BR102015003576A2 - mistura de cimento celular para a fabricação de um concreto celular e respectivo concreto celular obtido de tal mistura - Google Patents

Abstract

mistura de cimento celular paraa fabricação de um concreto celular e respectivo concreto celular obtido de tal mistura” a presente invenção se refere a uma mistura de cimento celular para a fabricação de um concreto celular contendo: pelo menos um iigante hidráulico, um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas com dimensão igual ou inferior a 200 um, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso do iigante hidráulico, pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no inten/alo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso do iigante hidráulico, pelo menos uma espuma pré-formada, água. a presente invenção se refere a um procedimento de preparação da mistura de cimento celular acima referida, bem como ao concreto celular obtido pelo endurecimento de tal mistura

Description

“MISTURA DE CIMENTO CELULAR PARA A FABRICAÇÃO DE UM CONCRETO CELULAR E RESPECTIVO CONCRETO CELULAR OBTIDO DE TAL MISTURA” A presente invenção se refere a uma mistura de cimento celular para a fabricação de um concreto celular e ao respectivo concreto celular obtido de tal mistura.

[0001] A presente invenção se refere também a um procedimento de preparação de tal mistura de cimento celular.

[0002] O concreto celular segundo a presente invenção tem uma melhor resistência mecânica, um a reduzida contração hidráulica e um menor impacto ambiental com relação aos concretos celulares observados no estado da técnica.

[0003] Como se observou, o concreto celular é um material para construção pertencente à categoria dos concretos leves. A densidade reduzida do concreto celular (300 - 1800 kg/m3) se deve à presença em sua parte interna de um sistema de poros homogeneamente distribuído que, além de tornar leve o material, oferece-lhe excelentes propriedades de isolamento térmico e absorção acústica.

[0004] O concreto celular é utilizado principaimente no setor da construção civil para construção de barreiras isotantes térmicas e acústicas, substratos isolantes de estradas, substratos isolantes para pavimentações (assim chamadas betonilhas, como preenchimento de cavidades ou espaços (por exemplo, curvas de tetos, galerias fora de uso, escavações para a colocação de tubulações). Em tais aplicações, o concreto celular é utilizado em forma de elementos pré-fabricados (blocos ou painéis) ou é aplicado em forma fluida e endurecido in sítu.

[0005] Em gerai, a preparação do concreto celular prevê a mistura de água, agregados de reforço (principaimente areia), cal e/ou cimento até se obter uma mistura homogênea (mistura de cimento - em inglês; cement slurry). A estrutura porosa do concreto celular é obtida englobando ar e outro gás na mistura de cimento, quando esta ainda está no estado fluido (ou plástico).

[0006] Em uma forma de realização, a estrutura porosa do concreto celular é obtida unindo uma espuma pré-formada contendo micro bolhas de ar na mistura de cimento, A espuma é obtida a partir de uma mistura de água e pelo menos um agente de formação de espuma em um dispositivo gerador de espuma. A técnica da agente de formação de espuma em um dispositivo gerador de espuma. A técnica da espuma pré-formada, já que permite a preparação da espuma em condições controladas, oferece a vantagem de permitir a preparação de concretos celulares tendo estruturas porosas muito uniformes em termos de densidade e forma dos poros.

[0008] Para a preparação de elementos pré-fabricados, a mistura de cimento contendo a espuma pré-formada é derramada (jogada) em moldes, onde é deixada para endurecer até obter blocos de concreto celular tendo um grau de rigidez suficiente para permitir sua remoção dos moldes.

[0009] Uma vez removidos, os biocos podem ser cortados e tratados com vapor em autoclave, obtendo a assim chamado concreto celular autoclavado, ou temperado em câmeras isoladas termicamente, obtendo o assim chamado concreto celular cru.

[0010J Os concretos celuiares autocfavados têm uma boa resistência mecânica e estão sujeitos a um grau de contração hidráulica limitada. Seu processo de fabricação, todavia, é um tanto complexo e caro, devido ao tratamento térmico em autoclave e os respectivos consumos energéticos que este comporta. A fabricação dos concretos autoclavados, além disto, apresenta notáveis consumos de água por m3 de concreto produzido.

[0011] O processo de fabricação dos concretos celulares crus preparados utilizando espumas pré-formadas, ao contrário, é um processo de fácil realização e requer o uso de aparelhos simples e de baixo custo. Além disto, este processo tem um consumo energético bastante reduzido com relação àquele dos concretos celulares autoclavados, não sendo requerido qualquer tratamento térmico.

[0012] Os concretos celulares crus observados na arte têm uma resistência mecânica que, embora suficiente para as atuais aplicações, é um tanto inferior com relação àquela dos concretos celulares autoclavados. Além disto, também a contração hidráulica após a tomada é maior com relação àquela dos concretos celulares autoclavados.

[8013] Estas desvantagens têm desde já limitado as potencialidades de aplicação do concreto celular cru de forma significativa.

