BR0212350B1

BR0212350B1 - processo para fabricar partìculas cimentìcias.

Info

Publication number: BR0212350B1
Application number: BRPI0212350-9A
Authority: BR
Inventors: Neal S Berke; Antonio J Aldykiewicz Jr; Noah D Budiansky; Arnon Bentur
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2012-01-24
Also published as: US6648962B2; JP2009196888A; KR20040044862A; CN1582263A; JP4359505B2; JP2005503983A; EP1423344B1; EP1423344A4; WO2003022773A1; CN1258491C; MXPA04001953A; KR100894934B1; HK1074197A1; BR0212350A; CA2459524A1; EP1423344A1; US20030089281A1; AU2002336384B2; CA2459524C; JP4810584B2

Description

"PROCESSO PARA FABRICAR PARTÍCULAS CIMENTÍCIAS"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a partículas cimen- tícias substancialmente hidratadas e, mais particularmente, a processos e composições para introduzir misturas em compo- sições adesivas, de revestimento, refratárias e de revesti- mento de matriz vazável.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Uma "mistura" é um termo da técnica que descreve materiais, diferentes do cimento hidráulico, água e agrega- dos utilizáveis para preparar concreto ou argamassa, que são adicionados à batelada antes ou durante sua misturação.

Misturas são usadas para modificar as propriedades de um concreto ou argamassa. As razões para o uso de mistu- ras incluem: (1) obter certas propriedades físicas no con- creto curado resultante; (2) melhorar a qualidade do concre- to mediante sucessivos estágios de misturação, transporte, colocação e cura durante condições climáticas ou de tráfego adversas; (3) evitar problemas particulares durante as ope- rações de concretagem; e (4) reduzir os custos de construção ou mão-de-obra.

Essas misturas, quando apresentadas na forma de sólidos ou pós solúveis em água, são misturadas na lama de concreto ou água pré-lama no momento de uso. Quando apresen- tadas como líquidos prontos para o uso, as misturas são ti- picamente usadas a granel e distribuídas diretamente batela- da a batelada a caminhões de mistura pronta em uma instala- ção de misturação. O uso bem sucedido de misturas depende da precisão com que são preparadas e carregadas. O processo de carrega- mento requer, para cada batelada de concreto ou argamassa, pesagem ou medição volumétrica cuidadosa dos ingredientes antes ou durante a introdução no misturador. Imprecisões na medição da quantidade de misturada usada afetam significati- vamente o desempenho ou as propriedades físicas do concreto ou argamassa que está sendo carregada e, conseqüentemente, podem frustar a finalidade inicial de incluir a mistura. A necessidade de uma medição precisa da quantidade de mistura a ser adicionada à batelada é particularmente aguda quando se requerem quantidades relativamente pequenas.

Fizeram-se tentativas de superar as dificuldades envolvidas na manipulação, medição e distribuição de mistu- ras fluidas, semifluidas e sólidas de livre escoamento. Na patente norte-americana η 2 4.961.790, Smith et al. apresen- taram recipientes solúveis em água que liberavam misturas sólidas ou em pó, quando o recipiente era dissolvido dentro de uma misturador molhado. Por outro lado, Valle et al. a- presentaram, na patente norte-americana ns 5.203.629, uma embalagem não solúvel em água, que se desintegrava sob o e- feito triturador da mistura de concreto molhada, liberando, dessa forma, misturas por todo o concreto. Na patente norte- americana η 2 5.320.851, DeMars et al. apresentaram uma cáp- sula de gelatina ou cera desintegrável para introduzir mis- turas fluidas ou semifluidas na mistura de concreto.

Também se fizeram tentativas de distribuir certas misturas em forma de pó ou seca compactada. A patente norte- americana n° 4.284.433, de Aignesberger et al. apresentaram aditivos peletizados sólidos compostos por um condensado de derivado de ácido naftalenossulfônico-formaldeído, uma resi- na à base de uma amino-s-triazina com pelo menos dois grupos NH2 e modificada com sulfito ou ácido sulfônico, um policon- densado de melamina-formaldeído modificado com sulfito ou ácido sulfônico, um copolímero à base de um estireno e acri- lonitrila, um ligninossulfonato ou um produto de policonden- sação de fenol-ácido sulfônico-formaldeído.

Um conceito similar foi apresentado na patente norte-americana n° 5.728.209, de Bury et al. , em que uma certa quantidade de material de mistura de cimento em pó ou flocos era prensada em uma unidade compactada, que se desti- nava a se dissolver ou romper em uma mistura cimenticia, co- mo concreto molhado. A unidade compactada se destinava a ter uma resistência suficiente para manter a integridade estru- tural durante a manipulação e o armazenamento, possuindo, ao mesmo tempo, solubilidade ou friabilidade durante a agitação em uma mistura de concreto molhada.

Na patente norte-americana n° 2 5.236.501, Nomachi et al. apresentaram um processo para revestir partículas de cimento que envolvia a rotação aérea de partículas cimentí- cias em pó secas e pulverização das partículas no remoinho com água, que opcionalmente continha uma mistura como um a- gente redutor de água.

Outro processo de revestimento foi apresentado na patente norte-americana n° 5.766.323, de Butler et al. Adi- tivos de hidrofobização eram revestidos sobre partículas de veículo, como amido, metil celulose, carboximetil celulose, cimento, areia, sílica, cinza volante, alumino silicatos, materiais de argila, cal, carbonatos de cálcio, glóbulos de poliestireno e glóbulos de poliacrilato. Por exemplo, Butler et al. descreveram a pulverização de um material de organo- polissiloxano e um material aglutinante (por exemplo, álcool polivinílico) sobre a superfície externa de partículas de veículo usando um leito fluidizado para solidificar o orga- nopolissiloxano e aglutinante, mediante resfriamento ou evapo- ração do solvente, sobre a superfície da partícula de veículo.

Os presentes inventores, entretanto, acreditam que processos envolvendo a compactação a seco de misturas e o revestimento de partículas de veículo com misturas são com- plicados e trabalhosos. Tipicamente, misturas para concreto e argamassa são supridas em forma líquida, porque são fabri- cadas como líquidos. Custos e tempo consideráveis seriam gastos para secá-las, compactá-las, peletizá-las ou granulá- las por processos evaporativos de revestimento em leito fluidizado. Formas ainda mais simples de revestimento, como usando materiais de partículas de veículo como vermiculita e zeolitas, que têm elevadas áreas de superfície, seriam caras e poderiam introduzir materiais indesejáveis em uma composi- ção de concreto, argamassa ou argamassa fina.

Em vista das desvantagens da técnica anterior, são necessários um novo processo para fabricação de um sistema de mistura sólida, uma nova mistura e um novo processo para modificar composições cimentícias hidratáveis, como composi- ções de concreto, argamassa, alvenaria, argamassa fina e ou- tras matrizes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em constraste com processos da técnica anterior, particularmente aqueles processos em que a(s) mistura(s) é(são) revestida(s) sobre partículas de veículo, os presen- tes inventores projetaram um novo processo pelo qual pelo menos uma mistura é introduzida em composições de matriz e de revestimento como composições cimentícias vazáveis (por exemplo, concreto, argamassa, refratário, concreto de proje- ção) e revestimentos (por exemplo, tintas, bases) e outras composições (por exemplo, adesivas, mástiques).

Mais significativamente, a presente invenção se refere a partículas contendo elevada área de superfície que são formadas a partir de pelo menos um aglutinante cimentí- cio substancialmente hidratado e cominuído a um diâmetro de partícula médio de 5 a 250 micrômetros (e até 6 centímetros ou mais). As misturas podem ser entremisturadas com o aglu- tinante cimentício antes de ser endurecida e cominuída em partículas. Alternativamente, ou além de se ter a(s) mistu- rais) e/ou aditivos entremisturados nas partículas, as mis- turas e/ou aditivos podem ser revestidos sobre a superfície das partículas cominuídas a taxas de adição relativamente elevadas. Assim, um processo exemplificativo da invenção compreende: entremisturação de um aglutinante cimentício hi- dratável e água para se obter uma lama cimentícia hidratá- vel; espera que a lama endureça em uma massa substancialmen- te hidratada; e cominuição da massa endurecida em uma plura- lidade de partículas com um diâmetro de partícula médio de 5 a 250 micrômetros. As partículas pode ter até 6 centímetros para fins de distribuição de aditivos de cimento em proces- sos de trituração de clínqueres. Aglutinantes cimentícios hidratáveis exemplificativos incluem cimento Portland, gip- sita, gesso, opcionalmente com uma ou mais pozolanas. O a- glutinante é misturado com água para formar uma pasta (ou lama), que é, então, deixada hidratar substancialmente em uma massa solidificada, que é cominuída em partículas.

