BRPI0806702A2

BRPI0806702A2 - cimento de alta resistência, argamassa e concreto incluindo subprodutos industrias

Info

Publication number: BRPI0806702A2
Application number: BRPI0806702-3A
Authority: BR
Inventors: Glenn Schumacher; Rajeshkumar Patel; Paul Sampson; Michael Riley
Original assignee: Ceratech Inc
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2011-09-06
Also published as: CN104773965A; US20110283922A1; MX2009007654A; RU2009131446A; CN101687701A; CA2675750C; EP2125654A1; US8186106B2; AU2008206067A1; AP2009004934A0; BRPI0806702A8; US8016937B2; WO2008089481A1; US20080178770A1; JP6026479B2; CA2675750A1; KR20090120467A; EP2125654A4; AU2008206067B2; KR101547272B1

Abstract

CIMENTO DE ALTA RESISTêNCIA, ARGAMASSA E CONCRETO INCLUINDO SUBPRODUTOS INDUSTRIAIS. A presente invenção refere-se a composições cimentícias nas quais as propriedades cimentícias da cinza volante são cuidadosamente controladas. As composições cimenticias podem ser substancialmente isen- tas de ácidos e bases fortes, tais como ácidos cítricos (~pH de 2,2) e ativadores de metal alcalino, incluindo hidróxidos alcalinos (~pH de 12-14) e carbonatos de metal (~pH de 11,6). O uso desses produtos químicos fortes cria reações de ácido-base durante uso dos produtos. Ao invés desses produtos químicos fortes, um sal cítrico, por exemplo, citrato de potássio, pode ser usado como um acelerador de reação. Compostos bóricos podem ser usados como um retardante nas composições.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CIMENTO DE ALTA RESISTÊNCIA, ARGAMASSA E CONCRETO INCLUINDO SUB- PRODUTOS INDUSTRIAIS".

A presente invenção refere-se a uma nova família da composi- ção para a produção de materiais cimentícios hidráulicos misturados e seus derivados de concreto e argamassa para construção original, reparo, bloco pré-fundido, blindagem, pulverização e outras aplicações. Esses materiais exibem reações controladas de subprodutos industriais contendo cálcio com ativadores químicos, retardantes, intensificadores de ligação e modificadores de resistência mecânica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Materiais com propriedades pozolânicas contêm sílica vítrea e alumina que, na presença de água e cal livre, reagem com o cálcio na cal para produzir hidratos de silicato de cálcio. Existem pozolanas naturais e industriais.

Pozolanas industriais são produzidas durante processos indus- triais e incluem, por exemplo, cinzas volantes da Classe C e Classe F. Essas cinzas volantes são produzidas durante a combustão de carvão. Elas consis- tem de matéria inorgânica, não combustível, presente no carvão que tenha sido fundido durante combustão a uma estrutura vítrea, amorfa. A classifica- ção de cinza volante produzida industrialmente depende do tipo de carvão usado. A combustão de Iignita ou carvão de grau inferior produz, tipicamen- te, cinza volante da Classe C. A combustão de antracita e carvão betumino- so produz, tipicamente, cinza volante da Classe F.

Conforme definido pela ASTM C618, as características da cinza volante da Classe C incluem maior teor de cal do que a cinza volante da Classe F. O maior teor de cal na cinza volante da Classe C permite que a cinza volante da Classe C seja de autoendurecimento, enquanto que a cinza volante da Classe F requer, tipicamente, a adição de cal ou cimento para formar materiais cimentícios.

Um exemplo de uma pozolana natural é cinza pozolânica da Classe Ν. A cinza pozolânica da Classe N é uma pozolana bruta ou natural calcinada, tal como algumas terras diatomáceas, sílex córneo opalino e xis- tos; tufos, cinzas vulcânicas e pumicitas; e argilas e xistos calcinados.

Os atributos físicos e químicos das cinzas pozolânicas da Classe C, Classe F e Classe N são ainda definidos pela ASTM-C618, os conteúdos da qual são aqui incorporados por referência em sua totalidade.

É conhecido o uso de cinza volante nas composições de cimen- to, tipicamente na presença de cimento Portland. A Patente U.S. N0 5.556.458 para Brook e colaboradores, por exemplo, requer pelo menos 20% de cimento Portland. Em particular, Brook e colaboradores notam que cimento Portland é requerido em sua composição para superar a baixa resis- tência precoce das composições de cinza volante.

A Pat. U.S. N0 4.997.484 para Gravitt e colaboradores e a Paten- te U.S. N0 7.288.148 para Hicks e colaboradores divulgam composições sem cimento Portland, mas contam com um sistema de reação de ácido-base que utiliza os efeitos combinados de ácido cítrico (~pH de 2,2) e um hidróxi- do alcalino (~pH de 12-14) ou carbonato de metal (~pH de 11,6). Contudo, as composições de cimento de cinza volante de Gravitt e Hicks não exibem a resistência e dureza requeridas por muitas aplicações de cimento.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

São descritas composições cimentícias nas quais as proprieda- des cimentícias dos pós de pozolana natural e/ou industrial são cuidadosa- mente controladas. As composições cimentícias podem ser substancialmen- te isentas de ácidos e bases fortes, tais como ácidos cítricos (~pH de 2,2) e ativadores de metal alcalino, incluindo hidróxidos alcalinos (~pH de 12-14) e carbonatos de metal (~pH de 11,6). Ao invés de contar com a química de ácido-base tradicional para ativar ou acelerar a hidratação do cimento, a presente invenção conta com um ativador ou acelerador de hidratação de pH neutro. De acordo com a invenção, um ativador de hidratação de pH neutro é um ativador primário. De acordo com modalidades preferidas, o pH do ati- vador está entre 6 e 9. De acordo com modalidades mais preferidas, o pH do ativador está entre 6,5 e 8,5. Outros ativadores tendo um pH fora dessas faixas pode estar presente em um percentual em peso de mais de 50% do teor de ativador total da composição de cimento. Alternativamente, ativado- res tendo um pH menor do que cerca de 6 ou maior do que cerca de 9 esta- rão presentes em uma quantidade total de menos de 50% em peso, de pre- ferência menos de 30% em peso e, mais preferivelmente, menos de 25% em peso do peso total de todos os ativadores combinados na composição de cimento. Exemplos de ativadores tendo um pH fora da faixa de 6 e 9 incluem ácido cítrico, ativadores de metal alcalino, tal como hidróxido de potássio e carbonatos de metal alcalino, tal como hidróxido de potássio.

