ES2909144T3 - Suspensión espesa de sellado y membrana impermeabilizante cementosa flexible producida a partir de ella - Google Patents

Suspensión espesa de sellado y membrana impermeabilizante cementosa flexible producida a partir de ella Download PDF

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Abstract

Una composición para sellar suspensiones espesas que comprende: (i) de 2 a 15% en peso de aglutinante hidráulico (ii) de 40 a 77% en peso de arena de sílice (iii) de 15 a 20% en peso de polímero (iv) de 5 a 20% en peso de polvo de piedra caliza (v) de 0 a 7% en peso de uno o más aditivos caracterizado porque el componente aglutinante hidráulico comprende cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos y el polímero se selecciona del grupo que consiste en polímero de acetato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-etileno, copolímero de acetato de vinilo-éster de vinilo y/o copolímero de acetato de vinilo-éster-etileno, los monómeros de éster de vinilo en cada caso se seleccionan del grupo que consiste en laurato de vinilo, pivalato de vinilo y versatatos de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico-etileno, copolímero de estireno- butadieno, copolímero de estireno-éster acrílico y copolímero de acrilato de estireno, los ésteres acrílicos en cada caso son ésteres con alcoholes ramificados o lineales que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente el polímero se selecciona del grupo que comprende copolímero de acrilato de estireno, acetato de polivinilo, copolímero de estireno-butadieno o mezclas de los mismos en forma líquida o de polvo.

Description

DESCRIPCIÓN
Suspensión espesa de sellado y membrana impermeabilizante cementosa flexible producida a partir de ella
Resumen
La presente invención se refiere a nuevas suspensiones espesas de cemento que permanecen flexibles después del endurecimiento.
Campo de la invención
Las suspensiones espesas impermeabilizantes cementosas o los revestimientos de sellado de tipo suspensión espesa se utilizan ampliamente en la industria de la construcción. Por lo general, se utilizan para impermeabilizar y proteger superficies tales como la mampostería o el hormigón y los cuerpos recubiertos de solado o baldosas contra la penetración del agua y otras influencias ambientales.
Antecedentes de la invención
Los revestimientos inventivos se pueden utilizar como agente de revestimiento para producir revestimientos resistentes al agua, caracterizados porque la suspensión espesa de revestimiento contiene uno o más aglutinantes minerales, uno o más polímeros basados en caucho o caucho sintético, uno o más agentes de relleno y, opcionalmente, uno o más aditivos que pueden ser necesarios para afinar las características específicas del producto final.
El término "cementante" se refiere a los componentes que contienen aglutinantes minerales hidráulicos. El término "aglutinante mineral", como se utiliza en la presente memoria, se refiere a los cementos de silicato de calcio, a los cementos Portland ordinarios, a los cementos puzolánicos, a los cementos de aluminato, a los cementos de sulfoaluminato de calcio, al cemento de escoria, al cemento blanco Portland, al cemento de albañilería, al cemento impermeable, a las mezclas de los diferentes tipos de cemento y a los materiales aglutinantes hidráulicos similares. Los cementos puzolánicos contienen material silíceo o silíceo y aluminoso de, por ejemplo, origen volcánico, tales como cenizas volcánicas o piedra pómez, o se obtienen a partir de arcillas, esquisto bituminoso calcinado o roca sedimentaria, pero también de fuentes industriales tales como las cenizas volantes, por citar sólo algunos de los materiales que se utilizan como aditivo en las mezclas de construcción con propiedades de aglutinante hidráulico.
En el caso de que el aglutinante mineral comprenda una mezcla de diversos tipos de aglutinantes hidráulicos, las mezclas son preferentemente de cemento de aluminato de calcio y/o sulfoaluminato con cemento de alto horno, cementos de relleno o incluso mezclas con hidrato de cal o yeso o cemento Portland ordinario. El término "cemento de aluminato de calcio" (CAC), como se utiliza en la presente memoria, pretende incluir aquellos materiales cementantes que normalmente se entienden en la técnica que contienen como constituyente principal aluminato monocálcico (CaO xAhO3). Esto incluiría el cemento de alta alúmina (HAC), el cemento de aluminato de calcio y muchos otros tipos de cemento aluminoso disponibles en el mercado. En la técnica se entiende que e1HAC contiene más del 15% de aluminato monocálcico. El término "cemento de sulfoaluminato de calcio" (CSA), como se utiliza en la presente memoria, pretende incluir aquellos materiales cementantes que normalmente se entienden en la técnica como cementos especiales utilizados para el fraguado rápido, el desarrollo de alta resistencia temprana y la compensación de la contracción. En particular, los cementos de sulfoaluminato de calcio contienen más del 15% de sulfato de tetracalcio. Esto da al cemento de sulfoaluminato de calcio la capacidad de alcanzar una alta resistencia temprana y un desarrollo progresivo continuo de la resistencia hasta valores muy altos (es decir, 60 MPa a los 28 días). Su temperatura de producción en el horno suele ser unos 200 °C inferior a la del cemento Portland ordinario, lo que lo convierte en un cemento denominado de "bajo consumo".