Em um processo preferido da invenção, pelo menos uma mistura é entremisturada com o aglutinante antes de ser endurecido em uma massa e cominuído em partículas. A água de mistura pode ser adicionada diretamente a uma ou mais dentre a(s) mistura(s), aglutinante, ou a ambos simultaneamente, ou incorporada em uma dispersão, emulsão ou solução aquosa con- tendo a mistura ou misturas. Por exemplo, uma mistura inibi- dora da corrosão, como uma dispersão de nitrito de cálcio, pode ser misturada com cimento Portland e deixada endurecer em uma massa e, então, esmagada para formar as partículas.

Alternativamente, ou além do processo de entremis- turação da mistura, as partículas podem ser revestidas com uma ou mais misturas. As partículas apresentam uma elevada superfície de carga. Em modalidades adicionais da invenção, as partículas podem conter uma ou mais misturas entremistu- radas (por exemplo, nitrito de cálcio) e ser revestidas com uma ou mais outras misturas (por exemplo, redutores de água de polioxialquileno (ou chamados de superplastificantes) , misturas de redução da contração de polioxialquileno ou ou- tras misturas). Isso proporciona um meio para o uso simultâ- neo de misturas ou agentes que não sejam facilmente compatí- veis (se também usados na mesma solução).

Quando vistas ao microscópio, as superfícies das partículas cimentícias substancialmente hidratadas cominuí- das da presente invenção são altamente granulares, e mesmo de natureza microscopicamente granulosa. As partículas não são apenas "granulares", mas são microscopicamente "granulo- sas", porque têm pequenas texturas ou grânulos de superfície granulados sobre as partículas dos grânulos individuais.

Assim, as partículas da invenção proporcionam um excelente e novo sistema de partículas de veículo para dis- tribuir aditivos químicos, como misturas, a composições de matriz vazáveis (como concreto, argamassa, alvenaria) , com- posições de matriz pulverizáveis (como concreto de projeção ou refratário pulverizável, como refratário à base de gipsi- ta), composições de revestimento (como tintas de látex e não aquosas, bases), assim como composições adesivas. Quando uma mistura como nitrito de cálcio é incorporada em um concreto usando as partículas da invenção, descobriu-se surpreenden- temente que o nitrito de cálcio retém sua capacidade de con- ferir inibição à corrosão, mesmo que seja introduzido no concreto enquanto inicialmente incrustado em cimento hidra- tado. Como outro exemplo, as partículas da invenção podem ser usadas para incorporar uma mistura como nitrito de cál- cio em uma composição de tinta ou revestimento, como um re- vestimento epóxi para armações de aço. Os inventores acreditam que vantagens significati- vas podem ser obtidas pelo processo da invenção, não apenas em termos de evitar um trabalho demorado, custos de energia e complexidade de processamento, mas também a conveniência de se carregar um alto nível de mistura(s) por unidade de material de veículo e se obter uma prática de dosagem uni- forme. Na entremisturação e hidratação da(s) mistura(s) e aglutinante cimentício hidratável, acredita-se que elevadas razões de mistura para cimento de pelo menos 10%, e mais preferivelmente de pelo menos 12% a 90% e, mais preferivel- mente, de 15 - 60%, em peso de mistura(s) por peso de cimen- to sejam possíveis mediante o processo da invenção.

O uso de cimento na preparação de partículas ci- mentícias com misturas também permite menores razões de á- gua/cimento na composição de concreto, argamassa, alvenaria, refratário ou concreto de projeção final, em comparação com o uso de misturas líquidas convencionais. Além disso, os in- ventores acreditam que o cimento hidratado evite os proble- mas de incompatibilidade que às vezes surgem entre misturas e cimento e que seriam prejudiciais para a composição final.

A presente invenção também apresenta processos pa- ra modificar composições de matriz, como composições cimen- tícias vazáveis (por exemplo, concreto de mistura pronta, concreto pré-vazado, argamassa, argamassa fina, concreto de alvenaria, concreto de projeção, gipsita, gesso), assim como polímeros de látex e não aquosos (por exemplo, acrílico, al- quídico, epóxi, poliéster, uretano), por introdução das par- tículas acima descritas na composição de matriz ou revesti- mento a ser modificada.

Vantagens e características adicionais da invenção são descritas a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos

A Fig. 1 é uma microfotografia (2.500x) de uma partícula de cimento revestida por pulverização com uma mis- tura usando umprocedimento de leito fluidizado simulado (Técnica Anterior);

A Fig. 2 é uma microfotograf ia (5.000x) de uma partícula de cimento revestida por pulverização com uma mis- tura usando umprocedimento de leito fluidizado simulado (Técnica Anterior);

A Fig. 3 é uma microfotografia (2.500x) de partí- culas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas da presente invenção com uma textura de superfície microgranulosa;

A Fig. 4 é uma microfotografia (5.000x) de partí- culas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas da presente invenção com uma textura de superfície microgranulosa;

A Fig. 5 é uma ilustração gráfica do desempenho de contração de amostras de mistura de cimento às quais se adi- cionou uma Mistura de Redução de Contração (SRA) líquida, e às quais se adicionaram partículas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas (incorporando a mesma S RA) da presente invenção; A Fig. 6 é uma ilustração gráfica do desempenho de tempo de pega de amostras de mistura de cimento às quais se adicionou uma mistura de acelerador de pega líquida, e às quais se adicionaram partículas cimentícias com mistura hi- dratadas entremisturadas (incorporando o mesmo acelerador de pega) da presente invenção;

A Fig. 7 é uma ilustração gráfica da resistência compressiva de amostras de mistura de cimento às quais se adicionou uma mistura de acelerador de pega líquida, e às quais se adicionaram partículas cimentícias com mistura hi- dratadas entremisturadas (incorporando o mesmo acelerador de pega) da presente invenção;

A Fig. 8 é uma ilustração gráfica do desenvolvi- mento de resistência de várias amostras de mistura de arga- massa às quais se adicionou uma mistura de inibidor da cor- rosão líquida, e às quais se adicionaram partículas cimentí- cias com mistura hidratadas entremisturadas (incorporando o mesmo inibidor da corrosão líquido) da presente invenção; e A Fig. 9 contém duas ilustrações comparativas do desempenho de corrosão de aço estrutural, o da esquerda re- presentando aço revestido com epóxi (controle) e o direita representando aço revestido com epóxi, em que o revestimento continha partículas da presente invenção, preparadas com ci- mento e nitrito de cálcio (CaNi).

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

O termo "cimento", conforme aqui usado, deve sig- nificar e incluir um cimento Portland que, conforme usado no campo da construção, significa um cimento hidratável produ- zido por pulverização de clínquer consistindo em silicatos de cálcio hidráulicos, todos normalmente contendo uma ou mais das formas de sulfato de cálcio como uma adição tritu- rada com ASTM tipos I, II, III, IV ou V.

Materiais "cimentícios" são materiais que, isola- damente, têm propriedades de cimentação hidráulica, pelo fa- to de pegarem e endurecerem na presença de água. Estão in- cluídos nos materiais cimentícios escória de alto-forno gra- nulada triturada (embora algumas escórias resfriadas ao ar também possam ser consideradas cimentícias) e cimento natu- ral (por exemplo, cimento Portland comum). Materiais "cimen- tícios" também podem incluir gipsita (por exemplo, sulfato de cálcio hidratado) , cimento aluminoso, cimento cerâmico, cimento de perfuração de poços de óleo e outros.

