistema segun la invencion, que resiste las transferencias de aire y las transferencias termohfdricas en el campo de la construccion, comprende por lo menos una estructura. Esta estructura puede ser secundaria o primaria. Esta estructura puede ser de metal, fibras de cemento, madera, material compuesto o material sintetico. Esta estructura puede ser de metal, un travesano o una barra.
El sistema segun la invencion se puede usar para producir un revestimiento, un sistema de aislamiento o un muro divisorio, por ejemplo un muro divisorio de separacion, un muro divisorio de distribucion o una division interna.
La espuma mineral segun la invencion se puede verter de manera vertical entre dos paredes, por ejemplo entre dos paredes de hormigon o dos placas de yeso, para obtener un sistema.
La invencion tambien se refiere a un elemento de construccion que comprende la espuma mineral segun la invencion.
Ejemplos
Metodo de granulometrfa por laser
En la presente memoria, incluidas las reivindicaciones adjuntas, las distribuciones de tamanos de partfculas y los tamanos de partfculas son tal y como se miden usando un granulometro por laser Malvern MS2000. La medida se efectua en etanol. La fuente de luz consiste en un laser rojo de He-Ne (632 nm) y un diodo azul (466 nm). El modelo optico es el de Mie, y la matriz de calculo es del tipo polidispersa.
El aparato se revisa antes de cada sesion de trabajo por medio de una muestra patron (silfce Sibelco C10) para la cual se conoce la distribucion de tamanos de partfculas.
Las medidas se llevan a cabo con los siguientes parametros: velocidad de la bomba 2300 rpm, y velocidad del mezclador 800 rpm. La muestra se introduce con el fin de establecer un oscurecimiento entre 10 y 20%. La medida se efectua despues de la estabilizacion del oscurecimiento. El ultrasonido al 80% se aplica primero durante 1 minuto para asegurar la desaglomeracion de la muestra. Despues de aproximadamente 30 s (para quitar posibles burbujas de aire), se lleva a cabo una medida durante 15 s (15000 imagenes analizadas). Sin vaciar la celda, la medida se repite por lo menos dos veces para verificar la estabilidad del resultado y la eliminacion de posibles burbujas.
Todos los valores dados en la descripcion y los intervalos especificados corresponden a los valores medios obtenidos con ultrasonido.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Los tamanos de partfculas mayores que 200 mm son generalmente determinados por tamizado.
Materiales:
El cemento es un cemento Portland CEM I 52.5 R de la planta de cemento Lafarge de Le Havre (Numero de lote: LHY-4062).
El sulfato de calcio es un sulfato de calcio anhidro molido de la planta de Le Pin servido por Etex.
El cemento de aluminato de calcio es un cemento Fondu® de la empresa Pyrallis.
El plastificante es una mezcla que comprende un polioxido de policarboxilato (PCP) de la empresa Chryso bajo la marca Chrysolab EPB 530-017; se basa en Premia 180 el cual no comprende un agente antiespumante.
El retardador es un acido cftrico anhidro puro de la empresa Verre Labo Mula.
El agente espumante es el Propump 26, una protefna animal de la empresa Propump: el peso molecular de Propump 26 es 6000 Daltons.
Las partfculas minerales son carbonato de calcio suministrado por OMYA bajo las siguientes marcas:
- Betocarb HP Entrains, en el que la D50 es 7,8 mm, y tiene un tamano maximo de partfculas de 200 mm (Numero de lote: ADD-0549);
- Durcal 1, en el que la D50 es 2,5 mm, y tiene un tamano maximo de partfculas de 20 mm (Numero de lote: ADD-0613);
- Durcal 1, en el que la D50 es 3,5 mm, y tiene un tamano maximo de partfcula de 20 mm (Numero de lote: ADD- 00662);
- Socal 31, en el que la D50 es 90 nm, (Numero de lote: MCC-265).
El agente espesante es un biopolfmero de la empresa CP Kelco comercializado bajo la marca Kelco-Crete 200.
