ES2713192T3 - Composición hidráulica para la realización de calzadas - Google Patents
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Abstract
Composición hidráulica para la realización de calzadas, en particular para la restauración de las calzadas que comprende: - un aglutinante hidráulico que comprende un cemento, - de 0,18% a 0,35% de un superplastificante, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho superplastificante un polímero ramificado que comprende por lo menos una cadena colgante que tiene una función terminal de tipo fosfonato o fosfato, y - de 0,25% a 2% de un acelerador de fraguado, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho acelerador de fraguado una sal de calcio, presentando dicha composición hidráulica una relación agua/cemento superior a 0,38 y estrictamente inferior a 0,45.
Description
DESCRIPCION
Composicion hidraulica para la realizacion de calzadas.
La presente invencion se refiere al campo de la realizacion de calzadas.
Mas particularmente, la presente invencion tiene por objeto una composicion hidraulica para la realizacion de calzadas, en particular para la restauracion de las calzadas.
Se entiende por restauracion, la operacion de obras publicas que consiste en retirar la totalidad o parte de la capa de rodamiento de una calzada para sustituirla por una nueva capa de rodamiento.
Es conocido construir unas calzadas a base de recubrimiento bituminoso, por ejemplo de grava-bitumen.
El recubrimiento bituminoso presenta la ventaja de adquirir rapidamente desde su compactacion unas resistencias a la compresion.
Asf, el recubrimiento bituminoso se utiliza frecuentemente para la restauracion de una calzada.
Sin embargo, bajo algunas tensiones de fluencia o de cizallamiento, el recubrimiento bituminoso puede ser sometido a unos mecanismos de degradacion, en particular en la formacion de rodadas de las capas rodamiento de la calzada.
Estas tensiones son provocadas por el apoyo y las fricciones de las ruedas sobre la calzada, en particular en las fases de frenado, de aceleracion y en curvas.
Asf, la formacion de rodadas es particularmente preponderante en las calzadas de cruces giratorios en las que la trayectoria es curva y/o las fases de frenado y de aceleracion son mas importantes.
De esta manera, la formacion de rodadas sobre las calzadas realizadas a base de recubrimiento bituminoso es tan marcada como elevadas son las temperaturas, teniendo la viscosidad del recubrimiento tendencia a disminuir con el aumento de la temperatura.
Asf, la utilizacion del recubrimiento bituminoso permite una restauracion rapida de una calzada, pero puede necesitar una frecuencia de mantenimiento relativamente mas elevada con respecto a la utilizacion de otros materiales, en particular el hormigon.
Es conocido realizar calzadas de hormigon, en particular las calzadas de cruces giratorios, para paliar el problema de la formacion de rodadas relacionada con la utilizacion de recubrimiento bituminoso.
El hormigon fresco es transportado desde la central de hormigon hacia las obras con la ayuda de camionesmezcladores.
El hormigon fresco puede ser vertido a continuacion sobre el suelo en un encofrado y despues esparcido y compactado con la ayuda de una regla vibratoria.
Segun una variante, el hormigon fresco puede ser vertido en la tolva de una maquina de encofrado deslizante o la tolva de un acabador.
El acabado de la capa de rodamiento se realiza, por ejemplo por barrido, con el fin de crear un estado de superficie cuya adherencia es compatible con la circulacion de vetuculos sobre la calzada.
Segun las recomendaciones profesionales citadas en la obra “Chaussees en beton - Guide technique, 2000, LCPC/SETRA” una calzada puede ser reabierta a la circulacion cuando su resistencia a la compresion es por lo menos de 20 MPa, determinada segun el procedimiento de ensayo descrito en la norma NF EN 12390-3 de abril de 2012.
Los hormigones utilizados actualmente alcanzan una resistencia a la compresion de por lo menos 20 MPa al cabo de algunos dfas.
En consecuencia, los hormigones utilizados actualmente provocan un tiempo de indisponibilidad de la calzada que puede alcanzar varios dfas frente a un dfa para el recubrimiento bituminoso.
Se conocen unos hormigones ligeros (WO 2014/072533) que pueden convenir entre otros para revestir carreteras.
Tambien es conocido utilizar unos hormigones de fraguado rapido para la construccion de edificios (WO 2011/131904).
Estos hormigones o morteros de fraguado utilizan unos aglutinantes hidraulicos de fraguado y endurecimiento rapidos. Los hormigones que utilizan este tipo de aglutinantes en sus composiciones, una vez realizados, adquieren unas resistencias mecanicas importantes a corto plazo.
Estos hormigones son unos hormigones fluidos o auto-nivelantes (o auto-compactantes) y tienen una trabajabilidad de una hora mmimo a dos horas maximo.
Tienen preferentemente una resistencia a la compresion de por lo menos 1 MPa 4 horas despues del amasado para los hormigones fluidos y de por lo menos 1 MPa 5 horas despues del amasado para los hormigones autonivelantes (o auto-compactantes), y de por lo menos 12 MPa 24 horas despues del amasado.
