MX2011005761A - Mezcla aceleradora y metodo de uso. - Google Patents
Mezcla aceleradora y metodo de uso.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a una mezcla aceleradora libre de HF y libre de álcali la cual contiene aluminio en estado de oxidación 3, sulfato y ácido hexafluorosilícico, un proceso para la preparación de los aceleradores y el uso de los aceleradores para el revestimiento de sustratos con concreto o mortero. Además, la invención se refiere a concreto o mortero que contienen aceleradores de conformidad con la invención y las capas endurecidas producidas aplicando los aceleradores al concreto o mortero. La invención también se refiere al uso de ácido hexafluorosilícico como un estabilizador.
Description
MEZCLA ACELERADORA Y MÉTODO DE USO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un acelerador, preferiblemente para concreto o mortero, más preferiblemente para concreto rociado o mortero rociado, el cual está preferiblemente presente como una composición en polvo, más preferiblemente como una mezcla acuosa como solución o como una dispersión, y contiene lo siguiente:
(a) aluminio en estado de oxidación 3,
(b) sulfato y
(c) ácido hexafluorosilícico .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La invención además se refiere a un proceso para la preparación del acelerador de conformidad con la invención, en donde sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio, preferiblemente sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, muy preferiblemente sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo, ácido hexafluorosilícico, y opcionalmente aminas se mezclan con agua. En el caso del uso de hidróxido de aluminio se prefiere el uso de hidróxido de aluminio amorfo. En esta invención el hidróxido de aluminio
amorfo es en general preferido comparado con otras formas de hidróxido de aluminio, especialmente cuando se compara con hidróxido de aluminio cristalino.
La invención también se refiere al uso del acelerador de conformidad con la invención en el revestimiento de sustratos, preferiblemente superficies de túneles, superficies de minas, trincheras de construcción o pozos, con concreto o mortero, preferiblemente concreto rociado o mortero rociado y las capas endurecidas preparadas de tal modo, las cuales se producen aplicando concreto o mortero, preferiblemente concreto rociado o mortero rociado, el endurecimiento del cual es forzado con el acelerador de conformidad con la invención. El uso de ácido hexafluorosilícico como un estabilizador para mezclas aceleradoras también es parte de esta invención.
El concreto y mortero los cuales se aplican a sustratos, tales como superficies de rocas de túneles, deben sedimentar y endurecer rápidamente (especialmente si se rocía) de manera que se aseguran la adhesión y resistencia mecánica de los mismos y por lo tanto la seguridad para los humanos y máquinas. Por esta razón, los aceleradores los cuales aseguran endurecimiento rápido son usualmente agregados al concreto rociado o mortero rociado.
Las soluciones aceleradoras se describen en los
documentos WO 9818740, EP-A1878713, O 03029163, EP-A 812 812, EP-A 1167317, KR-B- 9606223 , JP-A-2003246659 y JP-A-2003321263.
El documento KR-B-9606223 describe el uso de hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) en aceleradores no libres de álcalis, los cuales contienen óxido de sodio y sales de metal álcali. El documento JP-A-2003321263 describe mezclas aceleradoras líquidas que contienen hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) para concretos que contienen ceniza volantes como un segundo aglutinante. El documento JP-A-2003246659 describe el uso de hexafluorosilicatos (sales de ácido hexafluorosilícico) en mezclas aceleradoras. La invención reduce el desarrollo de polvo durante el rociado, el así llamado rebote (una parte de concreto rociado salta usualmente desde la superficie a ser revestida) y problemas de salud por compuestos alcalinos.
Los aceleradores de sedimentación libres de álcalis convencionales para concreto rociado y otros materiales que contienen cemento se distinguen en que resultan en rápida sedimentación y relativamente baja resistencia temprana o conducen a sedimentación lenta en combinación con resistencia temprana relativamente alta. Además, los resultados mencionados anteriormente con respecto al desempeño en
concreto varían a menudo dependiendo del tipo de cemento. Por lo tanto, en la industria la demanda para aditivos aceleradores altamente robustos, los cuales son adecuados para una amplia variedad de cementos en una base mundial, es alta.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Partiendo de la técnica anterior, es el objeto de la presente invención desarrollar un acelerador por medio del cual se permite la buena resistencia ' temprana en combinación con tiempo de sedimentación optimizado. Además, el acelerador debe tener buena estabilidad de la solución acuosa o de la dispersión. Especialmente una precipitación de los constituyentes disueltos o suspendidos podría ser desventajosa puesto que no se puede asegurar una calidad constante de los aceleradores bajo estas circunstancias. Cuando se forma material insoluble es en general difícil rehomogenizar el acelerador mediante por ejemplo agitación.
Un objetivo adicional de la invención es evitar el uso de ácido fluorhídrico (HF) en aditivos aceleradores. El HF es muy tóxico y puede ser solamente manipulado bajo precauciones de seguridad muy estrictas en laboratorio y en producción .
Este objeto podría lograrse por una mezcla
aceleradora la cual contiene a) aluminio en estado de oxidación 3, b) sulfato y c) ácido hexafluorosilícico, el proceso para su preparación, el uso del mismo y los productos con ellos obtenidos.
La mezcla aceleradora de conformidad con la invención puede ser una composición en polvo, una solución, dispersión o una suspensión. Las dispersiones o soluciones son particularmente preferidas .