El acelerador es nitrito de calcio de Chryso comercializado bajo la marca SET 02.
El LiCO3 es carbonato de litio de la empresa Aldrich.
Agua: agua del grifo.
Materiales:
Los mezcladores Rayneri:
- Un mezclador: modelo R 602 EV (2003) suministrado por la empresa Rayneri. El mezclador se compone de un chasis sobre el cual se colocan los recipientes (capacidad: 10 a 60 litros). La pala de 60 litros fue usada con tipo de pala adaptada al volumen del recipiente. Esta pala es arrastrada por un motor electrico que opera en 380 voltios a una velocidad variable. La pala ejerce un movimiento de rotacion alrededor de sf misma, acompanada de un movimiento planetario en torno al eje del recipiente.
- Un mezclador Turbotest (MEXP-101, modelo: Turbotest 33/300, Numero de Serie: 123861) suministrado por la empresa Rayneri. Fue un mezclador con un eje vertical.
En los siguientes ejemplos, se produjeron 9 espumas minerales segun la invencion. Estan numeradas del 1 al 9.
Cada lechada de cemento y cada espuma acuosa lleva el mismo numero que el de la espuma mineral obtenida.
1/ Produccion de espumas minerales 1 a 5 segun la invencion que comprenden cemento y cemento de aluminato de
calcio (Variante 1):
Produccion de lechadas de cemento y cemento de aluminato de calcio:
Las Tablas 1 y 2 que se muestran a continuacion en la presente memoria proporcionan las composiciones qufmicas
de las diferentes lechadas de cemento y de la espuma acuosa utilizadas.
La lechada de cemento Portland y la lechada de cemento de aluminato de calcio se produjeron usando el mezclador
5
10
15
20
25
30
Rayneri R 602 EV.
Tabla 1:
Formulaciones de lechadas de cemento y lechadas de cemento de aluminato de calcio(1)
1 2 3 4 5
Lechada de cemento
Cemento CEM I 52,5 R 42,34 42,34 55,7 56,15 56,15
Betocarb HP Entrains 38,48 38,48 0 0 0
Durcal 1 (lote ADD-0613)
0 0 22,41 22,59 22,59
Sulfato de calcio (CaSO4)
2,12 2,12 3,90 2,81 2,81
Agua
16,94 16,94 17,82 18,02 18,02
Plastificante
0,13 0,13 0,16 0,17 0,17
Lechada de cemento de aluminato de calcio
cemento de aluminato de calcio 73,8 73,8 73,8 73,8 73,8
Agua 25,83 25,83 25,83 25,83 25,83
Acido cftrico
0,37 0,37 0,37 0,37 0,37
(1) Las cantidades en la Tabla 1 se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de cada lechada.
Tabla 2:
Formulacion de la espuma acuosa(3)
1 2 3 4 5
Agente espumante: Propump 26(2)
4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
Agua
95,5 95,5 95,5 95,5 95,5
(2) la cantidad de Propump 26 es la cantidad de material activo para el producto comercial.
(3) las cantidades de la Tabla 2 se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de espuma acuosa
(agua + agente espumante)_______________________________________________________________________
Production de una lechada de cemento espumado segun la invention:
La produccion de lechadas de cemento espumado (1 a 5) se llevo a cabo de manera continua. Las lechadas de cemento, obtenidas de antemano, se vertieron cada una por separado en un tanque de amortiguador mientras se agitaban en un mezclador Rayneri Turbotest (MEXP-101) que comprende una pala desfloculante (la velocidad de la pala pudo variar de 1000 rpm a 400 rpm dependiendo del volumen de la lechada). Las lechadas se bombearon para los caudales proporcionados en la Tabla 3 utilizando una bomba volumetrica Moineau:
- Bomba de rotor helicoidal Seepex™ MD 003-12 - comision N°: 245928 para la lechada de cemento de aluminato de calcio; y
- Bomba de rotor helicoidal Seepex™ BN025-12 - comision N°244921 para la lechada de cemento;
La Tabla 3 que se muestra a continuacion en la presente memoria presenta los valores de flujo de cada ingrediente (lechada de cemento y espuma acuosa) utilizado para producir las lechadas de cemento espumado segun la invencion.
