Concreto Polimérico

Bienvenidos
Ing. Amando Padilla Ramirez
Ing Gilberto Galindo Castro
Ing. Luis Miguel Morelos
Gilberto Contreras
Materiales
M
t i l compuestos
t en la
l
construcción
Concretos Poliméricos
Concretos Poliméricos
Concretos Poliméricos
Concretos Poliméricos
• El concreto polimérico es un material compuesto con
material compuesto con propiedades tales que le permiten ser usado en
permiten ser usado en muchos casos como un sustituto de los concretos Portland normales.
Que es el Concreto Polimérico?
Es una mezcla de: Resinas poliméricas (poliéster, acrílicas, epóxicas, furánicas)
Cargas minerales ( arenas, cuarzos, carbonatos, sílicas)
Fibra de vidrio
Que permite un rápido curado y alta resistencia mecánica mínima absorción
resistencia mecánica, mínima absorción de agua
Concreto
Polimérico
Resina
(Catalizador,
acelerador, etc.)
Cargas
(Arena Silca,
Marmolina,
Carbonate de
Calcio)
Refuerzos
Aditivos
(Fibra de Vidrio,
Varilla, etc.)
(Pigmentos,
humectantes, etc.)
Si ilit d
Similitud con concreto Portland
t P tl d
Concreto Polimérico
• Resina
• Cargas (arena,talco, carbonato de calcio)
• Catalizador
• Fibras
Concreto Portland
• Cemento
• Arenas y gravas
• Agua
Refuerzos (varillas)
• Refuerzos (varillas)
• Ventajas Ventajas
– Alta resistencia mecánica
– Alta resistencia al rayado
Alta resistencia al rayado
– Alta resistencia al agua
– Alta resistencia química
Alta resistencia química
– Alta resistencia a UV
– Impermeable
Soporte para equipos eléctricos
Soporte para equipos eléctricos
• Bajo peso especifico
• Alta resistencia mecánica. Resistencia a la flexión y tensión son y
superiores a la del concreto
• Alta resistencia química a ácidos, álcalis y otros elementos corrosivos
• Baja absorción de humedad. Menos 1% (ASTM D‐570) • Resistente al impacto. (ASTM D‐2444)
• Estable bajo condiciones de congelación
Comparación con concreto normal
Comparación con concreto normal
Característica
Concreto de
Cemento
2200-2400
Concreto
Polimérico
1500-2400
Resistencia. Compresión Kg/cm2
51-611
509-1528
Resistencia Tensión Kg/cm2
Resistencia.
11-74
153-560
Módulo elástico x106 Kg/cm2
0.05-0.40
0.10-0.45
R i t
Resistencia
i all C
Corte
t K
Kg/cm
/ 2
8491
8.4-9.1
45 6 49 2
45.6-49.2
Resistencia. Ciclos
C
Congelamiento/descongelamiento
l i t /d
l i t
(Ciclos / % perdida peso)
750/25
1600/0
Peso Volumétrico Kg/m
g 3
Aplicaciones
p
• Construcción y y
vivienda
• Industria química
Industria química
• Procesamiento de alimentos
• Ingeniería minera y Ingeniería minera y
civil
Ductos
Drenado
d
A li i
Aplicaciones • TTubería por vaciado b í
i d
vertical y vibrado entre dos moldes
dos moldes.
• Que son empleadas para el manejo de aguas
el manejo de aguas agresivas (aguas negras, desechos químicos)
desechos químicos)
D t
Ductos y tubos
t b
Puede ser usado para fabricar o reparar tuberías
Las tuberías de concreto, se vacían verticalmente dentro de moldes metálicos usando vibración para la p
óptima compactación de acuerdo a los estándares de vaciados de concreto hidráulico.
