ES2709218T3

ES2709218T3 - Un método para proporcionar composiciones de cemento modificadas y mortero seco para su uso en dicho método

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Publication number: ES2709218T3
Application number: ES12809896T
Authority: ES
Inventors: Sonja Scharlemann; Joerg Neubauer
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2019-04-15
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: TR201901900T4; BR112014012678A2; EP2788423A1; WO2013085900A1; CN103946298A; KR102005261B1; BR112014012678B1; CN103946298B; US20140336306A1; US9505658B2; KR20140105749A; EP2788423B1; PL2788423T3

Abstract

Un método para proporcionar una composición de cemento modificada que tiene una elevada resistencia al deslizamiento y/o un tiempo de fraguado reducido en comparación con una composición de cemento que comprende desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polímero redispersable y éter de celulosa soluble en agua en una cantidad especificada X, en donde la cantidad especificada es desde 0,1 hasta 1,0 por ciento en peso, comprendiendo dicho método: a) formar un mortero seco que comprende: i. cemento; ii. desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polímero redispersable; iii. éter de celulosa soluble en agua en una cantidad de X menos Y; y iv. uno o más aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones en una cantidad total Y, en donde Y es desde 0,02X hasta 0,30X; y b) combinar dicho mortero seco con agua para formar una composición de cemento modificada; en donde todos los pesos se basan en el peso seco total de dicha composición de cemento, y en donde dicho polvo de polímero redispersable comprende un homopolímero de acetato de vinilo, un copolímero de acetato de vinilo-etileno, un copolímero de estireno-butadieno o sus mezclas.

Description

DESCRIPCION

Un metodo para proporcionar composiciones de cemento modificadas y mortero seco para su uso en dicho metodo La presente invencion se refiere a un metodo para proporcionar composiciones de cemento modificadas que tienen elevada resistencia al deslizamiento y/o un tiempo de fraguado reducido en comparacion con las composiciones de cemento que comprenden polvo de poffmero redispersable (RDP por sus siglas en ingles) en una cantidad desde 1,0 hasta 10 por ciento en peso y eter de celulosa soluble en agua en una cantidad especificada desde 0,1 hasta 1,0 por ciento en peso, cada uno basado en el peso seco total de dicha composicion. Tambien se proporcionan morteros secos que comprenden cemento, RDP, eter de celulosa soluble en agua y un aditivo seleccionado de gelatina, bentonita y sus combinaciones para uso en dichos metodos.

Antecedentes

Las composiciones de cemento generalmente se preparan en el momento de uso combinando morteros de cemento, es decir, mezclas secas que comprenden no menos de 10 por ciento en peso de cemento, basado en el peso seco total del mortero, con una cantidad de agua suficiente para permitir la aplicacion de la composicion de cemento resultante a una superficie antes de que frague y endurezca tras secarse. Dichas composiciones de cemento se pueden usar como composiciones adhesivas, en particular composiciones adhesivas para baldosas, que mantienen juntas fuertemente dos superficies una vez se ha completado el proceso de fraguado.

Las composiciones de cemento convencionales frecuentemente comprenden una combinacion de cemento y uno o mas aditivos, tales como arena, cal, dispersantes, espesantes y plastificantes, que proporcionan una composicion de cemento mejorada con caractensticas ffsicas mejoradas. En particular, se conoce bien el uso de los materiales agregados finos tales como arena de sffice. Ademas, se pueden utilizar agentes humectantes o aditivos de retencion de agua para conferir un efecto beneficioso a las caractensticas ffsicas de la composicion de cemento y/o el producto endurecido resultante, que son altamente dependientes tanto del proceso de hidratacion inicial como de la posterior retirada de agua a medida que fragua la composicion y se endurece tras secarse. Por ejemplo, la incorporacion de agentes humectantes o aditivos de retencion de agua puede conducir a aumentar el tiempo abierto, la velocidad de fraguado y el tiempo de secado.

Se conoce bien el uso de derivados de polisacarido, en particular, compuestos de eter de celulosa soluble en agua, como aditivos de retencion de agua en las composiciones de cemento. Por ejemplo, el documento de patente US-A-4402752 describe una composicion de mortero de fraguado en seco adaptada para ser mezclada con agua que contiene, en el estado seco, arena, cemento Portland y eter de celulosa mejorado por la inclusion de poliacrilamida anionica y arcilla de bentonita. No existe descripcion en esa patente del uso de un polvo de poffmero redispersable en las composiciones.

Ademas del eter de celulosa, se conocen las composiciones de cemento por contener otros aditivos. Por ejemplo, el documento de patente US-A-2005/0241539 describe una composicion de mezcla para su uso en preparar composiciones de cemento para baldosas, en donde el cemento para baldosas seco resultante comprende desde 0,1 hasta 2,0 por ciento en peso de alquilhidroxialquilcelulosa y/o hidroxialquilcelulosa preparadas a partir de ffnteres de algodon crudos y 0,0001 a 15 por ciento en peso de al menos un aditivo. Entre una larga lista de aditivos espedficos genericamente descritos en esa patente se incluyen polvos de poffmero redispersables, gelatina y bentonita. Sin embargo, esta patente no proporciona ninguna descripcion de una unica composicion que comprenda un eter de celulosa, un polvo de poffmero redispersable y un aditivo seleccionado de gelatina, bentonita y sus combinaciones.

