Tecnología de Epóxicos
Tecnología de Epóxicos. Una Guía Básica
¿Qué son los Epóxicos?
¿Qué son los epóxicos ? LOS EPÓXICOS ENDURECIDOS SON POLIMEROS HECHOS CON DOS RESINAS QUE SE COMBINAN PARA FORMAR UNA RESINA AÚN MÁS COMPLEJA. ESTE PROCESO SE CONOCE COMO RETICULACIÓN
•La resina de base es mezclada con un endurecedor o Agente Endurecedor para lograr la Reticulación •El epóxico reticulado es muy denso y resistente en sus propiedades químicas,
¿Qué son los epóxicos ? • Los materiales epoxicos tienen 4 características sobresalientes: • Adhesividad y cohesión excepcional • Alta resistencia química y a los solventes • Resistencia térmica al calor seco entre 180-250°F • No tóxicos una vez endurecidos
¿Qué son los epóxicos? • Los epóxicos son resinas termoendurecibles • Cuando se endurecen y se vuelven a exponer al calor no se suavizarán • Otras resinas son llamadas resinas termoplásticas • Las termoplásticas se suavizarán cuando se expongan al calor, y se endurecerán con el frío p.ej. polietileno, vinilos
¿Qué son los epóxicos? • Cuatro tipos comunes de resinas epóxicas: • Bisfenol A – más común, de baja calidad • menor viscosidad, más lento endurecimiento, mayor existencia química, resistencia al calor • Novolacos – multifuncional, más alta densidad en la reticulación, más alta resistencia química, baja resistencia la radiación uv, puede ser quebradizo,se utiliza en recubrimientos • Mezclas de las resinas antes mencionadas – resultan en una combinación de sus diversas propiedades
¿Qué son los epóxicos? •
Cinco tipos comunes de agentes endurecedores de epóxicos:
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Poliaminas alifáticas – proporcionan alta reticulación, buena resistencia química/a los solventes, mas larga vida de envase, moderada flexibilidad. Aminas alifáticas – Mayor resistencia química y térmica. Vida de envase más corta, la relación de mezcla es crítica. Sensible a la humedad Aductores de amina – los más fáciles de trabajar, mayor flexibilidad y tiempo de inducción, moderada resistencia química/a los solventes, pobre resistencia a la radiación UV. Aminas cicloalifáticas – muy comunes, mejor resistencia química/térmica que las poliaminas, menos flexibles, se endurecen a temperaturas tan bajas como 35°F. No las afecta la humedad, buenas para usarse en superficies húmedas. Amido aminas – resistencia químia moderada, resistencia térmica limitada, endurecimiento moderado a lento, mejor flexibiliad que las aminas
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¿Qué son los epóxicos? • Se añaden disolventes a la resina epóxica para modificar sus propiedades; principalmente su viscosidad, flexibilidad y dureza. • Los disolventes se clasifican como: • No reactivos: se mezclan con las resinas, se entrelazan con las moléculas del epóxico pero no se reticulan • Reactivos: Reaccionan con las moleculas epóxicas para reducir la viscosidad y modificar la densidad, incrementando así la flexibilidad
¿Para qué se utilizan los epóxicos? • Anclajes y adhesivos – Alta adhesividad y resistecia ténsil para pernos de anclaje • Agentes adhesivos – Alta adhesividad con el concreto fresco y ya endurecido. • Aglutinante – Para morteros – lechadas – concreto polímero • Recubrimientos Protectores – concreto y acero
¿Para qué se utilizan los epóxicos? • Reparación de grietas – Por gravedad e inyección, perfilado y sellado, sellado de superficies • Revestimientos y Acabados – Para superficies de concreto, pisos de mortero epóxico • Selladores de juntas / Selladores – Horizontales y verticales, acabado de juntas, semi rígido • Pavimento – “Broom & Seed”, sistemas Thin Film
Inyección de Grietas con Epóxico
Inyección de Grieta
Puerto de Inyección Múltiple
Instalación de Mortero Epóxico
Instalación de Lechada Epóxica
Instalación de Mortero Epóxico
Instalación de Acabado Final Epóxico
Acabado con Allanadora Mecánica
Piso Epóxico Tipo “Thin Film”
Piso Epóxico Terminado
Epóxicos VS Poliésteres
Epóxicos VS Poliésteres Epóxico • Bajo encogimiento • Buena resistencia química en general • Fórmulas que toleran la humedad • Buena vida de envase • Buena flexibilidad
Poliéster • Alto encogimiento • Pobre resistencia a las bases • Muy corta vida de envase • Relativamente frágiles • Buena resistencia a los ácidos
Terminología de Epóxicos
Definiciones Definición de Resina Époxica: • Una resina que contiene o contuvo grupos epóxicos (epoxido), principales responsables de su polímerización
Definiciones Definición de Agente Endurecedor • Sustancia que causa la reacción química en la que el sistema de resina fluida se transforma en un sólido