La trabajabilidad de los hormigones fluidos se mide por la altura de hundimiento con el cono d Abrams, o valor de “slump”, segun el procedimiento de ensayo descrito en la norma NF EN 12350-2 de abril de 2012.
Este procedimiento de ensayo permite clasificar los hormigones segun varias clases de hundimiento que van de S1 a S5 en funcion del valor del hundimiento.
Se estima que un hormigon es fluido cuando el valor del hundimiento es de por lo menos 150 mm, preferentemente por lo menos 180 mm, lo cual corresponde a la clase de hundimiento S4.
La trabajabilidad de los hormigones auto-nivelantes (o auto-compactantes) se mide generalmente a partir del diametro de esparcido o “slump flow” segun el procedimiento de ensayo descrito en la norma NF EN 12350-8 de noviembre de 2010.
Este procedimiento de ensayo permite clasificar los hormigones segun varias clases de esparcido que van de F1 a F6 en funcion del valor del diametro de esparcido.
Se estima que un hormigon es auto-nivelante (o auto-compactante) cuando el valor de este esparcido es superior a 620 nm (y en general inferior a 800 mm), lo cual corresponde a la clase de esparcido F6.
La consistencia de estos hormigones fluidos o auto-nivelantes (o auto-compactantes) no permite su utilizacion en una calzada.
En particular, este tipo de hormigones fluidos o auto-nivelantes (o auto-compactantes) son incompatibles con la utilizacion de una maquina de encofrado deslizante o la utilizacion de un acabador.
Por otro lado, no es posible conferir una pendiente a estos hormigones fluidos o auto-nivelantes (o autocompactantes).
Asf, el objetivo buscado segun la presente invencion consiste en formular una composicion hidraulica lista para su uso que presenta una consistencia no fluida en las clases de hundimiento S1, S2 o S3, que conviene para su utilizacion en la obra, mantenida durante por lo menos los 90 primeros minutos, y que permite alcanzar una resistencia en compresion de por lo menos 20 MPa 24 horas despues del amasado a 20°C, preferentemente 18 horas despues del amasado a 20°C o tambien 14 horas despues del amasado a 20°C, una resistencia de por lo menos 20 MPa 24 horas despues del amasado a 10°C, y una resistencia de por lo menos 20 MPa 12 horas despues del amasado a 30°C.
Se entiende por “lista para su uso” una composicion hidraulica suministrada en el estado fresco que no necesita modificaciones de su composicion en la obra.
En particular, los adyuvantes son incorporados en el momento de la elaboracion de la composicion hidraulica en la central de hormigon y no en la obra.
La elaboracion de dicha composicion hidraulica resulta tan diffcil por cuanto que se trata de realizar una composicion hidraulica acelerada y por lo tanto con una trabajabilidad limitada.
Con este fin, la presente invencion se refiere a una composicion hidraulica para la realizacion de calzadas, en particular para la restauracion de calzadas que comprende:
- un aglutinante hidraulico que comprende un cemento,
- de 0,18% a 0,035% de un superplastificante, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho superplastificante un polfmero ramificado que comprende por lo menos
una cadena colgante que tiene una funcion terminal del tipo fosfonato o fosfato, y
- de 0,25% a 2% de un acelerador de fraguado, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho acelerador de fraguado una sal de calcio,
presentando dicha composicion hidraulica una relacion masica agua/cemento superior o igual a 0,38 y estrictamente inferior a 0,45.
Esta composicion hidraulica permite paliar el problema de la formacion de rodadas relacionada con la utilizacion de recubrimiento bituminoso.
En efecto, el hormigon no esta sometido a un mecanismo de degradacion tal como la formacion de rodadas. Por otro lado, las calzadas de hormigon presentan varias ventajas con respecto a las calzadas de recubrimiento bituminoso, en particular en terminos de resistencia a la formacion de rodada, de durabilidad y de coste de mantenimiento.
Una composicion hidraulica comprende generalmente un aglutinante hidraulico y agua, eventualmente unos granulados y eventualmente unos adyuvantes, por ejemplo diferentes de los descritos anteriormente. Las composiciones hidraulicas incluyen al mismo tiempo las composiciones en el estado fresco y en el estado endurecido, por ejemplo una lechada de cemento, un mortero o un hormigon.
Los granulados utilizados en las composiciones segun la invencion incluyen arena o arenas y gravas definidas segun la norma NF EN 12620-A1 de junio de 2008.
Mediante la expresion “aglutinante hidraulico” se entiende segun la presente invencion, cualquier compuesto que tiene la propiedad de hidratarse en presencia de agua y cuya hidratacion permite obtener un solido que tiene unas caractensticas mecanicas. El aglutinante hidraulico puede ser un cemento segun la norma “cemento” NF EN 197-1 de abril de 2012.