El documento de patente US 2010/190888 describe mezclas de materiales de construccion secos templados con poffmero, que comprenden un polvo de poffmero redispersable y agentes de retencion de agua basados en polisacaridos.

Los polvos de poffmero redispersables (RDP) fabricados a partir de los poffmeros en emulsion, tales como copoffmeros de acetato de vinilo/etileno, copoffmeros de estireno/butadieno y copoffmeros de acetato de vinilo/ester vinffico de acido versatico, se usan ampliamente en diversas aplicaciones de construccion, tales como adhesivo para baldosas que contienen cemento (CBTA por sus siglas en ingles) para mejorar las propiedades mecanicas tales como la resistencia adhesiva a la traccion de la composicion cementosa.

Mientras que los morteros secos de cemento convencionales pueden normalmente contener una variedad de aditivos para mejorar las caractensticas ffsicas de la composicion de cemento resultante, ya sea en el estado humedo o endurecido seco, sigue existiendo un deseo de obtener una reduccion en el tiempo de fraguado dentro de las composiciones de cemento que contienen RDP y eter de celulosa sin causar efectos perjudiciales significativos sobre el rendimiento o las propiedades de dichas composiciones. Ademas, sigue existiendo un deseo de obtener un aumento en la resistencia al deslizamiento dentro de las composiciones de cemento que contienen RDP y eter de celulosa sin causar efectos perjudiciales significativos sobre el rendimiento o las propiedades de dichas composiciones. En particular, sena ventajoso obtener tanto una reduccion en el tiempo de fraguado como un aumento en la resistencia al deslizamiento sin causar efectos perjudiciales significativos en el rendimiento de dichas composiciones.

Declaracion de la invencion

La presente invencion en sus diversos aspectos es como se explica en las reivindicaciones adjuntas. Segun un primer aspecto, la presente invencion proporciona un metodo para proporcionar una composicion de cemento modificada que tiene una elevada resistencia al deslizamiento y/o un tiempo de fraguado reducido en comparacion con una composicion de cemento que comprende desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable y eter de celulosa soluble en agua en una cantidad especificada X, en donde la cantidad especificada es desde 0,1 hasta 1,0 por ciento en peso, comprendiendo dicho metodo: a) formar un mortero seco que comprende: i) cemento; ii) desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable; iii) eter de celulosa soluble en agua en una cantidad de X menos Y; y iv) uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones en una cantidad total Y, en donde Y es desde 0,02X hasta 0,30X; y b) combinar dicho mortero seco con agua para formar una composicion de cemento modificada, en donde todos los pesos se basan en el peso seco de dicha composicion de cemento, y en donde dicho polvo de polfmero redispersable comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de vinilo-etileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas.

Segun un segundo aspecto, la presente invencion proporciona un mortero seco que comprende cemento, desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable, eter de celulosa soluble en agua y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones, para su uso en el primer aspecto de la presente invencion, en donde dicha mezcla comprende 0,1 a 1,0 por ciento en peso, basado en el peso total de dicho mortero seco, de una mezcla que consiste en eter de celulosa soluble en agua y gelatina, y en donde la relacion de peso entre eter de celulosa y gelatina y/o bentonita es desde 49:1 hasta 7:3, y en donde dicho polvo de polfmero redispersable comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de vinilo-etileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas.

Las composiciones de cemento preparadas segun la presente invencion demuestran tiempo de fraguado relativamente reducido o elevada resistencia al deslizamiento sin efectos perjudiciales significativos en el rendimiento o las propiedades de la composicion. En particular, las composiciones de cemento preparadas segun la presente invencion no demuestran ninguna reduccion significativa en ninguno de i) tiempo abierto, es decir, retencion de agua dependiente del tiempo dentro del cemento, o ii) resistencia adhesiva a la traccion despues del almacenamiento del mortero. A este respecto, se cree que cualquier reduccion significativa en la resistencia adhesiva a la traccion podna inducir una reduccion en la estabilidad durante el almacenamiento. Preferiblemente, las composiciones preparadas segun la presente invencion demuestran tanto una reduccion relativa en el tiempo de fraguado como una elevada resistencia al deslizamiento sin efectos perjudiciales significativos en el rendimiento o las propiedades de la composicion.

Descripcion detallada de la invencion

En toda la memoria descriptiva, cualquier referencia a porcentaje o porcentaje en peso, etc., se expresan en terminos de peso seco de la composicion de cemento, a menos que se especifique de otro modo.

Se ha descubierto sorprendentemente que la resistencia al deslizamiento es elevada y/o el tiempo de fraguado es reducido en las composiciones de cemento que comprenden polvo de polfmero redispersable cuando 2 a 30 por ciento en peso de una cantidad de eter de celulosa soluble en agua se anade normalmente a la composicion para proporcionar propiedades deseables tales como alta retencion de agua, se sustituye con uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones sin causar un efecto perjudicial significativo sobre dichas propiedades deseables, a condicion de que la cantidad total de eter de celulosa soluble en agua, gelatina y bentonita incluida dentro de dicha composicion sea desde 0,1 hasta 1,0 por ciento en peso, basado en el peso seco total de dichos componentes de la composicion. Preferiblemente, la cantidad total de eter de celulosa soluble en agua, gelatina y bentonita incluida dentro de dicha composicion es desde 0,1 hasta 0,5 por ciento en peso, incluso mas preferiblemente desde 0,15 hasta 0,4 por ciento en peso, basado en el peso seco total de dichos componentes de la composicion. Se cree que dichas cantidades preferidas de eter de celulosa y aditivo permiten una ligera disminucion en la cantidad de agua sin una perdida significativa en el rendimiento de la aptitud para ser trabajado.

En la presente invencion, una mezcla de eter de celulosa soluble en agua y uno mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones esta presente en una relacion de peso desde 7:3 hasta 49:1. En realizaciones particularmente preferidas, el aditivo es gelatina. Preferiblemente, el eter de celulosa y el (los) aditivo(s) estan presentes en una relacion de peso superior o igual a 4:1, mas preferiblemente superior o igual a 9:1. Al mismo tiempo, el eter de celulosa y el (los) aditivo(s) estan preferiblemente presentes en una relacion de peso inferior o igual a 97:3, mas preferiblemente inferior o igual a 19:1.

En la primera realizacion de la presente invencion, se forma un mortero seco que comprende cemento, desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable, eter de celulosa soluble en agua en una cantidad de X menos Y, y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones en una cantidad total Y, siendo todas las cantidades porcentajes en peso basados en el peso seco total de dicho mortero seco, en donde Y es desde 0,02X hasta 0,30X, y en donde dicho polvo de polfmero redispersable comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de vinilo-etileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas.

Preferiblemente, Y es superior o igual a 0,03X, mas preferiblemente superior o igual a 0,05X. Al mismo tiempo, Y es preferiblemente inferior o igual a 0,2X, mas preferiblemente inferior o igual a 0,1X. Por consiguiente, la cantidad total de eter de celulosa soluble en agua y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones en el mortero seco esta en el intervalo 0,1 a 1,0, preferiblemente 0,1 a 0,5, y mas preferiblemente 0,15 a 0,4, por ciento en peso basado en el peso seco total de la composicion de cemento, y la relacion de peso entre eter de celulosa y gelatina, bentonita y/o sus mezclas oscilara desde 49:1 hasta 7:3, preferiblemente 97:3 hasta 4:1, y mas preferiblemente 19:1 hasta 9:1.

Se cree que cualquier cemento convencional es adecuado para su uso en la presente invencion. En realizaciones preferidas, el cemento se selecciona del grupo que consiste en cemento Portland, cemento Portland-escoria, cemento Portland-humo de sflice, cemento Portland-puzolana, cemento Portland-esquistos calcinados, cemento de alto horno, cemento puzolanico, cemento compuesto, cemento de aluminato calcico y sus combinaciones. Mas preferiblemente, el cemento es cemento Portland. En realizaciones preferidas, las composiciones comprenden cemento en una cantidad no inferior a 10 por ciento en peso, mas preferiblemente no inferior a 20 por ciento en peso, e incluso mas preferiblemente no inferior a 30 por ciento en peso. Al mismo tiempo, se prefiere que las composiciones comprendan no mas de 60 por ciento en peso, mas preferiblemente no mas de 50 por ciento en peso, e incluso mas preferiblemente no mas de 40 por ciento en peso de cemento. En el primer y segundo aspectos de la presente invencion, las composiciones comprenden desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable (RDP) que comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de viniloetileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas. En realizaciones preferidas, el RDP comprende un copolfmero de acetato de vinilo-etileno. En realizaciones alternativas igualmente preferidas, el RDP comprende un copolfmero de estireno-butadieno. En realizaciones preferidas, las composiciones comprenden al menos 1,5 por ciento en peso, mas preferiblemente al menos 2 por ciento en peso de RDP. Al mismo tiempo, las composiciones comprenden no mas de 8 por ciento en peso, mas preferiblemente no mas de 5 por ciento en peso de RDP.

Se cree que cualquier eter de celulosa que sea soluble en agua a 20 °C es adecuado para su uso en la presente invencion. En tales compuestos, los grupos hidroxilo presentes en la celulosa se pueden sustituir parcial o completamente con grupos -OR, en donde R se selecciona de un grupo alquilo (C1-C6), un grupo hidroxialquilalquilo (C-i-Ca) y sus mezclas. La presencia de una sustitucion de alquilo en el eter de celulosa se describe convencionalmente por DS, es decir, el numero medio de grupos OH sustituidos por unidad de anhidroglucosa. Por ejemplo, una sustitucion de metilo se especifica como DS (metilo) o DS (M). Similarmente, la presencia de una sustitucion de hidroxialquilo se describe convencionalmente por MS, es decir, el numero medio de moles del reactivo de esterificacion que se unen en un modo de tipo eter por mol de unidades de anhidroglucosa. Por ejemplo, la eterificacion con el oxido de etileno se establece como MS (hidroxietilo) o MS (HE) y la eterificacion con oxido de propileno como MS (hidroxipropilo) o MS (HP). La determinacion de DS y MS se efectua por el metodo de Zeisel que se describe, por ejemplo, en P.W. Morgan, Ind. Eng. Chem. Anal. Ed. 18 (1946) 500-504, y R.U. Lemieux, C.B. Purves, Can. J. Res. Sect. B 25 (1947) 485-489.

Los eteres de celulosa adecuados para su uso en la presente invencion se pueden preparar por metodos convencionales conocidos en la tecnica. Normalmente, el proceso de produccion comprende la etapa de activar la celulosa, por ejemplo mediante tratamiento con hidroxido de metal alcalino, antes de hacer reaccionar la celulosa activada con agente(s) eterificante(s) y lavar el eter de celulosa resultante en agua u otros lfquidos de lavado tales como isopropanol, acetona, metiletilcetona o salmuera para retirar los subproductos. Tras la etapa de lavado, el eter de celulosa, que puede estar en forma de granulos, grumos y/o pasta, se separa del lfquido de lavado por cualquier metodo convencional, por ejemplo centrifugacion, y normalmente tiene un contenido de humedad de desde 30 hasta 60 por ciento basado en el peso total del eter de celulosa humedo. El eter de celulosa humedo se somete entonces a secado y trituracion, que se pueden llevar a cabo simultaneamente en una unica etapa de proceso convencionalmente denominada secado-trituracion.

El eter de celulosa soluble en agua es preferiblemente una alquilhidroxialquilcelulosa, una hidroxialquilcelulosa o una alquilcelulosa, o una mezcla de dichos eteres de celulosa. Ejemplos de compuestos de eter de celulosa adecuados para su uso en la presente invencion incluyen, por ejemplo, metilcelulosa (MC), metilhidroxietilcelulosa (MHEC), metilhidroxipropilcelulosa (MHPC), hidroxietilcelulosa (HEC), etilhidroxietilcelulosa (EHEC), metiletilhidroxietilcelulosa (MEHEC), etilhidroxietilcelulosas hidrofobamente modificadas (HMEHEC), hidroxietilcelulosas hidrofobamente modificadas (HMHEC), sulfoetilmetilhidroxietilcelulosas (SEMHEC), sulfoetilmetilhidroxipropilcelulosas (SEMHPC) y sulfoetilhidroxietilcelulosas (SEHEC). Todos estos compuestos se conocen bien.

Preferiblemente, el eter de celulosa soluble en agua es una alquilhidroxialquilcelulosa, es decir, un compuesto en donde grupos hidroxilo en la celulosa se sustituyen parcial o completamente con grupos -OR, en donde R representa un grupo alquilo (C1-C6), un grupo hidroxialquilo (C1-C6) y sus mezclas debido a que sustituyentes que tienen cadenas de alquilo de mas de 6 carbonos de longitud tienden a conferir suficiente hidrofobia al eter de celulosa para convertir el compuesto en insoluble o solo ligeramente soluble en agua. Preferiblemente, el grupo alquilo (C1-C6) es un grupo alquilo (C1-C2). Preferiblemente, el grupo hidroxialquilo (C1-C6) es un grupo hidroxialquilo (C2-C3). Mas preferiblemente, el eter de celulosa se selecciona de metilhidroxietilcelulosa (MHEC), una etilhidroxietilcelulosa (EHEC), una metilhidroxipropilcelulosa (MHPC), una metiletilhidroxietilcelulosa (MEHEC), una metilhidroxietilhidroxipropilcelulosa (MHEHPC) y sus mezclas. Lo mas preferiblemente, el eter de celulosa se selecciona de MHEC y MHPC.

Aunque no se considera que el grado de viscosidad del eter de celulosa usado en la presente invencion sea un factor cntico en proporcionar una reduccion en la aglomeracion, se cree que, en ausencia de gelatina, existe una elevada tendencia a formar estructuras aglomeradas a medida que aumenta el grado de viscosidad. El grado de viscosidad del eter de celulosa, medido como una disolucion acuosa a 2 % a 20 °C usando un viscosfmetro de tubo Ubbelohde, es preferiblemente superior o igual a 1.000 mPas, mas preferiblemente superior o igual a 2.000 mPas. Al mismo tiempo, el grado de viscosidad es preferiblemente inferior o igual a 500.000 mPas, mas preferiblemente inferior o igual a 300.000 mPas.

El mortero seco modificado, y las composiciones de cemento de la presente invencion, comprenden cemento, polvo de polfmero redispersable, eter de celulosa soluble en agua y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones. Este mortero y las composiciones de cemento contienen todos cemento en una cantidad no inferior a 10 por ciento en peso, preferiblemente al menos 20 por ciento en peso, mas preferiblemente al menos 40 por ciento en peso e incluso mas preferiblemente al menos 60 por ciento en peso, basado en el peso seco total de sus componentes. Ademas del cemento, el eter de celulosa y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones, las composiciones de mortero seco, yeso y carga de la presente invencion pueden comprender uno o mas aditivos convencionales seleccionados de espesantes organicos o inorganicos y/o agentes secundarios de retencion de agua, agentes anti-combado, agentes de arrastre de aire, agentes humectantes, antiespumantes, superplastificantes, dispersantes, agentes complejantes del calcio, retardadores, aceleradores, repelentes del agua, biopolfmeros y fibras, todos los cuales se conocen bien en la tecnica y estan disponibles de fuentes comerciales.

En realizaciones preferidas de la presente invencion, la composicion de cemento modificada comprende no menos de 10 por ciento en peso de uno o mas materiales de conglomerado. Preferiblemente, los materiales de conglomerado tienen un tamano de partfculas superior a 1,0 mm. Preferiblemente, los materiales de conglomerado se seleccionan de arena de sflice, dolomita, caliza, perlita, poliestireno expandido, esferas de vidrio huecas, desechos de goma molidos y ceniza volante. Mas preferiblemente, los materiales de conglomerado es una arena de sflice. En realizaciones en las que los que los materiales de conglomerado se incluyen dentro de los morteros secos, se prefiere que la composicion de cemento modificada comprenda no menos de 20 por ciento en peso, mas preferiblemente no menos de 40 por ciento en peso y lo mas preferiblemente no menos de 50 por ciento en peso de tal material. Al mismo tiempo, se prefiere que la composicion de cemento modificada comprenda no mas de 90 por ciento en peso y mas preferiblemente no mas de 80 por ciento en peso de dicho material.

