Aglutinante hidráulico que comprende una escoria molida de alto horno.

Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activa en una cantidad comprendida entre el 30 % y el 95 % en masa en el aglutinante,

clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por que el activador se añade a una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa:

finura de molienda superior a 4000 cm²/g Blaine;

contenido de vidrio superior al 80 %

SiO2: 30-40 %

Al2O3: 9-13 %

CaO: 34-42 %

con una relación (CaO + MgO)/(Al2O3 + SiO2) superior a 1;

y por que dicho sulfato está contenido en una cantidad total, expresado como SO3, comprendida entre el 0,6 % y el 4,5 % en masa en el aglutinante.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068465.

Solicitante: ITALCEMENTI S.P.A..

Inventor/es: CANGIANO, STEFANO, PRINCIGALLO,ANTONIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C04B18/14 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 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).
  • C04B28/08 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. › Cementos de escoria.

PDF original: ES-2530576_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aglutinante hidráulico que comprende una escoria molida de alto horno

Campo de la invención

La presente invención se refiere a aglutinantes hidráulicos, tales como cementos, que usan una escoria de alto horno granulada activa y finamente molida de actividad hidráulica latente.

Estado de la técnica

La escoria molida de alto horno es un subproducto de la producción de hierro colado a partir de minerales de hierro o chatarra. En este proceso se forma una escoria líquida y flota sobre el metal fundido, la escoria que contiene cal, sílice y otros óxidos tales como MgO, que se separan del metal a temperaturas superiores a 1900 º C.

Este subproducto se enfría súbitamente para obtener un granulado vítreo con propiedades hidráulicas latentes. El uso de escoria granulada de alto horno está permitido como componente del cemento por la norma europea EN 1971, tipo II (cemento de escoria Portland) y III (cemento de alto horno) , hasta un contenido de escoria teórico del 95 %. Este alto valor está relacionado con la hidraulicidad potencial de la escoria y su capacidad de activación en mezclas de cementos que permiten la producción de hormigones para aplicaciones particulares, por ejemplo, aquellas en las que es necesaria una gran durabilidad con un desarrollo térmico lento o bajas emisiones de CO2 atmosférico.

En concreto, la norma EN 197-1 requiere que se satisfagan las siguientes condiciones: (CaO + MgO) /SiO2 > 1; CaO + MgO + SiO2 > 67 % y una masa vítrea superior al 67 %.

La activación de la escoria requiere la adición de un activador seleccionado entre álcalis, o sulfatos, u óxido de calcio, o sales alcalinas a base de iones cloruro, o también se puede realizar térmicamente. La capacidad para sustituir un clínker de cemento Portland con escoria se incrementa con el nivel de activación de la escoria.

No obstante, en general, la reactividad de los cementos con un alto contenido de escoria se considera que es demasiado suave en comparación con cementos con un elevado contenido de clínker; el alto contenido de escoria está dirigido a aquellas aplicaciones en las que la alta actividad típica del clínker daría lugar a un sobrecalentamiento excesivo del artículo de hormigón final.

Sería deseable disponer de cementos de alto contenido de escorias con buenas características mecánicas, en particular buena resistencia a la compresión con fraguado rápido. Esta propiedad también se extiende a la aplicación de cementos con alto contenido de escorias en aquellos sectores en los que actualmente se usan cementos con alto contenido de clínker, así como aplicaciones estructurales en entornos agresivos, o en la construcción de carreteras, vías o aeropuertos, o para grandes fundiciones, o para fundiciones en localidades costeras.

En la técnica conocida, el documento de Estados Unidos 6.409.820 describe un aglutinante hidráulico que comprende una escoria, activable con sulfatos, y que tiene un contenido de vidrio o una fracción vítrea superior al 93 %, SiO2 = 34-40 %, Al2O3 > 9 %, CaO = 34-37 % en masa, y una relación (CaO + MgO) / (Al2O3 + SiO2) = 0, 880, 98, y por tanto inferior a 1, y un alto contenido de sulfatos, con CaSO4 variable entre el 12 y el 20 % en masa en el 45 aglutinante, como activadores.

El documento de Estados Unidos 6.409.820 muestra en su parte experimental que no es conveniente una composición de escoria similar en la que, no obstante, los componentes únicamente se modifican ligeramente de manera que la relación (CaO + MgO) / (Al2O3 + SiO2) = 1, 03, y por tanto superior a 1, para la formación de un aglutinante hidráulico de bajo contenido de clínker que proporciona propiedades satisfactorias al artículo final, en particular resistencia a la compresión.

Sumario de la invención

un objeto de la presente invención es proporcionar un aglutinante hidráulico de medio y alto contenido de escoria en lugar de clínker de acuerdo con la norma EN 197-1, en el que está contenido clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante, que es capaz de formar artículos de hormigón de alto rendimiento mecánico con fraguado rápido y de bajo impacto medioambiental debido a su moderado contenido de CO2.

Un objeto particular de la presente invención es conseguir dicho resultado al tiempo que se satisfacen los requerimientos de la norma EN 197-1, en particular para las clases resistentes de endurecimiento rápido (R) .

Un objeto de la presente invención también es proporcionar este aglutinante al tiempo que se mantiene el 65 contenido de activadores de escoria esencialmente bajo, dentro de los límites permitidos por la norma EN 197-1 debido a que si dicho contenido es alto, pueden aparecer diversos problemas técnicos. A este respecto, se

considera que, por ejemplo, el uso de altas cantidades de álcali produce una mayor contracción con el consiguiente aumento de los riesgos de formación de grietas en las aplicaciones de hormigón, una mayor reactividad poco deseable hacia agregados, en particular debido a la reacción de álcali-sílice, y la aparición de eflorescencias en el hormigón. Con respecto al uso de grandes cantidades de sales alcalinas a base de ion cloruro, se considera que esto incrementa los riesgos de corrosión en estructuras de hormigón reforzadas. Con respecto al uso de grandes cantidades de sulfatos, se cree que esto da lugar a un fenómeno de expansión retardado en el artículo de hormigón curado con la posible disgregación del artículo, o al desprendimiento de partes estructurales.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar una escoria de alta actividad que se puede usar en un clínker de cemento Portland o como adición al hormigón.

Descripción detallada de la invención

Este objeto se obtiene de acuerdo con la presente invención mediante un aglutinante hidráulico que comprende una escoria molida de alto horno en una cantidad entre el 30 y el 95 % en masa en el aglutinante, clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante y al menos un sulfato como activador, caracterizado por que dicha escoria tiene las siguientes propiedades y composición en masa: finura de molienda superior a 4000 cm2/g Blaine, contenido de vidrio superior al 80 %, SiO2 del 30 al 40 %, Al2O3 del 9 al 13 %, CaO del 34 al 42 %, con una relación de (CaO + MgO) / (Al2O3 + SiO2) superior a 1; y porque dicho sulfato está contenido en una cantidad total, expresada como SO3, de entre el 0, 6 y el 4, 5 % en masa en el aglutinante.

Preferentemente, dicha escoria tiene un contenido de MgO superior al 8 % en masa.

Dicho sulfato se selecciona entre uno o más de los siguientes: CaSO4, Na2SO4, K2SO4. Cuando el sulfato es CaSO4, es natural o es un producto obtenido por procesos de desulfuración, o es una mezcla de los anteriores, o está en forma de sal hidratada (hemihidrato) .

La cantidad de dicho activador en el aglutinante por tanto se selecciona preferentemente de la siguiente manera: CaSO4 en el intervalo del 0, 3-5 %, preferentemente del 0, 5-2, 5 %, en masa en el aglutinante hidráulico; Na2SO4 en el intervalo del 0, 3-5 %, preferentemente del 0, 5-2, 5 %, en masa en el aglutinante hidráulico.

En una realización, dicho activador puede comprender óxido de calcio, presente en el intervalo del 0, 3-5 %, preferentemente del 1-4 %, en masa en el aglutinante hidráulico.

En una realización, dicha escoria en dicho aglutinante hidráulico se muele hasta una finura superior a 5000 cm2/g, mientras que en una realización preferida diferente, se muele hasta una finura superior a 6000 cm2/g Blaine.

