MX2015000834A

MX2015000834A - Composiciones de concreto de secado acelerado y metodos de manufactura de las mismas.

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Publication number: MX2015000834A
Application number: MX2015000834A
Authority: MX
Inventors: Raymond C Turpin Jr; Alana Guzzetta; Ryan Allen Henkensiefken
Original assignee: U S Concrete Inc
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-07-06
Also published as: US10233119B2; US20170057869A1; CA2879671A1; EP2874970A1; US9382157B2; BR112015001225A2; WO2014015289A1; CL2015000129A1; US20150152006A1

Abstract

Se proporcionan composiciones cementosas y procesos para preparar y utilizar las composiciones cementosas. Las composiciones cementosas se caracterizan por la propiedad de una emisión de vapor de agua reducida o atenuada de una mezcla cementosa y un concreto formado a partir de la misma. Ciertas composiciones cementosas se caracterizan por la propiedad de secado acelerado mientras que aún mantienen una buena funcionalidad. Se proporcionan métodos para mejorar la retención de agua y el secado de la superficie del concreto, que incluye concreto de liviano. Se puede utilizar una sal iónica soluble en agua para secuestrar el agua dentro de los poros y tubos capilares de la pasta de cemento y/o agregado liviano poroso. En algunos ejemplos, la sal puede agregarse directamente al concreto o los agregados pueden infusionarse con una solución de agua-sal para proporcionar agregados porosos tratados que tienen una saturación de agua y una retención de agua mejoradas. La figura más representativa de la invención es la número 11.

Description

COMPOSICIONES DE CONCRETO DE SECADO ACELERADO Y MÉTODOS DE MANUFACTURA DE LAS MISMAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a composiciones de concreto. Varias modalidades de la presente invención se refieren a composiciones cementosas que se utilizan en la preparación de un concreto que tiene una velocidad atenuada o disminuida de emisiones de vapor de agua después del endurecimiento. Otras modalidades de la invención se refieren a composiciones cementosas que son composiciones de concreto de secado acelerado. Todavía otras modalidades de la invención se refieren a un concreto que incluye concreto de baja densidad que mejora la retención de agua y/o proporciona el secado acelerado de este concreto. Ciertas modalidades de la invención también se refieren a métodos para preparar y utilizar las composiciones cementosas y de concreto de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El _concreto es un material de construcción compuesto que está comprendido principalmente de los productos de reacción de cemento hidráulico, agregados y agua. El agua no solo es un reactivo para el componente de cemento sino que también es necesaria para proporcionar características de flujo deseadas (por ejemplo, esparcimiento y/o caída) y asegura la consolidación del concreto mezclado recientemente para impedir la formación de huecos que reducen la fortaleza y otros defectos. Se pueden agregar mezclas químicas al concreto recientemente mezclado para modificar características tales como reología (es decir, viscosidad plástica y límite elástico), retención de agua y tiempo de fraguado. Aunque un poco del agua reacciona con el componente de cemento para formar productos de hidratación cristalinos, una porción sustancial permanece sin reaccionar y se retira típicamente del concreto por medio de la evaporación. La evaporación continua del agua desde el concreto puede presentar problemas, particularmente cuando se aplica una cubierta para suelos.

Una composición cementosa para formar concreto se refiere generalmente a una mezcla de agregados naturales y/o artificiales, tales como, por ejemplo, arena y ya sea grava o piedra triturada, los cuales son mantenidos juntos por una sustancia aglutinante de pasta cementosa para formar un material de construcción sumamente durable. La pasta está constituida típicamente de un cemento hidráulico, tal como cemento Portland, y agua y también puede contener una o más mezclas químicas así como también materiales cementosos complementarios, tales como, por ejemplo, ceniza volátil o cemento de escorias de alto horno granulado, molido.

Los primeros cementos se basaron en cal viva calcinada, la cual se produce al exponer piedra caliza a una temperatura elevada, por ejemplo, una temperatura que sobrepasa los 800°C, en presencia de una atmósfera que contiene oxígeno para formar cal viva de acuerdo con la reacción en la ecuación (1).

CaCO3 ® Cao + CO2(g) (l) Las cales vivas hidráulicas se derivan de cales vivas calcinadas que tienen alguna cantidad de arcilla. La arcilla proporciona silicio y aluminio que reaccionan con el calcio de la piedra caliza para producir cementos que tienen compuestos complejos que se deshidratan. Esas composiciones tienen incluso la capacidad de endurecer bajo el agua. El cemento Portland evolucionó eventualmente a partir de esos materiales.

Los cementos de construcción más convencionales son hidráulicos, muchos de los cuales se basan en el cemento Portland. Los cementos hidráulicos fraguan y se endurecen después de ser combinados con agua, como resultado de reacciones químicas inducidas por el agua y demuestran una fortaleza y estabilidad mejoradas después del endurecimiento.

El uso descontinuado de componentes volátiles en los adhesivos para cubiertas para suelos para superficies de concreto ha creado problemas de unión y deslaminación. El concreto contiene agua para la hidratación del cemento así como también agua de conveniencia para facilitar la funcionalidad y colocación. El agua tanto es enlazada químicamente como es atrapada en un gel y pequeños tubos capilares que comprenden aproximadamente 30-50% del material de la pasta dependiendo de la madurez. El agua en el concreto debe ser consumida, secuestrada o evaporada en la atmósfera antes de que se pueda asegurar un enlace adhesivo basado en agua permanente, apropiado. Desafortunadamente, el tiempo necesario para hacer posible el proceso de secado necesario es aproximadamente un mes por 2.54 centímetros (1 pulgada) de profundidad de piso de concreto para un concreto de peso estándar.

El fraguado y el endurecimiento de los cementos hidráulicos son causados por reacciones de hidratación que ocurren entre los compuestos que constituyen el cemento y el agua, lo cual da por resultado la formación de hidratos o fases de hidrato. La composición cementosa comienza a hacerse rígida progresivamente lo que conduce al principio del fraguado, donde ocurre la consolidación adicional de los reactivos de hidratación. El endurecimiento sigue al fraguado, el cual se caracteriza por un crecimiento estable en la resistencia a la compresión del material durante un período que puede variar de algunos días en el caso de los cementos de "endurecimiento extremadamente rápido" a varios años en el caso de los cementos ordinarios.

El cemento Portland consiste de cinco compuestos principales así como también algunos compuestos menores adicionales. Los compuestos principales son silicato tricálcico, 3CaOSi02; silicato dicálcico, 2Ca0-Si02,· aluminato tricálcico, 3Ca0-Al203,· aluminoferrita tetracálcica, 4Ca0-Al203-Fe203; y yeso, CaS04-2H2O. La hidratación del silicato tricálcico es representada por la reacción de acuerdo con la ecuación (2). 2 (3CaOSÍ02 ) + 11 H20 ® 3CaO2SÍ02-8H20 + 3 Ca (OH) 2 (2 ) Con la adición de agua, la reacción progresa rápidamente para liberar iones de calcio e hidróxido. Una vez que la solución de agua se satura, el hidróxido de calcio comienza a precipitarse formando una estructura cristalina. El hidrato de silicato de calcio también se forma simultáneamente. Conforme el hidróxido de calcio se precipita de la solución, el silicato tricálcico continúa entrando en solución para formar iones de calcio e hidróxido. La reacción es algo exotérmica lo que implica la emisión de calor conforme la reacción progresa.

La formación de hidróxido de calcio e hidrato de silicato de calcio proporciona "semillas" alrededor de las cuales el hidrato de silicato de calcio puede continuar formándose. En un cierto punto, la velocidad de la reacción es controlada finalmente por la velocidad de difusión de moléculas de agua a través de la capa de hidrato de silicato de calcio que rodea el silicato tricálcico sin reaccionar, la cual se vuelve progresivamente más lenta conforme la capa de hidrato de silicato de calcio se hace más grande.

El silicato dicálcico se hidrata para formar los mismos productos que el silicato tricálcico de acuerdo con la reacción mostrada en la ecuación (3). 2 (2Ca0-Si02) + 9 H2O ® 3Ca0-2Si02-8H20 + Ca (OH) 2 (3 ) Sin embargo, la hidratación de silicato dicálcico ocurre de manera mucho más lenta y es ligeramente exotérmica en comparación con aquella del silicato tricálcico.

Las reacciones de los otros componentes principales del cemento Portland son más complejas y están más allá del alcance de la discusión de los antecedentes proporcionada en este documento. Sin embargo, la hidratación del cemento se caracteriza típicamente por cinco fases distintas. La fase I se caracteriza por una hidrólisis rápida de los compuestos de cemento y puede dar por resultado un incremento de temperatura de varios grados durante un período que dura en el orden de 15 minutos o más. La emisión de calor comienza a hacerse lenta dramáticamente en la fase II, el período de letargo, el cual puede extenderse de una a tres horas. En las fases III y IV, el concreto comienza a endurecerse y la emisión de calor comienza a incrementar debido principalmente a la hidratación continua de silicato tricálcico. Estas fases pueden comprender un período de hasta aproximadamente 32 a 36 horas. La etapa V marca un período de hidratación continua, pero a velocidades mucho más bajas que aquellas experimentadas en las primeras fases, y continúa siempre y cuando quede agua sin reaccionar y silicatos no hidratados y puedan entrar en contacto entre sí. La etapa V continúa típicamente en el orden de días, incluso durante más tiempo.

Más comúnmente, los cementos de hoy en día son formulaciones de combinaciones de cementos hidráulicos. Por ejemplo, un cemento hidráulico, tal como, por ejemplo, el cemento Portland, puede comprender hasta 75% de escoria de alto horno granulada, molida. La escoria da por resultado una reducción en la fortaleza prematura pero proporciona una resistencia incrementada de sulfato y una emisión disminuida de calor durante las etapas de rigidización y endurecimiento del concreto.

Los cementos hidráulicos combinados pueden comprender uno o más materiales de puzolana, los cuales son materiales silíceos o aluminosilíceos que demuestran propiedades cementosas en presencia de hidróxido de calcio. Los silicatos e incluso aluminatos de una puzolana que reaccionan con el hidróxido de calcio de un cemento forman fases cementosas secundarias (por ejemplo, hidratos de silicato de calcio que tienen una relación más baja de calcio con respecto a silicio), las cuales demuestran propiedades de fortalecimiento gradual que comienzan usualmente a materializarse después de 7 días de curación.

Un cemento hidráulico combinado puede comprender hasta 40% o más de ceniza volátil, la cual reduce la cantidad de agua que debe ser combinada con la composición cementosa, permitiendo un mejoramiento en la fortaleza prematura conforme el concreto se cura. Otros ejemplos de puzolanas que se pueden utilizar en combinaciones de cementos hidráulicos incluyen una puzolana sumamente reactiva, tal como, por ejemplo, humo de sílice y metacaolín, la cual incrementa además la velocidad a la cual el concreto logra obtener fortaleza dando por resultado un concreto más fuerte. La práctica actual permite una reducción de hasta 40 por ciento o más alta en la cantidad de cemento hidráulico utilizado en la mezcla de concreto cuando se reemplaza por una combinación de puzolanas que no reducen significativamente la resistencia a la compresión final u otras características de desempeño del concreto resultante.

Un agregado grueso liviano se diseña frecuentemente en una mezcla de concreto para reducir la carga muerta del edificio, hacer posible tramos más largos, proporcionar mejores beneficios sísmicos, incrementar la resistencia al fuego y mejorar el aislamiento de sonido. Este material liviano comprende comúnmente esquisto expandido, arcilla, piedra pómez, cenizas y poliestireno con una densidad de aproximadamente 1/2 o menos de aquella del agregado grueso de piedra normal y es capaz de producir concreto que pesa de 362.87 a 453.59 kilogramos menos por 0.76 metros cúbicos (de 800·a 1000 libras menos por yarda cúbica).

En general, la reducción de peso en el agregado liviano se logra al crear una estructura interna sumamente porosa que también puede absorber, desafortunadamente, hasta 30% de agua. Esta agua es además del agua normal de conveniencia y puede conferir una cantidad adicional a la mezcla de concreto igual a 2-3 veces aquella la cual debe ser consumida y evaporada normalmente, incrementando adicionalmente de ese modo el tiempo para el secado para la aplicación de adhesivo o epoxi. Para prevenir las pérdidas de funcionalidad debido a la absorción de.agua durante la mezcla, el transporte y la colocación, los agregados porosos deben ser acondicionados previamente con agua.

En caso de que el concreto sea transportado a la ubicación de colocación por una bomba de concreto, la absorción de agua por parte de los agregados porosos se vuelve más crucial, puesto que el concreto debe sujetarse a una presión líquida dentro de la bomba y el conducto auxiliar de hasta 69 bares (70 Kg/cm2 o 1000 lb/pg2), la cual comprime en gran medida el aire en los poros y causa la absorción significativa de agua adicional. Esta presión puede forzar al agua requerida para la funcionalidad dentro de los poros previamente insaturados de los agregados livianos (es decir, poros los cuales no son llenados cuando se sujetan a la presión atmosférica pero los cuales pueden llenarse a presiones altas asociadas con el bombeo). De esta manera, la saturación completa de los poros -de agregados livianos se prefiere para prevenir la pérdida de funcionalidad y potenciales obstrucciones del conducto de la bomba bajo esas condiciones.

Desafortunadamente, la saturación completa es impráctica puesto que el remojo prolongado en agua no desplazará el aire atrapado dentro de los tubos capilares del agregado liviano, de modo que se tiene que tolerar alguna pérdida de agua de la mezcla durante el transporte. Por otra parte, el agua instilada dentro de los agregados porosos puede evaporarse rápidamente en almacenamiento, regresando al agregado liviano en gran medida a su condición seca previa dentro de días. De esta manera, los agregados humedecidos previamente deben utilizarse casi inmediatamente para capturar el beneficio deseado.

Por otra parte, con frecuencia incluso esos métodos no dan por resultado típicamente tubos capilares completamente saturados. Cualquier tubo capilar vacío restante, cuando se sujeta a presiones de bombeo, se llena parcialmente con agua en respuesta, comprimiendo el aire atrapado en los tubos capilares del material liviano de acuerdo con la Lcy Universal de Gases, dando por resultado de esta manera las pérdidas de funcionalidad mencionadas anteriormente y la obstrucción potencial del conducto durante el bombeo. Esto puede tener varias consecuencias: se debe agregar agua adicional a la mezcla de concreto antes del bombeo para mantener una funcionalidad suficiente para facilitar el bombeo. Después, cuando el concreto sale de la bomba y regresa a la presión atmosférica normal, el agua en exceso responde al aire comprimido dentro de los agregados livianos y es forzado parcialmente de nuevo hacia afuera dentro de la mezcla. Esto incrementa, en efecto, la relación de agua con respecto a cemento, diluyendo excesivamente la mezcla de concreto plástico e impactando en la permeabilidad del concreto endurecido.

Los materiales cementosos en el concreto requieren agua, conocida típicamente como agua química o agua de hidratación, para evolucionar químicamente en una sustancia aglutinante cristalina, dura. Por ejemplo, los cementos Portland requieren generalmente hasta aproximadamente 40% de su peso en agua con el propósito de promover la hidratación completa y la reacción química.

Se ha agregado convencionalmente agua en éxceso para hacer que el concreto sea más plástico permitiendo que fluya en su lugar. Esta agua en exceso es conocida como agua dé conveniencia. Una pequeña cantidad del agua escapa como resultado de sólidos que se asientan durante la fase plástica, la evaporación en la zona interfacial atmosférica y la absorción dentro de materiales aceptantes de la zona interfacial. Sin embargo, gran parte del agua de conveniencia permanece en el concreto durante e inmediatamente después del endurecimiento. El agua de conveniencia entonces puede escapar a la atmósfera después del endurecimiento del concreto. El agua de conveniencia, dependiendo de, entre otras cosas, la relación de agua con respecto a materiales cementosos, puede representar hasta aproximadamente 70% del agua total en el concreto.

Las industrias de construcción de concreto y cubiertas para suelos pueden incurrir tanto en retrasos de construcción como en costos correctivos como resultado de las emisiones de vapor de agua y la intrusión de agua del concreto. Por ejemplo, los adhesivos y recubrimientos utilizados en la construcción de pisos de concreto son relativamente incompatibles con la humedad que se desarrolla en la superficie del concreto. La humedad también puede crear un ambiente para promover el crecimiento de moho.

La impermeabilidad en estructuras de concreto es una medida de la capacidad del concreto endurecido para resistir el paso del agua. La emisión de vapor de agua es proporcional al estado de sequedad relativa del cuerpo de la estructura de concreto. Una vez aislado de fuentes externas de agua, las emisiones de vapor de agua se derivan de la cantidad de agua que se utiliza en exceso de aquella necesaria para endurecer los materiales cementosos— es decir, el agua de conveniencia. Dependiendo de la temperatura atmosférica y la humedad en la superficie y el espesor del concreto, la eliminación del agua en exceso a través de emisiones de vapor de agua puede tomar en el orden de muchos meses para alcanzar un nivel que sea compatible con la aplicación de un recubrimiento o un adhesivo.

También existe la posibilidad de que el agua pueda desarrollarse bajo el piso debido a una inundación, reserva de agua, etcétera. Un concreto endurecido que resiste la permeación de vapor de agua es capaz de proteger adicionalmente cualquier recubrimiento que haya sido aplicado a la superficie del concreto. Existe la necesidad en el campo de un concreto que, una vez que se endurezca, sea sustancialmente resistente a la permeación de vapor de agua.

La instalación de una barrera impermeable sobre la superficie del concreto antes de alcanzar un nivel aceptable de sequedad puede dar por resultado la acumulación de humedad, la falla del adhesivo y una falla resultante de la barrera debido a la deslaminación. La aplicación prematura de recubrimientos y adhesivos incrementa el riesgo de falla, mientras que el retraso causado por la espera para que el concreto alcance un nivel aceptable >de sequedad puede dar por resultado retrasos de construcción potencialmente costosos e inaceptables.

La industria de cubiertas para suelos ha determinado, dependiendo del tipo de adhesivo o recubrimiento utilizado, que una velocidad máxima de emisión de vapor de agua de 1.36 a 2.27 kilogramos (de 3 a 5 libras) de vapor de agua por 92.9 metros cuadrados (1,000 pies cuadrados) durante un período de 24 horas (kg/92.9 m2-24 h (lb/1000 pie2-24 h)) es representativa de un estado de sequedad de la losa necesaria antes de que se pueda aplicar adhesivo al piso de concreto.

Permanece la necesidad en el campo de composiciones cementosas que reduzcan la cantidad de tiempo necesario para alcanzar una velocidad deseada de emisión de vapor de agua en pisos de concreto que hagan posible una aplicación en un tiempo más razonable de recubrimientos y adhesivos.

Se sabe en el campo que ciertos polímeros clasificados como superplastificantes pueden incluirse en el concreto con el propósito de reducir la cantidad de agua de conveniencia necesaria para permitir que la mezcla cementosa fluya más fácilmente en su lugar. Sin lugar a dudas, una reducción en la cantidad de agua en exceso que permanece después de que el concreto se endurece debe conducirá una reducción en la cantidad de tiempo necesario para alcanzar una velocidad deseada de emisiones de vapor de agua. Sin embargo, solamente el uso de superplastificantes no resuelve otros efectos que influyen en la velocidad de emisión de vapor de agua del concreto.

Permanece la necesidad en el campo de composiciones cementosas que reduzcan adicionalmente la cantidad de tiempo necesario para alcanzar una velocidad deseada de emisión de vapor de agua en pisos de concreto más allá de aquella que se logra a través de una reducción en la cantidad de agua requerida a través del uso de un aditivo superplastificante.

Si el objetivo es la obtención de un secado más rápido de un concreto liviano, el método usual de reducción de agua mediante la utilización de grandes dosis de superplastificantes (reductores de agua de muy alto intervalo) es difícil debido a la sensibilidad de la mezcla a la pérdida del agua de eficiencia mejorada. Adicionalmente, las altas dosis de superplastificantes tienden a conferir una característica tixotrópica exhibida por la pérdida de funcionalidad si se priva del esfuerzo cortante de la mezcla. Esta pérdida del esfuerzo cortante de la mezcla ocurre frecuentemente durante el movimiento de la manguera de la bomba o el retraso en el suministro de concreto. Debido a que se mejora la eficiencia del agua tratada con la mezcla, la pérdida de agua por la absorción temporal dentro de los poros de agregados livianos durante el bombeo presurizado tiene tanto un impacto negativo sustancialmente más grande sobre la funcionalidad como un impacto negativo más grande que causa la segregación potencial y el sangrado cuando el agua tratada con la mezcla se libera de los poros de los agregados después de salir de la bomba.

Similarmente, la inclusión de humo de sílice o metacaolín ambos puzolanas sumamente reactivas, bien conocidas, poseen áreas superficiales muy altas y por lo tanto requieren nuevamente un superplastificante para reducir el agua y mantener la funcionalidad. También se ha descubierto que al concreto sumamente superplastificado es más difícil introducir aire. La introducción de aire es una cualidad importante del concreto liviano, puesto que ayuda en la reducción del peso y disminuye la densidad del mortero atenuando de ese modo la tendencia de las partículas gruesas de agregado liviano a flotar hacia la superficie y dificultar las operaciones de acabado.

El agua absorbida y el agua de la mezcla agregada resultante causada por el bombeo de concreto que contiene agregados livianos porosos poseen por lo tanto dificultades cuando se desea el secado acelerado del concreto. Como consecuencia de la hidratación del concreto y la disminución de la presión interna de vapor en el mortero, el agua adicional liberada de los tubos capilares de los agregados porosos permea el mortero en el concreto. Mientras que esto puede ser benéfico desde el punto de vista de la promoción de una hidratación más completa de la sustancia aglutinante cementosa, particularmente en sistemas de relación más baja de agua con respecto a cemento, puede crear un período prolongado de humedad relativamente alta dentro del concreto, dando por resultado un concreto húmedo que debe ser secado antes de que pueda ser revestido o sellado. Este secado se retrasa adicionalmente en climas húmedos.

El estado de sequedad dentro del concreto se determina usualmente al realizar perforaciones para dar cabida a sondas de humedad in situ. Cuando estas sondas indican una humedad relativa interna (IRH, por sus siglas en inglés) del 75%, se presume que es representativa de la condición de humedad en equilibrio, sellada, futura del espesor completo del concreto. La obtención de 75% de humedad relativa (algunas tolerancias de cubiertas para suelos pueden sér ligeramente mayores o menores) asegura que la superficie del concreto está lista para la aplicación de adhesivo. La experiencia en la industria de las cubiertas para suelos ha validado datos de investigación los cuales indican que si las sondas de humedad interna se insertan a una profundidad de 40% de una estructura de concreto que tiene un lado expuesto a la atmósfera (20% si los dos lados están expuestos) de acuerdo con ASTM F- 2170 - 09, "Método Estándar para Determinar la Humedad en Losas de Concreto para Piso Utilizando Sondas in-situ", y las sondas indican una humedad relativa interna de 75%, que es representativa de la condición de humedad en equilibrio, futura, sellada del espesor completo. Si la humedad relativa interna es más alta que 75%, se asume que el piso no aceptará pegamento basado en agua y generará suficiente presión de vapor para deslaminar los recubrimientos impermeables. Debajo de esa cantidad, y sin influencias externas de humedad, se asume que la estructura puede aceptar pegamento basado en agua y no generar un diferencial suficiente de vapor de agua para despegar los recubrimientos impermeables. Los senadores de epoxi también son sensibles a la presión de vapor de agua y consecuentemente, encuentran problemas similares. La aplicación prematura de ya sea un adhesivo soluble en agua o un sellador de epoxi a un concreto secado insuficientemente puede dar por resultado la acumulación de humedad debajo de la superficie impermeable aplicada y un potencial de pérdida de unión con el epoxi o pavimentación. Existen sen adores que se pueden aplicar para atenuar la emisión de vapor de agua, pero frecuentemente funcionan mal, dando por resultado la pérdida de utilización de espacio durante la reparación y creando ocasionalmente un litigio costoso. Para reducir el riesgo de estos problemas, los pisos con humedad excesiva pueden requerir tiempos de secado de hasta un año o más.

La sustitución de los agregados livianos porosos los cuales absorben agua en lugar de los agregados normales puede prolongar los tiempos de secado por meses o un año o más. La investigación ha demostrado que el concreto de agregados gruesos de peso estándar de alto desempeño (HPC, por sus siglas en inglés) puede secarse a una condición satisfactoria de IRH de manera comparativamente rápida. Estos concretos tienen relaciones de agua-materiales cementosos (W/Cs) generalmente inferiores a 0.40 y contienen cantidades bastante grandes de cemento o cemento/puzolanas para lograr una humedad relativa interna del 75% como se determina por medio del ASTM F 2170 "Determinación de la Humedad Relativa en Losas de Concreto Utilizando Sondas in situ". Un ejemplo de la gran diferencia de agua se muestra en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1 seco, kg (Ib) seco, kg (Ib) Liviano en seco, kg (Ib) Normal HPC HPC Cemento 136.08 (300) 181.44 (400) 181.44 (400) GGBFS 90.72 (200) ' 181.44 (400) 181.44 (400) Arena 607.81 (1340) 577.88 (1274) 553.38 (1220) Roca 793.79 (1750) 793.79 (1750) Liviana 385.55 (850) Agua 147.42 (325) (285) 147.42 (325) plastificante 284 g (10 oz.) 1,134 g (40 oz.) 1,134 g (40 oz.) W/C 0.65 0.36 0.41 kg/0.03 m3 (lb/pie3) 65.77 (145) 68.27 (150.5) 53.66 (118.3) AE 1.30% 1.30% 5% W/C Total 0.70 0.39 0.60 Agregado de agua 10.43 (23) 10.43 (23) 68.49 (151) Otra investigación por parte de Suprenant y Malisch (1998) reportó que una losa de concreto de 10.16 centímetros (4 pulgadas) hecha de concreto convencional requirió 46 días para alcanzar una velocidad de emisión de vapor húmedo (MVER) de 1.36 kg (3.0 libras)/92.9 m2 (1000 pie2)/24 horas. En 1990 reportaron que una losa de concreto liviana hecha del mismo w/cm y curada de la misma manera tomó 183 días para alcanzar la misma MVER, un incremento de cuatro veces.