Un cemento comprende generalmente un clinker y sulfato de calcio. El clinker puede ser en particular un clinker Portland.
Un clinker Portland se obtiene por clinkerizacion a alta temperatura de una mezcla que comprende piedras calcareas y, por ejemplo, arcilla. Por ejemplo, es un clinker tal como se define en la norma NF e N 197-1 de abril de 2012.
Generalmente se co-tritura un clinker Portland con sulfato de calcio para dar un cemento. El sulfato de calcio utilizado incluye yeso (sulfato de calcio deshidratado, CaSO4'2H2O), el semi-hidrato (CaSO4' 1/2H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro, CaSO4) o una de sus mezclas. El yeso y la anhidrita existen en el estado natural. Es posible utilizar tambien un sulfato de calcio que es un sub-producto de algunos procedimientos industriales. El cemento es, por ejemplo, un cemento Portland de tipo CEM I segun la norma “Cemento” NF EN 197-1 de abril de 2012, preferentemente que pertenece a la clase de resistencia 42,5N, 42,5R, 52,5N o 52,5R segun esta misma norma.
El cemento tambien puede ser un cemento de tipo CEM II, CEM III, CEM IV o CEM V segun esta misma norma. El cemento puede comprender tambien por lo menos una adicion mineral.
Las adiciones minerales son, por ejemplo, lechadas (por ejemplo tales como se definen en la norma NF EN 197 1 de abril de 2012, parrafo 5.2.2), pouzolanas naturales o artificiales (por ejemplo tales como se definen en la norma NF EN 197-1 de abril de 2012, parrafo 5.2.3), cenizas volantes (por ejemplo tales como se definen en la norma NF EN 197-1 de abril de 2012, parrafo 5.2.4), esquistos calcinados (por ejemplo tales como se definen en la norma NF EN 197-1 de abril de 2012, parrafo 5.2.5), adiciones minerales a base de carbonato de calcio, por ejemplo piedras calcareas (por ejemplo tal como se define en la norma NF EN 197-1 de abril de 2012, parrafo 5.2.6) , humos de sflice (por ejemplo tales como se definen en la norma NF EN 197-1 de abril de 2012, parrafo 5.2.7) , metacaolines o sus mezclas.
Asf, la invencion se refiere a una composicion hidraulica que comprende un aglutinante hidraulico que comprende un cemento, un superplastificante espedfico cuya proporcion esta definida en una gama determinada en peso seco con respecto al cemento, un acelerador que comprende una sal de calcio cuya proporcion esta definida en una gama determinada en peso seco con respecto al cemento, y que presenta una relacion agua/cemento definida tambien en una gama determinada.
La combinacion de los diferentes componentes de la composicion hidraulica en las diferentes gamas
reivindicadas asi como una relacion agua/cemento determinada permiten conferir a la composition hidraulica obtenida una consistencia no fluida en las clases de hundimiento S1, S2 o S3 que convienen para su utilization en obras, mantenida durante por lo menos los 90 primeros minutos, y que presenta una resistencia en compresion que puede alcanzar por lo menos 20 MPa 24 horas despues del amasado a 20°C, preferentemente 18 horas despues del amasado a 20°C o tambien 14 horas despues del amasado a 20°C, una resistencia de por lo menos 20 MPa 24 horas despues del amasado a 10°C y una resistencia de por lo menos 20 MPa 12 horas despues del amasado a 30°C.
Por consiguiente, la utilizacion de una composicion hidraulica de este tipo permite reducir considerablemente el tiempo de indisponibilidad de la calzada con respecto a las soluciones realizadas en hormigon actuales.
Ademas, este tiempo de indisponibilidad de la calzada se acerca al tiempo de indisponibilidad generado por la solucion realizada en recubrimientos bituminosos.
Una consistencia en la clase de hundimiento S1 permite la aplicacion de la composicion hidraulica sobre la calzada mediante una maquina de encofrado deslizante o un acabador.
Una consistencia en la clase de hundimiento S2 o S3 permite la aplicacion de la composicion hidraulica sobre la calzada con la ayuda de una regla vibrante.
Estos diferentes dispositivos de realization permiten obtener un buen satinado de superficie pero tambien conferir una pendiente a la calzada de hormigon, lo cual no es posible con un hormigon fluido.
Estas consistencias y una trabajabilidad de este tipo se obtienen en particular gracias a la utilizacion de una adyuvantacion espetifica, en particular un superplastificante.
Este superplastificante esta presente en la composicion hidraulica en unas cantidades que pueden variar de 0,18% a 0,35% en peso seco con respecto al cemento.
Mediante el termino “superplastificante” se entiende un adyuvante de alta reduction de agua que, a consistencia constante, permite reducir en mas de 12% la cantidad de agua necesaria para la realizacion de un hormigon. Un superplastificante presenta una action fluidificante en la medida en la que, para una misma cantidad de agua, se aumenta la trabajabilidad del hormigon en presencia del superplastificante.