[0014] No setor dos concretos ordinários e celulares também se observa o uso de aditivos para dar as propriedades desejadas aos concretos, seja no estado fluído, seja no estado endurecido, como, por exemplo, a capacidade de manuseio da mistura de cimento, velocidade de tomada, necessidade de água, resistência mecânica ou a contração hidráulica do produto acabado.

[0015] Os aditivos são formulados {e disponibilizados no comércio) geralmente em forma de misturas concentradas (em inglês, admixtures) que, uma vez diluídas com água, são acrescidas á mistura de cimento durante a sua preparação, [0016] Uma tipologia de aditivos utilizada na preparação dos concretos, sejam ordinários ou celulares, é aquela dos agentes redutores de água. Os redutores de água são geralmente utilizados para diminuir a quantidade de água de mistura utilizada e aumentar a resistência mecânica do concreto endurecido ou para modificar a capacidade de manuseio da mistura de cimento, aumentando sua fluidez (slump) sem ter que adicionar água. Estes aditivos dispersam as partículas de ligante na mistura de cimento celular, tornam mais eficiente a ação do ligante.

[0017] Agentes redutores de água particularmente utilizados na preparação de concretos ordinários são aqueles pertencentes à classe dos “superfluidificantes" (superplasticizers). Com estes aditivos é possível reduzir a necessidade de água de mistura até em 30%.

[0018] No caso das misturas de cimentos celulares, a adição dos redutores de água, em particular dos superfluidificantes, todavia, influí negatívamente na estabilidade da espuma pré-formada e, se usados em quantidade elevada, causam o colapso da mistura antes de seu endurecimento completo.

[0019] Na prática, os redutores de água e os superfluidificantes são, assim, utilizados nas misturas de cimento celular apenas em quantidade limitada (tipicamente cerca de 3-4 kg/m3). Além disto, utilizando os redutores de água, é um tanto difícil obter cimentos celulares com densidades inferiores a 1200 kg/m3. Consequentemente, diferentemente dos concretos ordinários, onde podem ser utilizados em maiores quantidades, a redução do consumo de água de mistura obtida com os recfutores de água nos concretos ceíuíares é, assim, apenas marginal, [0020] Além disto, enquanto a relação água/lígante hidráulico influencia significaíivamente a resistência mecânica no caso do concreto ordinário, variações também sensíveis desta relação não modificam no caso do concreto celular, tornando, assim, o uso neste último caso pouco útil.

[0021] A tarefa da presente invenção é aquela de superar os inconvenientes evidenciados pelo estado da técnica.

[0022] No âmbito de tal tarefa, um primeiro objeto da presente invenção é fornecer um concreto celular, obtido a partir de uma espuma pré-formada, tendo uma melhor resistência mecânica, em particular para baixos valores de densidade do concreto (ex. 500-1200 Kg/m3).

[0023] Um segundo objeto da presente invenção é fornecer um concreto celular que tenha uma contração hidráulica reduzida durante a tomada.

[0024] Um objeto ulterior da presente invenção é fornecer um concreto celular que, em uma de suas formas de realização, tenha um impacto ambiental reduzido, ou seja, um concreto cuja fabricação comporte um consumo reduzido de recursos naturais, em particular água e matérias-primas.

[0025] Um objeto ulterior da presente invenção é fornecer um procedimento de fabricação de um concreto celular que seja de fácil realização e comporte um reduzido consumo energético.

[0026] À luz destes objetos e de outros ainda que pareçam mais evidentes a seguir, um primeiro escopo da presente invenção é uma mistura de cimento celular para a fabricação e de concreto celular incluindo: [0027] - pelo menos um ligante hidráulico, [0028] - um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas com dimensão igual ou inferior a 200 pm, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso da ligante hidráulico, [0029] - pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no intervalo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso da ligante hidráulico, [0030] - pelo menos uma espuma pré-formada, [0031] - água.

[0032] Um segundo escopo da presente invenção é um concreto celular contendo pelo menos a mistura de cimento celular endurecida acima mencionada.

[0033] Outro escopo da presente invenção é um procedimento para fabricação do concreto celular acima referido, incluindo as fases de: [0034] (a) misturar: [0035] - pelo menos um ligante hidráulico, [0036] - um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas com dimensão igual ou inferior a 200 pm, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, [0037] - pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no intervalo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, [0038] - água, [0039] formando uma mistura de cimento;

[0040] (b) misturar homogeneamente tal mistura de cimento com pelo menos uma espuma pré-formada, fazendo uma mistura de cimento celular;

[0041] (c) endurecer tal mistura de cimento celular, formando tal concreto celular.

[0042] A Requerente surpreendentemente encontrou que é possível obter um concreto celular à base de espuma pré-formada que supera, pelo menos em parte, as desvantagens dos concretos observados na arte, preparando uma mistura de cimento celular em que estão presentes simultaneamente, na mesma proporção, um agregado de reforço que tem uma finura elevada e pelo menos um agente redutor de água.