Tabla 3:
Caudales de las lechadas de cemento y las lechadas de cemento de aluminato de calcio y la espuma acuosa
1
2 3 4 5
Lechada de cemento (4)
1584 2906 3197 3302 3370
Lechada de cemento de aluminato de calcio (4)
30,95 58,4 124,28 124,28 184,67
Espuma acuosa (4)
288,18 288,18 263,4 279,92 288,18
D50 media de las burbujas de la espuma mineral (gm)
250 250 250 250 250
Caudales de aire en l/min
4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
(4) Los caudales se proporcionan en mg/min
Production de la espuma acuosa:
La disolucion acuosa del agente espumante se introdujo conjuntamente a traves del espumador**1 con el aire a presion (dentro de un intervalo de 1 a 6 bares) usando una union en T. La espuma acuosa se genero de manera continua al caudal que se da en la Tabla 3;
5
10
15
20
25
30
35
40
(,) (lecho de perlas de vidrio SB30 con un diametro comprendido de 0,8 a 1,4 mm, empaquetado en un tubo: longitud 100 mm y diametro 12 mm).
Se combino la lechada de cemento y la lechada de cemento de aluminato de calcio para obtener una tercera lechada de cemento. Posteriormente, la tercera lechada de cemento se combino con la espuma acuosa que ya circula en el circuito del procedimiento. Asf se genero la lechada de cemento espumado segun la invencion. El mezclador estatico fue del tipo de mezclador Kenics®, suministrado por Robbins & Myers Inc., con 16 elementos, diametro interior: 20 mm, longitud: 260 mm.
Se obtuvieron cinco lechadas de cemento espumado, numeradas del 1 al 5; sus composiciones se muestran en la Tabla 4 que se proporcionan a continuacion en la presente memoria.
Tabla 4:
Formulaciones de las lechadas de cemento espumado(6)
1
2 3 4 5
Cemento CEM I 52.5 R
35,24 36,33 49,68 50,14 49,29
Sulfato de calcio (CaSO4)
1,76 1,82 3,48 2,51 2,46
Cemento de aluminato de calcio
1,20 1,77 2,56 2,48 3,59
Betocarb HP Entrains
32,02 33,01 0 0 0
Durcal 1 (lote ADD-0613)
0 0 19,99 20,18 19,83
Plastificante
0,11 0,11 0,15 0,15 0,15
Acido cftrico
0,01 0,01 0,01 0,01 0,02
Agente espumante(5)
0,68 0,53 0,33 0,34 0,34
Agua
30,34 27,48 24,53 24,89 25,00
Relacion de CaSO4/cemento
0,05 0,05 0,07 0,05 0,05
Relacion de cemento de aluminato de calcio/CaSO4
0,68 0,97 0,73 0,98 1,46
(5) la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial.
(6) las cantidades de la Tabla 4 se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de la lechada de
cemento espumado_____________________________________________________________________________
Production de espumas minerales segun la invention:
Las lechadas de cemento espumado 1 a 5 fueron entonces vertidas ya sea en columnas de Plexiglas: 1 o 2 metros de altura y 10 cm de diametro, o en cubos de poliestireno de 10X10X10 cm de lado. Los cubos se desmoldaron despues de las 24h00 y se mantuvieron durante 28 dfas al 100% de humedad relativa y 20°C. Las columnas se desmoldaron despues de las 24h00, se mantuvieron durante 7 dfas al 100% de humedad relativa y 20°C, despues se secaron a 45°C hasta que sus masas se mantuvieron constantes.
Estabilidad de las espumas minerales segun la invention:
Despues de secar a 45°C y de obtener una masa constante, se cortaron secciones en las columnas a 2 cm desde la parte inferior y 2 cm desde la parte superior de la columna. Las secciones tuvieron 10 centfmetros de altura. Las secciones se midieron cuidadosamente y se evaluaron las densidades. La densidad obtenida en la parte inferior de la columna y la diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna estan registradas en la Tabla 5.