El acelerador de conformidad con la invención puede preferiblemente ser preparado mezclando sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio, preferiblemente sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, muy preferiblemente sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio (preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo) , ácido hexafluorosilícico, y opcionalmente aminas con agua. La preparación de las mezclas aceleradoras es preferiblemente efectuada a una temperatura entre 40 y 80°C, particularmente de manera preferible a una temperatura entre 50 y 70°C. El sulfato de aluminio agregado a la mezcla aceleradora acuosa puede por consiguiente estar presente parcialmente en forma dispersada y parcialmente en forma disuelta. Frecuentemente, al menos una porción del sulfato de aluminio reacciona con otros componentes de la dispersión o solución (por ejemplo con preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo) con
formación de complejos de aluminio. De este modo, usualmente al menos una porción del sulfato de aluminio disuelto está presente en la forma de estas estructuras complejas.
Preferiblemente los aceleradores de esta invención están libres de álcalis. La ventaja de los aceleradores libres de álcalis es especialmente que la formación de polvo durante el rociado se puede mantener relativamente baja y no existe influencia negativa en la salud de los trabajadores debido a compuestos alcalinos, respectivamente a un pH alcalino.
Los aceleradores preferidos son aquellos los cuales contienen (d) amina en la mezcla. El tipo de amina no está especialmente limitado, por ejemplo es posible usar alquilaminas , aminas aromáticas y/o alcanolaminas . Las alquilaminas ramificadas o no ramificadas son preferibles.
Particularmente de manera preferible, al menos una alcanolamina puede estar presente en la mezcla. Dietanolamina y/o trietanolamina son particularmente preferidas como la amina, especialmente de manera particular es preferible la dietanolamina. La dietanolamina tiene el efecto de promover la estabilidad de las composiciones aceleradoras, especialmente en una combinación con ácido hexafluorosilícico . También se mejora el desarrollo de resistencia a la compresión. Preferiblemente la cantidad de
amina es entre 0.1 y 10%, más preferiblemente 0.3 y 6% con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa. El efecto de la adición de tales aminas es un mejoramiento del desarrollo de resistencia a la compresión.
Aceleradores preferidos adicionales contienen alquilen diaminas, preferiblemente etilen diamina y/o dialquilen triaminas, preferiblemente dietilen triamina. Preferiblemente la cantidad total de alquilen diaminas, preferiblemente etilen diamina y/o dialquilen triaminas, preferiblemente dietilen triamina es entre 0.1 y 10%, más preferiblemente 0.3 y 6% con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa. El efecto de la adición de dichas aminas es un mejoramiento del desarrollo de la resistencia a la compresión.
Un estabilizador (e) puede estar presente en las mezclas aceleradoras de conformidad con la invención, especialmente preferiblemente en aditivos aceleradores acuosos. En una modalidad preferida de esta invención la mezcla contiene silicato de magnesio, minerales de arcilla, caolín, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácidos carboxílicos orgánicos y/o alófanos como un estabilizador (e) .
El estabilizador puede inhibir la formación de partículas o prevenir la sedimentación de partículas dispersadas del acelerador de conformidad con la invención.
Particularmente de manera preferible, la dispersión de conformidad con la invención contiene el estabilizador, preferiblemente el estabilizador inorgánico, en una proporción de entre 0.1 y 10% en peso, con base en el peso total de la mezcla acuosa. Contenidos de estabilizador aún más preferidos están en el intervalo de 0.2 a 3% en peso y especialmente en el intervalo de 0.3 a 1.3% en peso, con base en cada caso en el peso total de la mezcla aceleradora.
Estabilizadores adecuados son estabilizadores inorgánicos, por ejemplo ciertos silicatos, minerales de arcilla, caolines, alófanos y sustancias tixotrópicas en general muy inertes asi como también ácido fosfórico, ácido fosforoso y/o cualquiera de los tipos de ácidos carboxílieos orgánicos. Un ejemplo de ácidos carboxílieos orgánicos es ácido aspártico.
Estabilizadores preferidos son silicato de magnesio, minerales de arcilla (por ejemplo, bentonita) , ácido fosfórico, ácido fosforoso y/o cualquiera de los tipos de ácidos carboxílieos orgánicos, que incluyen sales de los ácidos mencionados anteriormente. La sepiolita es particularmente preferida, especialmente de manera particular preferiblemente Si12Mg803o (OH) 4 (OH2) 4 y/o Mg4Si6015 (OH) 2.
La sepiolita se entiende que significa un silicato de magnesio hidratado el cual puede ser definido por la
fórmula empírica
Si12Mg803o(OH)4(OH2)4 · 8H20
o por Mg4Si6Oi5 (OH) 2 · 6H20.
La sepiolita está preferiblemente compuesta de 2 capas de sílice tetrahédrica las cuales están ligadas vía átomos de oxígeno a una sílice tetrahédrica las cuales están ligadas vía átomos de oxígeno a una capa media discontinua, octahédrica, que comprende átomos de magnesio. Esta estructura imparte una morfología similar a microfibra a las partículas de sepiolita. Una pluralidad de productos adecuados de estabilizadores inorgánicos los cuales son adecuados para la presente invención y comprenden sepiolita está comercialmente disponible - por ejemplo "Pangel" de Tolsa. El Pangel es un aditivo reológico el cual se obtiene de sepiolita aflojando los haces de fibras y desprendiendo las partículas sin destruir la forma alargada, particular del mismo .
Un ejemplo de estabilizadores a base de bentonita es Tixoton® de Süd-Chemie.