Ativadores com pH neutro que podem ser usados de acordo com a invenção incluem sais cítricos, ácido málico, ácido malônico, ácido glicólico e os sais desses ácidos e nitrato de cálcio. Para fins da invenção, o termo "pH neutro" significa tendo um pH entre 6 e 9.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, um sal cítrico com pH neutro, por exemplo, citrato de potássio, é usado como o ati- vador. Um único sal cítrico ou uma combinação de sais cítricos pode ser u- sada como o único ativador. Alternativamente, o sal ou sais cítricos podem ser usados em combinação com outros ativadores conhecidos, contanto que ativadores tendo um pH de menos de 6 ou mais de 9 estejam presentes em uma quantidade total de menos de 50% em peso, de preferência menos de 30% em peso e, mais preferivelmente, menos de 25% em peso, do peso total de todos os ativadores combinados na composição de cimento. Com- postos bóricos ou outros retardantes convencionais podem ser usados nas composições.

O cimento pode incluir cinza volante da Classe C, cinza volante da Classe F, cinza pozolânica da Classe N, quer sozinhas ou em combina- ção. O cimento pode também incluir outros aditivos, incluindo sílica fumê, aluminato de cálcio, oxido de magnésio, cal, um ou mais aditivos retardantes da família do sal de borato (por exemplo, ácido bórico ou bórax), retardantes orgânicos, tais como gluco-heptonato de sódio, argilas reativas, tal como meta-caulim, volastonita, agentes de contenção de ar (AEA), látex, fibras (para resistência à fratura), aditivos de compensação de retração e redutores de água. Onde o pó de pozolana primário é cinza volante da Classe F ou cinza pozolânica da Classe Ν, o cimento inclui um ou mais materiais ricos em cálcio, de preferência subprodutos industriais, tais como pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno e cinza do depurador.

Os cimentos descritos podem ser usados sozinhos ou mistura- dos com outros cimentos, tais como cimento Portland, cimentos de escória e outros tipos de cimentos convencionais. Contudo, os cimentos da presente invenção não requerem a presença de outros cimentos de forma a exibir su- as propriedades superiores. Consequentemente, cimentos de acordo com a invenção podem ser substancialmente isentos de cimento Portland.

Para fins da presente invenção, a frase "substancialmente isen- to" significará presente em uma quantidade de menos de 1 por cento em peso, baseado no peso total da composição mencionada.

As composições cimentícias podem também incluir um ou mais enchedores, além do cimento.

As composições de cimento de acordo com a presente invenção são caracterizadas por estabilidade dimensional, resistência, dureza, tempos de processamento, permeabilidade, resistência a sulfato, resistência ao con- gelamento-descongelamento, atenuação de reatividade de álcali-agregado e/ou tempos de cura inesperadamente altos.

De acordo com uma modalidade, o cimento hidratável compre- ende: um pó de pozolana; um ou mais ativadores com pH neutro; e um re- tardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hi- dratável e em que os ativadores com pH neutro somam mais de 50% do pe- so total de ativadores no referido cimento hidratável e em que o cimento hi- dratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável compre- ende um ativador de sal de citrato, em que o referido ativador de sal de citra- to compreende mais de 95% do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável compre- ende: um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre cerca de 6 e cerca de 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável; e em que o referido ativador tendo um pH de entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total dos ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, uma composição cimentícia compreende um cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre cerca de 6 e cerca de 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável e em que o referido ativador tendo um pH de entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total de ativa- dores do referido cimento hidratável; e um ou mais enchedores de agregado. Os enchedores de agregado podem ser selecionados do grupo consistindo em areia de sílica, areia natural, agregado fino manufaturado da produção de pedra, cinza residuária, escória, vidro triturado, areia de fundição recicla- da e combinações dos mesmos. A composição cimentícia tem um tempo de processamento de entre 10 minutos e 2 horas ou pode ter um tempo de pro- cessamento de mais de 2 horas.

De acordo com outra modalidade, uma composição cimentícia compreende um cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; um ou mais ativadores com pH neutro; e um retardante, em que o cimento hidra- tável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável e em que os ativadores com pH neutros somam mais de 50% do peso total de ativadores no referido cimento hidratável e em que o cimento hidratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável; e um ou mais enchedores de agregado.

De acordo com outra modalidade, um artigo de manufatura compreende uma composição de cimento hidratada e endurecida compre- endendo um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre cerca de 6 e cerca de 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável; e em que o referido ativador tendo um pH de entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, um artigo de manufatura compreende uma composição de cimento hidratada e endurecida compre- endendo: um pó de pozolana; um ou mais ativadores com pH neutro; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável e em que os ativadores com pH neutro somam mais de 50% do peso total de ativadores no referido cimento hidratável e em que o cimento hidratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com determinadas modalidades, o artigo de manufa- tura pode ser a superfície de uma estrada, ponte ou rodovia ou outro pavi- mento, meio-fio, calçada, bloco pré-fundido, blindagem ou revestimento de blindagem, edificação, estrada, ponte ou outra fundação estrutural; colunas e vigas de edificação e outros elementos estruturais; divisórias de edificação, incluindo paredes, pisos e tetos; revestimentos de superfície pulverizáveis ou outras aplicações pulverizáveis.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter cimento Portland em uma quantidade de menos de 20% em peso e, mais preferivelmente, menos de 15% em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter cimento Portland em quantidades de menos de 10% em peso, menos de 5% em peso e menos de 2% em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável é subs- tancialmente isento de cimento Portland.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode ter um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 20% em peso ou mais, ba- seado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode ter uma proporção molar de cálcio para sílica de entre cerca de 1,2:1 e cerca de 1,4:1.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter ativadores de metal alcalino em quantidades de menos de 30% em peso e, mais preferivelmente, menos de 25% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter ativadores de metal alcalino em quantidades de menos de 20% em peso, menos de 15% em peso, menos de 10% em peso, menos de 5% em peso e menos de 2% em peso, baseado no peso total de ativadores no referido ci- mento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter carbonatos de metal alcalino em quantidades de menos de 30% em peso e, mais preferivelmente, menos de 25% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter carbonatos de metal alcalino em quantidades de menos de 20% em pe- so, menos de 15% em peso, menos de 10% em peso, menos de 5% em pe- so e menos de 2% em peso, baseado no peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter ácido cítrico em uma quantidade de menos de 30% em peso e, mais pre- ferivelmente, menos de 25% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outras modalidades, o cimento hidratável pode ter ácido cítrico em quantidades de menos de 20% em peso, menos de 15% em peso, menos de 10% em peso, menos de 5% em peso e menos de 2% em peso, baseado no peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o pó de pozolana é seleciona- do do grupo consistindo em cinza volante da Classe C, cinza volante da Classe F1 cinza pozolânica da Classe N e combinações das mesmas.