Por lo tanto, la industria de la construcción enfrenta una dicotomía. Puede resolver la absorción de agua por el agregado poroso con tanta agua como sea necesario para asegurar la capacidad de bombeo y evitar una pérdida crucial de funcionalidad en el conducto de la bomba y hacer frente al tiempo de secado prolongado consecuente de hasta un año o aceptar el riesgo de mal funcionamiento del piso por el uso de un sellador para aislar el piso cargado de humedad de un recubrimiento impermeable aplicado o pegamento soluble en agua. Las industrias de la construcción de concreto y cubiertas para suelos pueden incurrir por lo tanto en retrasos de construcción y/o costos correctivos como resultado de las emisiones de vapor de agua y la intrusión de agua del concreto. La humedad también puede crear un ambiente que promueve el crecimiento de moho.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Varias modalidades de la invención se refieren a composiciones cementosas que tienen una velocidad atenuada o disminuida de emisiones de vapor de agua de un concreto formado a partir de las mismas. Ciertas modalidades de la invención se dirigen a un concreto producido a partir de ciertas composiciones cementosas de la invención. Mientras que no se pretende ser limitado por teoría alguna, ciertas modalidades de composiciones cementosas ofrecen el mejoramiento que consiste en proporcionar un concreto que permite la aplicación de recubrimientos y adhesivos más pronto que los concretos producidos por composiciones cementosas conocidas en el campo.

En uno de los diversos aspectos de la invención, se proporciona una composición cementosa que comprende un cemento hidráulico que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 8% a aproximadamente 35% en peso con base en el peso total de la composición cementosa, un material finamente dividido que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 5% a aproximadamente 40% en peso con base en el peso total de la composición cementosa, un agregado que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 50% a aproximadamente 85% en peso con base en el peso total de la composición cementosa, un superplastificante que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 113 a aproximadamente 454 g por 45.36 kg (de aproximadamente 4 a aproximadamente 16 onzas por 100 libras) del cemento hidráulico, y por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino que tiene una concentración de aproximadamente 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3) a aproximadamente 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3).

En una modalidad de la invención, el agregado de la composición cementosa puede comprender un agregado fino y un agregado grueso. En ciertas modalidades de la invención, una relación en peso del agregado fino con respecto al agregado es de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 1.00.

En una modalidad de la invención, la sal de nitrito de metal alcalino puede ser un nitrito de sodio.

Una composición cementosa de la invención puede comprender un cemento hidráulico; un agregado; un superplastificante; y por lo menos una sal soluble en agua seleccionada del grupo que consiste de silicatos, acetatos, sulfatos, tiosulfatos, carbonatos, nitratos, nitritos, bromuros, cloruros, tiocianatos e hidróxidos solubles en agua de uno o más metales alcalinos o metales alcalinotérreos, y mezclas de los mismos.

En ciertas modalidades de la invención, por lo menos una sal soluble en agua se combina con la composición cementosa. En otras modalidades de la invención, por lo menos una porción de por lo menos la sal soluble en agua puede ser infusionada adicionalmente como una solución acuosa en el agregado.

En ciertas modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua tiene una concentración en la solución acuosa de aproximadamente 8% a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la composición acuosa. De acuerdo con una o más modalidades específicas de la invención, por lo menos la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de acetato de sodio, nitrato de sodio, nitrito de sodio, carbonato de potasio, sulfato de sodio, sulfato de potasio, cloruro de sodio, silicato de sodio, hidrato de tiosulfato de sodio y tiocianato de sodio.

En algunas modalidades de la invención, el agregado es un agregado liviano poroso.

En ciertas modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua comprende un tiosulfato de sodio y un tiocianato de sodio. Además conforme a esta modalidad de la invención, la concentración del tiocianato de sodio es de aproximadamente 0.28% a aproximadamente 0.55% con base en el peso total de la composición cementosa. En otras ciertas modalidades de la invención, una concentración del tiocianato de sodio puede ser hasta aproximadamente 0.09% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

Otro aspecto de la invención proporciona un método para manufacturar un concreto endurecido que comprende preparar una mezcla reciente de concreto al combinar conjuntamente un agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua, el agua incluye tanto agua de hidratación como agua en exceso, y permitir que el agua de hidratación reaccione con el cemento hidráulico para formar una pasta hidratada de cemento que tiene poros y tubos capilares. En ciertas modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua mejora la retención del agua en exceso por parte de los poros y tubos capilares de la pasta de cemento e inhibe la difusión de agua a través del concreto a una superficie del concreto endurecido, permitiendo de ese modo que el concreto endurecido logre más rápidamente una humedad interna y sequedad de la superficie deseadas en comparación con un concreto hecho en ausencia de por lo menos la sal.

En una modalidad de la invención, por lo menos la sal soluble en agua se puede seleccionar del grupo que consiste de sales de litio, potasio, sodio, calcio, magnesio y mezclas de los mismos. En ciertas modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de silicatos, acetatos, sulfatos, tiosulfatos, carbonatos, nitratos, nitritos, bromuros, cloruros, tiocianatos e hidróxidos solubles en agua de uno o más metales alcalinos o metales alcalinotérreos, y mezclas de los mismos.

En ciertas modalidades de la invención, por lo menos una sal soluble en agua permite que el concreto logre una humedad relativa interna del 75% con menos evaporación total de agua del concreto en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua. En otras modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua tiene menos encogimiento autógeno y/o por secado del concreto endurecido en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua. En todavía otras modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua permite un secado más rápido de la superficie en una relación más alta de agua-materiales cementosos y con menos superplastificante en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua.

En ciertas modalidades de la invención, el agregado puede comprender un agregado poroso y por lo menos la sal soluble en agua puede reducir la afluencia y el efluente de agua de los poros y tubos capilares del agregado poroso en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua.

De acuerdo con ciertas modalidades de la invención, por lo menos la sal soluble en agua se agrega a la mezcla reciente de concreto al combinar conjuntamente el agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua. En ciertas modalidades de la invención, por lo menos una porción de por lo menos la sal soluble en agua se agrega indirectamente a la mezcla reciente de concreto mediante la infusión de un agregado liviano poroso con una solución acuosa de por lo menos la sal antes de combinar conjuntamente el agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua.

En una modalidad de la invención, la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa mejora la funcionalidad de la mezcla reciente de concreto en comparación con un concreto hecho en ausencia de la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa. En ciertas modalidades, la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa mejora la capacidad de bombeo y disminuye la pérdida de funcionalidad cuando se bombea la mezcla reciente de concreto bajo presión en comparación con un concreto hecho en ausencia de la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa.

Un aspecto adicional de la invención proporciona un concreto manufacturado de acuerdo con cualquiera de los métodos de la invención.

Esas modalidades de la invención y otros aspectos y modalidades de la invención llegarán a ser aparentes con la revisión de la siguiente descripción tomada en conjunción con los dibujos asociados. Sin embargo, la invención es indicada con particularidad por las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Habiendo descrito de esta manera la invención en términos generales, ahora se hará referencia a los dibujos asociados, los cuales no están dibujados necesariamente a escala, y en donde: la FIGURA 1 es un diagrama que ilustra el porcentaje de pérdida de agua de agregados livianos porosos que son tratados con agua de grifo (Muestra 43) y soluciones de siete sales diferentes (Muestras 44-50) después del secado durante 27 horas; la FIGURA 2 es un diagrama que ilustra un espacio de poro no llenado de agregados livianos porosos que son tratados con agua de grifo (Muestra 43) y soluciones de siete sales diferentes (Muestras 44-50) después del secado durante 27 horas y luego son sumergidos de nuevo durante 30 minutos, como es indicado por el porcentaje en peso de agua necesario para saturar completamente el espacio no llenado de los agregados; la FIGURA 3 es un diagrama que ilustra la emisión de vapor de agua de concentro hecho de agregados tratados con agua de grifo (Muestra 51) y cuatro soluciones de diferentes sales (Muestras 52-55); la FIGURA 4 es un diagrama que ilustra la emisión de vapor de agua de concreto hecho de agregados tratados con agua de grifo (Muestra 56) y cuatro soluciones (Muestras 57-60), en donde los agregados fueron remojados en agua (Muestra 56) o hervidos en soluciones acuosas (Muestras 57, 58 y 59) y secados parcialmente luego sumergidos en una solución acuosa de 15% de NaAc y 5% de NaCl (Muestra 60); la FIGURA 5 es un diagrama que ilustra la correlación estrecha entre la velocidad de evaporación de agua de concreto liviano y el número de días requeridos para que el concreto alcance una humedad relativa del 75%; la FIGURA 6 es un diagrama que ilustra el número de días requeridos para que el concreto liviano que contiene varias sales alcance una humedad relativa del 75%; la FIGURA 7 es un diagrama que ilustra el número de días requeridos para que el concreto de peso normal que contiene varias sales alcance una humedad relativa del 75%; la FIGURA 8 es una representación gráfica que muestra la humedad relativa a través del tiempo para dos modalidades ejemplares de mezclas cementosas de la invención; la FIGURA 9 es un diagrama que ilustra la humedad relativa a través del tiempo para composiciones cementosas que tienen varias concentraciones de nitrito de sodio de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIGURA 10 es un diagrama que ilustra la humedad relativa a través del tiempo para composiciones cementosas que tienen varias concentraciones de nitrito de sodio de acuerdo con otra modalidad de la invención; y la FIGURA 11 es una representación gráfica que muestra la humedad relativa a través del tiempo para composiciones cementosas que tienen varias concentraciones de nitrito de sodio de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención ahora se describirá de manera más completa en lo sucesivo con referencia a los dibujos asociados, en los cuales se muestran algunas, pero no todas las modalidades de las invenciones. Se pueden describir las modalidades preferidas de la invención, pero esta invención se puede incorporar, sin embargo, en muchas formas diferentes y no se debe interpretar como limitada a las modalidades expuestas en este documento.

Preferiblemente, estas modalidades se proporcionan de modo que esta descripción será exhaustiva y completa y transmitirá completamente el alcance de la invención a aquellas personas expertas en el campo. De ninguna manera las modalidades de la invención deben interpretarse como limitantes de las diversas invenciones descritas en este documento.

Aunque en este documento se emplean términos específicos, éstos se utilizan únicamente en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación. Todos los términos, incluyendo términos téenicos y científicos, como se utilizan en este documento, tienen el mismo significado entendido comúnmente por una persona de experiencia ordinaria en el campo al cual pertenece esta invención a menos que un término haya sido definido de otra manera. Se entenderá además que términos, tales como aquellos definidos en diccionarios utilizados comúnmente, se deben interpretar como que tienen un significado entendido comúnmente por una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo al cual pertenece esta invención. Se entiende además que términos, tales como aquellos definidos en diccionarios utilizados comúnmente, se deben interpretar como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y la presente descripción. Estos términos utilizados comúnmente no serán interpretados en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que la descripción presentada en este documento defina expresamente lo contrario.

Como se utiliza en la especificación y en las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen referentes plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Por ejemplo, la referencia a "un concreto" incluye una pluralidad de este concreto.

Las composiciones ejemplares de la invención se describen en los ejemplos presentados en este documento. Como apreciaría una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo al cual pertenece esta invención, las variaciones y modificaciones de esas composiciones ejemplares, como se detalla en la especificación y como se expone además en las reivindicaciones que siguen, se pretende que sean incluidas dentro del alcance de lá presente invención.

Como se utiliza en este documento, "% en p" o "porcentaje en peso" o "% en peso" o "por ciento en peso" y cualquier variación de los mismos, a menos que se establezca específicamente lo contrario, significa un porcentaje en peso del componente con base en el peso total de la composición o artículo en el cual se incluye el componente. "% en p" o "porcentaje en peso" o "% en peso" o "por ciento en peso" y cualquier variación de los mismos, cuando se refieren a una mezcla cementosa, significa un porcentaje en peso del componente con báse en el peso total de los compuestos cementosos en la mezcla cementosa o el peso de la mezcla cementosa en una base libre de agua.

Los términos "emisión atenuada de vapor de agua" o "disminución de la velocidad de emisión de vapor de agua", como se utilizan de manera intercambiable en este documento, así como también cualquier variación de los mismos, significan una composición cementosa que proporciona finalmente una mezcla cementosa que produce un concreto endurecido que demuestra una reducción en la cantidad del tiempo necesario para lograr una velocidad deseada de emisiones de vapor de agua. En una modalidad de la invención, la velocidad deseada de emisiones de vapor de agua es, por ejemplo, 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h). En ciertas modalidades de la invención, la emisión atenuada de vapor de agua se puede medir con base en el número de días requeridos para lograr una humedad relativa interna deseada, por ejemplo, una humedad relativa del 75%.

Como apreciaría una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo al cual se refiere esta invención, una composición cementosa que tiene una emisión atenuada de vapor de agua o que demuestra una disminución en la velocidad de emisión de vapor de agua puede demostrar, dependiendo del tiempo durante o después de la curación o endurecimiento, una velocidad más baja de emisiones de vapor de agua que una composición cementosa convencional.

El término "estructura de concreto", como se utiliza en este documento, se pretende que sea definido ampliamente para referirse a cualquier estructura que esté compuesta, en por lo menos una parte significativa, de un concreto el cual se ha curado y endurecido. Una estructura de concreto incluye, pero no está limitada a, un puente, carretera, parque de estacionamiento, acera, bordillo de acera, estacionamiento, piso, losa de patio, columna de soporte, muelle, estructura marina, pilote, conducto y cualquier otra superficie pavimentada ya sea localizada dentro o fuera.

Como se utiliza en este documento, un "reemplazo de cemento" es un compuesto que sustituye parcialmente un compuesto que funciona como el compuesto de cemento primario, tal como, por ejemplo, un cemento hidráulico, en una composición cementosa. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, el reemplazo de cemento mismo puede tener propiedades de unión similares a un cemento. Como tal, cualquier compuesto que pueda hacerse reaccionar químicamente o pueda hidrolizarse con agua para formar finalmente otros compuestos que promueven el endurecimiento de un cemento pueden ser, en ciertas modalidades, un reemplazo de cemento. En algunas modalidades de la invención, el reemplazo de cemento puede demostrar propiedades cementosas debido a su sola presencia con otro componente de cemento en la composición cementosa. Una puzolana es un ejemplo no limitante de un reemplazo de cemento que demuestra propiedades cementosas cuando está en presencia de otro componente de cemento en la composición cementosa.

En ciertas modalidades de la invención, un reemplazo de cemento puede seleccionarse para conferir propiedades adicionales al cemento. En un ejemplo no limitante, el carbonato de calcio puede no solo funcionar como un reemplazo de cemento, sino que también puede actuar como cualquiera de un material de relleno, un densificador, un acelerador de hidratación y cualquier combinación de los mismos. Las composiciones de la invención, en ciertas modalidades, también pueden incluir estos tipos de compuestos.

Los términos "composición cementosa" o "mezcla cementosa" o "composición de concreto" o "mezcla de concreto", como se pueden utilizar de manera intercambiable en este documento, se refieren a la mezcla final que comprende los compuestos que se pretende que sean parte de la formulación utilizada para verter o vaciar un concreto. Estas composiciones o mezclas o mescolanzas pueden referirse a una composición que incluye un material de cemento y, opcionalmente, cualquiera de una puzolana, uno o más materiales de relleno, adyuvantes, aditivos, dispersantes y otros agregados y/o materiales que, típicamente al ser combinados con agua, forman una suspensión espesa que se endurece a un concreto con la curación. Los materiales de cemento incluyen, pero no están limitados a, cemento hidráulico, yeso, composiciones de yeso, cal y similares.

Por ejemplo una composición cementosa o una mezcla cementosa o una composición de concreto o una mezcla de concreto puede comprender materiales cementosos, mezclas opcionales y agregados. En un ejemplo no limitante, la mezcla cementosa o mezcla de concreto, en ciertas modalidades, comprende una composición cementosa y la cantidad deseada de agua. Los ejemplos no limitantes de "materiales cementosos" pueden incluir cemento hidráulico, cemento no hidráulico, yeso, composiciones de yeso, cal viva, puzolana, escoria granulada de alto horno y similares.

Como se utiliza en este documento, cuando no se especifica de otra manera, el término "concreto" puede referirse a la mezcla de concreto en su estado ya sea fresco/no endurecido o su estado fraguado/endurecido. Un concreto en un estado fresco/no endurecido puede ser referido adicionalmente como un "concreto recientemente mezclado" y un concreto en un estado fraguado/endurecido puede ser referido adicionalmente como un "concreto endurecido".

El término "insuflación" se refiere a la inclusión de aire en la forma de burbujas muy pequeñas durante la mezcla del concreto. La insuflación puede conferir resistencia a la escarcha en el concreto endurecido o puede mejorar la funcionalidad de un concreto recientemente mezclado.

Como se utiliza en este documento, el término "carbonato de calcio fino" significa un carbonato de calcio que tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 200 micrómetros, menor que aproximadamente 150 micrómetros, menor que aproximadamente 100 micrómetros y, preferiblemente, menor que aproximadamente 75 micrómetros. En ciertas modalidades de la invención, el carbonato de calcio fino se introduce como parte de una mezcla que incluye otros compuestos tales como, por ejemplo, carbonatos de metales alcalinotérreos y alcalinos. Naturalmente, otra fuente de carbonato de calcio fino es la piedra caliza, por ejemplo, la piedra caliza triturada que es comercializa bajo el nombre comercial de limestone finesMR disponible de Omya, Inc. (Alpharetta, Georgia). Se entiende generalmente que los limestone fines*® son partículas pequeñas de piedra caliza, típicamente menores que malla 65, aunque no se pretende que sean limitantes, generados cuando la piedra caliza es triturada o pulverizada. En una modalidad ejemplar de la invención, el carbonato de calcio fino tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros y se filtra de una mezcla molida que comprende carbonato de calcio mediante el uso de un tamaño de tamiz estándar que tiene aberturas de 75 micrómetros o una pluralidad variante de aberturas de +/- 75 micrómetros.

El término "escoria granulada de alto horno" se refiere a un material granular, vidrioso que se forma cuando la escoria fundida de alto horno (un subproducto de la manufactura de hierro) se enfría rápidamente. La escoria granulada de alto horno puede ser combinada en un estado pulverizado con cemento Portland para formar mezclas hidráulicas. La escoria granulada de alto horno puede consistir esencialmente de sílice, o vidrio de aluminosílice que contiene calcio y otros elementos básicos. La forma pulverizada de escoria granulada de alto horno también puede ser referida como "escoria granulada molida de alto horno, la cual también es referida como "GGBFS" en ciertas figuras proporcionadas en este documento.

Como se utiliza en este documento, el término "carbonato de calcio ultrafino" significa un material que contiene carbonato de calcio que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 5 micrómetros y, preferiblemente, menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros. En ciertas modalidades de la invención, el carbonato de calcio ultrafino se puede introducir como parte de una mezcla que incluye otros compuestos, tales como, por ejemplo, carbonatos de metales alcalinotérreos y alcalinos. Un ejemplo no limitante de un carbonato de calcio ultrafino es la piedra caliza que ha sido triturada y cernida que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 5 micrómetros y, preferiblemente, menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros . Cualquier material que comprenda un carbonato de calcio ultrafino puede ser adecuado para el uso en ciertas modalidades de la invención.

La "humedad relativa interna" (IRH) de un concreto descrito en este documento se puede determinar utilizando el procedimiento desarrollado por el comité de ASTM F.06, también conocido como el estándar F2170 (2002) titulado "Prueba In-Situ de la Humedad Relativa de Concreto", el cual se utiliza comúnmente en Europa. En una representación ejemplar de medición de la humedad relativa interna, el procedimiento de prueba F-2170-02 implica realizar perforaciones a una profundidad igual a 40% del espesor de la losa de concreto. La perforación se forra parcialmente con un manguito de plástico que es tapado en la entrada del orificio. Se permite que el aparato se aclimate a un nivel de equilibrio durante 72 horas antes de insertar una sonda para medir la humedad relativa interna. La industria de las cubiertas para suelos requiere que la lectura de la humedad relativa interna no exceda 75% antes de la aplicación de un adhesivo para pisos.

El término "kilogramos por metro cúbico" ("libras por yarda cúbica"), que representa una cantidad bas.ada en masa en kilogramos (libras) de un compuesto por metro cúbico (yarda cúbica) de una mezcla cementosa o un concreto, también puede ser expresado de manera intercambiable como "kg/m3" ("lb/yd3") o "kmc" ("pyc").

El término "puzolana", como se utiliza en este documento, se refiere a un material silíceo o silíceo y aluminoso, que, por sí mismo, posee sustancialmente poco o nada de valor cementoso, pero cuando, en particular, en una forma dividida finamente o una forma dividida ultrafinamente, y en presencia de agua, reacciona químicamente con hidróxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades cementosas. Los ejemplos no limitantes de puzolanas incluyen ceniza volátil, humo de sílice, sílice micronizado, cenizas volcánicas, arcilla calcinada y metacaolín.

Como se utiliza en este documento, el término "puzolana sumamente reactiva" son puzolanas que reaccionan fácilmente con cal viva libre para formar una sustancia aglutinante silícea. Los ejemplos no limitantes de puzolanas sumamente reactivas incluyen humo de sílice y metacaolín.

El término "caída", como se utiliza en este documento cuando se hace referencia a una mezcla cementosa, significa la cantidad de hundimiento de una composición cementosa. Convencionalmente, la caída ha sido medida por medio del procedimiento de prueba estándar ASTM C143 (2008 es la especificación más reciente), el cual mide la cantidad de hundimiento de una composición cementosa después de retirar un cono de soporte, como se especifica en el procedimiento de prueba.

El término "agente reductor de encogimiento", como se utiliza en este documento, se refiere a un agente que es capaz de reprimir el encogimiento de una mezcla cementosa conforme se cura o se endurece. Los ejemplos no limitantes de agentes reductores de encogimiento incluyen polipropilenglicol, en particular, polipropilenglicol con un peso molecular promedio en número de aproximadamente 200 a aproximadamente 1,500, más preferiblemente, de aproximadamente 500 a aproximadamente 1,500, y, aún más preferiblemente, de aproximadamente 500 a 1,000, y derivados de polipropilenglicol, tales como, por ejemplo, copolímeros que comprenden áster de ácido (met)acrílico de polipropilenglicol y éter mono (met)alílico de polipropilenglicol. Otros ejemplos no limitantes de derivados de polipropilenglicol incluyen éter diglicidílico de propilenglicol, éter diglicidílico de tripropilenglico y similares. En ciertas modalidades preferidas, ciertas especies de polipropilenglicol en el intervalo de oligómeros pueden actuar como agentes anti-encogimiento para concreto hidráulico.

Los plastificantes, reductores de agua o agentes dispersantes, como se utilizan de manera intercambiable en este documento, son mezclas químicas que pueden ser agregadas a mezclas de concreto para mejorar la funcionalidad. Estos agentes pueden manufacturarse a partir de lignosulfonatos.

El término "superplastificante", como se utiliza en este documento, es generalmente un reductor de agua, en particular, un reductor de agua de alto intervalo, o un aditivo que reduce la cantidad de agua necesaria en una mezcla cementosa mientras que aún mantiene la funcionalidad, fluidez y/o plasticidad de la mezcla cementosa. Los superplastificantes pueden incluir, pero no están limitados a condensados de formaldehído de por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste de productos de metilolación y sulfonación de cada uno de naftaleno, melamina, fenol, urea y anilina, ejemplos de los cuales incluyen condensados de naftalensulfonato de metal-formaldehído, condensados de melaminasulfonato de metal-formaldehído, condensado de ácido fenolsulfínico-formaldehído y co-condensados de ácido fenol-sulfanílico-formaldehído. Los superplastificantes también pueden incluir los polímeros y copolímeros obtenidos al polimerizar por lo menos un monómero seleccionado del grupo que consiste de ácidos monocarboxílicos insaturados y derivados de los mismos, y ácidos dicarboxílicos insaturados y derivados de los mismos. En realidad, en modalidades preferidas de la invención, el superplastificante comprende un superplastificante de policarboxilato.

El término "superplastificante de policarboxilato" comprende un homopolímero, un copolímero y cualquier combinación de los mismos que comprende un material policarboxílico al cual se pueden enlazar otros grupos funcionales. Preferiblemente, estos otros grupos funcionales son capaces de unirse a partículas de cemento y otros grupos funcionales para dispersar la partícula de cemento unida dentro de un ambiente acuoso.

Específicamente, los superplastificantes de policarboxilato son polímeros con una estructura principal de carbono que tienen cadenas laterales pendientes con la característica que por lo menos una porción de las cadenas laterales se une a la estructura principal de carbono a través de un grupo carboxilo o un grupo éter. Un superplastificante de policarboxilato ejemplar es proporcionado por la Fórmula (I).