[0043] Foi surpreendentemente observado, na verdade, que o grau de finura da fração sólida do concreto influi na estabilidade da espuma pré-formada quando esta é misturada com um ou mais redutores de água.

[0044] Em particular, observou-se que na presença de certa quantidade de agregados tendo partículas com dimensão inferior ou igual a 200 micrômetros (pm) é possível acrescentar à mistura de cimento celular um ou mais redutores de água em quantidade muito maior com relação àquela utilizada no estado da técnica e sem que isto cause o colapso da mistura de cimento celular antes do endurecimento, [0045] Também foi surpreendentemente observado que, não obstante a quantidade reiativamente alta de agregados de finura elevada utilizada nos concretos celulares de acordo com a presente invenção, a quantidade de água necessária para hidratar a mistura de cimento (água de mistura) permanece de qualquer forma relativamente baixa, permitindo, assim, que o concreto celular tenha serviços mecânicos e de contração hidráulica significativamente melhorada.

[0046] Para fins da presente invenção, o termo “mistura de cimento" (em inglês: cement slurry) indica a mistura de pelo menos um ligante hidráulico, um agregado de reforço, água e eventuais aditivos, na ausência de espuma pré-formada, [0047] Para fins da presente invenção, o termo “mistura de cimento celular" (em inglês: cellular cement slurry) indica a mistura obtida da união de uma mistura de cimento e uma espuma pré-formada, de cujo endurecimento se obtém um concreto ceiuiar (em inglês: cellular concrete).

[0048] O concreto celular segundo a presente invenção inclui pelo menos um ligante hidráulico, O ligante hidráulico é escolhido preferencialmente entre cai hidráulica, cimento, cimento aluminoso, cal hidratada e suas misturas, Mais preferenciaimente, o ligante hidráulico é cimento, em particular, cimento Portland, [0049] As quantidades de ligante hidráulico e dos demais ingredientes da mistura de cimento podem variar amplamente em função das propriedades desejadas para o concreto celular, bem como do grau de manuseio desejado para a mistura de cimento celular e, enfim, da densidade do concreto (peso específico) que se deseja obter.

[0050] A quantidade de ligante hidráulico pode ser facilmente determinada pelo especialista no ramo, levando em conta os fatores acima referidos.

[0051] O concreto celular segundo a presente invenção inclui um agregado de reforço (assim chamado inerte) de forma levemente subdividida.

[0052] O agregado de reforço pode ser escolhido, por exemplo, entre os materiais de pedra de origem naturaf {por exemplo, minerais ou rochas) geralmente utilizados na preparação dos concretos celulares ou entre materiais inertes de recuperação, como, por exemplo, os inertes obtidos pela recuperação de materiais de construção ou de outro tipo de produtos acabados (ex. pó de silício obtido da demolição de paneis fotovoltaicos) e os resíduos dos processos de combustão.

[0053] Para fins da presente invenção, o agregado de reforço incluí pelo menos uma fração de partículas tendo dimensão igual ou inferior a 200 pm.

[0054] Na descrição a seguir, tal fração é chamada também “agregado com elevada íinura” ou “filler”.

[0055] A Requerente surpreendentemente observou que o efeito de estabilização da espuma com relação à presença de agentes redutores de água na mistura de cimento celular é tanto maior quanto mais elevada for a fínura do filler utilizado (ou seja, quanto menor for a dimensão de suas partículas).

[0056] Analogamente, observou-se surpreendentemente que também a resistência mecânica do concreto celular é tanto maior quanto mais elevada for a fínura do filler utilizado.

[0057] Preferencialmente, assim, o agregado de reforço de elevada finura utilizado para preparar a mistura de cimento celular segundo a presente invenção tem partículas de dimensão igual ou inferior a 100 pm, mais preferencialmente igual ou inferior a 50 pm, ainda mais preferenciaimente igual ou inferior a 40 pm.

[0058] Em uma forma de realização particularmente preferida, o agregado de elevada finura tem partículas de dimensão igual ou inferior a 30 pm, mais preferenciaímente igual ou inferior a 15 pm, ainda mais preferencialmente igual ou inferior a 5 pm.

[0059] Em quantidade igual de filler presente na mistura de cimento celular, na verdade, os filler com partículas de dimensão igual ou inferior a 30 pm permitem obter os melhores usos em termos de resistência mecânica do concreto e estabilidade da espuma (e, assim, de quantidade de redutores de água agregável).

[0060] Valores de dimensão das partículas iguais ou inferiores a 50 pm podem ser determinados mediante técnicas de medição observadas pelo especialista do ramo, como, por exemplo, a análise de difusão dinâmica da luz (dynamíc light scattering) efetuada em dispersões de pós em um fluido líquido ou gasoso ou a difração laser.

[0061] Em uma forma de realização preferida, o agregado de elevada finura tem partículas de dimensões significativamente inferiores àquelas do ligante hidráulico (ex, cimento), por exemplo a dimensão do filler é cerca de 1/10 - 1/100 daquela das partículas do ligante hidráulico.

