Procedimiento de obtención de yeso de construcción con residuo de escorias blancas de horno cuchara.

Yeso de construcción fabricado a partir de sulfato cálcico hemihidratado con diferentes sustituciones de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada,

obtenida como subproducto del proceso de afino de las coladas de hierro de la metalurgia primaria.

La presente invención se basa en la obtención de un material con características apropiadas para su uso y aplicación en construcción, y permite a incorporación de aditivos que mejoran las prestaciones del producto obtenido, dependiendo del uso al que vaya a ser destinado.

La invención protege además del producto diseñado, su procedimiento de obtención y su uso en función de las distintas propiedades del material a partir de diferentes dosificaciones.

Procedimiento de obtención de yeso de construcción con residuo de escorias blancas de horno cuchara OBJETO DE LA INVENCiÓN:

La presente invención se enmarca en el sector de la Construcción y de la Edificación, dentro del campo de los Nuevos Materiales, y en el Sector Técnico del Reciclado y Aprovechamiento de Desechos procedentes de otras actividades industriales.

El objeto de la invención es el desarrollo de un material de naturaleza yesífera preparado con sulfato cálcico hemihidratado, cargas minerales de escoria blanca de horno cuchara y aditivos idóneos, con la posible incorporación de fibras de refuerzo de diferente naturaleza en función del uso previsto.

Esta invención protege el uso de escorias blancas de horno cuchara obtenidas del proceso de fabricación del acero en la Metalurgia Secundaria, en la preparación de yesos de construcción utilizados tanto en el revestimiento continuo de paredes y techos, como en el sentado de fábricas de albañilería. De igual forma, también protege los posibles productos prefabricados, elaborados a partir del material diseñado, utilizados en construcción.

La invención tiene el objetivo obtener un nuevo conglomerante a partir yeso hemihidralado modificado por la inclusión de cargas minerales obtenidas a partir de escora blanca de horno cuchara, o mezclas binarias de escorias y aditivos, con propiedades de resistencia y durabilidad óptimas, acordes con la normativa de aplicación.

Las propiedades y prestaciones del producto obtenido son equivalentes a las del yeso tradicional, pero aporta ventajas competitivas tales como:

a) Precisa menor energía para su fabricación, al incluir en su composición subproductos industriales de desecho como alternativa a otras cargas minerales tradicionales.

b) Es un material que apuesta por el desarrollo sostenible y el respeto al medio ambiente ya que, por el uso de materiales reciclados, contribuye a reducir la emisión de gases contaminantes producidos en la transformación del aljez en yeso hemihidratado.

e) Dado que la escoria granulada de horno cuchara utilizada precisa una finura de molido relativamente baja, no se somete a la molienda fina habitual, por lo que se consigue también un sensible ahorro energético.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN:

La necesidad de preservar los recursos naturales y la preocupación por controlar la contaminación ambiental, son algunas de las motivaciones que han impulsado la investigación y desarrollo de técnicas de recuperación y reutilización de residuos industriales, para su posterior transformación en recursos productivos útiles para el hombre.

Muchos de los residuos industriales contienen una elevada cantidad de elementos reciclables y pueden constituir una fuente de materia prima de muy bajo costo. Este es el caso de las escorias blancas de horno cuchara, que de ser un residuo impactante para el medio natural, puede convertirse en un recurso útil para la obtención de materiales alternativos a los fabricados con materiales y técnicas tradicionales. Es por ello que, desde muchos organismos y centros de investigación, tanto públicos como privados, se está impulsando el reciclado de subproductos industriales y la búsqueda de alternativas para su utilización.

En el caso de la escoria blanca de horno cuchara, las investigaciones llevadas a cabo en diferentes campos han permitido aprovechar este subproducto en la fabricación de materiales de construcción. Entre otras aplicaciones cabe destacar:

a) La fabricación del Cemento Portland, por su buen comportamiento en matrices cementantes debido a sus propiedades de conglomerante hidráulico.

b) La fabricación de morteros de cemento, bien en sustitución del conglomerante,

o formando parte de la granulometría fina del árido, con prestaciones equivalentes a la de los morteros tradicionales utilizados en construcción.

c) Por su composición, la escoria blanca de hamo cuchara también puede ser

utilizada en la estabilización de suelos, especialmente en suelos con arcillas expansivas.

De todas estas investigaciones podemos encontrar una extensa bibliografía, pero no existe prácticamente ningún estudio de la inclusión de estos residuos en la preparación de conglomerantes de tipo yeso.

Con estos antecedentes, la invención que aquí se desarrolla considera que la utilización de la escoria blanca de horno cuchara en la fabricación de conglomerados a base de yeso para construcción constituye una aplicación más para el desarrollo de una nueva familia de productos de construcción, de acuerdo con las prescripciones de carácter técnico y las especificaciones y/o normas establecidas para este tipo de material.

Una de las principales aportaciones de la nueva invención es la posibilidad de conseguir conglomerados de yeso con valores de rotura a flexotracción y compresión mayores que los de un yeso tradicional, mediante el empleo de adiciones de diferentes proporciones para fabricar mezclas yeso-escoria-aditivo.

