ES2834426T3 - Mezcla fluidificante para composición a base de un aglutinante hidráulico - Google Patents
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Abstract
Composición hidráulica que comprende: - por lo menos un aglutinante hidráulico; - por lo menos un primer aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un grupo amino-alquilen fosfónico; - por lo menos un segundo aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un polímero con estructura de peine, un policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico, estando la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo comprendida entre el 30% y el 95% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo.
Description
DESCRIPCIÓN
Mezcla fluidificante para composición a base de un aglutinante hidráulico
La presente invención tiene por objeto unas composiciones a base de aglutinante hidráulico utilizadas para la fabricación de piezas y trabajos en hormigón. Más particularmente, la presente invención se refiere a unas composiciones a base de aglutinante hidráulico en las que se mezcla por lo menos un agente reductor de agua. Se trata, por ejemplo, de un hormigón que comprende un aglutinante hidráulico mezclado con unos granulados finos, por ejemplo, arena, y eventualmente con unos granulados bastos, por ejemplo, piedra triturada.
Cuando los componentes del hormigón se amasan con agua, se obtiene una composición que fragua y se endurece a consecuencia de reacciones y de procesos de hidratación, y que después del endurecimiento, conserva su resistencia y su estabilidad incluso bajo el agua. Antes del fraguado, el hormigón es manipulable durante un tiempo limitado, denominado generalmente ventana de trabajabilidad. La ventana de trabajabilidad se puede definir como el tiempo durante el cual el esparcido o el asentamiento de la composición cementosa es superior a un valor dado.
Una dificultad a tener en cuenta en la realización de un hormigón corresponde a la cantidad de agua de amasado que se debe usar. En efecto, la cantidad de agua de amasado debe ser suficiente para poder manipular convenientemente el hormigón. Sin embargo, un aumento de la cantidad de agua de amasado tiende a reducir la resistencia a la compresión del hormigón obtenido después del endurecimiento.
Para obtener un hormigón que tenga una fluidez satisfactoria durante la ventana de trabajabilidad sin utilizar una cantidad excesiva de agua, el hormigón puede comprender uno o varios aditivos denominados fluidificantes o reductores de agua.
Unos ejemplos de reductores de agua corresponden a los compuestos descritos en la patente EP 0663892 a nombre de Chryso. Se trata de compuestos que comprenden una cadena polioxialquilada y un grupo aminoalquilen-fosfónico. Aunque estos aditivos permiten reducir eficazmente la viscosidad de un hormigón, la dosificación de estos aditivos en el hormigón puede ser importante para obtener los efectos deseados. Esto puede resultar ser un inconveniente en la medida en la que el precio de coste de estos aditivos es elevado. Además, estos aditivos pueden provocar un retraso en el fraguado que aumenta con la dosificación del aditivo. La solicitud de patente FR 2776285 describe unas composiciones hidráulicas que comprenden un reductor de agua Optima 100 y un policarboxilato de polióxido de alquileno acrílico con unos tiempos de fraguado de más de 12h.
El objetivo de la presente invención es proponer una composición a base de aglutinante hidráulico que tenga una ventana de trabajabilidad de por lo menos 90 minutos, que tenga una viscosidad reducida en la ventana de trabajabilidad y que no tenga un tiempo de fraguado demasiado elevado.
Para ello, la presente invención prevé una composición hidráulica que comprende:
- por lo menos un aglutinante hidráulico;
- por lo menos un primer aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un grupo amino-alquilen fosfónico;
- por lo menos un segundo aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un polímero con estructura de peine, un policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico, estando la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo comprendida entre el 30% y el 95% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo.
De manera ventajosa, la dosificación del primer aditivo en la composición según la presente invención es inferior a la dosificación que se debería utilizar para obtener un mismo esparcido o asentamiento inicial si el primer aditivo se utilizara solo. Se reduce así el coste de fabricación de la composición hidráulica. La presente invención permite obtener simultáneamente:
- un asentamiento similar al que se obtendría en el caso en el que sólo se hubiera utilizado el primer aditivo;
- una dosificación de la mezcla fluidificante en la composición hidráulica claramente inferior (en particular de más del 50%) a la que se obtendría en el caso de que solo se hubiera utilizado el primer aditivo;
- un retraso en el fraguado claramente inferior (en particular de más del 50%) al retraso de fraguado que se obtendría en el caso en el que solo se hubiera utilizado el primer aditivo; y
- una viscosidad claramente inferior (en particular de más del 15%) a la que se obtendría en el caso en el que solo se hubiera utilizado el segundo aditivo.