De acuerdo con la Fórmula (I): D = un componente seleccionado del grupo que consiste de la estructura de acuerdo con la Fórmula II, la estructura de acuerdo con la Fórmula III y combinaciones de las mismas.

Adicionalmente, de acuerdo con las Fórmulas (I), (II) y (III): X = H, CH3, alquilo de 2 a 6 átomos de carbono, fenilo, fenilo sustituido; Yi= H, -C00M R = H, CH3; Y2 = H, -S03M, -PO3M, -C00M, -0R3, -COOR3, -CH2OR3Í -CONHR3, -CONHC(CH3) 2 , CH2S03M, -C00(CHR4)n0H donde n=2 a 6; Ri, R2, R3, R5 son cada uno independientemente un copolímero aleatorio -(CH2CHRO)mR4 de unidades de oxietileno y unidades de oxipropileno donde m=10 a 500 y eñ donde la cantidad de oxietileno en el copolímero aleatorio es de aproximadamente 60% a aproximadamente 100% y la cantidad de oxipropileno en el copolímero aleatorio es de aproximadamente 0% a aproximadamente 40%; R4 = H, metilo, alquilo de 2 a 6 átomos de carbono; M = metal alcalino, metal alcalinotérreo, amoníaco, amina, metilo, alquilo de 2 a 6 átomos de carbono; a 0 0.8; b = 0.2 - 1.0; c = 0 - 0.5; y d = 0 - 0.5. a, b, c, d, di y d2 representan la fracción molar de cada unidad y la suma de a, b, c y d es 1.0. La suma de di y d2 debe ser igual a d.

El término "relación de agua con respecto a material cementoso" o "w/c" se define como la relación de la masa del agua con respecto a la masa de los materiales cementosos inmediatamente presentes en la mezcla cementosa formada con la mezcla de una composición cementosa con la cantidad deseada de agua. Generalmente, cuando la composición cementosa también comprende una puzolana, la masa de la puzolana se agregará a la masa del cemento en la determinación de la relación de agua con respecto a material cementoso. Generalmente, la masa de agua utilizada en el cálculo w/c no incluirá el agua contenida en los agregados.

El término "relación de agua-materiales cementosos" o "w/cm", el cual también puede ser referido como la "relación de agua-sustancia aglutinante", es la relación en masa de agua disponible con respecto a la cantidad de cemento más puzolana más escoria en una pasta, mortero o concreto.

Los términos "velocidad de emisión de vapor de agua", ."velocidad de emisiones de vapor de agua", "emisión de vapor de agua" y "emisiones de vapor de agua", como se pueden utilizar de manera intercambiable en este documento, se refieren a la cantidad de agua, típicamente representada como masa, por ejemplo, kilogramos (libras), emitida de un área superficial de 92.9 metros cuadrados (1000 pies cuadrados) de concreto durante un período de 24 horas. La velocidad de emisión de vapor de agua, en una modalidad de la invención, puede ser medida por la prueba descrita en ASTM F1869 (2004) titulado el "Método de Prueba Estándar para Medir la Velocidad de Emisión de Vapor Húmedo de un Sub-piso de Concreto Utilizando Cloruro de Calcio Anhidro". El ASTM F1839 mide la velocidad de emisión de vapor al colocar un domo hermético que contiene un peso especificado de cloruro de calcio sobre el concreto endurecido durante un período de tiempo definido.

El término "funcionalidad", como se utiliza en este documento, es la facilidad relativa con la cual una pasta, mortero o concreto recientemente mezclado se puede mezclar, colocar, compactar y/o terminar. La homogeneidad de estas mezclas también puede influenciar la funcionalidad. En ciertas mezclas cementosas o mezclas de mortero, la funcionalidad puede referirse a la consistencia y sensación de la mezcla cementosa o la mezcla del mortero.

La funcionalidad requerida puede variar con base en el uso de la mezcla cementosa y/o la mezcla de mortero. Por ejemplo, dependiendo de la aplicación, la viscosidad de la mezcla puede variar - por ejemplo se utiliza una viscosidad más alta para aplicaciones donde la fluidez rápida no se desea o una viscosidad más baja donde la fluidez rápida se requiere, tal como cuando se realiza. Naturalmente, como se entiende en el campo, otros parámetros de propiedades físicas también pueden afectar la funcionalidad de la mezcla.

La descripción proporcionada en este documento, en ciertas modalidades, proporciona una composición y métodos para mantener o alterar la concentración iónica del agua en el concreto y/o agregados livianos con el propósito de dar cabida a una cantidad de agua en exceso que es necesaria para reaccionar con los cementos, la cual se requiere típicamente para proporcionar la funcionalidad deseada. En general, el concreto requiere agua para la hidratación del cemento así como también agua de conveniencia para proporcionar funcionalidad y facilitar la colocación. El agua de hidratación debe ser consumida típicamente y el agua de conveniencia debe ser evaporada en gran medida antes de que se pueda asegurar la unión permanente apropiada de adhesivos basados en agua. Desafortunadamente, el tiempo necesario para dar cabida a la evaporación e hidratación necesarias puede ser aproximadamente un mes por 2.54 centímetros (1 pulgada) de profundidad del piso de concreto. La colocación de cubiertas para suelos utilizando los adhesivo solubles en agua actuales debe ser retardada frecuentemente hasta que el agua residual del concreto se halla disipado lo suficiente para proporcionar una humedad interna no mayor que aproximadamente 75%.

Generalmente, la emisión de vapor de agua puede ser proporcional al estado de sequedad relativa del cuerpo de la estructura de concreto. Una vez aislado de fuentes externas de agua, las emisiones de vapor de agua se derivan de la cantidad de agua que se utiliza en exceso de aquella necesaria para endurecer los materiales cementosos, es decir, el agua de conveniencia. Dependiendo de la temperatura atmosférica y la humedad en la superficie y el espesor del concreto, la eliminación del agua en exceso a través de emisiones de vapor de agua puede tomar varios meses para alcanzar un nivel que sea compatible con la aplicación de un recubrimiento o un adhesivo (por ejemplo, para reducir el riesgo de deslaminación).

Un agregado grueso liviano se puede diseñar en una mezcla de concreto para reducir la carga muerta de construcción e incrementar la resistencia al fuego. Este material liviano comprende comúnmente un esquito o arcilla expandido con una densidad de aproximadamente V2 aquella del agregado grueso de piedra normal y es capaz de producir un concreto liviano que pesa de 362.87 a 453.59 kilogramos (de 800 a 1000 libras) menos por 0.76 metros cúbicos (1 yarda cúbica). La reducción en peso proporcionada por el agregado liviano se logra al crear una estructura interna sumamente porosa en el agregado liviano que puede absorber, sin embargo, hasta 30% en peso de agua. Esta agua es además del agua normal requerida para proporcionar una caída deseada y puede conferir agua adicional a la mezcla de concreto igual de 2 a 3 veces la cantidad de agua que debe evaporarse normalmente, incrementando de ese modo el tiempo para secar la aplicación de adhesivo o epoxi por una cantidad similar. Este tiempo adicional está más allá de la tolerancia de muchos programas de construcción de procedimiento rápido e incrementa la probabilidad de falla de unión y deslaminación si este tiempo de secado es truncado.

En ciertas modalidades de la invención, se pueden utilizar sales solubles en agua para alterar la concentración iónica del agua en el concreto y controlar de ese modo la humedad relativa interna del concreto conforme se está secando. De acuerdo con una modalidad, una o más sales solubles en agua se incorporan en la pasta de cemento al mezclar conjuntamente los componentes cementosos. De acuerdo con otra modalidad, una o más sales solubles en agua se pueden incorporar en los poros de un agregado liviano y se pueden incorporar indirectamente de ese modo en la pasta de cemento cuando se mezclan conjuntamente los componentes cementosos . Cualquier método permite una retención mejorada de agua dentro de los poros finos del material cementoso a través del tiempo, una funcionalidad inicial mejorada del concreto y una emisión limitada de vapor de agua, haciendo posible que los concretos de baja densidad resultantes logren una humedad relativa deseada en un tiempo más corto. Si se consigue agua para la mezcla en virtud de que es absorbida y luego desorbida por el agregado liviano, entonces su introducción debe ser anticipada al ajustar la concentración iónica de la sal adicionada a los agregados para producir una pasta de cemento que tiene una concentración iónica deseada.

De acuerdo con ciertas modalidades de la invención, el encogimiento autógeno y por secado del concreto puede reducirse sustancialmente o, en ciertas modalidades, puede eliminarse por completo. Los cementos, escorias y puzolanas más finos pueden conducir a la producción de poros más pequeños en el gel de calcio-silicato-hidrato (CSH). Esto da por resultado un encogimiento autógeno y por secado incrementado debido al efecto magnificado de la tensión superficial conforme los radios de los poros disminuyen (ecuación de Young-Laplace o Kelvin). Conforme las partículas de cemento se hidratan, éstas consumen aproximadamente 20% de su peso en agua y al mismo tiempo pierden aproximadamente 10% de su volumen, dando por resultado un encogimiento químico o un encogimiento autógeno. Los tubos capilares grandes se secan primero, dando por resultado un cambio a tubos capilares progresivamente más pequeños y poros de gel.

La introducción de sal en los tubos capilares y poros de gel de la pasta de cemento reduce la humedad relativa (RH, por sus siglas en inglés) dentro del concreto en virtud del efecto de la sal sobre la humedad relativa y su efecto sobre la tensión superficial de microporos y el diferencial de presión a través de los meniscos. Como consecuencia de una w/cm más baja y poros más pequeños, el concreto de alto desempeño en general, y los concretos de agregados de peso normal de secado rápido específicamente, sufren de un encogimiento autógeno y por secado incrementado que da por resultado un potencial de microfracturas y macrofracturas que conducen a un deterioro prematuro. Este fenómeno puede utilizarse para tomar ventaja de varias maneras. En primer lugar, los poros pequeños formados de esta manera reducen la humedad relativa interna (IRH) del concreto, particularmente en presencia de una concentración creciente de sal. En segundo lugar, si el agregado grueso liviano es remojado con agua líquida (no con vapor) dentro de sus tubos capilares, entonces su introducción en mortero tratado con sal soluble dará por resultado una presión osmótica. Esta presión impulsa el agua y el vapor de agua dentro del espacio vacío del cemento hidratado, lo cual compensa la tendencia de la pasta a experimentar un encogimiento autógeno y por secado. Este es un resultado sorprendente e inesperado.

Se cree convencionalmente que las partículas pequeñas (por ejemplo, finos livianos) son necesarias para la dispersión de obtención de humedad. Sin embargo, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, un agregado liviano grueso bien remojado en una mezcla de HPC dosificada con sal puede "eliminar" el encogimiento por secado y autógeno. Si un concreto liviano es bombeado, por ejemplo, la presión esperada puede disminuir el efecto osmótico al forzar sales dentro de los agregados livianos. La atenuación del encogimiento por secado permanecerá pero el encogimiento autógeno puede regresar a un grado significativo, pero disminuido.

Esta comprensión sobre el encogimiento conduce a nuevos usos en gran volumen para el concreto. Por ejemplo, en lozas de pisos para almacenes o establecimientos donde las uniones de concreto deben ser sujetadas con clavijas para la transferencia de carga, la ondulación (de la parte superior al fondo del diferencial de secado de losas) empuja la loza fuera del soporte de explanada y crea irregularidades de la superficie. Ambos encogimientos contribuyen a este efecto negativo. Ahora, en un ambiente de temperatura controlada, las extensiones de concreto pueden ser más largas que 30.48 metros (100 pies) sin una unión, lo que conduce a un costo de instalación reducido en el acero de refuerzo y la unión. Este es un mejoramiento importante sobre las metodologías convencionales del concreto para producir un concreto de secado rápido, particularmente aquellos los cuales dependen de grandes dosis de superplastificante y una w/cm baja (menos de 0.4), los cuales producen grandes incrementos en encogimientos autógenos y por secado.

En ciertas modalidades de la invención, la velocidad de emisión de vapor de agua, así como tambien otras propiedades, tal como, por ejemplo, la humedad relativa interna, una cantidad requerida de contenido de agua del concreto y la relación requerida de agua con respecto al material cementoso, se determinan por medio de un proceso o procedimiento como se proporciona en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No.12/503,622 expedida como la Patente de los Estados Unidos No. 8,220,344 titulada "Method for Estimating Properties of Concrete" incorporada completamente en este documento a manera de referencia. El proceso o procedimiento, conocido de otra manera como el "método de mortero", comprende un procedimiento para preparar una muestra representativa de mortero, de manera típica sustancialmente libre de cualquier agregado grueso, que tiene una relación de agua con respecto al material cementoso que es consistente con aquella del concreto que es proporcionado. Preferiblemente, la mezcla preparada de mortero que se somete a prueba tendrá sustancialmente la misma relación de compuestos de la mezcla cementosa. La mezcla de la muestra preparada se vacía en un molde pequeño que tiene una relación preferida de superficie con respecto a volumen de aproximadamente 0.67 in1 (paneles de 15.24 centímetros x 15.24 centímetros (6 pulgadas x 6 pulgadas) que tienen un volumen de aproximadamente 0.2 metros cúbicos (54 pulgadas cúbicas)) para simular el secado experimentado por el concreto que es expuesto a la atmósfera en solo una superficie. El mortero es vaciado a una profundidad, la cual se aproxima preferiblemente a la profundidad del concreto que es inmediatamente reactivo a la temperatura atmosférica y gradientes de humedad. En ciertas modalidades de la invención, el mortero se vacía a una profundidad de aproximadamente 3.81 centímetros (1 1/2 pulgadas). Las muestras vaciadas de mortero se curan y se pesan periódicamente en intervalos medidos con el propósito de determinar la cantidad de pérdida de agua diaria. La pérdida de vapor de agua se utiliza para estimar la velocidad de secado o alguna otra propiedad de un concreto basado en una correlación.

Un aspecto de varias modalidades de la invención descritas en este documento se refiere a una composición cementosa, específicamente a una composición cementosa que da por resultado un concreto que tiene una velocidad disminuida o atenuada de emisiones de vapor de agua. Las composiciones cementosas se formulan para incluir un cemento hidráulico y por lo menos un agente de atenuación de vapor de agua. Los ejemplos no limitantes de agentes de atenuación de vapor de agua incluyen un material que contiene carbonato de calcio ultrafino (referido simplemente en este documento como un carbonato de calcio ultrafino), que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 5 micrómetros y, preferiblemente, menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; una puzolana sumamente reactiva; un agente reductor de encogimiento; una sal de haluro de metal alcalino; una sal de nitrato de metal alcalino; una sal de nitrito de metal alcalino; y por lo menos un superplastificante. Más preferiblemente, por lo menos el superplastificante comprende un superplastificante de policarboxilato. Aún más preferiblemente, la sal de nitrito de metal alcalino es un nitrito de sodio.

En otras modalidades de la invención, la composición cementosa comprende adicionalmente un reemplazo de cemento. En otras modalidades preferidas de la invención, el reemplazo de cemento comprende un material finamente dividido que comprende un material cuyo tamaño de partícula es menor que aproximadamente 75 micrómetros. En ciertas modalidades preferidas de la invención, el material finamente dividido comprende una piedra caliza dividida finamente o un carbonato de calcio fino. En otras modalidades preferidas de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana, la cual, sin pretender ser limitante, reacciona con agua y la cal viva liberada de la hidratación de cemento para formar silicatos de calcio densificantes. En ciertas modalidades de la invención, la puzolana puede comprender cualquier puzolana natural; cualquier puzolana artificial, tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; y cualquier combinación de la misma. En todavía otras modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende una escoria molida, preferiblemente, una escoria de alto horno granulada molida.

Otro aspecto de la invención proporciona un método para manufacturar concreto que tiene características mejoradas de retención de agua y secado de la superficie, que comprende: (1) preparar una mezcla de concreto reciente al combinar un agregado (por ejemplo, un agregado liviano poroso) con cemento hidráulico, agua y una o más sales solubles en agua; (2) permitir que el agua reaccione con el cemento hidráulico para formar productos de hidratación, los cuales endurecen la mezcla de concreto reciente para formar un concreto endurecido; y (3) la sal retiene agua dentro de los poros capilares finos de la pasta de cemento. La sal inhibe la difusión del agua en exceso no utilizada en la hidratación del cemento desde los poros de la pasta de cemento, causando de ese modo que la superficie del concreto endurecido logre más rápidamente una humedad interna deseada en comparación con un concreto endurecido hecho utilizando la sal.

Los ejemplos de cationes de metal que pueden ser adecuados para las sales en ciertas modalidades de la invención incluyen, pero no están limitados a, litio, potasio, sodio, metales alcalinotérreos, y combinaciones de los mismos. Los ejemplos de aniones que pueden ser adecuados para las sales en ciertas modalidades de la invención incluyen, pero no están limitados a, acetato, sulfato, tiosulfato, bromuro, cloruro, tiocianato, nitrito, nitrato, hidróxido, silicato, y combinaciones de los mismos. Además de acuerdo con ciertas modalidades las sales que son útiles incluyen, pero no están limitadas a, acetato de sodio (NaAc), nitrato de sodio (NaNOs), nitrito de sodio (NaNO2), carbonato de potasio (KCO3), sulfato de sodio (Na2S04), sulfato de potasio (K2SO4), cloruro de sodio (NaCl), silicato de sodio (NaSiCb), hidrato de tiosulfato de sodio (Na2S2C>3 · 5H2O) y tiocianato de sodio (NaSCN).

Sin pretender ser limitado por teoría alguna, una ventaja para la incorporación de una o más sales solubles en agua en la pasta de cemento para producir un concreto de secado más rápido puede ser el secuestro de la mayor parte del agua de la mezcla en los poros pequeños que existen dentro del concreto, particularmente dentro de la pasta de cemento. En ciertas modalidades de la invención, aproximadamente 50% de la fracción de pasta del concreto está constituida de poros de tubos capilares y gel de silicato de calcio. Los concretos cementosos más altos pueden ser de aproximadamente 1/3 en volumen, o 0.25 metros cúbicos (9 pies cúbicos) de pasta de los 0.76 metros cúbicos (27 pies cúbicos) en 0.91 metros (1 yarda), en donde el resto está constituido de un agregado, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención. En una mezcla diseñada apropiadamente, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, el volumen de poros puede ascender, por lo tanto, hasta 0.13 metros cúbicos (4 1/2 pies cúbicos) del agua (127 kilogramos (280 libras)).

Un problema que puede ser experimentado convencionalmente con la producción de microporos de cantidad suficiente para absorber y mantener esta agua en un estado no evaporable es que el tamaño de los poros es típicamente una función de la relación de agua-material cementoso (w/cm). Una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo acepta generalmente que el tamaño de poro no existe sustancialmente o no se vuelve discontinuo, incluso con tiempos de curación prolongados, arriba de las relaciones de agua-material cementoso de aproximadamente 0.6 o 0.7. Conforme la relación de agua-cemento disminuye de esos niveles, se pueden formar poros más pequeños. Cuando la relación de agua-cemento desciende abajo de 0.4, suficientes microporos están presentes usualmente para impactar la humedad relativa interna y de esta manera para afectar de manera mesurable el tiempo de secado a 75%. Este nivel más bajo de agua impone una funcionalidad muy rígida (caída baja) que no será bombeada fácilmente a menos que se aumente con cantidades sustanciales de superplastificante, lo cual es tolerable en el concreto de peso estándar pero, como se señaló previamente, es difícil de manejar en el concreto liviano.

También existen límites físicos superiores sobre los niveles de material cementoso, puesto que su fineza relativa comienza a requerir el incremento de cantidades de agua después de que el contenido sobrepasa aproximadamente 362.87 kg (800 libras) por 0.76 metros cúbicos (1 yarda cúbica). En las proporciones usuales encontradas en el concreto liviano, el agregado solo puede retener de 31.75 kilogramos (70 libras) hasta tanto como 113.4 kilogramos (250 libras) de agua. La dicotomía entonces se vuelve: más sustancia aglutinante cementosa no se puede agregar ni se puede retirar fácilmente más agua.

En varias modalidades de la invención, las composiciones cementosas pueden incluir compuestos o se pueden combinar para demostrar una variedad de propiedades o cualidades ventajosas. En una modalidad de la invención, las composiciones cementosas incluyen compuestos o se combinan para reducir la cantidad de agua de conveniencia. En otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incluyen ciertos compuestos y se combinan de tal manera que aumentan la efectividad de un superplastificante. En todavía otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incrementan el empaque, o disminuyen la separación intersticial, de un agregado que ha sido incluido en la composición, reduciendo de ese modo de manera efectiva la permeabilidad. En todavía otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incluyen compuestos o se combinan de tal manera que los cementos que son incluidos en la composición consuman gran parte del agua presente, preferiblemente de tal manera que reduzcan la producción excesiva de calor de reacción. En ciertas modalidades, una composición de concreto de la invención tiene la ventaja de una funcionalidad mejorada. En ciertas modalidades, una composición de concreto de la invención tiene la cualidad de un secado acelerado.

En ciertas modalidades de la invención, la composición de concreto resultante forma un concreto que tiene algunas de las propiedades mencionadas anteriormente. En otras modalidades de la invención, la composición de concreto resultante forma un concreto liviano que tiene por lo menos algunas de las propiedades mencionadas anteriormente. En ciertas modalidades de la invención, la composición de concreto resultante forma un concreto de baja densidad que tiene por lo menos algunas de las propiedades mencionadas anteriormente.

Las composiciones cementosas inventivas, sin pretender ser limitado por teoría alguna, ofrecen mejoramientos sobre otras composiciones cementosas que son conocidas en el campo al proporcionar un concreto que demuestra una reducción en la cantidad del tiempo necesario para lograr una velocidad deseada de emisión de vapor de agua, conocida de otra manera en este documento como una "emisión atenuada de vapor de agua" o "disminución de la velocidad de emisión de vapor de agua". En una modalidad de la invención, la composición cementosa que tiene una velocidad disminuida de emisión de vapor de agua del concreto logra una velocidad de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 50 días, menos de o igual a aproximadamente 36 días, menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 28 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, menos de o igual a aproximadamente 15 días, menos de o igual a aproximadamente 12 días, menos de o igual a aproximadamente 10 días, y menos de o igual a aproximadamente 7 días. Las modalidades preferidas de la invención son aquellas composiciones cementosas que logran una velocidad de emisión de vapor de agua de aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) en cualquier tiempo menor que o igual a aproximadamente 30 días, más preferiblemente, menor que o igual a aproximadamente 25 días y, aún más preferiblemente menor que o igual a aproximadamente 15 días.

En varias modalidades de la invención, las composiciones cementosas proporcionan una reducción en el número de días necesarios para lograr una humedad relativa interna del 75%. Las composiciones cementosas, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, producirán un concreto endurecido que tiene una humedad relativa interna del 75% en menos de aproximadamente 50 días; preferiblemente, menos de aproximadamente 36 días; más preferiblemente, menos de aproximadamente 30 días; incluso más preferiblemente, menos de aproximadamente 28 días; incluso aún más preferiblemente, menos de aproximadamente 22 días; e incluso aún todavía más preferiblemente, menos de aproximadamente 17 días.

En ciertas modalidades de la invención, las composiciones cementosas ofrecen el mejoramiento de la provisión de un concreto terminado que permite la aplicación de recubrimientos y adhesivos mucho más pronto que los concretos producidos por composiciones cementosas convencionales que son conocidas en el campo.

En una modalidad preferida de la invención, las composiciones cementosas se utilizan para preparar una estructura de concreto para una aplicación de revestimiento del suelo. Mientras que no se pretende ser limitado por teoría alguna, al ser mezcladas con agua, las composiciones cementosas consumen y emiten agua de tal manera que poca agua permanece en el concreto endurecido para alterar los pegamentos basados en agua que son fijados a o revestidos sobre el concreto endurecido, los cuales actúan como cubiertas para suelos.

Los inventores han descubierto que es importante no solo reducir la necesidad de la cantidad de agua en exceso que se agrega a la composición cementosa en la preparación de una mezcla cementosa, sino también incluir ciertos compuestos en la formulación y combinar la formulación de las composiciones cementosas de tal manera que el agua en exceso sea retirada de manera más favorable y rápida que aquella la cual se puede lograr por medio de composiciones cementosas convencionales.

En varias modalidades de la invención, las composiciones cementosas pueden incluir compuestos o se pueden combinar para demostrar una variedad de cualidades y/o propiedades ventajosas. En una modalidad de la invención, las composiciones cementosas incluyen compuestos o se combinan para reducir la cantidad de agua de conveniencia. En otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incluyen ciertos compuestos y se combinan de tal manera para aumentar la efectividad de un superplastificante. En todavía otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incrementan el empaque, o disminuyen la separación intersticial, de un agregado que ha sido incluido en la composición, reduciendo de ese modo de manera efectiva la permeabilidad. En aún otras modalidades de la invención, las composiciones cementosas incluyen compuestos o se combinan de tal manera que los cementos que son incluidos en la composición consumen gran parte del agua presente, preferiblemente, de tal manera para reducir la producción excesiva de calor de reacción.