Por definición, los estabilizadores inorgánicos adecuados para la invención son particularmente de manera preferible también entendidos por significar productos los cuales se obtienen por las medidas de modificación directamente a partir de la sepiolita particularmente
preferida como tales, como por ejemplo, el "Pangel" , las medidas de modificación al menos sustancialmente retienen la forma alargada de las partículas de sepiolita. Las medidas de modificación significan en este contexto, que se refieren preferiblemente al aflojamiento, de sepiolita como tal y medidas para desprender las partículas de sepiolita. Un ejemplo de tal medida de modificación es la molienda en húmedo de sepiolita como tal .
Un acelerador el cual contiene en mezcla acuosa: (a) preferiblemente entre 2.7 y 10% en peso, particularmente de manera preferible entre 4 y 9% en peso y especialmente preferiblemente entre 5 y 8% en peso de aluminio en estado de oxidación 3,
(b) preferiblemente entre 12 y 34% en peso, particularmente de manera preferible entre 14 y 34% en peso, especialmente preferiblemente entre 16 y 30% en peso y muy preferiblemente entre 20 y 30% en peso de sulfato,
(c) preferiblemente entre 0.05 y 20% en peso, particularmente de manera preferible entre 0.1 y 20% en peso, en particular entre 0.2 y 15% en peso, especialmente preferiblemente entre 0.3 y 13% en peso de ácido hexafluorosilícico, es preferido, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.
Un acelerador el cual contiene en mezcla acuosa:
(a) entre 5 y 9% en peso de aluminio en estado de oxidación 3,
(b) entre 16 y 30%, preferiblemente entre 18 y 30% en peso de sulfato,
(c) entre 0.2 y 10% en peso, particularmente de manera preferible entre 0.3 y 8% en peso de ácido hexafluorosilícico, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa, es particularmente preferido.
Los datos en peso son con base en el peso de los iones de aluminio con respecto al aluminio, en el peso del sulfato con respecto al sulfato y en el peso de ácido hexafluorosilícico . Los contra iones no se toman en cuenta en estos datos en peso con respecto al aluminio y sulfato.
Se debe indicar que las proporciones en peso dadas en esta solicitud de patente se refieren al aditivo acuoso si no se declara de otro modo. Usualmente, los contenidos sólidos de las mezclas aceleradoras son desde aproximadamente 30% en peso hasta 70% en peso, el resto es preferiblemente agua. Muy preferiblemente el contenido sólido de los aditivos aceleradores es desde 40 a 60% en peso.
Los porcentajes en peso de los varios compuestos (por ejemplo, ácido hexafluorosilícico, sulfato, aluminio en estado de oxidación 3, aminas, estabilizador...) en composiciones en polvo se calcula en base al peso total de la
composición en polvo. Para simplificar temas, los intervalos de % en peso específicos para las composiciones en polvo no están explícitamente dados en números, ya que esto podría conducir a una gran cantidad de repeticiones. Aplica la simple regla de que todas las proporciones de % en peso especificadas para los aditivos acuosos tienen que ser multiplicadas por el factor de 2 para calcular el valor respectivo para las composiciones en polvo (como una compensación de los contenidos de agua de las mezclas acuosas) . Por ejemplo, una indicación "2.7 a 10% en peso en peso de aluminio en estado de oxidación 3 con base en el peso total de la mezcla acuosa" tiene que ser leído entonces como "5.4 a 20% en peso en peso de aluminio en estado de oxidación 3 con base en el peso total de la composición en polvo" .
Los aceleradores de conformidad con la invención con los datos de cantidad preferida descritos, se distinguen en que estos aceleradores permiten el logro de buena resistencia temprana en combinación con tiempos de sedimentación optimizados (relativamente cortos) , al mismo tiempo la vida de anaquel es buena y los costos de producción son ventajosos .
Con respecto a la vida de anaquel de los productos, la presencia de ácido hexafluorosilícico en aceleradores mejora su estabilidad especialmente previniendo la formación
de un precipitado comparado con aceleradores sin ácido hexafluorosilícico . Un precipitado es difícil de manipular debido a que una rehomogenización mediante por ejemplo agitación, es usualmente muy difícil. El reemplazo de ácido fluorhídrico por ácido hexafluorosilícico en el mayor de los casos mejora la estabilidad de almacenaje. Algunas veces para muestras aceleradoras de conformidad con esta invención que contienen ácido hexafluorosilícico, puede tomar lugar una separación de fase con una formación de dos fases líquidas. En tal caso, es bastante fácil rehomogenizar las muestras por agitación simple. Es importante mencionar que un mejoramiento de la estabilidad se observa también a altas temperaturas (30 - 40°C) , lo cual es una región de temperatura en donde es usualmente difícil obtener aceleradores estables.
La producción de las mezclas aceleradoras es relativamente conveniente y segura ya que la manipulación de ácido hexafluorosilícico tiene mucho menos preocupación con respecto a aspectos de seguridad y ambientales comparados con el ácido fluorhídrico. El ácido hexafluorosilícico es por ejemplo, usado para la fluoruración de agua en varios países. Se sabe que se usa también como un agente preservador de la madera. El ácido hexafluorosilícico es un líquido incoloro y a menudo suministrado como una solución acuosa de 25 a 40%. El ácido hexafluorosilícico se cree que es menos tóxico que
el ácido fluorhídrico y tiene que ser tratado solamente con las precauciones de seguridad usuales en el laboratorio y producción. Cuando se trabaja con ácido hexafluorosilícico no es usualmente necesario aplicar precauciones de seguridad extremas (por ejemplo máscara especial con filtros, ventilación y protector total) como en el caso de HF.
