PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR UNA CARGA PARA ASFALTO U HORMIGÓN PARTIENDO DE UN MATERIAL DE ESCORIA.

Un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria,

una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso, caracterizado porque se hace uso de un material de escoria que contiene γ-silicato de dicalcio; y porque el procedimiento comprende las etapas de: - Retirar una fracción más fina (23, 25, 26), formada por partículas de un tamaño entre 0 e y mm, del material de escoria, siendo y mayor o igual a 0,75 mm, preferentemente mayor o igual a 1,0 mm, más preferentemente mayor o igual a 1,5 mm y lo más preferentemente mayor o igual a 2,0 mm; y - moler finamente por lo menos una porción de la fracción más gruesa restante del material de escoria para obtener una carga (32) de la cual por lo menos 50% en peso, preferentemente por lo menos 60% en peso, está formada por partículas no mayores de 63 μm

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/056772.

Solicitante: RECMIX BELGIUM.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: INDUSTRIEZONE SCHURHOVENVELD 3832 3800 SINT-TRUIDEN BELGICA.

Inventor/es: VAN MECHELEN,DIRK, NGUYÊN,EVELYNE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 2 de Junio de 2008.

Fecha Concesión Europea: 22 de Septiembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B18/14B2
  • C04B18/14B4
  • C04B20/02M
  • C04B26/26 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 26/00 Composiciones para mortero, hormigón o piedra artificial que contienen solamente ligantes orgánicos. › Materias bituminosas, p. ej. alquitrán, brea.
  • C04B28/02 C04B […] › C04B 28/00 Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial que contienen ligantes inorgánicos o que contienen el producto de reacción de un ligante inorgánico y un ligante orgánico, p. ej. que contienen cemento de policarboxilatos. › que contienen cementos hidráulicos distintos que los de sulfato de calcio.
  • C04B5/06 C04B […] › C04B 5/00 Tratamiento de escorias fundidas (fabricación de lana de escorias C03B; en o para la producción de metales C21B, C22B ); Piedra artificial a partir de escorias fundidas. › Ingredientes, distintos al agua, añadidos a las escorias fundidas; Tratamiento por gases o por compuestos que producen gases, p. ej. para obtener escoria porosa.

Clasificación PCT:

  • C04B18/14 C04B […] › C04B 18/00 Empleo de materias aglomeradas, de residuos o de desechos como cargas para morteros, hormigón o piedra artificial; Tratamiento de materias aglomeradas, de residuos o de desechos, especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón o piedra artificial (elementos de armadura   E04C 5/00). › que provienen de procesos metalúrgicos (tratamiento de escorias fundidas C04B 5/00).
  • C04B20/02 C04B […] › C04B 20/00 Empleo de materias como cargas para morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00 y caracterizadas por la forma o distribución de los granos; Tratamiento de materias especialmente adaptado para reforzar sus propiedades de carga en los morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00; Materiales expandidos o desfibrados (elementos de armadura   E04C 5/00). › Tratamiento.
  • C04B26/26 C04B 26/00 […] › Materias bituminosas, p. ej. alquitrán, brea.
  • C04B28/02 C04B 28/00 […] › que contienen cementos hidráulicos distintos que los de sulfato de calcio.
  • C04B5/06 C04B 5/00 […] › Ingredientes, distintos al agua, añadidos a las escorias fundidas; Tratamiento por gases o por compuestos que producen gases, p. ej. para obtener escoria porosa.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para preparar una carga para asfalto u hormigón partiendo de un material de escoria.

La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria, una carga para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso. Los materiales de construcción son en particular composiciones de asfalto o mortero hidráulico u hormigón.

Las cargas se usan en varios materiales de construcción. Los diferentes tipos de asfalto, tales como hormigón de asfalto, asfalto colado, asfalto de drenaje y asfalto mástico de gravilla (piedra) (SMA), contienen por ejemplo, cantidades de carga que varían entre 4 y 23% en peso. Las cargas se pueden añadir también a mortero hidráulico o composiciones de hormigón, en particular a composiciones de hormigón autocompactante, para mejorar la fluidez de la mezcla fresca.

