ES2974457T3 - Reducción de la viscosidad de suspensiones de sulfato de aluminio con compuestos de metales alcalinos - Google Patents

Reducción de la viscosidad de suspensiones de sulfato de aluminio con compuestos de metales alcalinos Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere al uso de al menos un compuesto de metal alcalino soluble para ajustar, en particular para reducir, la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio, seleccionándose el metal alcalino entre sodio, potasio y/o litio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Reducción de la viscosidad de suspensiones de sulfato de aluminio con compuestos de metales alcalinos
Campo técnico
La invención se refiere a agentes para el ajuste, en particular para la reducción, de la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio. La invención se refiere además a una suspensión de sulfato de aluminio.
Estado de la técnica
Se conocen muchas sustancias que aceleran la solidificación y el endurecimiento de composiciones de aglutinante mineral. Se conocen, por ejemplo, sustancias que reaccionan fuertemente de manera alcalina, como hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos, silicatos alcalinos, aluminatos alcalinos y cloruros alcalinotérreos.
Sin embargo, se utilizan principalmente aceleradores sin álcalis, en donde han resultado especialmente eficaces, entre otros, los aceleradores a base de suspensiones de sulfato de aluminio y presentan una buena relación precio/rendimiento. Sin embargo, el problema con estos aceleradores es que a medida que aumenta el contenido de sustancia activa, aumentan bruscamente las viscosidades de los aceleradores. Esto dificulta, entre otras cosas, la producción, la dosificación exacta de los aceleradores y la miscibilidad con las composiciones de aglutinante mineral que van a acelerarse.
El documento WO 2005/075381 A1 describe, por ejemplo, un acelerador de solidificación y endurecimiento que comprende hidróxido de aluminio, sulfato de aluminio y ácido orgánico, en donde el acelerador presenta una relación molar de aluminio con respecto a ácido orgánico inferior a 0,65.
El documento EP 0 812 812 B1 divulga dispersiones de aceleradores libres de álcalis que se basan en sulfato de aluminio y una alcanolamina en ausencia de hidróxido de aluminio.
Sin embargo, grandes cantidades de ácidos y alcanolaminas tienen la desventaja de que pueden contaminar el medio ambiente debido a su capacidad de separación por lavado. También son desventajosos debido a su coste.
El documento EP 1878713 A1 (Construction Research and Technology GmbH) describe un acelerador para hormigón proyectado o mortero proyectado en forma de una dispersión acuosa con del 25 al 40 % en peso de sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, en donde la relación molar de aluminio con respecto a sulfato en la dispersión asciende a de 1,35 a 0,70. Además, la dispersión acuosa presenta un estabilizador inorgánico, que comprende un silicato de magnesio en forma de sepiolita. Si se utiliza sepiolita en una proporción del 0,2 - 3 % en peso, resulta de acuerdo con el documento EP 1878713 A1, además de la estabilización de la dispersión en amplios intervalos de las cantidades de aluminio y sulfato previstas, también una viscosidad ventajosa del acelerador de hormigón proyectado.
Sin embargo, es desventajoso en tales aceleradores que para alcanzar el alto contenido de sustancia activa sea necesario añadir hidróxido de aluminio adicional y aumentar la relación de aluminio con respecto a sulfato, lo que es parcialmente indeseable. Esto conduce a que los costes del acelerador son relativamente altos, ya que el hidróxido de aluminio es caro. Además, el silicato de magnesio utilizado como estabilizador en forma de sepiolita si bien es un muy buen estabilizador para aceleradores de hormigón proyectado, sin embargo no ha resultado eficaz sepiolita con respecto a la reducción de la viscosidad. Por el contrario, la adición de sepiolita conduce directamente después de la producción siempre a un aumento de la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio.
Con ello, si bien pueden estabilizarse las suspensiones de sulfato de aluminio con contenido de sustancia activa relativamente alto, sin embargo las viscosidades de tales suspensiones de sulfato de aluminio, en particular directamente después de la producción, no pueden influirse positivamente ni ajustarse de manera dirigida.
En la solicitud de patente del solicitante EP 19207659.4, aún no publicada, pudo mostrarse que puede conseguirse una reducción de la viscosidad de suspensiones de sulfato de aluminio, en parte mediante la adición de compuestos de magnesio.
El documento WO 03/106375 (Construction Research and Technology GmbH) enseña soluciones o dispersiones acuosas de sulfato de aluminio con un contenido de sulfato de aluminio del 30 - 60 % en peso.
El documento CN 104370489 (Hebei Tieyuan Science & Technology Dev Co Ltd.) describe aceleradores libres de álcalis para hormigón proyectado con un contenido del 35 - 50 % en peso de sulfato de aluminio.
El documento EP 0017634 (Boliden AB) divulga soluciones acuosas de sulfato de aluminio como coagulantes.
El documento WO 2009/121123 (Ultimate Nominees Pty Ltd.) trata de suspensiones que contienen sales de sulfato de aluminio y un aditivo mineral seleccionado de sulfato de calcio, caolín, feldespato, bentonita, talco o zeolita.
Sin embargo, con respecto a la reducción de la viscosidad, existe además la necesidad de soluciones con acción mejorada y también de soluciones más rentables.
Por lo tanto, existe además la necesidad de soluciones nuevas y mejoradas, que superen en la medida de lo posible las desventajas mencionadas anteriormente.
Descripción de la invención
La invención se basa en el objetivo de proporcionar soluciones que permitan la producción de suspensiones de sulfato de aluminio con contenido lo más alto posible de sulfato de aluminio con la viscosidad más baja posible. En particular, se consigue una viscosidad baja directamente después de la adición de un compuesto de metal alcalino soluble a la suspensión de sulfato de aluminio y preferentemente se mantiene una viscosidad baja también en momentos posteriores después de la adición de un compuesto de metal alcalino soluble a la suspensión de sulfato de aluminio. Esto en particular, sin influir a este respecto en la relación de aluminio con respecto a sulfato y preferentemente sin alterar la actividad de otros componentes de la suspensión de sulfato de aluminio. En particular, las suspensiones de sulfato de aluminio deben ser adecuadas como aceleradores de solidificación y/o endurecimiento lo más eficaces posibles para una composición que contiene aglutinante mineral, especialmente para hormigón proyectado o mortero proyectado, en donde la suspensión de sulfato de aluminio debe ser adecuada en particular como acelerador de hormigón proyectado. Las soluciones deben ser además en lo posible rentables y fáciles de implementar.
Sorprendentemente, se ha descubierto que el objetivo de acuerdo con la invención puede solucionarse mediante el uso de acuerdo con la reivindicación 1.
Según esto, se usa al menos un compuesto de metal alcalino soluble para el ajuste, en particular para la reducción, de la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio.
Como se ha mostrado, mediante el uso de un compuesto de metal alcalino soluble, la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente con contenido constante de sulfato de aluminio y/o puede elevarse significativamente el contenido de sulfato de aluminio con viscosidad constante. Esto significa que pueden producirse de manera sencilla suspensiones de sulfato de aluminio relativamente económicas con alto contenido de sulfato de aluminio y al mismo tiempo viscosidad relativamente baja, que son particularmente adecuadas como aceleradores de solidificación y endurecimiento para hormigón proyectado y mortero proyectado.