El efecto del ácido hexafluorosilícico en composiciones cementicias es especialmente que se pueden obtener buenos resultados de resistencia a la compresión (también comparado con el HF) y que a la vez se pueden obtener tiempos de sedimentación más cortos comparados con composiciones con ácido fluorhídrico. También la estabilidad contra la separación de los aditivos aceleradores mejora si el ácido hexafluorosilícico está contenido.
El amplio intervalo de diferentes cementos los cuales dan buenos resultados de mortero con este acelerador es una ventaja especialmente importante de esta invención. Estos no son solamente cementos los cuales son relativamente fáciles de acelerar y por los cuales también se logran resultados satisf ctorios con aceleradores convencionales. Son en particular también especialmente lentos o cementos incompatibles para los cuales no se han conocido a la fecha aceleradores suficientemente efectivos.
Los aceleradores de conformidad con la invención,
los cuales están presentes preferiblemente como una composición en polvo, más preferiblemente como una mezcla acuosa como solución o como dispersión, contienen aluminio en el estado de oxidación 3, sulfato y ácido hexafluorosilícico . Esta combinación de ingredientes proporciona tiempos de sedimentación cortos y buen desarrollo de resistencia durante el endurecimiento comparado con aditivos aceleradores que no contienen ácido hexafluorosilícico .
Con el acelerador de conformidad con la invención, es ahora posible lograr rápida sedimentación junto con una resistencia temprana marcadamente alta (por ejemplo, 6 horas después del rociado) .
Un acelerador preferido es uno el cual contiene en mezcla acuosa, en adición de (a) , (b) y (c) :
(d) entre 0.1 y 10% en peso, preferiblemente entre
0.3 y 6% en peso, especialmente preferiblemente entre 0.4 y 4.5% en peso, de amina, preferiblemente alcanolamina, particularmente de manera preferible dietanolamina y/o trietanolamina, muy preferiblemente dietanolamina, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.
Los aceleradores de conformidad con la invención preferiblemente tienen una proporción de ácido hexafluorosilícico de entre 0.05 y 10% en peso, preferiblemente entre 0.1 y 10% en peso, particularmente de
manera preferible entre 0.2 y 8% por, preferiblemente entre 0.3 y 8% en peso, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.
La mezcla puede estar presente preferiblemente como una dispersión o solución. Entre las dispersiones, son preferidas aquellas dispersiones las cuales contienen un estabilizador .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención también se refiere a un proceso para la preparación de un acelerador, preferiblemente para concreto o mortero, más preferiblemente para concreto rociado o mortero rociado, el cual está presente como una mezcla acuosa, caracterizado porque el sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio, preferiblemente sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio, muy preferiblemente sulfato de aluminio e hidróxido de aluminio (preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo) , ácido hexafluorosilícico, y opcionalmente aminas se mezclan con agua. En particular, las mezclas aceleradoras inicialmente descritas de conformidad con la invención, se preparan por el proceso de conformidad con la invención.
El proceso de conformidad con la invención puede preferiblemente llevarse a cabo por un procedimiento en el
cual entre 17 y 37% en peso, particularmente de manera preferible entre 22 y 36% en peso, de sulfato de aluminio, entre 0 y 15% en peso, particularmente de manera preferible entre 0.1 y 14% en peso, de preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo, entre 0.1 y 10% en peso, particularmente de manera preferible entre 0.4 y 4.5% en peso, de alcanolamina, particularmente de manera preferible dietanolamina, entre 0.05 y 20% en peso, preferiblemente 0.1 y 20% en peso, particularmente de manera preferible entre 0.2 y 8% en peso, de ácido hexafluorosilícico se mezclan con agua, los datos en peso son con base en el peso total del acelerador líquido.
Durante la preparación y durante el almacenaje, los aceleradores de conformidad con la invención preferiblemente muestran un pH de entre 0 y 5, muy preferiblemente un pH entre 2 y 3.6. Los varios componentes pueden ser preferiblemente agregados con agitación vigorosa al agua inicialmente introducida o una solución inicialmente introducida de uno de los componentes del acelerador. Para obtener soluciones, el procedimiento se lleva a cabo preferiblemente con calentamiento de las mezclas. El calentamiento y también enfriamiento subsecuente no es absolutamente esencial, con el resultado que se pueden ahorrar costos de energía y la preparación se simplifica. Sin embargo, el calentamiento a temperaturas entre 40 y 80 °C
ventajosamente reduce el tiempo de preparación y por lo tanto incrementa la productividad de la planta de producción.
La invención además se refiere al uso del acelerador descrito anteriormente en el revestimiento de sustratos con concreto o mortero, preferiblemente con concreto rociado o mortero rociado en particular superficies de túneles, superficies de minas, trincheras de construcción y pozos .