[0062] A concentração do agregado de elevada finura na mistura de cimento celular segundo a presente invenção está no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso total do ligante hidráulico.

[0063] Preferencialmente, o agregado de elevada finura está presente em quantidade igual ou superior a 50% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, mais preferencialmente em quantidade igual ou superior a 70%.

[0064] Preferencialmente, o agregado de elevada finura está presente em quantidade igual ou inferior a 200% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, mais preferenciaImente em quantidade igual ou inferior a 150%.

[0065] O agregado de elevada finura é escolhido preferencialmente entre: areia, resíduos inertes de processos de combustão (em particular, cinzas que voam de processos de combustão de combustíveis fósseis, cinzas pesadas (ex. resíduos de combustão da incineração de dejetos sólidos urbanos), inertes derivantes da combustão de biomassas ou produtos agrícolas (ex. farelo de arroz), fumo de sílica (ou microssílica), material pozolânico, escória de alto forno, escória de aciarias, silício amorfo ou cristalino (por exemplo, o silício proveniente da disposição de painéis fotovoltaicos); silício, pós dos processos de siderurgia (por exemplo, os pós leves recuperados nos processos de tratamento dos fumos de aciaria), cinzas de cana de açúcar e similares. Os agregados acima referidos podem ser utilizados na mistura de cimento celular segundo a presente invenção sozinhos ou misturados.

[0066] O agregado de reforço presente na mistura de cimento celular segundo a presente invenção pode incluir também uma fração grosseira, ou seja, uma fração de partículas tendo dimensão superior a 200 pm.

[0067] A fração grosseira pode ter a mesma ou diversa composição química do agregado de elevada finura.

[6068] Preferencialmente, a fração grosseira está presente em uma quantidade inferior ou igual a 100% em peso com relação ao peso total do ligante hidráulico, mais preferencialmente inferior a 50%, ainda mais preferencialmente inferior a 30%.

[0069] Em uma forma de realização particularmente preferida, a fração grosseira está substancialmente ausente. O concreto celular segundo a presente invenção, na verdade, pode ser preparado utilizando substancialmente apenas o agregado de elevada finura.

[0070] De forma mais vantajosa, quando se usa um agregado de elevada finura constituído por um material de recuperação, como, por exemplo, materiais à base de silício e/ou sílicatos do tipo acima etencado (por exemplo, silício proveniente da demolição de dispositivos fotovoltaicos), pós de aciaria à base de ferro e silício, cinzas pesadas também sob forma de dispersões aquosas (assim chamadas slurry), pó de vidro moído e similares, obtém-se um concreto de reduzido impacto ambiental, enquanto se limita significativamente o consumo de recursos primários, geralmente provenientes de pedreiras de mineração.

[0071] Uma vez que o grau de finura do ligante hidráulico também influi na estabilidade da espuma pré-formada na presença de agentes redutores de água, na mistura de cimento segundo a presente invenção é preferível que também o ligante hidráulico (ex. cimento) tenha elevada finura.

[0072] A mistura de cimento celular inclui um ou mais agentes redutores de água, Estes agentes, em combinação com a elevada quantidade de agregados de elevada finura da mistura de cimento celular, melhorando a capacidade de manuseio da mistura e reduzem a quantidade de água necessária para hidratar a mistura de cimento.

[0073] Os agentes redutores de água utilizáveis para fins da presente invenção são, por exemplo, aqueles que atendem aos requisitos de Tipo A da norma ASTM C 494. Preferencíalmente, o agente redutor de água é um superfluidificante. Exemplos de superfluidífícantes utilizáveis para Fins da presente invenção são aqueles que atendem aos requisitos de Tipo F e G da norma ASTM C 494 e do tipo 1 e 2 da norma ASTM C 1017, [0074J Agentes superfluidifícantes que podem ser usados na presente invenção incluem, por exemplo, as seguintes classes de compostos: condensados meiamina-formaidetdo e suifonatos, condensados naftaleno-formaldeído sulfonatos, lignosulfonatos, polímeros de acrilato, polímeros de policarboxiiato.

[0075] Os superfluidifícantes acima referidos podem ser preparados de acordo com os métodos observados peto especialista do ramo e estão também disponíveis comerciatmente. A este respeito, observa-se que, desde que os superfluidifícantes sejam principalmente utilizados como aditivos na preparação de concretos ordinários, os produtos comerciais contendo os redutores de água são geralmente formulações aquosas que, além do superfluidificante, podem conter também outros aditivos, em particular agentes anti-espuma (ex, óleos minerais, polímeros, silicone, tributilfosfato, glicóis, etc,), cuja função é contrastar a tendência natural do superfluidificante de formar bolhas de ar (indesejadas nos concretos ordinários, pois diminuem sua resistência mecânica).

[0076] Em gerai, os compostos anti-espuma prejudicam a estabilidade da espuma pré-formada presente em uma mistura de cimento celular, em particular se usados em dosagens elevadas. De acordo com a presente invenção, é assim preferível que na mistura de cimento celular os compostos anti-espuma estejam substancialmente ausentes.