De acordo com outra modalidade, o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe C e cinza volante da Classe F, em que a cinza volante da Classe C está presente em uma quantidade de 50-80 por cento em peso e a cinza volante da Classe F está presente em uma quantidade de 10-30 por cento em peso, baseado no peso total do ci- mento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode compreender um aditivo de material rico em cálcio, de preferência um sub- produto industrial selecionado do grupo consistindo em pó do forno de ci- mento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combina- ções dos mesmos.

De acordo com outra modalidade, o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe C.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode compreender 50 a 95 por cento em peso de cinza volante da Classe C, ba- seado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe F e em que o cimento hidratável ainda compreende um aditivo de material rico em cálcio.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode compreender 0,5 a 50 por cento em peso de cinza volante da Classe F, ba- seado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza pozolânica da Classe N e em que o cimento hidra- tável ainda compreende um aditivo de material rico em cálcio.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável pode compreender 0,5 a 50 por cento em peso de cinza pozolânica da Classe N, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o retardante compreende um composto de borato, de preferência em uma quantidade de 0,1 a 3,0 por cento, baseado no peso total de cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável compre- ende sulfatos ou compostos orgânicos.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável compre- ende citrato de potássio ou citrato de sódio, de preferência em uma quanti- dade de 0,1 a 15 por cento em peso de citrato de potássio, baseado no peso total do cimento hidratável.

De acordo com outra modalidade, o cimento hidratável compre- ende um aditivo selecionado do grupo consistindo em sílica fumê, aluminato de cálcio, óxido de magnésio, cal, argilas reativas, tal como meta-caulim, volastonita, agentes de contendo de ar (AEA), látex, fibras, redutores de á- gua e combinações dos mesmos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um diagrama de fase ternária das fases cristalizadas em um sistema de Ca0-AI203-Si02.

A figura 2 é um diagrama de fase para o sistema de CaO-SiO2.

A figura 3 é uma representação bidimensional de estruturas or- denadas, pobremente ordenadas e desordenadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Antes da presente invenção, geralmente se acreditava que sinte- rização em alta temperatura (no caso de cimento Portland) ou uma química com ácido-base forte (no caso de cimentos pozolânicos da técnica anterior) era necessária para proporcionar a resistência e dureza requeridas pela maioria das aplicações de cimento. Contrário a essa visão predominante, os inventores descobriram que, usando ativadores com pH neutro, sais cítricos em particular, podem ser produzidos produtos de cimento que têm proprie- dades inesperadamente superiores comparado com o cimento Portland ou cimentos pozolânicos preparados de acordo com químicas de ativador de ácido-base tradicionais.

São descritas composições cimentícias nas quais as proprieda- des cimentícias de pós de pozolana são cuidadosamente controladas e não precisam utilizar a química de ácido-base tradicional. Antes, um ou mais ati- vadores com pH neutro, por exemplo, um sal cítrico, tal como citrato de po- tássio, são usados como um ativador de reação. Outros exemplos de ativa- dores de pH neutro incluem ácido málico, ácido malônico, ácido glicólico e sais desses ácidos, nitrato de cálcio e outros sais de nitrato. O ativador com pH neutro dissolve ou dissocia na presença de cinza volante e permite que a reação de hidratação com a cinza volante, quando da adição de água, se processe de maneira uniforme, bem controlada. Compostos bóricos ou ou- tros retardantes convencionais podem ser usados nas composições para diminuir ou modificar a reação de hidratação. Essa abordagem de reação controlada permite tempos de processamento na faixa de tão pouco quanto 10 minutos a 2 horas ou mais.

Modalidades da presente invenção podem também incluir com- binações de materiais pozolânicos, por exemplo, cinza volante da Classe C e Classe F. A reação de cinza volante da Classe C pode produzir calor con- siderável e esse calor pode causar retração em estágio precoce à medida que o produto é colocado. Essa retração pode resultar em rachadura e de- iaminação de um substrato. A cinza volante da Classe F contém pouco ou nenhum CaO e é lentamente reativa com o ativador de citrato de potássio. Consequentemente, a inclusão de alguma cinza volante da Classe F na mis- tura de reação modera a reação que forma o produto sólido através de dis- tribuição uniforme de microesferas de vidro de tamanho forte, fortes por toda a mistura.

Conforme descrito aqui, o uso dessa química de reação em pH neutro controlada permite a criação de uma fase de cristal que é mais está- vel do que as fases de cristal obtidas pelo cimento Portland e por cimentos baseados em cinza volante da Classe C que contam com a reação de ácido- base entre o ácido cítrico e ativador(es) de hidróxido(s) de metal.

Estrutura de cristal de C3S1.5-2 0

O cimento Portland e outros cimentos baseados em cinza são todos baseados em fases de cristalização do sistema de oxido de cálcio- óxido de alumínio-óxido de silício. As fases de cristalização desse sistema são mostradas no diagrama de fase ternária na figura 1. Nesse diagrama de fase, o cimento Portland é, tipicamente, ca- racterizado pela estrutura de cristal C3S ou C2S. Cimento baseados em cinza volante da Classe C que contam com a reação ácido-base entre o ácido cí- trico e ativador(es) de hidróxido(s) de metal são, tipicamente, caracterizados pela estrutura de cristal C2-25S.

Análise matemática indica que modalidades descritas aqui são caracterizadas por uma estrutura de C3S1,5-2,0, a qual acredita-se que pro- porcione as propriedades únicas das composições. Essa fase cai na área sombreada da figura 1 e representa uma estrutura de cristal que se asseme- lha mais intimamente à estrutura mineral conhecida como Ranquinita a qual, quando hidratada, se converte à estrutura mineral conhecida como afvilita e CaOSiO2-0,35H20. Essa fase é também mostrada no diagrama de fase biná- ria da figura 2 como C3S2 e ocorre entre 50 e 60% de SiO2.