Típicamente se puede utilizar látex o caucho natural o sintético como dispersión polimérica en la composición inventiva. El látex es generalmente una dispersión acuosa de polímero, en la que el polímero se puede seleccionar entre cauchos naturales o sintéticos. Los cauchos sintéticos comprenden polímeros basados, por ejemplo, en acrilatos de estireno o estireno y 1,3-butadieno (caucho de estireno-butadieno; s Br ). Otros cauchos sintéticos son caucho de butadieno, neopreno, cauchos de polisulfuro (tales como tiokoles), caucho de butilo y siliconas. Otros polímeros tales como poli acetato de vinilo ((C4H6O2)n) que se prepara por medio de la polimerización del monómero de acetato de vinilo (VAC; polimerización vinílica de radicales libres del monómero acetato de vinilo) y acetato de vinilo de etileno (también conocido como EVA) es el copolímero de etileno y acetato de vinilo. El porcentaje en peso de acetato de vinilo suele variar entre el 10 y el 40%, el resto es etileno, estireno butadieno carboxilado (XSB) y otros terpolímeros o polímeros compuestos por tres unidades monoméricas diferentes. El caucho sintético basado en la química del acrilato de estireno o cualquier otro tipo de elastómero artificial se sintetiza principalmente a partir de subproductos del petróleo. Para la fabricación de cauchos sintéticos se utilizan diferentes monómeros. El s Br , el VAC, el EVA, el acrilato de estireno (SA), el poliuretano (PU) y sus combinaciones se utilizan habitualmente en el segmento de la impermeabilización. También son comunes los acrilatos de estireno que utilizan estireno y tipos específicos de acrilatos como el acrilato de n-butilo (nBA), el acrilato de etilo hexilo (EHA) y el acrilato de metilo (MMA). Un elastómero es un material que tiene la propiedad de poder estirarse a gran distancia y, sin embargo, recuperar su forma original una vez liberada la tensión. Por lo tanto, los materiales elásticos volverán a su tamaño y forma anteriores sin sufrir deformaciones permanentes.
Los rellenos típicamente utilizados en la composición inventiva son arenas finas de cuarzo de un tamaño de grano entre 0,09 y 1 mm, polvo de piedra de cal de un tamaño de grano entre 2 y 130 pm, hidrato de sílice de calcio entre 0,1 y 1 mm, esferas de vidrio sinterizado entre 0,05 y 0,6 mm o cualquier otro relleno comparable que los expertos en la técnica elegiría.
La composición además puede contener aditivos. Los aditivos se pueden seleccionar entre una amplia variedad de sustancias y compuestos utilizados para modificar las propiedades físicas y químicas de las suspensiones espesas impermeabilizantes. Espesantes minerales como bentonita, espesantes acrílicos, espesantes de PU, espesantes de emulsión hinchable en álcali modificada hidrofóbicamente (HASE), éter celulósico, éter de almidón, antiespumantes, aditivos hidrofobizantes, retardadores tales como ácidos de frutas o gluconato de sodio y/o aceleradores como el formiato de calcio, agentes de reticulación como butanedioldiacrilato, alilmetacrilato, diacetonaacrilamida, 2-acetoxietilmetacrilato, glicidilmetacrilato, metilmetacrilato o silano y activadores, por nombrar algunos. Como activadores son preferentes los activadores alcalinos, tales como hidróxido de calcio, hidróxido de sodio, cemento Portland ordinario o compuestos de silicato solubles en agua seleccionados entre silicato de sodio, silicato de potasio, vidrio de agua, silicato de aluminio, silicato de calcio, ácido silícico, metasilicato de sodio, metasilicato de potasio y mezclas de dos o más de estos componentes. Generalmente, los compuestos de silicato solubles en agua se seleccionan entre los metasilicatos alcalinos de la fórmula m SiÜ2 - n M2O, en la que M es Li, Na, K y NH4 , preferentemente Na o K, o una mezcla de ellos, m y n se refieren a moles y la relación m:n está en el intervalo de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 4, preferentemente de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 3,8 y más preferentemente de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 3,6. La selección de aditivos se puede completar además con cualquier otro aditivo conocido por los expertos en la técnica.
Típicamente, los revestimientos impermeabilizantes cementosos de tipo suspensión espesa se utilizan en la industria de la construcción o de la edificación para el sellado y la protección de las superficies de cualquier tipo de estructuras artificiales o de construcción por medio del revestimiento de dichas estructuras con composiciones impermeabilizantes de tipo suspensión espesa que después de la hidratación y el endurecimiento forman membranas. Las membranas resultantes protegen las estructuras subyacentes e impiden la penetración de agua y otras soluciones acuosas, otros líquidos no acuosos y/o gases tales como dióxido de carbono o dióxido de azufre. Además, las membranas impermeabilizantes de tipo suspensión espesa de cemento también se utilizan debajo de las baldosas y losas de piedra u otros materiales, por ejemplo, en balcones o terrazas. En estos casos, las membranas impermeabilizantes de tipo suspensión espesa de cemento funcionan no sólo como una membrana impermeabilizante, sino también como una capa de puenteo de grietas y se aplica directamente a la superficie de hormigón, mampostería u otro sustrato. A continuación, se colocan otros revestimientos de baldosas y losas.