La invención además se refiere al uso de ácido hexafluorosilicico como un estabilizador para mezclas aceleradoras, preferiblemente para mezclas aceleradoras, las cuales contienen aluminio en el estado de oxidación 3 y sulfato. La invención además se refiere al uso de ácido hexafluorosilicico como un estabilizador para mezclas aceleradoras, las cuales contienen aluminio en el estado de oxidación 3, sulfato y además estabilizadores. La cantidad de ácido hexafluorosilicico útil para estabilizar las mezclas aceleradoras es preferiblemente entre 0.05 y 10% en peso, con base en el peso total de la mezcla acuosa. Contenidos estabilizadores aún más preferidos están en el intervalo de 0.1 a 3% en peso y especialmente en el intervalo de 0.2 a 1.3% en peso.
Típicamente, se usan de 5 a 10 kg del acelerador de conformidad con la invención en el sitio de construcción por
100 kg de cemento. La invención también se refiere a concreto o mortero, preferiblemente concreto rociado o mortero rociado, que contiene un acelerador de conformidad con esta invención.
La invención además se refiere a una capa endurecida de concreto o mortero la cual se produce aplicando concreto o mortero, preferiblemente concreto rociado o mortero rociado, el endurecimiento del cual es forzado con un acelerador descrito anteriormente
En esta invención los términos concreto y mortero, respectivamente concreto rociado y mortero rociado, también pueden comprender otros materiales cementicios. Por ejemplo, el cemento a base de lechadas para minería y morteros cementicios para protección de incendios de concreto.
Ej emplos :
Abajo, la presente invención es explicada en más detalle con referencia a los ejemplos de trabajo.
Ejemplos de aceleradores de conformidad con la invención se prepararon como sigue: La cantidad requerida de agua fría y estabilizador (si es necesaria) se colocó en un vaso de precipitado en una parrilla eléctrica y agitó vigorosamente con un agitador propulsor. Durante el calentamiento, se agregaron primero sulfato de aluminio,
2 O
luego ácido hexafluorosilícico, hidróxido de aluminio amorfo y finalmente dietanolamina . El contenido de agua de las materias primas usadas se tomó en cuenta para calcular el agua requerida al comienzo. Después de alcanzar 60 °C, el acelerador se agitó por una a dos horas adicionales a esta temperatura y después se enfrió a temperatura ambiente por varias horas con agitación continua. La secuencia de adición de las materias primas puede influenciar la duración de agitación la cual se requiere para obtener un producto homogéneo, pero no tiene influencia en las propiedades del acelerador correctamente agitado y que reacciona completamente. También es posible preparar aceleradores sin calentamiento, pero la preparación incrementará el tiempo.
En los ejemplos, se usaron las siguientes materias primas:
- Agua,
- Sulfato de aluminio (a y b)
(como A12(S04)3 · 14.8 H20 esto corresponde a un contenido de sulfato de aluminio de 56.2% en peso),
- Hidróxido de aluminio amorfo (a) : 75 + 2%
Al (OH) 3,
Ácido hexafluorosilícico (c) : 34% de solución acuosa,
- Dietanolamina (d) : 90%,
- Pangel S9 (estabilizador (e) ) ,
- Ácido fluorhídrico: 40% de solución acuosa,
- Hexafluorosilicato de magnesio: hexahidrato de hexafluorosilicato de magnesio tech. , min. 99%.
1. Composiciones Aceleradoras (tabla 1 -1)
La invención es ahora descrita además con referencia a los aceleradores de conformidad con la invención y los ejemplos comparativos. Las composiciones de todas las formulaciones probadas y datos de estabilidad de almacenaje a diferentes temperaturas se presentan en la tabla 1-1. Adicionalmente los datos de estabilidad para algunas formulaciones adicionales se proporcionan en la tabla 1-2. Los ejemplos de aceleradores de conformidad con invención (I) contienen ácido hexafluorosilícico y los ejemplos comparativos (C) no contienen este producto. Todas las partes en las tablas 1-1 y 2 están expresadas en peso.
2. Sistemas de prueba (mortero y concreto) 2.1 Sistemas de prueba de mortero (tabla 2)
La Tabla 2 muestra composiciones de mortero con diferentes cementos, los cuales se usaron como sistemas de prueba para los aceleradores de la tabla 1-1.
2.2. Sistemas de prueba de concreto (tabla 3)
Las composiciones de concreto usadas para las pruebas de concreto de aceleradores se presentan en la tabla 3.
3. Métodos de prueba de aceleradores
3.1 Métodos de prueba en mortero
Los aceleradores de conformidad con la invención y los ejemplos comparativos se probaron con respecto al tiempo de sedimentación y la resistencia a la compresión con mortero de conformidad con' el DIN EN 196-1 y -3. Los resultados se resumen en las tablas 4 a 7.
3.2 Métodos de prueba en concreto
Se realizaron pruebas de concreto rociado con los aceleradores de conformidad con la invención y los ejemplos comparativos con respecto al desarrollo de resistencia a la compresión de conformidad con la Especificación Europea EFNARC para concreto rociado 1999. Los resultados se resumen en la tabla 8.
5. Resultados de prueba de aceleradores
5.1 Resultados de prueba de aceleradores en mortero
(tablas 4 a 7)
Las Tablas 4 a 7 resumen los resultados de desempeño en mortero de los aceleradores de conformidad con la invención y los ejemplos comparativos con diferentes cementos .
En los ejemplos de conformidad con la invención E-l a E-3 de la tabla 4, se observa un mejoramiento significante de tiempos de sedimentación y al mismo tiempo desarrollo de resistencia satisfactorio para el sistema mortero M-l, cuando se compara con los ejemplos comparativos E-7 a E-9 (sin ácido hexafluorosilícico) .
