BR112019011438A2

BR112019011438A2 - composição de aglutinante de concreto projetada

Info

Publication number: BR112019011438A2
Application number: BR112019011438A
Authority: BR
Inventors: Kumar Bawri Binod
Original assignee: Saroj Vanijya Private Ltd
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2019-10-22
Also published as: KR102399113B1; MA46501A1; AU2017396558A1; KR20190113863A; IL268360A; IL268360B1; JP2020506145A; CO2019007234A2; RU2748650C2; CA3047687A1; MY191998A; ZA201903336B; MA46501B1; WO2018142192A1; BR112019011438B1; IL268360B2; CN109476543B; ECSP19062867A; CN109476543A; PH12019550091A1

Abstract

uma nova composição de aglutinante de concreto projetada que provê um fator de clínquer reduzido total e propriedades de aglutinação melhoradas. a referida composição aglutinante de concreto inclui um aglutinante primário em uma razão de 10-60 porcento em peso e um aglutinante secundário em uma razão de 40-90 porcento em peso. o referido aglutinante primário é selecionado de um grupo de material primário tendo propriedade de hidratação espontânea. o referido aglutinante secundário é selecionado de um grupo de material secundário tendo propriedade de hidratação induzida.

Description

“COMPOSIÇÃO DE AGLUTINANTE DE CONCRETO PROJETADA” CAMPO DA DESCRIÇÃO [001] A invenção refere-se a uma nova composição de aglutinante de concreto projetada tendo fator de clínquer reduzido total. Mais especificamente, a invenção provê uma composição de aglutinante de concreto que minimiza o uso geral do cimento Portland comum na indústria de concreto. Além disso, a referida composição de aglutinante de concreto facilita o uso máximo dos materiais pozzolânicos na produção de concreto. Consequentemente, a presente invenção reduz a dependência total em relação ao uso de cimento Portland comum na indústria de concreto. A referida composição de aglutinante de concreto provê um arranjo em rede de MacroMicro-Nano partículas para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade do material de concreto final.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO [002] O concreto é um produto feito pelo homem altamente consumível e utilizável na terra. A infraestrutura, tais como, prédios, estradas, aeroportos, represas e portos são sempre considerados como o indicador principal do desenvolvimento de uma nação. O desenvolvimento de tal infraestrutura sempre requer o uso de matérias -primas/materiais agregados de concreto juntamente com o cimento Portland comum. Embora o uso regular de matérias-primas/materiais agregados de concreto junto com o cimento Portland comum represente uma grande ameaça ao meio ambiente.

[003] A produção do cimento Portland comum consome uma quantidade muito alta de energia e, por outro lado, produz uma quantidade alta de CO2. Portanto, é sempre desejável minimizar o uso de cimento Portland comum na produção de concreto. Entretanto, a resistência e a durabilidade da infraestrutura de concreto sempre dependem da razão do cimento Portland comum misturado com as matérias-primas de concreto. Em outro lado, a minimização da razão de cimento Portland comum produz efeito

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 7/35

2/20 adverso sobre a resistência e a durabilidade finais da infraestrutura de concreto.

[004] Portanto, é uma tentativa contínua dos pesquisadores para produzir uma composição de concreto com o uso mínimo de cimento Portland comum. Ao mesmo tempo, também é desejável manter a resistência e a durabilidade finais da infraestrutura de concreto. Também é notado que a resistência e a durabilidade da infraestrutura de concreto dependem da ligação de partículas do cimento Portland comum junto com as partículas de matériaprima do concreto.

[005] Geralmente, as partículas de cimento Portland comum, juntamente com as partículas de matéria-prima/material de agregado de concreto, são estreitamente compactadas para formar a estrutura de concreto como rocha dura. A resistência e a durabilidade finais da infraestrutura de concreto é o resultado da química de reação do cimento na presença das partículas agregadas e da água para passar pelo processo de hidratação. Este processo de hidratação, juntamente com a eficiência da compactação das partículas de cimento e agregadas, provê alta resistência à estrutura do concreto final.

[006] Além disso, é um fato conhecido que a eficiência de compactação melhorada das partículas agregadas minimiza a quantidade de cimento como necessário para aglutinar as partículas agregadas em conjunto para formar a estrutura de concreto duro. Em conseguinte, é sempre desejável produzir uma composição de aglutinante de concreto que possa prover uma capacidade de aglutinação máxima às partículas agregadas.

[007] A capacidade de aglutinação máxima pode ser provida quando o cimento e as partículas agregadas estão compactados de forma unida na estrutura tridimensional. Geralmente, a razão de cimento Portland comum é aumentada para alcançar a maior capacidade de aglutinação das partículas agregadas. Além disso, a cinética da reação do cimento é também muito

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 8/35

3/20 importante para atingir a capacidade de aglutinação máxima das partículas agregadas.