Las composiciones de hormigón autocompactante (SCC) son mezclas de hormigón hidráulico caracterizadas por una alta fluidez, haciendo innecesaria la vibración para la colocación y la compactación. Las composiciones de SCC fluyen en lugar de asentarse, llenando incluso complicado encofrado con refuerzo denso. El hormigón endurecido es particularmente denso y homogéneo, dándole particularmente buena resistencia y durabilidad. Las composiciones de SCC comprenden una relación particularmente alta de carga y tienen una alta resistencia a la segregación. Su alta fluidez se obtiene usando mezclas de superplastificante, en particular policarboxilatos, limitando el contenido de agua a un mínimo para mantener la resistencia del hormigón curado y para evitar la segregación de la mezcla.

Hasta la fecha, la caliza triturada ha sido la fuente principal de carga para las composiciones de mortero hidráulico u hormigón y también para composiciones de asfalto. Sin embargo, la caliza es un material natural y no renovable. Además, otros usuarios, tales como la industria alimentaria, también consumen grandes cantidades de este recurso limitado, incrementando adicionalmente su coste. Por este motivo, se han buscado desde hace mucho tiempo alternativas a la caliza, en la forma de materiales de desecho.

Las Directrices Europeas para el hormigón autocompactante, de mayo de 2005, describen por ejemplo diferentes adiciones (cargas) que se pueden incorporar al hormigón autocompactante para mejorar ciertas propiedades o para conseguir propiedades especiales. Se describe que las cargas minerales basadas en carbonato de calcio son particularmente apropiadas para SCC comparado con otros materiales disponibles pero, como se describe aquí anteriormente, el carbonato de calcio (caliza) es un material natural no renovable. Según las Directivas Europeas también sería apropiado material de cenizas volantes, pero altos niveles de cenizas volantes pueden producir una fracción de pasta que es tan cohesiva que puede ser resistente el flujo. La sílice pirógena daría como resultado una buena cohesión y resistencia mejorada a la segregación pero es también muy efectiva para reducir o eliminar el sangrado que puede dar lugar a problemas de rápida formación de costras en la superficie. La escoria de alto horno granulada (GGBFS), que es usualmente alrededor de 95% en peso amorfa (debido a que se enfría rápidamente por enfriamiento en agua) y que tiene propiedades hidráulicas, se puede añadir también al SCC pero una alta proporción de GGBFS puede afectar a la estabilidad del SCC dando como resultado robustez reducida con problemas de control de consistencia mientras que el más lento fraguado puede incrementar también el riesgo de segregación. Debido a sus propiedades hidráulicas la GGBFS es además una materia prima valiosa para su uso como aditivo de cemento o para la producción de clinker de cemento. La escoria de alto horno triturada, lentamente enfriada para que sea mayoritariamente cristalina, se describe también en la Directivas Europeas como adición posible al SCC: Sin embargo, la escoria de alto horno tiene también aplicaciones valiosas como agregado (grava de escoria de alto horno) y se puede usar, por ejemplo, en la construcción de carreteras, en ingeniería civil, en construcción de márgenes de vías ferroviarias, en preparaciones del terreno, recultivo, etc. Para tales aplicaciones, la escoria de alto horno debería ser preferentemente de una alta calidad, es decir, no debería haber sido pulverizada durante el procedimiento de enfriamiento como resultado de una conversión expansiva de cristales de β-silicato de dicalcio en su γ-polimorfo ("caída" de la escoria). Tales escorias de alto horno que contienen γ-silicato de dicalcio son por lo tanto menos apropiadas para ser usadas como agregado.

La solicitud de patente japonesa JP 2004-051425 parece sugerir que la porción restante de β-silicato de dicalcio en la escoria se puede usar como un aditivo de cemento, pero no describe como esta porción se va a separar del γ-polimorfo. En su lugar se concentra en un procedimiento para tratar el γ-silicato de dicalcio para usarlo como un aditivo de cemento hidráulico. Además, contrariamente a lo que parece ser sugerido en este documento, los silicatos de dicalcio cristalinos en general, y el β-silicato de dicalcio en particular, no poseen sustanciales propiedades hidráulicas. Las propiedades hidráulicas del descrito se refieren principalmente a su porción amorfa y a la adición de escoria puzolánica amorfa adicional.