El uso del al menos un compuesto de metal alcalino soluble es eficaz a este respecto en particular en el espacio de tiempo de 1 - 48 h, preferentemente 1 - 24 h o 1 -12 h, en particular 2 - 6 h, después de la adición a la suspensión de sulfato de aluminio o después del mezclado de todos los componentes para producir la suspensión de sulfato de aluminio, en cuanto a una reducción de la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio. Una ventaja particular es que se mitigan los picos de viscosidad, tal como pueden producirse en las primeras horas después de la producción de suspensiones de sulfato de aluminio, lo que es una ventaja para una producción económica.
Además se ha mostrado que el compuesto de metal alcalino soluble es eficaz también en momentos posteriores, en particular 1 - 3 meses después de la adición a la suspensión de sulfato de aluminio, como medio para el ajuste, en particular para la reducción, y/o para el mantenimiento de la viscosidad. Esto especialmente con suspensiones de sulfato de aluminio con una proporción de > 34 % en peso de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3).
Debido al uso de un compuesto de metal alcalino soluble, puede evitarse una modificación de la relación de aluminio con respecto a sulfato con selección adecuada. Con el uso de aluminatos de metales alcalinos puede elevarse sin embargo también el contenido de Al en la suspensión, que en su mayoría, pero no siempre es ventajoso.
Los compuestos de metales alcalinos de Na, K y Li pueden mostrar una mayor actividad que los compuestos de magnesio. Además, los compuestos de Na y K son económicos en relación con otros compuestos químicos, de modo que se consigue una excelente relación precio/rendimiento. No resultan problemas mediante precipitaciones en caso de altas concentraciones, como pueden producirse, por ejemplo, cuando se utilizan compuestos de magnesio (precipitación de sulfato de magnesio).
Además, el compuesto de metal alcalino soluble puede combinarse fácilmente con silicatos de magnesio convencionales y de acción estabilizadora, en particular con sepiolita, sin que se alterara la actividad del compuesto de metal alcalino soluble. Por ejemplo, en una suspensión de sulfato de aluminio, si es necesario, pueden usarse un silicato de magnesio, en particular sepiolita, en combinación con el compuesto de metal alcalino soluble, con lo que pueden obtenerse suspensiones de sulfato de aluminio especialmente estables con un alto contenido de sustancia activa y baja viscosidad.
Además, en caso necesario, puede prescindirse de sustancias potencialmente problemáticas y/o costosas, tal como alcanolaminas, ácidos carboxílicos, hidróxido de aluminio. Esto sin pérdidas significativas en términos de acción de aceleración.
Otros aspectos de la invención son objeto de otras reivindicaciones independientes. Formas de realización particularmente preferentes de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Modos para la realización de la invención
En un primer aspecto, la invención se refiere al uso al menos de un compuesto de metal alcalino soluble para el ajuste, en particular para la reducción, de la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio. Pueden usarse mezclas de dos o más compuestos de metales alcalinos solubles, sin embargo, ya por motivos prácticos, por regla general se prefiere el uso de un compuesto de metal alcalino.
Una "suspensión de sulfato de aluminio" es una mezcla heterogénea de sustancias constituida por un líquido, en particular agua, y partículas de sulfato de aluminio distribuidas finamente en éste. Preferentemente se trata de una suspensión acuosa de sulfato de aluminio. Además del sulfato de aluminio en forma de partículas, una parte del sulfato de aluminio también puede estar presente en forma disuelta y/o transformada químicamente, en particular en la suspensión acuosa de sulfato de aluminio. Una forma transformada químicamente de sulfato de aluminio es, por ejemplo, jurbanita (AOHSO4 ■ 5 H2O). Por consiguiente, en este caso, una suspensión de sulfato de aluminio no es una solución pura, sino que siempre están presentes partículas finamente distribuidas de sulfato de aluminio en la fase líquida, en particular agua. Adicionalmente al líquido y al sulfato de aluminio, la suspensión de sulfato de aluminio puede contener otros componentes, que pueden estar presentes en forma disuelta y/o sólida.
De manera especialmente preferente, la suspensión de sulfato de aluminio es un acelerador de solidificación y/o endurecimiento para un aglutinante mineral, en particular un acelerador de hormigón proyectado. De manera correspondiente, el compuesto de metal alcalino soluble se usa preferentemente para el ajuste de la viscosidad de un acelerador de solidificación y/o endurecimiento que se basa en una suspensión de sulfato de aluminio para una composición que contiene aglutinante mineral, en particular cemento, en donde la suspensión de sulfato de aluminio es preferentemente un acelerador de hormigón proyectado, en particular para hormigón proyectado o mortero proyectado.
El término "acelerador de solidificación y/o endurecimiento" representa en particular una sustancia que, en el caso de que se añada a un aglutinante mineral y se compare con una muestra en blanco sin sustancia añadida o sin acelerador, conduce a un aumento de la resistencia a la compresión del aglutinante mineral después de un punto de tiempo definido después del mezclado, en particular en un punto de tiempo en el intervalo de 2 minutos - 24 horas después del mezclado.
En el presente caso, un "compuesto de metal alcalino soluble" es un compuesto de metal alcalino, que es soluble en agua destilada, que se ajusta a un pH 2 con HCl, a 25 °C y una presión de 100 kPa (1 bar) con al menos 5 g por 1 litro.
El "ajuste de la viscosidad" significa en este caso en particular que la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio se controla y/o ajusta de manera dirigida mediante el compuesto de metal alcalino soluble. En particular, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio se modifica o se reduce mediante la presencia del compuesto de metal alcalino soluble en comparación con una suspensión de sulfato de aluminio que no contiene el compuesto de metal alcalino soluble, sin embargo por lo demás está compuesta de manera idéntica.
La viscosidad se determina en particular según la norma DIN EN ISO 2431:2011. Preferentemente con un vaso ISO n.° 6 o n.° 4 y a una temperatura de 23 °C.
Las proporciones en peso y en mol se refieren, donde no se indique lo contrario, en cada caso a la suspensión de sulfato de aluminio lista para usar después de realizar el ajuste de la viscosidad. La suspensión de sulfato de aluminio lista para usar está diseñada en particular para su uso inmediato como acelerador de solidificación y/o endurecimiento. Por lo tanto, la suspensión de sulfato de aluminio lista para su uso contiene, además del sulfato de aluminio y el líquido, también el al menos un compuesto de metal alcalino soluble así como otros componentes dado el caso existentes.
Preferentemente, la suspensión de sulfato de aluminio está libre de cloruros. A pesar del uso del compuesto de metal alcalino, la suspensión de sulfato de aluminio también está preferentemente libre de álcali o tiene un bajo contenido de álcali.
En la química de la construcción, por libre de álcalis se entiende habitualmente una composición que presenta menos del 1 % en peso de iones alcalinos y/o de metales alcalinos calculados como equivalente de óxido de sodio (Na2O), con respecto al peso total de la composición o la suspensión de sulfato de aluminio. Por bajo contenido de álcali se entiende en este caso una composición que no presenta más del 5 % en peso de iones alcalinos y/o de metales alcalinos calculados como equivalente de óxido de sodio (Na2O), con respecto al peso total de la composición o la suspensión de sulfato de aluminio.
Como equivalente de Na2O se designa la cantidad de peso que resultaría si todos los iones alcalinos (en particular Na y K) se encontraran como Na2O.
