ES2213188T3 - Procedimiento para la fabricacion de una pieza moldeada, prensa para realizar el procedimiento y pieza moldeada fabricada segun el procedimiento. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE UNA PIEZA PREFORMADA PARTIENDO DE COMO MINIMO UNA MEZCLA COMPUESTA DE AL MENOS ARENA, ARIDOS, CEMENTO Y AGUA. LA INVENCION PROPONE QUE LOS COMPONENTES, QUE FORMAN UNA MEZCLA GRANULADA, SE PRENSEN CON PRESIONES DE VALORES MINIMOS DE 5 KN/CM2 PARA OBTENER LA PIEZA PREFORMADA. OBJETO DE LA INVENCION ES ADEMAS UNA PRENSA PARA LLEVAR A CABO EL PROCEDIMIENTO. FINALMENTE SE PROCEDERA A PROTEGER LA PIEZA RESULTANTE DE DICHO PROCEDIMIENTO.

Description

Procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada, prensa para realizar el procedimiento y pieza moldeada fabricada según el procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada a partir, por lo menos, de una mezcla, cuyos componentes son, por lo menos, arena, áridos, cemento y agua, según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el sector de la construcción, en el sentido más amplio, así como en la industria de materiales refractarios, se fabrican productos combinados con el cemento en un procedimiento de moldeo de hormigón, ya sea mediante la compactación por vibración o mediante la aplicación de una presión de moldeo en una magnitud de 2 kN/cm^{2}.

Con la ayuda de aceleradores de fraguado o de agentes retardadores, pueden realizarse ajustes en la tecnología de fabricación. Generalmente, el tiempo de endurecimiento y de secado hasta el transporte de las piezas esta comprendido entre 10 horas y 15 horas.

El contenido en agua, con respecto a la cantidad de cemento agregada, resulta de una importancia crucial. Precisamente, durante el transcurso del proceso de fraguado y de endurecimiento, el agua reacciona con el cemento. De esta manera se forman las llamadas fases de hidratos, es decir, los productos de reacción químicos y mineralógicos que proporcionan resistencia y dureza al material de hormigón. En general, para llegar a una reacción completa, especialmente del cemento, se trabaja con un contenido en agua superior al estequiométrico. Además, durante la compactación por sacudidas y vibración, este elevado contenido en agua, y con ello la consistencia de la masa que lo acompaña proporciona, en la compactación por sacudidas y vibraciones, una buena compactibilidad de la masa. Además, para la resistencia y la dureza del material de hormigón resulta decisiva la combinación de los componentes minerales gruesos en la matriz aglutinante, la cual resulta del cemento. Por otro lado, los costes de compra de la materia prima se reducen cuanto menor sea el contenido de cemento, es decir, cuando exista menos matriz aglomerante. Dicho de otro modo, un ahorro en el contenido de cemento lleva a unos valores tecnológicos de ensayo no satisfactorios. Por lo demás, la compactación por sacudidas y por vibraciones favorece la tendencia a la sedimentación. Además, mediante la tecnología convencional antes descrita, los materiales con un tamaño de partícula menor a los 2 mm (diámetro) no llegan a compactarse a una densidad y a una resistencia en verde suficiente. Por último, cuando se utiliza la tecnología convencional antes mencionada con respecto a la estabilidad dimensional, pero especialmente con respecto a la calidad de la superficie de los componentes, se deben reducir las expectativas demasiado elevadas.

En el caso del proceso de sacudidas o vibraciones, se trata de tecnologías de compactación con un enorme desgaste mecánico. Además, las piezas moldeadas de hormigón fabricadas mediante este proceso, después del moldeo, y debido a la consistencia de la masa, no se pueden sacar con instalaciones de extracción. Más bien, éstas tienen que endurecerse, en primer lugar, poniéndose sobre una plancha, para que posteriormente sean liberadas del contenido en agua sobre-estequiométrico en una cámara secadora.

Otro inconveniente del mencionado proceso de compactación convencional por sacudidas o vibraciones consiste en el nivel de ruido extremo.

Además, por el documento GB 10 48 047 se describe un proceso para la fabricación de ladrillos, en el cual se comprime una mezcla plástica de arena y cemento mediante una prensa hidráulica y, a continuación, el producto intermedio obtenido de esta forma es endurecido a una presión intensa y en un ambiente húmedo. En el caso del proceso descrito en el documento FR 23 07 627, que sirve para la fabricación de productos de cemento de resistencia elevada, en primer lugar se prehidrata el cemento, a continuación es moldeo y comprimido en un molde, y finalmente es endurecido en un depósito húmedo.