Básicamente, las membranas impermeabilizantes de tipo cementoso son productos basados en morteros de cemento fino con proporciones específicas de componentes elastificantes. Los productos se aplican en una o más capas. En numerosos casos se aplican dos capas, entre 0,5 y 10 mm. Los suspensiones espesas cementicios de última generación que cumplen con las normas de la industria [EN 14891 (12/2006), ETa G 022 (6/2005) o EN 1504-2 (7/2004)] comprenden sistemas que contienen más del 10% en peso de cemento. Las membranas impermeabilizantes finales tienen un espesor de más de 1 mm, especialmente de más de 2 mm.
En el negocio de la construcción, el uso de revestimientos de sellado de tipo suspensión espesa basados en aglutinantes minerales, polímeros y rellenos para el revestimiento de sustratos está muy extendido y es común que se utilicen como membranas de impermeabilización. En la mayoría de los casos, las formulaciones impermeabilizantes son composiciones que contienen un componente bituminoso, una emulsión de polímero y betún, una emulsión de polímero puro o polvo de polímero como constituyente flexibilizador. El aglutinante mineral se utiliza generalmente como agente de hidratación y está contenido en las formulaciones en un intervalo de aproximadamente 20 a 50% en peso.
La composición y las formulaciones de revestimiento se describen en el documento US 4746365. Las formulaciones desveladas son composiciones de yeso que contienen cemento aluminoso como sistema aglutinante mineral además con emulsiones de látex añadidas para producir materiales de revestimiento. Estas composiciones aglutinantes están optimizadas para presentar una expansión húmeda reducida y una contracción por secado del producto final. No se desvelan las composiciones aglutinantes basadas en cementos de aluminato de calcio y/o sulfoaluminato de calcio con un contenido global de cemento reducido y su respectiva utilización como suspensiones espesas de sellado flexibles.
Las membranas impermeabilizantes se suministran como polvos de un componente (1K) que contienen polímeros o como formulaciones de dos componentes (2K) que consisten en (i) un componente seco que comprende los constituyentes en polvo o pulverulentos tales como cemento, arena, polvo de piedra caliza, etc. y (ii) un componente húmedo que contiene además polímero y potencialmente aditivos adicionales.
Normalmente, el componente seco (i) de los sistemas de suspensión espesa de sellado 2K contiene:
de 0 a 50% en peso de polvo de piedra de cal;
de 10 a 50% en peso de arena de sílice,
de 30 a 50% en peso de cemento de silicato de calcio, tal como el cemento Portland ordinario,
de 0 a 20% en peso de cemento de aluminato de calcio y
de 0 a 10% en peso de aditivos seleccionados entre uno o más de los agentes antiespumantes, espesantes, activadores, agentes de reticulación, pigmento, fibra, etc.
El componente húmedo (ii) típicamente contiene
de 30 a 70% en peso de polímero,
de 0 a 10% en peso de aditivos seleccionados entre uno o más de los agentes antiespumantes, espesantes, activadores, agentes de reticulación, pigmentos, etc.
Las formulaciones típicas de suspensión espesa de sellado 1K contienen:
de 0 a 40% en peso de polvo de piedra de cal;
de 20 a 75% en peso de arena de sílice,
de 15 a 40% en peso de cemento de silicato de calcio, tal como el cemento Portland,
de 0 a 20% en peso de cemento de aluminato de calcio,
de 0 a 6% en peso de sulfato de calcio, alfa o beta semihidratado
de 0 a 40% en peso de hidróxido de calcio
de 10 -a 40% de peso de polímero,
de 0 a 7% en peso de aditivos seleccionados entre uno o más agentes antiespumantes, espesantes, activadores, reticulantes, pigmentos, retardadores, aceleradores, etc.
El documento WO 2012/038302 proporciona una formulación para revestimientos útiles como revestimientos duraderos y robustos de infraestructuras de transporte de agua. Las formulaciones se componen de aglutinantes minerales, mientras que los ejemplos sólo proporcionan formulaciones a base de cemento Portland. Preferentemente, la composición polimérica es un copolímero de acetato de vinilo y etileno estabilizado con alcohol polivinílico. No se desvelan las composiciones aglutinantes basadas en cementos de aluminato de calcio y/o sulfoaluminato de calcio en combinación con acrilatos de estireno con un contenido global reducido de cemento y su respectiva utilización como suspensiones espesas de sellado flexibles.
El documento WO 2013/050388 desvela formulaciones de materiales de construcción en seco que contienen aglutinantes hidráulicos, cargas y polímeros que se pueden utilizar como masas autonivelantes, adhesivo para baldosas y masas de construcción en general. Las formulaciones se caracterizan además por su contenido de soles de sílice, es decir, partículas coloidales de dióxido de sílice. No se desvelan las composiciones aglutinantes basadas en cementos de aluminato de calcio y/o sulfoaluminato de calcio con un contenido global de cemento reducido y su utilización como suspensiones espesas de sellado flexibles.