[008] Portanto, é importante prover uma composição de aglutinante de concreto que possa prover uma capacidade de aglutinação máxima melhorada às partículas agregadas, e também ter uma cinética de reação de cimento melhor. Além disso, é também desejável reduzir o uso de cimento Portland comum como um componente de aglutinante de cimento devido a desafios ambientais atuais, tais como, aquecimento total, mudanças ambientais devido à mineração em grande escala da pedra calcária.

[009] Existem métodos convencionais para atingir os referidos resultados de produção de cimento compactado de forma unida e partículas agregadas. Os referidos métodos incluem misturar cimento Portland comum, materiais agregados finos, materiais agregados grossos em um percentual ideal para obter uma razão adequada da estrutura de compactação da partícula. No entanto, estes métodos ainda não provêm a compactação de partículas ideal e não garantem os baixos usos do cimento Portland comum.

SUMÁRIO [0010] Em vista das supracitadas necessidades e deficiências no estado da técnica, em um aspecto, a presente invenção provê uma nova composição de aglutinante de concreto projetada.

[0011] Será evidente para uma pessoa qualificada na técnica que a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada é adaptada para superar a composição desatualizada do cimento Portland comum e provê capacidades de aglutinação melhoradas às partículas agregadas. Além disso, a presente invenção inventou a nova composição de aglutinante de concreto projetada que tem um fator de clínquer reduzido total. Em conseguinte, a presente invenção também reduz as impressões de carbono totais da produção de cimento Portland.

[0012] Em um aspecto, a presente composição de aglutinante de

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 9/35

4/20 concreto é constituída de um aglutinante primário e um aglutinante secundário. O referido aglutinante primário está presente em uma razão de 1060 porcento em peso e o referido aglutinante secundário está presente em uma razão de 40-90 porcento em peso da referida composição de aglutinante de concreto.

[0013] O referido aglutinante primário é selecionado de um grupo de material primário tendo propriedade de hidratação espontânea. O referido aglutinante primário inclui partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/25° de um menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. E bem compreendido por uma pessoa qualificada na técnica que o referido diâmetro de partícula médio em moda do aglutinante primário pode ser adicionalmente modificado de acordo com a demanda e a necessidade do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino das matérias-primas de agregados de concreto particulares.

[0014] Em um aspecto, o referido grupo de material primário é selecionado, mas não limitado a, pelo menos um de um Cimento Portland Comum normal, um Cimento Portland Comum modificado mecanicamente, uma cinza volante quimicamente modificada, uma escória de alto forno quimicamente modificada.

[0015] Além disso, o menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino é determinado pela análise de distribuição de tamanho de partícula (PSD) de um material de concreto bruto tendo uma menor fração de agregado fino.

[0016] Em um aspecto, o referido aglutinante secundário é selecionado de um grupo de material secundário que induziu a propriedade de hidratação. Além disso, o referido grupo de material secundário é selecionado de pelo menos um material conferindo atividade pozzolânica. Em que, o referido material que confere atividade pozzolânica é selecionada de pelo menos um de um material pozzolânico natural, um material pozzolânico

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 10/35

5/20 artificial.

[0017] Além disso, o referido aglutinante secundário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/625° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. E bem compreendido por uma pessoa qualificada na técnica que o referido diâmetro de partícula médio em moda do aglutinante secundário pode ser ainda modificado de acordo com a demanda e a necessidade do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino das matérias-primas de agregado de concreto particular.

[0018] Em outro aspecto, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um material quimicamente ativado e um material mecanicamente modificado. O referido material quimicamente ativado e o referido material mecanicamente modificado são selecionados de uma cinza volante, uma escória de alto forno, um material de cinza vulcânica, um material de quartzo e/ou um material pozzolânico.

[0019] Em outro aspecto, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um agente modificador de reologia selecionado de um dos seguintes: compostos de lignossulfonato, composto de policarboxilato, naftaleno formaldeído sulfonado, melamina formaldeído sulfonado.

[0020] Em outro aspecto, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um modulador de pH selecionado pelo menos de um de hidróxido de grupo de metal alcalino, hidróxido de grupo de metal alcalino-terroso.

[0021] Em outro aspecto, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um ativador de reação. O referido ativador de reação é selecionado de um de um óxido do grupo de metal alcalino-terroso, um hidróxido do grupo de metal alcalino-terroso, um carbonato do grupo de metal alcalino-terroso.