En modalidades preferidas de la invención, las composiciones cementosas incluyen un agente de atenuación de vapor de agua, como se describe además en este documento. En una modalidad preferida de la invención, la composición cementosa se formula para incluir un agente de atenuación de vapor de agua que es un "eliminador" de agua— es decir, un compuesto que consume el agua de la mezcla. Sin pretender ser limitantes, los compuestos que se caracterizan como eliminadores de agua son particularmente útiles en modalidades de la invención cuando una relación de agua con respecto a cemento más alta que aproximadamente 0.3, o más, se necesita para lograr un cierto grado deseado de plasticidad o funcionalidad para verter una mezcla cementosa producida a partir de la composición cementosa. Por ejemplo, los inventores han descubierto que los carbonatos de calcio ultrafinos y las puzolanas sumamente reactivas son particularmente útiles en la eliminación del agua en exceso.

Adicionalmente, se ha descubierto que una mezcla cementosa hecha con composiciones cementosas que tienen una puzolana sumamente reactiva, sin limitación, tal como metacaolín y/o humo de sílice, continúa hidratándose a niveles de humedad relativa sustancialmente por debajo de aquellas mezclas cementosas formadas a partir de una composición cementosa de un cemento Portland, escoria y otras puzolanas que dan su capacidad para eliminar agua. En una modalidad de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua de la composición cementosa es una puzolana sumamente reactiva; un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; y cualquier combinación de los mismos que tiene una concentración en el intervalo de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 25% en peso, preferiblemente, de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 18% en pesó, y, más preferiblemente, de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 13% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

En una modalidad de la invención, las composiciones cementosas que tienen un agente de atenuación de vapor de agua que se considera un eliminador de agua, el cual puede incluir un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; una puzolana sumamente reactiva; y cualquier combinación de los mismos, son capaces de consumir por lo menos aproximadamente 2.27, por lo menos aproximadamente 4.54, por lo menos aproximadamente 9.07, por lo menos aproximadamente 13.61, por lo menos aproximadamente 18.14 y por lo menos aproximadamente 22.68 kilogramos de agua (por lo menos aproximadamente 5, por lo menos aproximadamente 10, por lo menos aproximadamente 20, por lo menos aproximadamente 30, por lo menos aproximadamente 40 y por lo menos aproximadamente 50 libras) de agua, por 0.76 metros cúbicos (1 yarda cúbica) de concreto sobre las mezclas cementosas convencionales.

En todavía otras modalidades de la invención, la formación de poros más pequeños se prefiere en el concreto terminado. La formación de poros más pequeños, dependiendo de la formulación de la mezcla cementosa, puede conducir a un concreto que tiene una velocidad disminuida de o una emisión atenuada de vapor de agua más pronto en el proceso de curación o endurecimiento. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, una reducción en el tamaño de poro da por resultado una inhibición del movimiento de agua capilar, lo cual puede conducir a una humedad relativa interna, aparente, más baja y una reducción en la velocidad de emisión de vapor de agua. Mientras que se esperaría una relación más baja de agua con respecto a cemento, en ciertas situaciones, para reducir el tamaño de poro, el inventor ha descubierto que el uso de un agente reductor del encogimiento, preferiblemente, en conjunción con una puzolana sumamente reactiva, tal como, por ejemplo metacaolín o incluso humo de sílice, o en conjunción con un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros, da por resultado un cemento que tiene una reducción en el tamaño de poro.

En ciertas modalidades de la invención, las composiciones cementosas pueden comprender sales iónicas solubles. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, las sales iónicas solubles pueden secuestrar agua con base en el principio que la concentración de vapor de agua y, por lo tanto, la humedad relativa sobre una solución de sal es menor que aquella sobre aquella del agua pura. El agua puede estar presente tanto en la fase gaseosa como en la fase líquida, mientras que las moléculas de sal escasamente volátiles solo pueden estar presentes en la fase líquida. Los iones de sal diluyen el agua y obstaculizan el escape de las moléculas de agua en el aire— es decir, la presencia de los iones de sal cambia el equilibrio entre la fase de vapor y la fase líquida. La velocidad de regreso de moléculas de agua a la superficie del líquido es proporcional a su concentración en el gas, donde no hay iones de sal que interfieran. Por lo tanto el sistema se ajusta al equilibrio donde hay menos moléculas de agua en el aire que aquellas que habría sobre una superficie de agua pura. Por lo tanto la humedad relativa es más baja que 100%. Fran ois-Marie Raoult desarrolló la siguiente fórmula para representar este concepto: P =p±*Xi donde, P = presión total de vapor pi* = presión de vapor de agua Xi = moles de agua/(moles de agua + moles de sales) Si, por otra parte, se utiliza una sal iónica binaria tal como acetato de sodio (anhidro), entonces: XÍ = moles de agua/(moles de agua + 2*moles de sal) De acuerdo con ciertos resultados experimentales ejemplares, la cercanía de los resultados calculados por la lcy de Raoult se muestra por los datos presentados en la Tabla 2.

Las sales de la Tabla 2 se colocaron en soluciones acuosas en un recipiente cerrado con una sonda de humedad insertada y se permitió que se estabilizaran durante 48 horas. Haciendo analogías de estos datos con respecto al concreto, si se asume que los materiales cementosos contienen 0.6% de álcali como Na20 entonces en una mezcla cementosa de 362.87 kilogramos (800 libras), por ejemplo, los moles de NaOH serían como sigue: Na20 + H2O = 2 NaOH, 0.006 x 800 X80/62 = 6.2/40 = 0.155 Tabla 2 RH= humedad relativa La agregación de sal adicional también puede elevar la tensión superficial del agua por aproximadamente 5% y puede crear un espesamiento de la capa iónica del agua a lo largo de las paredes de los poros, reduciendo efectivamente de esta manera su volumen y proporcionando un incremento a la presión negativa de los poros prevista por la ecuación de Kelvin. La ecuación de Kelvin se puede utilizar para describir el fenómeno de la condensación capilar debido a la presencia de un menisco curvado, de acuerdo con la siguiente fórmula: donde, Pv = presión de vapor en equilibrio Psat = presión de vapor de saturación H = curvatura promedio de menisco g = tensión superficial de líquido/vapor Vi = volumen molar de líquido R = constante ideal de gas T = temperatura Un mejoramiento adicional, aunque relativamente más pequeño que los efectos previos mencionados, es la expansión de la capacidad de lubricación de agua mediante la adición de una sal. Los datos en la Tabla 3 se obtuvieron al agregar varias sales separadas al agua y observar la expansión o desplazamiento que ocurrió.

Tabla 3 Los inventores han descubierto que la combinación de la suma de estos efectos permite la construcción de un concreto con capacidad mejorada para secuestrar agua en un estado no evaporado. Como demuestran los datos expuestos en la Tabla 4, las excursiones mucho más allá de la relación máxima de agua con respecto a cemento de 0.4 requeridas típicamente para el concreto de secado rápido y HPC ahora son posibles.

Tabla 4 Tabla 4 (continuación) Como se puede observar fácilmente, el tiempo de secado con tanto concretos de piedra como concretos livianos se puede acortar considerablemente al incrementar la concentración de sales individuales o combinaciones de sales. Se debe tener cuidado de asegurar que las sales no causen una eflorescencia, que reaccionen adversamente con la hidratación del concreto o que se licúen considerablemente.

La preponderancia del agregado y el agua de la mezcla secuestrada dentro del concreto tratado a una humedad relativa interna del 75% como se muestra en los datos expuestos en la Tabla 5.

Los datos en la Tabla 5 demuestran que la cantidad de agua que permanece en el concreto liviano de diseño de secado rápido ha sido reducida a 0.22 m3 (7.6 pie3) después de alcanzar una humedad relativa interna del 75%.

Tabla 5 El trabajo de laboratorio con este sistema mostro un resultado inusual debido a que las cacerolas de evaporación del concreto tratado hecho de las mismas muestras de concreto tratado con sal reflejaron el mismo patrón que los especímenes de humedad relativa interna (IRH). Se puede concluir a partir de esto que la velocidad de evaporación está relacionada con la formación de un sistema de poros discontinuos y por lo tanto es indicativa de formaciones de poros pequeños en el sistema capilar.

La baja velocidad de emisión de vapor de agua y el logro relativamente rápido de una IRH del 75% en el concreto liviano condujeron a una investigación del cambio de volumen en este tipo de concreto. Los datos que se refieren al encogimiento se exponen en la Tabla 6.

Tabla 6 El cambio de volumen se midió en moldes estándar ASTM C-157 durante las primeras 24 horas. Una placa de extremo se ancló y la otra placa se dejó libre para moverse. El molde se revistió con plástico delgado para minimizar la fricción. Un perno roscado de acero inoxidable adicional se atornilló dentro de la placa de extremo libre de modo que pasó a través del extremo del molde. Un vástago de micrómetro de cuadrante sostenido magnéticamente se colocó para indicar cualquier movimiento de la barra después del fraguado inicial. La barra de concreto se selló en plástico después del vaciado. En 24 horas el cuadrante se lcyó y la barra se despojó del molde, se envolvió completamente en 3 capas de lámina de plástico con los pernos roscados de acero incorporados sobresaliendo. La barra luego se midió en dispositivos estándar ASTM C-157. En 7 días después del vaciado la barra se midió nuevamente. Cualquier cambio se agregó a la lectura de 24 horas y se consideró que constituía un encogimiento autógeno. La barra luego se desenvolvió y se dejó secar durante 28 días adicionales en un ambiente de laboratorio estándar. El encogimiento por secado se calculó al comparar la dimensión de 7 días con aquella obtenida después de 28 días de secado. Un número negativo indica la expansión.

El concreto liviano contiene agua simple mientras que el mortero circundante contiene una concentración inicial aproximadamente 1.1-1.3 molar de sales binarias. Conforme el cemento se hidrata y esta concentración incrementa, una membrana de gel semipermeable se desarrolla alrededor de las partículas de agregado liviano grueso. El desequilibrio de sal causa una presión osmótica suficiente para llenar los huecos que se desarrollan normalmente debido al encogimiento químico e impide de ese modo el encogimiento autógeno. Este tipo de formulación de concreto pierde muy poca agua antes de entrar en equilibrio con un ambiente de 50% de RH. Se sabe que la reserva de agua liviana reabastece también está perdida.

La presión osmótica p, es proporcionada por una fórmula de van't Hoff, la cual es idéntica a la fórmula de presión de un gas ideal: p = cRT donde, c = concentración molar del soluto, R = 0.082 (litro-bar) / (deg-mol), es la constante de gas, y T temperatura en la escala de temperatura absoluta (Kelvin).

Por ejemplo, el agua que contiene 78 gramos/litro de nitrito de sodio (NaN02) e hidróxido de sodio (NaOH) típico de la mezcla en el ejemplo anterior, tiene una concentración iónica de c = 2.39 mol/litro. La inserción de los valores en la fórmula de van't Hoff, para la temperatura ambiente T = 396 K, produce la presión osmótica: p = 2.39 · 0.082 · 296 = 58 bares = 59 kg/cm2 (841 lb/pg2) La presión de agua pudo tener consecuencias destructivas si su fuente hubiera sido ilimitada, pero el material liviano mantiene una cantidad finita de solvente relativamente puro y la remoción de agua da por resultado una presión parcial negativa en la partícula liviana suficiente para establecer el equilibrio.

Los datos en las muestras ejemplares de la Tabla 7 ilustran el efecto de la adición de sal a un concreto de piedra y agregado liviano. La velocidad de evaporación se midió al ponderar cacerolas de 15.24 x 15.24 centímetros (6 x 6 pulgadas) de concreto conforme se secaban. Se debe observar que la adición de sal disminuyó la velocidad de evaporación.

Tabla 7 Adicionalmente, se ha descubierto que, además de su capacidad para reducir el grado de encogimiento en una mezcla cementosa, ciertos agentes reductores de encogimiento son capaces de disminuir la humedad relativa interna aparente así como también de reducir la velocidad de emisión de vapor de humedad en una mezcla cementosa. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, la presencia de ciertos agentes reductores de encogimiento en la mezcla cementosa logra este resultado al inhibir un pequeño movimiento de agua capilar en la mezcla cementosa.

En una modalidad de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua es un agente reductor de encogimiento que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0.3% en peso a aproximadamente 5% en peso y, preferiblemente, de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 3% en peso con base en el peso total de la composición cementosa. En ciertas modalidades de la invención, el agente reductor de encogimiento es un líquido que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 113 gramos a aproximadamente 1701 gramos, de aproximadamente 170 gramos a aproximadamente 1361 gramos y de aproximadamente 227 gramos a aproximadamente 1021 gramos (de aproximadamente 4 onzas a aproximadamente 60 onzas, de aproximadamente 6 onzas a aproximadamente 48 onzas y de aproximadamente 8 onzas a aproximadamente 36 onzas) por cada 45.36 kilogramos (100 libras) de composición cementosa. Mientras que el agente reductor de encogimiento puede ser cualquier agente reductor de encogimiento conocido en el campo, los agentes reductores de encogimiento preferidos para el uso en ciertas composiciones de la invención incluyen polipropilenglicol, cualquier copolímero del mismo, cualquier derivado del mismo y cualquier combinación del mismo.

En ciertas modalidades preferidas de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua comprende un agente reductor de encogimiento y otro compuesto, tal como un eliminador de agua, para consumir finalmente el agua de la mezcla. Sin pretender ser limitante, un agente reductor de encogimiento no actuará necesariamente para consumir el agua de la mezcla. Por lo tanto, la combinación de un agente reductor de encogimiento y otro compuesto capaz de consumir el agua de la mezcla se prefiere en ciertas modalidades de la invención. En una modalidad preferida de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua comprende un agente reductor de encogimiento y cualquiera de una puzolana sumamente reactiva; un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; y combinaciones de los mismos. La concentración del agente reductor de encogimiento es de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso, de aproximadamente 0.3% en peso a aproximadamente 5% y, preferiblemente, de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 3% en peso, y la concentración de cualquiera de una puzolana sumamente reactiva, preferiblemente, humo de sílice y, más preferiblemente, metacaolín; un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, piedra caliza que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros, y combinaciones de los mismos es de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 25% en peso, preferiblemente, de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 18% en peso y, más preferiblemente, de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 13% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

Otro aspecto de la invención proporciona una composición cementosa o una composición de concreto que tiene sales solubles en agua en la pasta de cemento y mezclas cementosas al infusionar un agregado liviano poroso con una solución de agua-sal para producir un agregado liviano poroso tratado que tiene una saturación de agua y retención de agua mejoradas. De acuerdo con una modalidad de la invención, puede ser ventajoso y deseable anticipar y dar cabida a la cantidad de agua disponible en exceso de aquella necesaria para reaccionar con los cementos, así como también la concentración de sal resultante en la pasta de cemento. Si el agua se hace asequible para la mezcla en virtud de que es absorbida y luego desorbida por el agregado liviano, entonces la introducción de agua debe ser anticipada al ajustar la concentración iónica.

De acuerdo con una modalidad de la invención, los agregados livianos porosos pueden ser tratados con sales o soluciones de sales. Los agregados tratados se pueden mezclar con materiales cementosos, mezclas y agua para manufacturar varias mezclas de concreto, las cuales se pueden utilizar en aplicaciones donde los concretos ordinarios de baja densidad son adecuados. En ciertas modalidades, el tratamiento previo de agregados livianos permite la retención de agua en sus poros capilares pequeños, reteniendo agua de esta manera durante el almacenamiento, así como también facilitando un rehumedecimiento rápido de poros capilares grande cuando se hace un concreto fresco.

Un método, de acuerdo con una modalidad de la invención implica infusionar agregados livianos porosos con agua para producir agregados livianos porosos tratados que tienen una saturación de agua y retención de agua mejoradas. Este método puede comprender proporcionar un agregado liviano poroso que tiene poros y tubos capilares y tratar el agregado liviano poroso cqn una solución acuosa que comprende agua y por lo menos una sal. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, la sal puede mejorar la penetración de una solución acuosa en poros y tubos capilares del agregado liviano poroso y puede ayudar a retener agua dentro de los tubos capilares a través del tiempo. En varias modalidades de la invención, los agregados livianos porosos son tratados con sales mediante el remojo o enfriamiento rápido de los agregados en una solución acuosa de la sal.

Un agregado liviano poroso que tiene una saturación de agua y retención de agua mejoradas se puede manufacturar de acuerdo con un método que comprende: (1) proporcionar un agregado liviano poroso que tiene poros y tubos capilares y (2) tratar el agregado liviano poroso con una solución acuosa que comprende agua y por lo menos una sal. Por lo menos la sal mejora la penetración de la solución acuosa en los poros y tubos capilares del agregado liviano poroso y ayuda a retener agua dentro de los tubos capilares a través del tiempo, en comparación con el agregado liviano poroso que es tratado solo con agua sin la sal.

Otro aspecto de la invención proporciona un método para manufacturar un concreto mezclado recientemente que tiene funcionalidad mejorada que comprende: (1) proporcionar un agregado liviano poroso infusionado con una solución acuosa que comprende agua y por lo menos una sal y (2) preparar una mezcla de concreto reciente al combinar el agregado liviano poroso con cemento hidráulico y agua. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, la sal puede mejorar la penetración de la solución acuosa dentro de poros y tubos capilares del agregado liviano poroso y puede ayudar a retener agua dentro de los tubos capilares a través del tiempo en comparación con el agregado liviano poroso solo tratado con agua sin la sal. El agregado liviano poroso tratado puede conducir a una funcionalidad mejorada del concreto fresco en comparación con concreto fresco hecho utilizando el agregado liviano poroso sin tratamiento con la sal.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para manufacturar concreto endurecido de baja densidad que tiene características de secado mejoradas, comprende: (1) proporcionar un agregado liviano poroso infusionado con una solución acuosa que comprende agua y por lo menos una sal; (2) preparar una mezcla de concreto reciente al combinar el agregado liviano poroso con cemento hidráulico y agua; y (3) permitir que el agua reaccione con el cemento hidráulico para formar productos de hidratación cristalinos, los cuales endurecen la mezcla de concreto reciente para formar el concreto endurecido de baja densidad. De acuerdo con una modalidad de la invención, por lo menos sal utilizada en este método puede conducir a una penetración inicial mejorada de la solución acuosa en los poros y tubos capilares del agregado liviano poroso y ayuda a retener agua dentro de los tubos capilares a través del tiempo. La sal de acuerdo con una modalidad de la invención, puede inhibir o reducir la velocidad de la difusión de agua del agregado liviano poroso, causando de ese modo que el concreto endurecido logre más rápidamente una humedad interna deseada en comparación con el concreto endurecido hecho utilizando el agregado liviano poroso en ausencia de por lo menos la sal. La liberación lenta del agua a través del tiempo puede promover la curación interna de la sustancia aglutinante cementosa, particularmente en relaciones bajas de agua con respecto a cemento, incrementando de ese modo la fortaleza y durabilidad a través del tiempo, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención.

Urt aspecto de la invención proporciona un concreto manufacturado de acuerdo con los métodos proporcionados en este documento. En una modalidad de la invención, un concreto formado a partir de una composición cementosa o una mezcla cementosa que tiene un agregado liviano tratado con soluciones solubles en agua como se proporciona en este documento puede dar por resultado: (1) una saturación alta o casi completa de los poros y tubos capilares de agregados livianos con agua durante el tratamiento, (2) retención prolongada de agua por parte de los agregados porosos tratados para sobrevivir mejor y para prevenir el secado prematuro durante el embarque y el almacenamiento, (3) funcionalidad mejorada de un concreto mezclado recientemente puesto que los agregados infusionados absorberán poca, si lo hicieran, del agua agregada durante la mezcla para proporcionar la funcionalidad deseada, (4) la limitación de la liberación de agua y/o vapor de agua de los agregados porosos durante y después del endurecimiento de la estructura de concreto, haciendo posible de ese modo que el concreto de baja densidad logre y mantenga un nivel deseado de humedad relativa interna (por ejemplo, 75% o inferior) dentro de un período de tiempo más corto y (5) una liberación lenta de agua de los agregados porosos a través del tiempo después de que el concreto ha alcanzado un nivel deseado de humedad relativa interna para promover la "curación interna" de la sustancia aglutinante de cemento a través del tiempo, lo cual puede incrementar la fortaleza del concreto, particularmente en un concreto de relación baja de agua con respecto a cemento.

En otras modalidades de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua puede comprender una sal soluble en agua que es un acelerador inorgánico. En ciertas modalidades preferidas de la invención, el acelerador inorgánico incluye una o más de una sal de haluro de metal alcalino. Por ejemplo, la sal de haluro de metal alcalino puede ser cualquiera de un haluro de sodio, un haluro de potasio, un haluro de litio y cualquier combinación de los mismos. En modalidades preferidas de la invención, el grupo haluro puede ser representado por un cloruro o un bromuro. En realidad cualquier combinación de sales de cloruro de metal alcalino y sales de bromuro de metal alcalino se puede incluir en la composición cementosa.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa comprende una sal de nitrito de metal alcalino. En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende cualquier combinación de los aceleradores inorgánicos mencionados anteriormente combinados además con la sal de nitrito de metal alcalino. En ciertas modalidades preferidas, la relación de sales de haluro de metal alcalino con respecto a sales de nitrito de metal alcalino es tal que la concentración de iones de haluro y nitrito es sustancialmente la misma en la mezcla cementosa. En otras modalidades de la invención, el acelerador inorgánico mismo puede ser una sal de nitrito de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y cualquier combinación de las mismas. Con respecto a esas modalidades mencionadas anteriormente, la sal de nitrito de metal alcalino puede ser un nitrito de sodio.

En ciertas modalidades de la invención, el grupo haluro puede ser sustituido por un pseudo-halógeno, tal como un tiocianato. La concentración de sales de haluro de metal alcalino en la mezcla cementosa, expresada con base en un equivalente de cloruro de sodio, puede estar en un intervalo de aproximadamente 0.2% en peso a aproximadamente 4% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 2.5% en peso. Por ejemplo, si el nitrito de sodio tuviera que utilizarse como el acelerador inorgánico en la composición cementosa, su concentración estaría en un intervalo de aproximadamente 0.24% en peso a aproximadamente 4.72% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0.59% en peso a aproximadamente 2.95% en peso--es decir, las concentraciones basadas en cloruro de sodio expresadas anteriormente multiplicadas por el peso molecular de nitrito de sodio y divididas por el peso molecular de cloruro de sodio. En ciertas modalidades de la invención, el nitrito de sodio tiene una concentración a lo sumo de aproximadamente 7.5% en peso. En otras ciertas modalidades preferidas de la invención, la concentración de nitrito de sodio es de aproximadamente 1.0% en peso a aproximadamente 7.5% en peso. En todavía otras ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino que tiene una concentración de aproximadamente 1.0% en peso a aproximadamente 7.5% en peso. En aún otras ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende por lo menos uno de un nitrito de sodio que tiene una concentración de aproximadamente 1.0% en peso a aproximadamente 7.5% en peso.

En ciertas modalidades de la invención, los inventores han descubierto que la presencia basada en masa de una sal de haluro de metal alcalino puede ser más preferida especialmente puesto que la masa de la mezcla cementosa restante puede ser influenciada por los otros compuestos y sus densidades variantes. Por ejemplo, de acuerdo con una modalidad de la invención, una cantidad de sales de haluro de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 4.54 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (10 libras por yarda cúbica ("lb/yd3") a aproximadamente 27.22 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (60 lb/yd3)). En otras modalidades de la invención, la cantidad de sales de haluro de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 6.8 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (15 lb/yd3) a aproximadamente 22.68 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (50 lb/yd3). En aún otras modalidades de la invención, la cantidad de sales de haluro de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 9.07 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (20 lb/yd3) a aproximadamente 18.14 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (40 lb/yd3).

De acuerdo con ciertas modalidades de la invención, una cantidad de por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 4.54 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (10 lb/yd3) a aproximadamente 27.22 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (60 lb/yd3). En otras modalidades de la invención, la cantidad de por lo menos una sal de haluro de metal alcalino, una de una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 6.8 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (15 lb/yd3) a aproximadamente 22.68 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (50 lb/yd3). En aún otras modalidades de la invención, la cantidad de por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 9.07 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (20 lb/yd3) a aproximadamente 18.14 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (40 lb/yd3).

De acuerdo con otras ciertas modalidades de la invención, una cantidad de nitrito de sodio en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 4.54 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (10 lb/yd3) a aproximadamente 27.22 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (60 lb/yd3). En otras modalidades de la invención, la cantidad de nitrito de sodio en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 6.8 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (15 lb/yd3) a aproximadamente 22.68 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (50 lb/yd3). En aún otras modalidades de la invención, la cantidad de nitrito de sodio en la mezcla cementosa puede ser de aproximadamente 9.07 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (20 lb/yd3) a aproximadamente 18.14 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (40 lb/yd3).

En ciertas modalidades de la invención, la cantidad de cualquiera de una sal de haluro de metal alcalino; por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino; o nitrito de sodio puede variar dependiendo del tipo de cemento utilizado en la mezcla cementosa. En otras ciertas modalidades de la invención, la cantidad de cualquiera de una sal de haluro de metal alcalino; por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino; o nitrito de sodio puede variar dependiendo de los tipos de compuestos e incluso quizás de sus concentraciones en la mezcla cementosa. Teniendo el beneficio de esta descripción, las curvas de secado pueden ser desarrolladas por una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo, similares a aquellas mostradas en las FIGURAS 9-11, por ejemplo, las cuales se plantean con mayor detalle en los ejemplos, para determinar la cantidad de cualquiera de una sal de haluro de metal alcalino; por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino; o nitrito de sodio.