Por la expresión "aglutinante hidráulico" se entiende, según la presente invención, un material pulverulento que, amasado con agua, forma una pasta que fragua y se endurece como consecuencia de reacciones y de procesos de hidratación, y que, después del endurecimiento, conserva su resistencia y su estabilidad incluso bajo el agua. Por la expresión "composición hidráulica" se entiende cualquier composición que comprende un aglutinante hidráulico. Se trata, por ejemplo, de un hormigón.
Por el término "hormigón" se entiende una mezcla de aglutinante hidráulico, de granulados, de agua, eventualmente de aditivos, y eventualmente de adiciones minerales como, por ejemplo, el hormigón de alto rendimiento, el hormigón de muy alto rendimiento, el hormigón autocolocable, el hormigón autonivelante, el hormigón autocompactante, el hormigón fibroso, el hormigón listo para el uso, o el hormigón coloreado. Por el térmico "hormigón" se entienden asimismo los hormigones que han sufrido una operación de acabado, tal como el hormigón abujargado, el hormigón desactivado o lavado, o el hormigón pulido. Se entiende asimismo según esta definición el hormigón pretensado. El término "hormigón" comprende los morteros, en este caso preciso, el hormigón comprende una mezcla de aglutinante hidráulico, de arena, de agua y eventualmente de aditivos y eventualmente de adiciones minerales. El término "hormigón" según la invención designa indistintamente el hormigón fresco o el hormigón endurecido.
Según la invención, el término "granulados" designa gravas, gravillas y/o arena.
Según la invención, la expresión "adiciones minerales" designa un material mineral finamente dividido utilizado en el hormigón con el fin de mejorar algunas propiedades o para conferirle unas propiedades particulares. Se trata, por ejemplo, de cenizas volantes (tales como las definidas en la norma EN 450), unos humos de sílice (tales como las definidas en la norma prEN 13263:1998 o NF P 18-502), unas escorias (tales como las definidas en la norma NF P 18-506), unas adiciones calcáreas (tales como las definidas en la norma NF P 18-508) y adiciones silíceas (tales como las definidas en la norma NF P 18-509).
Por el término "fraguado" se entiende, según la presente invención, el paso al estado sólido por reacción química de hidratación del aglutinante. El fraguado va seguido generalmente por el periodo de endurecimiento.
Por el término "endurecimiento" se entiende, según la presente invención, la adquisición de las propiedades mecánicas de un aglutinante hidráulico, después del final del fraguado.
Por la expresión "reductor de agua" se entiende un aditivo que sirve para disminuir la cantidad de agua necesaria para la realización de un hormigón en por lo menos un 5%. A título de ejemplo, los reductores de agua a base de ácidos lignosulfónicos, de oxiácidos carboxílicos o de hidratos de carbono tratados pueden reducir en aproximadamente el 10% y el 15% las necesidades de agua para la realización de un hormigón.
Por la expresión "superplastificante" o "superfluidificante" o "superreductor de agua" se entiende un reductor de agua que permite reducir en más de un 12% la cantidad de agua necesaria para la realización de un hormigón. Los superplastificantes se han clasificado, en general, en cuatro grupos: condensado de naftaleno formaldehído sulfonado (o SNF, acrónimo inglés para Sulphonated Naphtalene Formaldehyde); condensado de melamina formaldehído sulfonado (o SMF, acrónimo inglés para Sulphonated Melamine Formaldehyde); lignosulfonatos modificados (o MLS, acrónimo inglés para Modified Lignosulfonates); y otros. Unos superplastificantes más recientes comprenden unos compuestos dispersantes de tipo polímero policarboxilato ("PC"). Algunos de los superplastificantes PC pueden tener una estructura de peine que comprende por lo menos una cadena principal y unos injertos colgantes. Se designan dichos superplastificantes con el acrónimo general PCP. Por ejemplo, estos superplastificantes llevan unas funciones iónicas de tipo carboxílica y/o sulfónica y/o fosfónica, preferentemente carboxílica a nivel de la cadena principal y unos eslabones colgantes de tipo polietilenglicol, polipropilenglicol, copolímero u otro eslabón preferentemente hidrosoluble.
Por la expresión "policarboxilato de polióxido de alquileno" se pretende designar unos copolímeros en forma de peine con cadena principal policarboxilato que llevan unas cadenas laterales injertadas de polióxido de alquileno. Por la expresión "tasa de éster" de un polímero, se entiende la proporción de unidades monoméricas de la cadena principal que tienen una función éster definida por la fórmula siguiente:
en la que R1 designa un grupo que comprende por lo menos un átomo de carbono mediante el cual se une al átomo de oxígeno de la función éster y * simboliza la cadena principal. R1 puede ser en particular un grupo alquilo o un injerto de polióxido de alquileno. La tasa de éster se expresa en porcentaje molar y se calcula dividiendo el número de funciones éster sobre la cadena principal por el número total de unidades monoméricas sobre la cadena principal.