En la química de la construcción, libre de cloruros designa habitualmente una composición que presenta menos del 0,1 % en peso de iones cloruro, con respecto al peso total de la composición o la suspensión de sulfato de aluminio.
El compuesto de metal alcalino soluble se utiliza en particular para el ajuste de la viscosidad, en particular para la reducción de la viscosidad.
En particular, el compuesto de metal alcalino soluble se utiliza para el ajuste de la viscosidad, en particular para la reducción de la viscosidad, de una suspensión de sulfato de aluminio, en donde el ajuste de la viscosidad, en particular la reducción, se ha completado preferentemente en el espacio de tiempo de 1 -168 h, más preferentemente de 1 - 48 h, especialmente en el espacio de tiempo de 1 - 24 h, después de obtener la suspensión de sulfato de aluminio mezclada con el compuesto de metal alcalino soluble. En particular, el compuesto de metal alcalino soluble puede reducir la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio en el espacio de tiempo de 1 - 6 h después de la adición a la suspensión de sulfato de aluminio o después del mezclado de todos los componentes para producir la suspensión de sulfato de aluminio, lo que es una ventaja en particular para la producción.
En particular, la viscosidad ajustada una vez permanece estable durante un espacio de tiempo más largo, en particular durante un espacio de tiempo de varios meses. Especialmente, el compuesto de metal alcalino soluble se utiliza por lo tanto para el ajuste de la viscosidad, en particular para la reducción de la viscosidad, de una suspensión de sulfato de aluminio durante un espacio de tiempo de varios meses, de manera muy especialmente preferente de 1 - 3 meses, después de obtener la suspensión de sulfato de aluminio mezclada con el compuesto de metal alcalino soluble. Esto en particular con suspensiones de sulfato de aluminio con una proporción de > 34 % en peso de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3).
Dado que el compuesto de metal alcalino soluble permite un ajuste de la viscosidad, en particular la reducción de la viscosidad, en el espacio de tiempo de 1 -168 h, preferentemente 1 - 48 h, en particular en el espacio de tiempo de 6 - 24 h, después de obtener la suspensión de sulfato de aluminio mezclada con el compuesto de metal alcalino soluble, puede ajustarse la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio ya brevemente después de la producción al valor deseado. Esto a su vez permite una duración de producción más corta, dado que las suspensiones de sulfato de aluminio pueden utilizarse de acuerdo con lo previsto en el intervalo de algunas horas después de la producción, en particular como acelerador de solidificación y/o endurecimiento.
Dado que el compuesto de metal alcalino soluble permite además un ajuste de la viscosidad, en particular la reducción de la viscosidad, durante un espacio de tiempo más largo, en particular durante un espacio de tiempo de varios meses, después de obtener la suspensión de sulfato de aluminio mezclada con el compuesto de metal alcalino soluble, puede lograrse una reducción de la viscosidad a largo plazo. Esto significa que las suspensiones de sulfato de aluminio pueden almacenarse durante un tiempo más largo con viscosidad esencialmente constante en caso necesario.
Según esto, el compuesto de metal alcalino soluble puede utilizarse en un procedimiento para el ajuste de la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio.
Según esto, un aspecto adicional de la presente invención es un procedimiento para el ajuste de la viscosidad, en particular la reducción de la viscosidad, de una suspensión de sulfato de aluminio, preferentemente en un espacio de tiempo de 1 -168 h, preferentemente 1 - 48 h, en particular en el espacio de tiempo de 6 - 24 h, después de obtener la suspensión de sulfato de aluminio mezclada con el compuesto de metal alcalino soluble y/o para el ajuste de la viscosidad, en particular la reducción de la viscosidad, durante un espacio de tiempo más largo, en particular durante un espacio de tiempo de varios meses, que comprende las etapas:
a) disponer una preparación acuosa de sulfato de aluminio así como
b) introducir por mezclado al menos un compuesto de metal alcalino soluble
c) opcionalmente introducir por mezclado sulfato de aluminio adicional
en donde se obtiene una suspensión de sulfato de aluminio,
o
a) disponer una preparación acuosa de un compuesto de metal alcalino soluble así como
b) introducir por mezclado sulfato de aluminio para obtener una suspensión de sulfato de aluminio.
Todas las variantes son posibles. Parcialmente, la adición alterna de los respectivos componentes es un método preferido. En este caso, una preparación es una solución o suspensión. Según esto, una preparación acuosa es una solución o suspensión en agua.
La preparación acuosa de sulfato de aluminio es una solución o una suspensión de sulfato de aluminio en agua. También es posible que en la preparación acuosa estén presentes proporciones de sulfato de aluminio en forma disuelta y proporciones de sulfato de aluminio en forma suspendida.
Los aceleradores de solidificación y/o endurecimiento de acuerdo con la invención para composiciones que contienen aglutinantes hidráulicos, especialmente para hormigón proyectado o mortero proyectado, son suspensiones de sulfato de aluminio.
El compuesto de metal alcalino soluble puede añadirse a la preparación de sulfato de aluminio directamente durante su producción. Sin embargo es también posible añadir el compuesto de metal alcalino soluble a la preparación de sulfato de aluminio poco después de su producción, por ejemplo, en el intervalo de 1 h después de su producción. Finalmente, también es posible añadir el compuesto de metal alcalino soluble a la preparación de sulfato de aluminio sólo después de un tiempo más largo después de su producción, por ejemplo después de 5 días o más.
El compuesto de metal alcalino soluble es preferentemente un compuesto de metal alcalino básico. Esto significa que el compuesto de metal alcalino soluble puede elevar el valor de pH del agua destilada, que se ajusta a un pH = 2 con HCl, a 25 °C y una presión de 100 kPa (1 bar), cuando éste se añade al agua ajustada de manera ácida.
El compuesto de metal alcalino soluble incluye preferentemente una sal de metal alcalino y/o un complejo de metal alcalino.
Los compuestos de metales alcalinos solubles utilizados de acuerdo con la invención permiten formular aceleradores de solidificación y/o endurecimiento altamente eficaces, que están esencialmente libres de calcio. Dado que el calcio posiblemente ralentiza la reacción o disolución del clínker de cemento, puede ser ventajoso un acelerador de solidificación y/o endurecimiento esencialmente sin calcio.
El metal alcalino del compuesto de metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio, en donde se prefiere sodio y/o potasio.
En particular, en el caso del compuesto de metal alcalino soluble se trata de un aluminato, óxido, hidróxido, carbonato, hidrogenocarbonato, nitrato, sulfato, fosfato, haluro, formiato, acetato, citrato, tiocianato, silicato o mezclas de los mismos.
Más preferentemente, en el caso del compuesto de metal alcalino soluble se trata de un aluminato, óxido, hidróxido, carbonato, hidrogenocarbonato, nitrato, formiato, acetato, citrato o mezclas de los mismos.
Preferentemente, el compuesto de metal alcalino soluble es un aluminato de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, óxido de sodio, hidróxido de sodio, aluminato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio, óxido de potasio, hidróxido de potasio, aluminato de litio, carbonato de litio, bicarbonato de litio, óxido de litio, hidróxido de litio o una mezcla de los mismos, en donde se prefieren los compuestos con sodio o potasio. De manera muy particularmente preferente, el compuesto de metal alcalino se selecciona de aluminato de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, óxido de sodio, hidróxido de sodio, aluminato de potasio o una mezcla de los mismos.