A manera de ejemplo, pero sin pretender ser limitante, la curva de secado de la FIGURA 9 muestra que quizás la cantidad más apropiada de nitrito de sodio que se utiliza en la mezcla cementosa esté en el orden de aproximadamente 9.072 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (20 lb/yd3. Por otra parte, la curva de secado de la FIGURA 10 muestra que para este tipo de cemento, el cual es diferente del cemento utilizado en las muestras de la FIGURA 9, la cantidad más apropiada de nitrito de sodio que se utiliza en la mezcla cementosa está en el orden de por lo menos aproximadamente 13.61 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (30 lb/yd3) o puede ser hasta 18.14 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (40 lb/yd3) dependiendo de las características de secado preferidas que se logren a través del tiempo.

Como es ilustrado adicionalmente por las muestras presentadas en la FIGURA 8, la presencia de otro compuesto de la invención se puede utilizar para reducir la cantidad de cualquiera de una sal de haluro de metal alcalino; por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino; o nitrito de sodio en la mezcla cementosa. Por ejemplo, el uso de 15% en peso de humo de sílice en la mezcla cementosa puede reducir la cantidad de nitrito de sodio utilizada en la mezcla cementosa de aproximadamente 13.61 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (30 lb/yd3) a aproximadamente 9.072 kilogramos por 0.76 metros cúbicos (20 lb/yd3).

Las composiciones cementosas de la invención se pueden formular por medio de una selección apropiada de cualquier combinación de un cemento; una sustancia aglutinante y/o material de relleno, que incluye cualquier puzolana; un adyuvante y/o un aditivo; un agregado; y un agente de atenuación de vapor de agua, como se da a conocer en este documento. Las composiciones cementosas de las diversas modalidades de la invención pueden comprender un superplastificante, aún más preferiblemente, un superplastificante de policarboxilato.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa incluye un cemento. En ciertas modalidades de la invención, el cemento es cualquier cemento hidráulico. Los ejemplos no limitantes de cementos hidráulicos que son adecuados para el uso en ciertas composiciones cementosas de la invención incluyen cualquier clase de cemento Portland; cemento de albañilería; cemento de óxido de aluminio; cemento refractario; cementos de óxido de magnesio, tal como cemento de fosfato de magnesio y cemento de fosfato de magnesio-potasio; cementos basados en calcio, tales como cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio y cemento de hemihidrato de sulfato de calcio; cemento natural; cal viva hidratada hidráulica; cualquier derivado complejo de los mismos; y cualquier combinación de los mismos.

Los agregados útiles en las composiciones cementosas de la invención incluyen, pero no están limitados a, arena, piedra, grava y cualquier combinación de los mismos. Los agregados pueden clasificarse adicionalmente como agregados gruesos que incluyen, por ejemplo, grava, piedra triturada o escoria de alto horno de hierro, y agregados finos, los cuales incluyen típicamente una arena. Como ejemplos no limitantes, la piedra puede incluir piedra caliza, granito, piedra arenisca, piedra rojiza, piedra de río, conglomerado, calcita, dolomita, serpentina, travertino, pizarra, sulfato de cobre, gneiss, piedra arenisca cuartzítica, cuarzita y cualquier combinación de los mismos.

. Otros agregados especializados incluyen agregados pesados y agregados livianos. Los agregados pesados pueden incluir, pero no están limitados a, baritina, magnetita, limonita, ilmenita, hierro y acero.

Los agregados livianos comunes que se encuentran en ciertas modalidades de la invención incluyen, pero no están limitados a, escoria, ceniza volátil, sílice, esquisto, esquisto diatomáceo, pizarra expandida, arcilla sinterizada, perlita, vermiculita y carbonillas. En ciertas modalidades de la invención, también se pueden utilizar agregados aislantes. Los ejemplos no limitantes de agregados aislantes incluyen piedra pómez, perlita, vermiculita, recremento y diatomita. En todavía otras modalidades de la invención, la composición cementosa puede comprender adicionalmente cualquiera de los agregados seleccionados de esquisto expandido, pizarra expandida, arcilla expandida, escoria expandida, sílice ahumado, agregado aglomerado, ceniza volátil procesada, toba y macrolita. En aún otras modalidades de la invención, un agregado puede comprender un agregado de albañilería los ejemplos limitantes del cual incluyen esquisto, arcilla, pizarra, escoria expandida de alto horno, ceniza volátil sinterizada, coques naturales, piedra pómez y recremento.

En ciertas modalidades de la invención, un agregado puede comprender cualquier combinación de agregados gruesos y agregados finos. Los agregados gruesos se consideran generalmente aquellos materiales agregados que son retenidos en un tamiz número 4. Los agregados finos se consideran generalmente aquellos materiales agregados que pasan a través del tamiz número 4. Por ejemplo, se refieren a las especificaciones estándar ASTM C33 (2007), la cual supersede a la ASTM C33 (2003) y ASTM C125 (2007), la cual supersede a la ASTM C125 (2002) y ASTM C125 (2000a) para aditivo de concreto para una descripción más comprehensiva de como distinguir entre los agregados finos y los agregados gruesos.

Las composiciones cementosas pueden comprender un reemplazo de cemento. En modalidades preferidas de la invención, el reemplazo de cemento comprende un material finamente dividido, preferiblemente, el material finamente dividido comprende por lo menos uno de una piedra caliza dividida finamente o un carbonato de calcio fino cuyo tamaño de partícula es menor que aproximadamente 75 micrómetros, una puzolana y/o escoria dividida finamente cuyo tamaño de partícula es menor que aproximadamente 75 micrómetros y una puzolana sumamente reactiva dividida finamente cuyo tamaño de partícula es menor que aproximadamente 75 micrómetros. En ciertas modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende una piedra caliza dividida finamente o un carbonato de calcio fino. En otras modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana la cual, sin pretender ser limitante, reacciona con agua y la cal viva liberada de la hidratación de cemento para formar silicatos de calcio densificantes. En ciertas modalidades de la invención, la puzolana puede comprender cualquier puzolana natural; cualquier puzolana artificial tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; y cualquier combinación de las mismas. En todavía otras modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende una escoria molida, preferiblemente, una escoria de alto horno granulada molida.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa comprende un reemplazo de cemento. En una modalidad de la invención, la composición cementosa comprende un reemplazo de cemento, el reemplazo de cemento comprende un material finamente dividido. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende un carbonato de calcio fino. En una modalidad preferida de la invención, el carbonato de calcio fino tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende finos de piedra caliza y la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 1.0, de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.8, de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.8, de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.8, y de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 0.7. En otras modalidades de la invención la composición cementosa tiene una relación en peso del material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.4, y de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.3. En una cierta modalidad preferida de la invención, la composición cementosa tiene una relación en peso del material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.8.

En una modalidad de la invención, el reemplazo de cemento puede comprender un percusor densificante. Como se utiliza en este documento, el término "precursor" se refiere a un compuesto, complejo o similares que, después por lo menos uno de activarse químicamente, hidratarse o a través de por lo menos otro paso de preparación se convierte en una forma deseada para servir para densificar adicionalmente un concreto. En ciertas modalidades de la invención, el precursor densificante es un precursor densificante de silicato de calcio.

En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana y/o una escoria.

En una modalidad preferida de la invención, la puzolana y/o la escoria tienen un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros. En otra modalidad preferida de la invención, la puzolana y/o la escoria tienen un tamaño de partícula menor que aproximadamente 45 micrómetros. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende cualquiera de una puzolana, tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; una adición hidráulica, tal como, por ejemplo, una escoria de alto horno granulada molida; y cualquier combinación de los mismos, y la composición cementosa tiene una relación en peso del material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.8, de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80, y, preferiblemente, de aproximadamente 0.13 a aproximadamente 0.75. En otra modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana sumamente reactiva y la composición cementosa tiene una relación en peso del material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa, preferiblemente, de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.2, y, más preferiblemente, de aproximadamente 0.06 a aproximadamente 0.10. En ciertas modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana seleccionada del grupo que consiste de cualquier puzolana natural; cualquier puzolana artificial, tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; y cualquier combinación de los mismos.

En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa incluye una mezcla y/o aditivo que incluye estas mezclas o aditivos que funcionan como aceleradores, retardadores de agentes reductores de encogimiento, agentes espesantes, trazadores, agentes de inclusión de aire, agentes de separación de aire, inhibidores de corrosión, pigmentos, agentes de humedecimiento, agentes antiespumantes y/o de eliminación de espuma, cualquier polímero que sea soluble en agua, repelentes de agua, fibras, agentes de impermeabilización, formadores de gases, reductores de permeabilidad, auxiliares de bombero, aditivos de control de viscosidad, otros aditivos modificadores de reología, agentes fungicidas y/o germicidas, agentes insecticidas, mezclas minerales divididas finamente, reductores de reactividad alcalina, agentes de control de pH y/o amortiguadores, mezclas de adherencia, agentes mejoradores de la fortaleza, agentes de reducción de encogimiento, aditivos de reducción de agua y cualquier mezcla de los mismos.

En una modalidades de la invención, además del agente de atenuación de vapor de agua, como se describe además en este documento, la composición cementosa comprende un cemento, preferiblemente, un cemento hidráulico que tiene una concentración de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 80% en peso, y de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 70% en peso con base en el peso total de la composición cementosa. En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende un cemento, preferiblemente, un cemento hidráulico, que tiene una concentración de aproximadamente 8% en peso a aproximadamente 35% en peso, de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso, de aproximadamente 12% en peso a aproximadamente 25% en peso, y de aproximadamente 14% en peso a aproximadamente 21% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa puede comprender adicionalmente por lo menos uno de cualquier agregado, una puzolana y cualquier combinación de los mismos.

Las composiciones cementosas de la invención pueden comprender agregados livianos porosos o no porosos o una mezcla para reducir la densidad y peso de concretos formados a partir de los mismos. Los agregados livianos porosos están disponibles fácilmente de fuentes naturales y no es costoso obtenerlos, manufacturarlos y procesarlos. Los ejemplos de agregados livianos porosos incluyen, pero no están limitados a, escoria, esquisto, arcilla, pizarra, escoria expandida, esquisto expandido, arcilla expandida, pizarra expandida, escoria expandida, carbonillas, recremento, piedra pómez, toba, perlita y vermiculita.

El agregado liviano poroso, en una modalidad de la invención, puede ser ya sea agregados estructurales que tienen una resistencia a la compresión mayor que 175.77 kg/cm2 (2500 lb/pg2), o agregados no estructurales que tienen una resistencia a la compresión de 175.77 kg/cm2 (2500 lb/pg2) o menos. Los ejemplos de agregados livianos estructurales incluyen esquisto, arcilla o pizarra expandidos por un horno giratorio o sinterizado; carbonillas; y escoria expandida. Los ejemplos de agregados porosos livianos no estructurales incluyen recremento, piedra pómez, perlita y vermiculita. En una modalidad de la invención, la composición cementosa comprende un agregado fino que tiene una concentración de aproximadamente 50% en peso a aproximadamente 85% en peso, de aproximadamente 60% en peso a aproximadamente 80% en peso, y de aproximadamente 65% en peso a aproximadamente 75% en peso con base en el peso total de la composición cementosa. En otra modalidad de la invención, el agregado comprende por lo menos un agregado fino y por lo menos un agregado grueso que tiene una relación en peso de agregado fino con respecto al agregado total de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 1.00, de aproximadamente 0.30 a aproximadamente 0.75, de aproximadamente 0.35 a aproximadamente 0.65, de aproximadamente 0.40 a aproximadamente 0.55, y de aproximadamente 0.40 a aproximadamente 0.50. En ciertas modalidades de la invención, el agregado fino puede ser un agregado liviano poroso.

La retención de agua de la pasta de cemento y/o agregado liviano y la emisión de vapor de agua del concreto pueden ser afectadas por sales disueltas en soluciones que llenan los poros de los agregados y/o por sales agregadas directamente a la pasta de cemento, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención. Se prefieren las sales que forman hidratos cuando se exponen al agua, ya que las sales de hidratos más grandes se pueden depositar en poros finos y ayudan a impedir el movimiento del agua de la pasta de cemento y/o agregados. Adicionalmente, las sales que tienen una humedad relativa crítica menor que 75% tienden a amortiguar la humedad relativa interna, de acuerdo con otras ciertas modalidades de la invención. Si esas sales reaccionan con la cal viva (hidróxido de calcio) liberada por la hidratación de cemento, se puede obtener un beneficio adicional de acuerdo con una modalidad de la invención. Complementario a esto, el uso de relaciones bajas de agua-material cementoso (w/cm), las cuales aumentan la velocidad de desecación de mortero, dejarán cantidades sustanciales de material hidratado insuficientemente. La humedad de partículas livianas, contrariamente al efluente de agua presurizada en el concreto plástico como agua libre, en concretos de relación más baja de w/cm (<0.45), pueden crear un área de material hidratado más completamente en la zona interfacial. Puede resultar una permeabilidad más baja, encapsulando parte de la humedad dentro de la partícula de agregado liviano misma, previniendo además de ese modo el movimiento de vapor de agua dentro del mortero circundante.

Los ejemplos no limitantes de cationes de metal para sales utilizadas en ciertas modalidades de la invención incluyen litio, potasio, sodio, metales alcalinotérreos, y combinaciones de los mismos. Los ejemplos no limitantes de aniones de sales utilizadas en modalidades de la invención incluyen acetato, sulfato, tiosulfato, bromuro, cloruro, tiocianato, nitrito, nitrato, hidróxido, silicato, y combinaciones de los mismos. Los ejemplos no limitantes de sales utilizadas en ciertas modalidades de la invención incluyen acetato de sodio (NaAc), nitrato de sodio (NaN03), nitrito de sodio (NaNO2), carbonato de potasio (KCO3), sulfato de sodio (Na2SO4), sulfato de potasio (K2SO4), cloruro de sodio (NaCl), silicato de sodio (NaSi03), hidrato de tiosulfato de sodio (Na2S2O3·5H20), y tiocianato de sodio (NaSCN).

En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende una pozolana, tal como, por ejemplo, ceniza volátil; escoria de alto horno granulada, molida; y cualquier combinación de los mismos que tiene una concentración de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 30% en peso, de aproximadamente 6% en peso a aproximadamente 25% en peso, de aproximadamente 7% en peso a aproximadamente 20% en peso, y de aproximadamente 13% en peso a aproximadamente 17% en peso con base en el peso total de la composición cementosa. En otras modalidades de la invención, la composición cementosa comprende una pozolana sumamente reactiva, tal como, por ejemplo, metacaolín, humo de sílice, y similares, que incluye cualquier combinación de los mismos, que tiene una concentración de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso, de 0.5% en peso a aproximadamente 2.5% en peso, y de aproximadamente 1.0% en peso a aproximadamente 2.0% en peso con base en el peso total de la composición cementosa. En ciertas modalidades de la invención, un material seleccionado del grupo que consiste de una puzolana, una escoria de alto horno granulada molida y cualquier combinación de las mismas puede ser un material particulado muy fino que reduce el volumen de los huecos en la composición cementosa dando por resultado una resistencia mejorada a la humedad del concreto terminado.

En ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa comprende un carbonato de calcio fino que tiene una concentración de aproximadamente 0.03% en peso a aproximadamente 80% en peso, de aproximadamente 0.05% en peso a aproximadamente 25% en peso, de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 15% en peso, y, preferiblemente, de aproximadamente 0.13% en peso a aproximadamente 7% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

En otras modalidades, la composición cementosa inventiva comprende un agente dispersante. Un ejemplo no limitante de un agente dispersante incluye cualquier agente dispersante de policarboxilato, con o sin unidades de poliéter. Los agentes dispersantes de policarboxilato incluyen aquellos dados a conocer en la Publicación de Patente de los Estados Unidos No. 2008/0156225 de Bury, titulada "Rheology Modifying Additive for Cementitious Compositions", incorporada completamente en este documento a manera de referencia. Los agentes dispersantes pueden incluir adicionalmente productos químico que funcionan como cualquiera de un plastificante, reductor de agua, reductor de agua de gama alta, fluidificador, agente antifloculación o superplastificante. Los superplastificantes ejemplares se dan a conocer en la Publicación de Patente de los Estados Unidos No. 2008/0087199 de Gartner, titulado "Cement Shrinkage Reducing Agent and Method for Obtaining Cement Based Articles Having Reduced Shrinkage", incorporada completamente en este documento a manera de referencia. Se pueden seleccionar agentes dispersantes que funcionan como un superplastificante.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa comprende además un superplastificante. Cualquier superplastificante dado a conocer en este documento o conocido de otra manera en el campo se puede utilizar en las composiciones cementosas de varias modalidades de la invención. En una modalidad preferida de la invención, el superplastificante comprende una mezcla de policarboxilato. Un ejemplo no limitante de un superplastificante de policarboxilato comercialmente disponible incluye GLENIUM 3000*® disponible de BASF Corporation. El GLENIUM 3000*® comprende un polímero con una estructura principal de carbono que tiene cadenas laterales pendientes con la característica de que por lo menos una porción de las cadenas laterales es unida a la estructura principal de carbono a través de una grupo carboxilo o un grupo éter. El GLENIUM 3000*® es un líquido en condiciones ambientales que tiene una densidad aparente de aproximadamente 1.08.

Por ejemplo, utilizando una mezcla cementosa de 298.46 kg/0.76 m3 (658 lb/yd3) de cemento Tipo III, caída de 15.24 centímetros (6 pulgadas), contenido de aire del 5-6%, temperatura del concreto de 18.3°C (65°F) y temperatura de. curación de 18.3°C (65°F), se ha reportado que el GLENIUM 3000*® proporciona un incremento mayor que 2 veces en la resistencia a la compresión en el concreto después de 8 horas de curación y un mejoramiento de aproximadamente 30% después de 12 horas de curación en comparación con aquel de un superplastificante convencional. Para una mezcla cementosa de 298.46 kg/0.76 m3 (658 lb/yd3) de cemento Tipo I, caída de 20.32-22.86 centímetros (8-9 pulgadas), sin aire atrapado, temperatura del concreto de 21.1°C (70°F), dosificación de mezclas ajustada para obtener una reducción de agua del 30%, sea mostrado que el GLENIUM 3000*® reduce el tiempo de fraguado inicial por tanto como 2 horas y 33 minutos en comparación con aquel de un superplastificante convencional.

En una modalidad de la invención, el superplastificante está en la forma de un líquido. En ciertas modalidades de la invención, la cantidad de superplastificante agregado a la composición cementosa es de aproximadamente 57 g (2 onzas) a aproximadamente 850 g (30 onzas) , de aproximadamente 113 g (4 onzas) a aproximadamente 680 g (24 onzas), de aproximadamente 113 g (4 onzas) a aproximadamente 567 g (20 onzas) y de aproximadamente 227 g (8 onzas) a aproximadamente 567 g (20 onzas) por cada 45.36 kg (100 libras) de la composición cementosa. En ciertas modalidades preferidas de la invención, el superplastificante agregado a la composición cementosa es de aproximadamente 113 g (4 onzas) a aproximadamente 454 g (16 onzas), más preferiblemente, de aproximadamente 142 g (5 onzas) a aproximadamente 227 g (8 onzas), y aún más preferiblemente, aproximadamente 227 g (8 onzas) por cada 45.36 kg (100 libras) de composición cementosa.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa puede comprender un reductor de agua. Un ejemplo no limitante de una mezcla reductora de agua incluye POLYHEED 997^, Un reductor de agua ASTM C494 tipo A, suministrado por BASF Corporation. En ciertas modalidades de la invención, se prefiere más utilizar un reductor de agua con un superplastificante con el propósito de lograr una reducción mayor en la cantidad de agua mezclada con la composición cementosa.

En una modalidad de la invención, la composición cementosa puede comprender adicionalmente partículas pre esponjadas tales como aquellas dadas a conocer en la Publicación de Patente de los Estados Unidos No. 2008/0058446 de Guevare y colaboradores, titulada "Lightweight Conccrete Compositions", incorporada completamente en este documento a manera de referencia. En una modalidad ejemplar, las partículas pre-esponjadas son partículas de polímero que tienen un tamaño de partícula promedio de por lo menos aproximadamente 0.2 mm, por lo menos aproximadamente 0.3 mm, por lo menos aproximadamente 0.5 mm, por lo menos aproximadamente 0.9 mm, y por lo menos aproximadamente 1 mm hasta a lo sumo aproximadamente 8 mm, a lo sumo aproximadamente 6 mm, a lo sumo aproximadamente 5 mm, a lo sumo aproximadamente 4 mm, a lo sumo aproximadamente 3 mm, y a lo sumo aproximadamente 2.5 mm.

Como se da a conocer en este documento, la composición cementosa se combina con agua, la cual funciona como agua química o agua de hidratación y como agua en exceso que, entre otras cosas, sirve para plastificar la mezcla cementosa para volverla más fluida. En modalidades preferidas de la invención, el agua en exceso, conocida de otra manera como agua de conveniencia, se minimiza. En otras modalidades preferidas de la invención, los agentes de atenuación de vapor de agua se seleccionan para consumir o eliminar ciertas cantidades de agua de conveniencia. En todavía otras modalidades preferidas de la invención, el agua de conveniencia es tanto minimizada como consumida o eliminada con base en el uso de uno o más de ciertos agentes de atenuación de vapor de agua.

Mientras que es bien sabido en el campo incluir aditivos tal como un plastificante, más preferiblemente, un superplastificante, con el propósito de reducir la cantidad de agua de conveniencia necesaria, convencionalmente, la dependencia en el agua en exceso no ha sido eliminada completamente. Por ejemplo, las mezclas convencionales de cemento tienden a tener relaciones de agua con respecto a material cementoso en el orden de 0.4 o más altas. Se ha dado a conocer que las formulaciones especializadas que incluyen un superplastificante reducen la relación de agua con respecto a material cementoso a 0.25 o más alta, por ejemplo, similar a aquellas composiciones dadas a conocer en la Patente de los Estados unidos No. 6,858,074 de Anderson y colaboradores, titulada "High Early-Strength Cementitious Composition".

En ciertas modalidades, las composiciones cementosas se combinan con agua que tiene una relación de agua con respecto a material cementoso menor que aproximadamente 0.5, menor que aproximadamente 0.4, menor que aproximadamente 0.35, menor que aproximadamente 0.3 y menor que aproximadamente 0.25. En ciertas modalidades de la invención, las composiciones cementosas se mezclan con agua en una relación de agua con respecto a material cementoso de aproximadamente 0.2 o más alta. En modalidades preferidas de la invención, las composiciones cementosas se mezclan con agua en una relación de agua con respecto a material cementoso de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.25. Con base en el conocimiento previo a la información proporcionada en esta descripción, una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo habría sido motivada solamente a minimizar, dentro de ciertos límites, dependiendo de otros factores, la relación de agua con respecto a material cementoso de la mezcla cementosa. Sin embargo, como enseña esta descripción, las composiciones cementosas inventivas se pueden formular con uno o más agentes de atenuación de vapor de agua que permiten relaciones más altas de agua con respecto a material cementoso mientras que aún atenúan o disminuyen la velocidad de emisiones de vapor de agua en la mezcla cementosa.

Otro aspecto de la invención proporciona métodos para preparar composiciones cementosas. En una modalidad preferida de la invención, una composición cementosa que se prepara de acuerdo con ciertas modalidades de la invención se utiliza para preparar adicionalmente un concreto que tiene una velocidad atenuada o disminuida de emisión de vapor de agua después de la curación o endurecimiento. En una modalidad preferida de la invención, la composición cementosa se proporciona para lograr un secado rápido, el cual puede ser medido, por ejemplo, por medio de los procedimientos de prueba de ASTM para emisiones de vapor o humedad relativa interna, como se describe en este documento. En otras ciertas modalidades de la invención, la composición cementosa se proporciona para lograr una propiedad deseada de un concreto endurecido, la cual se puede medir preferiblemente utilizando cualquiera de los diversos procedimientos inventivos que se definen en este documento.

En una modalidad de la invención, un método para preparar una composición cementosa comprende los pasos que consisten en mezclar un cemento hidráulico con un agente de atenuación de vapor de agua que puede incluir cualquiera de un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; una puzolana sumamente reactiva, preferiblemente, humo de sílice y, más preferiblemente, metacaolín; un agente reductor de encogimiento, preferiblemente, cualquiera de polipropilenglicol, cualquier copolímero del mismo, cualquier derivado del mismo y cualquier combinación del mismo; un acelerador inorgánico, preferiblemente una sal de haluro de metal alcalino, una sal de pseudohaluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino, preferiblemente, nitrito de sodio y cualquier combinación del mismo; y combinaciones de los mismos. En una modalidad de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua tiene una concentración entre aproximadamente 0.5% a aproximadamente 18% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos. En una modalidad preferida de la invención, la composición cementosa se utilizará para formar una mezcla cementosa·que produce un concreto que tiene una velocidad atenuada de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, y aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días después del endurecimiento.

En una modalidad de la invención, el método para preparar la composición cementosa puede incluir adicionalmente el paso que consiste en agregar un reemplazo de cemento. El reemplazo de cemento puede comprender un material finamente dividido. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros. Por ejemplo, un material finamente dividido que tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros puede ser el material retenido en un tamiz estándar que tiene aberturas de 75 micrómetros. Alternativamente, un material finamente dividido que tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros puede ser el material que pasa a través de un tamiz estándar que tiene una pluralidad variante de aberturas de +/- 75 micrómetros. En otra modalidad de la invención, el material finamente dividido tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 45 micrómetros. En todavía otra modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende un material que pasa a través de un tamaño de tamiz estándar de 200.