El documento US 6.1660113 desvela composiciones de construcción flexibles basadas en aglutinantes minerales y polímeros mixtos de ésteres de vinilo y etileno que se estabilizan por medio de coloides protectores. Para flexibilizar las composiciones de construcción se utilizan copolímeros de etileno de ésteres de vinilo estabilizados con coloides. No se desvelan las composiciones aglutinantes con un contenido reducido de aglutinante a base de cementos de aluminato de calcio y/o sulfoaluminato de calcio con un contenido global reducido de cemento y su utilización como suspensiones espesas de sellado flexibles.
El documento EP 1.306.357 describe un mortero de sellado a prueba de agua con durabilidad mejorada. Esto se consigue por medio de la reducción del contenido de cemento Portland ordinario de forma que no se pueda formar una matriz de hidratación continua. En combinación con polímeros con alta capacidad de hinchamiento se obtiene un material de revestimiento que proporciona características de impermeabilidad y durabilidad.
El documento US 2011/257303 desvela una composición de sellado de fraguado hidráulico que comprende: (i) aglutinante hidráulico 7% en peso, (ii) arena de sílice 30% en peso, (iii) copolímero de acetato de vinilo-étileno-ácido versátil 30% en peso, (iv) carbonato de calcio 13% en peso y (v) aditivos 6% en peso.
El documento WO 2006/094528 desvela una composición que comprende 12% en peso de cemento de aluminato de calcio, 30% en peso de arena de sílice, 30% en peso de copolímero de acetato de vinilo-ácido etileno-versátil, 34% en peso de carbonato de calcio y varios aditivos.
El documento WO2013/086722 desvela una membrana flexible de impermeabilización. Las composiciones a base de cemento comprenden, en general, un 25 a 45% de cemento, un 40 a 70% de arena y un 1 a 6% de polvo de polímero redispersable Las membranas impermeables comprenden un 30 a 50% de cemento Portland, un 30 a 70% de arena, un 30 a 50% de cemento de sulfoaluminato de calcio y un 0,1 a 10% de polvo de polímero redispersable.
Sin embargo, la formulación desvelada no consigue proporcionar suspensiones espesas impermeabilizantes que después de la hidratación permanezcan flexibles, presenten una baja contracción y proporcionen propiedades duraderas de puenteo de grietas.
Sumario de la invención
El sistema aglutinante está formado por cemento y un polvo de polímero en el caso de los sistemas de un componente. El constituyente polimérico es el responsable de la flexibilidad del producto final, en el que la propiedad de puenteo de grietas del producto se consigue o se basa en esta característica. Esta es una de las principales ventajas de las membranas impermeabilizantes flexibles de tipo suspensión espesa frente a los revestimientos impermeabilizantes rígidos convencionales de base mineral. La mejora de la impermeabilidad al agua es otra ventaja de las membranas impermeabilizantes flexibles inventivas.
Estos sistemas aglutinantes de endurecimiento rápido están configurados de forma que se pueda aplicar un mínimo de una, pero al menos dos o más capas de membranas por día antes de la aplicación de los revestimientos superficiales finales, tales como las baldosas, por ejemplo. También es posible utilizar adhesivos para baldosas de secado rápido e incluso aplicar el rejuntado final, todo en un día.
El contenido de polímero necesario para la flexibilidad final y la propiedad de puenteo de grietas de la membrana endurecida de acuerdo con las normas industriales mencionadas anteriormente será superior al 20% en peso. Por lo general, el contenido de polímero está en el intervalo de 25 - 30% en peso, o hasta el 70% en peso.
Las suspensiones espesas impermeabilizantes cementicias se aplican generalmente en dos capas o capas ya sea con pinceles, hisopos, llanas o pulverizadas lo que da como resultado un espesor seco de aproximadamente 1 mm por capa. Las membranas impermeabilizantes de cemento de la invención se suministran como formulaciones de un componente (1K), que contienen polímeros en polvo.
La composición para el sellado de suspensiones espesas de acuerdo con la reivindicación 1 comprende (i) de 2 a 15% en peso de aglutinante hidráulico (ii) de 40 a 77% en peso de arena de sílice (iii) de 15 a 20% en peso de polímero (iv) de 5 a 20% en peso de polvo de piedra caliza (v) de 0 a 7% en peso de uno o más aditivos caracterizados porque el componente de aglutinante hidráulico comprende cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos y el polímero se selecciona del grupo que consiste en polímero de acetato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-etileno, copolímero de acetato de vinilo-éster de vinilo y/o copolímero de acetato de vinilo-etileno, los monómeros de ésteres de vinilo en cada caso se seleccionan del grupo que consiste en laurato de vinilo, pivalato de vinilo y versatatos de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico-etileno, copolímero de estireno-butadieno, copolímero de éster acrílico-estireno y copolímero de acrilato de estireno, los ésteres acrílicos en cada caso son ésteres con alcoholes ramificados o lineales que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente el polímero se selecciona del grupo que comprende copolímero de acrilato de estireno, acetato de polivinilo, copolímero de estireno-butadieno o mezclas de los mismos en forma líquida o en polvo.