Algunas realizaciones de la invencion se deben describir ahora adicionalmente a modo de ejemplo solo. Todas las relaciones, partes y porcentajes se expresan en peso seco, a menos que se especifique de otro modo, y todos los componentes son de buena calidad comercial, a menos que se especifique de otro modo. Las abreviaturas usadas en los ejemplos y las tablas se enumeran a continuacion junto con sus correspondientes descripciones:

MHEC: hidroxietilmetilcelulosa comercialmente disponible de Dow Wolff Cellulosics GmbH como WALOCEL™

MKX 40000 PF 01

Cemento: cemento Portland (CEM I 42,5 R) comercialmente disponible de Holcim (Alemania) AG, planta de produccion Lagerdorf, como Holcim-Pur 4™

Arena F32: arena de cuarzo F32 comercialmente disponible de Quarzwerke GmbH, planta de Frechen Arena F36: arena de cuarzo F36 comercialmente disponible de Quarzwerke GmbH, planta de Frechen

VAE: polvo de polfmero redispersable que contiene un copolfmero de acetato de vinilo-etileno comercialmente disponible de Dow Chemical Company como DLP 2000

SB: polvo de polfmero redispersable que contiene un copolfmero de estireno-butadieno, formado por polimerizacion de una mezcla de monomeros que comprende 62 partes en peso de estireno, 35 partes en peso de butadieno y 3 partes en peso de acido itaconico.

Gelatina: polvo de gelatina semi-granular comercialmente disponible de Caesar & Loretz GmbH

Bentonita: Bentone GS comercialmente disponible de Elementis Specialties, Inc.

Ejemplos

Se demostro la mejora en la resistencia al deslizamiento y el tiempo de fraguado de las composiciones de cemento que comprenden polvos de polfmero redispersables tras la sustitucion de una cantidad espedfica de eter de celulosa soluble en agua con una combinacion de eter de celulosa y ya sea gelatina o bentonita probando diversas composiciones de cemento que comprenden cantidades variables de MHEC en combinacion con gelatina o bentonita en presencia de ya sea VAE o SB.

Preparacion de morteros

En todos los siguientes ejemplos, el cemento se combino con arena F36, arena F32, MHEC y, si se requiere, VAE, SB, gelatina y/o bentonita en una bolsa de polietileno de 3 litros que se cerro posteriormente y se agito manualmente durante un periodo de tres minutos para formar morteros secos homogeneos.

Preparacion de la composicion de cemento

En todos los ejemplos, se preparo la cantidad requerida de cada composicion de cemento combinando una cantidad medida del mortero seco homogeneo con una cantidad medida de agua y mezclado a mano. El procedimiento de mezclado exacto para cada ensayo se detalla a continuacion.

Sin embargo, en cada caso, el factor agua-solidos

se calculo del siguiente modo:

Evaluacion del tiempo de fraguado

Se determino el tiempo de fraguado total de las diversas composiciones de cemento usando un penetrometro automatizado (Dettki AVM-14-PNS), suministrado por Dettki Messautomatisierung, 78736 Epfendorf/ Alemania. Al principio de cada ensayo, las composiciones de cemento se prepararon vertiendo la cantidad requerida de agua en un recipiente de mezclado antes de anadir gradualmente 400 g del mortero seco homogeneo y agitacion a mano durante 1 minuto. Tras completarse el proceso de mezclado, la composicion de cemento se transfirio entonces a un vaso de poliestireno que tema un diametro interno de 93 mm y una altura de 38 mm, teniendo cuidado de evitar el arrastre de aire dentro de la composicion, y el vaso lleno se coloca entonces sobre una mesa vibradora para comprimir la mezcla. Una vez se ha sometido la mezcla a 15 ciclos de fuerza compresiva, entonces se prepara una superficie horizontal lisa en la composicion de cemento raspando el exceso de composicion de cemento usando una espatula en un movimiento de sierra. Entonces se aplica una frontera que comprende 5 mm de profundidad de la capa de composicion de cemento a la circunferencia externa de la superficie alisada para proporcionar una junta impermeable al lfquido, y se coloca una capa de parafina lfquida encima de la superficie lisa de la composicion de cemento para suprimir la formacion de piel y prevenir que la composicion de cemento se adhiera a la aguja de ensayo durante el analisis. Las muestras se colocan entonces en el penetrometro para el analisis automatizado, calculandose los tiempos de fraguado a partir de un punto inicial teorico en el que se inicio el mezclado. Durante el procedimiento de ensayo, se registra el momento en el que la penetracion de la aguja se limita a una profundidad de 36 mm como el tiempo "inicial" del fraguado, registrandose el momento en el que la penetracion de la aguja se limita a una profundidad de 2 mm como el tiempo "final" del fraguado. Por simple resta del valor inicial registrado del valor final registrado, se calcula una duracion del fraguado.

