Procedimiento para la fabricación de hormigón de escoria.

Procedimiento para la fabricación de hormigón de escoria, para la valorización de un residuo industrial,

en este caso la escoria originada en la industria del acero de horno de arco eléctrico, mediante su encapsulación en una matriz cerámica de un material compuesto como es el hormigón, empleándola como conglomerante hidráulico. El procedimiento consiste en sustituir una parte del cemento, que se aplica como conglomerante, por escoria de acero inoxidable, dadas sus características aglutinantes, en una cantidad de hasta un 25% total del cemento.

Dichas escorias son altamente abrasivas, lo que confiere al hormigón resultante una resistencia elevada al desgaste. Esta característica hace que el hormigón obtenido mediante este procedimiento resulte óptimo para la fabricación de estructuras tales como acrópodos, tetrápodos y/o cajones para relleno marino dispuestos como escolleras en abrigo del mar.

Procedimiento para la fabricación de hormigón de escoria.

Sector de la técnica

Aplicación de un residuo industrial, en este caso la escoria originada en la industria del acero de horno de arco eléctrico, encapsulándola en una matriz cerámica de un material compuesto como es el hormigón, empleándola como conglomerante hidráulico.

En cuanto al sector industrial es destacadle su aplicación en la construcción de sistemas estructurales de contención y control, especialmente en el ecosistema litoral debido a su rápido e intenso intercambio de materia y energía.

Su aplicación principal radica en la fabricación de acrópodos, tetrápodos y/o cajones para relleno marino dispuestos como escolleras en abrigo del mar.

Otras aplicaciones posibles se encuentran en la contención de las tierras en puentes y pasarelas, estando sometidos a cargas provenientes de la estructura y a presiones derivadas del terraplén. Así mismo es posible su uso en estribos o contrafuertes como nexo de unión del tablero a la vía, así como elementos de cimentación esbeltos de obra que permite controlar y trasladar las cargas a un estadio resistente del suelo. Por último es reseñadle su aplicación como pilotes hincados o construyéndole su cavidad antes de hormigonar, o bien como micropilotes.

Estado de la técnica

El uso de productos de desecho procedentes de la industria del acero, como componentes de la formulación de hormigón está ampliamente documentado en el estado de la técnica. Especialmente en cuanto a la aplicación de las escorias como sustitutos de áridos.

No obstante no se han encontrado referencias en cuanto a la aplicación de dichas escorias como sustitutivos del cemento. Dicho de otro modo, su uso como componente aglomerante del hormigón.

Se ha encontrado en la literatura de patentes distintas referencias orientadas al uso de escorias y otros residuos como aportes a la mezcla en función del volumen aparente, sin condicionar en ningún momento sus coeficientes de aporte para la obtención del volumen real de la mezcla. Entre las referencias más destacables podemos reseñas las siguientes:

En la patente ES2204046 se presentan técnicas para el procesado de escoria de acería de alto horno, distintas en su composición a la de horno de arco eléctrico, en su solidificación y posterior destino como árido.

En ES2269295 se referencia el Procedimiento para procesar escoria, esta vez de acero inoxidable, e idénticas cualidades y uso que la invención anterior.

En cuanto a la utilización de un conglomerante de cemento en la inertización o inmovilización de residuos, en la patente ES2180085 se encapsulan los residuos finales, es decir materiales a los que no es posible aplicar ningún proceso de valoración, en las

que incluye residuos sólidos urbanos, escorias no ferrosas de altos hornos, y otros residuos.

Por otro lado, existen distintos procedimientos donde se procesan las escorias de acero inoxidable. Así en la patente ES2262484, se describe un proceso en el que se realiza una etapa de trituración de la escoria, con objeto de hacer más homogéneas las propiedades de las partículas. De esta manera se consigue un material de mayor calidad para aplicarse, por ejemplo en hormigón o materiales similares. Opcionalmente, dicha etapa puede realizarse una vez que se han extraído los fragmentos de escoria de mayor tamaño mediante tamizado. Las escorias así trituradas, se embeben en una matriz endurecible a fin de producir asfalto que contiene las partículas de las escorias en un estado aglutinado.

La patente ES2353071, describe otro procedimiento similar a los anteriores introduciendo el asfalto como matriz además del hormigón y mortero hidráulico.

Descripción de la invención

Una de las preocupaciones que tienen las empresas siderúrgicas es la eliminación de sus escorias, residuos que se generan en la fabricación del acero, en especial del acero inoxidable.

Ello provoca un problema medioambiental como consecuencia de la acumulación del residuo generado, así como por el coste económico que representa su eliminación mediante el depósito en vertederos.

En determinados países, este tipo de residuo, una vez inertizado y dada su baja nocividad, se vierte directamente al mar. No obstante si se realiza el encapsulados de dicho residuo mediante hormigón, cualquier posible componente que fuera nocivo, por mínima que sea su presencia, permanecerá neutralizado y se impedirá su salida al exterior.