Los ejemplos E-4 a E-6 de conformidad con la invención, muestran el mismo efecto del ácido hexafluorosilícico para varios otros cementos, cuando se comparan con los ejemplos comparativos E-10 a E-12 (sin ácido hexafluorosilícico) .
En la tabla 5 en los ejemplos E-13 a E-15 se observa un mejoramiento significante de tiempos de sedimentación y desarrollo de resistencia a la compresión a 6 h y 1 d (especialmente para los ejemplos E-14 y E-15) , cuando se comparan con los ejemplos comparativos E-21 a E-23 (sin ácido hexafluorosilícico) . En los ejemplos E-16 a E-20 de conformidad con la invención, se observa un mejoramiento significante de tiempos de sedimentación y al mismo tiempo
desarrollo de resistencia satisfactorio para diferentes cementos, cuando se comparan con los ejemplos comparativos E-24 a E-28 (sin ácido hexafluorosilícico) .
En la tabla 6 en los ejemplos E-29 a E-31, el mejoramiento del tiempo de sedimentación inicial y final es más significante que la reducción en la resistencia a la compresión comparado con el ejemplo E-34, el cual no está de conformidad con la invención.
En los ejemplos E-32 y E-33 se observa un mejoramiento significante de tiempos de sedimentación y al mismo tiempo desarrollo de resistencia satisfactorio para dos tipos diferentes de cemento, cuando se comparan con los ejemplos comparativos E-35 y E-36 (sin ácido hexafluorosilícico) .
Los ejemplos E-37 (sin dietanolamina) y E-38 (con dietanolamina) demuestran el efecto de dietanolamina en las formulaciones de conformidad con la invención. Se observa un mejoramiento del desarrollo de la resistencia a la compresión.
Los ejemplos de la tabla 7 muestran una ventaja de ácido hexafluorosilícico comparada con la sal de magnesio de ácido hexafluorosilícico y ácido fluorhídrico. En los ejemplos E-39 y E-48 así como también E-40 y E-49, la cantidad de especies hexafluorosilícicas (calculadas como
[SiF6]2") en las formulaciones es la misma, mientras la fuente de las especies de hexafluorosilicato es diferente. En E-39 y E-40 la fuente es ácido hexafluorosilícico (H2SiF6) y en E-48 y E-49 es la sal de magnesio de ácido hexafluorosilícico (hexafluorosilicato de magnesio (MgSiF6) ) . De la comparación de los ejemplos E-39 y E-48, así como también E-40 y E-49, se deduce que el uso de ácido hexafluorosilícico resulta en tiempos de sedimentación más cortos y mejor desarrollo de resistencia a la compresión comparado con la sal de ácido hexafluorosilícico .
El efecto del ácido hexafluorosilícico se muestra en los ejemplos E-41 a E-47 (con ácido hexafluorosilícico) en comparación con el ácido fluorhídrico que contienen los ejemplos E-50 a E-56.
Estos ejemplos muestran que el ácido hexafluorosilícico tiene un efecto positivo en los tiempos de sedimentación y resistencia a la compresión a 6h y Id comparados con los ejemplos con ácido fluorhídrico. Se observa un mejoramiento significante de resistencia a la compresión a 6h para los ejemplos E-41 a E-43 y E-45 (con ácido hexafluorosilícico) , cuando se comparan con los ejemplos comparativos E-50 a E-52 y E-54 (con ácido fluorhídrico) .
5.2 Resultados de pruebas de aceleradores en concreto (tabla 8)
La Tabla 8 muestra los resultados de pruebas de concreto rociado.
En los experimentos de rociado de cemento se observa un mejoramiento significante del desarrollo de resistencia a la compresión después de 6 , 15 min y 1, 4 y 24 horas para el ejemplo E-57 de conformidad con la invención, cuando se compara con el ejemplo comparativo E-58 (sin ácido hexafluorosilícico) .
Los datos de estabilidad en la tabla 1-1 se midieron a temperaturas de 5 a 40°C. 80 mi de solución aceleradora con un peso de llenado de 55 mm se almacenaron en un receptáculo de vidrio y se observó la estabilidad. Los resultados muestran que el ácido hexafluorosilícico en aceleradores mejora su estabilidad comparada con aceleradores sin ácido hexafluorosilícico . Además, el reemplazo de ácido fluorhídrico por ácido hexafluorosilícico en la mayoría de los casos mejora la estabilidad de almacenaje. Es importante mencionar que también se observa un mejoramiento de estabilidad a 40 °C en donde es usualmente difícil obtener aceleradores estables. Algunos datos de estabilidad adicional se proporcionan en la tabla 1-2. Estos datos muestran que el
ácido hexafluorosilícico mejora la estabilidad de los aceleradores significantemente.
Dos capas (símbolo X) en la tabla 1-1 significan que se formaron dos fases líquidas. Esto es un caso menos severo de separación. En muestras homogéneas no son usualmente deseadas, pero como se menciona anteriormente, las dos fases pueden fácilmente ser rehomogenizadas por agitación.
En conclusión, ejemplos de aceleradores de conformidad con la invención con ácido hexafluorosilícico demuestran un efecto positivo de este nuevo compuesto en tiempos de sedimentación y simultáneamente un mejoramiento de desarrollo de resistencia para diferentes cementos. Tal efecto de ácido hexafluorosilícico se observa para tanto pruebas de rociado de mortero como de cemento.