Quando de comparação dos três sistemas: cimento Portland, cimentos de cinza de ácido-base e os cimentos de química de reação neutra descritos aqui, a ordenação de cristal mostrada na figura 3 mostra como se acredita que a estrutura de C3Si,5.2io caracterize os cimentos da presente invenção que forma a estrutura de cristal mais estável dos três sistemas dife- rentes. A figura 3 é uma representação bidimensional de estruturas ordena- das, pobremente ordenadas e desordenadas. Os materiais utilizando a es- trutura C3S1,5-2,0 descrita aqui são representados pela figura 3(a); a estrutura de cristal de cimentos de cinza volante da Classe C preparados de acordo com reações de ácido-base padrões é representada pela figura 3(b) e a es- trutura de cristal do cimento Portland é representada pela figura 3(c). Obten- do o equilíbrio desejado na proporção molar CS, uma estrutura amorfa de alta resistência pode resultar.

De forma a obter essas estruturas preferidas, os materiais de cimento, quando de reação com água incluem, de preferência , hidratos ten- do proporções molares de cálcio para sílica (C:S) de cerca de 1:1 a cerca de 1,8:1, tipicamente de cerca de 1,1:1 a cerca de 1,5:1. Como exemplos parti- culares, a proporção molar C:S pode ser cerca de 1,2:1, 1,3:1 ou 1,4:1. As quantidades relativas de subprodutos industriais contendo cálcio (por exem- pio, cinza volante da Classe C) e subprodutos industriais com baixo teor de cálcio ou silicosos (por exemplo, cinza volante da Classe F) podem ser sele- cionadas de forma a obter a proporção molar C:S desejada.

Materiais

Os cimentos de acordo com a presente invenção podem incluir os materiais apresentados abaixo, em quantidades expressas em termos de percentual em peso da composição de cimento toda, não incluindo areia, pedra e outros enchedores. O termo "cimento" é usado geralmente aqui para se referir à composição aglutinante. O termo "composição cimentícia" é ge- ralmente usado aqui para se referir à combinação do cimento (ou aglutinan- te) e enchedor, por exemplo, areia, pedra e semelhantes. O composto ci- mentício inclui, tipicamente, de cerca de 5 a cerca de 60 por cento do cimento.

1) Pós de pozolana industrial ou natural. Exemplos de pós de pozolana incluem cinza volante da Classe C, cinza volante da Classe F e cinza pozolânica da Classe N. Os compostos cimenticios podem incluir cinza volante da Ciasse C como um pó de pozolana contendo alto teor de cálcio.

Em algumas modalidades, cinza volante da Classe C pode ser incluída no cimento na faixa de cerca de 50 a cerca de 95 por cento em peso, dentro da faixa de cerca de 60 a cerca de 85 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 70 a cerca de 85 por cento em peso. De preferência, o teor de cál- cio, expresso como óxidos (CaO) do pó de pozolana contendo alto teor de cálcio é maior do que cerca de 22 por cento em peso e está na faixa de cer- ca de 22 a cerca de 30 por cento em peso. Se o teor de CaO é baixo, com- ponentes trazendo cal adicionais, tais como hidróxido de cálcio, nitrato ou carbonatos pode ser adicionado. Note que embora o uso de cinza volante da Classe C como o pó de pozolana com alto teor de cálcio seja primariamente descrito aqui, outros tipos de pós de pozolana contendo cálcio podem ser usados em algumas modalidades como substitutos parciais ou totais para a cinza volante da Classe C (por exemplo, escore de alto-forno, pó do forno de cimento e pó do forno de cal).

O cimento pode, adicional ou alternativamente, incluir um ou mais pós de pozolana contendo alto teor de silício ou baixo teor de cálcio. De preferência, o cimento inclui pelo menos um pó de pozolana com um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de menos de cerca de 22 por cento em peso ou, mais preferivelmente, menos de cerca de 15 por cento em peso.

Em algumas modalidades, cinza volante da Classe F pode, por exemplo, estar presente na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 50 por cento em peso, dentro da faixa de cerca de 1 a cerca de 25 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 2 a cerca de 15 por cento em peso. Embora o uso de cinza volante da Classe F como o pó de pozolana com baixo teor de cálcio seja primariamente descrito aqui, outros tipos de pós de pozolana com um teor relativamente baixo de cálcio e/ou alto de silício podem ser usados em al- gumas modalidades como substitutos parciais ou totais para a cinza volante da Classe F (por exemplo, cinza pozolânica da Classe N1 cinza vulcânica, cinza residuária, cinza de madeira, cinza de incinerador municipal, zeólitos, etc.). Até o ponto em que pós pozolânicos com baixo teor de cálcio compre- endem uma grande proporção do componente de pó pozolânico, materiais ricos em cálcio podem ser adicionados à composição para proporcionar o teor de cálcio requerido. Materiais ricos em cálcio preferidos incluem sub- produtos industriais, tais como escória de alto-forno, pó do forno de cimento, pó do forno de cal e cinza do depurador.

Sílica fumê pode ser usada no cimento para aumentar a resis- tência a curto prazo, resistência a longo prazo, resistência de ligação, pro- priedades elásticas e/ou propriedades térmicas. Quando presente, a sílica fumê pode estar presente, por exemplo, na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 10 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 1 a cerca de 7 por cen- to em peso.

De preferência, o cimento compreende um teor total de cálcio, expresso como os óxidos, de 15 por cento em peso ou mais. Se o teor de CaO é baixo, componentes trazendo cal adicionais, tais como hidróxido, ni- trato ou carbonatos de cálcio, podem ser adicionados para obter esse teor de cálcio.

2) Aluminato de cálcio pode ser usado para aumentar a resistên- cia a curto prazo do produto. Aluminato de cálcio pode, por exemplo, estar presente na faixa de cerca de 1 a cerca de 25 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 5 a cerca de 20 por cento em peso.

3) Óxido de magnésio pode ser usado para intensificar a estabi- lidade volumétrica do produto. Óxido de magnésio pode, por exemplo, estar

presente na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 15 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 2 a cerca de 10 por cento em peso.

4) Adições de cal (CaO ou CaOH) podem ser usadas para inten- sificar a processabilidade do produto, atuar como um compensador de retra- ção e/ou funcionar como um retardante. Cal pode, por exemplo, estar pre- sente na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso. A quantidade de cal adicionada à composição pode ser dependente da quantidade de cal presente na cinza volante.