Estos compuestos de metales alcalinos han demostrado ser especialmente ventajosos en el presente contexto, ya que con ello puede conseguirse una reducción significativa de la viscosidad sin influir negativamente a otros componentes. Además, las sustancias pueden obtenerse bien.
Sin embargo, en principio también pueden utilizarse otros compuestos de metales alcalinos solubles.
El al menos un compuesto de metal alcalino soluble, en particular los compuestos de metales alcalinos solubles mencionados anteriormente, puede añadirse, por ejemplo, en forma de polvo o como solución acuosa a la suspensión de sulfato de aluminio o durante la producción de la suspensión de sulfato de aluminio. El aluminato de sodio puede añadirse, por ejemplo, como polvo o como solución acuosa.
La cantidad del compuesto de metal alcalino soluble se selecciona preferentemente de manera que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1 ,4 % en peso, en particular del 0,2 - 0,7 % en peso.
Con estas cantidades se posibilita una reducción especialmente buena de la viscosidad, sin que se influyan significativamente de manera negativa en las propiedades aceleradoras de la solidificación y/o del endurecimiento de la suspensión de sulfato de aluminio.
La suspensión de sulfato de aluminio presenta preferentemente, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, una proporción de sulfato (SO4') del 19 -40 % en peso, en particular del 24 - 36 % en peso, especialmente del 28 - 34 % en peso.
Además, se prefiere cuando la suspensión de sulfato de aluminio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presenta una proporción de aluminio (Al) del 3,5 -10%en peso, en particular del 4,5 - 8,7%en peso, en particular del 5,4 - 7 % en peso.
Con tales proporciones de aluminio y sulfato pueden producirse suspensiones de sulfato de aluminio con una proporción elevada de sustancia activa, que se caracterizan por una aceleración de solidificación y/o endurecimiento especialmente buena.
La suspensión de sulfato de aluminio contiene ventajosamente sulfato de aluminio, hidroxisulfato de aluminio, ácido sulfúrico, hidróxido de aluminio, y/o carbonato de hidróxido de aluminio. Se prefiere especialmente sulfato de aluminio.
El sulfato de la suspensión de sulfato de aluminio procede en particular de sulfato de aluminio, hidroxisulfato de aluminio y/o ácido sulfúrico. Se prefiere especialmente sulfato de aluminio. Con otras palabras, el acelerador contiene en particular al menos una de las sustancias mencionadas como fuente de sulfato.
El aluminio del acelerador procede ventajosamente de sulfato de aluminio, hidroxisulfato de aluminio, hidróxido de aluminio, y/o carbonato de hidróxido de aluminio. Se prefiere especialmente sulfato de aluminio. Expresado de otra forma, el acelerador contiene en particular al menos una de las sustancias mencionadas como fuente de aluminio.
En una forma de realización ventajosa, la suspensión de sulfato de aluminio contiene, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, del 22 - 46 % en peso, en particular del 28 - 43 % en peso, preferentemente del 34 - 41 % en peso, de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3).
El sulfato de aluminio que puede usarse para la producción puede contener en particular diferentes cantidades de agua de cristalización. El sulfato de aluminio usado normalmente es el tetradecahidrato de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3 ■ aprox. 14 H2O). También se designa habitualmente como sulfato de aluminio al 17 %, porque contiene aproximadamente un 17 % de AhO3.
Las indicaciones de cantidad mencionadas en este documento en cuestión que hacen referencia al sulfato de aluminio se refieren en cada caso a Ah(SO4)3 sin agua de cristalización, siempre que no se indique lo contrario. Las indicaciones de cantidad con respecto a los diferentes compuestos de referencia pueden convertirse fácilmente con consideración de las siguientes relaciones: Ah(SO4)3 ■ aprox. 14 H2O contiene el 57 % en peso de Ah(SO4)3 o el 17 % en peso de Al2O3.
El sulfato de aluminio también puede generarse mediante una reacción de hidróxido de aluminio y/o aluminio metálico con ácido sulfúrico en la producción de la suspensión de sulfato de aluminio, en donde se forman de manera correspondiente iones sulfato en la solución acuosa. En general, el sulfato de aluminio puede generarse mediante una reacción de un compuesto de aluminio básico y/o aluminio metálico con ácido sulfúrico.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, la suspensión de sulfato de aluminio contiene, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, del 0,01 -15 % en peso, en particular del 0,05 - 5 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 - 2 % en peso, de hidróxido de aluminio.
Con ello puede elevarse de manera eficaz, por ejemplo, el contenido de aluminio, independientemente del contenido de sulfato de la suspensión de sulfato de aluminio.
El hidróxido de aluminio puede utilizarse en forma amorfa y/o cristalina. Ventajosamente se utiliza hidróxido de aluminio amorfo. Esto en particular dado que el hidróxido de aluminio cristalino normalmente sólo reacciona adecuadamente a temperaturas > 130 °C y una presión > 100 kPa (1 bar). El hidróxido de aluminio también puede estar en forma de carbonato de hidróxido de aluminio, puede utilizarse hidroxisulfato de aluminio o similar.
En una forma de realización ventajosa, la relación molar de aluminio con respecto a sulfato de la suspensión de sulfato de aluminio se encuentra en menos de o igual a 0,9, preferentemente menos de o igual a 0,85, más preferentemente menos de o igual a 0,8, incluso más preferentemente menos de o igual a 0,74, de manera muy especialmente preferente menos de o igual a 0,7, en particular en 2:3. En este caso, la suspensión de sulfato de aluminio puede prepararse de manera especialmente sencilla suspendiendo sulfato de aluminio (Ah(SO4)3). Con el uso de acuerdo con la invención del compuesto de metal alcalino soluble pueden producirse así suspensiones de sulfato de aluminio con altos contenidos de sustancia activa y bajas viscosidades.
En otra forma de realización ventajosa, la relación molar de aluminio con respecto a sulfato de la suspensión de sulfato de aluminio se encuentra en el intervalo de 0,5 - 2, preferentemente de 0,67 - 1,35, en particular de 0,7 - 1,0. Tales suspensiones de sulfato de aluminio presentan una actividad mejorada para determinadas aplicaciones.
La suspensión de sulfato de aluminio presenta preferentemente, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, una proporción de agua del 30 - 80 % en peso, en particular del 40 - 70 % en peso, preferentemente del 50 - 65 % en peso. El agua de cristalización de los componentes de la suspensión de sulfato de aluminio, por ejemplo agua de cristalización del sulfato de aluminio, se incluye en este caso.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, el compuesto de metal alcalino soluble se utiliza para la reducción de la viscosidad en combinación con un compuesto de magnesio, un compuesto de calcio y/o un compuesto de hierro. En particular, se utiliza tanto un compuesto de calcio como un compuesto de hierro. Sin estar ligado a la teoría, se parte de que el compuesto de calcio y el compuesto de hierro refuerzan adicionalmente la acción del compuesto de metal alcalino soluble. De acuerdo con una forma de realización especialmente preferente, el compuesto de metal alcalino soluble se usa para la reducción de la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio en combinación con un compuesto de magnesio.
El compuesto de magnesio, compuesto de calcio y/o el compuesto de hierro es en particular un óxido, hidróxido, carbonato, nitrato, sulfato, fosfato, haluro, formiato, acetato y/o citrato.