La presente invención tiene como base el objetivo dar a conocer un procedimiento del tipo descrito primeramente, mediante el cual, con un método de coste reducido y sin una gran contaminación acústica, se puedan fabricar piezas moldeadas con una alta resistencia y una alta dureza, así como con una buena estabilidad dimensional y una buena calidad de superficie, de manera que el procedimiento será llevado a cabo sin tiempos de espera.

Según le invención, el objetivo planteado se consigue mediante el perfeccionamiento señalado en la parte característica de la reivindicación 1 del procedimiento conocido.

En otros términos, la presente invención tiene como base la idea de que, mediante el descenso del contenido en agua hasta un valor determinado, en el que la mezcla está suelta, los procedimientos de fabricación conocidos por la tecnología de secado a presión pueden ser aplicados a materiales de construcción aglutinado por cemento. De esta manera, la presente invención se basa en el conocimiento paradójicamente sencillo por el que, mediante la compresión de una mezcla suelta, con la presión de preferentemente al menos 5 kN/cm^{2}, el contacto entre el cemento y el agua, o bien entre la fase aglomerante y el material de grano grueso, es muy intenso. Debido a ello, las reacciones de fraguado y el enmasillado del sistema pueden desarrollarse de una forma considerablemente más sencilla y más intensa, con lo que, y de manera especial, la cantidad de componentes de materias primas de costes extremadamente altos, como el cemento, puede ser reducida, sin tener que asumir ninguna disminución de la dureza y de la resistencia.

La flexibilidad en la tecnología de prensado permite la representación de unos cuerpos moldeos geométricamente exigentes, los cuales no pueden ser fabricados mediante la tecnología convencional inicialmente descrita. Puesto que el contenido en agua se reduce hasta tal punto que la mezcla permanece suelta, el agua existente puede reaccionar con el cemento de forma completa e inmediata (con ayuda de la presión aplicada), por lo que no resulta necesario ninguna fase de tratamiento posterior, ya sea fraguado, almacenamiento intermedio o secado.

Las presiones de compactación específicas de las prensas hidráulicas de valor hasta 25 kN/cm^{2}comprimen las mezclas adecuadamente sueltas, sin vibraciones ni sacudidas ejercidas, en piezas moldeadas con una resistencia en verde alta.

La alta presión de compactación, preferentemente al menos de 5 kN/cm^{2},conduce a un contacto profundo de todos los componentes de la mezcla. De manera especial, la unión de cemento y agua y la distribución en el compuesto de moldeo compactado son tan intensas que, aún en el caso de que exista un bajo contenido en cemento, pueden alcanzarse altas resistencias. Debido a ello, se ahorra de forma considerable en los costes. La resistencia a la compresión en frío de las piezas moldeadas, fabricadas mediante el procedimiento según la invención, alcanza unos valores que no pueden alcanzarse mediante la tecnología convencional o mediante unas presiones de compactación inferiores.

La resistencia en verde de las piezas moldeadas inmediatamente después del prensado es tan alta que resulta posible retirarlas de la prensa mediante un robot y depositarlas sobre unas paletas sin problema alguno. Las resistencias en verde permiten un apilamiento de las piezas moldeadas hasta de siete capas, lo que en el caso del procedimiento utilizado hasta el momento no era posible debido a las resistencias insuficientes.

Los valores de densidad de las piezas moldeadas que se alcanzan mediante el procedimiento según la invención se encuentran por encima de aquellas que han sido fabricadas mediante prensas por vibraciones o sacudidas. En el caso de los componentes de grano grueso, las porosidades se sitúan por debajo del 1%. Estos valores no pueden alcanzarse con los procedimientos convencionales y conducen a resistencias a las heladas equivalentes a las de las piedras naturales. Los componentes de grano fino, los cuales no pueden fabricarse de forma convencional, pueden comprimirse sin ningún problema mediante el procedimiento según la invención. De esta manera, en primer lugar, pueden fabricarse de esta forma arenas mediante un aglomerante de cemento. En conjunto, la calidad de superficie de las piezas moldeadas siguiendo el procedimiento según la invención es notablemente mejor que los procedimientos conocidos.