A título de ejemplo, el aglutinante hidráulico puede ser un cemento Portland. Puede tratarse de un cemento de tipo CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV o CEM V según la norma «Ciment» NF EN 197-1.
El segundo aditivo es un reductor de agua que permite reducir en más de un 12% la cantidad de agua necesaria para la realización de un hormigón. Según un ejemplo de realización, el segundo aditivo es un reductor de agua de tipo polímero policarboxilato o PC. A título de ejemplo, el segundo aditivo se obtiene, por ejemplo, por copolimerización de monómeros de (met)acrilato de polióxido de alquileno y de monómeros de ácido carboxílico, y, opcionalmente, de otros monómeros que se copolimerizan con estos monómeros.
El segundo aditivo puede corresponder a un PCP y tener una estructura de peine que comprende por lo menos una cadena principal y unos injertos colgantes. El segundo aditivo puede ser un polímero del tipo policarboxilato de polióxido de alquileno. Según un ejemplo de realización de la presente invención, el segundo aditivo corresponde al aditivo CHRYSO Fluid Optima 206 comercializado por la compañía Chryso. Según otro ejemplo de realización de la presente invención, el segundo aditivo es un polímero del tipo policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico.
Se describirá ahora un ejemplo de procedimiento de fabricación de un polímero metacrílico del tipo policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico, que se puede utilizar como segundo aditivo.
En un matraz de tres bocas de 500 ml, se introducen sucesivamente:
- 86,8 g de metilmetacrilato de polietilenglicol (MMPEG) que tiene un peso molecular de 1100 Dáltones; - 13,1 g de ácido metacrílico; y
- 150 g de tetrahidrofurano (THF).
El matraz está equipado con una sonda de temperatura, con una cánula de nitrógeno para efectuar un burbujeo en la disolución contenida en el matraz, y con un sistema refrigerante para condensar los eventuales vapores emitidos.
Después de iniciar la circulación de agua en el circuito de refrigeración y el burbujeo del nitrógeno, se pone en marcha la agitación así como el calentamiento del medio de reacción a una temperatura de consigna de 60°C. Una vez alcanzada la temperatura de consigna y la suficiente desgasificación del medio de reacción (20 minutos aproximadamente), se añaden al matraz 0,42 g de ácido tioglicólico. Dos minutos después, se añaden 0,59 g de Vazo™ 52 (termocebador comercializado por la compañía DuPont). Esta operación se considera como tiempo de referencia. El medio de reacción se mantiene a temperatura durante 6 horas. El calentamiento se detiene a continuación y se deja enfriar el medio. Una vez a temperatura ambiente, se añade agua al medio y se evacúa el THF por evaporación rotativa. Se recupera así una disolución acuosa de polímero que se puede utilizar como segundo aditivo según un ejemplo de realización de la presente invención.
Según un ejemplo de realización, el primer aditivo corresponde al aditivo CHRYSO Fluid Optima 100 comercializado por la compañía Chryso.
Según un ejemplo de realización, el primer aditivo responde a la fórmula (1) siguiente:
en la que:
- R es un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarbonado monovalente que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- los Ri son similares o diferentes entre sí y representan un alquileno como el etileno, el propileno, el amileno, el octileno o el ciclohexeno, o un arileno como el estireno o el metilestireno, conteniendo los Ri eventualmente uno o varios heteroátomos;
- Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono, y eventualmente
uno o varios heteroátomos;
- A es un grupo alquilideno que comprende de 1 a 5 inclusive átomos de carbono;
- los Rj son similares o diferentes entre sí y se pueden seleccionar de entre:
* el grupo A-PO3H2 , teniendo A el significado citado anteriormente;
* un grupo alquilo que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y que pueden tener unos grupos [R-O(Ri-O)n], teniendo R y Ri los significados citados anteriormente;
* y el grupo:
^/Rk
-B-N
\A-PO3H2
■ designando Rk un grupo tal como Rj;
■ designando B un grupo alquileno que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono;
- "n" es un número superior o igual a 0;
- "r" es la suma de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por el conjunto de los Rj;
- "q" es el número de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por Q;
- la suma "r+q" está comprendida entre 1 y 10;
- "y" es un número entero comprendido entre 2 y 3;
- Q, N y los Rj pueden formar juntos uno o varios ciclos, pudiendo este o estos ciclos contener además uno o varios heteroátomos diferentes.