Além do cimento Portland, cimentos utilizáveis pa- ra preparar partículas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas da invenção também podem incluir uma pozola- na, que é um material silicioso ou aluminossilicioso que possui pouco ou nenhum valor cimentícios, mas que, em forma finamente dividida na presença de água, reaja quimicamente com o hidróxido de cálcio liberado pela hidratação do cimen- to Portland, formando materiais com propriedades cimentí- cias. Terra diatomácea, calcário, argilas, argila xistosa, cinza volante, sílica ativa e escória de alto-forno são al- gumas das pozolanas conhecidas. Certas escórias de alto- forno granuladas trituradas e cinzas volantes de alto cálcio possuem tanto propriedades pozolânicas, quanto cimentícias. Outro "aglutinante cimentício hidratável" exempli- ficativo da invenção pode nem requerer cimento Portland, co- mo a seguinte: 5 - 2 0% em peso de sílica ativa; 10 - 60% em peso de cinza volante; e 10 - 75% em peso de escória.

Partículas da invenção, como partículas de cimento

Portland cominuído substancialmente hidratado e/ou gipsita, podem ser incorporadas, como outro exemplo, em refratários aplicados por pulverização como um substituto para materiais contendo água (veja, por exemplo, patente norte-americana n2 5.556.576, de Berneburg et al., que apresenta o uso de bau- xita em refratários aplicados por pulverização, aqui incor- porada por referência) .

Conforme anteriormente resumido, processos exem- plificativos da invenção envolvem a misturação de um agluti- nante cimentício hidratável com água, deixando-se que o a- glutinante hidrate substancialmente a massa, e a cominuição da massa endurecida para fornecer uma pluralidade de partí- culas. O tamanho de diâmetro médio das partículas pode vari- ar em uma faixa que depende do uso final. Por exemplo, os inventores consideram que para uso na incorporação de mistu- ras em materiais de matriz, como concreto, uma faixa de ta- manho preferida seja de cerca de 5 - 250 micrômetros. Para incorporar misturas como nitrito de cálcio em uma tinta ou composição de revestimento (por exemplo, tinta epóxi), uma faixa de tamanho preferido é de cerca de 5 a 20 micrômetros. Para incorporar aditivos de cimento em moinhos de bolas du- rante processos de trituração de clínqueres, uma faixa de tamanho preferida é de cerca de 5 micrômetros até 6 centíme- tros ou mais. Esses usos são também modalidades exemplifica- tivas da presente invenção.

Conforme aqui usado, o termo "lama" pode ser sinô- nimo de ou intercambiável com "pasta", porque a importância aqui é simplesmente indicar que as partículas de aglutinante cimentício são substancialmente misturadas com água, em uma quantidade suficiente para iniciar a hidratação do agluti- nante, de modo que a lama (pasta) endureça em uma massa que possa ser, então, cominuída em partículas menores, como por esmagamento mecânico da massa endurecida com uma prensa ou entre rolos (por exemplo, de aço).

O aglutinante cimentício hidratável, em modalida- des adicionais, pode ser combinado com uma ou mais misturas com adição de água de misturação separada. Alternativamente, a mistura ou misturas podem ser adicionadas na forma de uma dispersão ou emulsão aquosa que já contenha água de mistura- ção. A(s) mistura (s) também pode ser combinada em uma lama cimentícia aquosa, como argamassa (com agregado fino, como areia) ou um concreto (também possuindo agregado grosseiro, como cascalho ou predas esmagadas), embora isso seja menos desejável, porque isso poderia aumentar os custos de trans- porte.

O termo "mistura", conforme discutido nos funda- mentos acima, refere-se a materiais diferentes de cimento, água e agregado usado como um ingrediente da argamassa ou concreto, e adicionado à batelada imediatamente antes ou du- rante sua misturação. Algumas misturas são usadas para modi- ficar as propriedades fluidas de concreto, argamassa ou ar- gamassa fina frescos, ao passo que outras são usadas para modificar concreto, argamassa e argamassa fina endurecidos. As várias misturas usadas na presente invenção são materiais que podem ser usados em concreto, argamassa ou argamassa fi- na para as seguintes finalidades: (1) trabalhabilidade sem aumentar o teor de água ou para diminuir o teor de água à mesma trabalhabilidade; (2) retardar ou acelerar o tempo de pega inicial; (3) reduzir ou prevenir a sedimentação do ma- terial acabado ou criar uma leve expansão dele; (4) modifi- car a taxa e/ou capacidade de sangramento; (5) reduzir a se- gregação de ingredientes constituintes; (6) melhorar a pene- tração e o bombeamento; (7) reduzir a taxa de perda de con- sistência; (8) reduzir o desprendimento de calor durante o endurecimento inicial; (9) acelerar a taxa de desenvolvimen- to de resistência nos estágios iniciais; (10) aumentar a re- sistência do material acabado (compressiva, à tração e à flexão); (11) aumentar a durabilidade ou resistência a con- dições rigorosas de exposição atmosférica; (12) diminuir o fluxo capilar de água dentro do material; (13) diminuir a permeabilidade do material a líquidos; (14) controlar a ex- pansão causada pela reação de álcalis com centros constitu- intes do agregado; (15) produzir concreto celular; (16) au- mentar a ligação do concreto aos elementos de reforço de a- ço; (17) aumentar a ligação entre concreto velho e novo; (18) melhorar a resistência a impactose a resistência à a- brasão de materiais acabados; (19) inibir a corrosão de me- tal incrustado, como proteger reforço de aço em uma matriz de concreto; e (20) produzir concreto ou argamassa colorida. Conseqüentemente, podem-se empregar misturas convencionais para fins da presente invenção. Uma lista ilustrativa não exaustiva, organizada de acordo com as categorias funcionais de mistura compreendidas pela indústria, é apresentada nos parágrafos a seguir:

Usam-se aceleradores de pega para acelerar a pega e o desenvolvimento de resistência inicial do concreto. Al- guns dos materiais comuns que são usados para atender a essa função são cloreto de cálcio, trietanolamina, tiocianato de sódio, formato de cálcio, nitrito de cálcio e nitrato de cálcio. (Alguns desses, por exemplo, nitrito de cálcio, tam- bém funcionam como misturas inibidoras da corrosão).

Usam-se misturas retardadoras ou de pega retardada para retardar, atrasar ou reduzir a taxa de pega do concre- to. Retardadoras são usados para compensar o efeito acelera- dor de um clima quente sobre a pega do concreto, ou para a- trasar a pega inicial de concreto ou argamassa fina quando ocorrem condições difíceis de colocação, quando ocorrem pro- blemas de distribuição ao local de trabalho, ou para permi- tir um tempo para processos de acabamento especiais. A maio- ria dos retardadores também agem como redutores de água e também pode ser usados para carrear algum ar para dentro do concreto. Lignossulfonatos, ácidos carboxílicos hidroxila- dos, lignina, bórax, ácidos glucônico, tartárico e outros e seus sais correspondentes, e certos carboidratos podem ser usados como misturas retardadoras.

Removedores de ar são usados para diminuir o teor de ar na mistura de concreto. Fosfato de tributila, ftalato de dibutila, álcool octílico, ésteres insolúveis em água de ácido carbônico e bórico e silicones são alguns dos materi- ais comuns que podem ser usados para atingir esse efeito.

Misturas carreadoras de ar são propositalmente u- sadas para carrear bolhas microscópicas de ar para dentro do concreto. 0 carreamento de ar melhora dramaticamente a dura- bilidade do concreto exposto à umidade durante ciclos de congelamento e descongelamento. Além disso, o ar carreado melhora grandemente a resistência do concreto à descamação superficial causada por degeladores químicos. O carreamento de ar também aumenta a trabalhabilidade de concreto fresco, eliminando ou reduzindo, ao mesmo tempo, a segregação ou o sangramento. Materiais usados para atingir esses efeitos de- sejados podem ser selecionados em sais de resina de madeira (resina Vinsol), detergentes sintéticos, sais de lignina sulfonada, sais de ácidos de petróleo, sais de materiais proteináceos, ácidos graxos e resinosos e seus sais, alquil- benzeno sulfonatos, e sais de hidrocarbonetos sulfonados.

Redutores da reatividade com álcalis podem reduzir a expansão de agregados com álcalis, e esses podem incluir sais de lítio e bário. Algumas pozolanas, como cinzas volan- tes, sílica ativa e escória de alto-forno, também pode agir como redutores da reatividade com álcalis.

Misturas de ligação são normalmente adicionadas a misturas de cimento Portland para aumentar a resistência da ligação entre concreto velho e novo. Essas incluem materiais orgânicos, como borracha, cloreto de polivinila, acetato de polivinila, acrílicos, copolímeros de estireno e butadieno e outros polímeros em pó.