Tabla 1 - 1 :
* las suspensiones permanecen estables
O capa precipitada < 1 mm
? capa precipitada < 5 mm
X capa precipitada < 25 mm
X separación de capa
XX viscoso alto o sólido
Tabla 1-2:
Los valores dados "precipitación (% en vol.)" después del tiempo respectivo representan una estimación del volumen precipitado. Los valores por debajo de 5 son considerados como una dispersión virtualmente estable.
Tabla 2:
Mortero/Composición M-1 M-2 M-3 M-4 -5 M-6 -7
Cemento: CE I 42.5 Normo 4 450 g
Untervaz (Suiza)
CEM I 42.5 R 450 g
Radotin (República Checa)
CEM I 42.5 R 450 g
Mokra (República Checa)
CEM I 42.5 RR 450 g
Nlorcem (Noruega)
CEM ll/A-LL 42.5 R 450 g
Byggcement (Suecia)
CEM ll/A-LL 42.5 R 450 g
Pederobba (Italia)
CEM ll/A-V 42.5 R 450 g Norcem (Noruega)
Arena: CEN Normsand 1350 g 1350 g 1350 g 1350 g 1350 g 1350 g 1350 g
?Súper plastificador: Glenium® 51 0.30% 0.20% 0.30% 0.30% 0.20% 0.20% 0.20% Relación Agua/Cemento:
0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
*La dosificación del súper plastificador se calculó con respecto a la cantidad de cemento en el mortero.
Tabla 3:
Concreto/Composición Con-1
Cemento: CENI I 42,5 Normo 4 Untervaz 450 kg
Arena: Arena Tipo A 0-4 mm 1246 kg
Arena Tipo B 4-8 mm 534 kg
"súper plastificador: Glenium®51 0.70%
Estabilizador 10 Delvo®Crete 0.20%
Relación Agua/Cemento: 0.44
# La dosificación de súper plastificador y estabilizador se calculó con respecto a la cantidad de cemento en el concreto.
Ejemplos E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6 E-7 E-8 E-9 E-10 E-11 E-12
Formulación/ F-1(l) F-2I.I) F-3(l) F-2(l) F-2(l) F-2(l) F-1(C) F-2(C) F-3(C) F-2(C) F-2<C) F-2(C) Mortero M-1 M-1 M-1 M-5 M-6 -7 M-1 M-1 M-1 M-5 M-6 M-7
Ajuste inicial (minutos) 4 3 6.5 2.5 2 1.5 8 10 12 8.5 4 4.5
Ajuste final (minutos) 27 15 18 10.5 11 15 33 44 38 17 17 21
Resistencia a la compresión a 6 h (MPa) 1.1 1.8 2.3 2.2 2.2 2 3 1.3 2 2 1.6 2 7 2.9
Resistencia a la compresión a 1 d (MPa) 23.5 13.3 13.1 21.4 21 14.2 18.9 14.5 12.8 21.4 21.7 16
Resistencia a la compresión a 7 d (MPa) 46.5 40.4 44.2 40.8 46.7 33.6 43.1 41.6 43.9 40.6 46.7 34.5
15 Dosificación. % " 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
Tabla 5:
Ejemplos E-13 E-14 E-15 E-16 E-17 E-18 E-19 E-20 E-21 E-22 E-23 E-24 E-25 E-26 E-27 E-28
Formulación F-4(l) F-5(l) F-6(l) F^t(l) F-5 l) F-6(l) F-4(l) F-6(l) F-4(C) F-5(C) F-€(C) F-4(C) F-5(C) F-€(C) F-4(C) F-6(C)
Mortero M-1 M-1 M-1 -6 M-6 M-6 M-5 M-5 M-1 M-1 M-1 M-6 M-6 M-6 M-5 M-S
Ajuste inicial (minutos) 3 5 4 2.5 3 3 2.5 2.5 11 12 10.5 5 5 5 4 5
Ajuste final (minutos) 14 25 10.5 11.5 15 12.5 10 11 .5 39.5 33 29 22.5 22.5 18.5 16 15
Resistencia a la compresión a 6 h (MPa) 2 2.4 2.7 3.3 3.5 2 2 2.2 2.1 1 .5 1.7 4.1 3.9 3.3 2.6 2.9
Resistencia a la compresión a 1 d (MPa) 139 22.9 21.9 24.2 24.7 23.6 18.8 22.7 14.9 9.7 5.4 26.2 26.3 25.9 24.3 25.2
Resistencia a la compresión a 7 d (MPa) 41 .9 46.8 45.4 53.6 52.8 49.8 38.6 38.3 41.9 44.6 44.1 53.6 39.3 51.6 40.3 41
Dosificación, % ** 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
Tabla 6:
Ejemplos E-29 E-30 E-31 E-32 E-33 E-34 E-35 E-36 E-37 E-38
10 Formulación/ F-7(l) F-8Ü) F-10(l) F-8(l) F-9(l) F-7(C] F-7(C) F-7ÍC) F-11(l) F-12ÍJ)
Mortero M-1 M-1 M-1 M-2 M-5 M-1 M-2 M-5 M-1 M-1
Ajuste inicial (minutos) 4 3.5 1.5 1.5 2 5.5 1.5 4 2 2
Ajuste final (minutos) 17 19 12 7 1 1 22 13 15 7.5 6.5
Resistencia a la compresión a 6 h (MPa) 3.6 3.4 2.9 1.8 4.5 3.3 2.4 4.7 1.7 2.3
Resistencia a la compresión a 1 d (MPa) 20.1 19.2 19.9 15.4 28.1 25 16.1 27.6 4.6 6.3
Resistencia a la compresión a 7 d (MPa) 43.8 44.8 44.6 31 47.6 46 29.8 45.9 37.6 43.5
Dosificación, % " 9 9 9 9 9 9 9 9 8 8
15
Tabla 7:
Ejemplos E-39 E-40 E-41 E-42 E-43 E-44 E-45 E-46 E-47 E-48 E-49 E-50 E-51 E-52 E-53 E-54 E-55 E-S6
Formulación/ F- (l> F-13(l) F-14(l) F-15(l) F-16(l) F-16(l) F-17(l) F-17(l) F-18(l) F-8(C) F-9(C) F-10(C) F-11(C) F-12(C) F-12(C) F-13(C) F-13(C) F-14(C)
Mortero
5 M-1 M-1 M-4 M-4 M-4 ?-ß M-3 M-S M-5 M-1 M-1 M-4 M-4 M-4 M-6 M-3 M-S M-5
Ajuste inicial (minutos) 3 3.5 4.5 1.5 2 2 2 3.5 2.5 5.5 4.5 3 1.5 5 1.5 5 3 1.5