El compuesto de magnesio, compuesto de calcio y/o el compuesto de hierro es preferentemente un óxido, hidróxido, carbonato, nitrato, formiato, acetato y/o citrato.
De manera especialmente preferente, el compuesto de calcio es un carbonato de calcio, un óxido de calcio y/o un hidróxido de calcio. Se prefiere especialmente óxido de calcio. De manera especialmente preferente, el compuesto de magnesio es un carbonato de magnesio, un óxido de magnesio y/o un hidróxido de magnesio.
En particular, en el caso del compuesto de calcio se trata de Ca(OH)2, CaCO3 y/o CaO. Se prefiere especialmente CaO. En particular, en el caso del compuesto de magnesio se trata de Mg(OH)2, MgCOs y/o MgO. Se prefiere especialmente MgO.
Una cantidad del compuesto de calcio o del compuesto de magnesio se selecciona en particular de manera que los átomos de calcio o los átomos de magnesio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,001 - 4 % en peso, preferentemente del 0,01 - 2 % en peso, en particular del 0,07 -1,4 % en peso, especialmente del 0,1 - 0,7 % en peso.
Si se usa CaO como compuesto de calcio, una proporción de CaO asciende, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, ventajosamente a del 0,001 - 5 % en peso, preferentemente a del 0,01 - 3 % en peso, en particular a del 0,1 - 2 % en peso, especialmente a del 0,2 -1 % en peso. Si se usa MgO como compuesto de magnesio, una proporción de MgO asciende, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, ventajosamente a del 0,001 - 5 % en peso, preferentemente a del 0,01 - 3 % en peso, en particular a del 0,1 - 2 % en peso, especialmente a del 0,2 - 1 % en peso.
De manera especialmente preferente, el compuesto de hierro es un óxido de hierro. Especialmente, en el caso del compuesto de hierro se trata de Fe2O3.
Especialmente, una cantidad del compuesto de hierro se selecciona de manera que los átomos de hierro, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,001 -10 % en peso, en particular del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, de manera muy especialmente preferente del 0,1 - 0,6 % en peso.
Si se usa Fe2O3 como compuesto de hierro, una proporción de Fe2O3 asciende, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, ventajosamente a del 0,001 - 14,3 % en peso, en particular a del 0,1 - 7,1 % en peso, especialmente a del 0,2 - 2 % en peso.
De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, la suspensión de sulfato de aluminio contiene ácido silícico.
En el presente documento, por el término "ácido silícico" se entiende ácido silícico al que, además del ácido ortosilícico, pertenecen todas las formas de dióxido de silicio, es decir, el anhídrido del ácido orto-silícico, el verdadero dióxido de silicio, como también ácido silícico coloidal, precipitado o pirogénico o sílice fumada. En el caso del ácido silícico se trata preferentemente de dióxido de silicio o SiO2.
El ácido silícico se encuentra preferentemente en una cantidad tal que el contenido de dióxido de silicio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, asciende a del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente a del 0,1 al 2 % en peso, aún más preferentemente a del 0,2 al 1 % en peso.
Adicionalmente, para producir la suspensión de sulfato de aluminio puede usarse al menos otra sal metálica divalente o de valencia superior, en particular sulfato metálico, preferentemente en una cantidad del 0,1 - 5 % en peso, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio. Como sulfato metálico adicional se prefiere especialmente el sulfato de manganeso (II). Igualmente es adecuado el sulfato de hierro.
Además, puede resultar ventajoso cuando la suspensión de sulfato de aluminio contiene además del 0,1 - 15 % en peso, preferentemente del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, de alcanolamina. Como alcanolamina se usa ventajosamente monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina y/o metil-diisopropanolamina.
La suspensión de sulfato de aluminio puede contener adicionalmente estabilizadores, por ejemplo bentonita, paligorskita (por ejemplo, Actigel 208), caolín y/o silicatos de magnesio, por ejemplo sepiolita. Se prefiere que las suspensiones de sulfato de aluminio de acuerdo con la invención estén libres de agentes de flujo orgánicos, en particular de policarboxilatos, ésteres de policarboxilato y/o éteres de policarboxilato.
La suspensión de sulfato de aluminio puede contener en particular un silicato de magnesio, en particular un silicato estratificado y/o filosilicato, por ejemplo sepiolita y/o bentonita. En el caso de que esté presente, una proporción de silicato de magnesio asciende ventajosamente a del 0,001 - 5 % en peso, preferentemente a del 0,1 - 2 % en peso, especialmente a del 0,2 - 1 % en peso, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio. En el presente contexto, los silicatos de magnesio son inertes o insolubles de acuerdo con la definición de solubilidad anterior y contribuyen a la estabilización de fases.
Además, el compuesto de metal alcalino soluble puede usarse en combinación con un silicato de magnesio para el ajuste, en particular para la reducción, de la viscosidad y para la estabilización simultánea de la suspensión de sulfato de aluminio. El silicato de magnesio es en particular un silicato estratificado y/o un filosilicato, por ejemplo sepiolita y/o bentonita. De manera especialmente preferente se trata de sepiolita. El silicato de magnesio, en particular sepiolita, se usa a este respecto preferentemente con una proporción del 0,001 - 5 % en peso, preferentemente del 0,1 - 2 % en peso, especialmente del 0,2 -1 % en peso, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio. La cantidad del compuesto de metal alcalino soluble se selecciona preferentemente de manera que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 -2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1,4 % en peso, en particular del 0,2 - 0,7 % en peso.
Por supuesto, la suspensión de sulfato de aluminio puede comprender otras partes constituyentes. A este respecto, puede tratarse en particular de compuestos de flúor, como por ejemplo ácido fluorhídrico, fluoruro alcalino y/o fluorocomplejos. Estos permiten, por ejemplo, reforzar aún más la acción de aceleración.
En particular, la suspensión de sulfato de aluminio contiene, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, del 0,01 -10 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, preferentemente del 0,1 - 0,5 % en peso, de fluoruro. Con ello puede reforzarse dado el caso la acción de aceleración de la suspensión de sulfato de aluminio.
Las sustancias mencionadas anteriormente pueden encontrarse a este respecto en particular al menos parcialmente como iones en solución. Sin embargo, también pueden presentarse, por ejemplo, en forma complejada o sin disolver en la suspensión de sulfato de aluminio.
Una suspensión de sulfato de aluminio especialmente ventajosa comprende, por ejemplo, los siguientes componentes o está constituida por éstos (en % en peso, en cada caso con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio):
a) del 19 al 40 % en peso, en particular del 24 - 36 % en peso, especialmente del 28 - 34 % en peso, de sulfato;
b) del 3,5 -10 % en peso, en particular del 4,5 - 8,7 % en peso, especialmente del 5,4 - 7 % en peso, de aluminio;
c) al menos un compuesto de metal alcalino soluble, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio, en una cantidad tal que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1,4 % en peso, en particular del 0,2 - 0,7 % en peso;
d) opcionalmente, del 0,001 - 4 % en peso, preferentemente del 0,01 - 2 % en peso, en particular del 0,07 -1,4 % en peso, especialmente del 0,1 - 0,7 % en peso, de calcio o magnesio;
e) opcionalmente del 0,001 - 10 % en peso, en particular del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, de manera muy especialmente preferente del 0,1 - 0,6 % en peso, de hierro;
f) opcionalmente, del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 2 % en peso, aún más preferentemente del 0,2 al 1 % en peso, de dióxido de silicio o SO2;
g) y agua, en donde preferentemente la parte que falta hasta el 100 % en peso es agua, de manera especialmente preferente del 30 - 77,48 % en peso, en particular del 40 - 70 % en peso, de manera especialmente preferente del 50 - 65 % en peso, de agua.