Tabla 5:
Estabilidad de las columnas
1
2 3 4 5
Densidad seca en la parte inferior de la columna (kg/m3)
271 447 467 466 471
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior en la columna de 1 metro (en %)
0,4 7,5 n.d. n.d. n.d.
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior en la columna de 2 metros (en %)
n.d. n.d. 17,6 14 17,63
n.d. no determinada
Conductividad termica de las espumas minerales segun la invention:
La conductividad termica se midio utilizando un dispositivo de medida de conductividad termica: el CT-metro (Resistencia 5 W, alambre de la sonda 50 mm). Las muestras se secaron en un horno de secado a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante. La muestra se corto entonces en dos trozos iguales utilizando una sierra. La sonda de medida se coloco entre los dos lados planos de estas dos mitades de muestras (los lados aserrados). El calor se transmitio de la fuente hacia el termopar a traves del material que rodea a la sonda. El aumento de temperatura del
termopar se midio a lo largo del tiempo, y se calculo la conductividad termica de la muestra. Los valores se muestran en la Tabla 6.
5 Tabla 6:
Conductividad termica
1 2 3 4 5
Conductividad termica (W/mK)
0,114 0,188 0,159 0,166 0,164
Resistencias a la compresion mecanica de las espumas minerales:
10 La resistencia mecanica se ensayo en los cubos de 10X10X10 cm. Cada muestra fue sometida a esfuerzo de compresion mecanica hasta el fallo de la muestra utilizando una prensa Zwick™ (PRES-0018-1997/03). De esta manera se midio la fuerza maxima ejercida sobre la superficie de la muestra. Se dedujo una resistencia a la compresion. Las medidas se llevaron a cabo en un ambiente de temperatura estabilizada (23°C) y 50% de humedad relativa. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 7. Cada valor es una media de tres medidas.
15
Tabla 7:
Resistencia a la compresion
1 2 3 4 5
Resistencia a la compresion (Pa)
0,21 1,29 2,73 2,66 2,83
2/ Produccion de espumas minerales 6 a 8 segun la invencion que comprenden cemento y particulas finas (Variante 20 2)
Produccion de lechadas de cemento Portland:
Las Tablas 8 y 9 que se muestran a continuacion en la presente memoria presentan las composiciones qufmicas de 25 las lechadas de cemento (Tabla 8) y de la espuma acuosa (Tabla 9) utilizadas.
Tabla 8:
Formulacion de lechadas de cemento10
6 7 8
Cemento CEM I 52.5 R
58,88 58,88 56,42
Durcal 1 (lote: ADD-00662)
22,08 22,08 21,08
Socal 31
0 0 4,23
Plastificante
0,26 0,26 0,34
Retardador
0,24 0,24 0,23
Agua
18,53 18,53 17,71
W/C
0,31 0,31 0,31
Relacion de finos/cemento
0,375 0,375 0,373
Relacion de ultrafino/finos
0 0 0,2
Las cantidades en la Tabla 8 se dan en % en masa con respecto a la masa total de cada lechada.
30 Tabla 9:
Formulacion de espuma acuosa(9)
6 7 8
Agente espumante Propump 26l°)
4,24 4,5 4,24
Acelerador
15,38 0 15,28
Agente espesante
0,07 0 0
Agua
80,32 95,5 80,47
(9) la cantidad de Pr°pump 26 es la cantidad de material activo del producto comercial. '1 Las cantidades en la Tabla 9 se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de espuma acuosa (agua + agente espumante)
Produccion de una lechada de cemento espumado segun la invencion:
35 La produccion de lechadas de cemento espumado (6 a 8) se llevo a cabo de manera continua. Las lechadas de cemento, obtenidas de antemano, se vertieron en un tanque de amortiguador mientras se agitaban en un mezclador Rayneri Turbotest (MEXP-101) que comprende una pala desfloculante (la velocidad de la pala pudo variar de 1000
5
10
15
20
25
30
35
40
rpm a 400 rpm dependiendo del volumen de la lechada). Las lechadas se bombearon para los caudales proporcionados en la Tabla 10 usando una bomba volumetrica Moineau (bomba de rotor helicoidal Seepex™ MD 003-12 - comision N° 245928).