Evaluacion de la resistencia al deslizamiento

En cada ensayo, se midio del siguiente modo la resistencia al deslizamiento, es decir, la tendencia de una baldosa de gres, adherida a un sustrato mediante una composicion de cemento humeda, a deslizarse cuando se orienta verticalmente:

Al comienzo de cada ensayo, se prepararon composiciones de cemento anadiendo 100 g de la composicion de mortero seco a un vaso de precipitados de 200 mL con agitacion antes de anadir la cantidad requerida de agua. Entonces se agito a mano el contenido del vaso de precipitados durante dos periodos de 1 minuto separados por un periodo de reposo intermedio de 3 minutos. Entonces dejo nuevamente que la composicion reposara, esta vez durante 4,5 minutos antes de ser sometida a una agitacion final durante 0,5 minutos. Tras completarse el proceso de mezclado, se aplica la composicion de cemento y se peina sobre la superficie de un sustrato de PVC no adsorbente horizontalmente orientado usando una llana dentada de 4 x 4 mm a un angulo de 60° con respecto a la horizontal. Entonces se coloca una baldosa de gres de 200 g (10 x 10 cm) conforme a EN 14411 en la composicion de cemento con la cara lisa orientada hacia el cemento y entonces se ponen 3 kg de peso encima de la baldosa durante 30 segundos. Luego se retira el peso y se levanta el sustrato de PVC en la posicion vertical. Despues de transcurrir 30 segundos, se registra la distancia de deslizamiento, es decir, la distancia vertical movida por la baldosa. Entonces, como ensayo adicional, se anaden varios pesos a la baldosa en modo escalonado (etapas de 50 g) hasta que se observa mas deslizamiento de la baldosa, como se demuestra por un deslizamiento de mas de 0,1 mm en el plazo de 3 segundos. Entonces se relacionan el peso original de la baldosa (200 g) mas el peso adicional total (incluyendo el de cualquier dispositivo para mantener dicho peso en el sitio) con el area pegada total para calcular un peso de la baldosa seguro maximo, que se calcula del siguiente modo:

en la que:

PB max = peso maximo seguro de la baldosa (g/cm2);

PB = peso de la baldosa (g);

PA = peso adicional (g);

FS = factor de seguridad de 100 g; y

TB = tamano de la baldosa (cm2)

Evaluacion del tiempo abierto

En cada ensayo, se midio del siguiente modo el tiempo abierto, es decir, la longitud de tiempo dentro de la que el reverso de una baldosa puede ser todavfa eficazmente mojado cuando se dispone en un lecho combado de composicion de cemento:

Al comienzo de cada ensayo, se prepararon composiciones de cemento anadiendo 100 g de la composicion de mortero seco a un vaso de precipitados de 200 mL con agitacion antes de anadir la cantidad requerida de agua. Entonces se agito a mano el contenido del vaso de precipitados durante dos periodos de 1 minuto separados por un periodo de descanso intermedio de 3 minutos. Tras completarse el proceso de mezclado, se aplica la composicion de cemento y se peina sobre un tablero de cemento reforzado con fibra de 40 x 20 cm horizontalmente orientado usando una llana dentada de 4 x 4 mm a un angulo de 60° con respecto a la horizontal. La composicion peinada se deja entonces secar al aire durante un periodo de 5 minutos antes de que se coloque una baldosa (una baldosa de ceramica de 5x5 cm con una capacidad de absorcion de agua de 15 ± 3 % segun EN 14411) en la composicion de cemento y se coloque un peso de 3 kg encima de la baldosa durante 30 segundos para garantizar el adecuado contacto baldosa-cemento. Entonces se pueden colocar hasta cinco baldosas posteriores en la composicion de cemento en un modo analogo a intervalos de 5 minutos. 40 minutos despues de aplicar la composicion al tablero de cemento, entonces se retira cada baldosa del cemento y se coloca orientada hacia abajo sobre una superficie para el analisis. Se estima el grado de humectacion de la parte posterior de cada baldosa como un porcentaje del area superficial entera con la ayuda de un molde cuadrado de 5 x 5 cm, que se divide en 100 cuadrados de igual tamano. Contando el numero total de cuadrados en los que se humecta la baldosa, se puede estimar el tiempo abierto, expresado como un porcentaje. Para minimizar el efecto de la fluctuacion experimental, el numero total de cuadrados humedos observados se redondea a ± 5.

Evaluacion de la resistencia adhesiva a la traccion

Se determino la resistencia adhesiva a la traccion de las diversas composiciones adhesivas cementosas segun la norma europea EN 1348:2007-11.

Ejemplo 1

Para demostrar el efecto de los eteres de celulosa solubles en agua, los polvos de polfmero redispersables, la adicion de gelatina y/o bentonita en las composiciones de cemento, se prepararon siete formulaciones como se muestra a continuacion en la Tabla 1. En cada formulacion, se preparo una composicion de mortero seco modificada combinando 450 g (30 % en peso) de cemento, 406,5 g (27,1 % en peso) de arena F32, 600 g (40 % en peso) de arena F36 y, si se requiere, 37,5 g (2,5%) de VAE o SB junto con cualquiera de 6,0 g (0,4 % en peso) de MHEC o 6,0 g (0,4 % en peso) de una mezcla de MHEC y gelatina o bentonita.

Tabla 1

Se realizaron los ensayos de resistencia al deslizamiento y el tiempo de fraguado en cada una de las formulaciones 1.1 a 1.7 como se detallo anteriormente, cuyos resultados se muestran a continuacion en la Tabla 2.