Definiciones Definición de Épóxico Endurecido: • Un epóxico completamente endurecido es aquel en donde uno o más de sus componentes reactivos ha sido completamente consumido • Una tóxico completamente endurecido es aquel que ha alcanzado un nivel aceptable de desempeño en un ambiente o propiedad particular
Definiciones Definición de Vida de Envase de un Epóxico: • Es el tiempo útil de la mezcla. El tiempo que transcurre después de mezclar en el que el material epóxico está en condiciones de ser trabajado apropiadamente
Definiciones Viscosidad: • Es el estado líquido o plástico de resistencia de un material para fluir a una temperatura dada • La medida de la fricción interna de un líquido a una temperatura dada • Generalmente se mide y reporta en unidades IS llamadas centipoise. El IS del agua = 1 (uno) centipoise
Definiciones Viscosidad • Alta Viscosidad (geles)- Parches y anclajes Verticales y aéreos • Viscosidad Media – Anclajes y uniones en general • Baja Viscosidad – inyección de resinas y lechadas
Definiciones Plastodeformación: • La plastodeformación es la deformación del material (epóxico) causado por una carga a lo largo del tiempo • La resistencia a la plastodeformación puede ser incrementada reduciendo la línea de unión del epóxico al concreto y agregando rellenos y agregados
Definiciones Calor de Desviación • Temperatura a la que el epóxico alcanza una desviación arbitraria cuando se sujeta a una carga arbitraria
Endurecimiento de Epóxicos
Endurecimiento de Epóxicos • Dependientes de la masa y la temperatura • La mayoría no endurece efectivamente cuando (reticulación) < 50°F • Altas temperaturas y grandes masas resultan en menor tiempo de endurecimiento, menor vida de envase y tiempo de trabajo • La temperatura de endurecimiento óptima es ~ 65-80°F
Endurecimiento de Epóxicos • El endurecimiento de un epóxico es producto de una reacción química “exotérmica” (que produce calor) • Entre más alta sea la temperatura ambiental más rápido endurecerá, entre más rápido endurezca mayor temperatura tomará el epóxico. • Cuando se incorporan agregados, estos reducen y absorben el calor que genera la reacción
Propiedades de los Epóxicos
Propiedades Importantes de los Epóxicos • Compresivas y Ténsiles – Mucho más resistente que el concreto • Compresivas - 10 - 12,000 psi, (ASTM D- 692) • Ténsiles - comunmente 5 - 7,000 psi, (ASTM D-638) • Permeablidad muy baja, tasas <1.0
Propiedades Importantes de los Epóxicos • Módulo – Alto o Bajo, medida de la rigidez de un material • Módulo Bajo = suave = material tipo mortero de baja resistencia • Módulo Alto = rígido = agente adhesivo de alta resistencia
Módulo • Módulo Bajo – Bueno como mortero epóxico, como pavimento y para uso exterior donde los cambios térmicos y de volumen serán mayores y de gran impacto • Módulo Alto – Bueno para reparar grietas, reparaciones estructurales en interiores, ciclo térmico bajo
Propiedades Importantes de los Epóxicos Rango de epóxicos
Rango del Concreto
• Resistencia a la Compresión 10 - 20,000 psi
• Resistencia a la Compresión 3 - 6,000 psi
• Resistencia Ténsil 1,000 - 13,000 psi
• Resistencia Ténsil 200 - 500 psi
• Resistencia a la Flexión 4 - 20,000 psi
• Resistencia a la Flexión 200 - 1,000 psi
• Expansión Térmica 17 - 50 X 10-6
• Expansión Térmica 3 - 7 X 10-6
Compatibilidad de los Epóxicos con el Concreto
Compatibilidad Epóxicos/Concreto • Los Epóxicos y el Concreto no son Compatibles • Diferencias en respuesta térmica, encogimiento y módulo son las principales causas de problemas • Entre más espeso es el epóxico, más grandes son los efectos en el cambio de volumen • Los efectos son sustancialmente reducidos a través de la formulación del epóxico, masa y el usuario final
Compatibilidad Epóxicos/Concreto
Fig. 3.3 – Una capa de epóxico (b) adherida a un espesor de concreto (a)
Fig. 3.4 – El efecto del incremento de la temperatura en un sistema de epóxico – concreto
Fig. 3.5 – El efecto de la disminución de la temperatura en un sistema de epóxico – concreto
Coefciente térmico x 106 in/in/°F
Epóxico y arena
Concreto
Relación de agregados– aglutinante
Fig. 3.6 – El efecto de cambios en la relación de agregados de arena – aglutinante en un sistema epóxico
Compatibilidad Térmica • Coeficiente lineal de expansión térmica ~ 5 - 8 X que el del concreto (ASTM D 696) • Epóxico sin diluir = 40 - 50 X 10 - 6 in / in / °F • Epóxico activado = 12 - 16 X 10 - 6 in / in / °F • Concreto = 2 - 8 X 10 - 6 in / in / °F • El Epóxico activado y el concreto tienen coeficientes de expansión más cercanos