La Tabla 10 que se muestra a continuacion en la presente memoria presenta los caudales para cada ingrediente (lechada de cemento y espuma acuosa) utilizado para producir las lechadas de cemento espumado segun la invencion.
Tabla 10:
6 7 8
Lechada de cemento (g/min)
3370 4296 4072
Espuma acuosa (g/min)
296 276 314
D50 media de las burbujas de la espuma acuosa (mm)
251 250 250
Caudales de aire (l/min)
5,2 5,2 5,2
Production de la espuma acuosa:
La disolucion acuosa del agente espumante se introdujo conjuntamente a traves del espumadorn con el aire a presion (dentro de un intervalo de 1 a 6 bares) usando una union en T. La espuma acuosa se genero de manera continua al caudal que se proporciona en la Tabla 10;
(,) (lecho de perlas de vidrio SB30 con un diametro comprendido de 0,8 a 1,4 mm, empaquetado en un tubo: longitud 100 mm y diametro 12 mm).
Se combino la lechada de cemento y la espuma acuosa que ya circula en el circuito del procedimiento. A continuacion se generaron las lechadas de cemento espumado segun la invencion. El mezclador estatico fue del tipo de mezclador Kenics® suministrado por Robbins & Myers Inc., con 16 elementos, diametro interior: 20 mm, longitud: 260 mm.
Tabla 11: Formulacion de las lechadas de cemento espumado (11)
6 7 8
Cemento CEM I 52.5 R
54,94 55,47 52,62
Durcal 1 (lote ADD-00662)
20,60 20,80 19,66
Socal 31
0 0 3,95
Plastificante
0,12 0,12 0,16
Retardador
0,05 0,06 0,05
Agente espesante
0,005 0 0
Agente espumante'10'
0,08 0,07 0,08
Acelerador
0,31 0 0,26
Agua
24,23 23,48 23,23
Relacion de partfculas minerales finas/cemento
0,37 0,37 0,37
Relacion de partfculas minerales ultrafinas/partfculas minerales finas
0 0 0,20
la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. (11) las cantidades de la Tabla 11 se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de lechada de cemento espumado
Production de espumas minerales segun la invention:
Las lechadas de cemento espumado 6 a 8 fueron entonces ya sea vertidas en columnas de Plexiglas: 1, 2 o 3 metros de altura y 20 cm de diametro, o en cubos de poliestireno de 10X10X10 cm de lado. Los cubos se desmoldaron despues de las 24h00 y se mantuvieron durante 28 dfas al 100% de humedad relativa y 20°C. Las columnas se desmoldaron despues de las 24h00, se mantuvieron durante 7 dfas al 100% de humedad relativa y 20°C, despues se secaron a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante.
Estabilidad de las espumas minerales 6 a 8 segun la invention:
Despues de secar a 45°C y de obtener una masa constante, se cortaron secciones en las columnas a 2 cm desde la parte inferior y 2 cm desde la parte superior de la columna. Las secciones tuvieron de 10 centfmetros de altura. Las secciones se midieron cuidadosamente y se evaluaron las densidades. La densidad obtenida en la parte inferior de la columna y la diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna estan registradas en la Tabla 12.