5) Boratos podem ser usados como retardantes de ganho de resistência. Boratos preferidos incluem um ou mais aditivos retardantes da família do sal de borato, por exemplo, bórax pode estar presente na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 5 por cento em peso, 0,1 a 3 por cento em peso ou de 0,1 a cerca de 2 por cento em peso. Ácido bórico pode também ou alter- nativamente ser usado como o borato e pode, por exemplo, estar presente na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 2 por cento em peso ou dentro da faixa de cerca de 0,2 a cerca de 1,6 por cento em peso. Outros boratos, tais como tetraborato de potássio e hidratos de tetraborato de sódio podem, adicional ou alternativamente, ser usados. Esses boratos podem ser adicionados para aumentar a resistência de ligação ao substrato existente e como um retar- dante. Outros retardantes conhecidos, incluindo sulfatos e compostos orgâ- nicos, podem ser usados além de ou alternativamente aos boratos.

6) Um único ou múltiplos ativadores da família do sal cítrico po- dem ser incluídos. Por exemplo, citrato de potássio, citrato de cálcio e/ou citrato de sódio podem, por exemplo, estar presentes na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 15 por cento em peso comparado com o peso total do cimen- to ou de cerca de 2 a cerca de 5 por cento em peso, comparado com o peso total do cimento. Esses ativadores podem ser os únicos ativadores presen- tes no cimento. Alternativamente, outros ativadores com pH não-neutro po- dem estar presentes, contanto que ativadores com pH neutro componham até 50% ou mais do componente ativador.

Outros exemplos de ativadores com pH neutro que podem ser usados em lugar de ou além de um ativador de sal cítrico incluem ácido má- lico, ácido malônico, ácido glicólico e sais desses ácidos, nitrato de cálcio e outros sais de nitrato.

7) Ingredientes diversos incluindo, por exemplo, argilas reativas, tal como meta-caulim, volastonita, agentes de contenção de ar (AEA), látex, fibras (para resistência à fratura), compensadores de retração e redutores de água.

Em algumas modalidades, os cimentos da presente invenção são substancialmente isentos de cimento Portland, cimentos de escória e outros tipos de cimentos convencionais. Em outras modalidades, os cimen- tos da invenção podem incluir outros cimentos, incluindo cimento Portland, contanto que esses outros cimentos compreendam menos de cerca de 20 por cento em peso, de preferência menos de cerca de 15 por cento em peso e, mais preferivelmente, menos de cerca de 10 por cento em peso do peso total do cimento.

Modalidades também podem, alternativamente, ser substancial- mente isentas de ativadores de metal alcalino, tais como hidróxidos alcalinos (~pH de 12-14) e carbonatos de metal (~pH de 11,6), conforme usado em outros tipos de materiais. Modalidades também podem, alternativamente, ser substancialmente isentas de ácidos cítricos (~pH de 2,2) e/ou outros ácidos mais fortes do que ácido bórico.

As composições cimentícias de acordo com a invenção podem incluir um ou mais enchedores, além do cimento. De acordo com algumas modalidades, os tamanhos de partícula de agregado fino (areia) podem osci- lar de areia de sílica fina à areia natural ou fabricada para se conformar às especificações da ASTM. Esses enchedores podem incluir, por exemplo, areia de sílica, areia natural, agregado fino fabricado a partir de degradações de pedra, cinza residuária, escória, vidro triturado e/ou areias de fundição recicladas. Exemplos específicos de enchedores incluem diferentes gradua- ções de agregado, tais como areia C33, areia NJ 60, areia C144, pedra N0 8 e pedra Nº 57.

A presente invenção será melhor entendida com referência aos exemplos a seguir, os quais se destinam a ilustrar modalidades específicas dentro do escopo global da invenção. Exemplos

A Tabela 1 apresenta os percentuais em peso para diferentes cimentos descritos nos exemplos aqui. A Tabela 2 apresenta o percentual em peso de cimento, areia e agregado em composições cimentícias descri- tas nos exemplos aqui. Para cada exemplo na Tabela 1, formulações adicio- nais são consideradas, incluindo variações de mais e menos 25 por cento, mais e menos 15 por cento e mais e menos 10 por cento no percentual em peso de cada ingrediente. Tabela 1

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Tabela 2

<table>table see original document page 17</column></row><table> Produtos para Reparo de Concreto

Ex. N° 1

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- tos e subseqüentemente hidratados com 5,94 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características:

Tabela 3

<table>table see original document page 18</column></row><table>

Esse produto pode ser usado como um material de reparo pron- to para uso ("tum-key") de cura rápida (cimento + areia + pedra). Ele pode ser misturado como múltiplas unidades usando um misturador com tambor convencional. Um ganho de resistência de 17236,89 KPa (2500 psi) em 2 horas a partir da adição de água pode ser obtido. Dependendo da aplicação específica, as quantidades de hidratação oscilam entre 5-6 por cento em peso de água. O tempo de processamento/colocação pode ser de 30-50 mi- nutos. As resistências finais a 28 dias são maiores do que 62052,82 KPa (9.000 psi).

A Tabela 4 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 1.

Tabela 4

<table>table see original document page 19</column></row><table>

Ex. N° 2

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- tos e subseqüentemente hidratados com 7,94 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características: Tabela 5 <table>table see original document page 20</column></row><table>

Esse produto pode ser usado como um material de reparo pron- to para uso ("turn-key") de cura rápida (cimento + areia + pedra). Ele pode ser misturado como múltiplas unidades usando um misturador com tambor convencional. Um ganho de resistência de 17236,89 KPa (2500 psi) em 2 horas a partir da adição de água pode ser obtido. Dependendo da aplicação específica, as quantidades de hidratação oscilam entre 6,5-8 por cento em peso de água. O tempo de processamento/colocação pode ser de 20-40 mi- nutos. As resistências finais a 28 dias são maiores do que 62052,82 KPa (9.000 psi).

A Tabela 6 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 2.

Tabela 6

<table>table see original document page 21</column></row><table>

Ex. Nº 3

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- 5 tos e subseqüentemente hidratados com 11,6% em peso de água, compara- do com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características:

Tabela 7

<table>table see original document page 21</column></row><table> 21

Tabela 7 continuação

<table>table see original document page 22</column></row><table>

Esse produto pode ser usado como um material de reparo pron- to para uso ("turn-key") de cura rápida (cimento + areia + pedra). Ele pode ser misturado como um produto em um único baide usando um misturador com tambor. Um ganho de resistência de 17236,89 KPa (2500 psi) em 1 ho- ra a partir da adição de água pode ser obtido. Dependendo da aplicação es- pecífica, as quantidades de hidratação oscilam entre 10 e 12% em peso de água. As resistências finais são maiores do que 41368 KPa (6.000 psi).