Misturas redutoras de água são usadas para reduzir a quantidade de água de misturação requerida para produzir concreto de uma certa consistência, para reduzir a razão de água e cimento ou para aumentar a consistência. Tipicamente, redutores de água reduzem o teor de água da mistura de con- creto em aproximadamente 5% a 10%.

Superplastificantes são redutores de água de ampla gama ou misturas redutoras de água. São adicionados ao con- creto para preparar concreto escoável de alta consistência, reduzindo, assim a razão de água-cimento. Essas misturas produzem uma grande redução de água ou uma grande capacidade de escoamento, sem causar retardamento da pega ou carrega- mento de ar excessivos na argamassa de concreto. Entre os materiais que podem ser usados como superplastificantes es- tão condensados de melamina formaldeído sulfonados, conden- sados de naftalaeno formaldeído sulfonados, certos ácidos orgânicos, lignossulfonatos e/ou suas combinações. Super- piastificantes particularmente preferidos são aqueles que compreendem grupos poliéster, conforme exposto nas patentes norte-americanas η 2 4.814.014 e 4.960.465, de Arfaei, e, mais preferivelmente, aqueles que compreendem grupos polio- xialquileno, conforme exposto na patente norte-americana n2 5.7 03.174, de Darwin et al.; todas as referências sendo aqui incorporadas por referência. Superplastificantes contendo polioxialquileno adequados considerados adequados para uso na presente invenção estão disponíveis na Grace Construction Products, Cambridge, MA, sob o nome comercial ADVA®.

Misturas naturais e sintéticas são usadas para tingir concreto por razões estéticas ou de segurança. Essas misturas corantes são normalmente compostas por pigmentos e incluem negro-de-fumo, óxido de ferro, ftalocianina, umbra, óxido de cromo, óxido de titânico e azul cobalto.

Misturas inibidoras da corrosão em concreto são usadas para proteger o aço de reforço incrustado da corro- são. A natureza altamente alcalina do concreto faz com que uma película de óxido protetora passiva se forme sobre o a- ço. Entretanto, a carbonatação ou a presença de íons cloreto de degeladores ou água marinha pode às vezes tornar a pelí- cula não protetora. Misturas inibidoras da corrosão inter- rompem quimicamente essa reação de corrosão. Os materiais mais comumente usados para inibir a corrosão são nitrito e/ou nitrato de cálcio, nitrito e/ou nitrato de sódio, ben- zoato de sódio, certos fosfatos, fluoroaluminatos e fluoros- silicatos. Outros materiais podem incluir aminas, ésteres, molibdatos, fosfatos, ésteres de ácidos graxos ou suas misturas.

Inibidores da corrosão são comercialmente disponí- veis como soluções de nitrito de cálcio, disponíveis na Gra- ce Construction Products sob o nome comercial DCI®.

Misturas à prova de umidade reduzem a permeabili- dade do concreto que tenha baixos teores de cimento, eleva- das razões de água-cimento ou uma deficiência de finos no agregado. Essas misturas retardam a penetração da umidade no concreto seco e incluem certos sabões, estearatos e produtos de petróleo.

Agentes de formação de argamassa fina, como mistu- ras de carregamento de ar, aceleradores, retardadores e a- gentes de não contração e trabalhabilidade, ajustam proprie- dades da argamassa fina para atingir um resultado desejado para aplicações específicas. Por exemplo, argamassa fina de cimento Portland são usados para várias finalidades diferen- tes, cada uma podendo requerem um diferente agente para es- tabilizar fundações, fixar bases de máquinas, preencher ra- chaduras e juntas em trabalho de concreto, cimentar poços de óleo, preencher núcleos de paredes de alvenaria ou encher concreto agregado.

Formadores de gás, ou agentes de formação de gás, são às vezes adicionados a concreto e argamassa fina em quantidades muito pequenas para causar uma leve expansão an- tes do endurecimento. A quantidade de expansão depende da quantidade de material de formação de gás usada, e da tempe- ratura da mistura fresca. Alumínio em pó, sabão de resina, e cola vegetal ou animal, saponina ou proteína hidrolisada po- dem ser usados como formadores de gás.

Redutores de permeabilidade são usados para redu- zir a taxa em que a água sob pressão é transmitida através do concreto. Sílica ativa, cinzas volantes, escória tritura- da, pozolanas naturais, redutores de água e látex podem ser empregados para diminuir a permeabilidade do concreto. Pozo- lana é um material silicioso e silicioso e aluminoso, que, por si mesmo, possui pouco ou nenhum valor cimentício. En- tretanto, em forma finamente dividida e na presença de umi- dade, pozolanas reagem quimicamente com hidróxido de cálcio a temperaturas ordinárias, formando compostos que possuem propriedades cimenticias.

Auxiliares de bombeamento são adicionados a con- creto misturado para melhorar a capacidade de bombeamento.

Essas misturas espessam o concreto fluido, isto é, aumentam sua viscosidade, para reduzir a remoção de água da pasta en- quanto está sob pressão na bomba. Entre os materiais usados como auxiliares de bombeamento em concreto estão polímeros orgânicos e sintéticos, hidroxietilcelulose (HEC) ou HEC combinada com dispersantes, floculantes orgânicos, emulsões orgânicas de parafina, alcatrão de hulha, asfalto, acríli- cos, bentonita e sílicas pirogênicas, pozolanas naturais, cinzas volantes e cal hidratada.

O crescimento bacteriano ou fúngico sobre ou den- tro de concreto endurecido pode ser parcialmente controlado mediante uso de misturas fungicidas, germicidas e insetici- das (coletivamente chamados daqui por diante de "agentes bi- ocidas"). Os materiais mais eficazes para essa finalidade são fenóis polihalogenados, emulsões de dieldrina e compos- tos de cobre.

Conhecem-se misturas de redução da contração (S- RAs) para minimizar o fenômeno de rachadura causado pela contração de secagem do concreto. Vários produtos de adição de oxialquileno são adequados para essa finalidade (veja, por exemplo, as patentes norte-americanas n2 3.663.251 e 4.547.223). Polímeros de oxialquileno terminalmente alquile- terificados ou alquilesterifiçados foram considerados úteis para essa finalidade (veja, por exemplo, a patente norte- americana na 5.147.820). O pedido de patente japonesa 58- 60293 ensinou que a redução da contração de cimento pode ser conseguida pela adição de compostos que sejam unidades de cadeias repetidas de oxietileno e/ou oxipropileno terminadas em grupos alifáticos, alicíclicos ou aromáticos. Uma SRA e- xemplificativa, conforme ensinado na patente norte-americana na 5.938.835, de Shawl et al. , compreende uma mistura de certos produtos de adição de oxialquileno e éter alquílico coom certos oxialquileno glicóis para fornecer composições de cimento para argamassa ou concreto que inibem a contração de secagem, permitindo, ao mesmo tempo, um carreamento de ar substancial e uma melhor resistência compressiva. Uma SRA preferida, apresentada na patente norte-americana n2 5.556.460, de Shawl et al., é composta por um produto de a- dição de oxialquileno de baixo peso molecular e poliol ou éter de polióis com pelo menos um polímero pente de alto pe- so molecular com uma pluralidade de cadeias polioxialquileno e grupos ácido carboxílico. Todas as patentes precedentes são aqui incorporadas por referência.

O termo "mistura" também engloba "misturas de al- venaria", além de misturas para concreto, para as quais mui- tos materiais já foram identificados acima. Entretanto, al- gumas misturas de alvenaria adicionais são dignas de nota aqui. Repelentes de água integrados são usados em alvenaria para reduzir a passagem de água através de unidades fabrica- das (por exemplo, blocos, pisos, outras unidades), produzi- das com concreto com um baixo teor de umidade. Mais especi- ficamente, usa-se um repelente de água integrado para mini- mizar a transmissão de água, por ação capilar, da face ex- terna da unidade fabricada para o interior da unidade. Uma aplicação típica é o uso de repelentes de água integrados dentro de uma unidade de alvenaria de concreto usada para construção de paredes externas. Algiimas matérias-primas co- muns para repelentes de água integrados incluem estearato de cálcio, estearato de zinco e oleato de butila. Esses ácidos graxos podem ser, de preferência, revestidos sobre as partí- culas da invenção e, assim, incorporados no cimento ou con- creto de alvenaria ou na argamassa. Um agente de controle de eflorescência é outra mistura de alvenaria (concreto de bai- xa umidade) usado para reduzir a ocorrência de eflorescência nas superfícies de unidades fabricadas (por exemplo, blo- cos). A eflorescência é um depósito ou incrustação esbran- quiçada de sais solúveis e não solúveis que se forma quando a umidade atravessa e evapora nas unidades de alvenaria. Ma- térias-primas comuns incluem estearato de cálcio, estearato de zinco, oleato de butila e ácidos graxos de talol. Mais uma vez, esses ácidos graxos podem ser revestidos sobre as partículas da invenção.