Se pueden utilizar los compuestos o las sales de los compuestos según la fórmula (1). Las sales de los compuestos según la fórmula (1) pueden ser estequiométricas o no, mixtas o no, y están constituidas con unos metales alcalinos, unos metales alcalinotérreos, unas aminas o unos amonios cuaternarios.
Un ejemplo de procedimiento de preparación de los compuestos de la fórmula (1) se describe en la patente EP 0663892.
Según la invención, se utilizan preferentemente los compuestos según la fórmula (1) para los cuales R es un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, etilo o nonilfenol. Más preferentemente, R es un átomo de hidrógeno. Los grupos Ri se seleccionan de manera preferida de entre el etileno y el propileno. Es incluso más deseable que los grupos Ri sean mayoritariamente, incluso únicamente, etileno, y en número suficiente para conservar el carácter hidrosoluble o hidrodispersable de los compuestos según la fórmula (1).
El grupo Q comprende, preferentemente, de 2 a 12 átomos de carbono, y más preferentemente, comprende de 2 a 6 átomos de carbono. Ventajosamente, Q se selecciona de entre el etileno, el ciclohexeno o el n-hexeno.
El grupo alquilideno A que es portador de un átomo de carbono divalente comprende preferentemente de 1 a 3 átomos de carbono. Es particularmente ventajoso que A sea el grupo metileno.
El grupo Rj, que está eventualmente salificado, se selecciona preferentemente de entre los grupos -CH2-PO3H2, metilo y C2H4N(CH2PO3H2)2. Más preferentemente Rj representa el grupo -CH2-PO3H2.
Es deseable que "n" esté comprendido entre 1 y 10000. Se prefieren en particular los valores de "n" comprendidos entre 1 y 500. En la situación ideal, se selecciona para "n" un valor comprendido entre 1 y 250. La suma "r q" corresponde al número total de cadenas polioxialquiladas. Preferentemente, esta suma es inferior a 3. Más preferentemente, es igual a 1.
Cuando están en estado de sal, los compuestos según la fórmula (1) son preferentemente unas sales de sodio, de calcio o de dietanolamina.
Se describirán ahora los procedimientos de fabricación de dos ejemplos más precisos de un primer aditivo que responde a la fórmula general (1).
El primer ejemplo del primer aditivo responde a la fórmula (2) siguiente:
/CH2-PO(OH)2
HO-(CH2-CH2-0)5oCH2CH2-N (2)
^ C H 2-PO(OH)2
El primer ejemplo de primer aditivo se realiza a partir de un compuesto clásico intermedio que responde a la fórmula (3) siguiente:
HO-(CH2CH2O)50-CH2CH2-NH2 (3)
En el matraz de tres bocas de un litro equipado con un refrigerante, se introducen 226 g del compuesto según la fórmula (3), 16,4 g de ácido fosforoso cristalizado y 12 g de ácido clorhídrico en disolución acuosa al 35%.
La mezcla se calienta bajo agitación hasta 10°C, y después se introducen en cinco horas 17,8 g de una disolución acuosa de formaldehído al 37%, y se calienta a reflujo durante diez y siete horas.
El medio de reacción se vierte a continuación en 900 cm3 de agua fría, y el contenido en materia seca se ajusta al 30% por dilución.
Según un ejemplo de realización, el primer aditivo responde a la fórmula (4) siguiente:
^C H 2-P 03H 2
[M]p[Q(-N)y] (4)
CH2-PO3H2
en la que:
- M es un grupo hidrocarbonado, lineal o ramificado (eventualmente en dendrímero) que comprende eventualmente uno o varios heteroátomos (O, N, S); eventualmente de naturalezas diferentes;
- Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- "p" es el número de los grupos [M] llevados por Q, estando p comprendido de 1 a 10; y
- "y" es un número entero comprendido entre 1 y 3.
Los p grupos M pueden ser idénticos o diferentes. Preferentemente, el grupo M no comprende ningún grupo fosfato. Cada grupo M puede tener una masa molar superior a 1000 g/mol. La masa molar del conjunto de los grupos M de una misma molécula está comprendida preferentemente entre 2000 y 10000 g/mol.
Preferentemente, el número p es inferior al doble del número y.