CARACTERÍSTICAS
Tuberías rígidas resistentes a al corrosión ampliamente usadas en estructuras de manejo li
t
d
t t
d
j
de aguas de desecho Las tuberías son económicamente viables por su bajo mantenimiento
viables por su bajo mantenimiento en la industria del manejo de aguas industriales y de desecho, fosos colectores, secciones estructurales y l t
i
t t l
en la Industria minera
Resistencia a solventes y Químicos
Concreto
Polimérico
Cemento Portland
Agua
Ok
Permeable
Gasolina
Ok
Permeable
Aceite Hidráulico
Ok
Permeable
Sosa cáus
cáustica)
ca)
Ok
Corroe
Ácidos
Ok
Corroe
Sales terreas
Ok
O
Corroe
Co
oe
Aplicaciones Eléctricas
Aplicaciones
Eléctricas
asilantes de bajo y alto voltaje
Pisos industriales
sos dust a es
• Losetas para piso
• Pisos industriales
Pi
i d
i l
– Automotrices
– Estampado
– Químicos
– Electromecánicos
• Sistemas de reparación rápidos
Reparaciones
Retiro de concreto dañado
Cámara atacada por sulfatos
Aplicación de concreto polimérico
Paredes reparadas
R
Reparaciones
i
Antes Después
Relleno de juntas
Montajes de estructuras
Reparación de grietas
Reparaciones
Tiempo de curado de 1 hora dependiendo del temperatura del ambiente y de las superficies
temperatura del ambiente y de las superficies
Ot as ap cac o es
Otras aplicaciones
• Partes resistentes a la corrosión
• Soportes de postes
• Soportes para Cabinas eléctricas
• Soportes para señalizaciones de tránsito
Construcción
Fachadas
Alfeizar de ventanas
Alfeizar de ventanas
/ Wall claddings
Industria sanitaria
Coc as y ta jas
Cocinas y tarjas
Sopo tes de aqu a a
Soportes de maquinaria
Otras aplicaciones
Escultura del gorila plateado en g
p
concreto polimérico para el Zoológico londinense.
Donde usar el Concreto Polimérico
Donde usar el Concreto Polimérico
• Debido
Debido a un costo mayor que el cemento a un costo mayor que el cemento
Portland, los concretos poliméricos deben ser usados solo en aplicaciones en los cuales los d
l
li i
l
l l
altos costos sean justificados por:
– Propiedades superiores, mecánicas químicas
– Menor costo de mano de obra
Menor costo de mano de obra
– Menor requerimiento de energía durante el proceso y manejo
proceso y manejo. Debido a sus propiedades el concreto polimérico p p
p
tiene múltiples aplicaciones en nuestros días:
• Producción
Producción de productos prefabricados para sistemas de drenado de productos prefabricados para sistemas de drenado
y alcantarillado en puentes
• Producción de canales, conductos de desagüe, registros del Producción de canales, conductos de desagüe, registros del
drenaje y de tanques industriales,
q
p
• Producción de tanques industriales para electrólisis de materiales no ferrosos
• Producción de producción de los registros y canales de drenado de aguas residuales industriales agresivas, y tanques de almacenaje para sustancias corrosivas, e.g. los ácidos, bases.
• Recubrimientos de alta resistencia química en ductos, cámaras, etc.
Variables de Formulación de los V
i bl d F
l ió d l
Concretos Poliméricos
Concretos Poliméricos
Ti
Tipo y contenido de:
t id d
z Resina (poliéster, epóxica)
Resina (poliéster, epóxica)
z Cargas (arenas, talcos, etc.)
z Refuerzos (fibras de vidrio, carbón)
z Catalizador Catalizador
Importancia de la resina
• La resina, funciona como aglutinante o matriz, d b d
debe de:
– mojar y adherir las cargas, j y
g
– proteger al concreto del medio ambiente, evitando la absorción de agua y
evitando la absorción de agua y – ser capaz de transferir la carga a los agregados.
Tipos de resina en los Concretos Poliméricos
Tipos de resinas más usuales
Tipos
de resinas más usuales
z Poliéster
z Epóxica (
)
z Acrílica (PMMA)
z Furánicas
Concreto
Furano
Epoxi
Poliéster
PMMA
0
50
100
150
200
Resistencia a la Compresión MPa
250
Características de las Resinas más Características
de las Resinas más
comunes Resina
Poliéster isoftálica
Poliéster Ortoftálica
Mezclas con DCPD
Epóxica
p
Características
Resistencia a sistemas
corrosivos.