A Tabela 8 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 3. Tabela 8

<table>table see original document page 23</column></row><table>

Concreto Estrutura

Ex. N° 4

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- tos, então, hidratados com 3,8 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características:

Tabela 9

<table>table see original document page 23</column></row><table> Tabela 9 continuação

<table>table see original document page 24</column></row><table>

Esse produto pode ser feito sem os agregados e, então, mistu- rado com os agregados listados na Tabela 2 por um consumidor. O produto é designado como tendo uma ampla faixa de afundamentos, tempos de pro- cessamento e tempos de cura finais e é, tipicamente, capaz de proporcionar 2500 psi dentro de 4-6 horas. Esse produto tem a opção de ser misturado de modo que o ativador químico pode ser mantido até que as condições do lo- cal sejam ótimas para aplicação/uso do produto. Isso pode permitir um trân- sito de caminhões 6 ou mais horas para distribuir o produto a um local de trabalho sem a cura do concreto ou experimentar reações prejudiciais no produto. Dependendo da aplicação específica, quantidades de hidratação oscilam entre 3-7 por cento em peso de água. A resistência final a 28 dias excede a 62052,82 KPa (9.000 psi).

A Tabela 10 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 4. Tabela 10

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Formulação para misturadores de concreto volumétricos Ex. N° 5

Os ingredientes listados na Tabela 1 foram misturados juntos, então, hidratados com 4,5 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características:

Tabela 11

<table>table see original document page 25</column></row><table> Tabela 11 continuação

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Esse produto, conforme formulado, se destina a ser produzido

em caminhões de concreto volumétricos. O usuário adicional agregados lo- calmente procurados nas proporções fornecidas na Tabela 2 ou de outro modo requerido. O produto é designado como funcionando com mistura mí- nima em um misturador de cisalhamento elevado. Um ganho de resistência de 17236,89 KPa (2500 psi) é obtido em 2 horas. Mistura volumétrica permi- te produção no local do concreto requerido. Misturadores volumétricos me- dem o cimento, então, adicionam a areia e pedra e água requeridas confor- me o design de mistura. Dependendo da aplicação específica, as quantida- des de hidratação oscilam entre 4-7 por cento em peso de água.

A Tabela 12 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 5. Tabela 12

<table>table see original document page 27</column></row><table>

Concretos Especiais

Ex. N° 6

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados juntos, en- tão, hidratados com 4,4 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabelas 1 e 2, antes de uso. Isso produziu um produto com as seguintes características:

Tabela 13

<table>table see original document page 27</column></row><table> Tabela 13 continuação

<table>table see original document page 28</column></row><table>

Esse é um concreto cimentício de alta resistência precoce que pode ser usado como um produto de reparo ou como um concreto estrutural. O produto inclui fibras resistentes ao fogo. Dentro de 24 horas de colocação, esse produto pode ser exposto à temperaturas intermitentes de até 1500°F (815°C). Ele pode ser misturado em um misturador com tambor portátil con- vencional para apiicações de reparo em pequena área ou em um caminhão volumétrico ou de trânsito para aplicações maiores. Dependendo da aplica- ção específica, as quantidades de hidratação oscilam entre 4-5 por cento em peso de água.

A Tabela 14 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 6. Tabela 14

<table>table see original document page 28</column></row><table> Tabela 14 continuação

<table>table see original document page 29</column></row><table>

Ex. N° 7

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- tos, então, hidratados com 9,3 por cento em peso de água, comparado com o peso total dos ingredientes nas Tabela 1 e 2. Isso produziu uma formula- ção de concreto pulverizável. Essa formulação pode ser aplicada usando vários sistemas de pulverização, incluindo Shotcrete, Gunnite, sistemas de pulverização de argamassa e outros pulverizadores padronizados. Proprie- dades únicas desse produto incluem alta resistência precoce de pelo menos 1000 psi dentro de 2 horas, uma viscosidade úmida para permitir o estabele- cimento de pulverização de pelo menos 1 polegada de espessura sem que o produto exiba escorrimento, gotejamento ou afundamento e um tempo de processamento de pelo menos 30 minutos. Dependendo da aplicação espe- cífica, as quantidades de hidratação oscilam entre 7-10 por cento em peso de água.

A Tabela 15 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 7.

Tabela 15

<table>table see original document page 29</column></row><table> Tabela 15 continuação

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Ex. N° 8

Os ingredientes listados nas Tabelas 1 e 2 foram misturados jun- tos, então, hidratados com 9,1% de água. Isso produziu uma formulação de argamassa e pasta de cimento. Esses produtos são designados como fun- cionando tal como uma pasta de cimento (~120 minutos de tempo de pro- cessamento com requisitos de mistura convencionais), ainda capaz de obter uma resistência final de pelo menos 68947,57 KPa (10.000 psi) em 28 dias. Dependendo da aplicação específica, as quantidades de hidratação oscilam entre 8-12 por cento em peso de água.

A Tabela 16 a seguir apresenta faixas preferidas, expressas em percentual em peso com relação ao peso da composição de cimento antes da adição de água, para cada um dos ingredientes usados no cimento do Exemplo 8.

Tabela 16

<table>table see original document page 30</column></row><table> As formulações acima proporcionam uma combinação única e benéfica de alta resistência, tempos de cura variáveis e rápido retorno ao serviço.

Formulações especiais adicionais podem incluem:

Estabilizante de solo - Um produto para estabilização de solo pode ser produzido através de mistura de um composto de cimento, tal como cimento do exemplo. 4, com uma ampla faixa de tipos de solo para produzir um solo de resistência moderada. Ele pode ser composto de ~10% de ci- mento. O produto pode ser formado utilizando várias metodologias de mistu- ra, incluindo mistura do cimento no solo sob condições secas e, então, pul- verização do produto com água. As resistências finais são de 6894,79 KPa (~1000 psi), o que é muito superior às abordagens convencionais que usam um % similar de cimento Portland. Uma característica única do produto é a capacidade de obter resistências capazes de sustentar tráfego de veículos muito antes do que os estabilizantes de solo de cimento Portland convencio- nais. Outra característica única do produto é sua capacidade de controlar a lixívia de metais pesados e outros contaminantes químicos.