El superplastificante utilizado en la composicion hidraulica segun la invention comprende un polimero ramificado que comprende por lo menos una cadena colgante que presenta una funcion terminal de tipo fosfonato o fosfato. Esta funcion terminal de tipo fosfonato o fosfato de por lo menos una cadena colgante del superplastificante permite que esta cadena colgante enganche los granos de cemento.
Mas precisamente, el superplastificante comprende por lo menos un compuesto organico (I) que es un compuesto organico (I) hidrosoluble o hidrodispersable, que comprende por lo menos un grupo aminodi(alquilenfosfonico) y por lo menos una cadena polioxialquilada, o por lo menos una sal del compuesto (I), respondiendo dicho compuesto (I) a la formula:
en la que:
• R es un atomo de hidrogeno o un grupo hidrocarbonado monovalente, saturado o no, que comprende de 1 a 18 (incluidos) atomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroatomos: preferentemente, R es un atomo de hidrogeno o un grupo hidrocarbonado monovalente, saturado o no, que comprende de 1a 4 atomos de carbono;
• 50% a 100% de los Ri son el etileno, 0 a 50% de los Ri son el propileno y 0 a 5% de los eventuales otros Ri son parecidos o diferentes entre si y representan un alquileno tal como el butileno, el amileno, el octileno o el ciclohexeno, o un arileno como el estireno o el metilestireno; estos Ri contienen eventualmente uno o varios heteroatomos;
• Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 18 (incluidos) atomos de carbono y eventualmente uno o varios heteroatomos; preferentemente Q es un grupo hidrocarbonado que comprende de 2 a 12 (incluidos) atomos de carbono, mas preferentemente de 2 a 6 (incluidos) atomos de carbono, aun mas
preferentemente representa el etileno o el propileno;
• A es un grupo alquilideno que comprende de 1 a 3 (incluidos) atomos de carbono: preferentemente A representa el grupo metileno;
• los Rj son parecidos o diferentes entre s^ y se pueden seleccionar de entre:
• el grupo A-PO3H2, teniendo A el significado citado anteriormente,
• y el grupo:
en el que B designa un grupo alquileno que comprende de 2 a 8 (incluidos) atomos de carbono: preferentemente, B representa el etileno o el propileno y A tiene el significado citado anteriormente; • "n" es un numero entero comprendido entre 20 y 250, limites incluidos;
• "r" es el numero de los grupos (R-O(Ri-O)n] llevados por el conjunto de los Rj;
• "q" es el numero de los grupos [R-O(Ri-O)n] llevados por Q;
• la suma "r+q" es como maximo igual a 3;
• "y" es un numero entero igual a 1 o 2.
Preferentemente, el superplastificante utilizado segun la presente invention no comprende monomeros vinflicos carboxflicos como se ilustra mediante los ejemplos siguientes que no permiten obtener una buena consistencia de la composition hidraulica.
Segun un aspecto de la invencion, el numero de cadenas colgantes es inferior o igual a tres.
La composicion hidraulica comprende tambien un acelerador de fraguado que comprende una sal de calcio. Segun un aspecto de la invencion, la sal de calcio comprende un nitrito de calcio, un nitrato de calcio o sus mezclas.
La sal de calcio esta presente en la composicion hidraulica en unas cantidades que pueden variar de 0,26% a 2% en peso seco con respecto al cemento.
La composicion hidraulica tambien puede comprender otros adyuvantes para composicion hidraulica, en particular un agente arrastrador de aire, un agente viscosante, un retardador, un inertizante de las arcillas, por ejemplo uno de los descritos en las normas NF EN 934-2 de agosto 2012, NF EN 934-3 de octubre 2012 o NF EN 934-4 de agosto 2009.
Los inertizantes de las arcillas son unos compuestos que permiten reducir o prevenir los efectos nefastos de las arcillas sobre las propiedades de los aglutinantes hidraulicos. Los inertizantes de las arcillas incluyen los descritos en los documentos WO 2006/032785 y WO 2006/032786.
Por otro lado, el experto en la materia es capaz de seleccionar los diferentes valores de cada componente en cada gama reivindicada en funcion de las caracteristicas buscadas de la composicion hidraulica y de las condiciones climaticas.
Asi, cuanto mas grande sea la proportion de superplastificante en la gama reivindicada, mas aumentara el hundimiento y por lo tanto mas tendera la composicion hidraulica hacia una clase de hundimiento S3.
Asimismo, cuanto mas grande sea la proporcion de acelerador en la gama reivindicada, mas precoz sera la hidratacion de la composicion hidraulica, lo cual permite obtener mas rapidamente unas resistencias a la compresion.
Por supuesto, la adquisicion rapida de las resistencias a la compresion se realiza en detrimento de la trabajabilidad.