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 11/35

6/20 [0022] Ainda em outro aspecto, o referido grupo de material primário e o referido grupo de material secundário da presente nova composição de aglutinante de concreto projetada formam um arranjo em rede de MacroMicro-Nano partículas para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade do material de concreto final. Em outras palavras, o referido aglutinante primário e o referido aglutinante secundário são adaptados para ocupar compactamente um vazio formado por um arranjo em rede do referido grupo de material primário e do referido grupo de material secundário e vice-versa. Consequentemente, entende-se que o referido aglutinante primário e o referido aglutinante secundário são arranjados dentro de um e outro e vice-versa.

[0023] Assim, os aspectos da presente invenção são direcionados a uma composição de aglutinante de concreto favorável ao meio ambiente tendo propriedade de aglutinação melhorada.

[0024] Particularmente, a presente composição de aglutinante de concreto provê redução total de impressões de carbono, redução total no fator de clínquer, propriedade de aglutinação melhorada, otimização da demanda de água total, melhor utilização de materiais pozzolânicos na produção de concreto são alguns exemplos dos benefícios desejados alcançados pela presente invenção.

[0025] Isto, juntamente com os outros aspectos da presente invenção, juntamente com as várias características de novidade que caracterizaram a presente descrição, é indicado com particularidade nas reivindicações anexas e forma uma parte da presente invenção.

[0026] Para uma melhor compreensão da presente descrição, das suas vantagens operacionais e do objetivo especificado alcançado pelos seus usos, deve ser feita referência à questão descritiva que a acompanha, na qual estão ilustradas as modalidades exemplificativas da presente invenção.

DESCRIÇÃO DO DESENHO

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 12/35

7/20 [0027] As vantagens e as características da presente invenção serão mais bem compreendidas com referência à seguinte descrição detalhada feita em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0028] a FIG. 1 ilustra os vazios vagos no nível Macro-Micro-Nano e mostra a ligação do grupo de material primário com base na rede cúbica centrada na face das moléculas [0029] A FIG. 2 ilustra os vazios vagos ao nível Macro-Micro-Nano e mostra a ligação do grupo de material primário com base na rede cúbica centrada no corpo das moléculas.

[0030] A FIG. 3 ilustra os vazios ocupados da fig. 1 no nível MacroMicro-Nano pelo grupo de material secundário para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade da invenção.

[0031] A FIG. 4 ilustra os vazios ocupados da fig. 2 ao nível MacroMicro-Nano pelo grupo de material secundário para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade da invenção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0032] As modalidades exemplificativas aqui descritas para fins ilustrativos são submetidas a muitas variações. Deve ser enfatizado, no entanto, que a presente invenção não está limitada à composição de aglutinante de concreto. Entende-se que várias omissões e substituições de equivalentes são contempladas como circunstâncias podem sugerir ou tomar expediente, mas estas pretendem cobrir a aplicação ou implementação sem sair do espírito ou escopo da presente invenção.

[0033] Salvo especificado em contrário, os termos, que são usados na especificação e reivindicações, têm os significados comumente usados no campo da construção de infraestrutura e da indústria de cimento/concreto. Especificamente, os termos a seguir têm os significados indicados abaixo.

[0034] Os termos “um” e “uma” aqui não denotam uma limitação de quantidade, mas denotam a presença de pelo menos um dos itens

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 13/35

8/20 referenciados.

[0035] Os termos “tendo”, “compreendendo”, “incluindo”, e variações dos mesmos significam a presença de um componente.

[0036] O termo “propriedade de hidratação espontânea” refere-se à hidratação inicial e/ou imediata de um material quando esse material é misturado com água. O silicato de tricálcio é um exemplo de tal propriedade de hidratação espontânea.

[0037] O termo “propriedade de hidratação induzida” refere-se à hidratação posterior, lenta e/ou dependente do tempo de um material quando esse material é misturado com água. O silicato de dicálcio é um exemplo de tal propriedade de hidratação induzida.

[0038] O termo “material quimicamente ativado” refere-se a um material que é quimicamente ativado para obter a reação química e/ou resultados desejados.

[0039] O termo “material mecanicamente modificado” é entendido como significando aqui um material cujo tamanho de partícula pode ser modificado em um tamanho de partícula de pré-requisito pela aplicação de uma força e energia desejadas.

[0040] O termo “modulador de pH” é entendido aqui como um agente de equilíbrio de pH. Especificamente, na presente invenção, tal “modulador de pH” é referido como um composto de base normal que aumenta a basicidade da matriz.

[0041] O termo “ativador de reação” significa aqui um composto que pode facilitar uma reação pozzolânica natural à cinza volante.

[0042] O termo “agente modificador de reologia” é entendido como significando aqui um composto que pode modificar a viscosidade e/ou a propriedade de aglutinação inicial da composição de concreto.