En el caso de las compactaciones por sacudidas, a menudo se depositan componentes de grano fino y líquidos sobre la superficie de los cuerpos moldeos. Según la presente invención, y debido a la consistencia suelta de la mezcla, dichas sedimentaciones no son posibles antes de la compresión ni tampoco durante la compresión.

En el caso de las piezas moldeadas, fabricadas según el procedimiento convencional, después de la compresión, surgía a veces una deformación de las piezas moldeadas. Pero dado que según la invención el contenido en agua se reduce al mínimo y, debido a los mejores valores de resistencia, el contenido en cemento también puede ser reducido, en el caso del procedimiento de fabricación según la invención no se observan dichos efectos. Más bien mediante la técnica de mando precisa de las prensas modernas, las piezas moldeadas de compresión elevada pueden fabricarse con una alta precisión dimensional.

El procesamiento de la mezcla en un estado en el que queda suelta, es decir, con poca agua, hace innecesario cualquier proceso de secado que tenga lugar después del proceso de fraguado. La gran resistencia en verde de las piezas moldeadas permite endurecimiento al aire libre, sin tomar ninguna precaución especial. De hecho, justo después del proceso de compresión, las piezas moldeadas no sólo pueden ser paletizadas sino que también pueden ser transportadas. Pueden ahorrarse los pasos de producción importantes tales como son el almacenamiento intermedio y el secado final. Ello conlleva una mayor ganancia de espacio y tiempo. Además de ello, los costes se reducen de forma equivalente.

Por consiguiente, los sistemas de cambio rápido de molde en las prensas de alta presión hacen posible una producción y una distribución realizadas en un tiempo ajustado.

Debido a que, en el caso del procedimiento de fabricación convencional, se producía un ruido considerable, resultaban necesarios dispositivos de protección contra el ruido así como un diseño especial de las cimentaciones debido a las oscilaciones. Puesto que, de acuerdo con el procedimiento según la presente invención, no se introduce ningún tipo de vibración u oscilación, dichas precauciones no son necesarias. En este caso, los punzones inferiores fijados, utilizados en la técnica del moldeo a alta presión, ofrecen unas ventajas determinantes.

Los pisones vibradores y los generadores de oscilaciones sufren un desgaste considerable. Por consiguiente, la duración se ve también considerablemente reducida. En este caso, el procedimiento según la presente invención también ofrece la importante ventaja de que los moldes de prensa no están sujetos a ningún desgaste de esta clase.

Según una forma de realización especialmente preferente de la invención, la proporción de la mezcla de agua y cemento es aproximadamente estequiométrica. De esta forma, se garantiza que, por una parte, no se añada demasiado cemento innecesario, por lo que los costes se mantienen más bajos. Por otra parte, se garantiza que el agua agregada reaccione completamente, por lo que no es necesario ningún secado posterior.

Como especialmente ventajoso, y que no es representable en el caso del procedimiento convencional, según la presente invención, se prefiere además que el porcentaje de materias con un tamaño de partícula menor de 2 mm (diámetro) en la mezcla básica ascienda a más de un 40% de la masa total.

De manera especial, en el caso de las preparaciones con grano fino según la invención, puede preverse durante la compresión una fase de desaireación.

Para otra optimización según la invención, resulta preferente que el compuesto de moldeo sea presurizado por depresión, por ejemplo, al vacío, antes de la compresión y/o durante la compresión.

De manera preferente, tiene lugar una carga de un molde de prensa con una zona de menor espesor en comparación con otra zona bajo el reforzamiento del punzón inferior en la zona de menor espesor. De esta manera, se consigue una compactación uniforme de la pieza moldeada a fabricar.

Aparte de esto, según la presente invención resulta preferente que dos o más mezclas sean compactadas de manera consecutiva y por capas en dirección de prensado. De esta manera y a modo de ejemplo, en el interior de la pieza moldeada puede emplearse un material de escaso valor cualitativo o un material que a la vista resulte menos atractivo. Para las aplicaciones arquitectónicas, por ejemplo, por la parte exterior, también puede representarse fácilmente un dibujo superficial o unas composiciones de colores, sin que a su vez se tenga que dar la forma correspondiente al núcleo situado en el interior. Además, también pueden reproducirse relieves. Especialmente con respecto a los costes elevados de los pigmentos, según esta configuración de la invención resulta posible realizar una producción considerablemente menos onerosa.