[0077] A concentração total dos agentes redutores de água na mistura de cimento celular está no intervalo 0,5% - 15% em peso com relação ao peso total do ligante hidráulico.

[0078] Preferencialmente, tal agente redutor de água está presente em uma quantidade igual ou superior a 1% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, mais preferencialmente igual ou superior a 2%, ainda mais preferencialmente igual ou superior a 3%.

[0079] Preferencíalmente, tal agente redutor de água está em uma quantidade igual ou inferior a 10% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, mais preferencialmente igual ou inferior a 8%, ainda mais preferencialmente igual ou inferior a 6%, [0080} Atém dos ingredientes acima referidos, a mistura de cimento celular da presente invenção pode incluir também aditivos ulteriores convencionais para conferir à mistura de cimento celular ou ao concreto endurecido propriedades desejadas, desde que, por sua natureza ou quantidade, tais aditivos não interfiram negativamente de forma substancial com a estabilidade da espuma ou da mistura de cimento celular.

[0081] Exemplos de tais aditivos são; aceleradores (ex. carbonato de sódio, formato de cálcio, sais de metais alcalinos e aicalino-terrosos, como cloreto de cálcio e cloreto de sódio), modificadores de viscosidade, inibidores de corrosão, pigmentos, modificadores de reoiogia, fibras naturais e sintéticas, bíocidas e fungicidas.

[0082] A mistura de cimento inclui também água (água de mistura), além daquela decorrente das formulações dos ingredientes utilizados (ex. a água contida na formulação do fluidificante).

[0083] A água de mistura é adicionada à mistura de cimento em quantidade suficiente para hidratar o ligante hidráulico, considerando também a água presente na espuma pré-formada e eventualmente nos demais aditivos.

[0084] A quantidade de água de mistura utilizada depende da fluidez desejada para a mistura e da composição qualitativa e quantitativa dos aditivos presentes na mistura de cimento celular. Tipicamente, a água de mistura está presente em uma quantidade no intervalo 5% - 85% em peso com relação ao peso do cimento, preferencialmente no intervalo 30% - 75% em peso, mais preferenciaimente no intervalo 40% - 65% em peso.

[0085] A relação água / fração sólida (vale dizer, ligante hidráulico + filler + eventual fração grossa) da mistura de cimento celular é igual ou inferior a 0,7, preferenciaimente 0,4, mais preferenciaimente 0,25.

[0086] A espuma pré-formada usada para preparar a mistura de cimento celular da presente invenção inclui água, ar e peto menos um de formação de espuma (por exemplo, um tensioativo). Preferencíaimente, a espuma pré-formada é obtida introduzindo ar na referida mistura mediante insufiação de ar comprimido, A espuma pode ser obtida a partir de um preparado concentrado, gerafmente à base de água, incluindo pelo menos um agente de formação de espuma e eventuais aditivos, como, por exemplo, estabilizadores de espuma (ex. tensíoatívos ulteriores) ou compostos aptos a conferir estabilidade mecânica suficiente à espuma durante a mescla com a mistura de cimento.

[0087] Preferencialmente, a espuma pré-formada é preparada em um gerador de espuma do tipo observado pelo especialista do ramo, misturando nas proporções desejadas água e o preparado concentrado, e insuflando ar na mistura assim obtida. Alternativamente à insufiação de ar (ou outro gás), a espuma pré-formada pode ser obtida mediante adequada agitação da mistura acima referida, incluindo água e agente formador de espuma, por exemplo, através de um misturador mecânico, para incorporar uma quantidade de ar na mistura suficiente para formar a espuma.

[0088] A espuma pré-formada obtida mediante insufiação de gás tem uma maior estabilidade com relação à espuma pré-formada obtida por agitação mecânica e, assim, é mais fácil de ser processada. De forma vantajosa, a espuma pré-formada obtida por insufiação de gás pode ser facilmente incorporada na mistura de cimento também em um processo de produção contínuo. Ulterior vantagem associada ao uso de uma espuma pré-formada obtida por insufiação de gás ê que tal espuma pode ser preparada em relações peso/volume desejados de forma mais precisa e reproduzível com relação às demais técnicas de preparação das espumas.

[0089] Os agentes formadores de espuma podem ser escolhidos entre diversas classes de compostos observados pelo especialista do ramo. Tipicamente, os agentes formadores de espuma incluem tensíoativo catiônicos (ex. saís de amônio quaternário), tensíoativo aníônicos (ex. sódio fauriisulfato, lauriíetoxisulfato, ácidos alquibenzeno sulfonatos), tensíoativo não iônicos (poiioxietíieno glicol alquil-eteri, sabões naturais e sintéticos, ácidos graxos, material proteico natural e sintético, ácidos graxos, material proteico), etc.

