BRPI0812289B1

BRPI0812289B1 - processo para a preparação de uma carga para asfalto ou concreto partindo de um material de escória, carga, uso da referida carga, composição de concreto ou argamassa e composição de asfalto

Info

Publication number: BRPI0812289B1
Application number: BRPI0812289A
Authority: BR
Inventors: Van Mechelen Dirk; Nguyên Evelyne
Original assignee: Recmix Belgium
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2018-10-23
Also published as: EP2160367B1; PL2160367T3; CN101687700A; US20100170421A1; ATE482175T1; CN101687700B; ES2353071T3; DE602008002763D1; BRPI0812289A2; WO2008145189A1; US8628612B2; SI2160367T1; PT2160367E; ZA200909116B; CA2687985A1; HRP20100689T1; CA2687985C; WO2008145758A1; EP2160367A1

Description

(54) Título: PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE UMA CARGA PARA ASFALTO OU CONCRETO PARTINDO DE UM MATERIAL DE ESCÓRIA, CARGA, USO DA REFERIDA CARGA, COMPOSIÇÃO DE CONCRETO OU ARGAMASSA E COMPOSIÇÃO DE ASFALTO (51) lnt.CL: C04B 5/06; C04B 18/14; C04B 20/02; C04B 26/26; C04B 28/02 (30) Prioridade Unionista: 31/05/2007 EP PCT/EP2007/055341 (73) Titular(es): RECMIX BELGIUM (72) Inventor(es): EVELYNE NGUYÊN; DIRK VAN MECHELEN (85) Data do Início da Fase Nacional: 30/11/2009

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE UMA CARGA PARA ASFALTO OU CONCRETO PARTINDO DE UM MATERIAL DE ESCÓRIA, CARGA, USO DA REFERIDA CARGA, COMPOSIÇÃO DE CONCRETO OU ARGAMASSA E COMPOSIÇÃO DE ASFALTO.

[001] A presente invenção refere-se a um processo para a preparação, partindo de um material de escória, de uma carga para uso em materiais de construção que contêm um agente de ligação hidráulico ou betuminoso. Os materiais de construção são, em particular, composições de asfalto ou argamassa hidráulica ou concreto.

[002] As cargas são utilizadas em diversos materiais de construção. Os diferentes tipos de asfalto, tais como o concreto de asfalto, asfalto despejável, asfalto de drenagem e asfalto mástique dividido (pedra) (SMA), contêm, por exemplo, quantidades de carga variando entre 4 e 23% em peso. As cargas também podem ser adicionadas às composições de argamassa hidráulica ou de concreto, em particular, às composições de concreto autocompactáveis, para melhorar a fluidez da mistura fresca.

[003] As composições de concreto autocompactáveis (SCC) são misturas de concreto hidráulico caracterizadas por uma alta fluidez, tornando a vibração desnecessária para colocação e compactação. As composições SCC circulam em lugar de cair, preenchendo ainda a cofragem complicado com reforço denso. O concreto endurecido é particularmente denso e homogêneo, dando-lhe resistência e durabilidade particularmente boa. As composições SCC compreendem uma relação particularmente elevada de carga e possuem uma elevada resistência à segregação. Sua alta fluidez é obtida usando misturas superplastificantes, em particular, policarboxilatos, enquanto limita o teor de água a um mínimo para manter a resistência do concreto curado e evitar a segregação da mistura.

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2/36 [004] Até esta data, a pedra calcária triturada tem sido a principal fonte de carga para composições de argamassa hidráulica ou concreto e também para as composições de asfalto. No entanto, o calcário é um material natural e não-renovável. Além disso, outros usuários, tais como a indústria alimentícia, também consomem grandes quantidades deste recurso limitado, aumentando ainda mais o seu custo. Por este motivo, alternativas ao calcário, na forma de resíduos, têm sido há muito tempo procuradas.

[005] As European Guidelines for Self-Compacting Concrete, datadas em maio de 2005, descrevevem, por exemplo, diferentes adições (cargas) que podem ser incorporadas no concreto autocompactável para melhorar certas propriedades ou para alcançar propriedades especiais. As cargas minerais com base em carbonato de cálcio são descritas para serem particularmente adequadas para a SCC em comparação com outros materiais disponíveis, mas, como descrito mais acima, o carbonato de cálcio (calcário) é um material natural não-renovável. De acordo com as European Guidelines cinzas volantes também seriam adequadas, mas níveis elevados de cinzas volantes podem produzir uma fração de pasta que é tão coesa que pode ser resistente ao fluxo. Sílica defumada resultaria em uma boa coesão e resistência melhorada à segregação, mas também é muito eficaz na redução ou eliminação do escorrimento que pode dar origem a problemas de incrustação superficial rápida. A escória de alto-forno granulada moída (GGBFS), que é geralmente mais de 95% em peso amorfa (devido a ser rapidamente esfriada pela extinção com água) e que possui propriedades hidráulicas, também pode ser adicionada à SCC, mas uma proporção elevada de GGBFS pode afetar a estabilidade da SCC, resultando em robustez reduzida com problemas de controle de consistência enquanto a sedimentação mais lenta também pode aumentar o risco de segregação. Devido

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3/36 às suas propriedades hidráulicas a GGBFS é, além do mais, uma matéria-prima valiosa para uso como aditivo de cimento ou para a produção de escória de cimento. A escória de alto-forno triturada, lentamente esfriada de modo a ser majoritariamente cristalina, também é descrita nas European Guidelines como uma possível adição à SCC. No entanto, a escória de alto-forno também possui aplicações valiosas como agregado (brita de escória de alto-forno) e pode, por exemplo, ser usada na construção de estradas, em engenharia civil, na construção de rampas de trilhos de ferrovia, na preparação de campo, recultivo, etc. Para tais aplicações, a escória de alto-forno deve ser preferivelmente de uma alta qualidade, isto é, não deve ter sido pulverizada durante o processo de esfriamento como um resultado de uma conversão expansiva de cristais de silicato de β-dicálcico em seu γ-polimorfo (queda da escória). Tal silicato de γ-dicálcio contendo escórias de alto-forno é, portanto, menos apropriado para ser utilizada como agregado.