Una suspensión de sulfato de aluminio especialmente preferente contiene, por ejemplo (en % en peso, en cada caso con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio):
a) del 22 - 46%en peso, en particular del 28 - 43%en peso, preferentemente del 34 - 41%en peso, de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3;
b) opcionalmente, del 0,01 - 15% en peso, en particular del 0,05 - 5 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 - 2 % en peso, de hidróxido de aluminio (Al(OH)3);
c) al menos un compuesto de metal alcalino soluble, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio, en una cantidad tal que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1,4 % en peso, en particular del 0,2 - 0,7 % en peso;
d) opcionalmente, del 0,001 - 5 % en peso, en particular del 0,1 - 2 % en peso, especialmente del 0,2 - 1 % en peso, de un compuesto de calcio, seleccionado de óxido de calcio y/o hidróxido de calcio, o de un compuesto de magnesio, seleccionado de óxido de magnesio y/o hidróxido de magnesio;
e) opcionalmente, del 0,001 - 10 % en peso, en particular del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, de manera muy especialmente preferente del 0,1 - 0,6 % en peso de hierro;
f) opcionalmente, del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 2 % en peso, aún más preferentemente del 0,2 al 1 % en peso, de dióxido de silicio;
g) opcionalmente, 0,1 -15 % en peso, preferentemente del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 -2 % en peso, de alcanolamina;
h) del 0,01 - 10 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, preferentemente del 0,1 - 0,5 % en peso, de fluoruro;
i) y agua, en donde preferentemente la parte que falta hasta el 100 % en peso es agua.
A este respecto, en una forma de realización preferente, se seleccionan en cada caso los intervalos y sustancias más preferidos.
De acuerdo con una forma de realización especialmente preferente, la suspensión de sulfato de aluminio contiene los siguientes componentes o está constituida por éstos (en % en peso, en cada caso con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio):
a) del 34 - 41 % en peso, de sulfato de aluminio (Afe(SO4)3;
b) al menos un compuesto de metal alcalino soluble, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio, en una cantidad tal que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 - 2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1,4 % en peso, en particular del 0,2 - 0,7 % en peso;
c) del 0,2 -1 % en peso, de un compuesto de calcio, seleccionado de óxido de calcio y/o hidróxido de calcio, o de un compuesto de magnesio, seleccionado de óxido de magnesio y/o hidróxido de magnesio;
d) opcionalmente, del 0,001 - 14,3 % en peso, en particular del 0,1 - 7,1 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, de óxido de hierro;
e) opcionalmente, del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 2 % en peso, aún más preferentemente del 0,2 al 1 % en peso, de dióxido de silicio;
f) y agua, en donde preferentemente la parte que falta hasta el 100 % en peso es agua.
De acuerdo con otra forma de realización especialmente preferente, la suspensión de sulfato de aluminio contiene los siguientes componentes o está constituida por éstos (en % en peso, en cada caso con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio):
a) del 34 - 41 % en peso, de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3;
b) al menos un aluminato de metal alcalino como al menos un compuesto de metal alcalino soluble, en particular aluminato de sodio y/o aluminato de potasio, en una cantidad tal que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 -2 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1 ,4 % en peso, especialmente del 0,2 - 0,7 % en peso;
c) opcionalmente, del 0,001 - 5%en peso, en particular del 0,1 - 2%en peso, especialmente del 0,2 - 1%en peso, de un compuesto de calcio, seleccionado de óxido de calcio y/o hidróxido de calcio, o de un compuesto de magnesio, seleccionado de óxido de magnesio y/o hidróxido de magnesio;
d) opcionalmente, del 0,001 - 5 % en peso, en particular del 0,1 - 2 % en peso, especialmente del 0,2 - 1 % en peso, de óxido de hierro;
e) opcionalmente, del 0,001 al 5 % en peso, preferentemente del 0,1 al 2 % en peso, aún más preferentemente del 0,2 al 1 % en peso, de dióxido de silicio;
f) y agua, en donde preferentemente la parte que falta hasta el 100 % en peso es agua.
Otro aspecto se refiere a un procedimiento para producir una suspensión de sulfato de aluminio como se describió anteriormente, que está diseñada en particular como acelerador de fraguado y/o endurecimiento. A este respecto, los componentes o sustancias anteriormente mencionados se mezclan en particular para formar una suspensión acuosa. En principio, la adición de las sustancias individuales puede realizarse en cualquier orden. Las suspensiones de sulfato de aluminio de acuerdo con la invención pueden obtenerse mediante tales procedimientos.
Las suspensiones de sulfato de aluminio disponibles pueden usarse como aceleradores de solidificación y/o endurecimiento para acelerar el fraguado y/o endurecimiento de aglutinantes minerales y/o composiciones de aglutinante mineral. A este respecto se trata en particular de una composición de mortero y/o de hormigón, en particular de un mortero proyectado y/o un hormigón proyectado.
Por el término "aglutinante mineral" ha de entenderse en particular un aglutinante que reacciona en presencia de agua en una reacción de hidratación para formar hidratos sólidos o fases de hidratos. Este puede ser, por ejemplo, un aglutinante hidráulico (por ejemplo, cemento o cal hidráulica), un aglutinante hidráulico latente (por ejemplo, escoria), ser un aglutinante puzolánico (por ejemplo, cenizas volantes) o un aglutinante no hidráulico (yeso o cal blanca). Una "composición de aglutinante mineral" es correspondientemente una composición que contiene al menos un aglutinante mineral.
Ejemplos de aglutinantes minerales, cuyo endurecimiento y/o fraguado pueden acelerarse mediante las suspensiones de sulfato de aluminio, son cementos, tal como por ejemplo cemento Portland, cementos mixtos, cementos aluminosos, cementos de sulfoaluminato de calcio, así como cal, cal hidráulica y yeso o mezclas de dos o más de los aglutinantes minerales mencionados. En particular, el aglutinante mineral o la composición de aglutinante contiene un aglutinante hidráulico, preferentemente cemento. Se prefiere especialmente un cemento con una proporción de clínker de cemento > 35 % en peso. En particular, el cemento es del tipo CEM I, II, III, IV o V (de acuerdo con la norma EN 197-1). Una proporción del aglutinante hidráulico en el aglutinante mineral total asciende ventajosamente a al menos el 5% en peso, en particular a al menos el 20 % en peso, preferentemente a al menos el 35 % en peso, especialmente a al menos el 65 % en peso. De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, el aglutinante mineral está constituido por al menos el 95 % en peso de aglutinante hidráulico, en particular de clínker de cemento.