Se describirán ahora unos ejemplos de realización en relación con las figuras, entre las cuales:
la figura 1 representa las evoluciones teórica y real de la dosificación de una mezcla fluidificante en una composición hidráulica en función del porcentaje del segundo aditivo en la mezcla fluidificante para obtener un esparcido inicial dado; y
la figura 2 representa las evoluciones de la viscosidad y del tiempo de fraguado de la composición hidráulica que corresponde a la figura 1, en función del porcentaje de segundo aditivo en la mezcla fluidificante.
Método de medición del esparcido de una composición hidráulica
El principio de la medición del esparcido consiste en rellenar un tronco de cono de medición del esparcido con la composición hidráulica que se debe ensayar, y después en liberar dicha composición de dicho tronco de cono de medición del esparcido con el fin de determinar la superficie del disco obtenido cuando la composición hidráulica ha terminado de esparcirse. El tronco de cono de medición de esparcido corresponde a una reproducción a
escala A del cono tal como se define por la norma NF P 18-451, 1981. El tronco de cono de medición del esparcido tiene las dimensiones siguientes:
o diámetro de la base superior: 50 /- 0,5 mm;
o diámetro de la base inferior: 100 /- 0,5 mm; y
o altura: 150 /- 0,5 mm.
El conjunto de la operación se realiza a 20°C. La medición del esparcido se realiza de la manera siguiente:
o rellenar el tronco de cono de referencia de una sola vez con la composición hidráulica que se debe ensayar;
o pinchar si es necesario para repartir la composición hidráulica de manera homogénea en el tronco de cono;
o enrasar la superficie superior del cono;
o levantar el tronco de cono verticalmente; y
o medir el esparcido según cuatro diámetros a 45° con un pie de rey. El resultado de la medición de esparcido es la media de los cuatro valores /-1 mm.
Método de medición de la viscosidad de una composición hidráulica
La medición de la viscosidad consiste en medir el tiempo de flujo de la composición hidráulica que se debe ensayar a través de un tronco de cono de medición de viscosidad. El tronco de cono de medición de viscosidad tiene las dimensiones siguientes:
o diámetro de la base de mayor diámetro: 150 mm; y
o diámetro de la base de menor diámetro: 17 mm.
El tronco de cono de medición de viscosidad comprende además unas primera y segunda referencias que pueden ser unas marcas paralelas previstas sobre la pared del tronco de cono y que definen unos planos perpendiculares al eje del tronco de cono. La primera marca está más cerca de la base de mayor diámetro que la segunda marca. La distancia entre las dos referencias es de 60 mm, encontrándose la primera referencia a 12 mm de la base de mayor diámetro.
El conjunto de la operación se realiza a 20°C. La medición de la viscosidad de una composición hidráulica se realiza de la manera siguiente:
• orientar el eje del tronco de cono según la vertical, estando la base de menor diámetro orientada hacia abajo y estando obturada por un tapón;
• rellenar el tronco de cono con la composición hidráulica hasta por debajo de la primera referencia;
• pinchar la composición hidráulica con una espátula con el fin de asegurarse de la ausencia de grandes burbujas de aire;
• retirar el tapón;
• activar el cronómetro cuando el nivel de la composición hidráulica pasa delante de la primera referencia;
• detener el cronómetro cuando el nivel de la composición hidráulica pasa delante de la segunda referencia; y
• anotar la duración cronometrada que es representativa de la viscosidad de la composición hidráulica. Método de medición de los tiempos de principio y de final de fraguado de un mortero
Este método se basa en el método de medición normalizado de determinación del tiempo de fraguado y de estabilidad según la norma EN 196-3. Utiliza un aparato VICAT automático tal como se describe en la norma EN 196-3, un molde troncocónico y un recipiente. El aparato VICAT comprende una aguja, una placa y un mecanismo de desplazamiento de la aguja con respecto a la placa según el eje vertical. La aguja puede tener la forma de un cilindro recto que tiene una longitud superior a 45 mm y un diámetro de aproximadamente 1,13 mm. El eje de la aguja es vertical. El recipiente tiene unas dimensiones superiores al molde y está dispuesto sobre la
placa. El molde tiene una forma troncocónica. El molde se dispone en el recipiente, coincidiendo el eje del molde con el eje de rotación de la placa.
El conjunto de la operación se realiza a 20°C. El método de medición de los tiempos de principio y final de fraguado del mortero es el siguiente:
o engrasar con pincel con aceite de desmoldeo el molde troncocónico;
o introducir este molde en el recipiente;
o rellenar el molde con el mortero;
o enrasar la superficie del molde con una regleta para obtener una superficie plana;
o colocar el conjunto molde recipiente sobre la placa;
o añadir sobre el soporte de aguja la masa suplementaria de 700 g;
o desplazar la aguja en el mortero, siendo el tiempo entre cada descenso de la aguja de 10 minutos, correspondiendo el movimiento de la aguja a una caída libre desde la superficie libre del mortero. Esta operación se repite 90 veces.