Uso generales
generales, buenas
propiedades mecánicas
Baja viscosidad mayor
capacidad de carga
Alta resistencia mecánica y a la
corrosión
Características de las resinas poliéster en los Características
de las resinas poliéster en los
concretos poliméricos
Resina
Características
Aplicaciones
Poliéster
Relativamente fuerte,
buena adhesión a otros
materiales, buena
resistencia química y al
congelamiento,
l i
pero
alto encogimiento en el
proceso
proceso.
Debido a su bajo
costo,, ampliamente
p
usado en paneles
para edificios públicos
y comerciales,
i l
pisos,
i
tubería, escaleras, y
otras aplicaciones de
vaciado.
Ca acte st cas de as es as
Características de las resinas
•Las resinas son formuladas tomando en
cuenta las necesidades del usuario final.
•Son resilentes, promovidas, no tixotrópicas,
formuladas para usarse con varias cargas en la
fabricación de concreto polimérico y productos
similares.
similares
Selección de resinas
Selección de resinas
• R
Resulta importante no solo las propiedades lt i
t t
l l
i d d
mecánicas y químicas de la resina, Sino también la Sino
también la
viscosidad y capacidad de
capacidad de incorporación de cargas.
cargas
• Resina Ortoftalica:
A596‐07
• Resina Ortoftalica Modificada A834‐PP‐
08A
• MI21BG Resina isoftálica
Resina Ortoftálica A596‐07
Resina Ortoftálica A596‐07
• Alta aceptación de carga.
• Tiempos de gelado y curado apropiados para tener altos índices de productividad
índices de productividad.
• Buen desarrollo de dureza
• Buena resistencia al impacto
Buena resistencia al impacto
• Exotermia controlada que permite evitar estrellamientos en p
procesos de alta productividad.
p
• En ciclos normales de producción generalmente no requieren post‐curado.
Resina Ortoftálica A596‐07
• El compuesto polimérico fabricado presenta buena p
p
p
resistencia al intemperismo.
j
g
• Baja absorción de agua.
• Resistencia química moderada en ambientes alcalinos o ácidos.
• En ambientes donde los requerimientos de resistencia a la corrosión son elevados se sugiere contactar al g
representante de ventas para solicitar asistencia técnica.
Selección de cargas
Selección de cargas
• La carga tiene dos efectos importantes, L
i
d
f
i
– Uno en la resistencia mecánica y – El otro en la cantidad de resina requerida debido a la absorción de resina por parte de la carga.
la absorción de resina por parte de la carga. • Mi
Mientras menor sea la absorción, menor será t
l b
ió
á
la cantidad de resina requerida y el costo será menor. A834 PP 08A O M difi d , A834‐PP‐08A Orto Modificada
Presenta las mismas características que la A‐596‐07 con las siguientes variantes: ¾
Las resinas Orto‐Modificadas generalmente son mas eco ó cas
económicas
¾
Menor viscosidad con alto contenido de sólidos. ¾
Color ámbar, mas obscuro que una Ortoftalica.
A834‐PP‐08A Orto Modificada
• Las resinas Orto Modificadas por su composición química tienden a atacar los desmoldantes y pegarse
química tienden a atacar los desmoldantes y pegarse a los moldes de PRFV, por lo cual es recomendable usarla en moldes de caucho de silicón (RTV)
usarla en moldes de caucho de silicón (RTV).
• Si se usa en Moldes de PRFV se recomienda primero realizar una serie de pruebas con su desmoldante
realizar una serie de pruebas con su desmoldante, antes de iniciar producción.
Consumo de Resina Poliéster en el Concreto Polimérico
Concreto Polimérico
• El
El nivel de resina en una formulación típica nivel de resina en una formulación típica
varia entre 12% y 18%.