[0043] Deve ser notado que o termo “atividade pozzolânica” como referenciado abaixo significa capacidade de aglutinação de hidróxido de

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 14/35

9/20 cálcio na presença de água como entendido na técnica.

[0044] O diâmetro de partícula médio em moda, como aqui previsto, é entendido como o pico da curva de distribuição de frequência de partículas. Em simples palavras, a moda é o pico mais alto visto na curva de distribuição de frequência de partículas. A moda representa o tamanho de partícula (ou faixa de tamanho) mais comumente encontrado na curva de distribuição de frequência de partículas.

[0045] O menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino é denominado aqui como o diâmetro de partícula médio em moda das menores partículas finas presentes no agregado de concreto. O menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino proporciona, assim, uma ideia cortada clara do arranjo em rede da menor partícula do agregado de concreto.

[0046] Além disso, a análise de distribuição de tamanho de partícula (PSD) é denominada aqui como a expressão matemática de encontrar sobre a razão/proporção de várias faixas de tamanho de partícula que estão presentes em determinada amostra de agregado de concreto. Geralmente, volume, área, comprimento e quantidade são usados como dimensões padrão para determinar a quantidade de partículas presentes na amostra de agregado de concreto. No entanto, o volume da amostra de agregado de concreto é considerado como a dimensão mais fácil e/ou a maneira de descobrir a razão de várias faixas de tamanho de partícula presentes na dada amostra de agregado de concreto.

[0047] Devido à pressão mundial atual de diminuir a emissão de CO2, todas as nações estão procurando por melhores tecnologias e produtos que produzam menores impressões de carbono. A produção de cimento é uma das principais indústrias que produz quantidades muito altas de CO2. Portanto, é sempre desejável descobrir maneiras melhores de reduzir a liberação total de CO2 durante a produção de cimento e concreto. Entretanto, isso ainda não

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 15/35

10/20 pode ser considerado como a solução final e total de minimizar a liberação de CO2 quando a própria produção de cimento e concreto libera a quantidade padrão de CO2.

[0048] Existe outra solução de redução do uso de cimento na produção de concreto, mas ainda assim a referida redução de cimento tem efeito adverso sobre a resistência final da infraestrutura de concreto. Consequentemente, o aglutinante de cimento atual é projetado de modo que reduza automaticamente o uso geral de cimento e ao mesmo tempo provê capacidades de aglutinação melhoradas e maior resistência à infraestrutura de concreto final.

[0049] A composição de aglutinante de concreto, como descrita na presente invenção, é uma composição de aglutinante de concreto especialmente projetada, que assegura uma completa compactação de rede das partículas de concreto. A referida compactação de rede é projetada para o nível Macro-Micro-Nano para garantir um índice de durabilidade melhorado da estrutura de concreto final.

[0050] Além disso, a presente composição de aglutinante de concreto provê um meio de melhor utilização dos materiais pozzolânicos em sua produção e, ao mesmo tempo, mostra a intensificação das características de resistência inicial, apesar de uma adição substancial de materiais pozzolânicos.

[0051] Em conseguinte, a presente composição de aglutinante de concreto é constituída a partir de pelo menos um aglutinante primário e pelo menos um aglutinante secundário. O referido aglutinante primário está presente em uma razão de 10-60 porcento em peso e o referido aglutinante secundário está presente em uma razão de 40-90 porcento em peso da referida composição de aglutinante de concreto.

[0052] O referido aglutinante primário é selecionado de um grupo de material primário tendo propriedade de hidratação espontânea. Deve ser bem

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 16/35

11/20 entendido por uma pessoa habilitada na técnica que os materiais que mostra tal propriedade de hidratação espontânea podem ser selecionados de qualquer um de silicato tricálcico, hidróxido de cálcio, monossulfato, monocarbonato e outros materiais conhecidos que mostram tal propriedade de hidratação espontânea. O referido aglutinante primário inclui partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/25° de um menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. E bem compreendido por uma pessoa qualificada na técnica que o referido diâmetro de partícula médio em moda do aglutinante primário pode ser adicionalmente modificado de acordo com o diâmetro de partícula médio em moda da menor partícula de agregado fino de um material de agregado de concreto particular.

[0053] Em uma modalidade preferida, o referido grupo de material primário é selecionado entre, mas não está limitado a, pelo menos um de um Cimento Portland Comum normal, um Cimento Portland Comum mecanicamente modificado, uma cinza volante quimicamente modificada, uma escória de alto forno quimicamente modificada. Deve ser entendido que o Cimento Portland Comum mecanicamente modificado é denominado aqui como modificando o tamanho de partícula de Cimento Portland Comum para um nível de tamanho desejado através de qualquer um dos processos envolvendo a aplicação de máquinas. O esmerilhamento, a trituração, a moagem, moagem a a jato de vapor com vapor superaquecido, quebra de partículas por força elétrica, quebra de partículas por força magnética devem ser considerados como exemplos de aplicação de máquinas para modificação do tamanho das partículas de Cimento Portland Comum a um nível de tamanho desejado sob o espírito da presente invenção.

[0054] Além disso, o menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino é determinado pela análise de distribuição de tamanho de partícula (PSD) do material de concreto bruto.

[0055] Em uma modalidade preferida, o referido aglutinante

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 17/35 mm secundário é selecionado de um grupo de material secundário tendo propriedade de hidratação induzida. Deve ser bem entendido por uma pessoa qualificada na técnica que materiais que mostram tal propriedade de hidratação induzida podem ser selecionados de qualquer um dos compostos, tais como, Silicato Dicálcico, Hidróxido de Cálcio, Cinza Volante, materiais que conferem atividade pozzolânica e outros materiais conhecidos que mostrem tal propriedade de hidratação induzida. Em que, os referidos materiais que conferem atividade pozzolânica são selecionados de pelo menos um de um material pozzolânico natural, um material pozzolânico artificial. [0056] Em uma modalidade preferida, o referido material pozzolânico artificial é selecionado de pelo menos um material quimicamente ativado e pelo menos um material mecanicamente modificado. O referido pelo menos um material quimicamente ativado e o referido pelo menos um material modificado mecanicamente são selecionados de uma cinza volante, uma escória de alto forno, um material de cinzas vulcânicas, um material de quartzo e/ou um material pozzolânico.

[0057] Em uma modalidade de exemplo, o referido material pozzolânico artificial é selecionado de materiais, tais como, mas não limitado a, escória de alto forno granulada (GGBS); Agregado de Argila Expandida e Leve (LECA); Cinza Combustível Pulverizada (PFA); Argila Calcinada (Metastar); Microssílica (MS); Cinza de Casca de Arroz (RHA); Pó de Tijolo Vermelho (RBD); Pó de Tijolo Vermelho e Telha (YBD).

[0058] Além disso, o referido aglutinante secundário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° para 1/625° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. E bem compreendido por uma pessoa qualificada na técnica que o referido diâmetro de partícula médio em moda do aglutinante secundário pode ser ainda modificado de acordo com a demanda e a necessidade do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino das matérias-primas

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 18/35

13/20 agregadas de concreto particular.

[0059] Em ainda outra modalidade, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um agente modificador de reologia selecionado de um de compostos de lignossulfonato, composto de policarboxilato, naftaleno formaldeído sulfonado, melamina formaldeído sulfonada.

[0060] Em ainda outra modalidade, a nova presente composição de aglutinante de concreto projetada também contém um modulador de pH selecionado pelo menos de um de hidróxido de grupo de metal alcalino, hidróxido de grupo de metal alcalino-terroso. Deve ser entendido por uma pessoa qualificada na técnica de modo que tal modulador de pH possa ser selecionado de pelo menos um de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio. Especificamente, o referido modulador de pH é selecionado de hidróxido de cálcio.

[0061] Em ainda outra modalidade, a presente nova composição de aglutinante de concreto projetada também contém um ativador de reação. O referido ativador da reação é selecionado de um óxido do grupo metal alcalino-terroso, tais como, óxido de magnésio e óxido de cálcio, um hidróxido do grupo metal alcalino-terroso, tais como, hidróxido de magnésio e hidróxido de cálcio, um carbonato do grupo metal alcalino-terroso, tal como, carbonato de magnésio e carbonato de cálcio.

[0062] Em uma modalidade de exemplo, o referido modulador de pH e o ativador de reação são submetidos a modificar quimicamente os referidos materiais pozzolânicos do referido grupo de material secundário.

[0063] Em ainda outra modalidade, o referido grupo material primário e o referido grupo material secundário da presente nova composição de aglutinante de concreto projetada forma um arranjo em rede Macro-MicroNano para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade do material concreto final. Além disso, o referido aglutinante secundário é

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 19/35

14/20 adaptado para ocupar compactamente um vazio formado por um arranjo em rede do grupo de material primário.

[0064] Assim, os aspectos da presente invenção são direcionados a uma composição de aglutinante de concreto favorável ao meio ambiente tendo propriedade de aglutinação melhorada. Além disso, a referida composição de aglutinante de concreto modificado melhora a propriedade de durabilidade total da estrutura final de concreto.

[0065] Particularmente, a presente composição de aglutinante de concreto provê redução total de impressões de carbono, redução geral no fator de clínquer, propriedade de aglutinação melhorada, melhor utilização de materiais pozzolânicos na produção de concreto são alguns exemplos dos benefícios desejados alcançados pela presente invenção.