[0090] Para garantir uma capacidade adequada de manuseio da espuma na preparação da mistura de cimento celular, a espuma (ou o preparado concentrado) pode conter também estabilizadores de espuma. Exemplos de estabilizadores de espuma incluem: alginatos, derivados da celulose (ex. earboximetilcelufose, hidroxietilcelulose, hidroximetiicelulose, etc.), hidrato de cálcio, óxido de cálcio, bentonita, anidrita (sulfato de cálcio anidro).

[0091] A quantidade de espuma pré-formada presente na mistura de cimento celular pode variar em amplos intervalos, em função das propriedades desejadas para a mistura de cimento ou para o concreto celular endurecido.

[0092] Preferencialmente, a espuma está presente em uma quantidade no intervalo 250 l/m3 - 750 l/m3 (litros de espuma para cada m3 de mistura de cimento celular preparada). A espuma geralmente é acrescentada com base na densidade do concreto celular que se deseja obter. A quantidade de espuma pré-formada a ser acrescentada à mistura de cimento para obter um valor desejado de densidade do concreto celular pode ser facilmente calculada a partir das quantidades dos demais componentes presentes na mistura de cimento celular, levando em conta os respectivos pesos específicos.

[0093] A mistura de cimento celular pode também incluir fibras reforçadas de tipo sintético e/ou natural. De forma mais vantajosa, podem ser utilizadas fibras de poíipropiieno, fibras de basalto, taios de grão cortados, palha, fibras de milho, cânhamo e suas misturas. As fibras vegetais podem ser utilmente mineralizadas, por exemplo, com soluções de cloreto de cálcio ou leite de cálcio.

[0094] A mistura de cimento celular segundo a presente invenção é obtida misturando em temperatura ambiente, em uma primeira fase, a água, o ligante hidráulico, o agregado finamente subdividido, o composto fluidificante e eventuais aditivos, até obter uma mistura de cimento. Posteríormente, a mistura de cimento é mesclada á temperatura ambiente, em uma segunda fase, com a espuma pré-formada preparada separadamente, até obter uma mistura de cimento celular homogênea.

[0095] A duração da mistura nas primeira e segunda fases varia em função da composição do concreto. Geralmente, em ambas as fases, a mistura dura de 5 a 10 minutos.

[0096] Uma vez obtida a mistura de cimento celuiar, esta é transferida para uma forma tendo geometria e dimensões desejadas, onde é endurecida até a obtenção do concreto ceiular.

[0097] A fase de endurecimento pode ser realizada em condições de temperatura substancialmente constante (por exemplo, em uma câmara de isolamento) a uma temperatura no intervalo 15-45°C, Esta fase, também chamada “endurecimento" pode ter uma duração, por exemplo, no intervalo de 10 - 20 horas. Ao finai do endurecimento, os produtos são geralmente submetidos a “cura”, ou seja, em armazenamento de ar com duração de cerca de 10-15 dias, antes do uso efetivo, [0098] Alternativamente, a mistura de cimento celular pode ser colocada e endurecida in situ, diretamente no ponto em que se deseja utilizar o produto em concreto celular endurecido.

[0099] A preparação da mistura de cimento celuiar e do concreto endurecido é efetuada de acordo com as métodos e com os dispositivos e equipamentos observados pelo especialista do ramo.

[00100] De acordo com a presente invenção, é possível preparar concretos celulares que, depois do endurecimento, têm uma densidade no intervalo 400 kg/m3 - 1600 kg/m3, preferencialmente 450 kg/rrs3 - 1400 kg/m3, ainda mais preferencialmente 500 kg/m3 - 1200 kg/m3. A densidade do concreto celular é escolhida em função de seu uso; preferencialmente, a densidade está no intervalo 500-1200 kg/mc para os blocos e 1000-1400 kg/mc para os painéis pré-fabricados.

[00101] O concreto celular segundo a presente invenção apresenta propriedade de resistência mecânica de compressão melhorada com relação aos concretos da arte observada, nas curas iniciais {24 horas), naquelas legais (28 dias) e também naquelas finais (90 dias).

[00102] Com base na densidade do concreto celular da presente invenção, a resistência mecânica de compressão em 28 dias medida segundo a norma UNl-EN 12390-3:2002 está geralmente incluída no intervalo 1,5-10 MPa.

[00103] Observa-se que, para um determinado valor de densidade (em particular no intervalo 500 kg/m3 - 1600 kg/m3), os concretos celulares da presente invenção apresentam uma resistência mecânica de compressão significativamente superior àquela dos concretos ceiuiares da arte observada (geralmente de 20% a 50%). |00104] No referido intervalo de densidade, por exemplo, o concreto segundo a presente invenção tem valores de resistência mecânica â compressão em 28 dias de 2,2 MPa (densidade = 500 kg/m3) e 12 MPa (densidade = 1200 kg/m3) e 30 Mpa para 1600 kg/mc, enquanto para os concretos da arte são observados valores máximos de 1,5 MPa (densidade = 500 kg/m3) e 6 MPa (densidade = 1200 kg/m3).