Portanto, processos e partículas exemplificativos da invenção podem envolver o uso de uma ou mais misturas co- nhecidas, como um redutor de água, superplastificante, re- tardador de pega, acelerador de pega, mistura de carreamento de ar, mistura de detenção de ar, mistura de redução da con- tração, mistura de inibição da corrosão, redutor da reativi- dade com álcalis, mistura de redução da permeabilidade, a- gente de ligação, auxiliar de bombeamento, formador de gás, corante, agente de formação de argamassa fina, agente à pro- va de umidade, agente biocida, mistura de alvenaria, mistu- ras de controle de eflorescência e suas combinações. Por e- xemplo, um cimento Portland e/ou escória de alto-forno, op- cionalmente com uma ou mais pozolanas, pode ser entremistu- rado com uma dispersão de nitrito de cálcio (com água de misturação) para fornecer uma lama, que é, então, deixada endurecer em uma massa que é, então, cominuída (como pelo uso de uma prensa ou rolos de aço) em partículas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas da invenção.

A presente invenção, conseqüentemente, proporciona uma maneira precisa para medir a quantidade de mistura (ou aditivo) que está sendo distribuída a um concreto, argamas- sa, argamassa fina ou outra composição de matriz que esteja sendo tratada, particularmente em casos em que a(s) mistu- rais) é(são) dosada(s) em pequenas quantidades. Pode-se ob- ter uma medição precisa da quantidade de mistura(s) que es- tá(ão) sendo dosada(s), porque se pode medir mais facilmente as quantidades brutas de mistura(s) combinada(s) com agluti- nante cimentício, independentemente de a mistura ser entre- misturada com o aglutinante antes de ter endurecido, ser re- vestida sobre as partículas após o aglutinante ter endureci- do e sido cominuído em partículas, ou ambos. A quantidade de mistura que é introduzida na composição de matriz a ser tra- tada (por exemplo, concreto) ou composição de revestimento (por exemplo, tinta) pode ser feita simplesmente medindo-se o peso bruto das partículas e a quantidade relativa de mis- tura ou misturas, que pode constituir de 10 a 90% ou mais com base no peso seco do aglutinante.

Assim, a presente invenção também permite que se combinem materiais de mistura que apresentam problemas de compatibilidade. Em processos exemplificativos adicionais da invenção, partículas cimentícias com mistura hidratadas en- tremisturadas podem ser preparadas com um inibidor da corro- são, como nitrito de cálcio (entremisturado em forma de so- lução com um aglutinante como cimento Portland), e, depois da cominuição da massa hidratada em partículas, as partícu- las podem ser adicionalmente processadas, como por revesti- mento das partículas (que tem uma superfície altamente "mi- crogranulosa", conforme acima descrito) com um superplasti- ficante (por exemplo, um do tipo polioxialquileno) e/ou com uma mistura redutora da contração (por exemplo, do tipo oxi- alquileno), conforme acima descrito. Dessa maneira, pode-se medir e controlar com precisão a dosagem simultânea de duas ou mais misturas em combinação para uma dada batelada de concreto, argamassa, argamassa fina, tinta, revestimento ou adesivo.

Em outra modalidade exemplificativa da invenção, os inventores consideram que superplastificantes do tipo po- límero em pente contendo polioxialquileno, e/ou misturas re- dutoras de contração do tipo oxialquileno, conforme acima mencionado, podem ser revestidos sobre partículas de cimento hidratadas cominuídas preparadas com ou sem outras misturas incrustadas nas partículas. A razão de mistura ou misturas a serem combinadas com o aglutinante cimentício hidratável para fornecer as partículas cimentícias com mistura hidratadas entremistura- das da invenção pode ser de 5 - 95%: 95 - 5%, mais preferi- velmente de pelo menos 10 - 90%:90 - 10%, e o mais preferi- velmente de pelo menos 15 - 85%: 85 - 15% em peso de mistu- ra (s)/aglutinante cimentício. Tipicamente, quando misturas são convencionalmente adicionadas ao concreto ou argamassa a ser tratada, a quantidade normalmente é de cerca de 0,01 - 5%, com base no peso de aglutinante cimentício, de modo que essas faixas de porcentagens de carga começam com uma eleva- da razão mistura/cimento e, de preferência, aumentam.

A principal consideração no processo de entremis- turação é a de conter a maior quantidade possível de mistura (ou misturas, se em combinação) e obter uma pasta ou lama de consistência adequada que pegue e endureça em um tempo razo- ável. Se uma mistura líquida (que deva ser entremisturada com o cimento) não contiver água, então, a água deve ser a- dicionada em uma quantidade suficiente para iniciar a hidra- tação, de modo que a pega e o endurecimento possam ser con- seguidos em 1 - 2 dias.

Partículas cimentícias com mistura hidratadas en- tremisturadas da invenção são, de preferência, parcial a substancialmente hidratadas. A quantidade de água contida nas partículas pode ser medida por meio do teste de perda à ignição (LOI), de acordo com JIS R 5202 (Processo Para Aná- lise Química de Cimento Portland). As amostras podem ser co- letadas a cada 5 minutos (começando em 5 minutos e prosse- guindo até 160 minutos). A perda à ignição é a perda de peso de uma substância submetida a repetições de ignição ao ar durante 15 minutos a 950 graus Celsius, e essa perda de peso indica a quantidade de redução de umidade, substâncias orgâ- nicas e dióxido de carbono durante o processo. De preferên- cia, partículas exemplificativas da invenção têm uma LOI de cerca de 5 - 45%. Mais preferivelmente, a perda à ignição deve ser de 8 - 40%. Essas faixas podem ser substancialmente maiores do que o nível de hidratação ensinado, por exemplo, em processos de revestimento da técnica anterior (veja a pa- tente norte-americana n2 5.23 6.501, de Nomachi et al., veja Exemplo 1).

A cominuição da massa cimentícia endurecida subs- tancialmente hidratada (aglutinante de cimento isoladamente ou hidratado em combinação com material pozolânico e/ou uma ou mais misturas) pode ser conseguida submetendo-se a massa a forças compressivas ou de trituração, como pelo uso de um esmagador de mordentes, um esmagador de rolos (por exemplo, rolos de aço opostos), um moinho de bolas, um moinho de dis- cos ou um triturador. Os tamanhos de partículas médios são, de preferência, mais finos que malha n2 50, embora amplas faixas de partículas médias (por exemplo, 1 - 250 micrôme- tros até 6 centímetros ou mais) sejam consideradas como ade- quadas para as várias aplicações da presente invenção. 0 ta- manho das partículas dependerá da aplicação. As partículas podem ser mais grosseiras quando tiverem de ser incorporadas em composições cimentícias hidratáveis (concreto, argamas- sa), e podem ser mais finas se tiverem de ser incorporadas em outras composições de matriz, como adesivos ou revesti- mentos epóxi, adesivos ou revestimentos de uretano, látex (por exemplo, tinta) ou outras composições.