Además, al menos una capa de la pieza moldeada puede ser inyectada a presión sin ningún aditivo aglutinante en la capa que se encuentra detrás, siguiendo la dirección de la presión.

La disposición por capas anteriormente descrita también puede realizarse de manera alternativa o adicional en sentido transversal con respecto a la dirección de la presión.

Según la presente invención, una capa de cubrición de la pieza moldeada puede aplicarse como suspensión.

En el caso de que se fabriquen al menos dos piezas moldeadas una atrás de la otra, la presente invención prevé de forma preferente que una desviación en la altura de la pieza moldeada que se fabrica antes que la otra sea calculada con respecto a una altura predeterminada, y la carga para la compresión de la pieza moldeada, a fabricar posteriormente, se realice sobre la base de la carga para la compresión de la pieza moldeada fabricada en primer lugar y de la desviación. Mediante este retroacoplamiento procedente de un resultado de pruebas se ha descubierto un modo muy sencillo de garantizar la precisión de medidas de las piezas moldeadas.

De esta manera, la carga de la pieza moldeada a fabricar posteriormente, así como la carga de la pieza moldeada que se fabrica antes, puede realizarse cuando la desviación se encuentra dentro de un ancho de banda de \pm2% de la altura de la pieza moldeada predeterminada. Esta medida simplifica el procedimiento de fabricación cuando se mantiene un ancho de banda predeterminado, por lo que, en un caso como éste, pueden ahorrarse los pasos de reajuste que serían necesarios. Desde luego, también resultan posibles anchos de banda más o menos amplios.

Una pieza moldeada, fabricada mediante el procedimiento según la invención, puede contener una armadura, la cual se trataría preferentemente de fibras, agujas y/o virutas.

Por otra parte, según la presente invención se prevé preferentemente que al menos una de las superficies de la pieza moldeada del material sea resistente a la abrasión. Puesto que los materiales resistentes a la abrasión son evidentemente más caros que otros materiales, los costes pueden reducirse de tal forma que precisamente sólo una superficie, la que está sometida a unas cargas especialmente intensas, está hecha de un material resistente a la abrasión. Sin embargo, resulta evidente que todo el material utilizado para la pieza moldeada también puede fabricarse para que sea resistente a la abrasión.

Además, según la presente invención, el material puede ser elástico al menos en una de las superficies de la pieza moldeada. Esta configuración resulta especialmente considerable para el lado superior de la pieza moldeada en forma de un elemento constructivo. Sin embargo, también los lados de las piezas que quedan encarados entre sí pueden realizarse elásticos, para poder compensar cualquier eventual desplazamiento. Naturalmente, en este caso también resulta válido que todo el material utilizado para la pieza moldeada pueda ser elástico.

De manera ventajosa, la pieza moldeada contiene productos de desecho y/o reciclables, con lo que pueden tratarse de productos residuales que provienen de plantas incineradoras, cenizas, polvos, etc.

Además, la mezcla también puede contener, como árido, arenas de arcilla gruesa y/o alfahidratos.

Finalmente, en el caso de la pieza moldeada, no sólo puede tratarse de un elemento constructivo sino que también puede ser un recipiente y/o un tubo.

A continuación, la invención se explicará con mayor detenimiento y mediante otros detalles con referencia al dibujo que se adjunta. Mediante éste, muestran:

la figura 1, esquemáticamente, una prensa con un sistema de cambio rápido de molde,

la figura 2, esquemáticamente, una prensa con tres correderas de carga, y

la figura 3, una explicación esquemática del procedimiento durante el levantamiento del punzón inferior.

En el caso de la prensa que muestra la figura 1, con un sistema de cambio rápido de molde, se trata de un sistema de cambio de molde "hydrofast". El sistema contiene una prensa descrita con el numeral (10) con un punzón superior (12), un chasis de molde (14) y un punzón inferior (16).

Este sistema de cambio de molde permite un cambio de molde semiautomático del paquete de molde completo. Para ello, después de soltar el punzón superior (12), el punzón inferior (16) y la bancada del molde (14), todo el paquete del moldeo es empujado delante de la prensa (10) mediante un cilindro hidráulico (18) sobre un caballete de rodadura (20).