El tiempo de principio de fraguado corresponde a la duración al cabo de la cual la aguja desciende solo a 4 mm 1 mm del fondo del molde. La duración se mide a partir del instante T0 del método de preparación del mortero descrito a continuación. El tiempo de final de fraguado corresponde a la duración al cabo de la cual la aguja desciende solo 0,5 mm en el mortero. La duración se mide a partir del instante T0 del método de preparación del mortero descrito a continuación.
Método de preparación del mortero
El mortero se realiza mediante un mezclador de tipo Perrier. El conjunto de la operación se realiza a 20°C. El método de preparación comprende las etapas siguientes:
o colocar las arenas en un recipiente del mezclador;
o a T = 0 segundo: empezar la mezcla a velocidad baja (140 rpm) y añadir simultáneamente el agua de humidificación en 30 segundos, y después seguir mezclando a baja velocidad (140 rpm) hasta 60 segundos;
o a T = 1 minuto: detener la mezcla y dejar reposar durante 4 minutos;
o a T = 5 minutos (T0 para el método de medición del tiempo de fraguado): añadir el aglutinante hidráulico; o a T = 6 minutos, mezclar a baja velocidad (140 rpm) durante 1 minuto;
o a T = 7 minutos: añadir agua de amasado (+ primer y segundo aditivos) en 30 segundos (mezclando al mismo tiempo a baja velocidad (140 rpm)); y
o a T = 7 minutos y 30 segundos: mezclar a gran velocidad (280 rpm) durante 2 minutos.
Formulaciones de morteros
Se utilizan dos formulaciones de morteros para realizar los ensayos.
Tabla 1: formulación 1 de mortero
Tabla 2: Formulación 2 de mortero
El cemento es un cemento Portland de tipo CEM I 52,5 N producido en la cementera Lafarge de Saint-Pierre-La-Cour. La arena ISO es una arena certificada CEN EN 196-1 (Proveedor: Société Nouvelle de Littoral). Se trata de una arena natural silícea, de granos redondos, de un contenido en sílice por lo menos igual al 98%. Su composición granulométrica se sitúa en los límites indicados en la tabla 3.
Tabla 3 - composición granulométrica de la arena ISO
El relleno calcáreo es el Filler Erbray (Proveedor: MEAC). La arena silícea es el Fulchiron PE2 LS (Proveedor: Fulchiron).
En los ejemplos siguientes, se comparan algunas propiedades de un mortero realizado según la fórmula 1 o 2, y que comprende una mezcla del primer y segundo aditivos para diferentes dosificaciones de los primer y segundo aditivos. En los ejemplos siguientes, el primer aditivo se denomina Add 1 y corresponde al CHRYSO Fluid Optima 100 (Proveedor: Chryso). El CHRYSO Fluid Optima 100 es un aditivo de la familia de los difosfonatos, y cuya fórmula es similar a la fórmula (2). El segundo aditivo se denomina Add 2 y corresponde a un polímero de tipo policarboxilato de polióxido de alquileno. Las concentraciones o dosificaciones de los primer y segundo aditivos se expresan en peso con respecto al peso del cemento. Para cada mortero, se mide según los métodos de medición descritos anteriormente:
• el tiempo de principio de fraguado;
• el esparcido del mortero en unos instantes sucesivos; y
• la viscosidad del mortero en unos instantes sucesivos.
Ejemplo 1
Se realiza un mortero que corresponde a la formulación 2. El aditivo Add 2 es el CHRYSO Fluid Optima 206 (proveedor: Chryso). Se ensayan tres ejemplos de concentraciones de los aditivos Add1 y Add 2. Los resultados obtenidos se agrupan en la tabla 4 siguiente:
Tabla 4
Denominando dosificación_Add_1 a la dosificación del aditivo Add1 solo correspondiente a un esparcido inicial dado, y dosificación_Add_2 a la dosificación del aditivo Add 2 solo correspondiente al mismo esparcido inicial, la dosificación teórica dosificación_mezcla de la mezcla correspondiente al mismo esparcido inicial y que comprende un porcentaje w%Add_1 en peso del aditivo Add1 y un porcentaje w%Add_2 en peso del aditivo Add2 puede venir dada por la ley de las mezclas según la relación siguiente:
_______ 1_______ __ 1w%Add_1 1w%Add_2
dosificación_mezcla dosificación_Add_1 dosificación_Add_2
En el presente ejemplo, la dosificación teórica de la mezcla fluidificante que comprende un 50% en peso del aditivo Add 1 y un 50% en peso del aditivo Add 2 sería del 0,49% en peso con respecto al peso del cemento para obtener un esparcido inicial del orden de 320 mm. La dosificación real obtenida es del 0,34% en peso con respecto al peso del cemento. La solicitante ha puesto en evidencia por lo tanto, que, de manera sorprendente, la dosificación real de una mezcla que comprende un 50% en peso del aditivo Add 1 y un 50% en peso del aditivo Add 2 para obtener un esparcido inicial dada es inferior a la dosificación teórica esperada. Además, la viscosidad inicial (a los 5 minutos) del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, inferior a la viscosidad inicial del mortero que comprende solamente el aditivo Add 2. Además, el tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, claramente inferior al tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende solamente el aditivo Add 1 y sólo ligeramente superior al tiempo de fraguado del mortero que comprende solamente el aditivo Add 2.