Blocos de concreto - O cimento conforme descrito aqui, por e- xemplo, a formulação do Ex. 4, pode ser misturado com areia e agregado para produzir blocos de concreto. Blocos de concreto feitos de acordo com essa abordagem podem oferecer os seguintes benefícios: 1) obter uma alta resistência precoce de > 6894,79 KPa (1000 psi) em um período de 2-4 ho- ras após a adição de água; 2) obter altas resistências precoces sem a ne- cessidade de cura por vapor, um requisito para o bloco de concreto conven- cional; 3) obter resistências finais (28 dias) de até 68947,89 KPa (10.000 psi); 4) produzir blocos com porosidade hidráulica muito baixa.

Blindagem - O cimento também pode ser usado para produzir uma blindagem através de mistura do cimento com areia e fibras de alta re- sistência. Essas formulações podem produzir uma resistência compressiva de 68947,89 KPa (10.000 psi) dentro de 24 horas de mistura e uma resistên- cia compressiva acima de 137895,1 KPa (20.000 psi) em 28 dias.

Concreto compactado em rolo (RCC) - O cimento pode também ser usado na produção de concreto compactado em rolo (RCC). Nessa apli- cação, o cimento é misturado com areia e agregado grosso, de modo que o teor total de cimento, como um % do concreto, é de 10-15%. O produto tem desmoronamento de essencialmente zero e é aplicado mecanicamente u- sando um equipamento convencional de espalhar concreto/asfalto. Após espalhar, o produto pode ser compactado com um rolo vibratório. O produto pode receber tráfego de pés imediatamente e pode obter resistências com- pressivas acima de 20684,27 KPa (3000 psi) em 24 horas e resistências compressivas acima de 55158,06 (8000 psi) em 28 dias.

Métodos de fabricação

Os produtos para reparo de pequena área (tais como Exemplos 1-3) podem ser produzidos, por exemplo, medindo os ingredientes para cada pacote de produto ou "balde" individualmente usando alimentadores de pó de perda-em-peso. Uma vez medido, cada balde pode, então, ser rapida- mente misturado antes de vedação para armazenamento e/ou transporte. Esse técnica reduz variações na formulação entre as unidades. Alternativa- mente, esses produtos podem ser produzidos através de quaisquer técnicas conhecidas, incluindo um misturador de fita. Os produtos para pequena área podem ser 100% pré-misturados, de modo que seu procedimento de mistura antes de uso é simples: produto, água e mistura.

Os produtos para grande área (tal como Exemplo 4) podem ser produzidos através de mistura de todos os ingredientes, exceto quanto ao ativador, antes de uso. O ativador pode, então, ser adicionado no momento quando é necessário que o concreto inicie sua reação. Uma vez que o ativa- dor é adicionado, a reação química que leva à cura final foi iniciada. A mistu- ra específica determinará quanto tempo de processamento está disponível antes da cura final.

Como exemplo, um caminhão de carga pode carregar uma mis- tura de acordo com o Exemplo 4 a uma fábrica de concreto. O caminhão de carga tem agora 4-6 horas ou mais antes que o concreto não seja mais utili- zável. Em qualquer ponto nesse período de tempo, como um líquido ou co- mo um pó sólido, o ativador pode ser adicionado (mais provavelmente no local de construção) e o concreto pode ser colocado. Essa capacidade pro- porciona uma vantagem gigantesca com relação ao concreto de cimento Portland o qual, tipicamente, tem 90 minutos de tempo de processamento aceitável a partir do momento em que o caminhão de carga é carregado na fábrica de concreto.

Os produtos passíveis de mistura volumétrica (por exemplo, E- xemplos 5 e 7) podem ser feitos através da adição de porções uniformes de cimento, pedra e areia sob operação de controle remoto. A porção de cimen- to contendo o acelerador e o retardante pode ser misturada com areia e pe- dra no misturador de cisalhamento elevado. Como uma opção a essa abor- dagem, o acelerador e o retardante podem ser adicionados na forma em pó ou líquida.

O presente pedido descreve várias faixas numéricas no texto e figuras. As faixas numéricas descritas sustentam, inerentemente, qualquer faixa ou valor dentro das faixas numéricas descritas, mesmo embora uma limitação precisa de faixa não seja estabelecida verbalmente na especifica- ção, devido ao fato de que a presente invenção pode ser praticada por todas as faixas numéricas descritas.

A descrição acima é apresentada para permitir que aqueles ver- sados na técnica façam e usem a invenção e é fornecida no contexto de uma aplicação em particular e seus requisitos. Várias modificações nas mo- dalidades preferidas serão prontamente evidentes para aqueles versados na técnica e os princípios genéricos definidos aqui podem ser aplicados à ou- tras modalidades e aplicações sem se desviar do espírito e escopo da in- venção. Assim, a presente invenção não se destina a estar limitada às mo- dalidades mostradas, mas deve estar de acordo com o escopo mais amplo consistente com os princípios e características descritas aqui. Finalmente, a descrição toda das patentes e publicações mencionadas no presente pedido é aqui incorporada por referência.

Claims

1. Cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; ou um ou mais ativadores de pH neutro; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável; e em que os ativadores de pH neutro somam mais de 50% do pe- so total de ativadores no referido cimento hidratável; e em que o cimento hidratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável.

2. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, compre- endendo um ativador de sal de citrato e em que o referido ativador de sal de citrato compreende mais de 95% do peso total dos ativadores no referido cimento hidratável.

3. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, compre- endendo cimento Portland em uma quantidade de menos de 15% em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

4. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, que é substancialmente isento de cimento Portland.

5. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 20% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável.

6. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que a proporção molar de cálcio para sílica está entre cerca de 1,2:1 e cerca de -1,4:1.

7. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o pó de pozolana é selecionado do grupo consistindo em cinza volante da Classe C, cinza volante da Classe F, cinza pozolânica da Classe N e combi- nações das mesmas.

8. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe C e cin- za volante da Classe F, em que a cinza volante da Classe C está presente em uma quantidade de 50-80 por cento em peso e a cinza volante da Classe F está presente em uma quantidade de 10-30 por cento em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

9. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo um aditivo de material rico em cálcio.

10. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 9, em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial sele- cionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

11. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe C.

12. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, com- preendendo 50 a 95 por cento em peso de cinza volante da Classe C, base- ado no peso total do cimento hidratável.

13. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o pó de pozolana consiste essencialmente em cinza volante da Classe F e em que o cimento hidratável ainda compreende um aditivo de material rico em cálcio.

14. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 13, em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial selecionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

15. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, com- preendendo 0,5 a 50 por cento em peso de cinza volante da Classe F, base- ado no peso total do cimento hidratável.

16. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza pozolânica da Classe N e em que o cimento hidratável ainda compreende um aditivo de material rico em cálcio.

17. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 16, em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial selecionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

18. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, com- preendendo 0,5 a 50 por cento de cinza pozolânica da Classe N, baseado no peso total do cimento hidratável.

19. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o retardante compreende um composto de borato.

20. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, com- preendendo 0,1 a 3,0 por cento em peso de um retardante de borato, base- ado no peso total do cimento hidratável.

21. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o retardante compreende sulfatos ou compostos orgânicos.

22. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o ativador compreende citrato de potássio ou citrato de sódio.

23. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, em que o ativador é compreendido de 0,1 a 15 por cento em peso de citrato de po- tássio, baseado no peso total do cimento hidratável.

24. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo um aditivo selecionado do grupo consistindo em sílica fumê, aluminato de cálcio, óxido de magnésio, cal, argilas reativas, tais como me- ta-caulim, wolastonita, agentes de contenção de ar (AEA), látex, fibras, redu- tores de água e combinações dos mesmos.

25. Cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre 6 e 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável, e em que o referido ativador tendo um pH entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total dos ativadores no referido ci- mento hidratável.

26. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ativadores de metal alcalino em uma quantidade de menos de -10% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

27. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo carbonatos de metal alcalino em uma quantidade de menos de -10% em peso do peso total dos ativadores no referido cimento hidratável.

28. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ativadores de metal alcalino em uma quantidade de menos de -25% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

29. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ativadores de metal alcalino em uma quantidade de menos de -30% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

30. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ácido cítrico em uma quantidade de menos de 10% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável·

31. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ácido cítrico em uma quantidade de menos de 30% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

32. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo ácido cítrico em uma quantidade de menos de 25% em peso do peso total de ativadores no referido cimento hidratável.

33. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo cimento Portland em uma quantidade de menos de 20% em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

34. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo cimento Portland em uma quantidade de menos de 15% em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

35. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, que é substancialmente isento de cimento Portland.

36. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de -20% em peso ou mais, baseado no peso total do cimento hidratável.

37. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que a proporção molar de cálcio para sílica está entre cerca de 1,2:1 e cerca de 1,4:1.

38. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o pó de pozolana é selecionado do grupo consistindo em cinza volante da Classe C, cinza volante da Classe F, cinza pozolânica da Classe N e combinações dos mesmos.

39. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza volante da Classe C e cinza volante da Classe F, em que a cinza volante da Classe C está pre- sente em uma quantidade de 50-80 por cento e a cinza volante da Classe F está presente em uma quantidade de 10-30 por cento em peso, baseado no peso total do cimento hidratável.

40. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, ainda compreendendo um aditivo material rico em cálcio.

41. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 40 em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial sele- cionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

42. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o pó de pozolana consiste essencialmente em cinza volante da Classe C.

43. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo 50 a 95 por cento em peso de cinza volante da Classe C1 base- ado no peso total do cimento hidratável.

44. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o pó de pozolana consiste essencialmente em cinza volante da Classe F e em que o cimento hidratável ainda compreende um aditivo de material rico em cálcio.

45. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 44, em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial selecionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

46. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo 0,5 a 50 por cento em peso de cinza volante da Classe F, base- ado no peso total do cimento hidratável.

47. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o pó de pozolana consiste essencialmente de cinza pozolânica da Clas- se N e em que o cimento hidratável ainda compreende um aditivo de materi- al rico em cálcio.

48. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 47, em que o referido material rico em cálcio compreende um subproduto industrial selecionado do grupo consistindo em pó do forno de cimento, pó do forno de cal, escória de forno, cinza do depurador e combinações dos mesmos.

49. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo 0,5 a 50 por cento em peso de cinza pozolânica da Classe N, baseado no peso total do cimento hidratável·

50. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o retardante compreende um composto de borato.

51. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, com- preendendo 0,1 a 3,0 por cento em peso de um retardante de borato, base- ado no peso total do cimento hidratável.

52. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o retardante compreende sulfatos ou compostos orgânicos.

53. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o ativador compreende citrato de potássio ou citrato de sódio.

54. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, em que o ativador é compreendido de 0,1 a 15 por cento em peso de citrato de potássio, baseado no peso total do cimento hidratável.

55. Cimento hidratável de acordo com a reivindicação 25, ainda compreendendo um aditivo selecionado do grupo consistindo em sílica fumê, aluminato de cálcio, óxido de magnésio, cal, argilas reativas, tais como me- ta-caulim, wolastonita, agentes de contenção de ar (AEA)1 látex, fibras, redu- tores de água e combinações dos mesmos.

56. Composição cimentícia compreendendo: um cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre 6 e 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável; e em que o referido ativador tendo um pH de entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total de ativadores no referido cimen- to hidratável; e um ou mais enchedores de agregado.

57. Composição cimentícia compreendendo: um cimento hidratável compreendendo: um pó de pozolana; um ou mais ativadores de pH neutro; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável e em que os ativadores de pH neutro somam mais de 50% do pe- so total de ativadores no referido cimento hidratável; e em que o cimento hidratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável; e um ou mais enchedores de agregado.

58. Artigo de manufatura compreendendo uma composição de cimento hidratada e endurecida compreendendo um pó de pozolana; dois ou mais ativadores, pelo menos um dos quais tem um pH entre 6 e 9; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável e em que o referido ativador tendo um pH de entre cerca de 6 e cerca de 9 soma mais de 50% do peso total de ativadores no referido cimen- to hidratável.

59. Artigo de manufatura compreendendo uma composição de cimento hidratada e endurecida compreendendo um pó de pozolana; um ou mais ativadores de pH neutro; e um retardante, em que o cimento hidratável tem um teor de cálcio, expresso como os óxidos, de 15% em peso ou mais, baseado no peso total do cimen- to hidratável e em que os ativadores de pH neutro somam mais de 50% do pe- so total de ativadores no referido cimento hidratável; e em que o cimento hidratável tem menos de 20% em peso de cimento Portland, baseado no peso total do cimento hidratável.