[00105] Ressaita-se, também, que o concreto celular, diferentemente do concreto ordinário, apresenta uma resistência mecânica em 28 dias que é de cerca de 65-80% do valor de resistência final. Em 60 dias, a sua resistência mecânica é aumentada em 20-35% (com relação ao vator em 28 dias) e em 1 ano é aumentada em 40-50% com relação ao valor em 28 dias.

[00106] O concreto celular segundo a presente invenção é caracterizado também por uma menor contração hidráulica com relação aos concretos celulares do estado da técnica. Tipicamente, a contração hidráulica axiai do concreto celular segundo a presente invenção, misturado segundo a norma UNI 6555:1973, tem valores incluídos no intervalo de cerca de -2000 pm/m a -2200 pm/m, enquanto para os concretos da arte são observados valores geralmente superiores a -3000 pm/m.

[00107] Graças às propriedades melhoradas acima referidas, os concretos ceiuiares da presente invenção podem ser utilizados tanto para as aplicações convencionais quanto para novas aplicações, como, por exemplo, painéis pré-fabricados para habitações civis. Tipicamente, na verdade, para as habitações civis, os concretos ceiuiares do estado da técnica não são utilizados sob forma de painéis pré-fabricados em razão de sua insuficiente resistência mecânica inicial e final.

[00108] Exemplos de aplicações convencionais em que é possível utilizar o concreto celular da presente invenção incluem a preparação de elementos pré-fabricados, a construção de barreiras isolantes térmicas e acústicas, a preparação de substratos isolantes para pavimentações (por exemplo, rebocos) ou como preenchimento de cavidade (por exemplo, curvas de tetos, galerias fora de uso, escavações para a colocação de tubulações).

[00109] O concreto celular segundo a presente invenção também, graças a simplicidade das máquinas utilizadas no processo de produção, é obtido com um modesto consumo energético. Outra redução dos consumos energéticos é obtida quando os concretos celulares da presente invenção são endurecidos em câmaras de isolamento, quando a manutenção da temperatura é favorecida pela reação de hidratação do próprio cimento, que é isotérmica. Recuperando os produtos fabricados frescos em câmaras de isolamento, pode-se obter um ambiente com uma temperatura até cerca de 25°C superior â temperatura externa da câmara.

[00110] Os exemplos a seguir de realização são fornecidos com objetivo meramente ilustrativo da presente invenção e não devem ser entendidos no sentido limitativo do âmbito de proteção definido pelas reivindicações anexas. EXEMPLO 1 [00111] Foi preparada uma primeira mistura de cimento celular (1-1) segundo a presente invenção com a seguinte composição: [00112] 300 kg de cimento Poriland;

[00113] 220 kg de filler (cinzas que voam - diâmetro médio das partículas: 40 micrômetros);

[00114] 10 kg de superfíuidifícante (condensado naftalina-formaldeído sulfonado) [00115] 150 I de água de mistura;

[00116] 600 I de espuma.

[00117] A espuma pré-formada foi obtida em um gerador de espuma a partir de uma solução aquosa de uma mistura de tensioativo (à base de laurilsulfato) a 3% em peso, insuflando ar.

[00118] A mistura de cimento celular foi vertida em um molde e endurecida em uma câmara fechada de isolamento (25°C) por 12 horas.

[00119] Ao final da cura posterior, o concreto foi submetido às medições de: [00120] - resistência mecânica em compressão por 28 dias (UNI-EN 12390-3:2002) [00121] - contração hidráulica axial (UNÍ 6555:1973). EXEMPLOS 2 e 3 [00122] Duas misturas uíteriores de cimento celular (I-2 e l~3) segundo a presente invenção foram preparadas seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 1 e utilizando o mesmo composto superfluidificante e a mesma espuma pré-formada. As misturas I-2 e I-3 foram submetidas ao mesmo tratamento de cura da amostra 1-1, As composições de I-2 e I-3 são informadas na Tabela 1 a seguir, [00123] Na mistura í-2, o filler era constituído por microssílicas (diâmetro médio das partículas (Dvsq): 10 micrômetros). Na mistura I-3, o filler era constituído por pó à base de silício proveniente da recuperação de elementos de painéis fotovoltaicos (diâmetro médio das partículas (Dvso): 0,1 micrômetros). EXEMPLO 4 (comparativo) [00124] Para comparação, foram preparadas três misturas uíteriores de cimentos celulares com as composições referidas na Tabela 1 (€1, C2 e C3). As composições C1-C3 foram preparadas seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 1, utilizando o mesmo composto superfluidificante e a mesma espuma pré-formada. As misturas comparativas foram submetidas ao mesmo tratamento- de cura da amostra 1-1.

[00125] Os dados de composição e os resultados das medições de resistência mecânica em compressão e de contração hidráulica axíaf das misturas 1-1, I-2, 1-3, C1 e C2 são referidas na Tabela 1. TABELA 1 [ΟΟΪ263 Para esta amostra observou-se o colapso ~da mistura de cimento celular antes de endurecimento.