La invención propuesta consiste en un procedimiento para la fabricación de hormigón mediante la adición de escorias de acero inoxidable de horno de arco eléctrico, o bien sustitución de parte del cemento por estas escorias, para la obtención de una formulación de hormigón especialmente indicada para la construcción estructuras de contención y control, óptimamente sostenibles y energéticamente más baratas.

Mediante el empleo de la escoria al hormigón se consigue la valorización de este residuo que, siendo básico y abrasivo originará menores problemas cuando se emplee en la fabricación de las escolleras marinas, como consecuencia del batir de las olas. Así mismo, se elimina la aparición de enfermedades que se puedan generar en el hormigón, dado que dicho material adquiere una basicidad muy elevada.

La adición de escorias, en relación al cemento empleado se estima en una proporción de un 15% como máximo, según la dosificación necesaria para la fabricación de un determinado bloque estructural. En el caso de sustitución, la proporción óptima es de hasta un 25% de cemento que es sustituido por escoria.

El producto obtenido mediante la presente invención, consiste en un hormigón con características óptimas para la construcción de acrópodos, tetrápodos y/o cajones para

relleno marino utilizados como escolleras, su uso en estribos o contrafuertes, o como pilotes o micropilotes.

Modo de realización de la invención

El procedimiento para la fabricación de hormigón de escorias de acero inoxidable de horno de arco eléctrico objeto de la presente invención puede presentar dos modalidades. En el primer caso la escoria se emplea como aditivo, pudiendo controlarse el tamaño del diámetro de las escorias. En la segunda modalidad las escorias se emplean como sustituto de una fracción del cemento en la fabricación de hormigón, sin que sea necesario ningún tipo de afino en cuanto al diámetro de estas escorias.

1. Procedimiento para la elaboración de hormigón con adición de escoria.

La invención en su primera modalidad emplea el cemento como aglomerante y se adicionan hasta un 15% como máximo de la cantidad de cemento que se emplee en la fabricación de hormigón, según la dosificación necesaria para la construcción de una determinada estructura. Estas escorias deberán ser previamente trituradas, hasta obtener un rango de tamaño de partícula inferior a 5mm para formar una capa de estabilización para su inertización y obtención de una misma base granular. De la misma manera es posible emplear una fracción más gruesa de las escorias trituradas en combinación con diferentes tipos de áridos, machados, triturados, redondeados etc.

Los resultados obtenidos para un hormigón convencional con una rotura a 28 días consistieron en valores medios de 55 MPa de resistencia mecánica a la compresión según norma UNE-EN 12390-3.

El procedimiento de elaboración del hormigón con adición de escoria

a) Calcular la cantidad de material necesario para un amasado, en función del tamaño de la amasadora.

b) Elaboración de una tabla con las adiciones necesarias de cemento, arena, grava, árido intermedio y agua. La mezcla utilizada tendrá una proporción 1:5 entre cemento y árido, proporción que se mantendrá fija en el estudio del primer ensayo con proporciones de curva de cemento sin aditivos convencional para tenerlo como referencia.

c) Adición de escoria como aditivo del producto final, en una proporción máxima del 25% de la cantidad de cemento que se emplee en la fabricación de hormigón.

d) Amasado con las proporciones requeridas.

e) Verificación de la docilidad del hormigón, su cohesión, consistencia, compacidad y homogeneidad.

2. Procedimiento para la elaboración de hormigón por sustitución de cemento por escoria.

En la segunda modalidad, directamente se sustituye una parte del cemento, que se aplica como conglomerante, por escoria de acero inoxidable dadas sus características

aglutinantes. Además las escorias son muy abrasivas, lo que hace que el hormigón resultante sea muy resistente al desgaste lo que lo hace óptimo para la fabricación de estructuras anteriormente... [Seguir leyendo]

1. Hormigón de escoria, caracterizado porque emplea escoria de acero inoxidable de horno de arco eléctrico, como agente sustitutivo de hasta el 25% del cemento total empleado en su formulación.

2. Procedimiento para la fabricación de hormigón de escoria, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende ]as siguientes etapas:

a) Calcular la cantidad de material necesario para un amasado, en función de la cantidad de material que se vaya a producir.

b) Elaboración de una tabla con las adiciones necesarias de cemento, arena, grava, árido intermedio y agua. La mezcla utilizada tendrá una proporción 1:5 entre cemento y árido, proporción que se mantendrá fija en el estudio del primer ensayo. , en el que tendremos un hormigón convencional

c) Sustitución de hasta un 25% del cemento empleado, por escoria de horno de arco eléctrico, manteniendo constante la proporción existente respecto de los áridos empleados.

d) Amasado con las proporciones requeridas.

e) Verificación de la docilidad del hormigón, su cohesión, consistencia, compacidad y homogeneidad.

3. Uso del hormigón de escoria según reivindicación 1, para la fabricación de sistemas estructurales de contención, tales como tetrápodos, acrópodos, y cajones de relleno, para abrigos de puertos.

4. Uso del hormigón de escoria según 1 para la fabricación de pilotes y micropilotes, empleados en rellenos y estabilización del terreno.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

N.° solicitud:

Fecha de presentación de la solicitud: 03.08.2013 Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia

Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica

O: referido a divulgación no escrita

P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud

E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud