CLINKER SULFOALUMINOSO SIN HIERRO Y SIN CAL LIBRE, SU PROCEDIMIENTO DEPREPARACION Y SU UTILIZACION EN AGLOMERANTES BLANCOS.

Clinker sulfoaluminoso que contiene:

- más de 55% en peso de fase sulfoaluminato de calcio (C4A3S),

- de 10% a 20% en peso de fase belita (C2S),

- menos de 10% en peso de anhidrita (CS),

- menos de 5% en peso de fase gelenita (C2AS),

una cantidad de cal libre inferior a 0,2% en peso y una cantidad de hierro (expresado en Fe2O3) inferior a 0,3% en peso

Clinker sulfoaluminoso sin hierro y sin cal libre, su procedimiento de preparación y su utilización en aglomerantes blancos.

La presente invención se refiere a un nuevo clinker sulfoaluminoso, a su procedimiento de preparación y a su utilización en unos aglomerantes, en particular en unos aglomerantes poco teñidos, poco coloreados o blancos.

Los aglomerantes hidráulicos (que incluyen los cementos) son unos polvos minerales que reaccionan con el agua con el fin de formar una pasta maleable que se endurece después de algunas horas. Se confunden frecuentemente los términos "aglomerante hidráulico" y "cemento". De manera general, los aglomerantes hidráulicos están compuestos por cementos y por aditivos minerales. La fabricación del cemento consiste en cocer un crudo, compuesto por los materiales apropiados en un horno rotativo, a alta temperatura (superior a 1.450ºC). Los nódulos obtenidos después de la cocción, denominados nódulos de clinker, son triturados hasta una finura adecuada (o superficie específica) con el fin de activar la afinidad del cemento con el agua. El cemento es por lo tanto un clinker triturado, con añadidos minerales eventuales.

Los cementos se ilustran de manera habitual por dos tipos de cementos, los cementos Portland y los cementos aluminosos.

Para facilitar las explicaciones, las abreviaturas estándares utilizadas a continuación en el texto se recuerdan a continuación:

F representa Fe₂O₃

Los cementos de tipo Portland están compuestos por cuatro fases principales, alita C₃S (40-70%), belita C₂S (hasta 30%), aluminato tricálcico C₃A (2-15%) y ferrita C₄AF (hasta 15%). El yeso se añade habitualmente (hasta 5%) durante la trituración del clinker.

Los cementos de tipo aluminoso cubren una gama de aglomerantes que contienen aluminato monocálcico CA como constituyente principal. Las demás fases mayoritarias de esta gama de cemento son la fase ferrita C₄AF, y la fase dialuminato de calcio CA₂.

Un nuevo tipo de cemento se creó durante los años 70. Éste se caracteriza por una de sus fases denominada sulfoaluminato de calcio C₄A₃ overline{S} (fase de Klein). Las demás fases son generalmente C₂S, C₄AF, CA, CA₂, C₁₂A₇, C overline{S} y cal libre. El sulfoaluminato de calcio se hidrata de forma diferente en función de las demás fases presentes en el aglomerante (aglomerante = cemento + adición de los minerales activos):

(1)C₄A₃ overline{S} + 18H rightarrow C₄A overline{S} H₁₂ + 2AH₃

(2)2C₄A₃ overline{S} + 2C overline{S} H₂ + 52H rightarrow C₆A overline{S} ₃H₃₂ + C₄A overline{S} H₁₂ + 4AH₃

(3)C₄A₃ overline{S} + 2C overline{S} H₂ + 34H rightarrow C₆A overline{S} ₃H₃₂ 2AH₃

(4)C₄A₃ overline{S} + 7CH + 2xH rightarrow C₃AH₆ + 2(C₃A.¹/₂C overline{S} .¹/₂CH.xH)

(5)C₄A₃ overline{S} + 8C overline{S} H₂ + 6C + 80H rightarrow 3C₆A overline{S} ₃H₃₂

De nuevo en este caso, unas propiedades de expansión se pueden obtener si la cal y el sulfato de calcio están en exceso.