En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende un carbonato de calcio fino. En otra modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende finos de piedra caliza, los finos de piedra caliza comprenden carbonato de calcio. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.8 y, alternativamente, de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.4.

En otra modalidad de la invención, el material finamente dividido se selecciona del grupo que consiste de una puzolana, tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; una escoria de alto horno granulada molida; y cualquier combinación de los mismos. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.8 y, alternativamente, de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 0.8.

En aún otra modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana sumamente reactiva seleccionada del grupo que consiste de humo de sílice, metacaolín y cualquier combinación de los mismos. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto a cemento de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.20.

En ciertas modalidades de la invención, el reemplazo de cemento comprende un precursor densificante. En una modalidad preferida de la invención, el precursor densificante es un precursor densificante de silicato de calcio.

En una modalidad de la invención, el método para preparar una composición cementosa incluye el paso que consiste en incluir un superplastificante . El superplastificante tiene una concentración en un rango de aproximadamente 113 gramos a aproximadamente 567 gramos por cada 45.36 kilogramos (de aproximadamente 4 onzas a aproximadamente 20 onzas por cada 100 libras) del peso total de la composición cementosa. En una modalidad preferida de la invención, el superplastificante incluye un superplastificante de policarboxilato.

En una modalidad de la invención, el método para preparar una composición cementosa comprende adicionalmente el paso que consiste en incorporar un agregado en la composición cementosa. En una modalidad de la invención, el agregado comprende por lo menos uno de un agregado fino, un agregado grueso y combinaciones de los mismos.

En otra modalidad de la invención, un método para preparar una composición cementosa comprende los pasos que consisten en mezclar un cemento hidráulico con una puzolana, un agregado y un agente de atenuación de vapor de agua y agregar una mezcla que comprende un superplastificante. En una modalidad preferida de la invención, la composición cementosa se utiliza para preparar una mezcla cementosa que logra una velocidad de emisión de vapor de agua de 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, y aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días.

Otro aspecto de la invención proporciona un método para el tratamiento de agregados porosos que se utilizan en ciertas composiciones cementosas o composiciones de concreto de la invención. En una modalidad de la invención, el tratamiento de agregados porosos comprende calentar los agregados y enfriar rápidamente los agregados calientes con una solución de una o más sales. En modalidades alternativas de la invención, los agregados porosos pueden ser remojados en soluciones sin calentar primero los agregados. En otras modalidades de la invención, los agregados remojados se pueden hervir en la solución. En ciertas modalidades de la invención la solución de una o más sales es una solución acuosa. En ciertas modalidades de la invención, la concentración de una o más de las sales en la solución está en un intervalo de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la solución. En otras ciertas modalidades de la invención, la concentración de una o más de las sales en la solución está en un intervalo de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la solución. En todavía otras ciertas modalidades de la invención, la concentración de una o más de las sales en la solución está en un intervalo de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 15% en peso con base en el peso total de la solución. En aún otras ciertas modalidades de la invención, la concentración de una o más de las sales en la solución está en un intervalo de aproximadamente 8% en peso a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la solución.

En modalidades de la invención cuando los agregados se calientan antes del enfriamiento rápido por la solución, se pueden calentar a una temperatura más alta que 93.33°C (200°F), más preferiblemente más alta que 121.11°C (250°F), y más preferiblemente en el intervalo de 148.89- 204.44°C (300-400°F). Una modalidad ejemplar de la solución de remojo o enfriamiento rápido es una solución de acetato de sodio en una concentración de 1 a 2.5 mol/L. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, los agregados livianos que son tratados de esta forma pueden tener una retención de humedad prolongada y el concreto de baja densidad resultante puede tener una velocidad acelerada para alcanzar una humedad relativa interna del 75%, curación interna mejorada y otras características mejoradas del concreto.

En una modalidad de la invención, un proceso para tratar agregados porosos utilizados en ciertas composiciones cementosas de la invención utiliza un producto dimensionado y acabado con calor o escoria de hulla liviana, y enfría rápidamente y enfría el agregado en un baño químico acuoso de modo que una cantidad sustancial de los tubos capilares del material liviano son llenados con solución. La temperatura del material liviano o escoria de hulla preferida es aproximadamente 177°C (350°F). El vapor, generado inicialmente por el enfriamiento rápido, puede ser forzado dentro de los tubos capilares más pequeños donde se condensa y llena los tubos capilares más pequeños con agua. El soluto puede dispersarse a través de la mayor parte de este sistema, incrementando la retención de vapor de agua al disminuir la presión de vapor y modificar el agua en los microporos (menores de 0.01 mm) y en poros de intervalo medio como agua relativamente no evaporable. Debido a que los poros más pequeños en muchos materiales livianos pueden constituir una cantidad sustancial del sistema de huecos total, esta agua secuestrada que es infusionada a través de ciertos métodos de la invención puede afectar de manera mesurable la cantidad disponible para el sistema de mortero ya que la auto-desecación y las emisiones atmosféricas de vapor disminuyen la humedad relativa interna del concreto al intervalo deseado del 75%.

En ciertas modalidades de la invención, las sales pueden unirse directamente a superficies exteriores de agregados (por ejemplo, para mejorar la hidratación de la sustancia aglutinante). Por ejemplo, ciertos productos químicos o vectores que afectan el cambio en el concreto como consecuencia de su disolución en la pasta se pueden unir al agregado liviano al permitir un tiempo corto de secado de la superficie y luego aplicar la solución apropiada al agregado o dejar la solución de remojo o enfriamiento rápido sobre la superficie para evaporar y depositar su soluto. En una modalidad preferida, una solución ejemplar para obtener este resultado comprende 15% en peso de NaAc y 5% en peso de NaCl.

Un aspecto de la invención proporciona agregados livianos porosos que son tratados con sal para una saturación mejorada de agua y manufacturados con retención de agua. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, se propone que la sal mejora la penetración de una solución acuosa dentro de poros y tubos capilares del agregado liviano poroso y ayuda a retener agua dentro de los tubos capilares a través del tiempo, en comparación con un agregado liviano poroso que es tratado solo con agua sin la sal. Los poros pequeños de los agregados livianos pueden ser llenados con soluciones a niveles más altos que aquellos que se pueden lograr típicamente con el uso convencional de agua sola. Los agregados llenados con solución de la invención pueden retener agua en los poros durante períodos prolongados y pueden facilitar el rehumedecimiento de los poros más grandes. De acuerdo con ciertas modalidades de la invención, los niveles más altos de saturación de agua de los agregados livianos pueden prevenir la absorción de agua cuando se utiliz una bomba de concreto, evitando la pérdida de funcionalidad o plasticidad. Por otra parte, estos agregados porosos tratados producen concreto con una humedad interna más baja.

Otro aspecto de las diversas modalidades de la invención proporciona una mezcla cementosa que comprende cualquiera de las composiciones cementosas de la invención. En ciertas modalidades de la invención, la mezcla cementosa comprende una cantidad de agua que es suficiente para proporcionar una relación de agua con respecto a material cementoso de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.6; de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.5; preferiblemente, de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.4; y, más preferiblemente, de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 0.35.

En ciertas modalidades de la invención, la mezcla cementosa comprende un cemento hidráulico, agregado, reemplazo de cemento, agente de atenuación de vapor de agua, agua y un superplastificante. En una modalidad preferida de la invención, el reemplazo de cemento es un precursor densificante de silicato de calcio. En otra modalidad preferida de la invención, el superplastificante es un superplastificante de policarboxilato.

De acuerdo con ciertas modalidades de la invención, la mezcla cementosa comprende un cemento hidráulico que tiene una concentración de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos; un agregado que tiene una concentración de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 70% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos; un precursor densificante de silicato de calcio que tiene una concentración de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 80% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos; un agente de atenuación de vapor de agua que tiene una concentración de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 18% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos; una cantidad de agua que es suficiente para proporcionar una relación de agua con respecto a material cementoso de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.4; y un superplastificante de policarboxilato que tiene una concentración de aproximadamente 113 gramos a aproximadamente 454 gramos por 45.36 kilogramos (de aproximadamente 4 onzas a aproximadamente 16 onzas por 100 libras) de compuestos cementosos.

En una modalidad ejemplar de la invención, la mezcla cementosa comprende un cemento hidráulico que tiene una concentración de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso con base en el peso total de compuestos cementosos; un agregado que tiene una concentración de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 70% en peso, preferiblemente de aproximadamente 45% en peso a aproximadamente 65% en peso con base en el peso total de compuestos cementosos; un precursor densificante de silicato de calcio que tiene una concentración de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 80% en peso, preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 25% en peso con base en el peso total de compuestos cementosos; una cantidad de agua que es suficiente para proporcionar una relación de agua con respecto a material cementoso de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.4; y un superplastificante de policarboxilato que tiene una concentración de aproximadamente 113 gramos a aproximadamente 454 gramos por 45.36 kilogramos (de aproximadamente 4 onzas a aproximadamente 16 onzas por 100 libras) de compuestos cementosos. En otra modalidad de la invención, el superplastificante de policarboxilato tiene una concentración de aproximadamente 142 gramos a aproximadamente 227 gramos por 45.36 kilogramos (de aproximadamente 5 onzas a aproximadamente 8 onzas por 100 libras) de compuestos cementosos. En una modalidad preferida de la invención, la mezcla cementosa se utiliza para preparar un concreto que tiene una emisión atenuada de vapor de agua.

Un aspecto de la invención proporciona métodos para manufacturar concreto mezclado recientemente que tiene funcionalidad mejorada y secado más rápido de la superficie. Una modalidad de un método de la invención comprende: (1) agregar una sal directamente a la mezcla de concreto y/o proporcionar un agregado liviano poroso infusionado con una solución acuosa que comprende agua y por lo menos una sal; (2) preparar una mezcla de concreto reciente al combinar un agregado, cemento hidráulico, sal y agua; y (3) permitir que el concreto se endurezca. Sin pretender ser limitado por teoría alguna, la sal puede mejorar la retención de agua dentro de los tubos capilares de pasta de cemento y/o los poros del agregado liviano a través del tiempo. Una IRH reducida, un secado acelerado de la superficie y una inhibición del encogimiento autógeno y por secado se pueden hacer realidad en ciertas mezclas de concreto de la invención. La sal también puede mejorar el humedecimiento de los poros de agregados livianos porosos, lo cual puede dar por resultado una funcionalidad incrementada de la mezcla de concreto reciente en comparación con una mezcla de concreto reciente hecha convencionalmente sin utilizar la sal.

Cuando se utilizan agregados porosos, el almacenamiento relativamente breve de estos materiales en una humedad relativa atmosférica normal (50%) desecará rápidamente las partículas saturadas solo con agua simple. En contraste, los agregados infusionados con una solución salina acuosa de la invención pierden agua por evaporación a una velocidad más lenta y se rehidratan rápidamente conforme los huecos grandes se llenan de nuevo con agua hasta una condición saturada al contacto con agua de la mezcla de concreto. La necesidad de agua de mezcla adicional para compensar la pérdida de funcionalidad por la presión de la bomba también se puede minimizar. Además, la mezcla de concreto puede adaptarse mejor al uso de superplastificantes puesto que la pérdida del agua de mezcla plastificada más eficiente bajo la influencia de presión de la bomba se minimiza. Los plastificantes pueden reducir los contenidos de agua en 10% o más, acelerando de ese modo el proceso de secado interno.

Después de que la mezcla de concreto reciente sale de la bomba de concreto, la sal impide que el agua presurizada por el aire sea liberada nuevamente a los componentes no agregados del concreto, lo cual permite que el concreto reciente mantenga la funcionalidad deseada y evite problemas asociados con el agua en exceso, tal como sangrado y segregación. Adicionalmente, la sal inhibe o disminuye la velocidad de la difusión de agua del agregado liviano poroso y la pasta de cemento, causando de ese modo que el concreto endurecido logre más rápidamente una humedad interna deseada (por ejemplo, 75% o menos) en comparación con el concreto endurecido que se hace en ausencia de la sal.

Adicionalmente, el agua contenida en poros de agregados livianos puede ser liberada gradualmente y puede reaccionar con materiales aglutinantes cementosos después de que el concreto alcanza una humedad relativa interna deseada, lo cual da por resultado una hidratación prolongada y una curación interna y un incremento resultante en la fortaleza a largo plazo del concreto manufacturado utilizando las composiciones cementosas o de acuerdo con ciertos métodos de la invención.

Cuando los agregados livianos estructurales se utilizan para hacer concretos de baja densidad de acuerdo con los procesos inventivos dados a conocer, el concreto resultante tendría una densidad y resistencia a la compresión adecuadas para la aplicación estructural, con una densidad en el intervalo de 36.29-54.43 kg/0.03 m3 (80-120 lb/pie3) y una resistencia a la compresión en el intervalo de 175.54-421.296 kg/cm2 (2500-6000 lb/pg2). Cuando se utilizan agregados livianos no estructurales, los concretos son adecuados como concreto de relleno o concreto aislante cuando la densidad está en el intervalo de 22.68-40.82 kg/0.03 m3 (50-90 lb/pie3) y una resistencia a la compresión de 70.216-140.432 kg/cm2 (1000-2000 lb/pg2); o como concreto aislante cuando la densidad es menor que 22.68 kg/0.03 m3 (50 lb/pie3) y la resistencia a la compresión está en el intervalo de 21.064-70.216 kg/cm2 (300-1000 lb/pg2).

Otro aspecto de varias modalidades de la invención proporciona métodos para preparar una estructura de concreto utilizando composiciones cementosas de la invención para formar un concreto que tiene una emisión atenuada o reducida de vapor de agua con el endurecimiento. En una modalidad de la invención, un régimen de curación particular se puede aplicar a una mezcla cementosa vertida que permite que cualquier agua en exceso sea emitida o disipada más rápidamente conforme el concreto se cura o endurece dando por resultado una emisión reducida o atenuada de vapor de agua después del endurecimiento dando por resultado un concreto que logra una velocidad de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 50 días, menos de o igual a aproximadamente 36 días, menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 28 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días, y, todavía aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 7 días.

En una modalidad de la invención, un método para preparar una estructura de concreto utilizando una composición cementosa comprende los pasos que consisten en mezclar un cemento hidráulico y un agente de atenuación de vapor de agua; agregar cualquiera de un reemplazo de cemento, una mezcla y un superplastificante; y combinar una cantidad de agua en la composición cementosa para preparar una mezcla cementosa. En una modalidad preferida de la invención, la mezcla cementosa producirá un concreto endurecido que tiene una velocidad atenuada de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 50 días, menos de o igual a aproximadamente 36 días, menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 28 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días, y, todavía aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 7 días.

En todavía otra modalidad de la invención, un método para preparar una estructura de concreto utilizando una composición cementosa comprende los pasos que consisten en proporcionar la composición cementosa que tiene un cemento hidráulico, un agente de atenuación de vapor de agua, opcionalmente, un reemplazo de cemento y, opcionalmente, un superplastificante; y combinar una cantidad de agua en la composición cementosa para preparar una mezcla cementosa. En una modalidad preferida de la invención, la mezcla cementosa producirá un concreto endurecido que tiene una velocidad atenuada de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 50 días, menos de o igual a aproximadamente 36 días, menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 28 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días, y, todavía aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 7 días.

Generalmente, el método de uso de la composición cementosa comprende adicionalmente los pasos que consisten en utilizar la mezcla cementosa para formar un segmento cementoso o una preforma de la estructura de concreto y curar el segmento cementoso o preforma de la estructura de concreto hasta un concreto endurecido. Además de esta modalidad, el segmento cementoso puede sujetarse a pasos de procesamiento adicionales. Por ejemplo, se puede aplicar una paleta de albañil al segmento cementoso para, por ejemplo, alizar la superficie del segmento cementoso y/o para nivelar la distribución de la mezcla cementosa en una forma.

En ciertas modalidades de la invención, los métodos de uso pueden comprender adicionalmente el paso que consiste en aplicar un régimen y/o téenica que facilita una curación más rápida de la mezcla cementosa a un concreto endurecido. Cualquier técnica conocida en el campo se puede utilizar para curar más rápidamente la mezcla cementosa. Los ejemplos no limitantes de estas técnicas incluyen la aplicación de una barrera de humedad entre una fuente de humedad y el segmento cementoso formado; mantener el movimiento de aire en la superficie del segmento cementoso que es curado para asegurar que el agua que se desarrolla del segmento sea retirada; calentar, por ejemplo, con calor térmico y/o radiante, el segmento cementoso que es curado; y controlar la humedad entre la barrera de humedad y el segmento cementoso formado por medio de los pasos de mantenimiento y calentamiento.

En una modalidad de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua puede incluir cualquiera de un carbonato de calcio ultrafino, preferiblemente, que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros; una puzolana sumamente reactiva, preferiblemente, humo de sílice y, más preferiblemente, metacaolín; un agente reductor de encogimiento, preferiblemente, cualquiera de polipropilenglicol, cualquier copolímero del mismo, cualquier derivado del mismo y cualquier combinación del mismo; un acelerador inorgánico, preferiblemente, una sal de haluro de metal alcalino, una sal de pseudo-haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino, preferiblemente, nitrito de sodio y cualquier combinación del mismo; y combinaciones de los mismos. En una modalidad de la invención, el agente de atenuación de vapor de agua tiene una concentración entre aproximadamente 0.5% a aproximadamente 18% en peso con base en el peso total de los compuestos cementosos.

En una modalidad de la invención, el reemplazo de cemento comprende un material finamente dividido. En ciertas modalidades de la invención, el material finamente dividido tiene un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido es un material que pasa a través de un tamaño de tamiz estándar de 200.

En ciertas modalidades de la invención, el material finamente dividido comprende un reemplazo de cemento. En una modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende un carbonato de calcio fino. En otra modalidad de la invención el material finamente dividido comprende finos de piedra caliza, los finos de piedra caliza comprenden carbonato de calcio. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto al peso total de la composición cementosa de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.8, más preferiblemente, de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.4.

En otra modalidad de la invención, el material finamente dividido se selecciona del grupo que consiste de una puzolana, tal como, por ejemplo, una ceniza volátil; una escoria de alto horno granulada molida; y cualquier combinación de las mismas. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto a cemento de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 0.8.

En aún otra modalidad de la invención, el material finamente dividido comprende una puzolana sumamente reactiva que se selecciona del grupo que consiste de humo de sílice, metacaolín y cualquier combinación de los mismos. Además de esta modalidad, la composición cementosa tiene una relación en peso de material finamente dividido con respecto a cemento de aproximadamente 0.06 a aproximadamente 0.105.

En una modalidad de la invención, el superplastificante tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 113 gramos a aproximadamente 567 gramos por cada 45.36 kilogramos (de aproximadamente 4 onzas a aproximadamente 20 onzas por cada 100 libras) de composición cementosa. En una modalidad preferida de la invención, el superplastificante incluye por lo menos un superplastificante de policarboxilato.

En una modalidad preferida de la invención, la cantidad de agua y una relación en peso del agente de atenuación de vapor de agua con respecto al cemento hidráulico, el cual puede comprender cualquiera de los otros compuestos dados a conocer en este documento, se proporcionan para hidrolizar la composición cementosa y para permitir que la mezcla cementosa preparada logre un nivel deseado de plasticidad. En otra modalidad preferida de la invención, la cantidad de agua y una relación en peso del agente de atenuación de vapor de agua y/o material finamente dividido con respecto al cemento hidráulico, el cual puede comprender cualquiera de los otros compuestos dados a conocer en este documento, se proporcionan para lograr un nivel deseado de plasticidad mientras que se logra una propiedad deseada del concreto. En ciertas modalidades, la propiedad deseada del concreto es cualquiera de la minimización de una cantidad del tiempo necesario para lograr una emisión de vapor de agua del concreto, la minimización de una cantidad de tiempo necesaria para lograr una humedad relativa interna del concreto, un encogimiento reducido del concreto, un calor máximo de hidratación y cualquier combinación de los mismos. Sin pretender ser limitante, un encogimiento reducido del concreto reducirá la ondulación o retorcimiento del concreto cuando se utiliza en aplicaciones de revestimiento del suelo y para permitir un mejor control de la separación de la juntura entre segmentos de concreto.

En una modalidad de la invención, el método para preparar una composición cementosa comprende adicionalmente el paso que consiste en incorporar un agregado en la composición cementosa. En una modalidad de la invención, el agregado comprende por lo menos uno de un agregado fino, un agregado grueso y cualquier combinación de los mismos.

En otra modalidad de la invención, un método para preparar una composición cementosa comprende los pasos que consisten en mezclar un cemento hidráulico con un agente de atenuación de vapor de agua, una puzolana y un agregado, agregar una mezcla que comprende un superplastificante y combinar una cantidad de agua en la composición cementosa para preparar una mezcla cementosa. En una modalidad preferida de la invención, la mezcla cementosa producirá un concreto endurecido que tiene una velocidad atenuada de emisión de vapor de agua entre aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) a aproximadamente 2.27 kg/92.9 m2-24 h (5 lb/1000 pie2-24 h) en menos de o igual a aproximadamente 50 días, menos de o igual a aproximadamente 36 días, menos de o igual a aproximadamente 30 días, menos de o igual a aproximadamente 28 días, menos de o igual a aproximadamente 25 días, menos de o igual a aproximadamente 21 días, menos de o igual a aproximadamente 18 días, preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 15 días, más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 12 días, aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 10 días, y, todavía aún más preferiblemente, menos de o igual a aproximadamente 7 días.

La combinación de pasos para preparar una composición cementosa para el uso en la preparación de una estructura de concreto se puede variar dependiendo de la aplicación deseada de la estructura de concreto terminada. Por ejemplo, en muchas circunstancias, una estructura de concreto utilizada en el revestimiento del suelo debe asegurar que un substrato seco esté disponible para permitir que un recubrimiento y/o sellador sea aplicado dentro de una cantidad de tiempo razonable. Mientras que no se pretende ser limitante, las composiciones y métodos de la invención son adecuadas para estas aplicaciones debido a que proporcionan una mezcla cementosa de secado relativamente rápido con emisiones atenuadas o reducidas de vapor de agua después de la curación. Típicamente, las mezclas cementosas para estas aplicaciones se caracterizan típicamente por una mezcla apropiada de compuestos cementosos— es decir, cemento(s), escoria(s), agente(s) de atenuación de vapor de agua y/o puzolanas— disponibles para reaccionar con el agua residual para permitir que las emisiones de vapor de agua sean reducidas a aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) y una humedad relativa interna de aproximadamente 75% que se logra en 45 días. La norma general para las composiciones más convencionales es 1 mes por cada 2.54 centímetros (1 pulgada) de espesor de concreto (por ejemplo, 5 meses para una estructura de concreto de 12.7 centímetros (5 pulgadas) utilizada comúnmente).

Otro aspecto de la invención proporciona composiciones cementosas manufacturadas utilizando cualquiera de los métodos mencionados anteriormente de la invención. Todavía otro aspecto de la invención proporciona un concreto manuf cturado utilizando cualquiera de los métodos mencionados anteriormente de la invención.

Como se da a conocer en este documento, los parámetros cruciales para lograr un concreto de secado relativamente rápido utilizando las composiciones cementosas de las invenciones y los métodos dados a conocer en este documento incluyen cualquiera de la relación de agua con respecto a material cementoso; empleo de una téenica de curación que es adecuada para asegurar la impermeabilidad eventual del agua; tipo y cantidad de uno o más agentes de atenuación de vapor de agua incluidos en la composición cementosa; opcionalmente, el uso de un material suficientemente fino para crear una masa densa; y cualquier combinación de los mismos.

Como entendería una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo que tiene el beneficio de esta descripción, se debe tener cuidado en la combinación de cualquier puzolana con el propósito de controlar el calor de hidratación, o también el craqueo térmico del concreto podría volverse problemático haciendo que, en su mayor parte, el uso de cualquier puzolana sea virtualmente ineficaz. Como entendería además una persona que tiene experiencia ordinaria en el campo teniendo el beneficio de esta descripción, también se debe tener cuidado en la provisión y combinación de la mezcla cementosa. Por ejemplo, una mezcla cementosa que es muy pegajosa sería difícil de bombear y terminar utilizando téenicas convencionales.

EJEMPLOS Ejemplos 1-2 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 1 fue demostrar el efecto de la concentración de un superplastificante de policarboxilato y el uso de un reductor de agua sobre el uso de agua unida químicamente y el grado de encogimiento realizado por las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 8.

TABLA 8 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Com puesto/Propiedad Mezcla de Concreto Cemento Portland, Tipo l-ll, kg (Ib) 362.87 234.51 277.15 (800) (517) (611) Arena, ASTM C33, kg(lb) 589.67 691.73 680.39 (1,300) (1,525) (1 ,500) Piedra de 2.54 cm (1 pulgada), ASTM C33, kg(lb) 839.15 839.15 839.15 (1 ,850) (1,850) (1 ,850) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 454 (16.0) 227 (8.0) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 150 (5.3) Agua, kg (Ib) 102.06 131.54 103.42 . .

Los datos en la Tabla 9 muestran los resultados del encogimiento para las mezclas de concreto de los ejemplos. Los especímenes se sometieron a prueba de acuerdo con el protocolo ASTM C157 (2006). Cada muestra de encogimiento se curó a 22.7°C (73°F) y 100% de humedad durante 24 horas, y fue seguido por un paso de curación mientras se sumergía en agua durante 7 días. El secado se condujo a una humedad relativa del 50% y a 22.7°C (73°F).