Ejemplo 2
Se realiza un mortero que corresponde a la formulación 1. El aditivo Add 2 es el CHRYSO Fluid Optima 206 (proveedor: Chryso). Se ensayan tres ejemplos de concentraciones de los aditivos Add 1 y Add 2. Los resultados obtenidos se agrupan en la tabla 5 siguiente:
Tabla 5
En el presente ejemplo, la dosificación teórica de la mezcla fluidificante que comprende un 50% en peso del aditivo Add 1 y un 50% en peso del aditivo Add 2 sería del 0,36% en peso con respecto al peso del cemento para obtener un esparcido inicial del orden de 330 mm. La dosificación real obtenida es del 0,24% en peso con respecto al peso del cemento. La solicitante ha puesto en evidencia por lo tanto, que, de manera sorprendente, la dosificación real de una mezcla que comprende un 50% en peso del aditivo Add 1 y un 50% en peso del aditivo Add 2 para obtener un esparcido inicial dado es inferior a la dosificación teórica esperada. Además, la viscosidad inicial (a los 5 minutos) del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, menor que la viscosidad inicial del mortero que comprende solamente el aditivo Add 2. Además, el tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, claramente inferior al tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende solamente el aditivo Add 1 y es del mismo orden de tiempo que el tiempo principio de fraguado del mortero que comprende solamente el aditivo Add 2.
Ejemplo 3
Se realiza un mortero que corresponde a la formulación 1. El aditivo Add 2 es el PCP metacrílico. Se ensayan seis ejemplos de concentraciones de los aditivos Add 1 y Add 2. Los resultados obtenidos se agrupan en la tabla 6 siguiente y se ilustran en las figuras 1 y 2:
Tabla 6
En la figura 1, la curva C1 representa la evolución teórica de la dosificación de la mezcla fluidificante en el mortero en función del porcentaje del segundo aditivo en la mezcla fluidificante para obtener un esparcido inicial dado de aproximadamente 330 mm. La curva C1 se obtiene a partir de la ley de mezclado descrita anteriormente. En el presente ejemplo, de manera sorprendente, la dosificación real de la mezcla fluidificante es
inferior a la dosificación teórica de la composición para obtener una esparcido inicial del orden de 330 mm. Además, por lo menos hasta un porcentaje del primer aditivo inferior al 75% en peso en la mezcla fluidificante, la dosificación de la mezcla fluidificante aumenta sólo muy débilmente con respecto a la dosificación de la mezcla fluidificante que comprende el 100% en peso del segundo aditivo. Además, para una composición dispersante que comprende por lo menos un 50% en peso del aditivo Add 1, la viscosidad del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, próxima a la viscosidad del mortero que comprende sólo el aditivo Add 1 y es menor que la viscosidad inicial del mortero que comprende sólo el aditivo Add 2. Además, el tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende los aditivos Add 1 y Add 2 es, de manera ventajosa, claramente inferior al tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende sólo el aditivo Add 1, y es sólo superior en aproximadamente una hora (para una composición dispersante que comprende un 80% en peso del aditivo Add 1) con respecto al tiempo de principio de fraguado del mortero que comprende sólo el Add 2.
Por ello, cuando la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo está comprendida entre el 25% y el 100% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo, se obtiene simultáneamente:
o un asentamiento similar al que se obtendría en el caso en el que sólo se hubiera utilizado el primer aditivo;
o una dosificación de la mezcla fluidificante en la composición hidráulica inferior en más del 50% a la que se obtendría en el caso en el que sólo se hubiera utilizado el primer aditivo;
o un retraso de fraguado inferior en más del 50% al retraso de fraguado que se obtendría en el caso en el que sólo se hubiera utilizado el primer aditivo; y
o una viscosidad inferior en más del 15% a la que se obtendría en el caso en el que sólo se hubiese utilizado el segundo aditivo.
Claims (8)
1. Composición hidráulica que comprende:
- por lo menos un aglutinante hidráulico;
- por lo menos un primer aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un grupo amino-alquilen fosfónico;
- por lo menos un segundo aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un polímero con estructura de peine, un policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico, estando la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo comprendida entre el 30% y el 95% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo.
2. Composición hidráulica según la reivindicación 1, en la que la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo es inferior o igual al 90% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo.
3. Composición hidráulica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer aditivo responde a la fórmula:
en la que:
- R es un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarbonado monovalente que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- los Ri son similares o diferentes entre sí y representan un alquileno como el etileno, el propileno, el amileno, el octileno o el ciclohexeno, o un arileno como el estireno o el metilestireno, conteniendo los Ri eventualmente uno o varios heteroátomos;
- Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono, y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- A es un grupo alquilideno que comprende de 1 a 5 inclusive átomos de carbono;
- los Rj son similares o diferentes entre sí y se pueden seleccionar de entre:
* el grupo A-PO3H2, teniendo A el significado citado anteriormente;
* un grupo alquilo que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y que pueden llevar unos grupos [R-O(Ri-O)n], teniendo R y Ri los significados citados anteriormente;
* y el grupo:
■ designando Rk un grupo tal como Rj;
■ designando B un grupo alquileno que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono;
- "n" es un número mayor o igual a 0;
- "r" es la suma de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por el conjunto de los Rj;
- "q" es el número de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por Q;
- la suma "r+q" está comprendida entre 1 y 10;
- "y" es un número entero comprendido entre 1 y 3;
- Q, N y los Rj pueden formar juntos uno o varios ciclos, pudiendo este o estos ciclos contener además uno o varios heteroátomos diferentes.
4. Hormigón que comprende una composición hidráulica según una de las reivindicaciones 1 a 3 amasada con agua.
5. Mezcla fluidificante para aglutinante hidráulico que comprende por lo menos un primer aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un grupo amino-alquilen fosfónico, y por lo menos un segundo aditivo reductor de agua que comprende por lo menos un polímero con estructura de peine, un policarboxilato de polióxido de alquileno metacrílico, estando la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo comprendida entre el 30% y el 95% de la concentración en peso de extracto seco del primer aditivo.
6. Mezcla fluidificante según la reivindicación 5, en la que la concentración en peso de extracto seco del segundo aditivo es inferior o igual al 90% de la concentración de extracto seco del primer aditivo.
7. Mezcla fluidificante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en la que el primer aditivo responde a la fórmula:
en la que:
- R es un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarbonado monovalente que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- los Ri son similares o diferentes entre sí y representan un alquileno como el etileno, el propileno, el amileno, el octileno o el ciclohexeno, o un arileno como el estireno o el metilestireno, conteniendo los Ri eventualmente uno o varios heteroátomos;
- Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono, y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- A es un grupo alquilideno que comprende de 1 a 5 inclusive átomos de carbono;
- los Rj son similares o diferentes entre sí y se pueden seleccionar de entre:
* el grupo A-PO3H2, teniendo A el significado citado anteriormente;
* un grupo alquilo que comprende de 1 a 18 inclusive átomos de carbono y que pueden llevar unos grupos [R-O(Ri-O)n], teniendo R y Ri los significados citados anteriormente;
* y el grupo:
■ designando Rk un grupo tal como Rj;
■ designando B un grupo alquileno que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono;
- "n" es un número mayor o igual a 0;
- "r" es la suma de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por el conjunto de los Rj;
- "q" es el número de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por Q;
- la suma "r+q" está comprendida entre 1 y 10;
- "y" es un número entero comprendido entre 1 y 3;
- Q, N y los Rj pueden formar juntos uno o varios ciclos, pudiendo este o estos ciclos contener además uno o varios heteroátomos diferentes.
8. Mezcla fluidificante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en la que el primer aditivo responde a la fórmula:
^C H 2 -P 03 H 2
[M]p[Q(-N)y]
a: h 2- p 03H2
en la que:
- M es un grupo hidrocarbonado, lineal o ramificado que comprende eventualmente uno o varios heteroátomos;
- Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 inclusive átomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroátomos;
- "p" es el número de los grupos [M] llevados por Q, estando p comprendido entre 1 y 10; y
- "y" es un número entero comprendido entre 1 y 3.
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