[006] O pedido de patente Japonesa JP 2004-051425 parece sugerir que a porção de silicato de β-dicálcico restante na escória pode ser usada como aditivo de cimento, mas não descreve como esta porção deve ser separada do γ-polimorfo. Em vez disso, concentra-se em um processo para tratar o silicato de γ-dicálcio de modo a utilizá-lo como um aditivo de cimento hidráulico. Além do mais, contrariamente ao que parece ser sugerido neste documento, os silicatos de dicálcico cristalinos em geral, e silicato de β-dicálcio em particular, não possuem propriedades hidráulicas substanciais. As propriedades hidráulicas do descrito principalmente diz respeito à sua porção amorfa e à adjunção da escória amorfa adicional pozolânica.

[007] No artigo The use of stainless Steel slag in concrete, A.

Kortbaoui, A. Tagnit-Hamou, and P. C. Aítcin, Cement-Based Materials,

p. 77-90, 1993, foi proposta a utilização de escória de aço inoxidável

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4/36 tratada (TSSS) como um substituto para a areia em misturas de concreto. A escória de aço inoxidável tratada descrita era relativamente fina e também compreendia uma pequena porção de uma fração de carga (cerca de 18% das partículas eram menores do que 63 pm). No entanto, as experiências demonstraram que a quantidade de TSSS utilizada para substituir a areia natural foi limitada pelo efeito negativo sobre a viabilidade do concreto fresco. Além disso, não obstante o fato de que uma quantidade muito grande de superplastificante foi adicionada para melhorar a viabilidade do concreto, o fluxo de queda foi ainda reduzido. Este impacto negativo sobre a viabilidade da composição de concreto fresco torna a TSSS inadequada para uso como carga em concreto e em particular em concreto de autocompactação, como definido pelas European Guidelines for Self-Compacting Concrete, of May 2005. [008] O pedido de patente Japonesa JP 2002-211960 sugeriu o tratamento de uma escória de aço inoxidável com um estabilizante mineralógico, de modo a pelo menos parcialmente prevenir a conversão de cristais de silicato de β-dicálcio. No entanto, um tal processo envolve custos substanciais, tanto em termos de matérias-primas (estabilizante mineralógico) quanto de instalações e energia.

[009] Para o asfalto uma propriedade importante da carga é o seu teor de água. Na prática, o teor de água da carga utilizada na preparação de asfalto deve ser menor do que 1 % em peso (ver, por exemplo, a European standard EN 13043:2002) e preferivelmente ainda menor do que 0,5% em peso. Os teores de água mais elevados de fato resultariam na inclusão de água ou vapor de água na mistura betuminosa, que deve ser evitada, a fim de prevenir a formação de uma aparência demasiada gordurosa e o risco de segregação ou remoção da mistura durante a sua aplicação. Enquanto as cargas contendo uma quantidade substancial de silicato de γ-dicálcio podem teoricamente ser secadas abaixo de um tal teor de água baixo, na prática a sua retenção de água é tão alta

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5/36 que o custo é proibitivo. Além do mais, assim que o material está de volta em uma atmosfera normal e temperatura, ele começa a absorver água rapidamente outra vez, tornando seu uso impraticável em qualquer caso. A água retida forma uma película ao redor das partículas de escória o que impede uma boa aderência do aglutinante betuminoso fortemente hidrofóbico nas partículas. Mesmo quando o asfalto for colocado, a água pode penetrar no asfalto e nas partículas de carga causando novamente a remoção, possivelmente levando à formação de sulcos (em aplicações de estrada) e formação de dilaceramento.

[0010] Um objetivo da presente invenção é fornecer um processo para a preparação de uma carga para materiais de construção que permite iniciar a partir de materiais de escória alternativos que, quando moídos como tais, devem resultar em uma carga que seria pouco ou mesmo não adequada em tudo para uso como carga em materiais de construção betuminosos ou hidráulicos.

[0011] Para esta finalidade o processo de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que o uso é feito de um material de escória que contém silicato de γ-dicálcico e pelo fato de que o processo compreende a etapa de remoção de uma fração mais fina, formada por partículas de um tamanho entre 0 e y mm, do material de escória, y sendo maior ou igual a 0,75 mm, preferivelmente maior do que ou igual a 1,0 mm, mais preferivelmente maior do que ou igual a 1,5 mm e o mais preferível maior do que ou igual a 2,0 mm; e a etapa de finamente triturar pelo menos uma parte da fração grosseira restante do material de escória para obter uma carga do qual pelo menos 50% em peso, preferivelmente pelo menos 60% em peso, é formada por partículas não maiores do que 63 pm. Isto fornece um carga suficientemente fina para uso em asfalto, concreto e/ou argamassa, em particular, concreto de autocompactação, que necessita de tal carga fina para preservar a sua fluidez no estado fresco e obter superfícies lisas após a sedimentação.

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6/36 [0012] As escórias que contêm silicato de γ-dicálcio são, por exemplo, escórias de alto-forno esfriadas com ar que são fragmentadas devido ao fato de que elas contêm silicato de β-dicálcio que possui a sua forma γ expansivamente invertida, e escórias de aço e aço inoxidável esfriadas relativamente devagar, em particular, escórias de aço inoxidável especiais produzidas durante a produção de aço inoxidável de níquel-cromo austenítico.

[0013] Os presentes inventores observaram que a fração fina de tais escórias contendo silicato de γ-dicálcio, que à primeira vista parece ser preferível para preparar um material de carga, visto que, ao contrário da fração de agregado mais grosseira, não tem uso prático e, sendo mais fina, necessita menos trituração, realmente não é adequada em tudo para ser usada como carga em materiais de construção betuminosos ou hidráulicos, mas que, muito surpreendentemente, a fração mais grosseira de tais escórias é um material muito adequado para a preparação de uma carga para tais materiais de construção.