TABLA 9 .

. . La composición cementosa de la muestra 2, la cual utiliza un reductor de agua en lugar de un superplastificante de policarboxilato muestra la cantidad más grande de encogimiento. Las composiciones cementosas de las muestras 1 y 3 evidencian que la cantidad de encogimiento se puede mantener un poco con concentraciones variables de cemento en la composición al cambiar la proporción de superplastificante para controlar el agua.

El propósito de la prueba en el EJEMPLO 2 fue mostrar que la necesidad de agua adicional con una concentración creciente de cemento en una composición cementosa se puede contrarrestar al incrementar el uso de un superplastificante y tambien al incrementar la concentración del superplastificante en la composición cementosa. Como las mezclas de muestras ilustradas en la Tabla 8 evidencian, la muestra 3 tiene 42.64 kilogramos (94 libras) más concreto que la muestra 2, y todavía tiene una demanda mucho más pequeña de agua como resultado del uso de un superplastificante contra aquella del uso de un reductor de agua. La muestra 1 contiene 85.73 kilogramos (189 libras) más cemento que la muestra 3 y todavía tiene una relación más baja de agua con respecto a material cementoso como resultado del incremento de la concentración de superplastificante en la composición cementosa.

Ejemplo 3 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 3 fue demostrar el efecto de un superplastificante de policarboxilato sobre la reducción en la cantidad de tiempo necesario para lograr una velocidad deseada de emisiones de vapor de agua utilizando las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 10.

TABLA 10 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto Cemento Portland, Tipo l-ll, kg (Ib) 362.87 234.51 277.15 (800) (517) (611) Arena, ASTM C33, kg(lb) 589.67 691.73 680.39 (1,300) (1,525) (1,500) Piedra de 2.54 cm (1 pulgada), ASTM C33, kg(lb) 839.15 839.15 839.15 (1,850) (1,850) (1,850) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 454 (16.0) 227 (8.0) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 150 (5.3) Agua, kg (Ib) 102.06 127.46 103.42 (225) (281) (228) relación de agua con respecto a cemento 0.28 0.54 0.37 Contenido de Aire, % 3.4 N/A 5.6 Densidad, kg/0.03 m3 (Ib/pie3) 70.31 (155) 66.22 (146) 66.68 (147) Límite Elástico, m3/0.76 m3(pie3/yd3) 0.76 (27.0) 0.8 (28.2) 0.8 (28.2) Caída, cm (pulgadas) >15.24 11.43 12.7 (>6.00) (4.50) (5.00) Los datos de curación y el número de dias requeridos para lograr una velocidad de emisión de vapor de agua de 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) mostrada en la Tabla 11 se obtuvieron al vaciar cada una de las muestras en un panel profundo de 60.96 cm x 60.96 cm x 13.97 cm (2 pies x 2 pies x 51Í2 pulgadas) revestido con polietileno. Inmediatamente antes del fraguado inicial, a cada panel se le proporcionó un acabado de paleta de albañil de acero y se selló durante el período de curación observado a 22.7°C (73°F). Después del período de curación, las losas de concreto no fueron selladas y se dejaron secar a una humedad relativa del 50% y 22.7°C (73°F) en una habitación de secado. Los datos de emisiones de vapor de agua se obtuvieron al promediar dos pruebas de domo de cloruro de calcio conducidas de acuerdo con el estándar de prueba ASTM F1869.

TABLA11 La mezcla de la muestra 5 tiene una relación de agua con respecto a material cementoso que es mayor que aquella de las muestras 4 y 6; sin embargo, la muestra requiere más de 50 días de secado con el propósito de lograr una velocidad de emisiones de vapor de agua de 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h). La mezcla de la muestra 6 muestra un superplastificante que ayuda a atenuar las emisiones de vapor de agua sobre aquella del reductor de agua utilizado en la mezcla de la muestra 5. La muestra 4 evidencia que el incremento de la concentración del superplastificante reduce además la cantidad de tiempo de secado necesario para lograr la velocidad deseada de emisiones de vapor de agua.

Ejemplo 4 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 4 fue demostrar el efecto de un superplastificante de policarboxilato junto con la presencia de una puzolana reactiva sobre la cantidad de tiempo necesario para reducir la humedad relativa interna a un valor deseado utilizando las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 12.

Cada muestra se vació en un panel profundo de 60.96 cm x 60.96 cm x 13.97 cm (2 pies x 2 pies x 51/2 pulgadas) revestido con polietileno. Inmediatamente antes del fraguado inicial, a cada panel se le proporcionó un acabado de paleta de albañil de acero y se selló durante un período de curación de 13 días a 22.7°C (73°F). Después del período de curación, las losas de concreto no fueron selladas y se dejaron secar a una humedad relativa del 50% y 22.7°C (73°F) en una habitación de secado. La humedad relativa se obtuvo de acuerdo con el procedimiento de prueba ASTM F 2170 utilizando sondas in situ. Los datos de la curación y el número de días requeridos para lograr una humedad relativa interna del 75% para las muestras de concreto curadas se exhiben en la Tabla 13.

TABLA 12 Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto Cemento Hanson, Tipo l-ll, kg (Ib) 234.51 335.66 335.66 (517) (740) (740) Humo de Sílice, kg (Ib) 27.22 (60) Metacaolín, kg (Ib) 27.22 (60) Arena, ASTM C33, kg (Ib) 691.73 544.31 544.31 (1 ,525) (1,200) (1,200) Arena, ASTM C33 #67, kg (Ib) 844.51 844.51 844.51 (1 ,950) (1,950) (1 ,950) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 459 (16.2) 459 (16.2) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 142 (5.0) Antiespumante Coloidal, g (oz) 14 (0.5) 14 (0.5) 14 (0.5) Agua, kg (Ib) 119.75 84.37 89.36 (264) (186) (197) relación de agua con respecto a cemento 0.51 0.23 0.25 Temperatura de la Mezcla, °C (°F) 18.34 (65) 18.90 (66) 19.46 (67) Contenido de Aire, % 1.3 3.6 1.1 Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 68.95 (152) 70.76 (156) 70.76 (156) Límite Elástico, m3/0.76 m3(pie3/yd3) 0.8 (28.1) 0.75 (26.5) 0.76 (26.7) Caída, cm (pulgadas) 14.61 fluido fluido TABLA13 Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Tiempo de Curación, días La composición cementosa de la muestra 7, la cual utilizó solo el reductor de agua, produjo un concreto que tenía una humedad relativa interna del 87.3% al final de los 63 días. Las muestras 8 y 9 que comprendían humo de sílice y metacaolín, respectivamente, así como también un superplastificante produjeron un concreto que requirió un tiempo de secado de solo 28 días para lograr una humedad relativa interna del 75%.

Ej emplo 5 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 5 fue demostrar el efecto de la sustitución parcial con un material finamente dividido (piedra caliza finamente dividida) generalmente más pequeño que el tamaño de tamiz estándar U.S. 200. El tamiz produjo un material finamente dividido que tenía un tamaño de partícula menor que aproximadamente 75 micrómetros. Los finos de piedra caliza #3 representan un material reactivo finamente dividido, la arena ASTM C33 es un agregado fino, y la cal viva Cupertino es un agregado grueso. Las muestras 10, 11 y 12 de la Tabla 14 también incluyen un superplastificante.

TABLA 14 Finos de Piedra Caliza #3, kg (Ib) 122.47 (270) Arena, ASTM C33, kg (Ib) 771.11 684.92 657.71 666.78 (1,700) (1,510) (1,450) (1,470) Cal Viva Cupertlno, St.3/4, kg (Ib) 816.47 816.47 816.47 816.47 (1,800) (1,800) (1,800) (1,800) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 454 (16) 454 (16) 454 (16) kg (oz/100 Ib) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 142 (5) kg (oz/100 Ib) Agua, kg (Ib) 96.62 78.02 90.72 122.02 (213) (172) (200) (269) relación de agua con respecto a 0.43 0.34 0.25 0.54 cemento Tiempo de Mezcla, mln. 20 17 14 10 Temperatura de la Mezcla, °C (°F) 27.8 30.02 31.69 31.13 (82) (86) (89) (88) Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 69.4 (153) 71.21 71.21 68.04 (157) (157) (150) Límite Elástico, m3/0.76 m3(pie3/yd3) 0.78 (27.5) 0.77 (27.1) 0.77 (27.1) 0.76 (26.9) Caída (Esparcimiento), cm (pulgadas) 12.7 (5) 60.96 (24) 68.58 (27) 13.34 (574) El número de días requeridos para lograr una velocidad de emisión de vapor de agua de 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) para las mezclas cementosas mostradas en la Tabla 14 se obtuvo al vaciar cada una de las muestras en un panel profundo de 60.96 cm x 60.96 cm x 13.97 cm (2 pies x 2 pies x 5 2 pulgadas) revestido con polietileno. Las placas, no sujetadas a un tiempo de curación sellado, se dejaron secár a una humedad relativa del 50% y 22.7°C (73°F) en una habitación de secado. Los datos de emisiones de vapor de agua se obtuvieron mediante el uso de las pruebas de domo de cloruro de calcio de acuerdo con el estándar de prueba ASTM F1869. Los resultados se muestran en la Tabla 15.

TABLA15 Tiempo de Secado necesario para >53 36 36 >53 Emisiones de 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2)-24 h), días Como muestran estos datos, la adición de un carbonato de calcio finamente dividido hace posible que la cantidad de agua en exceso sea reducida adicionalmente.

Ejemplo 6 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 6 fue demostrar el efecto de la sustitución parcial con un material finamente dividido (escoria de alto horno granulada, molida, finamente dividida y ceniza volátil tipo F finamente dividida) generalmente más pequeño que un tamaño de tamiz estándar U.S.200 o partículas que tienen un tamaño menor que aproximadamente 75 micrómetros junto con un superplastificante en las composiciones cementosas utilizando las mezclas de muestras de la Tabla 16.

. GLENIUM 3000MR, cemento 227 (8) 227(8) 227(8) 227(8) 227(8) g/45.36 kg (oz/100 Ib) Agua, kg (Ib) 88.45 86.18 86.18 95.25 89.81 (195) (190) (190) (210) (198) relación de agua con respecto a 0.24 0.24 0.24 0.26 0.25 cemento Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 68.49 68.04 67.59 65.32 67.13 (151) (150) (149) (144) (148) Límite Elástico, cc3 950 957 960 1006 971 Caída (Esparcimiento), fluido fluido fluido fluido fluido cm (pulgadas) Las mezclas de muestras se analizaron utilizando un método de mortero, como se da a conocer además en este documento. El mortero del mismo nivel de funcionalidad que el concreto de la investigación se mezcló y se vació en cacerolas de plástico de 15.24 cm x 15.24 cm (6 pulgadas x 6 pulgadas) a una profundidad de 4.12 centímetros (l5/s pulgadas). Las muestras se curaron sin ser selladas durante 24 horas y luego se sellaron para una curación durante 14 días. Las mediciones de pérdida de vapor se determinaron con base en los cambios en el peso de las muestras y se reportan en la Tabla 17.

TABLA 17 Muestra 14 Muestra 15 Muestra 16 Muestra 17 Muestra 18 Pérdida Total de Vapor de Agua, g 3.7 2.9 4.4 7.4 5.6 El incremento de la cantidad de escoria de alto horno granulada molida, como se exhibe en las muestras 15 y 16, dio por resultado la misma relación de agua con respecto a material cementoso y produjo una pérdida de vapor en el mismo intervalo que la muestra 14, la mezcla de control. La sustitución de la ceniza volátil tipo F en las muestras 17 y 18 dio por resultado emisiones de vapor progresivamente más altas durante el período de curación, pero representa velocidades que aún se encuentran dentro de un intervalo satisfactorio.

Ejemplo 7 Las mezclas de muestras de las Tablas 18A y 18B se utilizaron para analizar las variaciones en la pérdida de agua medida de las cacerolas de muestras de mortero de 15.24 cm x 15.24 cm (6 pulgadas x 6 pulgadas) para mezclas que comprendían cementos y arenas de cinco regiones diferentes. La pérdida promedio de vapor para esas muestras fue 6.34, mientras que la desviación estándar para la muestra fue 1.08.

TABLA18A Permanente, CA 650 Maryland 650 Texas 650 Michigan 650 Tennessee 650 Arena, g Seacheldt 1,430 1,430 1,430 1,430 1,430 Maryland Texas Michigan Glenium 3000MR, cem 454 454 454 454 454 kg (oz/100 Ib) (16) (16) (16) (16) (16) Agua, g 190 208 208 216 210 relación de agua con 0.29 0.32 0.32 0.33 0.32 cemento Densidad, kg/0.03 m3 67.59 67.13 67.13 66.22 66.68 (149) (148) (148) (146) (147) Límite Elástico, cc3 953 968 967 985 976 Caída, cm (pulgadas) 20.32 16 (6.3) 15.24 13.97 13.97 (8.0) (6.0) (5.5) (5.5) Temperatura de la Me 23.90 24.46 23.90 24.46 23.90 (75.0) (76.0) (75.0) (76.0) (75.0) Pérdida de Vapor, g 8.0 6.3 6.0 5.5 5.5 TABLA 18B Permanente, CA Maryland 650 Texas 650 Michigan 650 Tennessee 650 Arena,g Seacheldt Maryland 1,430 Texas 1,430 Michigan 1,430 Tennessee 1,430 Glenium 3000MR, cemento g/45.36 992 454 454 454 kg (oz/100 Ib) (35) (16) (16) (16) Agua, g 224 204 216 206 relación de agua con respecto a 0.34 0.32 0.33 0.32 cemento Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 65.32 67.13 66.22 67.59 (144) (148) (146) (149) Límite Elástico, cc3 1003 970 988 960 Caída, cm (pulgadas) 12.7(5.0) 20.32 13.97 18.54 (8.0) (5.5) (7.3) Temperatura de la Me 23.90 24.46 23.90 23.90 (75.0) (76.0) (75.0) (75.0) Pérdida de Vapor, g 5.0 8.0 5.5 7.3 Ej emplos 8 - 9 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 8 fue demostrar el efecto de la concentración de un superplastificante de policarboxilato y el uso de un reductor de agua sobre el uso de agua unida químicamente y el grado de encogimiento realizado por las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 19.

TABLA 19 Muestra 28 Muestra 29 Muestra 30 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto Cemento Portland, Tipo l-ll, kg (Ib) 362.87 234.51 277.15 (800) (517) (611) Arena, ASTM C33, kg (Ib) 589.67 691.73 680.39 (1,300) (1,525) (1 ,500) Piedra de 2.54 cm (1 pulgada), ASTM C33, kg (Ib) 839.15 839.15 839.15 (1,850) (1,850) (1 ,850) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 454 (16.0) 227 (8.0) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 150 (5.3) Agua, kg (Ib) 102.06 131.54 103.42 (225) (290) (228) relación de agua con respecto a cemento 0.28 0.56 0.37 Contenido de Aire, % 1.7 3.4 5.4 Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 70.31 (155) 66.68 (147) 67.13 (148) Límite Elástico, m3/0.76 m3(pie3/yd3) 0.807 0.843 0.843 (26.9) (28.1) (28.1) Caída, cm (pulgadas) >15.24 10.79 13.33 (>6.00) (4.25) (5.25) Los datos en la Tabla 20 muestran los resultados del encogimiento para las mezclas de concreto de los ejemplos. Los especímenes se cometieron a prueba de acuerdo con el protocolo ASTM C157 (2006). Cada muestra se curó a 22.7°C (73°F) y humedad relativa del 100% durante 24 horas, y fue seguido por un paso de curación mientras se sumergía en agua durante 7 días. El secado se condujo a una humedad relativa del 50% y a 22.7°C (73°F).

TABLA 20 La composición cementosa de la muestra 29, la cual utiliza un reductor de agua en lugar de un superplastificante de policarboxilato muestra la cantidad más grande de encogimiento. Las composiciones cementosas de las muestras 28 y 30 evidencian que la cantidad de encogimiento se puede mantener un poco con concentraciones variables de cemento en la composición al cambiar la proporción de superplastificante para controlar el agua.

El propósito de la prueba en el EJEMPLO 9 fue mostrar que la necesidad de agua adicional con una concentración creciente de cemento en una composición cementosa se puede contrarrestar al incrementar el uso de un superplastificante y tambien al incrementar la concentración del superplastificante en la composición cementosa. Como las mezclas de muestras ilustradas en las Tablas 19 y 20 evidencian, la muestra 30 tiene 42.64 kilogramos (94 libras) más concreto que la muestra 29, y todavía tiene una demanda mucho más pequeña de agua como resultado del uso de un superplastificante contra aquella del uso de un reductor de agua. La muestra 28 contiene 85.73 kilogramos (189 libras) más cemento que la muestra 30 y todavía tiene una relación más baja de agua con respecto a material cementoso como resultado del incremento de la concentración de superplastificante en la composición cementosa.

Ej emplos 10-12 Los propósitos de las pruebas en los EJEMPLOS 10-12 fueron demostrar los efectos de un agente reductor de encogimiento sobre la reducción en la cantidad de tiempo necesaria para lograr una velocidad deseada de emisiones de vapor de agua, el encogimiento autógeno y una pérdida reducida de peso aparente debido al vapor de agua utilizando el método de mortero con las mezclas de muestras de concreto exhibidas en la Tabla 21.

TABLA 21 uestra 31 Muestra 32 Com puesto/Propiedad Mezcla de Concreto cemento, kg/0.91 m (Ib/yd) resto resto metacaolín, kg/0.91 m (Ib/yd) 27.22 (60) 27.22 (60) polipropilenglicol, g/0.91 m (oz/yd) 5386 (190) relación de agua con respecto a cemento igual igual Los datos en la Tabla 22 muestran la velocidad de emisión de vapor de humedad (MVER) en unidades de medición de kg/92.9 m2-24 h (lb/1000 pie2-24 h) durante el ciclo de secado. La MVER se mide utilizando el estándar de prueba ASTM F1869.

TABLA 22 Muestra 31 Muestra 32 ER, kg/92.9 m2-24 h (lb/1000 pie2-24 h) 3.27 (7.2) 1.81 (4.0) 2.54 (5.6) 1.45 (3.2) 1.68 (3.7) 1.13 (2.5) La muestra 32, la mezcla de concreto con polipropilenglicol, el agente reductor de encogimiento, muestra una atenuación acelerada de la velocidad de emisión de vapor de humedad durante el ciclo de secado.

La humedad relativa, obtenida de acuerdo con el procedimiento de prueba ASTM F 2170, para esas dos muestras durante el ciclo de secado se muestra en la Tabla 23.

TABLA 23 Muestra 31 Muestra 32 La diferencia en la humedad relativa apoya una muestra de aceleración en la reducción de agua durante el ciclo de curación para la muestra que tiene el agente reductor de encogimiento.

La pérdida en el peso de cacerolas de 15.24x15.24cm (6x6 pulgadas) atribuible al agua durante el ciclo de secado se muestra en la Tabla 24.

TABLA 24 .

La pérdida de peso aparente para la muestra que tiene el agente reductor de encogimiento se reduce durante el ciclo de secado confirmando además que el propilenglicol, el agente reductor de encogimiento, actúa para disminuir la velocidad de emisiones de vapor de agua del concreto.

Ejemplo 13 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 13 fue demostrar el efecto de un superplastificante de policarboxilato junto con la presencia de una puzolana reactiva sobre la cantidad de tiempo necesario para reducir la humedad relativa interna a un valor deseado utilizando las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 25.

TABLA 25 33 Muestra 34 Muestra 35 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto Cemento Hanson, Tipo l-ll, kg (Ib) 234.51 335.66 335.66 (517) (740) (740) Humo de Sílice, kg (Ib) 27.22 (60) Metacaolín, kg (Ib) 27.22 (60) Arena, ASTM C33, kg (Ib) 691.73 544.31 544.31 (1,525) (1,200) (1,200) Arena, ASTM C33 #67, kg (Ib) 884.51 884.51 884.51 (1,950) (1,950) (1,950) GLENIUM 3000MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 459(16.2) 459(16.2) POLYHEED 997MR, cemento g/45.36 kg (oz/100 Ib) 142 (5.0) Antiespumante Coloidal, g (oz) 14 (0.5) 14 (0.5) 14 (0.5) Agua, kg (Ib) 119.75 84.37 89.36 (264) (186) (197) relación de agua con respecto a cemento 0.51 0.23 0.25 Temperatura de la Mezcla, °C (°F) 18.3 18.90 19.46 (65) (66) (67) Contenido de Aire, % 1.3 3.6 1.1 Densidad, kg/0.03 m3 (lb/pie3) 68.95(152) 70.76 (156) 70.76(156) Límite Elástico, m3/0.76 m3(pie3/yd3) 0.8(28.1) 0.75 (26.5) 0.76(26.7) Caída, cm (pulgadas) 14.61(5.75) fluido fluido Cada muestra se vació en un panel profundo de 60.96 cm x 60.96 cm x 13.97 cm (2 pies x 2 pies x 51/2 pulgadas) revestido con polietileno. Inmediatamente antes del fraguado inicial, a cada panel se le proporcionó un acabado de paleta de albañil de acero y se selló durante un período de curación de 13 días a 22.7°C (73°F). Después del período de curación, las losas de concreto no fueron selladas y se dejaron secar a una humedad relativa del 50% y 22.7°C (73°F) en una habitación de secado. La humedad relativa se obtuvo de acuerdo con el procedimiento de prueba ASTM F 2170 utilizando sondas in situ. Los datos de la curación y el número de días requeridos para lograr una humedad relativa interna del 75% para las muestras de concreto curadas se exhiben en la Tabla 26.

TABLA26 La composición cementosa de la muestra 33, la cual utilizó solo el reductor de agua, produjo un concreto que tenía una humedad relativa interna del 87.3% al final de 63 días. Las muestras 34 y 35 que comprendían humo de sílice y metacaolín, respectivamente, así como también un superplastificante produjeron un concreto que requirió solo 28 días de tiempo de secado para lograr una humedad relativa interna del 75%.

Ejemplo 14 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 14 fue demostrar los efectos de un carbonato de calcio ultrafino— es decir, piedra caliza que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros— y una puzolana sumamente reactiva sobre la reducción en la cantidad de tiempo necesario para lograr una velocidad deseada de emisiones de vapor de agua utilizando las mezclas de muestras de concreto de la Tabla 27.

TABLA 27 Muestra Muestra Muestra Muestra 36 37 38 39 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto mortero, kg/0.91 m (Ib/yd) resto resto resto resto piedra caliza de 3 micrómetros 0 50 100 0 metacaolín, kg/0.91 m (Ib/yd) 0 0 0 22.68 (50) relación de agua con respecto a cemento igual igual igual igual tiempo de curación, días 45 28 14 7 Los resultados del secado para esas mezclas se determinaron por medio del método de mortero utilizando cacerolas de 15.24 cm x 15.24 cm (6 x 6 pulgadas).

Como muestran los datos en la Tabla 27, el tiempo de curación global necesario para lograr una velocidad de emisión de vapor de agua de aproximadamente 1.36 kg/92.9 m2-24 h (3 lb/1000 pie2-24 h) se reduce al incluir piedra caliza de 3 micrómetros (es decir, piedra caliza que tiene un tamaño de partícula promedio menor que o igual a aproximadamente 3 micrómetros) y metacaolín en la mezcla cementosa. Las cantidades crecientes de piedra caliza de 3 micrómetros disminuyen adicionalmente el número de días requeridos para secar la mezcla. El metacaolín de la muestra 39 proporciona una reducción más grande en el tiempo de secado que la piedra caliza de 3 micrómetros de las muestras 37 y 38 cuando se mide en una base en peso.

Ej emplo 15 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 15 fue demostrar el efecto de un acelerador inorgánico sobre la reducción en la humedad relativa para las composiciones cementosas utilizando las mezclas de muestras de la Tabla 28.

TABLA 28 0 Muestra 41 Muestra 42 Compuesto/Propiedad Mezcla de Concreto cemento, kg/0.91 m (Ib/yd) resto resto resto cloruro de sodio, kg/0.91 m (Ib/yd) 0 4.99 (11) 9.07 (20) relación de agua con respecto a cemento Igual igual igual días para una humedad relativa del 75% 29 19 17 Como es exhibido por las muestras 41 y 42 sobre la muestra de control 40, las mezclas de concreto que comprenden cloruros de sodio como un acelerador inorgánico, en realidad, incluso cantidades crecientes del uso del cloruro de sodio, muestran una reducción en la cantidad de tiempo necesario para lograr una humedad relativa del 75%.

Ejemplo 16 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 16 fue demostrar el mejoramiento en la retención de agua de agregados livianos tratados con varias soluciones acuosas. En el EJEMPLO 16, los agregados livianos se calentaron, se enfriaron rápidamente, se secaron con aire y se sumergieron de nuevo en agua o soluciones. Los agregados livianos de un diámetro promedio de 0.95 cm (3/8 pulgada) se calentaron a 176.8°C (350°F), luego se enfriaron rápidamente en 7 soluciones químicas diferentes en las Muestras 44-50, las cuales fueron soluciones acuosas que contenían uno de NaN03, NaNO2, K2CO3, NaAc , Na2SO4, K2S04 y NaCl, respectivamente en cada una de las muestras. Las concentraciones de las soluciones fueron 2.4 mol/L, excepto por K2S04 (Muestra 46), el cual fue menos de 2.4 molar debido a limitaciones de solubilidad. Un agregado enfriado rápidamente con agua se proporcionó como un control en la Muestra 43. Los agregados se dejaron secar con aire de laboratorio en condiciones estándar durante 27 horas, a 22.7 +/- 1.6°C (73 +/- 3°F) y una humedad relativa del 50%.