Para los fines de la presente descripción, composiciones de cemento significa mezclas de cemento que comprenden al menos dicho aglutinante hidráulico agua y posiblemente uno o más agregados inertes, y/o uno o más aditivos minerales, y/o fibras para cementos, y/o uno o más aditivos convencionales.

El término "aglutinante hidráulico" significa un material en forma pulverizada en estado seco que, cuando se mezcla con agua, proporciona mezclas plásticas capaces de solidificar y endurecerse con el tiempo. Cementos significa en particular aquellos incluidos en la norma europea EN 197-1.

Las composiciones de cemento se dividen en pastas, es decir, composiciones sin agregados inertes, y conglomerados, es decir, composiciones que contienen al menos un agregado inerte. Los conglomerados se dividen en morteros (que contienen agregados finos tales como arenas) , y hormigones (que contienen tanto agregados finos como agregados gruesos tales como grava, guijarros y piedra triturada, seleccionados, por... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activa en una cantidad comprendida entre el 30 % y el 95 % en masa en el aglutinante, clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por que el activador se añade a una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa:

finura de molienda superior a 4000 cm2/g Blaine; contenido de vidrio superior al 80 % SiO2.

3. 40 % Al2O3: 9-13 % CaO.

3. 42 %

con una relación (CaO + MgO) / (Al2O3 + SiO2) superior a 1; 15 y por que dicho sulfato está contenido en una cantidad total, expresado como SO3, comprendida entre el 0, 6 % y el 4, 5 % en masa en el aglutinante.

2. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha escoria tiene un contenido de MgO superior al 8 % en masa.

3. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho sulfato se selecciona entre uno o más de los siguientes compuestos: CaSO4, Na2SO4, K2SO4.

4. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende óxido de calcio como 25 activador.

5. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que comprende óxido de calcio como activador en el intervalo del 0, 3-5 %, CaSO4 en el intervalo del 0, 3-5 % y Na2SO4 en el intervalo del 0, 3-5 % en peso en el aglutinante.

6. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende uno o más componentes orgánicos en una cantidad total no superior al 0, 5 % en peso en el aglutinante.

7. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha escoria se muele hasta 35 una finura superior a 6000 cm2/g Blaine.

8. Aglutinante hidráulico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que dicho sulfato es CaSO4, ya sea natural o producido por procesos de desulfuración, o una mezcla de ellos.

9. Uso de una escoria molida de alto horno para la formación de un aglutinante hidráulico con un contenido de clínker de cemento Portland y una resistencia a la compresión con el fraguado según la norma europea E.

19. 1, caracterizado por que dicha escoria tiene las siguientes propiedades y composición en masa:

finura de molienda superior a 4000 cm2/g Blaine;

contenido de vidrio superior al 80 % SiO2.

3. 40 % Al2O3: 9-13 % CaO.

3. 42 % con una relación (CaO + MgO) / (Al2O3 + SiO2) superior a 1;

por que dicho aglutinante hidráulico comprende dicha escoria molida de alto horno comprendida entre el 30 % y el 95 % en masa en el aglutinante, clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante, y al menos un sulfato como activador, y por que dicho sulfato está contenido en una cantidad total, expresado como SO3, comprendida entre el 0, 6 % y el 4, 5 % en masa en el aglutinante.

10. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicha escoria tiene un contenido de MgO superior al 8 % en masa.

11. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicho sulfato se selecciona entre uno o más de los siguientes compuestos: CaSO4, Na2SO4, K2SO4.

12. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicho aglutinante comprende óxido de calcio como activador.

13. Uso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que dicho aglutinante comprende óxido de calcio como activador en el intervalo del 0, 3-5 %, CaSO4 en el intervalo del 0, 3-5 % y Na2SO4 en el intervalo del 0, 3-5 % en 8

peso en el aglutinante.

14. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicho aglutinante comprende uno o más componentes orgánicos en una cantidad total no superior al 0, 5 % en masa en el aglutinante.

15. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicha escoria se muele hasta una finura superior a 6000 cm2/g Blaine.

16. Hormigón producido con un aglutinante hidráulico de acuerdo con las reivindicaciones anteriores.

 

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