Ajuste final (minutos) 14 7 38 30 40 14 18 21 20 18 14 47 38 51 18 26 28 24
Resistencia a la compresión
a 6h (NPa) 2 2.7 3 1 0.6 1 0.8 1.7 1.1 1.5 2.1 1.3 0.6 0.3 1 0.2 1.4 1.2
Resistencia a la compresión
a ld (MPa) 13.9 10.2 30.4 28.3 25.8 20.1 12.7 21.8 19.9 8.5 5.8 29.1 27.1 23.9 18 8.5 20.3 20.4 esistencia a la compresión
a 7d (MPa) 41.9 44.9 48 42.4 44.1 42.7 33.3 38.7 36.3 39.2 35.7 47.3 39.5 35.3 43.7 19.7 37.8 38.5
Dosificación, " 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
"La dosificación de las formulaciones está en porcentaje en peso con respecto a la cantidad de cemento en el mortero.
15
Tabla 8 :
Ejemplos E-57 E-58
Formulación/ F-4(l) F^(C)
Concreto Con-1 Con-1
Dosificación, % 8 8
Resistencia a la compresión, N/mm2
6 min Meyco® Needle 0.43 0.19
15 min Meyco® Needle 0.46 0.31
30 min Meyco® Needle 0.58 0.57
1 h Meyco® Needle 0.82 0.7
4 h Hilti® Nail Gun 3.19 2.28
6 h Hilti® Nail Gun 3.73 3.28
24 h Hilti® Nail Gun 1 1 .4 8.56
7 días Bohrkern 30.2 27.8
28 días Bohrkern 38.5 34
La dosificación de las formulaciones está en porcentaje en peso con respecto a la cantidad de cemento en el concreto.
Claims (16)
1. Mezcla aceleradora caracterizada porque contiene (a) aluminio en estado de oxidación 3 (b) sulfato y (c) ácido hexafluorosilícico .
2. Aceleradora de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla es líquida.
3. Aceleradora de conformidad con la Reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la mezcla contiene una amina (d) .
4. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la mezcla contiene al menos una alcanolamina .
5. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla contiene alquilen diaminas.
6. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la mezcla contiene silicato de magnesio, minerales de arcilla, caolín, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácidos carboxílicos orgánicos y/o alófanos como un estabilizador (e) .
7. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque la mezcla contiene : (a) entre 2.7 y 10% en peso de aluminio en estado de oxidación 3, (b) entre 12 y 34%, preferiblemente entre 14 y 34% en peso de sulfato, (c) entre 0.05 y 20%, preferiblemente entre 0.1 y 20%, en peso de ácido hexafluorosilícico, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.
8. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque la mezcla contiene : (a) entre 5 y 9% en peso de aluminio en estado de oxidación 3, (b) entre 16 y 30%, preferiblemente entre 18 y 30% en peso de sulfato, (c) entre 0.2 y 10% en peso de ácido hexafluorosilícico, con base en cada caso en el peso total de la mezcla acuosa.
9. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el ácido hexafluorosilícico está presente en una proporción de entre 0.1 y 10% en peso en la mezcla acuosa.
10. Aceleradora de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque la mezcla está presente en la forma de una solución o una dispersión.
11. Proceso para la preparación de un acelerador líquido, caracterizado porque (i) sulfato de aluminio y/o hidroxi sulfato de aluminio, opcionalmente también hidróxido de aluminio, más preferiblemente hidróxido de aluminio amorfo y (ii) ácido hexafluorosilícico se mezclan con agua.
12. Proceso de conformidad con la Reivindicación 11, caracterizado porque se prepara una mezcla de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10.
13. Uso de un acelerador de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10, para el revestimiento de sustratos con concreto o mortero.
14. Uso de ácido hexafluorosilícico como un estabilizador para mezclas aceleradoras, preferiblemente para mezclas aceleradoras, el cual contiene aluminio en el estado de oxidación 3· y sulfato.
15. Concreto o mortero caracterizado porque contiene un acelerador de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10.
16. Capa endurecida caracterizada porque se produce aplicando concreto o mortero, endurecimiento el cual es forzado con un acelerador de conformidad con cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10.
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