[0014] Esta diferença nas propriedades de carga pode possivelmente ser explicada pelo fato de que a fração fina da escória cristalina possui um teor de silicato de γ-dicálcico muito mais elevado do que a fração mais grosseira. A presença de quantidades muito elevadas de silicato de γ-dicálcio, que podem absorver grandes quantidades de água, teria efeitos deletérios, por exemplo, sobre a viabilidade e durabilidade da argamassa ou do concreto. Uma escória de aço inoxidável seca que contém γ-dicálcico absorve e fortemente retém um lote de água. Como resultado disto, mais água e aditivos redutores de água são necessários para manter a viabilidade mínima da mistura de concreto. Quando se adiciona muita água a fim de melhorar a fluidez, a água contida na mistura formará pequenos vazios para o detrimento da resistência e durabilidade da argamassa ou concreto. Também para aplicações coma carga em composições de asfalto, uma carga contendo uma

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7/36 quantidade muito elevada de silicato de γ-dicálcio não é adequada em vista das quantidades elevadas de água absorvida e fortemente retida por este silicato de γ-dicálcio. Embora a pulverização do silicato de γdicálcio fosse conhecida da pessoa versada, da, por exemplo, JP 2004051425, foi agora observado que uma carga qualitativa pode ser obtida por primeiro remover uma fração fina da escória de modo que uma fração de silicato de γ-dicálcio comparativamente fraca permaneça, e por depois finamente triturar esta fração remanescente nas partículas de tamanho da carga.

[0015] Em uma modalidade vantajosa do processo de acordo com a invenção o material de escória compreende uma escória de aço, preferivelmente uma escória de aço inoxidável e mais preferivelmente uma escória produzida durante a produção de aço níquel-cromo austenítico. [0016] Para a produção de aço inoxidável não é apenas feito uso de ferro, mas adicionalmente também, pelo menos de cromo. Para os tipos de aço inoxidável martensítico, o teor de cromo compreende, por exemplo, ao redor de 13%, para os tipos de aço inoxidável ferrítico ao redor de 17,5% e para os tipos de aço austenítico ao redor de 17,5 a 18%. Os tipos de aço inoxidável austenítico compreendem, além do mais, adicionalmente cerca de 9 a 12% de níquel. Para a produção de aço inoxidável, o uso é ainda geralmente feito de fluoreto de cálcio que é adicionado mais particularmente para manter o fluido de escória fundido. A escória de aço inoxidável consequentemente contém a partir de um ponto de vista ambiental-higiênico quantidades problemáticas de óxido de cromo ((>203) e possivelmente de óxido de níquel e/ou de fluoretos. Visto que estas substâncias nocivas podem ser lixiviadas, a disposição da escória de aço inoxidável é complicada e cara.

[0017] Para tratar estes problemas, a patente Européia EP 0 837

043 B1 propôs o uso de uma fração grosseira da escória de aço inoxidável cristalino triturado como agregado grosseiro para as composições

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8/36 de concreto hidráulico e asfalto após ter removido as partículas de metal da escória triturada. No entanto, na prática, o agregado grosseiro ainda contém uma quantidade significativa de metais valiosos (aço de cromoníquel). Economicamente, é vantajoso ser capaz de recuperar uma quantidade tão grande deste metal quanto possível, incluindo tal metal quando pode estar presente nas inclusões muito pequenas. Embora, portanto, seja vantajoso, a partir deste ponto de vista, ser capaz de triturar a escória tão finamente quanto possível de modo a recuperar uma quantidade elevada de metal, existe na prática anterior uma grande quantidade de fração de escória fina (0 a 0,5 mm) para a qual nenhuma aplicação prática existe e que, portanto, deve ser despejada. Para a fração de escória de aço inoxidável fina, a EP 0 837 043 descreve a possibilidade de triturar esta fração fina (0 a 4 mm) e ainda utilizar o pó obtido para a produção de cimento. No entanto, o teor de cromo das escórias de aço inoxidável limita a aplicação destes pós de escória de aço inoxidável no cimento.

[0018] A produção de carga de escória de aço inoxidável com o processo da invenção permite a reciclagem da escória de aço inoxidável em uma maneira ecologicamente responsável, mas economicamente eficiente. Os materiais de construção endurecidos compreendendo a carga preparada por este método não apresentam lixiviação significativa de metais pesados ou outras substâncias ambientalmente nocivas. O tratamento da escória de aço inoxidável pelo processo da presente invenção, portanto, não apenas possui a vantagem de fornecer carga economicamente vantajosa para os materiais de construção, mas também fornece um método econômica e ecologicamente vantajoso para a remoção de escória de aço inoxidável.

[0019] Preferivelmente, dito processo adicionalmente compreende a etapa de quebrar o material de escória em fragmentos menores do

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9/36 que um tamanho x antes de remover a fração fina do material de escória. Ainda mais preferivelmente, dito tamanho x é no máximo 50 mm, preferivelmente no máximo, 30 mm, e mais preferivelmente no máximo 20 mm. Por quebra do material de escória deve ser entendido qualquer processo pelo qual o tamanho dos pedaços ou partículas de escória é reduzido tal como por trituração, moagem, etc. Além de facilitar o manuseio da escória para a remoção da fração fina, e permitir a extração de maiores quantidades de inclusões de metal na escória para a sua reciclagem, esta etapa preliminar de quebra ajuda a separar o silicato de γ-dicálcio leve adicional dos fragmentos de escória maiores, resultando em uma carga com um teor mais baixo de silicato de γ-dicálcio. O material de escória preferivelmente, no entanto, não deve ser quebrado muito finamente visto que desta maneira isto complicaria a remoção da fração fina e visto que mais material de escória que é útil como carga seria perdido. Consequentemente, o material de escória é preferivelmente quebrado em fragmentos menores do que x, com x sendo preferivelmente maior do que 4 mm, mais preferivelmente maior do que 8 mm e o mais preferível maior do que 10 mm.