• Estos niveles pueden subir o bajar según lo p
g g
eficiente de la compactación de los agregados o la fluidez requerida.
Tipos de Cargas de los concretos poliméricos
p
g
p
• Además de arenas, se emplean :
d á d
l
Gravas, carbonatos, talcos, silicas, granito, cuarzo, cerámicas, microesferas de vidrio, y cargas metálicas.
táli
• Generalmente, los materiales sólidos no absorbentes pueden ser usados en b b t
d
d
como cargas
Selección de las Cargas
Selección de las Cargas
En la selección de una carga, se debe considerar las l
l
ó d
d b
d
l
siguientes características
•Bajo costo, disponibilidad •Facilidad de mojado Buena adhesión
ilid d d
j d
dh ió
•Baja
Baja abrasividad
abrasividad
•Baja absorción de aceite
Alta Resistencia química
•Baja absorción de humedad Alta estabilidad térmica
Efecto del tipo de Carga en las Propiedades de Concretos poliméricos
Propiedades de Concretos poliméricos
Variables:
z Tipo de carga
Tipo de carga
z Tamaño y distribución de partícula
z Grado de compactación (factor de Grado de compactación (factor de
empaquetamiento
Selección de cargas
Selección de cargas
• El factor de empaquetamiento está involucrado también con el cantidad de resina
involucrado también con el cantidad de resina ya que esta deberá de llenar los huecos entre las partículas
las partículas. • Por lo que mientras mayor sea el factor de empaquetamiento, menor será la cantidad de resina.
Factor de empaquetamiento
Factor de empaquetamiento
En un sistema de un solo tamaño
de partículas , el volumen
ocupado por las esferas es del 60
al 64% del volumen de
empaquetamiento
Por lo
l que alrededor
l d d de
d un40%
40%
corresponde a huecos entre las
partículas
í l
Factor de empaquetamiento
La forma de incrementar el
factor de empaqueta-miento
es empleando
p
al menos
sistemas binarios de
p
partículas.
Si se emplean sistemas
terciarios o ccuaternarios
aternarios el
factor de empaquetamien-to
se incrementa
incrementa.
Factor de empaquetamiento
Obviamente, si el
tamaño de la partícula
fina es más pequeña, la
densidad de
empaquetamiento se
i
incrementa
t .
Factor de empaquetamiento
Factor de empaquetamiento
Densidad de empaquetamiento teórico y experimental
para sistemas mono, bi, ter y cuaternarios
Com Malla
C
M ll Diá
Diáme- Rel
R l
Fracc
F
potro Diáme- en Vol
nente
tros
de
huecos
1
0.5050 316
45.3
2
14
0.0610
38
37.5
3
60
0.0110
7
37.5
4
400 0.0016
1
42.5
X1
Composición
X2
X3
Densidad de empaque %
E
i
t l
X4 Calculado
C l l d Experimental
1.000
0.726 0.274
0.647 0.244 0.109
0.607 0.230 0.102 0.061
60.5
85.9
94.2
97.5
58
80
89.2
95.1
Beneficios
• El incrementar el factor de empaquetamiento a permitido reducir la cantidad de resina, en el concreto.
Mezcla típica de agregados
Mezcla típica de agregados
Composición %
Arena Malla 6
Diámetro
medio mm
1.67
Polvo de mármol grueso
1.19 a 0.83
38%
Arena malla 30
0.58
19%
Carbonato de calcio malla
325
0 043
0.043
11%
32%
Resistencia a la compresión de concretos poliméricos (kg/cm2)
li é i
(k / 2)
Ventajas de los concretos poliméricos
•Debido
Debido a los componentes naturales es un material a los componentes naturales es un material
favorable al medio ambiente, los desechos pueden ser usados nuevamente en el proceso de producción,
usados nuevamente en el proceso de producción, •Buena adherencia a los materiales de la construcción (acero, concreto tradicional), •Buena capacidad de amortiguar las vibraciones, debido a la resina contenida en el material, •Posibilidad para obtener superficies muy lisas que garantizan muchos usos prácticos, Ventajas de los concretos poliméricos
•Posibilidad para diseñar acabados y colores específicos.
os b dad pa a d se a acabados y co o es espec cos
•Alta durabilidad del color y alta resistencia a la radiación UV), •Resistencia a cambios climáticos y factores atmosféricos •Tiempos de instalación cortos •Fácil de perforar, l y cortar con sierras de diamante •Alta resistencia a la abrasión (comparable con granito).