La eficacia de retención de agua de los agregados se indica inversamente por el porcentaje en peso de pérdida de agua como se muestra en la FIGURA 1. El acetato de sodio anhidro (NaAc) del Ejemplo 5 redujo la evaporación de agua a aproximadamente 41% de aquella de agua simple.

Los mismos agregados que en las Muestras 44-50 se sumergieron de nuevo en agua durante 30 minutos después de dejarse secar, lo cual es el tiempo de suministro normal para un concreto ya mezclado. Los agregados tratados con solución de esas Muestras 51-57 no solo perdieron menos agua durante el secado como se indica en la FIGURA 1, sino que también reabsorbieron más agua cuando se sumergieron de nuevo durante 30 minutos, como se indica en la FIGURA 2, la cual representa gráficamente el porcentaje en peso de agua no llenada en relación con el peso de los agregados. La presunción de la ganancia de 25% en peso mediante el enfriamiento rápido con solución indica la saturación completa del material liviano, la gráfica exhibe el espacio capilar restante en el material liviano después de ser colocado en la mezcla de concreto antes del suministro con bomba.

El peso usual del agregado grueso liviano por 0.76 metros cúbicos (yarda cúbica) de concreto varía de 340.19 a 408.23 kilogramos (de 750 a 900 libras). Si el material tratado con acetato de sodio de la Muestra 47 fuera bombeado a alta presión, se calcula que la absorción de agua libre por parte de los agregados sería de aproximadamente 12.7-15.42 kilogramos (28-34 libras). Si el material enfriado rápidamente con agua de la Muestra 43 tuviera que ser utilizado, la absorción potencial de agua libre por parte de los agregados sería de aproximadamente 33.11-39.92 kilogramos (73-88 libras).

El enfriamiento rápido o remojo con solución de agregados livianos, por lo tanto, prolongará la condición de humedad durante el transporte y almacenamiento. Además, el espacio de aire en los poros de los agregados livianos tratados puede ser llenado de manera más fácil y completa con agua, reduciendo la cantidad y velocidad de emisiones de agua del concreto en el cual están contenidos.

Ejemplo 17 El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 17 fue demostrar que llenar incluso parcialmente los poros livianos con varios solutos iónicos dio por resultado niveles más bajos de emisión de.vapor de agua en los productos de concreto de baja densidad. La relación de agua con respecto a cemento fue < 0.45 en el agua agregada con base en agregados secados en la superficie saturados (SSD). El agua en el material liviano (no incluido en este cálculo) fue aproximadamente 27.22 kilogramos (60 libras) adicionales. Las emisiones se obtuvieron de la misma mezcla de concreto utilizando diferentes agregados gruesos, livianos, tratados con soluto. Todos los agregados se hirvieron y se enfriaron en solución, o en el caso del agua de grifo, fueron remojados durante 7 días. Los concretos se irrigaron para retirar depósitos externos y luego se vaciaron en cacerolas rectangulares de 15.24 x 15.24 x 6.35 cm (6 x 6 x 2.5 pulgadas), se sellaron durante 3 días para la curación y luego se ponderaron en intervalos para medir las emisiones de vapor de humedad hasta que alcanzaron el mismo nivel de contenido de humedad de 7.8% de peso en seco. Las mediciones de pérdida de vapor se determinaron con base en los cambios en peso de las muestras y se exhiben en la FIGURA 3. La temperatura fue 22.7 +/- 1.6°C (73 +/- 3°F) y una humedad relativa de aproximadamente 50%.

Como se muestra en la FIGURA 3, el agua y las cuatro soluciones de sales se utilizaron para tratar los agregados: agua de grifo (H20, Muestra 51), solución acuosa de 8% en peso de silicato de sodio (NaSi, Muestra 52), solución acuosa al 20% en peso de acetato de sodio anhidro (NaAc, Muestra 53), solución acuosa al 20% en peso de sulfato de potasio (K2S04, Muestra 54), y solución acuosa al 20% en peso de carbonato de potasio (K2C03, Muestra 55). Mientras que el concreto hecho con agregados tratados con NaAc (Muestra 53) tiene una emisión de vapor de agua de aproximadamente 12 gramos, el concreto hecho con agregados tratados con agua de grifo (Muestra 51) tiene una emisión de vapor de agua de aproximadamente 30 gramos.

Ejemplo 18 Ciertos vectores o productos químicos que efectúan un cambio en el concreto como consecuencia de su disolución en la pasta se pueden unir al agregado liviano al permitir un tiempo corto de secado de la superficie y luego aplicar la solución apropiada al agregado o dejar la solución de remojo o enfriamiento rápido sobre la superficie para evaporar o depositar su soluto.

El propósito de las pruebas en el EJEMPLO 18 fue demostrar la ventaja del uso del material liviano absorbente como un portador o vector para materiales que aceleran la hidratación del medio cementoso promoviendo de ese modo la densificación e hidratación. La FIGURA 4 muestra la emisión de vapor de agua de concreto hecho a partir de agregados tratados con agua de grifo (Muestra 56) y cuatro soluciones (Muestras 57-60), en donde los agregados se remojaron en agua (Muestra 56) o se hirvieron en soluciones acuosas (Muestras 57, 58 y 59) o se secaron parcialmente luego se sumergieron en una solución acuosa de 15% de NaAc y 5% de NaCl (Muestra 60).

Las mediciones de pérdida de vapor se proporcionan en la FIGURA 4 para concretos hechos a partir de agregados hervidos y remojados contra agregados sumergidos. Las mediciones se determinaron con base en los cambios en el peso de las muestras. En contraste a las Muestras 51-55, los agregados no se infusionaron antes de ser combinados en mezclas de concreto.

La muestra 60 sumergida en "NaAc/NaCl" representa un concreto hecho con un material liviano secado parcialmente (humedad interna del 1.8%), sumergido durante 5 segundos en la solución indicada, dejada secar en la superficie y colocada en una mezcla de concreto proporcionó lo mismo que las otras muestras. La solución indicada es una solución acuosa con 15% en peso de acetato de sodio y 5% en peso de cloruro de sodio.

Como es evidente en la FIGURA 4, los agregados que se sumergieron en la solución indicada pueden formarse en un concreto con una velocidad mucho más baja de emisión de vapor de agua que un concreto hecho con agregados tratados solo con agua, de tal manera que la velocidad se aproxime a un concreto hecho a partir de agregados hervidos y remojados con la misma solución de sal.

Ejemplo 19 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 19 fue demostrar el efecto de la adición directa de sal(es) preferiblemente que la infusión de los agregados, de acuerdo con otras ciertas modalidades de la invención.

Una o más sales de cualquiera de las Muestras 43-60 se agregan directamente al concreto que tiene ya sea piedra o agregado liviano en una cantidad en un intervalo de aproximadamente 2.27 kilogramos (5 libras) a aproximadamente 27.22 kilogramos (60 libras) de sal (peso en seco) por 0.76 m3 (yarda cúbica) de concreto, o de aproximadamente 4.54 kilogramos (10 libras) a aproximadamente 22.68 kilogramos (50 libras), o de aproximadamente 6.8 kilogramos (15 libras) a aproximadamente 18.14 kilogramos (40 libras) por 0.76 m3 (yarda cúbica) de concreto (por ejemplo, en las cantidades listadas anteriormente en las Tablas 5-7). El concreto resultante proporciona un secado adecuado para la aplicación de un adhesivo o recubrimiento impermeable al agua dentro de 60 días o menos.

La FIGURA 5 es una gráfica que exhibe muestras representativas de concreto liviano que han sido sometidas a prueba y las cuales ilustran la estrecha correlación entre la velocidad de evaporación de agua y el número de días requeridos para que el concreto alcance una humedad relativa del 75%. El eje X es el número de pruebas en una secuencia de resultados seleccionados aleatoriamente de 270 pruebas que se condujeron. El eje vertical derecho representa el número de días requeridos para alcanzar una IRH del 75% en un cilindro de prueba de concreto con una sonda de humedad incorporada. El eje vertical izquierdo representa la masa de vapor de agua que escapó de una muestra en una cacerola evaporativa hecha del mismo lote.

Los datos en la FIGURA 5 ilustran la dicotomía que una pérdida más alta de humedad se correlaciona enfáticamente con un tiempo prolongado para alcanzar un estado de IRH del 75%. Esto es lo más opuesto del concreto estándar en el cual la pérdida de humedad alta indicaría normalmente una velocidad más alta de secado y un tiempo más corto para alcanzar una IRH del 75%. Puesto que los contenidos de agua son los mismos en cada muestra acompañante, indicaría que la estructura interna del poro parece estar tomando el agua disponible como se forma, inhibiendo de esta manera la evaporación ya que los poros pequeños forman y reducen la humedad interna. Como se establece en la investigación descrita posteriormente, los poros más pequeños contienen agua que no es evaporable en gran medida, de esta manera la ecuación de Kelvin refleja esto con el tamaño de poro que controla la IRH de un sistema.

Yang y colaboradores, "Self-desiccation mechanism of high-performance concrete," Research Lab of Materials Engineering, College of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200433, China, recibido el 9 de Julio de 2003, revisión aceptada 15 de Marzo de 2004, explicaron el fenómeno de la siguiente manera.

Resumen: Las investigaciones sobre los efectos de la relación de W/C y humo de sílice sobre el encogimiento autógeno y la humedad relativa interna del concreto de alto desempeño (HPC) y el análisis de los mecanismos de auto-desecación del HPC mostraron que el encogimiento autógeno y la humedad relativa interna del HPC incrementa y disminuye con la reducción de la W/C respectivamente; y que esos fenómenos fueron amplificados por la adición de humo de sílice. Los análisis teóricos indicaron que la reducción de la IRH en el HPC no fue debido a la escasez de agua, sino que fue debido al hecho de que el agua evaporable en el HPC no se evaporó libremente. La reducción de la humedad relativa interna o la comúnmente llamada auto-desecación del HPC fue causada principalmente por el incremento en la concentración en mol de iones solubles en el HPC y la reducción del tamaño de poro o el incremento en la fracción del agua de microporos en el agua evaporable total (relación de Tr/Tte) .

El encogimiento autógeno es un término que describe el cambio en el volumen del concreto que es impulsado por fuerzas internas en contraposición a fuerzas externas tales como la evaporación o el cambio de temperatura. Yang, y colaboradores continúan en esta línea y concluyen que "Los análisis teóricos y el cálculo mostraron que la reducción de la IRH en el HPC no es debido a la escasez de agua, sino que es debido al hecho de que el agua evaporable en el HPC no se evapora libremente. Las razones principales detrás de la reducción de la humedad relativa interna o la comúnmente llamada auto-desecación son el incremento en la concentración en mol de iones solubles y la reducción del tamaño de poro o el incremento en la fracción del agua de micro-poros en el agua evaporable total". Este análisis se basó en la disponibilidad de iones del cemento asumiendo un contenido de cemento alcalino soluble de 0.6% como óxido de sodio o hidratado, 2.72 kilogramos (6 libras) de hidróxido de sodio (NaOH) en una mezcla similar a la mezcla de HPC expuesta en la Tabla II anterior.

Ejemplo 20 El propósito de esta prueba en el EJEMPLO 20 fue ilustrar el efecto benéfico sobre el tiempo de secado al incorporar sales hidrófilas directamente en el concreto durante el proceso de mezcla. Las Muestras 61-64 demuestran tiempos cortos de secado utilizando sales hidrófilas en el concreto liviano. Las Muestras 65-68 demuestran tiempos cortos de secado utilizando sales hidrófilas en un concreto de peso normal. La FIGURA 6 muestra los días para una humedad del 75% para las composiciones de las Muestras 61-64 que tienen aproximadamente 1.1% en peso NaNO2, aproximadamente 0.3% en peso de TS, 0.8% en peso de TS, y aproximadamente 1.25% en peso de TS, respectivamente. La FIGURA 7 muestra los días para una humedad del 75% para las composiciones de las Muestras 65-68 que tienen aproximadamente 0.28% en peso de TS y aproximadamente 0.09% en peso de TC, aproximadamente 0.28% en peso de TS, aproximadamente 0.55% en peso de TS y aproximadamente 0.09% en peso de TC, y aproximadamente 0.55% en peso de TS, respectivamente. (Nota: "TS" = Tiosulfato de Sodio, Na2S203 • 5H2O, P.M. 248; "TC" = Tiocianato de Sodio, NaSCN, P.M 80).

Las composiciones de concreto se hicieron de acuerdo con las Muestras 61-68 que tenían las siguientes composiciones y los datos se exponen en la Tabla 8 a continuación.

Tabla 8 Se ha descubierto que las adiciones de tiosulfato de sodio o potasio (conocido como "hipo" en la fotografía) confieren una aceleración significativa del endurecimiento a las mezclas de concreto. Este producto químico, o mezclas que lo contienen como componente parcial, son efectivos en el incremento de la velocidad de reducción de humedad interna. Complementario a esto, también se pueden utilizar cantidades limitadas de tiocianato de sodio o potasio. Se sabe que el ión de tiocianato en concentraciones mayores que 1% en peso de cemento crea una condición que puede ser corrosiva para el refuerzo y por lo tanto está limitado por razones de durabilidad. Si el concreto debe ser secado en servicio, se pueden utilizar cantidades más grandes (asumiendo una investigación previa del potencial de actividad galvánica).

Ejemplo 21 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 21 fue ilustrar el efecto benéfico sobre la humedad relativa a través del tiempo mediante el uso de nitrito de sodio sustancialmente libre de un humo de sílice en una mezcla cementosa de acuerdo con una modalidad de la invención y nitrato de sodio y un humo de sílice en una mezcla cementosa de acuerdo con otra modalidad de la invención. La muestra 69 es una mezcla cementosa que tiene aproximadamente 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) de nitrito de sodio, pero está sustancialmente libre de humo de sílice. La muestra 70 es una mezcla cementosa que tiene aproximadamente 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3) de nitrito de sodio y aproximadamente 15% en peso de la mezcla cementosa. La FIGURA 8 es una representación gráfica que muestra la humedad relativa a través del tiempo para esas dos modalidades ejemplares de mezclas cementosas de la invención. Como se muestra en la FIGURA 8, la Muestra 70 que tiene humo de sílice y 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3) de nitrito de sodio tiene una reducción de aproximadamente 4% en la humedad relativa promedio en comparación con la Muestra 69 que tiene 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) de nitrito de sodio pero que está sustancialmente libre de humo de sílice. En realidad, como se muestra adicionalmente en la FIGURA 8, la humedad relativa de la mezcla cementosa que tiene tanto nitrito de sodio como humo de sílice comienza a experimentar humedades relativas que son más bajas que aquella de la Muestra 69 después de aproximadamente 22 días de secado.

Ejemplo 22 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 22 fue ilustrar el efecto benéfico sobre la humedad relativa a través del tiempo mediante el uso de concentraciones crecientes de nitrito de sodio en una mezcla cementosa de acuerdo con una modalidad de la invención. La muestra 71 no tiene nitrito de sodio, mientras que las muestras 72, 73,- 74 y 75 tienen 4.54 kg/0.76 m3 (10 lb/yd3), 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3), 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) y 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio, respectivamente. Como se muestra en la FIGURA 9, la cual es un diagrama que ilustra la humedad relativa a través del tiempo para composiciones cementosas que tienen varias concentraciones de nitrito de sodio de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, los cementos que tienen cantidades más grandes de nitrito de sodio— es decir, en el orden de 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) hasta incluso 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3)— exhiben las reducciones relativas más grandes en la humedad relativa durante el curso del secado del concreto. Como se muestra adicionalmente en la FIGURA 9, el uso de esas concentraciones más altas de nitrito de sodio conduce a humedades relativas que son aproximadamente 20% menores que la humedad relativa del concreto sustancialmente libre de nitrito de sodio después de aproximadamente 25 días de tiempo de secado. De acuerdo con esos ejemplos, el uso en el orden de 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio da por resultado una reducción en la humedad relativa de aproximadamente 9% en comparación con la humedad relativa del concreto que tiene aproximadamente 4.54 kg/0.76 m3 (10 lb/yd3) de nitrito de sodio.

Ejemplo 23 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 23 fue ilustrar el efecto benéfico sobre la humedad relativa a través del tiempo mediante el uso de concentraciones crecientes de nitrito de sodio en una mezcla cementosa de acuerdo con otra modalidad de la invención que tiene una clase diferente de cemento que aquella utilizada en el EJEMPLO 22. La muestra 76 no tiene nitrito de sodio, mientras que las muestras 77, 78, 79 y 80 tienen 4.54 kg/0.76 m3 (10 lb/yd3), 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3), 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) y 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio, respectivamente. Como se muestra en la FIGURA 9, la cual es un diagrama que ilustra la humedad relativa a través del tiempo para composiciones cementosas que tienen varias concentraciones de nitrito de sodio de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, los cementos que tienen cantidades más grandes de nitrito de sodio— es decir, en el orden de 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) hasta incluso 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3)— exhiben las reducciones relativas más grandes en la humedad relativa durante el curso del secado del concreto. Como se muestra adicionalmente en la FIGURA 10, el uso de esas concentraciones más altas de nitrito de sodio conduce a humedades relativas que son aproximadamente 20% menores que la humedad relativa del concreto sustancialmente libre de nitrito de sodio después de aproximadamente 25 días de tiempo de secado. Además, el uso en el orden de 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio da por resultado una reducción en la humedad relativa de aproximadamente 6% en comparación con la humedad relativa del concreto que tiene aproximadamente la mitad de esa concentración de nitrito de sodio. El EJEMPLO 22 y el EJEMPLO 23 muestran los resultados inesperados que se pueden lograr con base en solo las diferencias en los tipos de cemento que se utilizan.

Ejemplo 24 El propósito de la prueba en el EJEMPLO 24 fue ilustrar el grado de reducciones en la humedad relativa a través del tiempo mediante el uso de concentraciones crecientes de nitrito de sodio en una mezcla cementosa de acuerdo con todavía otra modalidad de la invención. La muestra 81 no tiene nitrito de sodio, mientras que las muestras 82, 83 y 84 tienen 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3), 13.61 kg/0.76 m3 (30 lb/yd3) y 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio, respectivamente. Como se muestra en la FIGURA 11, la cual es una gráfica que ilustra la humedad relativa interna a través del tiempo para las composiciones cementosas de las Muestras 81-84. En los ejemplos modelo de la FIGURA 11, la composición cementosa de la Muestra 84 que tiene aproximadamente 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) de nitrito de sodio proporciona generalmente la humedad relativa interna más baja para esos concretos.

Todas las publicaciones mencionadas en este documento, inclusive patentes, solicitudes de patente y artículos de publicaciones periódicas se incorporan en este documento a manera de referencia en su totalidad incluyendo las referencias citadas en los mismos, las cuales también se incorporan en este documento a manera de referencia. Las publicaciones planteadas en este documento se proporcionan solamente por su descripción antes de la fecha de presentación de la presente solicitud. Nada en este documento se debe interpretar como una admisión de que la presente invención no está facultada para preceder está publicación en virtud de la invención anterior. Tampoco la mención de documentos en este documento se debe interpretar como una admisión de que los documentos citados se consideran material para la patentabilidad de las reivindicaciones de las diversas modalidades de la invención. Además, las fechas de publicación proporcionadas pueden ser diferentes de las fechas de publicación reales las cuales puede ser necesario que sean confirmadas independientemente.

Muchas modificaciones y otras modalidades de la invención expuesta en este documento llegarán a la mente de una persona experta en el campo al cual pertenece esta invención teniendo el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones mostradas en este documento y los dibujos asociados. Por ejemplo, aunque varios métodos se dan a conocer en este documento, una persona experta en el campo apreciará que otros diversos métodos ahora conocidos o concebidos en el campo se aplicarán a un tema en conjunción con los métodos de tratamiento o terapias dados a conocer en este documento. Por lo tanto, se debe entender que la invención no está limitada a las modalidades específicas dadas a conocer y que se pretende que las modificaciones y otras modalidades sean incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición cementosa, caracterizada porque comprende: un cemento hidráulico que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 8% a aproximadamente 35% en peso con base en el peso total de la composición cementosa; un material finamente dividido que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 5% a aproximadamente 40% en peso con base en el peso total de la composición cementosa; un agregado que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 50% a aproximadamente 85% en peso con base en el peso total de la composición cementosa; un superplastificante que tiene una concentración en un intervalo de aproximadamente 113 g a aproximadamente 454 g por 45.36 kg (de aproximadamente 4 a aproximadamente 16 onzas por 100 libras) del cemento hidráulico; y por lo menos una de una sal de haluro de metal alcalino, una sal de nitrato de metal alcalino y una sal de nitrito de metal alcalino que tiene una concentración de aproximadamente 9.07 kg/0.76 m3 (20 lb/yd3) a aproximadamente 18.14 kg/0.76 m3 (40 lb/yd3) con base en el volumen de la composición cementosa.

2. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el agregado comprende un agregado fino y un agregado grueso y una relación en peso del agregado fino con respecto al agregado es de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 1.00.

3. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la sal de nitrito de metal alcalino es un nitrito de sodio.

4. Una composición cementosa, caracterizada porque comprende: un cemento hidráulico; un agregado; un superplastificante; y por lo menos una sal soluble en agua seleccionada del grupo que consiste de silicatos, acetatos, sulfatos, tiosulfatos, carbonatos, nitratos, nitritos, bromuros, cloruros, tiocianatos e hidróxidos solubles en agua de uno o más metales alcalinos o metales alcalinotérreos, y mezclas de los mismos.

5. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque por lo menos la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de acetato de sodio, nitrato de sodio, nitrito de sodio, carbonato de potasio, sulfato de sodio, sulfato de potasio, cloruro de sodio, silicato de sodio, hidrato de tiosulfato de sodio y tiocianato de sodio.

6. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque por lo menos la sal soluble en agua se combina con la composición cementosa.

7. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque por lo menos una porción de por lo menos la sal soluble en agua se infusiona como una solución acuosa en el agregado.

8. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque por lo menos la sal soluble en agua tiene una concentración en la solución acuosa en un intervalo de aproximadamente 8% a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la solución acuosa.

9. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el agregado es un agregado liviano poroso.

10. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque por lo menos la sal soluble en agua comprende un tiosulfato de sodio y un tiocianato de sodio.

11. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el tiosulfato de sodio tiene una concentración de aproximadamente 0.28% a aproximadamente 0.55% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

12. La composición cementosa de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el tiocianato de sodio tiene una concentración de hasta aproximadamente 0.09% en peso con base en el peso total de la composición cementosa.

13. Un método para manufacturar un concreto endurecido, caracterizado porque comprende: preparar una mezcla de concreto reciente al combinar conjuntamente un agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua, el agua incluye tanto agua de hidratación como agua en exceso; y permitir que el agua de hidratación reaccione con el cemento hidráulico para formar una pasta de cemento hidratada que tiene poros y tubos capilares, en donde por lo menos la sal soluble en agua mejora la retención del agua en exceso por parte de los poros y tubos capilares de la pasta de cemento e inhibe la difusión de agua a través del concreto a una superficie del concreto endurecido, permitiendo de ese modo que el concreto endurecido logre más rápidamente una humedad interna y una sequedad de la superficie deseadas en comparación con el concreto hecho en ausencia de por lo menos la sal.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque por lo menos la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de sales de litio, potasio, sodio, calcio, magnesio y mezclas de los mismos.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque por lo menos la sal soluble en agua se selecciona del grupo que consiste de silicatos, acetatos, sulfatos, tiosulfatos, carbonatos, nitratos, nitritos, bromuros, cloruros, tiocianatos e hidróxidos solubles en agua de uno o más metales alcalinos o metales alcalinotérreos, y mezclas de los mismos.

16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque por lo menos la sal soluble en agua permite que por lo menos uno del concreto logre una humedad relativa interna del 75% con menos evaporación total de agua del concreto en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua; el concreto tiene menos encogimiento autógeno y/o por secado del concreto endurecido en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua; y el concreto tiene una relación más alta de agua con respecto a materiales cementosos y con menos superplastificante en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua.

17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el agregado comprende un agregado poroso y por lo menos la sal soluble en agua reduce la afluencia y el efluente de agua de los poros y tubos capilares del agregado poroso en comparación con un concreto sustancialmente libre de por lo menos la sal soluble en agua.

18. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque por lo menos la sal soluble en agua se agrega a la mezcla de concreto reciente al combinar conjuntamente el agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua.

19. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque por lo menos una porción de por lo menos la sal soluble en agua se agrega indirectamente a la mezcla de concreto reciente mediante la infusión de un agregado liviano poroso con una solución acuosa de por lo menos la sal antes de combinar conjuntamente el agregado, por lo menos una sal soluble en agua, cemento hidráulico y agua.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa mejora por lo menos la funcionalidad de la mezcla de concreto reciente en comparación con un concreto hecho en ausencia de la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa y mejora la capacidad de bombeo y disminuye la pérdida de funcionalidad cuando se bombea la mezcla de concreto reciente bajo presión en comparación con un concreto hecho en ausencia de la infusión del agregado liviano poroso con la solución acuosa.