La figura 2 muestra una vista en planta, parcialmente seccionada, de una prensa, comercializada por la solicitante bajo la denominación de Sigma 650 ZS. La prensa se designa con el numeral (22). Ésta presenta tres correderas de carga (24), (26) y (28), las cuales pueden desplazarse en los sentidos señalados mediante cada una de las dobles flechas con respecto a la prensa. De esta manera, las correderas de carga sirven para rellenar diferentes masas de cubrición y material base.

La figura 3a muestra una pieza moldeada, la cual posee dos áreas de diferente espesor, es decir, un área delgada (zona A) y un área gruesa (zona B).

La figura 3b muestra esquemáticamente un molde de prensa para la fabricación de la pieza moldeada según la figura 3a.

Cuando el molde de prensa se carga por completo, tal como se representa en la figura 3b, y la compactación siguiente mediante el desplazamiento hacia arriba del punzón inferior en la dirección al punzón superior, se distingue que en el área de la zona (B) tiene lugar una compactación con un factor de 2 : 1, mientras que en la zona (A) el factor de compactación asciende a 3 : 1.

De esta manera, en el caso descrito, para la carga del molde el punzón inferior se levanta en parte, es decir, en la zona (A), hasta la línea de trazos 30 mostrada en la figura 3b. Un compactado subsiguiente del molde lleva en ambas zonas A y B a igual compactación con un factor 2 : 1.

El procedimiento antedicho se describe como "levantamiento del punzón inferior".

Durante la compactación de las piezas moldeadas, no sólo se mantiene una presión fijada previamente, sino que también se controla el trayecto recorrido por el punzón correspondiente para garantizar la precisión de medidas.

Si la presión o el trayecto del punzón no se sitúa en el valor nominal fijado previamente, aunque dentro de unas tolerancias predeterminadas, se produce un ajuste de precisión, de tal manera que se produce otra aproximación al valor nominal. En el caso de unas desviaciones que se establecen fuera de unos márgenes de tolerancia prefijados, se realiza un ajuste aproximado.

La finalización automática del proceso de compactación, después de que el punzón haya recorrido el trayecto prefijado, se designa como "interrupción del trayecto".

Las características de la invención mostradas en la descripción anterior, en las reivindicaciones, así como en el dibujo pueden ser esenciales tanto individualmente como también en cualquier combinación para la realización de la invención en sus diferentes formas de realización.

Claims (10)

1. Procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada que comprende al menos una mezcla, cuyos componentes son, por lo menos, arena, áridos, cemento y agua, caracterizado porque los componentes mezclados para formar una mezcla suelta, a cuyo efecto la porción en la mezcla básica de materias con un tamaño de partículas inferior a los 2 mm de diámetro asciende a más del 40% de la masa total, con un contenido en agua suficiente para una reacción completa del cemento, son compactados para dar lugar a una pieza moldeada mediante unas presiones al menos de 5 kN/cm^{2}que aceleran la reacción inmediata del agua y el cemento.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por una fase de escape de aire mientras se produce la compactación.

3. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una presurización por depresión del compuesto de moldeo antes de la compactación y/o durante la misma.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una prensa con un molde de prensa con un punzón inferior, que se puede levantar, se carga con un producto a granel, caracterizado porque se realiza una carga del molde de prensa con un área (A) de menor grosor comparado con otra área (B) mediante el reforzamiento del punzón inferior en el área (A) de menor grosor.

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos o más mezclas son compactadas de forma consecutiva y por capas que se encuentran una detrás de otra en la dirección de prensado.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque al menos una capa de la pieza moldeada sin ningún aditivo aglutinante se comprime en la capa que se encuentra detrás siguiendo la dirección de prensado.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos o más mezclas son compactadas de forma consecutiva y por capas en sentido transversal con respecto a la dirección de prensado.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una capa de cubrición de la pieza moldeada puede aplicarse como una suspensión.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos dos piezas moldeadas se fabrican una detrás de otra, caracterizado porque una desviación en la altura de la pieza moldeada, que se fabrica antes que la otra, se calcula con respecto a una altura predeterminada, y la carga para la compresión de la pieza moldeada a fabricar posteriormente se realiza sobre la base de la carga para la compresión de la pieza moldeada fabricada en primer lugar y de la desviación.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, caracterizado porque la carga para la compresión de la pieza moldeada a fabricar posteriormente, así como la carga de la pieza moldeada que se fabrica antes, se realiza cuando la desviación se encuentra dentro de un ancho de banda de \pm2% de la altura de la pieza moldeada predeterminada.