Asimismo, un aumento de la relacion agua/cemento tendera a retrasar la adquisicion de estas resistencias en beneficio de la trabajabilidad.
Tambien es conocido que un aumento de temperatura acelera el proceso de hidratacion de una composicion hidraulica y por lo tanto disminuye su trabajabilidad.
As^ un aumento de temperatura en la elaboracion de la composicion hidraulica puede ser compensada por el aumento de la proteccion de superplastificante y la disminucion de la proporcion de acelerador.
A la inversa, una disminucion de temperatura en la elaboracion de la composicion hidraulica puede ser compensada por la disminucion de la proporcion de superplastificante y el aumento de la proporcion de acelerador.
Por otro lado, los hormigones para calzadas deben responder tambien a unas exigencias particulares, en particular en funcion de su exposicion al entorno tal como se precisa en la norma NF EN 206-1 que data de diciembre de 2012.
En particular, una calzada sometida a unos ciclos de hielo/deshielo debe comprender un mmimo de 4% de aire ocluido.
Asf, segun un aspecto de la invencion, la composicion hidraulica comprende de 0,001% a 0,1% de un agente arrastrador de aire, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, y preferentemente de 0,001% a 0,06%.
La presencia de agente arrastrador de aire en las proporciones citadas permite incorporar un mmimo de 4% de aire ocluido en la composicion hidraulica segun la region en la que debe ser vertido el hormigon de manera que se satisfaga la exigencia de la norma NF EN 206-1 que data de diciembre 2012.
A priori, el hecho de tener que obtener unas resistencias elevadas a corto plazo esta en contradiccion con la exigencia normativa de tener que incorporar como mmimo 4% de aire ocluido para poder resistir a los ciclos de hielo/deshielo.
La presente invencion permite gestionar el compromiso entre la cantidad de aire ocluido impuesta por la norma NF EN 206-1 que data de diciembre de 2012 y la resistencia a la compresion de la composicion hidraulica.
La presencia de un agente arrastrador de aire permite tambien conferir a la composicion hidraulica una buena resistencia al descascarillado debido al hielo en presencia de sales de desescarchado.
Los agentes arrastradores de aire son unos adyuvantes que arrastran y estabilizan un numero elevado de microburbujas de aire, repartidas uniformemente en la masa de la composicion hidraulica y que subsisten despues del endurecimiento de la composicion hidraulica.
Al contrario de las burbujas de aire ocluidas, las burbujas de aire arrastradas intencionalmente son extremadamente pequenas (de 10 a 500 |im).
Estas burbujas no estan mtimamente unidas y uniformemente repartidas en la pasta, siendo la pasta definida como la mezcla de aglutinante hidraulico, de agua y de aire.
Segun un aspecto de la invencion, el agente arrastrador de aire comprende un acido graso sulfonico, un acido graso carboxflico o sus mezclas.
Un acido graso carboxflico arrastra mas rapidamente aire que un acido graso sulfonico.
Sin embargo, la cantidad de aire arrastrada por un acido graso carboxflico satura mas alla de una cierta cantidad de aire arrastrado.
Un acido graso sulfonico es mas soluble que un acido graso carboxflico, lo cual le permite finalmente poder arrastrar una cantidad de aire superior a la que puede ser arrastrada por el acido graso carboxflico.
Una calzada puede ser clasificada tambien segun el trafico de vehmulos sufrido.
Esta clasificacion esta definida en la norma “calzadas en hormigon de cemento” NF P98-170 que data de abril de 2006 y se basa en una estimacion del numero de camiones que circula por dfa y por sentido de circulacion en la calzada.
Segun la clase de trafico de la calzada, se utilizaran preferentemente unas gravas machacadas para aumentar la
adherencia entre los neumaticos del vefnculo y la calzada en lugar de gravas rodadas.
En los dos casos, se puede considerar un tratamiento de superficie para aumentar la adherencia entre los neumaticos y la calzada, por ejemplo por ranurado, por barrido, granallado.
Unos ejemplos, que ilustran la invencion sin limitar su alcance de proteccion, se describiran a continuacion. Aunque la invencion haya sido descrita en relacion con unos ejemplos particulares de realizacion, es evidente que no esta limitada a ellos de ninguna manera y que comprende todos los equivalentes tecnicos de los medios descritos, as^ como sus combinaciones.
Ejemplos
En los diferentes ejemplos siguientes, los porcentajes estan expresados en porcentajes masicos.
La denominacion D/d tal como se define en la norma NF EN 12620+A1 se precisa en las diferentes tablas para las arenas y las gravas utilizadas.