Típicamente, las formulaciones de suspensión espesa de sellado de un componente seco (1k) se mezclan además con agua, lo que da como resultado de 15 a 40% en peso, preferentemente de 20 a 30% en peso de composiciones de suspensión espesa de sellado 1K.
Descripción de la invención
La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjunto.
El alto contenido de cementos de silicato de calcio en las suspensiones espesas impermeabilizantes clásicas, como se ha descrito anteriormente, contraviene la alta flexibilidad de la membrana impermeabilizante seca resultante. Para conseguir las flexibilidades exigidas, son necesarios contenidos muy elevados de polímero. En general, se acepta que los altos contenidos de cemento de silicato de calcio son responsables de un secado rápido debido a la unión del agua contenida a través de la hidratación inherente o el curado de los componentes de cemento de las suspensiones espesas de impermeabilización. También la adhesión de la suspensión espesa impermeabilizante a las estructuras o sustratos subyacentes parece estar positivamente influenciada por los altos contenidos de silicato de calcio.
Las mediciones de difracción de rayos X revelaron que el recambio de cemento en las composiciones de suspensión espesa impermeabilizante de cemento que contienen 50% en peso de cemento de silicato de calcio (Portland CEMI) y 28% en peso de polímero después de 24 horas y 7 días es inferior al 1% en peso. El alto contenido de cemento y la baja tasa de rotación del cemento en los sistemas tradicionales de suspensión espesa impermeabilizante de cemento da como resultado un alto grado de fragilidad después de la hidratación y una fuerte contracción de la membrana final endurecida.
Los cementos CSA estándar se caracterizan por la formación temprana y rápida de ettringita que es responsable del desarrollo de la resistencia de dichos cementos CSA. La utilidad de los cementos CSA se limita generalmente a aplicaciones especiales, tales como solados, adhesivos para baldosas, etc. Los usos para aplicaciones constructivas se han visto obstaculizados por la falta de durabilidad de las aplicaciones constructivas resultantes y la inestabilidad bajo alta presión de agua o la aplicación prolongada sumergida bajo el agua.
Los déficits y desventajas de la técnica previa se pueden superar por medio de la presente invención como se describe en la presente memoria.
El sistema aglutinante inventivo se compone de cemento y de un polvo de dispersión polimérica seco en el caso de los sistemas de un solo componente. Se requiere una relación polímero/cemento de > 0,6 de la suspensión espesa resultante para obtener la flexibilidad exigida para fines de sellado en el negocio de la construcción. La flexibilidad es una propiedad de las membranas impermeabilizantes que sirve esencialmente para el potencial de puenteo de grietas superficiales en el soporte o sustrato sobre el que se aplicó la membrana de acuerdo con las normas europeas EN 14891, EN 1504-2, la Guía de Aprobación Técnica Europea (ETAG) 022 parte 1, la certificación alemana de la autoridad de control de la construcción (abP, allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis) y la norma DIN 18195 (norma de acuerdo con el Instituto Alemán de Normas "Deutsches Institut für Normung e.V.).
El problema a resolver por la presente invención era proporcionar una formulación mejorada para suspensiones espesas estables y flexibles, preferentemente membranas impermeables en las que los revestimientos finales curados tienen una fragilidad y una capacidad de contracción reducidas. Por lo tanto, las suspensiones espesas impermeabilizantes inventivas son ideales para proporcionar impermeabilizaciones y revestimientos con una propiedad superior de puenteo de grietas. La elección del tipo de cemento influye sustancialmente en las propiedades del producto final, es decir, en las membranas de impermeabilización curadas. La sustitución y/o el reemplazo de las cantidades de cemento de silicato de calcio por cemento de sulfoaluminato de calcio o de aluminato de calcio en las formulaciones de la suspensión espesa de sellado tuvieron efectos sorprendentes con respecto a la fragilidad del producto curado. En particular, la reducción del contenido de cemento por debajo del 10% en peso reduce sustancialmente la fragilidad y el comportamiento de contracción del material. Los cementos de sulfoaluminato de calcio y de aluminato de calcio como componente cementicio de la membrana impermeabilizante inventiva dan lugar a un producto con mayor durabilidad, flexibilidad y resistencia al agua y estabilidad en comparación con las suspensiones espesas impermeabilizantes basadas principalmente en cementos Portland ordinarios. El componente aglutinante hidráulico inventivo puede comprender hasta un 100, 95, 90, 85, 80, 75 o 70% en peso de cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos.
Además, la elección y el tamaño de grano de los rellenos minerales también tienen una influencia sustancial en el comportamiento de secado, curado y flexibilidad de la membrana.
El polímero o látex en polvo se selecciona del grupo que consiste en polímero de acetato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo y etileno, copolímero de acetato de vinilo y éster de vinilo y/o copolímero de acetato de vinilo y etileno, los monómeros de éster de vinilo en cada caso se seleccionan del grupo que consiste en laurato de vinilo, pivalato de vinilo y versatato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo y éster acrílico, copolímero de acetato de vinilo y éster acrílico y etileno, copolímero de estireno-butadieno y copolímero de estireno-éster acrílico, los ésteres acrílicos en cada caso son ésteres con alcoholes ramificados o lineales que contienen de 1 a 10 átomos de carbono. Preferentemente, el polvo de látex se selecciona del grupo que comprende copolímero de acrilato de estireno, acetato de polivinilo, copolímero de estireno-butadieno o mezclas de los mismos.