Tabla 2

Es evidente de la comparacion del Ejemplo 1.1 con los Ejemplos 1.2 y 1.5 que, aunque la resistencia al deslizamiento se puede aumentar por la incorporacion de 2,5 por ciento en peso de VAE o SB, la incorporacion de dichos polvos de polfmero redispersables afecta adversamente el tiempo de fraguado total de las composiciones resultantes. De hecho, se observa que el tiempo de fraguado total aumento mas de 25 % como consecuencia de la incorporacion de SB.

Ademas, es evidente de la comparacion del Ejemplo 1.2, que contiene 0,4 % en peso de eter de celulosa, con el Ejemplo 1.3, en el que se ha sustituido con gelatina 10 % de eter de celulosa incluido en el Ejemplo 1.2, que dicha sustitucion tiene un efecto beneficioso en tanto la resistencia al deslizamiento como el tiempo de fraguado. Dichos efectos beneficiosos tambien se observan en la comparacion del Ejemplo 1.5 con el Ejemplo 1.6, que demuestra que los beneficios se obtienen para composiciones que comprenden RDP que contiene acetato de vinilo-etileno y RDP que contiene estireno-butadieno.

Ademas, la comparacion del Ejemplo 1.2 con 1.4 y el Ejemplo 1.5 con 1.7 demuestra que se obtienen efectos beneficiosos similares tras la sustitucion de 10 % de eter de celulosa con bentonita. Sin embargo, se observa que dicha sustitucion de bentonita no tuvo efecto medible sobre la resistencia al deslizamiento de la composicion de cemento que contiene RDP de acetato de vinilo-etileno resultante.

Ademas, se realizaron los ensayos de tiempo abierto y resistencia adhesiva a la traccion como se detallo anteriormente en cada formulacion, cuyos resultados se muestran en las Tablas 3 y 4, respectivamente. En los ensayos, se obtiene peso de baldosa adecuado a los niveles de tiempo abierto superior o igual a 50 %, preferiblemente superior o igual a 60 % y, con el fin de ser adecuada para su uso como un adhesivo para baldosas, la composicion de cemento debe retener la humectacion adecuada durante un periodo de al menos 20 minutos, y preferiblemente durante un periodo de 25 minutos.

Tabla 3

Es evidente de la comparacion del Ejemplo 1.1 con los Ejemplos 1.2 y 1.5, en particular los valores obtenidos despues de 25 minutos, que se observa un aumento en el tiempo abierto tras la incorporacion de 2,5 por ciento en peso de VAE o SB. Sin embargo, se observa que el efecto beneficioso es mucho mas pronunciado en la composicion que contiene VAE que en la composicion que contiene SB. De hecho, se observa que la composicion que contiene VAE no solo demostro un potenciado tiempo abierto despues de 20 minutos, sino que tambien retuvo una capacidad de humectacion significativamente superior a la que se crefa que se requena para la adecuada humectacion de baldosas despues de 25 minutos, mientras que la capacidad de humectacion del Ejemplo 1.1, que no contiene RDP, habfa disminuido muy por debajo del umbral nominal de 50 %.

Ademas, es evidente de la comparacion del Ejemplo 1.2, que contiene 0,4 % en peso de eter de celulosa, con el Ejemplo 1.3, en el que se ha sustituido con gelatina 10 % del eter de celulosa incluido en el Ejemplo 1.2, que dicha sustitucion no tiene un efecto perjudicial significativo sobre el tiempo abierto. A este respecto, y aunque los valores de 20 y 25 minuto disminuyeron ligeramente como resultado de dicha sustitucion de gelatina, el valor obtenido siguio estando significativamente por encima del umbral nominal de 50 % y, por consiguiente, se considero que retema una capacidad adecuada de humedecimiento de baldosas despues de 25 minutos. Similarmente, la comparacion del Ejemplo 1.5 con 1.6 indica que se puede obtener un efecto beneficioso en las composiciones que comprenden RDP que contienen estireno-butadieno.

Ademas, es evidente de la comparacion del Ejemplo 1.2 con 1.4 y el Ejemplo 1.5 con 1.7 que las composiciones en las que se sustituye 10 % del eter de celulosa con bentonita, todas proporcionaron capacidad adecuada de humedecimiento despues de 20 minutos. Sin embargo, se observa que parecio que dicha sustitucion de bentonitas provoco una significativa disminucion en la capacidad de humedecimiento despues de 25 minutos, siendo el efecto mas pronunciado en las composiciones que comprenden RDP que contienen acetato de vinilo-etileno.

Tabla 4

Los datos en la Tabla 4 indican que se obtiene un aumento en la resistencia a la traccion tras la incorporacion de RDP, en particular RDP que contienen acetato de vinilo-etileno, tras el almacenamiento en condiciones normales, calidas o de agua. Por consiguiente, se cree que la incorporacion de dichos RDP mejora la estabilidad del producto. Ademas, los datos indican que no se observo efecto perjudicial significativo sobre la estabilidad en las composiciones que comprenden una mezcla de MHEC y gelatina o bentonita. De hecho, la comparacion directa del Ejemplo 1.2, que comprende 0,4 por ciento en peso de MHEC, con los Ejemplos 1.3 y 1.4, que comprenden 0,36 por ciento en peso de MHEC y 0,04 de gelatina o bentonita, sugieren que dichas sustituciones pueden de hecho dar como resultado un aumento en la estabilidad del producto.