Ejemplo 1: Seleccion del superplastificante y definicion de los componentes de la composicion hidraulica Unos ensayos de consistencia en una composicion hidraulica se han realizado a 20°C con cinco superplastificantes diferentes, entre los cuales:
- superplastificante 1 comercializado bajo el nombre Optima 203, y que comprende unos polfmeros de la familia qmmica de los policarboxilatos polialcoxilados (PCP),
- superplastificante 2 comercializado bajo el nombre Advaflow 450, y que comprende unos polfmeros de la familia qmmica de los PCP,
- superplastificante 3 comercializado bajo la marca Omega 135, y que comprende mayoritariamente unos polfmeros de la familia qmmica de los PCP,
- superplastificante 4 comercializado bajo la marca Optima 100, y que pertenece a la familia qmmica de los fosfonatos. Este superplastificante es un polfmero ramificado que comprende por lo menos una cadena colgante que tiene una funcion terminal de tipo fosfonato o fosfato.
La composicion hidraulica utilizada para ensayar cada uno de estos cuatro superplastificantes comprendfa unos cementos procedentes de las cementeras del Teil, una adicion mineral con un relleno calcareo de superficie espedfica de 0,8 m2 por gramo y procedente de la cantera de Saint Beat, unos granulados que proceden de las canteras de La patte y de Brefauchet asf como uno de los cuatro superplastificantes a ensayar.
La cantidad de los componentes utilizados para cada una de las cuatro composiciones hidraulicas ensayada se resume en la tabla 1 siguiente, salvo que se especifique de otra manera, los valores estan expresados en kilogramos por metro cubico de composicion hidraulica:
Tabla 1: Formulas de las diferentes composiciones hidraulicas ensayadas
El porcentaje indicado en la ultima lmea de la tabla 1 indica la proporcion en peso seco de superplastificante
utilizada en la composicion hidraulica.
Estos ensayos se realizaron segun el modo de realizacion siguiente:
- introducir arena y gravas en el amasador,
- poner en marcha el amasador,
- introducir en 30 segundos agua de prehumectacion equivalente a 5% de la masa de granulado, siendo esta cantidad de agua suprimida de la cantidad de agua de amasado,
- amasar durante 30 segundos,
- dejar reposar durante 4 minutos,
- con el amasador parado, introducir cemento y eventualmente relleno en 1 minuto,
- amasar durante 1 minuto,
- introducir en 30 segundos agua de amasado que comprende el adyuvante, manteniendo el amasado, - amasar durante 2 minutos, y
- detener el amasador.
El amasador utilizado es de la marca Permat modelo ZK50HE. Comprende una pala movil descentrada que gira a 60 rpm en una cuba que gira a su vez en el mismo sentido a 40 rpm. La velocidad diferencial entre la pala movil descentrada y la cuba crea el cizallamiento. El cizallamiento esta amplificado por una pala fija fijada sobre el borde de la cuba y devuelve el producto sobre la pala movil descentrada.
Las mediciones de hundimiento se realizaron despues segun la norma NF EN 12350-02 de abril de 2012. La prensa utilizada es de la marca 3R y del modelo Quantris.
Los resultados de estos ensayos estan reunidos en la tabla 2 siguiente, estando los valores indicados expresados en cm:
Tabla 2: Resultados de los ensayos de hundimiento con varios superplastificantes
Estos resultados han permitido constatar que las composiciones hidraulicas C1, C2 o C3 presentan un mal mantenimiento de reologfa. Este mal mantenimiento de reologfa no permitfa garantizar una consistencia compatible con una utilizacion en una calzada.
Solo la composicion hidraulica C4 que utiliza el superplastificante 4 comercializado por la compama Chryso bajo el nombre comercial de Chryso® Fluid Optima 100 presentaba un valor de hundimiento a 90 minutos e incluso a 120 minutos que se acercaba mas a la consistencia de partida a 5 minutos, lo cual confena a la composicion hidraulica una consistencia compatible con los objetivos de consistencia buscados para una utilizacion sobre una calzada.
Este superplastificante se vende en forma lfquida, la ficha tecnica proporcionada por el fabricante precisa que la cantidad de extracto seco para este superplastificante es igual a 31% ± 1,5%. A partir de este superplastificante, se realizaron varias formulas diferentes de composicion hidraulica.
Ejemplo 2: Formulaciones de amasadas de control
Los ensayos del ejemplo 2 han tenido por objetivo por un lado definir un intervalo de valores para la proporcion de superplastificante en la composicion hidraulica, pero han tenido tambien como objetivo por otro lado definir un intervalo de valores para el acelerador del tipo sal de calcio y para la relacion agua/cemento.
Las composiciones hidraulicas realizadas utilizan diferentes cementos y rellenos as ^como diferentes granulados. Los cementos utilizados proceden de la cementera Lafarge du Teil para el cemento de tipo CEM I 52.5R, de la cementera Lafarge du Havre para el cemento de tipo CEM I 52.5N y de la cementera Lafarge de Kujawy en Polonia para el cemento de tipo CEM I 42.5R.