MELHOR MODO DE TRABALHO [0066] O melhor modo de trabalho da presente invenção provê uma composição de aglutinante de concreto especialmente projetada tendo um arranjo de rede de partículas compactamente compactadas, que varia de macro a micro a nano escala. A referida composição de aglutinante de concreto utiliza uma quantidade muito reduzida de materiais de cimento enquanto se prepara a mistura de concreto.

[0067] Além disso, a referida composição de aglutinante de concreto contém um alto volume de materiais pozzolânicos como substituição do cimento para conseguir a máxima redução possível da impressão de carbono. Além disso, a referida composição de aglutinante de concreto também produz altas resistências iniciais bem como promete um alto índice de durabilidade ao produto acabado, especialmente concretos e produtos de concreto auxiliares.

[0068] Especificamente, o referido arranjo em rede de partículas compactamente compactadas, que varia de macro a micro a nano escala, é a estrutura principal da presente composição de aglutinante de concreto

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 20/35

15/20 especialmente projetada. Esta propriedade particular é obtida determinando o menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino de uma dada matéria-prima concreta através da análise de distribuição de tamanho de partícula (PSD). Agora, um aglutinante primário e um aglutinante secundário são preparados com base no menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino.

[0069] O referido aglutinante primário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/25° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. O referido aglutinante secundário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/625° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino. Deve ser notado que tais limitações do diâmetro de partícula médio em moda são providas aqui para descrever a presente invenção, mas o diâmetro de partícula médio em moda abaixo dessas limitações tem que ser considerado como sob o escopo da invenção.

[0070] E importante congelar o diâmetro de partícula médio em moda do referido aglutinante primário bem como o referido aglutinante secundário em relação ao menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino (representado como “SO”) de uma dada matéria-prima concreta. O referido diâmetro de partícula médio em moda do referido aglutinante primário, assim como do referido aglutinante secundário é atingido através de vários processos e técnicas de modificação do tamanho de partículas, tais como, mas não limitados a, esmerilhamento, trituração, atrito, moagem, moagem a jato com ar comprimido, moagem a jato com vapor superaquecido, quebra de partículas com base em laser.

[0071] Em uma modalidade de exemplo, o diâmetro de partícula médio em moda do referido aglutinante primário e do referido aglutinante secundário deve ser entendido pelos exemplos de diâmetro de partícula médio em moda SI, S2, S3, S4,........SN. Onde, o diâmetro de partícula médio em

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 21/35

16/20 moda SI é entendido como aquelas partículas cujo diâmetro médio em moda é aproximadamente 1/4° a 1/5° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino (S0).

[0072] Além disso, o diâmetro de partícula médio em moda S2 é entendido como sendo as partículas cujo diâmetro médio em moda é de aproximadamente 1/4° a 1/5° das partículas tendo diâmetro de partícula médio em moda Sl. Consequentemente, o diâmetro de partícula médio em moda S3 é entendido para ser as partículas cujo diâmetro médio em moda é de aproximadamente de 1/4° a 1/5° das partículas tendo diâmetro de partícula médio em moda S2. De modo semelhante, o diâmetro de partícula médio em moda S4 é entendido como sendo as partículas cujo diâmetro médio em moda é de aproximadamente 1/4° a 1/5° das partículas tendo diâmetro de partícula médio em moda S3.

[0073] Esta série contínua de diferentes tamanhos de partícula tendo um diâmetro de partícula médio em moda definido é conseguida através de várias técnicas de modificação de tamanho de partícula variando de tratamento mecânico para químico. Esta otimização de diferentes tamanhos de partícula tendo uma série contínua de diferentes diâmetros de partícula médios em moda provê uma compactação completa da estrutura de rede de partículas que varia do nível Macro-Micro-Nano. Esta mistura provê uma química de partículas perfeita para preencher os vazios máximos da estrutura em rede de partículas, e também melhora a química do concreto relacionada às fixações iniciais e as últimas fixações do material de concreto.

[0074] Além disso, a figura 1 e a figura 2 ilustram os vazios dos Arranjos em rede Cúbicos Centralizados no corpo (BCC) e Cúbicos Centralizados na Face (FCC), respectivamente. E para ser entendido que o referido aglutinante primário e o referido aglutinante secundário são projetados para ocupar este espaço vazio como formado por diferentes arranjos em rede de partículas. O referido aglutinante primário e o referido

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 22/35

17/20 aglutinante secundário são compactamente arranjados para ocupar o vazio de uma outra partícula e vice versa, isto é, aglutinante primário compactamente compactado no aglutinante secundário e aglutinante secundário compactamente compactado dentro do aglutinante primário e/ou aglutinantes primário e secundário dentro do aglutinante primário e/ou aglutinantes primário e secundário dentro do aglutinante secundário. Assim, uma compactação de partícula tridimensional completa é obtida para o aglutinante de concreto final.