[0020] Preferivelmente, dito processo também compreende a etapa de introduzir um estabilizante mineralógico, tal como borato que estabiliza o silicato de β-dicálcio, na escória fundida antes do esfriamento de dita escória fundida para fornecer o silicato de γ-dicálcio contendo escórias cristalinas. O propósito desta etapa adicional é agir contra, pelo menos parcialmente, a transição de silicato de β-dicálcio para silicato de γ-dicálcio, aumentando assim a relação do primeiro para o segundo na escória cristalizada, e finalmente resultando em uma carga com um teor mais baixo de silicato de γ-dicálcio, enquanto reduz a quantidade de fração de escória cristalina que deve ser removida.

[0021] Preferivelmente, dito processo ainda compreende a etapa de remoção do metal, em particular o metal contendo ferro, da porção

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10/36 finamente moída da fração de escória grosseira. Isso permite a extração de uma quantidade significativa do metal deixada na escória, que pode então ser economicamente reciclada. Ainda mais preferivelmente, dito metal é extraído por um processo de separação seca fora da porção finamente moída da fração de escória grosseira, em particular mediante a centrifugação desta porção finamente moída.

[0022] A invenção também refere-se a uma carga produzida pelo processo de acordo com a invenção.

[0023] Preferivelmente, a carga compreende uma fase cristalina que contém menos do que 4% em peso, preferivelmente menos do que 3% em peso, mais preferivelmente menos do que 2% em peso de silicato de γ-dicálcio. Isto substancialmente impede os efeitos negativos da presença de silicato de γ-dicálcio nas composições de argamassa ou concreto betuminosas ou hidráulicas e permite mais particularmente diminuir o teor de água muito mais facilmente. A carga preferivelmente possui um teor de água de menos do que 1,0% em peso e mais preferivelmente de menos do que 0,5% em peso.

[0024] A invenção também refere-se a uma carga para uso em materiais de construção que contêm betume ou um agente de ligação hidráulico, tal como asfalto, argamassa e concreto, em particular concreto de autocompactação, cuja carga é preferivelmente produzida pelo processo de acordo com a invenção e cuja carga compreende as fases cristalinas que contêm, como um todo, pelo menos 1% em peso de silicato de β-dicálcio e, por parte em peso de silicato de β-dicálcio, menos do que 0,8 parte em peso, preferivelmente menos do que 0,65 parte em peso e mais preferivelmente menos do que 0,5 parte em peso de silicato de γ-dicálcio, o teor de silicato de γ-dicálcio sendo menor do que 4% em peso, preferivelmente menor do que 3% em peso e mais preferivelmente menor do que 2% em peso de ditas fases cristalinas. Isso permite a

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11/36 reciclagem do silicato de dicálcio cristalino contendo escória na carga de viabilidade adequada.

[0025] Preferivelmente, a fração de material de escória mais grosseiro é finamente moída de modo que pelo menos 60% em peso, preferivelmente pelo menos 80% em peso, mais preferivelmente pelo menos 90% em peso da carga é formada por partículas não maiores do que 125 pm, preferivelmente não maiores do que 63 pm. O tamanho de partícula da carga vai ao encontro em particular dos requisitos de tamanho de carga do European standards EN 12620:2002 para a mistura de concreto e EN 13043:2002 para a mistura betuminosa. De acordo com estes padrões, os 100% em peso da carga devem passar através de uma peneira de 2 mm, de 85 a 100% em peso deve passar através de uma peneira de 0,125 mm e de 70 a 100% em peso através de uma peneira de 0,063 mm.

[0026] Preferivelmente, dito material de escória é menos do que 50% amorfo em peso, preferivelmente menos do que 30% amorfo em peso. Portanto, um processo é fornecido que é adequado para o tratamento de escória principalmente cristalina, e, portanto, substancialmente não reativa sem uso significativo como substituto de cimento. [0027] Preferivelmente, o material de escória mais grosseiro é moído tão finamente que a carga possui um valor de Blaine de pelo menos 2000 cm²/g, preferivelmente pelo menos 3000 cm²/g. Esta é uma medida alternativa da fineza e densidade de carga.

[0028] Preferivelmente, o teor de cal livre (óxido de cálcio) está abaixo de 1 % em peso. A cal livre também possui propriedades muito negativas em misturas de concreto, intumescendo quando se hidrata para formar cal hidratada (Ca(OH)2). É, portanto, vantajoso reduzir o seu teor nas cargas.

[0029] Preferivelmente, o teor de óxido de magnésio livre está abaixo de 3% em peso, mais preferivelmente abaixo de 2,5% em peso.

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O óxido de magnésio possui, como a cal livre, propriedades de hidratação/intumescimento negativas, e deve ser evitado.

[0030] A invenção também diz respeito à utilização da carga obtida pelo processo de acordo com a invenção para a preparação de um material de construção que contém betume e um agente de ligação hidráulico, tal como asfalto e argamassa ou concreto hidráulico. Visto que a carga não absorve muita água, é fácil manter o teor de água que é suficientemente baixo, por exemplo, mais baixo do que 0,5% em peso para as aplicações de asfalto e mais baixo do que 1 % em peso para as aplicações de concreto. Para as aplicações de concreto, da mesma forma a demanda de água é um parâmetro importante da carga, em particular, o valor de β-Ρ. O valor de β-Ρ é a quantidade de água que pode ser adicionada à carga sem alcançar uma mistura de circulação. Este valor também é baixo para a carga de acordo com a invenção.