As partículas podem ser usadas para distribuir a- ditivos a cimento Portland, por exemplo, com a finalidade de introduzir auxiliares de trituração ou de processamento em um moinho de bolas durante a trituração de clínquer ou escó- ria de alto-forno (de preferência granular), para produzir um aglutinante cimentício hidratável. Por exemplo, partícu- las de cimento hidratadas (com uma ou mais misturas encapsu- ladas dentro e/ou revestidas sobre a superfície da partícu- la) podem ser empregadas com uma ordem de tamanho de 1 mi- crômetro a 6 centímetros. Essas partículas podem ser entre- trituradas com clínquer durante a fabricação de cimento em um moinho de bolas, moinho de rolos ou operação de moinho de prensa de rolos. Aditivos exemplificativos para a trituração de escória de alto-forno podem incluir certos sais de amina de composição aril hidróxi (por exemplo, trietanolamônio fe- nóxido), conforme exposto na patente canadense 1.163.394 e na patente norte-americana n2 4.286.962. Outros aditivos são ácido poliacrílico e seu sal com metal alcalino, conforme exposto nas patentes norte-americanas n2 5.720.796 e 5.977.224, de Cheung e Gaidis. Aditivos exemplificativos pa- ra trituração de cimento ou clínquer de cimento podem inclu- ir sais de amina de ácidos carboxílicos contendo grupos aro- máticos (por exemplo, benzoato de trietanolamina), conforme exposto na patente canadense 1.224.495. Outro aditivo de ci- mento envolve diésteres formados por reação de um poliol, como alquileno glicol, com um ácido carboxílico monobásico, como ácido acético, conforme exposto na patente norte- americana n2 4.643.362. Outros aditivos de cimento exempli- ficativos incluem agentes de densificação de aglutinante pa- ra moinhos que empreguem rolos, como ácido poliacrílico, ál- cool polivinilico, acetato de polivinila, cloreto de polivi- nila, polioxietileno, ácido polissulfônico ou seus sais, conforme exposto na patente norte-americana na 6.213.415, de Cheung. Ainda outro aditivo de cimento exemplificativo com- preende alcanolaminas, conforme exposto na patente norte- americana η2 4.943.323, de Gaidis et al., e dietanolamina isopropanolamina, conforme exposto na patente norte- americana n2 6.048.393, de Cheung e Myers. Outro aditivo de cimento exemplificativo envolve o uso de álcoois, cetonas, amidas e/ou aldeídos para conferir repelência à água e/ou retardamento da pega a cimentos de alvenaria Portland, con- forme exposto na patente norte-americana n2 4.375.987.

As Figs. 1 e 2 são fotografias tomadas através de um microscópio, a 2.500x e 5.OOOx de ampliação, respectiva- mente, de partículas de cimento (não hidratadas), cujas su- perfícies foram pulverizadas usando-se uma mistura conven- cional (uma dispersão de nitrito de cálcio) de uma maneira que se assemelha aos processos de revestimento em leito fluido da técnica anterior. O processo de revestimento em leito fluido foi aproximado usando-se menos de um grama de cimento Portland espalhado sobre papel poroso. Usando-se uma pistola de pulverização capaz de dispersar uma névoa extre- mamente fina, as partículas foram revestidas usando-se uma solução a 30% de nitrito de cálcio e, então, secadas em um forno a 110°C. Esse processo foi repetido várias vezes, com a etapa de secagem rapidamente seguindo a etapa de pulveri- zação, para aumentar a carga de nitrito de cálcio, minimi- zando, ao mesmo tempo, a hidratação das partículas. Essas partículas de cimento não hidratadas carregadas são, portan- to, mostradas nas Figs. 1 e 2 conforme acima explicado.

Em contraste, as Figs. 3 e 4 são fotografias toma- das através de um microscópio, a 2.500x e 5.000x de amplia- ção, respectivamente, de partículas cimentícias com mistura hidratadas entremisturadas exemplificativas (incorporando nitrito de cálcio como mistura) preparadas pelo processo a- cima discutido da presente invenção, em que a mistura é en- tremisturada com o aglutinante cimentício antes do endureci- mento e cominuição. Uma dispersão de nitrito de cálcio (ini- bidor da corrosão da marca nDCI" da Grace Construction Pro- ducts, Cambridge, Mass.) foi entremisturada com cimento Por- tland para formar uma pasta, que foi endurecida e, então, transformadas em partículas com a força de esmagamento de uma prensa. Conforme mostrado nas Figs. 3 e 4, as partículas granulares têm uma textura de superfície altamente microgra- nulosa, o que sugere uma área de superfície e uma porosidade estrutural muito maiores em contraste com as superfícies mais lisas vistas nas Figs. 1 e 2. Em modalidade exemplifi- cativas adicionais da invenção, as partículas cimentícias com mistura podem ser revestidas com mistura(s) similar(es) ou diferente(s) das entremisturadas com o aglutinante antes da hidratação. A distribuição ou dispersabilidade das partículas pode ser melhorada incluindo-se um dispersante juntamente com a mistura entremisturada com ou revestida sobre a super- fície da partícula. O dispersante pode ser selecionado nas misturas redutoras de água ou superplastificantes acima des- critas, e, para fins de dispersão, incluem, de preferência, lignossulfonatos (por exemplo, lignossulfonato de sódio), sulfonato de naftaleno, sulfonato de melamina ou qualquer um dos superplastificantes. A razão de dispersante para outra mistura (em que a mistura entremisturada não seja um redutor de água ou superplastificante) é de cerca de 1:1 a cerca de 1:15 e, mais preferivelmente, de 1:6 a cerca de 1:9 com base no peso seco dos componentes; e o nível de dispersante fre- qüentemente dependerá da natureza do próprio dispersante. Mais uma vez, a textura de superfície altamente microgranu- Iosa das partículas proporcionará uma área de superfície muito maior para revestimento do que partículas de cimento não hidratadas que tenham sido usadas em processos de reves- timento da técnica anterior.

Os inventores também consideram que os superplas- tificantes do tipo pente de E0/P0 e/ou misturas redutoras de contração de oxialquileno acima mencionadas também possam ser aplicadas por pulverização usando um solvente sobre par- tículas cimentícias hidratadas cominuídas, como as partícu- las cimentícias com mistura acima mencionadas, ou sobre par- tículas cimentícias hidratadas que não tenham sido combina- das com uma mistura antes da hidratação e cominuição. Uma pluralidade de partículas granulares da inven- ção pode ser facilmente dispersada em composições de matriz, como concreto, concreto de projeção, argamassa, argamassa fina e outras composições cimentícias, como um pó bruto dis- tribuído em caixas ou usando processos de embala- gem/distribuição conhecidos, como a introdução das partícu- las em recipientes solúveis em água (veja, por exemplo, a patente norte-americana n2 4.961.790) ou nas embalagens não solúveis em água da patente norte-americana ns 5.203.629, ambas as patentes sendo aqui incorporadas por referência.

Partículas cimentícias com mistura hidratadas en- tremisturadas exemplificativas da invenção também podem ser incorporadas em outras composições de matriz, como látex, revestimentos, tintas, adesivos e outros sistemas de matriz endurecível. Por exemplo, partículas cimentícias de mistura contendo um inibidor da corrosão, como nitrito de cálcio, podem ser incorporadas em revestimentos epóxi dos tipos que são aplicados à armação (barras de reforço de aço) em con- creto reforçado. Isso ajudaria a atingir uma elevada carga de um inibidor da corrosão e/ou outro(s) aditivo(s). Outra aplicação seria a incorporação de partículas contendo nitri- to de cálcio da invenção em revestimentos usados para super- fícies metálicas (por exemplo, tanques de água, tetos metá- licos, painéis de aço ou alumínio, vigas metálicas, canos, cabos e outras superfícies metálicas).

Portanto, outra modalidade exemplificativa seria a incorporação das partículas da invenção em um revestimento epóxi. Por exemplo, nitrito de cálcio poderia ser incorpora- do em cimento na quantidade de 10 - 3 0% com base no peso do cimento, e este é, então, hidratado pela adição de água, deixando-se endurecer, e, então, cominuído em partículas fi- nas. As partículas hidratadas cominuídas poderiam ser, en- tão, incorporadas em um revestimento epóxi na quantidade de 10 - 85% em peso com base no peso do revestimento epóxi, e mais preferivelmente de 20 - 50%. Uma possível faixa para o nitrito de cálcio no revestimento epóxi poderia ser, portan- to, de 1 - 25% com base no peso.

A invenção também apresenta processos para modifi- car composições de matriz envolvendo a incorporação das par- tículas, assim como composições de matriz contendo as partí- culas .

Modalidades exemplificativas adicionais da inven- ção se referem a partículas compreendendo: uma pluralidade de partículas cimentícias hidratadas compreendendo pelo me- nos uma mistura, as partículas podendo ser misturadas em uma composição cimentícia vazável, em que a pelo menos uma mis- tura é capaz de modificar a composição cimentícia vazável.