En el artículo, "The use of stainless steel slag in concrete", A. Kortbaoui, A. Tagnit-Hamou, and P.C. Aïtcin, Cement-Based Materials, p. 77-90, 1993, se propuso usar escoria de acero inoxidable "tratada" (TSSS) como substituto de arena en mezclas de hormigón. La escoria de acero inoxidable "tratada" descrita era relativamente fina y también comprendía una pequeña porción de una fracción de carga (alrededor del 18% de partículas eran más pequeñas de 63 μm). Sin embargo, los experimentos demostraron que la cantidad de TSSS usada para reemplazar la arena natural estaba limitada por el efecto negativo sobre la trabajabilidad del hormigón fresco. Además, a pesar del hecho de que se añadió una cantidad bastante grande de superplastificante para mejorar la trabajabilidad del hormigón, el flujo de asentamiento era aún reducido. Este impacto negativo en la trabajabilidad de la composición de hormigón fresco hace a la TSSS inadecuada para su uso como carga en hormigón y en particular en hormigón autocompactante, como se define por las Directrices Europeas para hormigón autocompactante de mayo de 2005.

La solicitud de patente japonesa JP 2002-211960 sugirió tratar una escoria de acero inoxidable con un estabilizante mineralógico, para prevenir al menos parcialmente la conversión de los cristales de β-silicato de dicalcio. Sin embargo, tal procedimiento implica costes sustanciales, tanto en cuanto a materias primas (el estabilizante mineralógico) como a instalaciones y energía.

Para asfalto, una importante propiedad de la carga es su contenido de agua. En la práctica, el contenido de agua de la carga usada para la preparación de asfalto debería ser menor del 1% en peso (véase por ejemplo el estándar europeo EN 13042: 2002) y preferentemente incluso menor de 0,5% en peso. Los contenidos de agua más altos ciertamente darían como resultado la inclusión de agua o vapor de agua en la mezcla bituminosa que se debe evitar para prevenir la formación de un aspecto demasiado grasiento y el riesgo de segregación o separación de la mezcla durante su aplicación. Aunque las cargas que contienen una cantidad sustancial de γ-silicato de dicalcio teóricamente se pueden secar hasta tal bajo contenido de agua, en la práctica su retención de agua es tan alta que el coste es prohibitivo. Además, tan pronto como el material está de nuevo a una atmósfera y temperatura normal, comienza a absorber agua de nuevo, haciendo su uso impracticable en cualquier caso. El agua retenida forma una película alrededor de las partículas de escoria que previene una buena adherencia del aglomerante bituminoso fuertemente hidrófobo a las partículas. Incluso cuando se deposita el asfalto, el agua puede penetrar en el asfalto y dentro de sus partículas de carga provocando de este modo de nuevo separación que conduce posiblemente a la formación de rodadas (en aplicaciones en carreteras) y la formación de grietas.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para preparar una carga para materiales de construcción que permite comenzar a partir de materiales de escoria alternativos...

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria, una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso, caracterizado porque

se hace uso de un material de escoria que contiene γ-silicato de dicalcio; y porque el procedimiento comprende las etapas de:

- Retirar una fracción más fina (23, 25, 26), formada por partículas de un tamaño entre 0 e y mm, del material de escoria, siendo y mayor o igual a 0,75 mm, preferentemente mayor o igual a 1,0 mm, más preferentemente mayor o igual a 1,5 mm y lo más preferentemente mayor o igual a 2,0 mm; y

- moler finamente por lo menos una porción de la fracción más gruesa restante del material de escoria para obtener una carga (32) de la cual por lo menos 50% en peso, preferentemente por lo menos 60% en peso, está formada por partículas no mayores de 63 μm.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho material de escoria comprende una escoria de acero, preferentemente una escoria de acero inoxidable y más preferentemente una escoria producida durante la producción de acero al níquel-cromo.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de partir el material de escoria en fragmentos menores de un tamaño x antes de retirar dicha fracción más fina del material de escoria, en el que dicho tamaño x es como mucho 50 mm, preferentemente como mucho 30 mm, más preferentemente como mucho 20 mm, pero mayor que y, preferentemente mayor de 4 mm, más preferentemente mayor de 8 mm y lo más preferentemente mayor de 10 mm.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de retirar metal (11, 15, 16, 21, 22), en particular metal que contiene hierro, de los fragmentos de escoria, preferentemente a mano, por separación magnética y/o un procedimiento de separación por densidad llevado a cabo en agua.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque después de haber retirado dicho metal y dicha fracción más fina del material de escoria partida, el material de escoria partida se divide en por lo menos una primera porción y en una segunda porción que tiene un contenido metálico más bajo que la primera porción, siendo preparada la carga al menos parcialmente de dicha primera porción del material de escoria partida.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha fracción más fina (23, 25, 26) se retira del material de escoria separando por tamizado la fracción más fina del material de escoria y/o separándola por lavado del material de escoria.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de introducir un estabilizante mineralógico, que estabiliza β-silicato de dicalcio tal como un borato, en la escoria fundida antes de enfriar dicha escoria fundida para proporcionar dicho material de escoria que contiene γ-silicato de dicalcio.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de retirar metal (30), en particular metal que contiene hierro, de dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa después de dicha etapa de molienda fina.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho metal se retira de la porción finamente molida de la fracción de material de escoria más gruesa por un procedimiento de separación en seco, en particular por un procedimiento de centrifugación.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa de molienda fina se lleva a cabo por molienda en seco.

11. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha carga es menos de 50% en peso amorfa, preferentemente menos de 30% en peso amorfa.

12. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa se muele finamente de modo que dicha carga tenga un valor Blaine de por lo menos 2000 cm2/g, preferentemente por lo menos 3000 cm2/g.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa se muele finamente de modo que por lo menos 60% en peso, preferentemente por lo menos 80% en peso de la carga está formada por partículas no mayores de 125 μm.

14. Una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante bituminoso o hidráulico, tales como asfalto, mortero u hormigón, carga que comprende material de escoria, caracterizada porque la carga (32) se obtiene por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Una carga (32) según la reivindicación 14, caracterizada porque comprende fases cristalinas que contienen menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de γ-silicato de dicalcio.

16. Una carga (32) según la reivindicación 14 o 15, caracterizada porque contiene β-silicato de dicalcio y por parte en peso de β-silicato de dicalcio menos de 0,8 partes en peso, preferentemente menos de 0,65 partes en peso y más preferentemente menos de 0,5 partes en peso de γ-silicato de dicalcio.

17. Una carga (32) para su uso en materiales de construcción que contienen bitumen o un agente aglomerante hidráulico, tales como asfalto, mortero u hormigón, en particular una carga obtenida por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, carga que comprende material de escoria, caracterizada porque la carga (32) comprende fases cristalinas que contienen por lo menos 1% en peso de β-silicato de dicalcio y, por parte en peso de β-silicato de dicalcio, menos de 0,8 partes en peso, preferentemente menos de 0,65 partes en peso y más preferentemente menos de 0,5 partes en peso de γ-silicato de dicalcio, siendo el contenido de γ-silicato de dicalcio menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de dichas fases cristalinas.

18. Una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizada porque el material de escoria de la carga comprende una escoria de acero inoxidable, en particular una escoria de acero inoxidable producida durante la producción de acero austenítico al níquel-cromo y que contiene por lo menos 50 mg/kg de níquel y por lo menos 1000 mg/kg de cromo.

19. Una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizada porque tiene un contenido de agua de menos de 1% en peso, preferentemente de menos de 0,5% en peso.

20. Una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizada porque contiene menos de 1% en peso de óxido de calcio libre

21. Una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizada porque contiene menos de 3% en peso, preferentemente menos de 2,5% en peso de óxido de magnesio libre.

22. El uso de una carga que comprende un material de escoria para preparar un material de construcción que contiene bitumen o un agente aglomerante hidráulico, caracterizado porque la carga se prepara por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

23. Una composición de hormigón o mortero que comprende un agente aglomerante hidráulico, caracterizada porque comprende una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, preferentemente en una cantidad por lo menos de 2% en peso, más preferentemente por lo menos 3% en peso y lo más preferentemente por lo menos 5% en peso de materia seca de la materia seca total de la composición.

24. Una composición según la reivindicación 23, caracterizada porque es una composición de hormigón de alta fluidez, en particular una composición de hormigón autocompactante que comprende un superplastificante, por ejemplo un policarboxilato.

25. Una composición de asfalto que comprende una fracción de agregado grueso, una fracción de agregado fino, una fracción de carga y bitumen, caracterizada porque dicha fracción de carga comprende una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21.

26. Una composición de asfalto según la reivindicación 25, caracterizada porque por lo menos 20% en peso, preferentemente por lo menos 40% en peso y más preferentemente por lo menos 60% en peso de la fracción de carga consiste en dicha carga.


 

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