[0031] A invenção também refere-se ainda a uma composição de concreto ou argamassa hidráulica compreendendo uma carga de acordo com a invenção, preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 2% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 3% em peso e o mais preferível de pelo menos 5% em peso de matéria seca sobre a matéria seca total da composição hidráulica. Preferivelmente, a composição hidráulica é uma composição de concreto de alta fluidez, por exemplo, um composição de concreto autocompactável, também compreendendo um superplastificante, por exemplo, um policarboxilato. Uma tal composição de concreto é particularmente vantajosa para a reciclagem de escória, e em particular escória de aço inoxidável, porque a alta densidade e homogeneidade do concreto solidificado resulta em uma melhor resistência às substâncias agressivas e ambientes, e, portanto, uma lixiviação ainda mais baixa de metais pesados, e uma vez que uma quantidade relativamente grande de carga de escória de aço possa ser nela utilizada. Além disso, visto que o concreto também terá

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13/36 de ser eventualmente disposto após a demolição, a sua durabilidade também é vantajosa, uma vez que irá adiar o momento do referido descarte. Finalmente, não necessitando de vibração, o concreto autocompactável reduz a exposição dos trabalhadores à composição de concreto e assim também a quaisquer substâncias nocivas nele contidas. [0032] A invenção finalmente também refere-se a uma composição de asfalto que compreende uma fração de agregado grosseira compreendendo principalmente partículas maiores do que 2 mm, uma fração de agregado fina compreendendo principalmente partículas entre 0,063 e 2 mm, uma fração de carga compreendendo principalmente de partículas entre 0 e 0,063 mm e betume. A fração de carga compreende uma carga de acordo com a invenção, a fração de carga preferivelmente consistindo em pelo menos 20% em peso, preferivelmente de pelo menos 40% em peso e mais preferivelmente em pelo menos 60% em peso da carga de acordo com a invenção. Visto que esta carga não absorve muita água, é fácil manter ou diminuir o seu teor de água abaixo de 1% em peso, o que é vantajoso para as composições hidráulicas, e até mesmo abaixo de 0,5% em peso, o que é vantajoso para as composições de asfalto.

[0033] Uma modalidade particular da invenção será agora descrita ilustrativamente, mas não de forma restritiva, com referência às seguintes figuras:

a figura 1 é um fluxograma que representa uma modalidade do processo da invenção;

a figura 2 é um diagrama que representa as transições de fase durante o esfriamento do silicato de cálcio;

a figura 3a representa a estrutura de cristal de silicato de βdicálcio e a figura 3b representa a estrutura de cristal de silicato de γdicálcio.

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14/36 [0034] O processo de acordo com a presente invenção permite preparar uma carga valiosa partindo de diferentes tipos de materiais de escória que contêm silicato de γ-dicálcio. O material de escória usado como material de partida é cristalino, ou pelo menos parcialmente cristalino, e contém preferivelmente pelo menos 50% em peso das fases cristalinas. Tais materiais de escória substancialmente cristalinos são produzidos pelo esfriamento de escórias de fundição metalúrgica para baixo de forma relativamente lenta. As escórias são em particular escórias de ferro ou aço e compreendem, por exemplo, escória de alto-forno (não granulada), escórias de aço comum e escórias de aço inoxidável, em particular escórias de aço de níquel-cromo. O material de escória usado para preparar a carga é preferivelmente uma escória de aço inoxidável, mais preferivelmente uma escória de aço de níquel-cromo, uma vez que estas escórias são difíceis de reutilização em vista do seu teor de metal pesado e uma vez que contêm uma fração de aço valiosa que pode ser eficazmente recuperada pelo processo de acordo com a invenção. As escórias de aço de níquel-cromo possuem um teor relativamente elevado de níquel e especialmente em cromo, em particular, um teor de cromo (Cr³*) que é mais elevado do que 1000 mg/kg e um teor de níquel (Ni²⁺) que é mais elevado do que 50 mg/kg. A descrição que se segue refere-se, portanto, ao processo para o tratamento de uma escória de aço de níquel-cromo. Uma tal escória de aço de níquel-cromo possui um teor relativamente elevado de níquel e especialmente de cromo, em particular, um teor de cromo (Cr³*) que é mais elevado do que 1000 mg/kg e um teor de níquel (Ni²*) que é mais elevado do que 50 mg/kg.

[0035] A Figura 1 ilustra uma modalidade particular do processo da invenção. Nesta modalidade particular, a escória de cal fundida de uma fornalha 1 de aço de níquel-cromo inoxidável é esvaziada em caPetição 870180055721, de 28/06/2018, pág. 18/50

15/36 çambas 2, e transportada nestas caçambas 2 para os poços de esfriamento 3, em que é deixada para esfriar e solidificar lentamente. Para acelerar o esfriamento, uma quantidade controlada de água é pulverizada sobre as escórias. Como o esfriamento é relativamente lento, a escória não irá solidificar quase inteiramente em uma fase amorfa, como GBFS, mas em uma grande medida nas fases cristalinas como uma alternativa. Um componente significativo da escória de aço inoxidável é o silicato de dicálcico (Ca2SiO4). Quando o silicato de dicálcico cristalino esfria, ele passa através de várias formas polimórficas conforme ilustrado na figura2:

α com estrutura cristalina hexagonal, oh' com estrutura cristalina ortorrômbica, ol com estrutura cristalina ortorrômbica, β com estrutura cristalina monoclínica, e γ com estrutura cristalina ortorrômbica.

[0036] Com silicato de dicálcico puro sob condições de laboratório, a transição de silicato de aL-dicálcio para silicato de β-dicálcico ocorrerá em 675°C, então a ser seguido pela transição de silicato de β-dicálcio para silicato de γ-dicálcio em 490°C. No entanto, vários fatores químicos e físicos externos podem pelo menos parcialmente estabilizar o silicato de β-dicálcio, prevenindo a transformação de pelo menos parte do silicato de β-dicálcio em silicato de γ-dicálcio. Assim, na escória, dependendo dos processos na fornalha 1 e a adjunção eventual de estabilizantes químicos, por exemplo, um borato tal como tetraborato de sódio Na2B4O7, que são conhecidos da pessoa versada, uma fração significativa do silicato de dicálcio permanecerá na forma β. Isto é significativo, porque o silicato de β-dicálcio e o silicato de γ-dicálcio possuem propriedades físicas muito diferentes. Como a transição de silicato de β-dicálcio para silicato de γ-dicálcio envolve um aumento de 12% em volume

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16/36 devido à sua estrutura cristalina diferente, como pode ser visto nas Figuras 3a e 3b, ele romperá os cristais de silicato de dicálcio. Isto resulta em silicato de γ-dicálcio se transformando em um pó fino. A transição também provoca microfissuras nos grãos de silicato de cálcio finos, o que parece explicar o porquê deste pó fino poder absorver grandes quantidades de água. Estas propriedades de absorção de água fazem deste polvilho de silicato de γ-dicálcio fino altamente inadequado para a maioria das utilizações na construção, em particular aquela de carga. No entanto, os inventores observaram que este não é o caso da fração de silicato de β-dicálcio.