Por exemplo, a pelo menos uma mistura foi combinada com as partículas e incrustada em uma matriz de cimento hidratada das partículas, conforme aqui anteriormente descrito. Como outro exmeplo, uma mistura ou misturas podem ser revestidas sobre a superfície das partículas, juntamente com misturas que estejam incrustadas dentro da matriz hidratada das par- tículas, ou como a única carga sobre as partículas. De pre- ferência, as partículas terão grânulos vistos por meio de um microscópio na superfície das partículas. Os exemplos a seguir servem para ilustrar várias modalidades da invenção.

EXEMPLO 1

Uma mistura redutora de contração ("SRA") (por e- xemplo, disponível na Grace Construction Products sob o nome "ECLIPSE®") foi adicionada a cimento com água adicional para produzir uma mistura de pasta de cimento endurecida com 13% em massa de pó total (20% de sólidos por sólidos ou "s/s" de cimento). Isso é consideravelmente mais elevado que as dosa- gens de campo máximas de cerca de 2% s/s de cimento. 0 pro- duto foi triturado em um pó fino após o endurecimento e adi- cionado a uma mistura de cimento, agregado fino e água.

A Fig. 5 ilustra o desempenho de contração de a- mostras de mistura de cimento sem SRA, com um SRA líquido e com partículas incorporado SRA preparadas pela presente in- venção. A redução da contração conseguida com o pó foi de cerca de 7 0% da que era conseguida com o uso do líquido, e as resistências das amostras de contra eram comparáveis.

EXEMPLO 2

Uma mistura aceleradora de pega (por exemplo, da marca POLARSET® disponível na Grace) foi adicionada a cimen- to sem água adicional (1 parte de cimento para 0,8 partes de mistura), pois essa mistura tinha 58% de água, o que era su- ficiente para a hidratação. A pasta endurecida final tinha um teor de sólidos de 18,8% de mistura com base no peso seco do cimento. Essa mistura em uso não é comumente adicionada acima de níveis de 2% s/s de cimento em uso de campo. A Fig. 6 ilustra que o desempenho de aceleração da pega é melhorado quando o acelerador é incorporado usando as partículas hi- dratadas entremisturadas da invenção. Dados de resistência compressiva, tirados das várias amostras de misturas e ilus- trados na Fig. 7, sugerem que a resistência da amostra de mistura usando partículas da invenção era comparável à obti- da usando-se o acelerador em forma líquida.

EXEMPLO 3

Um inibidor da corrosão (da marca DCI® da Grace) foi adicionado a cimento sem água adicional (1 parte de ci- mento para 1 parte de solução de sólidos a 33%). A pasta en- durecida final tinha um teor de sólidos de 16,5% de mistura sólida no cimento. Essa mistura é convencionalmente adicio- nada a uma taxa de adição abaixo de 2,5% de sólidos de ci- mento no uso de campo. Conforme mostrado na Fig. 8, o desen- volvimento da resistência da mistura de cimento de amostra tratada com as partículas da invenção é comparável ao de uma amostra de mistura que seja convencionalmente tratada com mistura líquida. Como o desempenho de corrosão no concreto normalmente é testado durante períodos de tempo prolongados, os presentes inventores examinaram o teor de nitrito na água de misturação como um indicador do desempenho do inibidor de corrosão com o tempo. Cinco minutos após a misturação das amostras de concreto, portanto, o teor de nitrito foi exami- nado. Não havia nenhuma diferença entre os processo de adi- ção de líquido e de pasta de cimento, sugerindo que a mistu- ra de cimento contendo as partículas contendo nitrito de cálcio entremisturadas da presente invenção e a mistura de cimento contendo nitrito de cálcio líquido se comportariam de maneira similar com o tempo na inibição da corrosão.

EXEMPLO 4

O grau de hidratação de partículas contendo mistu- ra da invenção foi testado usando procedimentos de perda à ignição, de acordo com JIS R 52 02 (Processo Para Análise Química de Cimento Portland). Coletaram-se amostras começan- do em 5 minutos, e se mediu a cada 5 minutos até 16 minutos. Os dados são apresentados na tabela abaixo:

Espécime Perda à Igni- ção

Cimento Tipo 1 0, 88%

Cimento hidratado a ser usado como um veículo de acordo com a invenção 20,29%

Cimento hidratado com nitrito de cálcio misturado de acordo com a invenção 37,85%

Os dados acima estabelecem que partículas obtidas pelos processos da invenção atingem elevados níveis de hi- dratação, que excedem os dos processos de revestimento da técnica anterior. Por exemplo, esses níveis são mais eleva- dos que os 2,0 - 2,4% de LOI apresentados no Exemplo 1 da patente norte-americana η 2 5.236.501, que se refere ao re- vestimento das superfícies das partículas por remoinho em uma câmara de ar.

EXEMPLO 5

Nitrito de cálcio líquido foi encapsulado em ci- mento por combinação de massas iguais de solução de nitrito de cálcio a 33% e cimento. O produto resultante foi tritura- do, de modo que pudesse ser incorporado em um revestimento epóxi de 125 micrômetros (5 mils) de espessura. 0 pó foi u- sado para substituir 50% em massa de um epóxi marinho comer- cial. Uma folha de aço (ASTM A3 6) foi cortada em pedaços de amostra, desengordurando-se cada um. Um pedaço de amostra foi revestido sobre uma superfície com epóxi marinho (não possuindo nitrito de cálcio encapsulado). Um segundo pedaço de amostra foi revestido sobre a superfície com epóxi com o nitrito de cálcio encapsulado de acordo com a presente in- venção. Após a cura do epóxi, ambas as amostras de folha fo- ram expostas a solução de hidróxido de cálcio saturada (que simula a água de poros do concreto). Essa solução de hidró- xido tinha um pH de aproximadamente 12,5 a 13 e continha a- proximadamente 3,5% de cloreto de sódio. Após 10 dias de ex- posição, a parte da superfície da amostra de folha de aço revestida com epóxi não possuindo nitrito de cálcio encapsu- lado tinha corrosão visível e um grande potencial negativo com relação a um eletrodo de referência (-0,6 V versus calo- melano saturado), indicando que o espécime estava gravemente corroído. Valores de potencial mais negativos que -0,28 V (com relação ao calomelano) são considerados como sendo cor- rosivos. O espécime de folha de aço revestido com o epóxi com nitrito de cálcio encapsulado não tinha corrosão visí- vel, e seu potencial com relação ao eletrodo de referência (-0,052 V versus calomelano saturado) estava na região asso- ciada a passividade, indicando, assim, que a corrosão não foi iniciada. Uma comparação visual é mostrada na Figura 9. EXEMPLO 6

Os presentes inventores também acreditam que par- tículas contendo um acelerador de pega possa ser incorporado em um material adesivo ou de revestimento para melhorar a adesão do material adesivo ou de revestimento a uma superfí- cie cimentícia que esteja úmida ou molhada (por exemplo, re- cém vazada e/ou coberta com água) ou que possa se tornar ú- mida ou molhada. Assim, como exemplo hipotético, partículas preparadas de acordo com a presente invenção poderiam incor- porar um acelerador de pega conhecido (por exemplo, uma tri- etanolamina, tiocianato de sódio, formato de cálcio, nitrito de cálcio, nitrato de cálcio, cloreto de cálcio, nitrito, cloreto, formato, nitrato ou suas combinações), e essas par- tículas poderiam ser incorporadas em uma tinta de látex, uma base de impermeabilização (por exemplo, acrilato, estireno butadieno, betume) e, então, aplicadas a uma superfície ci- mentícia molhada, como uma plataforma de concreto, uma fun- dação, tijolos, argamassa, bloco de alvenaria, pisos, con- creto de projeção ou similar. A umidade sobre e/ou da super- fície cimentícia iniciaria reações com o cimento parcialmen- te hidratado das partículas, criando novos produtos de hi- dratação que ajudariam na ligação à superfície cimentícia molhada, e os inventores acreditam, assim, que a incorpora- ção de aceleradores de cura aumentaria, portanto, a veloci- dade da ligação.