Otra ventaja de las formulaciones inventivas es la reducida cantidad de aditivos necesarios para obtener una funcionalidad óptima. Por ejemplo, las formulaciones secas resultantes basadas en las recetas inventivas se pueden almacenar fácilmente durante períodos de tiempo más largos sin necesidad de añadir aditivos antiaglomerantes adicionales como en las formulaciones convencionales. Esto tiene efectos beneficiosos en la reducción de los costos de fabricación.
Se descubrió que una buena absorción de los aditivos de secado por pulverización, como el alcohol polivinílico, los sulfonatos o los policarboxilatos y los emulsionantes, es fundamental para una resistencia a la humedad adecuadamente alta del polímero utilizado en la formulación. Especialmente los polímeros dispersantes con un alto contenido de aditivos de secado por pulverización sensibles al agua, del 3 al 15% en peso, presentan una alta absorción en la superficie de los cementos de sulfoaluminato de calcio y de aluminato de calcio. La capacidad de absorción se puede determinar por medio de la medición del contenido orgánico total de la formulación de prueba con o sin los respectivos aditivos de secado por aspersión en las emulsiones de cemento. Para el análisis del contenido orgánico total se prepara la formulación de prueba y después de cinco minutos se separa el líquido del sólido por alta presión a través de un filtro. En el líquido resultante se determina el contenido de carbono orgánico con un analizador de carbono orgánico total (COT) conforme a los requisitos de la norma DIN EN 1484 con el correspondiente equipo de combustión.
La capacidad de absorción de los cementos de aluminato de calcio se encuentra en el intervalo de 50 a 80% en peso, mientras que la capacidad de absorción del cemento Portland se encuentra en el intervalo de 10 a 25% en peso.
Para la selección de un tipo de cemento adecuado y útil en las membranas impermeabilizantes flexibles de cemento reducido, la capacidad de absorción del cemento es crucial. Son preferentes los cementos con altas tasas de absorción.
Se ha demostrado que los cementos de sulfoaluminato de calcio con bajos contenidos de sulfato de calcio, preferentemente mezclas libres de sulfato de calcio, son superiores para su uso en formulaciones de suspensión espesa de sellado altamente reducidas en cemento y tienen muy buenas propiedades de absorción.
Las suspensiones espesas impermeabilizantes cementosas inventivas también se pueden utilizar para producir o fabricar membranas impermeabilizantes estables y altamente flexibles. Dichas membranas impermeables pueden contener opcionalmente un tejido base o una matriz que se reviste por uno o ambos lados con la composición inventiva como revestimiento para formar una barrera no permeable. Dichas membranas impermeabilizantes pueden estar compuestas por una o más capas de cada una de las suspensiones espesas impermeabilizantes de cemento y/o tejido base o matriz y constituir una membrana de una o múltiples capas. Alternativamente, las membranas impermeabilizantes flexibles se pueden preparar por medio de la sumersión de un tejido o matriz de base en un lecho de suspensión espesa impermeabilizante de cemento, la suspensión espesa se extiende uniformemente por lo que la suspensión espesa y el tejido o matriz de base se combinan y forman una única lámina o elemento similar al papel pintado. Estas membranas impermeabilizantes se pueden utilizar en diversas aplicaciones de construcción y arquitectura. Este tipo de membranas suelen estar diseñadas para su instalación directa, con o sin combinación con otras capas o materiales para proporcionar una barrera impermeable. La tela base o matriz se puede seleccionar entre fibras naturales o poliméricas tejidas, de punto o no tejidas, fibras de vidrio, un revestimiento adhesivo polimérico y, opcionalmente, un revestimiento polimérico en uno o ambos lados de la tela base. Las membranas impermeables flexibles resultantes se pueden fabricar o prefabricar en forma de lámina o papel pintado de calidad controlada y almacenarse para su uso posterior. Esta lámina prefabricada se puede utilizar como papel pintado para proporcionar, por ejemplo, un subsuelo de uso inmediato para su posterior alicatado sin necesidad de esperar varias horas de secado antes de poder aplicar el adhesivo para baldosas, como se requiere para las suspensiones espesas impermeabilizantes estándar.
En un aspecto, la invención se refiere a una composición para sellar suspensiones espesas que comprende: (i) de 2 a 15% en peso de ligante hidráulico (ii) de 40 a 77% en peso de arena de sílice (iii) de 15 a 20% en peso de polímero (iv) de 5 a 20% en peso de polvo de piedra caliza (v) de 0 a 7% en peso de uno o más aditivos caracterizados porque el componente de ligante hidráulico comprende cemento de aluminato de calcio cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos y el polímero se selecciona del grupo que consiste en polímero de acetato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-etileno, copolímero de acetato de vinilo-éster de vinilo y/o copolímero de acetato de vinilo-éster-etileno, los monómeros de éster de vinilo en cada caso se seleccionan del grupo que consiste en laurato de vinilo, pivalato de vinilo y versatatos de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico-etileno, copolímero de estireno-butadieno, copolímero de estireno-éster acrílico y copolímero de acrilato de estireno, los ésteres acrílicos en cada caso son ésteres con alcoholes ramificados o lineales que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente el polímero se selecciona del grupo que comprende copolímero de acrilato de estireno, acetato de polivinilo, copolímero de estireno-butadieno o mezclas de los mismos en forma líquida o en polvo.
Ejemplos
Se probaron diferentes tipos de cemento en una mezcla de arena y piedra caliza (Cemento Portland Ordinario (OPC), CSA (Belith), HAC (i) (por ejemplo, Ternal® blanco) HAC (ii) (Ternal® RG-S) y Ha C (iii) (Istra 40). El sistema espesante utilizado fue una combinación de éteres de celulosa y almidón. Como sistema retardador se utilizó una combinación de ácido tartárico y cítrico. El tiempo de apertura se ajustó a través del sistema de retardación para que estuviera entre 45 y 60 minutos. Se probaron dos concentraciones de cemento (5% en peso y 3% en peso de HAC, CAC, CSA)
La formulación individual de las mezclas de suspensión espesa ensayadas de las muestras 1 a 13 se llevó a cabo de acuerdo con las siguientes recetas: (las formulaciones 9,11 y 13 no son conformes a la invención)
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Se produjeron películas de un espesor de 2,4 mm por medio de un rascador sobre una lámina de Teflón, como se ilustra en la Figura 1. Tras el secado (7 días), las películas se almacenaron sumergidas en agua durante 14 días. Durante este tiempo se observó la cohesión y la lixiviación de las películas.
Pruebas de lixiviación:
El comportamiento de lixiviación se comprobó por medio del almacenamiento de las películas sumergidas en agua durante un máximo de 14 días.
Los diferentes tipos de película muestran diferentes características de lixiviación. El grado de lixiviación se evaluó por la intensidad de coloración del agua residual.
La Muestra 1, película fabricada con cemento CSA/HAC al 5% en peso, no revela ninguna lixiviación. Las Muestras 2 y 4 revelan la lixiviación más fuerte. El comportamiento de lixiviación de la Muestra 3 se encuentra entre el resultado de lixiviación de la Muestra 1 y 4 tras la inspección visual (Fig. 2).
Prueba manual de flexibilidad y cohesión
Se produjo una película como la que se muestra en la Fig. 1. Tras el secado en condiciones normales (23°C/50% de humedad relativa durante 7 días), la película se clasificó a mano por medio del enrollado y estirado manualmente la membrana resultante.
Las pruebas de cohesión demostraron buenas propiedades de flexibilidad (Fig. 4) y buenas propiedades de cohesión (Fig.5) tras el almacenamiento en húmedo, como se confirmó en las pruebas manuales.
Las Muestras de película 5 a 8 tienen un contenido de cemento del 3% en peso de cemento CSA/HAC. La lixiviación observada es más fuerte que en las muestras 1 a 4. Sólo la Muestra 5 con cemento CSA no muestra lixiviación.
La cohesión de la película 6 y 8 es débil, mientras que las propiedades de cohesión de las películas 5 y 7 son buenas.
En conclusión, la tasa de absorción con el cemento CSA es mejor en el campo y permite formulaciones reducidas de cemento inferiores al 5% en peso de cemento con una estabilidad de agua suficiente.
Prueba de puenteo de grietas
Se fabricó un prisma de mortero con un hilo de acero integrado y se secó durante 28 días. Tras el secado, se aplicó la membrana impermeabilizante en dos capas de aproximadamente 1,2 mm de espesor por capa. Tras el secado de la membrana impermeabilizante durante 28 días en condiciones normales (23 °C/50% de Hr ) se llevó a cabo la prueba de puenteo de grietas.
En un periodo de tiempo de aproximadamente 15 minutos se produjo lentamente una grieta de 0,4 mm por medio de un tornillo en un equipo estándar de puenteo de grietas. Las dimensiones de las grietas se midieron por medio de una lupa o un cristal de aumento con una escala integrada. La grieta se fijó durante 24 horas y se observó el comportamiento de las propiedades de puenteo de grietas de la membrana impermeabilizante aplicada. La prueba se consideró superada cuando no se observó ninguna grieta en la membrana después del periodo de observación. En caso contrario, si la membrana impermeabilizante se agrieta o se desgarra sobre la grieta basada en el mortero después del tiempo de evaluación, la prueba se considera fallida.