Las caractensticas tecnicas de cada uno de estos cementos se resumen en la tabla 3 siguiente:
Tabla 3: Caractensticas tecnicas de los cementos utilizados
Los rellenos calcareos, cuando se utilizan, proceden de la cantera Lafarge de Saint Beat o bien estan comercializados por la comparMa Saint-Hilaire bajo la marca Filafluid®.
Los granulados utilizados en las composiciones hidraulicas proceden por su parte de las canteras Lafarge de La Patte, de la Petite Craz o de Yssingeaux.
Los granulados utilizados en las composiciones segun la invencion incluyen arena o arenas y gravas definidos segun la norma NF EN 12620-A1 de junio de 2008.
Cada granulado esta caracterizado por dos cifras: la primera corresponde a “d” tal como se define en la norma NF P 18-545 de septiembre de 2011 y la segunda corresponde a la “D” tal como se define en la norma NF P 18-545 de septiembre de 2011.
El acelerador utilizado esta comercializado por la comparMa Sika® bajo el nombre comercial Set 02.
El arrastrador de aire utilizado esta comercializado por la comparM a BASF® bajo el nombre comercial MAsterAir 104 o por la comparM a Chryso® bajo el nombre comercial Chryso®Air G100.
Se elaboraron varias formulaciones de amasadas de control (T1 a T5) a partir de la totalidad o parte de estos diferentes componentes segun un protocolo parecido al utilizado anteriormente para la seleccion del superplastificante.
Como no se conoce de antemano la proporcion de aire contenida inicialmente en la composicion hidraulica, la cantidad de los componentes de la composicion hidraulica ha sido determinada inicialmente para una proporcion de aire teorica igual a 2%.
Una medicion de la proporcion de aire al aerometro se realiza a T=60 minutos, y despues las cantidades de los componentes de la composicion hidraulica se reajustaron a continuacion mediante calculo en funcion del valor real de proporcion de aire que se ha medido.
Estas formulaciones de amasadas de control se presentan en la tabla 4 siguiente:
Tabla 4: Formulaciones de amasadas de control
El agua eficaz Eeff es el agua requerida para la hidratacion de un aglutinante hidraulico y la fluidez de una composicion hidraulica en el estado fresco.
El agua eficaz y su modo de calculo se discutan en la norma EN 206-1/CN de diciembre de 2012, pagina 17, parrafo 3.1.30.
A partir de esta tabla 4, se ha podido observar que:
- la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T1 utilizaba una proporcion de superplastificantes en peso seco con respecto al cemento que era igual a 0,07%, mientras que la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,84% y que la relacion E/C era igual a 0,42,
- la composicion hidraulica segun la formulacion de control T2 utilizaba una proporcion de acelerador de
fraguado en peso seco con respecto al cemento igual a 3,37%, mientras que la proporcion de superplastificante en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,31% y que la relacion e/c era igual a 0,41,
- la composicion hidraulica segun la formulacion de control T3 utilizaba una proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento que era igual a 2,43%, mientras que la proporcion de superplastificante en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,29% y que la relacion E/C era igual a 0,38,
- la composicion hidraulica segun la formulacion de control T4 utilizaba una relacion E/C de 0,356, mientras que la proporcion de superplastificante en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,31% y que la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,50%, y que - la composicion hidraulica segun la formulacion de control T5 utilizaba una proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento que era igual a 2,43%, mientras que la proporcion de superplastificante en peso seco con respecto al cemento era igual a 0,25% y que la relacion E/C era igual a 0,38.
La tabla 5 siguiente muestra los resultados de los ensayos de hundimiento obtenidos para las formulaciones de amasadas de control T1 a T5 de la tabla 4:
Tabla 5: Resultados sobre las amasadas de control 1 a 5
Los valores de resistencia a la compresion se obtuvieron siguiendo el procedimiento de ensayo descrito en la norma NF EN 12390-3 de abril de 2012.
La tabla 4 ha mostrado que para la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T1 para la cual la proporcion de superplastificante con respecto al cemento era inferior al lfmite inferior de la gama reivindicada y para la cual la proporcion de acelerador y la relacion R/C estaban en las gamas reivindicadas no era suficientemente fluida y se alejaba de una consistencia de tipo S1 o S2 buscada.
Asimismo, la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T2 para la cual la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento era superior al lfmite superior de la gama reivindicada mientras que la proporcion de superplastificante y que la relacion E/C estaban en las gamas reivindicadas presentaba una trabajabilidad demasiado corta y una resistencia en compresion demasiado baja, lo cual se alejaba de las prestaciones buscadas.