Sin embargo, también puede ser ventajoso si la composición de aglutinante contiene otros aglutinantes adicionalmente a o en lugar de un aglutinante hidráulico. Éstos son en particular aglutinantes hidráulicos latentes y/o aglutinantes puzolánicos. Aglutinantes hidráulicos latentes y/o puzolánicos adecuados son, por ejemplo, escoria, cenizas volantes y/o polvo de sílice. La composición de aglutinante también puede contener sustancias inertes, tal como por ejemplo harina de piedra caliza, harina de cuarzo y/o pigmentos.
En una forma de realización ventajosa, el aglutinante mineral contiene del 5 - 95 % en peso, en particular del 5 - 65 % en peso, especialmente del 15 - 35% en peso, de aglutinantes hidráulicos latentes y/o puzolánicos.
Un aspecto, que no se ha reivindicado, se refiere a un procedimiento para acelerar la solidificación y/o el endurecimiento de aglutinantes minerales o composiciones de aglutinante mineral, por ejemplo mortero u hormigón, en donde a un aglutinante mineral o a una composición de aglutinante mineral se añade una suspensión de sulfato de aluminio como se ha descrito anteriormente como acelerador de solidificación y/o endurecimiento en una cantidad del 0,1 al 15 % en peso, en particular del 1 al 10 % en peso, de manera especialmente preferente del 4 - 8 % en peso, con respecto al peso del aglutinante mineral.
Por ejemplo, es posible añadir la suspensión de sulfato de aluminio a una composición de hormigón o mortero, en particular a un hormigón proyectado o a un mortero proyectado, en donde la composición de hormigón o mortero se usa para el revestimiento de un sustrato. El sustrato es en particular una superficie de un túnel, una mina, un pozo de construcción, una bahía, un pozo y/o un desagüe.
La suspensión de sulfato de aluminio se dosifica preferentemente a un mortero proyectado u hormigón proyectado según el procedimiento de pulverización en seco o en húmedo, en donde la suspensión de sulfato de aluminio se añade al aglutinante seco o mezclado con agua, mortero proyectado u hormigón proyectado en el conducto de transporte, la boquilla de prehumedecimiento o la boquilla de pulverización. También es posible añadir la suspensión de sulfato de aluminio en la planta de hormigón.
También es posible añadir la suspensión de sulfato de aluminio a una composición de hormigón o mortero, en particular a un hormigón proyectado o a un mortero proyectado, en donde la composición de hormigón o mortero se usa para producir estructuras de forma libre.
Además, es posible añadir por mezclado la suspensión de sulfato de aluminio a una composición de hormigón o mortero en un procedimiento de fabricación aditiva, preferentemente mediante un mezclador dinámico.
A partir de los siguientes ejemplos de realización resultan otras modificaciones y ventajas de la invención para el experto.
Ejemplos de realización
Los siguientes materiales se utilizaron en los siguientes ejemplos:
En las siguientes indicaciones con respecto a la proporción de Ah(SO4)3 ■ aprox. 14 H2O está incluida el agua de cristalización. Ah(SO4)3 ■ aprox. 14 H2O contiene el 57 % en peso de Ah(SO4)3. De manera correspondiente, en Na2CO3-H2O está incluida el agua de cristalización.
En las soluciones de NaOH y de aluminato de sodio utilizadas se refieren las proporciones de NaOH y NaAlO2 en las siguientes indicaciones al NaOH o aluminato de sodio como tales, sin el agua de la solución. Ésta última está calculada como H2O.
La medición de la viscosidad se realizó de acuerdo con la norma DIN EN ISO 2431:2011 con un vaso ISO n.° 6 a una temperatura de 23 °C o con un vaso ISO n.° 4 a una temperatura de 23 °C. "n.d." en las tablas siguientes significa que no se puede determinar la viscosidad. Los puntos de tiempo mencionados en las siguientes tablas se refieren al punto de tiempo como punto de partida (t = 0), en el que se han añadido todos los componentes a la mezcla.
Los componentes pueden añadirse generalmente a la mezcla en forma de polvo o como solución acuosa. Por ejemplo, como material de partida para el sulfato de aluminio es adecuado no sólo un polvo, sino también una suspensión acuosa de sulfato de aluminio.
Las suspensiones de sulfato de aluminio producidas han demostrado ser estables en almacenamiento durante varios meses y disponen de una viscosidad en el intervalo de < 2.000 mPa s adecuada para aplicaciones prácticas como aceleradores de hormigón proyectado.
Ejemplos 1 a 4
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Se dispuso una cantidad predeterminada de agua en un vaso de precipitados. Con agitación (agitador de hélice mecánico con 650 revoluciones) se añadió entonces por porciones el Ah(SO4)3 ■ aprox. 14 H2O y aluminato de sodio (del 0 al 4 % en peso) en el orden indicado en la Tabla 1 y con las proporciones de acuerdo con la Tabla 1 y la suspensión se agitó a temperatura ambiente durante 6 h.
Tabla 1: Suspensiones de sulfato de aluminio producidas
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 2 ofrece una descripción general de los resultados.
* Ejemplo comparativo
Tal como es evidente a partir de la Tabla 2, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de aluminato de sodio con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 5 a 8
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que se modificó el orden de la adición, como se muestra en la Tabla 3.
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 4 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 4: D n n i l vi i l r r i n l min i
* Ejemplo comparativo
Tal como es evidente a partir de la Tabla 4, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de aluminato de sodio con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 9 a 14
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que se modificó la cantidad de aluminato de sodio y el orden de la adición, como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5: Sus ensiones de sulfatô de aluminio roducidas
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 6 ofrece una descripción general de los resultados.
T l : D n n i l vi i l i ri i n l lf Al
Ejemplos 15 a 19
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que se usó un aluminato de sodio diferente (aluminato de Na B) y se modificó el orden de la adición, como se muestra en la Tabla 7.
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 8 ofrece una descripción general de los resultados.
* Ejemplo comparativo, ** Valor inexacto / tiempo medido para ISO n.° 6 demasiado
corto
Tal como es evidente a partir de la Tabla 8, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de aluminato de sodio con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 20 a 25
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que se utilizó un aluminato de sodio diferente (aluminato de Na B), como se muestra en la Tabla 9.
Tabla 9: Suspensiones de sulfato de aluminio producidas
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 10 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 1 : D n n i l vi i l n i l min i
** Valor inexacto
Tal como es evidente a partir de la Tabla 10, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de aluminato de sodio con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 26 a 31
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con aluminato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que se usó un aluminato de sodio diferente (aluminato de Na B) y se modificó el orden de la adición, como se muestra en la Tabla 11. Además, se usó una mayor concentración de sulfato de aluminio, en donde en lugar del agitador de hélice se usó un disco disolvente para la agitación. En todos los ensayos se observó una pérdida de agua, que no se ha corregido.
Tabl
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 12 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 12: D n n i l vi i l ni ^l min N
* Ejemplo comparativo
Tal como es evidente a partir de la Tabla 12, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de aluminato de sodio incluso con muy alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 32 a 37
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con solución de hidróxido de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que en lugar de aluminato de sodio, se usó una solución de hidróxido de sodio (50 %) como compuesto de metal alcalino, como se muestra en la Tabla 13.
T l 1: n i n lf l mini r i
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 14 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 14: D n n i l vi i l ni N H
* Ejemplo comparativo
Tal como es evidente a partir de la Tabla 14, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de NaOH con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.Ejemplos 38 a 43
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con carbonato de sodio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que en lugar de aluminato de sodio, se usó carbonato de sodio como compuesto de metal alcalino y se modificó el orden, como se muestra en la Tabla 15.