[0075] O menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino, como aqui descrito, significa o diâmetro de partícula médio em moda das menores partículas finas do agregado de concreto. O objetivo principal para determinar o diâmetro de partícula médio em moda das menores partículas finas de agregado de concreto é conhecer a estrutura de vazios ideal do agregado de concreto. Além disso, o conhecimento da estrutura de vazios ideal do agregado de concreto ajuda a preencher os vazios com os materiais especialmente projetados. Os referidos materiais especialmente projetados são selecionados de pelo menos um de Cimento Portland Comum, Cimento Portland Comum Mecanicamente Modificado; e/ou materiais que conferem atividade pozzolânica, tais como, mas não se limitam a, Cinzas Volantes Comuns, Cinzas Volantes Mecanicamente Modificadas, Cinzas Voadoras Quimicamente Modificadas, Escória de Alto-forno Quimicamente Modificada, Escória de Alto-fomo Granulado Triturado (GGBS), Agregado de Argila Expandida Leve (LECA), Cinza de Combustível Pulverizado (PFA), Argila Calcinada (Metastar), Microssílica (MS), Cinza de Casca de Arroz (RHA), Pó de Tijolo Vermelho (RBD), Pó de Tijolo Vermelho e Telha (YBD).

[0076] Todos os materiais acima são secos e misturados nas suas respectivas razões em peso para um misturador apropriado para produzir a composição final de aglutinante de concerto. A categorização, isto é,

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 23/35

18/20 aglutinante primário e aglutinante secundário e a razão de tais materiais especialmente projetados, deve ser melhor entendida através dos vários exemplos a seguir.

[0077] Em uma modalidade de exemplo, a tabela 1 provê um exemplo da referida composição de aglutinante de concreto.

Tabela 1

N° de S.	Material	% em peso do total
Aglutinantes Primários
1.	Cimento OPC 53G de cerca de 3500 Blaine de tamanho SI	30
2.	Cinza volante quimicamente modificada de tamanho S1	20
3.	Cimento OPC 53G mecanicamente modificada de tamanho S2	10
Aglutinantes Secundárias
1.	Cinza não modificada de tamanho S1	20
2.	Cinza volante mecanicamente modificada de tamanho S2	15
3.	Cinza volante mecanicamente modificada de tamanho S3 ou S4	3-5
Outro Constituinte
1.	Agente Modificador de Reologia	0,1-2

[0078] Em outra modalidade, todos estes ingredientes são misturados uniformemente em um misturador e recomendados para serem usados de uma forma semelhante à do uso de um Cimento Portland Comum normal (OPC), ou cimento Pozzolana Portland normal (PPC), ou um Cimento de Escória Portland normal (PSC) usados como aglutinantes de concreto. No entanto, verificou-se experimentalmente que, usando a referida nova composição aglutinante de concreto projetada tendo tais proporções significativas de micro e nano partículas, a reologia da mistura de concreto é também modificada, reduzindo assim a demanda total de água e aumentando assim a resistência final da estrutura de concreto.

[0079] Em ainda outra modalidade de exemplo, a tabela 2 provê outro exemplo da referida composição de aglutinante de concreto.

Tabela 2

N° de S.	Material	% em peso do total
Aglutinantes Primários

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 24/35

19/20

1.	Cimento OPC 53G de cerca de 3500 Blaine de tamanho SI	20
2.	Cinza volante quimicamente modificada de tamanho S1	20
3.	Cimento OPC 53G mecanicamente modificada de tamanho S2	10
Aglutinantes Secundárias
1.	Cinza não modificada de tamanho S1	30
2.	Cinza volante mecanicamente modificada de tamanho S2	18-20
Outro Constituinte
1.	Agente Modificador de Reologia	0,1-2

[0080] Em ainda outra modalidade de exemplo, a tabela 3 provê outro exemplo da referida composição de aglutinante de concreto.

Tabela 3

N° de S.	Material	% em peso do total
Aglutinantes Primários
1.	Cimento original de tamanho S1	70
2.	Cimento mecanicamente modificado de tamanho S2	20
3.	Cimento mecanicamente modificado de tamanho S3 ou S4	8-10
Outro Constituinte
1.	Agente Modificador de Reologia	0,1-2

[0081] Após cuidadosa observação experimental, conclui-se que a presente composição de aglutinante de concreto especialmente projetada satisfaz todas as propriedades mecânicas, propriedade de tempo de fixação, propriedades químicas, propriedade de finura bem como o custo de produção conforme exigido nos vários padrões da indústria de concreto.