Ejemplo 2

Se muestran a continuacion en la Tabla 5 los resultados adicionales de ensayos que demuestran el efecto de MHEC y aditivos de gelatina tras el tiempo de fraguado de las composiciones de cemento que comprenden RDP. En las formulaciones 2.1, 2.3 y 2.5, se prepararon composiciones de mortero seco modificadas que comprenden 30 por ciento en peso de cemento, 40 por ciento en peso de arena F36, 27,2 por ciento en peso de arena F32, 2,5 por ciento en peso de VAE y 0,3 por ciento en peso de cualquiera de MHEC o una mezcla de MHEC y gelatina. Ademas, las formulaciones 2.2 y 2.4 se prepararon mediante la incorporacion adicional de 0,015 o 0,03 por ciento en peso de gelatina con respecto a la composicion de la formulacion 2.1

Tabla 5

Similar al Ejemplo 1, es evidente de la comparacion del Ejemplo 2.1, que contiene 0,3 % en peso de eter de celulosa, con los Ejemplos 2.3 y 2.5, en los que se ha sustituido con gelatina 5 o 10 % del eter de celulosa incluido en el Ejemplo 2.1, que dicha sustitucion tiene un efecto beneficioso sobre el tiempo de fraguado total. Ademas, se observa que la mayor reduccion en el tiempo de fraguado total se logro para el Ejemplo 2.3, en el que se habfa sustituido con gelatina 5 % del eter de celulosa del Ejemplo 2.1.

Sin embargo, la comparacion del Ejemplo 2.1 con los Ejemplos 2.2 y 2.4, que incorporaron gelatina en una cantidad aditiva al eter de celulosa incluido en el Ejemplo 2.1, demuestra que la reduccion en el tiempo de fraguado observado en los Ejemplos 2.3 y 2.5 no se demostro cuando la gelatina se incorporo en un mortero seco, ademas de la cantidad deseada de eter de celulosa.

Ademas, los ensayos de resistencia adhesiva a la traccion como se detallaron anteriormente se realizaron en cada formulacion, cuyos resultados se muestran en la Tabla 6 a continuacion.

Tabla 6

Los datos en la Tabla 4 indican que la estabilidad del producto no se afecta adversamente tras el almacenamiento en condiciones normales, calidas o de agua por la sustitucion, o de hecho adicion, de 5 o 10 % de MHEC incluido en una composicion de control con gelatina. De hecho, la comparacion del Ejemplo 2.1 con 2.2 a 2.5 sugiere que dicha incorporacion de gelatina puede de hecho dar como resultado un ligero aumento en la estabilidad del producto, demostrando la mayor mejora las composiciones en las que se ha sustituido con gelatina una porcion de MHEC.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para proporcionar una composicion de cemento modificada que tiene una elevada resistencia al deslizamiento y/o un tiempo de fraguado reducido en comparacion con una composicion de cemento que comprende desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable y eter de celulosa soluble en agua en una cantidad especificada X, en donde la cantidad especificada es desde 0,1 hasta 1,0 por ciento en peso, comprendiendo dicho metodo:

a) formar un mortero seco que comprende:

i. cemento;

ii. desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable;

iii. eter de celulosa soluble en agua en una cantidad de X menos Y; y

iv. uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones en una cantidad total Y, en donde Y es desde 0,02X hasta 0,30X;

y

b) combinar dicho mortero seco con agua para formar una composicion de cemento modificada;

en donde todos los pesos se basan en el peso seco total de dicha composicion de cemento,

y en donde dicho polvo de polfmero redispersable comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de vinilo-etileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas.

2. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde dicho cemento se selecciona del grupo que consiste en cemento Portland, cemento Portland-escoria, cemento Portland-humo de sflice, cemento Portland-puzolana, cemento Portland-esquistos calcinados, cemento de alto horno, cemento puzolanico, cemento compuesto, cemento de aluminato calcico y sus combinaciones.

3. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho cemento esta presente en una cantidad no inferior a 10 por ciento en peso.

4. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho eter de celulosa soluble en agua es una alquilhidroxialquilcelulosa, una hidroxialquilcelulosa, una alquilcelulosa o una mezcla de las mismas.

5. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho eter de celulosa tiene un grado de viscosidad de desde 1000 hasta 500.000 mPa s, medido como una disolucion acuosa a 2 % a 20 °C usando un viscosfmetro de tubo Ubbelohde.

6. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cantidad total de eter de celulosa y aditivo presente en dicha composicion de cemento modificada es desde 0,1 hasta 0,5 por ciento en peso, basado en el peso seco total de dicha composicion.

7. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho aditivo es gelatina.

8. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde Y es desde 0,05X hasta 0,10X.

9. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho mortero seco comprende ademas no menos de 10 por ciento en peso de uno o mas materiales de conglomerado.

10. Un mortero seco que comprende cemento, desde 1 hasta 10 por ciento en peso de polvo de polfmero redispersable, eter de celulosa soluble en agua y uno o mas aditivos seleccionados de gelatina, bentonita y sus combinaciones, para su uso en un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho mortero seco comprende 0,1 a 1,0 por ciento en peso, basado en el peso total de dicho mortero seco, de una mezcla que consiste en eter de celulosa en combinacion con gelatina y/o bentonita, en donde la relacion de peso entre eter de celulosa y gelatina y/o bentonita es desde 49:1 hasta 7:3, y en donde dicho polvo de polfmero redispersable comprende un homopolfmero de acetato de vinilo, un copolfmero de acetato de vinilo-etileno, un copolfmero de estireno-butadieno o sus mezclas.