Tabla 12:
6 7 8
Densidad seca en la parte inferior de la columna (kg/m3)
487 537 568
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior en la columna de 1 metro (en %)
7,6 8,9 10,7
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior en la columna de 2 metros (en %)
16,4 15 17
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior en la columna de 3 metros (en %)
23 24 24
Conductividad termica de las espumas minerales 6 a 8 segun la invencion:
5
La conductividad termica se midio utilizando un dispositivo de medida de conductividad termica: el CT-metro (Resistencia 5 W, alambre de la sonda 50 mm). Las muestras se secaron en un horno de secado a 45°C hasta que su masa se mantuvo constante. La muestra se corto entonces en dos trozos iguales utilizando una sierra. La sonda de medida se coloco entre los dos lados planos de estas dos mitades de muestras (los lados aserrados). El calor se 10 transmitio de la fuente hacia el termopar a traves del material que rodea a la sonda. El aumento de temperatura del termopar se midio a lo largo del tiempo, y se calculo la conductividad termica de la muestra. Los valores se proporcionan en la Tabla 13.
Tabla 13:
15
Conductividad termica
6 7 8
Conductividad termica (W/mK)
0,132 0,172 0,168
Resistencias a la compresion mecanica de las espumas minerales 6 a 8:
La resistencia mecanica se ensayo en los cubos de 10X10X10 cm. Cada muestra fue sometida a esfuerzo de 20 compresion mecanica hasta el fallo de la muestra utilizando una prensa Zwick™ (PRES-0018-1997/03). De esta manera se midio la fuerza maxima ejercida sobre la superficie de la muestra. Se dedujo una resistencia a la compresion. Las medidas se llevaron a cabo en un ambiente de temperatura estabilizada (23°C) y 50% de humedad relativa. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 14. Cada valor es una media de tres medidas.
25 Tabla 14:
Resistencia a la compresion
6 7 8
Resistencia a la compresion (Pa)
n.d. 2,31 2,96
n.d. no determinada
3/ Produccion de una espuma mineral 9 segun la invencion que comprende cemento (Variante 3)
30 La espuma mineral 9 se produjo segun el mismo procedimiento que el de las espumas de 6 a 8. Esta espuma mineral 9 se produjo a partir de un cemento obtenido del clinker descrito en la solicitud de patente WO 2006/018569 (cemento A).
La composicion quimica de la lechada de cemento fue la siguiente:
35
9F2)
Cemento A
72,22
Agente espesante
0,02
Plastificante
0,65
Agua
27,11
(l2)Las cantidades se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de cada lechada.
La composicion quimica de la espuma acuosa fue la siguiente:
9F4)
Agente espumante: Propump 26(13)
4,5
LiCO3
0,11
Agua
95,4
(13) la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. (14) las cantidades de la Tabla se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de la espuma acuosa (agua + agente espumante)
Caudales de la lechada de cemento y la espuma acuosa
9
Lechada de cemento (g/min)
4016
Espuma acuosa (g/min)
259
D50 media de las burbujas de la espuma acuosa (mm)
250
Caudales de aire (l/min)
5,3
5 Formulacion de la lechada de cemento espumado:
9™
Cemento A
67,84
Plastificante
0,31
Agente espesante
0,005
Agente espumante(l5)
0,07
Carbonato de litio
0,0016
Agua
31,78
(15) la cantidad de agente espumante es la cantidad de material activo para el producto comercial. (16) las cantidades se proporcionan en % en masa con respecto a la masa total de la lechada de cemento espumado
9
Densidad seca para la parte inferior de la columna (kg/m3)
536
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna de 1 metro (en %)
1,3
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna de 2 metros (en %)
19,4
Diferencia de densidad entre la parte superior y la parte inferior de la columna de 3 metros (en %)
21
10
El valor de la conductividad termica obtenido fue 0,117 W/mK. La resistencia a la compresion obtenida fue 1,88 Pa.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento continuo para la produccion de una espuma mineral que comprende las etapas siguientes:
    (i) preparar por separado una o mas lechadas de cemento, y una espuma acuosa para la que la D50 de las burbujas de aire de la espuma es inferior o igual a 400 mm;
    (ii) homogeneizar esta o estas lechada(s) de cemento con la espuma acuosa para obtener una lechada de cemento espumado;
    (iii) verter la lechada de cemento espumado y dejar que frague.
  2. 2. Procedimiento para la produccion de una espuma mineral segun la reivindicacion 1, en el que la D50 de las burbujas es de 100 a 400 mm, preferentemente de 150 a 300 mm.