Al
i
i l b ió (
bl
i )
Costos y tiempos de proceso
Composición del costo del concreto polimérico
Composición del costo del concreto polimérico
Ventajas y desventajas del Concreto Polimérico
• Los
Los tiempos de procesos del concreto polimérico son tiempos de procesos del concreto polimérico son
cortos. – Generalmente de 8 a a 10 veces menores que los del concreto Portland.
• Los costos son generalmente mayores, aunque en algunos casos bajo las mismas condiciones de g
j
resistencia mecánica pueden ser menores que los del cemento Portland.
Tiempo de Proceso (tapa de registro)
p
( p
g
)
Operación
Concreto Polimérico
Concreto Portland
Minutos
Horas
Minutos
Horas
Preparación molde
15
0.25
15
0.25
Mezclado
15
0 25
0.25
15
0 25
0.25
Desmolde
40
0.67
120
2.0
Curado
70
1.17
2880
48.0
140
2.33
3030
50.5
Total
Costo unitario (mismo espesor de tapa)
Costo unitario (mismo espesor de tapa)
Concreto
polimérico
Concreto
Portland
4187
1100
100
100
Indirectos
35
35
Mano de obra
33
707
4355
1942
Costo primo
Proceso
Total
Costo unitario (misma resistencia mecánica)
(
)
Concreto
C
t
polimérico
Concreto
C
t
Portland
2094
1100
100
100
35
35
Mano de obra
32.7
707.0
Total
2261
1942
C
Costo
primo
Proceso
Indirectos
Porque usar Concreto Polimérico
• Costo efectivo. Largo tiempo de vida y bajo costo de mantenimiento
i i
• Reduce costos de instalación. No requiere de equipos especiales
• Por su alta resistencia química • Por su baja permeabilidad
Procesos
• Batch (mecánico o manual)
Batch (mecánico o manual)
• Continuo Proceso
El proceso de mezclado no difiere sustancialmente del p
proceso de mezclado del concreto Portland.
• Pesar componentes
• Vaciar la resina, • Mezclar con la resina las cargas iniciando por la mas fina hasta la mas gruesa
hasta la mas gruesa
• Finalmente mezclar el catalizador y
• Vaciar y compactar (vibrar) y esperar curado
Vaciar y compactar (vibrar) y esperar curado
Resina
Adicionar
Pigmentos
g
y
aditivos
Agitar
Agregar las mallas
intermedias..,,
Después las mas
grandes
Agitar
g
Agitar
g
Agregar la malla
mas fina.
Vaciar a molde (s)
Agregar
Catalizador
Agitar
Procesos
• Por lote
Por lote
– De concreto
– Tanque de mezclado
– Olla de mezclado con brazo esclavo
• Vaciado Continuo
Vaciado Continuo
– Equipos de dosificación continua
i
De 5 a 300 kg/min.
Concretos Poliméricos Ligeros
Concretos Poliméricos Ligeros
Uso de micro esferas de Uso
de micro esferas de
cristal de boro silicato
Carga Ligeras
Carga Ligeras •
•
•
•
Tipos de microesferas
Propiedades de micro esferas
Ventajas y limitaciones
Ventajas y limitaciones
Aplicaciones
Mas fuertes más ligeras
Mas fuertes más ligeras
Efecto en el peso específico
2.5
Grano grueso
Micro esfera
Micro esfera
Pesso específico
o
2
1.5
1
05
0.5
0
52%
62%
% en vol de carga
Efecto de las micro esferas en propiedades mecánicas
Efecto de micro esfera en concreto polimérico
Efecto de micro esfera en concreto polimérico
Gracias!!