Asimismo, la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T3 para la cual la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento era superior al lfmite superior de la gama reivindicada mientras que la proporcion de superplastificante y que la relacion E/C estaban en las gamas reivindicadas presentaba una superfluidificacion y se alejaba de una consistencia de tipo S1 o S2 buscada. Asimismo, la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T4 para la cual la relacion E/C era inferior al lfmite inferior de la gama reivindicada mientras que la proporcion de superplastificante en peso seco con respecto al cemento y la proporcion de acelerador de fraguando en peso seco con respecto al cemento estaban en las gamas reivindicadas presentaba un mal mantenimiento de reologfa, lo cual hada de esta composicion hidraulica diffcil de manipular.
Asimismo, la composicion hidraulica segun la formulacion de amasada de control T5 para la cual la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento era superior al lfmite superior de la gama reivindicada mientras que la proporcion de superplastificante y que la relacion E/C estaban en las gamas reivindicadas presentaba un mal mantenimiento de reologfa al cabo de 90 minutos.
Ejemplo 3: Formulaciones de amasadas segun la invencion
Se elaboraron varias formulaciones de amasadas de composiciones hidraulicas segun la invencion (F1 a F18) a una temperatura de 20°C a partir de la totalidad o parte de los diferentes componentes presentados anteriormente y segun un modo de realizacion parecido al que se habfa utilizado anteriormente para la seleccion del superplastificante.
Estas formulaciones de amasadas segun la invencion se presentan en las tablas 6A y 6B siguientes:
Tabla 6A: Formulaciones de composicion hidraulica segun la invencion
Tabla 6B: Formulaciones de composicion hidraulica segun la invencion
En todas estas formulaciones, la proporcion de superplastificante y la proporcion de acelerador de fraguado en peso seco con respecto al cemento, asf como la relacion E/C estan todas comprendidas en las gamas reivindicadas.
Todas estas formulaciones comprenden un mmimo de 4% de aire ocluido y son por lo tanto conformes a la exigencia de la norma NF EN 206-1 que data de diciembre de 2012.
Las tablas 7A y 7B siguientes muestran los resultados de los ensayos de hundimiento y de resistencia mecanica obtenidos para las formulaciones de amasada segun la invencion F1 a F18 de las tablas 6A y 6B.
Tabla 7A: Resultados para las formulaciones de amasadas F1 a F8 segun la invencion
Tabla 7B: Resultados para las formulaciones de amasadas F9 a F17 segun la invencion
Las tablas 7A y 7B muestran que todas las formulaciones F1 a F18 presentan una resistencia en compresion de mas de 20 MPa a 24 horas a 2o°C. Las formulaciones F1, F2 y F13 presentan una resistencia en compresion de mas de 30 MPa a 18 horas a 20°C e incluso a 16 horas para la formulacion F13.
La formulacion F17 presenta una resistencia en compresion de 20 MPa a 12 horas a 20°C.
Ademas, estas formulaciones confieren a la composicion hidraulica una consistencia de tipo S1, S2 o S3 y una trabajabilidad entre 10°C y 30C que permite su utilizacion en la obra.
Claims (9)
1. Composicion hidraulica para la realizacion de calzadas, en particular para la restauracion de las calzadas que comprende:
- un aglutinante hidraulico que comprende un cemento,
- de 0,18% a 0,35% de un superplastificante, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho superplastificante un polfmero ramificado que comprende por lo menos una cadena colgante que tiene una funcion terminal de tipo fosfonato o fosfato, y
- de 0,25% a 2% de un acelerador de fraguado, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, comprendiendo dicho acelerador de fraguado una sal de calcio, presentando dicha composicion hidraulica una relacion agua/cemento superior a 0,38 y estrictamente inferior a 0,45.
2. Composicion hidraulica segun la reivindicacion 1, en la que el numero de cadenas colgantes es inferior o igual a tres.
3. Composicion hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la sal de calcio comprende un nitrito de calcio, un nitrato de calcio o sus mezclas.
4. Composicion hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el cemento comprende un cemento Portland de tipo CEM I segun la norma “Cemento” NF EN 197-1 de abril de 2012.
5. Composicion hidraulica segun la reivindicacion 4, en la que el cemento Portland de tipo CEM I pertenece a la clase de resistencia 42,5N, 42,5R, 52,5N o 52,5R segun la norma “Cemento” NF EN 197-1 de abril de 2012.
6. Composicion hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el cemento comprende por lo menos una adicion mineral.
7. Composicion hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende de 0,001% a 0,1% de un agente arrastrador de aire, porcentaje expresado en peso seco con respecto al cemento, y preferentemente de 0,001% a 0,06%.
8. Composicion hidraulica segun la reivindicacion 7, en la que el agente arrastrador de aire comprende un acido graso sulfonico, un acido graso carboxflico o sus mezclas.
9. Utilizacion de una composicion hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 a 8, siendo la composicion del tipo listo para su uso y presentando una consistencia no fluida en las clases de hundimiento S1, S2 o S3 segun la norma “Hormigon” NF EN 206-1 de diciembre de 2012, para la realizacion de calzadas, en particular para la restauracion de calzadas.
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