[0037] Visto que mesmo com a adjunção de estabilizantes químicos e outras medidas conhecidas da pessoa versada, parece muito difícil impedir totalmente a formação de silicato de γ-dicálcio na escória de aço principalmente cristalina, e visto que em qualquer caso estas medidas podem interferir com a operação econômica da fornalha 1, o seguinte processo visa extrair o silicato de γ-dicálcio da escória para produzir um produto com uma relação elevada de silicato de β a γ-dicálcio. O metal também é extraído da escória durante o processo para outra exploração metalúrgica.

[0038] Neste processo, a escória fundida é extraída da fornalha de aço inoxidável 1 e levada aos poços de esfriamento 3. O esfriamento comparativamente lento dentro destes poços de esfriamento 3 resultará na cristalização extensiva da escória, que vai acabar com menos do que 40%, geralmente entre 20 a 30% de conteúdo amorfo em peso. Para prevenir tanto quanto possível a transição γ-β durante o esfriamento, tetraborato de sódio Na2B4O7, vendido sob a marca comercial Dehybor®, ou um produto equivalente, pode ter sido adicionado à escória fundida na fornalha 1 ou mais tarde. A quantidade preferida de tetraborato de sódio adicionado dependerá do índice de basicidade da escória fundida e pode estar entre 1 e 2,5%. Após o esfriamento, a escória

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17/36 solidificada será escavada destes poços de esfriamento 3 e alimentada através de um depósito alimentador 4. O depósito alimentador 4 compreende uma grade para interromper todos os componentes de escória de tamanho desproporcional 6, neste caso particular aqueles maiores do que 300 mm. Os componentes de tamanho desproporcional podem danificar os trituradores utilizados no processo posterior, estes componentes de tamanho desproporcional 6 são removidos para posterior tratamento particular, tal como fragmentar com martelos, e extração dos fragmentos de metal grandes antes de serem novamente alimentados através do depósito alimentador 4.

[0039] As partículas de escória menores do que 300 mm caem através do depósito alimentador 4 em uma primeira esteira rolante. Esta primeira esteira rolante depois as transporta através de uma primeira cabine de colheita com a mão de metal 8 para um primeiro triturador 9 e uma primeira peneira 10. Na cabine de colheita com a mão de metal 8, os operadores removem grandes pedaços de metal 11 das partículas de escória na esteira rolante 7. Depois que as partículas de escória são esmagadas no primeiro triturador 9, eles atravessam a primeira peneira 10 que os separa em três frações: partículas maiores do que 35 mm, partículas entre 14 e 35 mm e partículas menores do que 14 mm. A fração de partículas maiores do que 35 mm é tomada por uma segunda esteira rolante através de uma segunda cabine de colheita com a mão de metal 13 e uma primeira esteira magnética de separação de metal 14, onde mais pedaços de metal 15 e 16 são removidos. As partículas maiores do que 35 mm são depois colocadas de volta no primeiro triturador 9. A fração de partículas entre 14 e 35 mm entra em um segundo triturador 17 e uma segunda peneira 18, onde após ser triturada novamente é separada em duas frações: uma fração de partículas menores do que 14 mm e uma fração de partículas maiores do que 14 mm. A fração de partículas maiores do que 14 mm é tomada por uma terceira

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18/36 esteira rolante através de uma segunda esteira magnética de separação de metal 20, onde mais metal 21 é removido, e volta para o segundo triturador 17.

[0040] A fração de partículas menores do que 14 mm da primeira peneira 10, e a fração de partículas menores do que 14 mm da segunda peneira 18 se unem novamente e são colocadas juntas através da terceira peneira 22, que as separa em uma fração 23 de partículas menores do que 4 mm e uma fração de partículas entre 4 e 14 mm.

[0041] A fração 23 de partículas menores do que 4 mm é rica em areia e polvilho finos de silicato de γ-dicálcio. A fração de areia pode ser usada para substituir a areia em determinadas aplicações, mas a fração fina (0 a 0,5 mm) deve ser armazenada para posterior descarte. A fração de 4 a 14 mm compreende muito menos silicato de γ-dicálcio, e pelo menos uma parte desta fração é usada no processo de acordo com a invenção para preparar uma carga valiosa.

[0042] De acordo com a modalidade do processo da invenção ilustrado na figura 1, a fração de 4 a 14 mm é levada para um gabarito de lavagem 24, onde as partículas de metal remanescentes 36 serão separadas por densidade da fração de não-metal da escória. Este gabarito de lavagem 24 também extrairá por lavagem a areia 25 e o polvilho 26 finos remanescentes das partículas da fração de 4 a 14 mm. Estas areia 25 e polvilho 26 finos, também ricos em silicato de γ-dicálcio, são levados para os poços de eliminação de areia e polvilho.

[0043] As partículas de 4 a 14 mm remanescentes são tomadas através de uma terceira esteira magnética de separação de metal 27 para separar as partículas de escória em uma primeira parte que possui um teor relativamente elevado de metal, isto é, os assim chamados artigos de segunda, e uma segunda parte 34 que possui um teor de metal mais baixo. Esta segunda parte pode ser utilizada como agregado em concreto ou asfalto como descrito, por exemplo, na EP-B 0 837 043.