El material diseñado responde a la configuración de un material de construcción compuesto, formado por varios agregados minerales y aditivos, consiguiendo con ello la generación de un efecto sinérgico, que infiere una mayor efectividad de las características individuales a favor del trabajo conjunto e integrado de sus componentes. Para lograr este objetivo sinérgico es fundamental conseguir un buen comportamiento de las interfases, donde se produce una considerable adherencia y una adecuada interacción de las propiedades individuales de los agregados.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

El material objeto de la invención se fabrica dosificando en volumen diferentes porcentajes de yeso (se incluye por tanto la posibilidad de emplear cualquier tipo de yeso según UNE-EN 13279-1:2009) , con diversas cantidades de escoria blanca de horno cuchara yagua para su amasado. Además, se considera la posibilidad de añadir aditivos que mejoren las prestaciones del producto original.

De igual forma, se incluye también la alternativa de incorporar a las mezclas fibras naturales o artificiales y fibras recicladas, en función de los usos finales del producto y, en especial, para la fabricación de materiales prefabricados.

En el diseño final del producto objeto de la invención se han considerado sustituciones de yeso hemihidratado por escoria blanca de horno cuchara que pueden variar del 0% al 60%. De igual forma, la inclusión de aditivos a las mezclas es también variable en función de las caraeteristicas finales de cada material. Con este objetivo, se ha procedido a caracterizar los materiales básicos que componen el producto final.

La escoria blanca de horno extraída del horno de cuchara puede alcanzar valores de expansión en torno al 10-30%, especialmente por la cal libre (lima) y la magnesia (periclasa) , por lo que se procede a su estabilización mediante hidratación total, propiciando la transformación de la cal libre en portlandtita y de la magnesia en brucita.

Por su textura, la escoria puede ser tamizada para su posterior clasificación, obteniendo una línea granulométrica apropiada las características de un árido fino.

Para su óptima utilización como parte del yeso reciclado obtenido, una vez estabilizada la escoria, se han caracterizado sus propiedades físicas, mecánicas, químicas y microestructurales.

Los aditivos utilizados han sido diferentes en cada caso, apropiados a las necesidades y prestaciones deseadas en el producto final.

Las mezclas se han caracterizado tanto en estado fresco como endurecido, de acuerdo con los métodos de ensayo recogidos en la normativa europea vigente.

La dosificación de cada componente en la mezcla final depende del empleo que se le vaya a dar al material (como ejemplo, se aumentará la cantidad de escoria en el caso de que no haya requerimiento elevado de solicitudes mecánicas o se añadan aditivos que mejoren la resistencia mecánica) .

Para su posterior amasado, se considera una relación agua/yeso que aporte una consistencia de la pasta de yeso por mesa de sacudidas según UNE-EN 13279-2:2006, que aporte una buena trabajabilidad y una consistencia apropiada a las necesidades del producto final.

Tanto en estado fresco como en estado endurecido, el material cumple con todas las especificaciones y normas aplicables.

APLICACiÓN INDUSTRIAL

El material protegido por la patente de invención puede ser aplicado al Sector de la Construcción y puede ser utilizado para su aplicación directa, de forma manual o mecánica, en el revestimiento de paredes y techos, o bien para fabricar materiales prefabricados tales como placas, bloques o paneles utilizados en divisiones... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso hemihidratado por escoria blanca de horno cuchara reciclada, aditivos yagua, caracterizado porque la escoria siderúrgica empleada es de 500 ~m y su densidad a granel es de 2, 83 gl cm3, y que comprende las siguientes etapas:

a) Mezcla de los componentes a temperatura ambiente hasta que la composición sea homogénea.

b) Adición de agua para el amasado de la mezcla, según procedimiento normalizado.

2. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicación 1, caracterizado porque el porcentaje de sustitución de yeso por escoria, varía entre un O % Y 60 %.

3. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la relación agua/ (yeso+escoria) , se encuentra entre 0, 35 y 0, 40.

4. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el principio de fraguado se encuentra entre 6 y 10 minutos.

5. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque su densidad aparente húmeda en estado endurecido está comprendida entre 1730 Kglm' y 1430 Kglm'.

6. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque su densidad aparente seca en estado endurecido está comprendida entre 1540 Kglm3 y 1210 Kglm3.

7. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la resistencia mecánica a compresión varía entre 22, 18 MPa y 3, 94 MPa a los 7 dias, y entre 26, 57 MPa y 4, 03 MPa.

8. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la resistencia mecánica a flexión se encuentra entre 6, 80 MPa y 1, 85 MPa a los 7 dias y entre 7, 16 MPa y 1, 81 MPa a los 28 dias.

9. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 8,

caracterizado porque la adherencia varía entre 0, 30 N/mm2 y 0, 08 N/mm.

10. Procedimiento de oblención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 8, 1011

caracterizado porque la permeabilidad al vapor de agua varía entre 3, 095 x y 8, 664 x 10-".

11. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial d -e yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la dureza Shore e varía entre 94, 5 y 73, 9 unidades Shore C.

12. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque puede ser fabricado in situ para ser extendido en paredes y techos mediante procedimientos tradicionales y/o mezclado a nivel industrial para su aplicación mediante procedimientos mecánicos.

13. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sus1itución parcial de yeso hemihidratado por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque puede ser empleado como revestimientos y/o en la fabricación de elementos prefabricados, tanto en techos como en particiones, de función no estructural para la construcción.

14. Procedimiento de obtención de yeso de construcción con sustitución parcial de yeso hemihidratado por escoria blanca de horno cuchara reciclada, según reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque puede ser empleado como elemento de unión en el sentado de fábricas de albañilería para construcción y edificación.