EXEMPLO 7

Os inventores acreditam que revestimentos com par- tículas da invenção contendo retardadores de pega possam ser usados para se obterem acabamentos de superfície especiais no concreto. Por exemplo, um concreto (com agregados gros- seiros, como pedra e cascalho esmagado) é vazado no formato de uma parede, bloco, fundação ou concreto. Um revestimento com partículas contendo retardador de cura da invenção é u- sado para revestir o molde (ou "formar") antes do vazamento e sobre superfícies expostas. Uma vez que a peça vazada co- mece a endurecer, as superfície revestidas podem ser escova- das para expor o agregado na superfície externa. 0 retarda- dor de pega facilitaria essa exposição do agregado retardan- do a pega do concreto. Depois disso, outro revestimento pode ser aplicado à superfície de concreto exposta, um revesti- mento que contenha partículas da invenção que incorporasse, por exemplo, um acelerador de pega, pigmento, agente imper- meabilizante ou suas combinações. Assim, as partículas da invenção poderiam conferir muita flexibilidade a sistemas de revestimento que pudesses ser usados na preparação e acaba- mento de artigos cimentícios hidratáveis.

EXEMPLO 8

Os inventores acreditam que a presente invenção proporcione a capacidade de combinar aditivos ou misturas que possam ser incompatíveis se de outra forma empregadas na mesma solução líquida. Por exemplo, nitrito de cálcio e éter dipropileno glicol t-butílico (DPTB) não formam facilmente uma solução estável a concentrações combinadas acima de 10% emágua. Com a combinação desses dois em uma lama de cimento, que seja deixada endurecer em uma massa que é, então, comi- nuída para fornecer partículas da invenção, essas duas mis- turas de outra forma incompatíveis podem ser agora incorpo- radas juntas em composições cimentícias hidratáveis na mesma dose. (Essa combinação particular também apresentaria uma característica interessante pelo fato de o DPTB ter, de ou- tra forma, características de retardamento da pega a altas dosagens, mas isso poderia ser potencialmente compensado pe- las propriedades de aceleração da pega do nitrito de cálcio) .

EXEMPLO 9

Misturas múltiplas podem ser adicionadas a um con- creto ou argamassa por entremisturação de uma ou mais mistu- ras com cimento para formar partículas, que são, então, re- vestidas com uma ou mais outras misturas. Essa técnica pode ser usada para combinar misturas que não sejam muito compa- tíveis entre si. Por exemplo, uma combinação de mistura in- compatível poderia incluir, de um lado, nitrito de cálcio (CaNi), que é disponível como uma dispersão aquosa na Grace Construction Products sob o nome comercial "DCI", e, por ou- tro lado, um superplastificante, como o disponível na Grace Construction Products sob o nome comercial ADVA®. Outra com- binação incompatível seria CaNi e misturas redutoras da con- tração, como aquelas disponíveis na Grace Construction Pro- ducts sob o nome ECLIPSE®. CaNi é tipicamente adicionado ao concreto como uma dispersão, ao passo que superplastifican- tes e misturas de redução da contração são tipicamente adi- cionadas como líquidos. Entretanto, os inventores misturaram CaNi com cimento para formar uma lama/pasta, deixaram-na en- durecer em uma massa, cominuíram a massa para fornecer par- tículas e, então, revestiram o componente superplastificante (por dissolução do polímero, que é de outra forma usado para a preparação de superplastificante líquido e que é designado na tabela por "PAJ") em um solvente que foi pulverizado so- bre a superfície externa das partículas contendo CaNi. Essas partículas foram introduzidas em amostras de concreto (par- cialmente substituindo uma fração da areia usada) , e as a- mostras foram testadas quanto à resistência compressiva. Os inventores descobriram que essas amostras tinham resistên- cias compressivas que não eram diferentes às de amostras em que uma das ou ambas as misturas foram convencionalmente a- dicionadas.

TABELA 1

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Adição convencional de ADVA em solução aquosa à mistura de controle

2A - DCl em pó encapsulado ao qual ADVA foi im- pregnado; 14,5% de CaNi, 3,8% de PAJ

3B- DCI em pó encapsulado ao qual uma mistura a 1:1 de ADVA (31,5%) :Eclipse foi impregnada; 14,5% de CaNi, 1,9% de PAJ, 5,9% de Eclipse

4C - DCl em pó encapsulado ao qual uma mistura a 0,175:1.000 de PAJ:Eclipse foi impregnada; 14,5% de CaNi, 1,8% de PAJ, 10,2% de Eclipse

5D - DCI em pó encapsulado ao qual uma mistura a 1:2 de PAJ:Eclipse foi impregnada; 4,4% de PAJ e 8,8% de E- clipse

6E - Pó de controle ao qual uma mistura a 1:2 de PAJ:Eclipse foi impregnada; 4,4% de PAJ e 8,8% de Eclipse

Assim, observou-se que o uso de partículas de mis- tura entremisturada (ou "encapsulada") da invenção, mesmo quando revestidas com mistura adicional ("impregnada"), pro- porcionava números adequados de resistência compressiva em comparação com amostras às quais as misturas foram conven- cionalmente adicionadas.

EXEMPLO 10

Duas fontes em potencial para o veículo de cimento hidratado são a torta rica em cimento de recicladores de concreto ou a fração de argamassa de concreto de refugo es- magado. Esses materiais seriam, de preferência, secados an- tes da impregnação. A patente norte-americana n2 5.039.556 ensina que quantidades consideráveis de solução de nitrito de cálcio podem ser impregnadas em concreto sólido que tenha sido secado a temperaturas acima de 100°C. Essa aplicação era para concreto total em uma estrutura. Neste caso, o pro- cesso poderia ser significativamente mais rápido, pois seria aplicado a material esmagado sem agregados grosseiros, que em geral não são porosos.

EXEMPLO 10

Outro uso considerado pelos inventores é o emprego de partículas cominuídas substancialmente hidratadas da in- venção (usando cimento Portland, gipsita ou ambos como aglu- tinante) como um agregado contendo água de hidratação para refratário ou concreto de projeção aplicado por pulveriza- ção. Atualmente, usa-se bauxita em refratários aplicados por pulverização,porque contém água e pode ser usada como um substituto para a areia. O uso de partículas à base de ci- mento hidratado poderia proporcionar uma maneira mais barata de incorporar partículas hidratadas (que pode até agir como partículas "contendo água de hidratação") na mistura refra- tária ou de concreto de projeção. Opcionalmente, misturas como misturas de redução de contração, misturas de controle de ar (de carreamento e/ou remoção), misturas redutoras de água (por exemplo, superplastificantes) e outras podem ser entremisturadas com cimento e/ou revestidas sobre as partí- culas substancialmente hidratadas. Assim, modalidades exem- plificativas adicionais da presente invenção incluem compo- sições refratárias ou de concreto de projeção, comercialmen- te vendidas em forma de pó seco, que compreendam pelo menos um aglutinante (por exemplo, cimento Portland, gipsita, es- cória de alto-forno e outras) e uma pluralidade de partícu- las de acordo com a invenção. As partículas podem compreen- der (por entremisturação e/ou revestimento) uma ou mais mis- turas para modificar uma propriedade da composição.

Os exemplos e modalidades precedentes se destinam apenas a fins ilustrativos e não devem limitar o âmbito da invenção.

Claims

1. Processo para fabricar partículas cimentícias, CARACTERIZADO por compreender: a entremisturação de um aglu- tinante cimentício Portland hidratável e pelo menos uma mis- tura na quantidade de 10% a 95% com base no peso seco do re- ferido aglutinante, a referida mistura compreendendo um ace- lerador de pega, um agente inibidor de corrosão, ou mistura destes, e água em quantidade suficiente para formar uma lama e para hidratar o referido aglutinante cimentício Portland; deixando-se que a referida lama endureça em uma massa hidra- tada; e cominuição da massa endurecida em uma pluralidade de partículas possuindo um diâmetro médio de 5 a 250 microme- tros.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o aglutinante cimentício hidratá- vel também compreender um componente adicional selecionado no grupo que consiste em escórias de forno trituradas, cinza volante, sílica fumegada, calcário ou suas combinações.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o agente inibidor da corrosão ser nitrito de cálcio, nitrato de cálcio ou suas combinações.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO adicionalmente por compreender o revestimento da pluralidade de partículas hidratadas com um superplasti- ficante de polioxialquileno, uma mistura redutora de contra- ção de polioxialquileno ou suas combinações.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de as partícu- las produzidas serem introduzidas em concreto fresco ou em uma composição de revestimento que compreende ácido acrílico ou seu sal, uma resina alquídica, um epóxi, um poliéster ou suas combinações.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de a pluralidade de partículas hidratadas cominuídas possuir uma perda à ig- nição menor ou igual a 45%, conforme determinado de acordo com JIS R 5202.