Las reacciones (4) y (5) son muy rápidas y conducen muy rápidamente al fraguado (es decir, en algunos minutos) y dan lugar a unos cementos que se endurecen muy rápidamente. La cal puede estar presente en el aglomerante como parte de la composición, o puede ser el resultado de la disolución de otra fase: la fase principal del cemento Portland C₃S, una vez en contacto con agua, libera hidróxido de calcio (la forma hidratada de la cal) que a su vez acelera la formación de hidratos según las reacciones (4) ó (5).

En consecuencia, las cinéticas de hidratación de C₄A₃ overline{S} dependen ampliamente de las fases presentes en el aglomerante. Esto conduce a diferentes aplicaciones dependiendo de si se desea obtener un endurecimiento rápido, un fraguado rápido y/o unas propiedades de expansión. Se citan a continuación algunos ejemplos:

1. Clinker sulfoaluminoso que contiene:

una cantidad de cal libre inferior a 0,2% en peso y una cantidad de hierro (expresado en Fe₂O₃) inferior a 0,3% en peso.

2. Clinker sulfoaluminoso según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene:

3. Clinker según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque su contenido total en óxidos coloreados diferentes del óxido de hierro es inferior a 0,7% en peso.

4. Procedimiento de preparación del clinker según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende la mezcla de materias primas en concentraciones tales que se respeten las proporciones ponderales siguientes en óxidos:

4 =q S =q 10

34 =q A =q 49

37 =q C =q 45

Otros óxidos =q 2

siendo overline{S} el complemento hasta 100, y después la cocción de esta mezcla entre 1.250ºC y 1.350ºC, durante un tiempo suficientemente largo para combinar toda la cal, seguida de un enfriamiento rápido de la mezcla en una atmósfera no oxidante.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la mezcla cumple además las proporciones ponderales en óxidos C, A y S siguientes:

A =q 1,33*S + 41

A =q -2,33*S + 62

C =q 0,83*S + 37

C =q 3*S 13

C =q -0,81*A + 72

C =q -0,6*A + 67

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el enfriamiento se lleva a cabo mediante remojo en agua.

7. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el enfriamiento se lleva a cabo bajo una atmósfera de nitrógeno.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el clinker se tritura después hasta la obtención de una superficie específica Blaine superior a 3.000 cm²/g.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el clinker se tritura hasta la obtención de una superficie específica Blaine superior a 5.000 cm²/g.

10. Utilización del clinker según una de las reivindicaciones 1 a 3, u obtenido mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 9, para la preparación de un aglomerante mediante la mezcla de dicho clinker con un material fuente de óxido de calcio y/o una fuente de sulfato de calcio.

11. Utilización según la reivindicación 10, para la preparación de un aglomerante mediante la mezcla de dicho clinker con cemento Portland y/o una fuente de sulfato de calcio.

12. Aglomerante que comprende de 75 a 90% de clinker sulfoaluminoso según una de las reivindicaciones 1 a 3, u obtenido mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 9, y de 25 a 10% en peso de una fuente de sulfato de calcio, que presenta un tiempo de fraguado inferior o igual a tres horas y que permite preparar, según la norma EN 196, un mortero que presenta una resistencia a la compresión a 28 días superior o igual a 50 MPa.

13. Aglomerante que comprende de 20 a 40% de clinker sulfoaluminoso según una de las reivindicaciones 1 a 3, u obtenido mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 9, de 50 a 70% de cemento Portland y de 5 a 25% de una fuente de sulfato de calcio, que presenta un tiempo de fraguado inferior o igual a 10 minutos.

14. Aglomerante según la reivindicación 13, que comprende 30% de clinker sulfoaluminoso, 60% de cemento Portland y 10% de una fuente de sulfato de calcio.

15. Aglomerante que comprende de 55 a 90% de clinker sulfoaluminoso según una de las reivindicaciones 1 a 3, u obtenido mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 9, de 5 a 30% de cemento Portland y de 10 a 30% de una fuente de sulfato de calcio, que presenta un tiempo de fraguado comprendido entre 30 minutos y 1 hora, y que permite preparar, según la norma EN 196, un mortero que presenta una resistencia a la compresión a 5 horas superior a 20 MPa.

16. Aglomerante según la reivindicación 15, que comprende 60% de clinker sulfoaluminoso, 20% de cemento Portland y 20% de una fuente de sulfato de calcio.

17. Aglomerante según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque la fuente de sulfato de calcio es yeso.