  3. 3. Procedimiento para la produccion de una espuma mineral segun la reivindicacion 1, en el que la etapa (i) comprende la preparacion de dos lechadas de cemento, una de las cuales es una lechada de cemento de aluminato de calcio.
  4. 4. Procedimiento para la produccion de una espuma mineral segun las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa (ii) comprende introducir la lechada o lechadas de cemento y la espuma acuosa en un mezclador estatico para obtener una lechada de cemento espumado.
  5. 5. Espuma mineral obtenible segun el procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
  6. 6. Espuma mineral obtenible segun la reivindicacion 5 que presenta una densidad de 100 a 600 kg/m3.
  7. 7. Espuma mineral segun la reivindicacion 5 o 6 producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de la lechada de cemento espumado:
    - de 20 a 70% de cemento;
    - de 1 a 5% de sulfato de calcio;
    - de 0,5 a 10% de cemento de aluminato de calcio;
    - de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
    - de 0,001 a 0,5% de un retardador;
    - de 0,1 a 5% de un agente espumante;
    - de 15 a 40% de agua;
    siendo la razon de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio, expresada en porcentaje en masa, de 0,5 a 2,5; siendo la razon de sulfato de calcio/cemento, expresada en porcentaje en masa, de 0,03 a 0,09.
  8. 8. Espuma mineral segun la reivindicacion 7, en la que la lechada de cemento espumado comprende 15 a 50% de partfculas minerales.
  9. 9. Espuma mineral segun la reivindicacion 8, en la que las partfculas minerales se seleccionan de entre carbonato de calcio, silfce, vidrio molido, perlas de vidrio huecas o solidas, granulos de vidrio, polvos de vidrio expandido, aerogeles de sflice, humo de sflice, escorias, arenas silfceas sedimentarias molidas, cenizas volantes o materiales puzolanicos, o mezclas de los mismos.
  10. 10. Espuma mineral segun la reivindicacion 7 u 8, en la que la razon de cemento de aluminato de calcio/sulfato de calcio es de 0,6 a 2,2.
  11. 11. Espuma mineral segun la reivindicacion 7 u 8, en la que la razon de sulfato de calcio/cemento es de 0,04 a 0,08.
  12. 12. Espuma mineral segun la reivindicacion 5 o 6, producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de la lechada de cemento espumado
    - de 30 a 75% de cemento;
    - de 10 a 70% de partfculas minerales finas con una D50 inferior o igual a 5 mm;
    - de 0 a 15% de partfculas minerales ultrafinas con una D50 inferior o igual a 1 mm;
    - de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
    - de 0,0001 a 1% de un retardador;
    - de 0 a 0,1% de un agente espesante;
    - de 0,01 a 5% de un agente espumante;
    - de 0 a 0,5% de sulfatos alcalinos;
    5
    10
    15
    20
    25
    - de 0 a 1% de un acelerador;
    - de 10 a 70% de agua;
    estando la razon de partfculas minerales finas/cemento, expresada en porcentaje en masa, comprendida entre 0,27
    y 0,6;
    estando la razon de partfculas minerales ultrafinas/partfculas finas, expresada en porcentaje en masa, comprendida entre 0 y 0,5.
  13. 13. Espuma mineral segun la reivindicacion 5 o 6, producida a partir de una lechada de cemento espumado que comprende por lo menos, en % en masa con respecto a la masa de lechada de cemento espumado
    - de 30 a 75% de cemento obtenido a partir de un clinker que comprende por lo menos una fase mineralogica
    C4A3$;
    - de 0,05 a 3% de un reductor de agua, un plastificante o un superplastificante;
    - de 0 a 0,1% de un agente espesante;
    - de 0,01 a 5% de un agente espumante;
    - de 0,00001 a 0,01% de sal de litio;
    - de 10 a 70% de agua.
  14. 14. Utilizacion de la espuma mineral segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13 como material de construccion y como material aislante.
  15. 15. Elemento de construccion que comprende una espuma mineral segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13.
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