[00127] 1 Fração passando por uma peneira de 4 mm.

[00128] 2 Fração passando por uma peneira de 1,25 mm e não passando por uma peneira de 250 pm.

[00129] 5 A/FS = relação em peso água de mistura (A)/fração sólida (cemento + eventual fílier e/ou sólido grosso).

[00130] n.d.: valor não determinado em razão do colapso da mistura.

[00131] Para as misturas de cimento que não contêm uma quantidade adequada de pelo menos um fiüer segundo a presente invenção (misturas C2 e C3) observou-se o colapso antes de completar o endurecimento.

[00132] Os resultados das medidas das propriedades de resistência mecânica de compressão e contração hídrica axial mostram que as aplicações do concreto segundo a presente invenção são superiores com relação àquelas dos concretos celulares preparados segundo a arte observada.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Mistura de cimento celular para a fabricação de um concreto celular, caracterizada pelo fato de que contem; - pelo menos um ligante hidráulico, - um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas tendo dimensão igual ou inferior a 200 pm, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no intervalo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - pelo menos uma espuma pré-formada, - água.

2. Mistura de cimento celular de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente redutor de água está em uma quantidade igual ou superior a 1% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, preferencialmente igual ou superior a 2%, ainda mais preferencialmente igual ou superior a 3%.

3. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que tal agente redutor de água está em uma quantidade igual ou inferior a 10% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, preferencialmente igual ou inferior a 8%, ainda mais preferencialmente igual ou inferior a 6%.

4. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que tal agente redutor de água é um agente superfluidificante, preferencialmente escolhido entre: condensados melamina-formaladeído sulfonatos, condensados naftalina-formaldeído sulfonatos, fignosulfonatos, polímeros acrilatos, polímeros policarboxilatos.

5. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que tais partículas da referida fração têm dimensão igual ou inferior a 100 pm, preferencialmente igual ou inferior a 50 pm, mais preferencialmente igual ou inferior a 40 pm.

6. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizada peto fato de que tal fração de partículas está presente em quantidade igual ou superior a 50% em peso com relação a tal ligante hidráulico, preferencialmente superior a 70%,

7. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que tal fração de partículas está presente em quantidade igual ou inferior a 200% em peso com relação ao peso de tal ligante hidráulico, preferencialmente igual ou inferior a 150%,

8. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 7, caracterizada peio fato de que pelo menos um agregado com elevada finura é escolhido entre: areia, cinzas que voam, cinzas pesadas, material pozolânico, escória de alto forno, escória de aciarias, silício, síiica, microssílica, inertes, derívantes da combustão de biomassas ou produtos agrícolas, pós dos processos siderúrgicos, pó de vidro e suas misturas,

9. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que contem um ou mais compostos estabilizadores de espuma, preferencialmente escolhido entre: alginatos, derivados da celulose, hidrato de cálcio, óxido de cálcio, hidrato de cálcio, óxido de cálcio (CaO), bentonita, anidrito.

10. Mistura de cimento celular de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a relação em peso água/(ligante hidráulico + agregado de reforço fina mente subdividido) é igual ou inferior a 0,7, preferencialmente 0,4, mais preferencialmente 0,3.

11. Concreto celular, caracterizado pelo fato de que contem pelo menos uma mistura de cimento celular endurecida conforme definida na reivindicação 1.

12. Concreto celular de acordo com a reivindicação 11, caracterizado peio fato de que tem uma densidade no intervalo 400 - 1600 Kg/m3, preferenctaImente 450 - 1400 kg/m3, ainda mais preferencialmente 500-1200 kg/m3.

13. Concreto celular de acordo com a reivindicação 11 e/ou 12, caracterizado pelo fato de que tem um vaior de resistência mecânica à compressão em 28 dias no intervalo 1,5 - 10 MPa.

14. Procedimento para fabricação de uma mistura de cimento celular conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui as fases de: (a) misturar: - pelo menos um ligante hidráulico, - um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas tendo dimensão igual ou inferior a 200 pm, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no intervalo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - água, formando uma mistura de cimento; (b) misturar homogeneamente tal mistura de cimento com peto menos uma espuma pré-formada, fazendo uma mistura de cimento celular.

15. Procedimento para fabricação de um concreto celular, caracterizado pelo fato de que contem as fases de: (a) misturar: - peto menos um ligante hidráulico, - um agregado de reforço contendo pelo menos uma fração de partículas tendo dimensão igual ou inferior a 200 pm, tal fração estando presente em uma quantidade no intervalo 30% - 300% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - pelo menos um agente redutor de água em uma quantidade no intervalo 0,5 - 15% em peso com relação ao peso do ligante hidráulico, - água, formando uma mistura de cimento: (b) misturar homogeneamente tal mistura de cimento com pelo menos uma espuma pré-formada, fazendo uma mistura de cimento celular; (c) endurecer tal mistura de cimento celular, formando tal concreto celular,