Membranas impermeables flexibles prefabricadas
Formulación para la suspensión espesa de cemento
OPC 5
CSA 30
HAC (i)
HAC (ii)
HAC (iii)
Hemihidrato alfa
Arena de cuarzo 0,06 a 0,2mm 333
Arena de cuarzo 0 a 0.355mm 130
Arena de cuarzo 0,2 a 0,6mm 152
piedra caliza en polvo (Omyacarb 15AL) 103 Antiespumante en polvo (Vinapor DF9010) 2
Espesante acrílico (Rheovis HS 1980) 0,4
(malla de la dispersión de acrilato de estireno (Acronal 5442) (50% de contenido sólido) 460 Antiespumante líquido (Foamaster SI2213) 4
vida útil 15 min Flexibilidad y cohesión de la película Muy alta, muy buena Puente de Grietas Estático [mm] 3mm
Película tras el almacenamiento en agua (14d) No hay lixiviación
Las membranas impermeables flexibles prefabricadas o la lámina de papel pintado impermeabilizante de un espesor de hasta 1 mm se produjeron por medio de la sumersión de una malla en un lecho de suspensión espesa de cemento de la formulación descrita anteriormente, seguido por la extensión de la suspensión espesa en una membrana fina y uniforme como se ilustra en la Figura 7. Tras el secado (7 días), la membrana o película única (Fig. 8) se aplicó sobre una superficie mediante el uso de un adhesivo, como se ilustra en la Figura 9. La membrana ofrece excelentes propiedades de puenteo de grietas, como se ilustra en la Figura 10.
Breve descripción de los dibujos
Fig.1: Preparación de la película mediante el uso de un rascador con una muesca de 2,4 mm
Fig. 2: Resultados de la prueba de lixiviación de películas de CSA al 5% en peso almacenadas en agua Fig. 3: Resultados de la prueba de lixiviación de películas de CSA al 3% en peso almacenadas en agua Fig. 4: Prueba de Flexibilidad; (a) Aprobada, (b) Reprobada
Fig. 5: Prueba de Cohesión Manual; (a) Aprobada, (b) Reprobada
Fig. 6: Prueba de Puenteo de Grietas; (a) Aprobada, (b) Reprobada
Fig. 7: Suspensión espesa impermeabilizante de cemento y matriz
Fig. 8: Membranas impermeables flexibles prefabricadas
Fig. 9: Uso de membranas impermeables flexibles prefabricadas
Fig. 10: Propiedades de puenteo de grietas de la lámina de papel pintado

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una composición para sellar suspensiones espesas que comprende:
(i) de 2 a 15% en peso de aglutinante hidráulico
(ii) de 40 a 77% en peso de arena de sílice
(iii) de 15 a 20% en peso de polímero
(iv) de 5 a 20% en peso de polvo de piedra caliza
(v) de 0 a 7% en peso de uno o más aditivos
caracterizado porque el componente aglutinante hidráulico comprende cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos y el polímero se selecciona del grupo que consiste en polímero de acetato de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-etileno, copolímero de acetato de vinilo-éster de vinilo y/o copolímero de acetato de vinilo-éster-etileno, los monómeros de éster de vinilo en cada caso se seleccionan del grupo que consiste en laurato de vinilo, pivalato de vinilo y versatatos de vinilo, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico, copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico-etileno, copolímero de estirenobutadieno, copolímero de estireno-éster acrílico y copolímero de acrilato de estireno, los ésteres acrílicos en cada caso son ésteres con alcoholes ramificados o lineales que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, preferentemente el polímero se selecciona del grupo que comprende copolímero de acrilato de estireno, acetato de polivinilo, copolímero de estireno-butadieno o mezclas de los mismos en forma líquida o de polvo.
2. Una composición como la de la reivindicación 1, en la que el componente aglutinante hidráulico comprende hasta un 100, 95, 90, 85, 80, 75 o 70% en peso de cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio o mezclas de los mismos.
3. Una composición como la de la reivindicación 1 o 2, en la que el componente aglutinante hidráulico comprende hasta un 80, preferentemente hasta un 85% en peso de cemento de sulfoaluminato de calcio y no contiene cemento Portland.
4. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el componente aglutinante hidráulico puede contener además cemento Portland.
5. Una composición de la reivindicación 4 en la que el cemento Portland y el cemento de sulfoaluminato de calcio están presentes en una proporción de 0,5 a 0,1.
6. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en la que el cemento de aluminato de calcio y el cemento de sulfoaluminato de calcio están presentes en una proporción de 1:5.
7. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la relación entre el polímero y el componente aglutinante hidráulico es mayor que 1.
8. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además uno o más componentes de reticulación, tales como sales solubles de cationes multivalentes como el calcio, el aluminio o el zinc.
9. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además uno o más componentes puzolánicos.
10. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además un activador alcalino seleccionado entre uno de hidróxido de calcio, hidróxido de sodio, cemento Portland ordinario o compuestos de silicato solubles en agua.
11. Una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que no contiene aditivos antiaglomerantes.
12. El uso de las composiciones de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en un proceso o procedimiento de fabricación de una membrana impermeable flexible.
13. Membrana impermeable flexible obtenida por un proceso o procedimiento que utiliza una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
14. El uso de las composiciones de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 como revestimiento flexible o membrana impermeabilizante para estructuras de hormigón o mampostería.
15. Membrana impermeable flexible que comprende una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 y una matriz o malla de base seleccionada entre fibras naturales, poliméricas o de vidrio tejidas, de punto o no tejidas.
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