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19/36 [0044] No processo de acordo com a invenção, a carga é preferivelmente produzida de artigos de segunda visto que isto permite reciclar uma maior quantidade de metal a partir do material de escória. No entanto, também é possível preparar a carga da segunda parte 34 das escórias de aço ou de uma mistura de artigos de segunda da segunda parte 34.

[0045] As partículas da escória usada para produzir a carga são ainda processadas pela moagem fina em um moinho seco 29 em partículas muito mais finas. Nesta modalidade particular, mais de 98% em peso das partículas são menores do que 63 pm (isto é, passa através de uma peneira de 63 pm). Esta moagem seca permitirá recuperar ainda as inclusões metálicas muito pequenas 30 em uma centrífuga 31. A moagem seca também possui a vantagem de que a carga não terá que ser secada antes do uso. A Tabela 1 mostra os resultados de uma análise difractométrica das partículas remanescentes finamente trituradas 32 comparados com aqueles de uma análise difractométrica de uma fração 23 de 0 a 0,5 mm separada da fração de 0 a 4 mm anteriormente extraída.

Tabela 1: Composição mineralógica da fração fina rejeitada 23 e das partículas finamente trituradas 32

Fases cristalinas	% em peso na fração de 0 a 0,5 mm da fração rejeitada 23	% em peso na carga 32
Portlandita	6,05	-
Merwinita	20,98	48,93
Akermanita	7,87	11,44
Bredigita	12,32	10,15
Cálcio-olivina (silicato de γ-dicálcio)	14,84	1,59
Larnita (silicato de β-dicálcio)	4,27	3,76

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20/36

Cuspidina	17,56	13,20
MgCr2O4	4,96	8,82
Periclásio	5,76	2,11
Quartzo	0,40	-
Fluorita	1,64	-
Yavapaita	1,90	-
Taumasita	1,45	-

[0046] Como pode ser visto a partir destes resultados, as partículas finamente moídas remanescentes 32, cujo principal componente cristalino é merwinita, possuem quase dez vezes menos silicato de γdicálcio do que a fração fina 23, enquanto mantém aproximadamente o mesmo teor de silicato de β-dicálcio. O óxido de cálcio livre não foi encontrado visto que as escórias de aço foram deixadas amadurecer sob condições úmidas de modo que foi transformado em hidróxido de cálcio (portlandita). O teor de periclásio (MgO livre) da parte de escória de aço finamente triturada 32 também foi significativamente mais baixo. Como um resultado, as partículas finamente trituradas 32 apresentaram boas qualidades como carga para o material de construção. A Tabela 2 enumera algumas das suas propriedades físicas básicas.

Tabela 2: Propriedades físicas da carga de escória de aço inoxidável

Teste	Método	Resultado
Densidade real	Picnometria de hélio	3390 kg/m³
Intumescimento de vapor	EN 1744-1	< 0,4% em vol.
Partículas sob 63 pm	Peneiramento úmido	> 98%
Teor de água	NBN EN 1097-5	0,30%
Demanda de água	β-Ρ	0,29
índice de atividade	NF P18-508	0,74
Superfície específica Blaine	NBN EN 196-6	3840 cm²/g

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21/36

Espaço oco	NBN EN 1097-4 e NBN EN 1097-7	33%
Número de betume	NBN EN 13179-2	26

[0047] Um teor de água de 0,30% permite o uso da carga em composições de asfalto, em que, de acordo com European standard EN 13043 (2002), o teor de água da carga não pode ser mais elevado do que 1% em peso; e torna a carga também apropriada para as composições de argamassa e concreto. Tanto de acordo com o French standard NF P18-508 quanto de acordo com o Dutch standard BRL 1804 o teor de água de adições inertes para concreto hidráulico deve realmente ser menor do que 1%. A demanda de água (valor β-Ρ) também é um parâmetro importante para determinar se a carga é adequada para ser utilizada em composições hidráulicas.

[0048] Visto que a escória solidificada da qual esta carga 32 foi obtida é principalmente cristalina, ela não apresenta propriedades hidráulicas significativas. Testes térmicos de hidratação realizados de acordo com o padrão NBN EN 196-9 (2003) nas composições de argamassa correspondentes àquelas prescritas pelo padrão NBN EN 196-1 (2005), em que 25% em volume da quantidade prescrita de cimento (CEM I 42,5 R ou CEM I 52,5 R) foi substituído pela carga não apresentam um aumento significativo na atividade pelo uso desta carga 32 em comparação com o calcário normalmente inerte e cargas siliciosas. A Tabela 3 mostra a falta de impacto do uso desta carga 32 no calor de hidratação da argamassa.

Tabela 3: Emissão de calor após 41 horas [em J/g de cimento]

	CEM I 42,5 R	CEM I 52,5 R
Carga de aço inoxidável 32	348	439
Carga siliciosa (> 99% em peso de S1O2)	341	433

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22/36

Carga de calcário (> 97% em peso de	343	441
CaCOa)

Exemplos de Argamassa [0049] A carga de escória de aço inoxidável acima descrita 32 é mais do que adequada para uso em argamassas. A Tabela 4 mostra as composições de quatro argamassas diferentes compreendendo a carga de escória de aço inoxidável 32 ou a carga de calcário triturada com um cimento Portland convencional (CEM 142,5 R HES) ou um cimento compósito contendo GGBFS (CEM lll/A 42,5 N LA).

Tabela 4: Composições de Argamassa

Argamassa	A	B	C	D
Carga de escória de aço inoxidável [g]	375	375	0	0
Carga de calcário [g]	0	0	300	300
Cimento Portland [g]	450	0	450	0
Cimento GGBFS [g]	0	450	0	450
Areia padrão NBN EN 196-1 [g]	1350	1350	1350	1350
Água [g]	270	270	260	280
Relação de água/cimento	0,60	0,60	0,58	0,62

[0050] Nas argamassas A e B, a carga de calcário das argamassas convencionais C e D foi substituída pelo volume equivalente de carga de escória de aço inoxidável 32. Visto que a densidade real deste é 3390 kg/m³, em comparação com 2700 kg/m³ para a carga de calcário, isto resulta em uma maior massa de carga na mistura de concreto. A quantidade de água foi ajustada para cada mistura de modo a obter uma consistência similar da argamassa fresca, como medido seguindo NBN EN 1015-3:1999 por uma dispersão de (200 ± 5) mm sobre uma mesa vibratória. Verificou-se que as composições de argamassa com carga de escória de aço inoxidável não necessitam de mais água para atingir

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23/36 uma mesma fluidez. A densidade, consistência e teor de ar resultantes das quatro argamassas são listados na Tabela 5.