^
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 16 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 1 : D n n i l vi i l n i N 2
* Ejemplo comparativo, ** extrapolado
Tal como es evidente a partir de la Tabla 16, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de Na2CO3 con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Ejemplos 44 a 49
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con hidróxido de potasio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que en lugar de aluminato de sodio, se usó hidróxido de potasio como compuesto de metal alcalino y se modificó el orden, como se muestra en la Tabla 17.
T l 17: n i n lf ^ l mini r i
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 18 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 1: D n n i ^ l vi i l ni K H
* Ejemplo comparativo, ** extrapolado
Tal como es evidente a partir de la Tabla 18, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de KOH con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.Ejemplos 50 a 55
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con hidróxido de litio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que en lugar de aluminato de sodio, se usó hidróxido de litio como compuesto de metal alcalino y se modificó el orden, como se muestra en la Tabla 19.
^
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 20 ofrece una descripción general de los resultados.
T l 2 : D n n i l vi i l n i Li H
* Ejemplo comparativo, ** valor inexacto, *** tiempo medido para ISO n.° 6 demasiado corto (es decir, viscosidad demasiado baja para el método de medición)
Tal como es evidente a partir de la Tabla 20, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de LiOH con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.Ejemplos 56 a 61
Producción de suspensiones de sulfato de aluminio con hidrogenocarbonato de potasio
Los ensayos se realizaron de manera correspondiente a los Ejemplos 1 a 4, excepto que en lugar de aluminato de sodio, se usó hidrogenocarbonato de potasio como compuesto de metal alcalino y se modificó el orden, como se muestra en la Tabla 21.
Tabla 21: Sus ensiones de sulfato de aluminio roducidas
* Ejemplo comparativo
La viscosidad se midió después de determinados puntos de tiempo. La Tabla 22 ofrece una descripción general de los resultados.
* Ejemplo comparativo
Tal como es evidente a partir de la Tabla 22, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de hidrogenocarbonato de potasio con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas.
Resumen de los resultados
Tal como es evidente a partir de los ejemplos, la viscosidad de la suspensión de sulfato de aluminio puede reducirse significativamente mediante la adición de compuestos de metal alcalino solubles también con alto contenido de sulfato de aluminio en las primeras horas. En particular, pueden evitarse los valores máximos de viscosidad que aparecen con frecuencia al principio.
De manera correspondiente, la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio puede ajustarse de manera dirigida con un compuesto alcalino soluble. El orden de adición y la distribución de los componentes no desempeñan ningún papel importante.
Todos los ensayos se llevaron a cabo a temperatura ambiente. Como es bien sabido, generalmente puede conseguirse una reducción de la viscosidad mediante un calentamiento, sin embargo, esto no es deseable debido al consumo necesario de energía y tiempo. Mediante el uso de acuerdo con la invención de los compuestos de metales alcalinos solubles puede ser suficiente calentar hasta una temperatura más baja o puede evitarse por completo el calentamiento.
Además se ha mostrado que las viscosidades de la suspensión de sulfato de aluminio así obtenida pueden mantenerse durante 3 meses, sin que estos cambien significativamente.
Las suspensiones de sulfato de aluminio descritas anteriormente han demostrado ser aceleradores adecuados para hormigón proyectado y mortero proyectado.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Uso al menos de un compuesto de metal alcalino soluble para el ajuste, en particular para la reducción, de la viscosidad de una suspensión de sulfato de aluminio, en donde el metal alcalino se selecciona de sodio, potasio y/o litio.
2. Uso según la reivindicación 1, en donde la suspensión de sulfato de aluminio es un acelerador de solidificación y/o endurecimiento para una composición que contiene aglutinante mineral, en donde la suspensión de sulfato de aluminio es preferentemente un acelerador de hormigón proyectado.
3. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de metal alcalino es un aluminato, óxido, hidróxido, carbonato, hidrogenocarbonato, nitrato, sulfato, fosfato, haluro, formiato, citrato, tiocianato, silicato y/o acetato.
4. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de metal alcalino se selecciona de aluminato de sodio, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, óxido de sodio, hidróxido de sodio, aluminato de potasio, carbonato de potasio, bicarbonato de potasio, óxido de potasio, hidróxido de potasio, aluminato de litio, carbonato de litio, bicarbonato de litio, óxido de litio, hidróxido de litio o una mezcla de los mismos.
5. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde una cantidad del al menos un compuesto de metal alcalino se selecciona de manera que los átomos de metal alcalino, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,02 - 5 % en peso, en particular del 0,05 - 3 % en peso, de manera especialmente preferente del 0,1 -1,4 % en peso, especialmente del 0,2 - 0,7 % en peso.
6. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la suspensión de sulfato de aluminio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presenta una proporción de sulfato (SO4') del 19 - 40 % en peso, en particular del 24 - 36 % en peso, especialmente del 28 - 34 % en peso, y en donde la suspensión de sulfato de aluminio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presenta una proporción de aluminio (Al) del 3,5 -10 % en peso, en particular del 4,5 - 8,7 % en peso, especialmente del 5,4 - 7 % en peso.
7. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la suspensión de sulfato de aluminio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, contiene del 22 - 46 % en peso, en particular del 28 -43 % en peso, preferentemente del 34 - 41 % en peso, de sulfato de aluminio (Ah(SO4)3).
8. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la suspensión de sulfato de aluminio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, contiene del 0,01 -15 % en peso, preferentemente del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso de hidróxido de aluminio.
9. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde una relación molar de aluminio con respecto a sulfato de la suspensión de sulfato de aluminio asciende a menos de o igual a 0,9, preferentemente a menos de o igual a 0,85, más preferentemente a menos de o igual a 0,8, aún más preferentemente a menos de o igual a 0,74, de manera muy especialmente preferente a menos de o igual a 0,7, en particular a 2:3.
10. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la suspensión de sulfato de aluminio contiene además del 0,1 - 15 % en peso, preferentemente del 0,1 - 5 % en peso, especialmente del 0,2 - 2 % en peso, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, de alcanolamina, en donde la alcanolamina es ventajosamente monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina y/o metil-diisopropanolamina.
11. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de metal alcalino se añade en forma de un polvo o en forma de una solución acuosa a la suspensión de sulfato de aluminio o durante la producción de la suspensión de sulfato de aluminio.
12. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de metal alcalino se usa para la reducción de la viscosidad en combinación con un compuesto de calcio o un compuesto de magnesio.
13. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de calcio o el compuesto de magnesio es un óxido, hidróxido, carbonato, nitrato, sulfato, fosfato, haluro, formiato, acetato y/o citrato.
14. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el compuesto de calcio es carbonato de calcio, óxido de calcio y/o hidróxido de calcio y el compuesto de magnesio es carbonato de magnesio, óxido de magnesio y/o hidróxido de magnesio.
15. Uso según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde una cantidad del compuesto de calcio o del compuesto de magnesio se selecciona de manera que los átomos de calcio o los átomos de magnesio, con respecto al peso total de la suspensión de sulfato de aluminio, presentan una proporción del 0,001 - 4 % en peso, preferentemente del 0,01 - 2 % en peso, en particular del 0,07 -1,4 % en peso, especialmente del 0,1 - 0,7 % en peso.
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