Compatibilidad Térmica • La incorporación de agregados a los morteros epóxicos disminuye las diferencias en las tasas de expansión térmica, reduciendo la tensión en la linea de adhesión del epóxico al concreto. • Es común encontrar tasas de aglutinantes epóxicos de ~ 4 -7 partes por galón para baja viscosidad y ~ 1.5 -2 partes para geles de alta viscosidad
Epóxicos : Especificaciones y Lineamientos
Sociedad Americana para Pruebas de Materiales ASTM C 881 • ASTM C-881 – Sistemas para Concreto a Base de Resina Epóxica • Una especificación de desempeño, que hace una clasificación de los epóxicos de acuerdo a: • Tipo: I - II - III - IV - V, Uso y Exposición • Grado: 1 - 2 - 3, Viscosidad • Clase: A - B - C, Temperatura Ambiental
Tipos de Acuerdo a ASTM C-881 • Tipo I - Sin capacidad de carga, se adhiere de sólido a sólido • Tipo II - Sin capacidad de carga, se adhiere de sólido a fresco • Tipo III – Recubrimientos antiderrapantes, que soportan tráfico • Tipo IV – Con capacidad de carga, se adhiere de sólido a sólido • Tipo V - Con capacidad de carga, se adhiere de sólido a fresco
Grados de acuerdo a ASTM C 881 • Grado 1 – Baja viscosidad, Agua a Aceite de Motor, Usados para reparación de grietas por inyección/gravedad, morteros (2,000 cps max) • Grado 2 – Viscosidad Media, Almíbar a Miel, Usados para Anclajes y como Adhesivo (2,000 10,000 cps) • Grado 3 – Viscosidad Alta, Gel a Mantequilla de Cacahuate, Usados como Adhesivo Vertical y en Techo
Clases de Acuerdo a ASTM C 881 • Clase A – Aplicación a Temperaturas < 40°F • Clase B - Aplicación a Temperaturas entre 40 - 60°F • Clase C - Aplicación a Temperaturas de 60°F y más altas
ASTM C 881 - Ejemplos Pasta Adhesiva Epóxica, que no se Hunde • Tipo IV ó I • Grado 3 • Clase A, B, o C
ASTM C 881 - Ejemplos Resina Epóxica para Inyección, de Baja Viscosidad • Tipo IV • Grado 1 • Clase B o C
Instutito Americano del Concreto • ACI 503 – Comité de Adhesivos para Concreto (Lineamientos para su Instalación y Uso) 503 R Uso de Compuestos Epóxicos con Concreto 503.1 Adhesividad en Concreto Endurecido, Acero, Madera, Ladrillos y otros Materiales con el Endurecido con Adhesivos Epóxicos Aplicados 503.2 Adhesividad del Concreto Plástico con el Concreto Endurecido
Instutito Americano del Concreto • ACI 503 Comité de Adhesivos para Concreto • 503.3 Producir Propiedades Antiderrapantes en una Superficie de Concreto Utilizando Sistemas Epóxicos • 504.4 Reparación de Concreto con Morteros Epóxico
Mezclado de Epóxicos
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico La relación de mezcla de la base de la resina, “Parte A”, con el endurecedor, “Parte B”, varía de acuerdo a la formulación Las relaciones de mezcla varía de producto a producto, 1:1 a 4:1, o más en algunos casos Se recomiendan variaciones < 2% Entre más alta es la relación, es mayor la necesidad de ser muy precisos en el mezclado
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico Los materiales deben ser llevados a la temperatura adecuada antes de ser mezclados La Base Parte A & y el Compuesto de curado Parte B deben ser mezclados por separado antes de combinarse La mezcla final debe ser homogénea, mostrando un color uniforme, sin rayas Los morteros y lechadas epóxicas deben ser mezcladas hasta que los agregados/arena estén completamente húmedecidos por la resina
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico La mezcla inadecuada de un epóxico puede provocar: • Curado Insuficiente •
Resistencia Reducida
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Resistencia Química Reducida
•
Resistencia Térmica Reducida
• Suavidad en toda la superficie o en algunos puntos o áreas •
Diferencias en la apariencia
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico Mezclado de los Adhesivos Epóxicos para Inyección Una vez que el Material ha sido Colocado no puede ser Movido Requieren Extremada Precisión en el Mezclado Bombas Medidoras de Componente Plural Proporcionan las dos partes a una cabeza o boquilla para ser mezcladas Las bombas medidoras deben ser calibradas antes de ser usadas
Equipo para Mezclar
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico
El Mezclado de los Epóxicos es Crítico
Preparación de la Superficie
Preparación de la Superficie El concreto que va a ser reparado debe estar limpio y suficientemente poroso para alcanzar una adecuada adhesividad • El concreto debe ser resistente • Remueva cualquier concreto de apariencia friable, quebradiza y la suciedad
Prueba de Resistencia Tensil del Concreto y Adhesividad del Epóxico
•ACI 503R Define la Prueba de Tracción Ténsil
FIGURA 1
taladro
recubrimient o
disco de prueba
La fuerza de tensión rompe el concreto