[0082] A presente invenção provê várias outras vantagens em relação ao seu uso e propriedade de aglutinação. A referida composição de aglutinante de concreto utiliza uma quantidade máxima de materiais pozzolânicos em vez do cimento Portland comum e, ao mesmo tempo, provê propriedades de fixação com resistência melhorada, como requerido na indústria de concreto.

[0083] Embora a invenção tenha sido descrita em relação à composição específica que inclui modos presentemente preferidos de realizar a invenção, os qualificados na técnica apreciarão que existem numerosas variações e permutações das formas de realização acima descritas que se

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 25/35

20/20 enquadram no espírito e no escopo da invenção. Deve ser entendido que a invenção não está limitada na sua aplicação aos detalhes de construção e arranjos dos componentes aqui estabelecidos. Variações e modificações do precedente estão dentro do escopo da presente invenção.

[0084] Em conseguinte, muitas variações destas modalidades são consideradas no escopo da presente invenção.

[0085] As descrições precedentes de modalidades específicas da presente invenção foram apresentadas para fins de descrição. Eles não pretendem ser exaustivos ou limitar a presente invenção às formas precisas descritas, e obviamente muitas modificações e variações são possíveis à luz do ensino acima. As modalidades foram escolhidas e descritas de modo a melhor explicar os princípios da presente invenção e a sua aplicação prática e, desse modo, permitir que outros qualificados na técnica utilizem melhor a presente invenção e várias modalidades com várias modificações adequadas ao uso particular contemplado. Entende-se que várias omissões e substituições de equivalentes são contempladas como as circunstâncias podem sugerir ou tomar expediente, mas essas omissões e substituições destinam-se a cobrir a aplicação ou implementação sem se afastar do espírito ou do escopo da presente invenção.

Claims

1. Composição de aglutinante de concreto projetada tendo um fator de clínquer reduzido total, a referida composição de aglutinante de concreto caracterizada pelo fato de que compreende:

pelo menos um aglutinante primário em uma razão de 10-60 porcento em peso, em que o aglutinante primário é selecionado de um grupo de material primário tendo propriedades de hidratação espontâneas;

pelo menos um aglutinante secundário em uma razão de 40-90 porcento em peso, em que o aglutinante secundário é selecionado de um grupo de material secundário tendo propriedade de hidratação induzida.

2. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido aglutinante primário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em moda variando de 1/4° a 1/25° de um menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino.

3. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o referido menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino é determinado pela análise de distribuição de tamanho de partícula (PSD) de uma menor fração de agregado fino de um material de concreto em bruto.

4. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o grupo de material primário é selecionado de pelo menos um de um Cimento Portland Comum normal, um Cimento Portland Comum mecanicamente modificado, uma cinza volante quimicamente modificada, uma escória de alto-forno quimicamente modificada.

5. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido aglutinante secundário compreende partículas tendo um diâmetro de partícula médio em

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 27/35

2/3 moda variando de 1/4° a 1/625° do menor diâmetro de partícula médio em moda de agregado fino.

6. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido grupo de material secundário é selecionado de pelo menos um material que confere atividade pozzolânica.

7. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o referido material que confere atividade pozzolânica é selecionado de pelo menos um de um material pozzolânico natural, um material pozzolânico artificial.

8. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o referido material pozzolânico artificial compreende:

um material quimicamente ativado selecionado de uma cinza volante, uma escória de alto forno, um material de cinza vulcânica, um material de quartzo, um material pozzolânico; e um material mecanicamente modificado selecionado de uma cinza volante, uma escória de alto forno, um material de cinza vulcânica, um material de quartzo, um material pozzolânico.

9. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um agente modificador de reologia, um modulador de pH, um ativador de reação.

10. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o referido agente modificador de reologia é selecionado de um de compostos de lignossulfonato, composto de policarboxilato, naftaleno formaldeído sulfonado, melamina formaldeído sulfonado.

11. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o referido

Petição 870190051988, de 03/06/2019, pág. 28/35

3/3 modulador de pH é selecionado pelo menos de um de hidróxido do grupo de metal alcalino, hidróxido do grupo de metal alcalino-terroso.

12. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o referido ativador de reação é selecionado de um de um óxido do grupo de metal alcalino-terroso, um hidróxido do grupo de metal alcalino-terroso, um carbonato do grupo de metal alcalino-terroso.

13. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido grupo de material primário e o referido grupo de material secundário formam um arranjo em rede de Micro-Macro-Nano partículas para aumentar as características de resistência e o índice de durabilidade do material de concreto final.

14. Composição de aglutinante de concreto projetada, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o referido grupo de material secundário é adaptado para ocupar compactamente um vazio formado por um arranjo em rede do referido grupo de material primário.