Tabela 5: Propriedades das argamassas frescas

Argamassa	A	B	C	D
Densidade [kg/m³]	2300	2298	2260	2265
Dispersão sobre a mesa vibratória [mm]	202	197	197	205
Teor de ar [%]	3,5	3,3	3,2	3,0

[0051] Os tempos de solidificação das quatro argamassas foram medidos de acordo com NBN EN 480-2 e são representados na Tabela

6. As argamassas A e B compreendendo carga de escória de aço inoxidável 32 ao invés de carga de calcário são mais lentas na solidificação do que as misturas convencionais C e D que é vantajoso para a maioria das aplicações.

Tabela 6: Tempos de solidificação (média de 4 amostras para cada mistura)

Argamassa	A	B	C	D
Tempo de solidificação inicial [min]	355	480	245	295
Tempo de solidificação final [min]	485	640	360	410

[0052] Mais importante ainda, a flexão e a resistência de compressão das quatro argamassas após a solidificação também foram medidas de acordo com NBN EN 196-1 (2005) após 28 dias em prismas de argamassa com as dimensões 40 x 40 x 160 mm³, e são representadas na Tabela 7. As velocidades crescentes de carga foram fixadas em 3 kN/min para o teste de flexão e em 144 kN/min para o teste de compressão. Como evidente destas medições, as misturas de argamassa A e B utilizando a carga de escória de aço inoxidável 32 apresentam uma rePetição 870180055721, de 28/06/2018, pág. 27/50

24/36 sistência de compressão ligeiramente mais elevada e resistência de flexão ligeiramente mais baixa do que as misturas de concreto convencionais C e D usando carga de calcário.

Tabela 7: Resistência à flexão e compressão

Argamassa	A	B	C	D
Resistência à flexão Rn [N/mm²]	8	10	12	11
Resistência à compressão R_c [N/mm²]	53	56	49	48

[0053] Finalmente, os testes também foram realizados sobre a contração dos prismas de argamassa após a solidificação, assim como sobre o seu intumescimento sob a água (medido de acordo com NBN EN 480-3:1991). A contração após 7 meses das argamassas produzidas a partir das composições A e C (ambos com cimento Portland), foi a mesma (ao redor de 900 μ m/m), enquanto para as argamassas B e D compreendendo cimento GGBFS, a contração após 7 meses da composição B (com carga de escória de aço inoxidável) foi um pouco mais elevada do que a contração da composição D (com carga de calcário), a saber, respectivamente, 750 pm/m e 550 pm/m. A substituição da carga de calcário pela carga de escória de aço inoxidável não alterou o intumescimento sob a água: o intumescimento foi igual a 100 pm/m para as composições A e C com base de cimento Portland e compreendia cerca de 200 pm/m para as composições B e D com base no cimento GGBFS.

[0054] Embora os testes acima mencionados tenham sido realizados com as composições de argamassa convencionais, a carga de escória de aço inoxidável 32 é particularmente vantajosa em composições de concreto autocompactáveis (SCC).

Exemplos de concreto [0055] As composições de SCC são composições de concreto que, no estado fresco, apresentam uma fluidez particularmente elevada, permitindo assim encher totalmente os moldes ainda complexos com

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25/36 reforços densos sem a necessidade de vibração, enquanto apresenta resistência suficiente contra a segregação. Para obter isso, as composições de SCC contêm uma proporção elevada de pasta (cimento + carga + água + ar), e uma pequena proporção de agregados grosseiros, a fim de evitar o forte atrito entre os fragmentos de agregado grosseiros. Da mesma forma, a relação de água/cimento é tipicamente abaixo de 0,60, de modo a prevenir a segregação. A relação típica de água/cimento do SCC pode ser 0,45. Os superplastificadores, tais como policarboxilatos, mantêm a alta fluidez da composição de SCC, apesar do baixo teor de água. A dosagem de água, superplastificante e, eventualmente, intensificadores da viscosidade, tais como derivados de celulose, polissacarídeos ou soluções coloidais, podem ser variados para ajustar as propriedades do SCC fresco e solidificado.

[0056] As composições de SCC fresco diferem fisicamente de outras composições de concreto principalmente em três propriedades:

- A fluidez do SCC fresco em um espaço livre (fluxo em declínio), que pode ser medida pela dispersão de uma quantidade predeterminada de SCC fresco em uma placa de base.

- A fluidez do SCC fresco em um espaço restrito, que pode ser medida pelo fluxo de SCC fresco através de um funil V, em uma caixa L e/ou em uma caixa U.

- A resistência à segregação do SCC fresco, que pode ser medida em um teste de resistência à segregação em peneira.

[0057] Vários padrões são conhecidos da pessoa versada que detalham como executar estas medidas para a qualificação de uma composição de concreto como uma composição de SCC, tais como aquelas propostas nas European Guidelines for Self-Compacting Concrete acima mencionadas, ou no European standard prEN 206-100 proposto e nos European standards EN 12350-8 a -12.

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26/36 [0058] Após a solidificação, o concreto autocompactável resulta em um produto denso com uma superfície lisa, de modo geral comumente desprovido de grandes poros, rachaduras ou outras aberturas que permitam a infiltração de água ou outros fluidos. Isto significativamente reduz a lixiviação, enquanto aumenta a durabilidade do produto, ambos fatores que reduzem o impacto ambiental da carga de escória de aço inoxidável 32.

[0059] A Tabela 8 mostra as composições de quatro misturas de SCC diferentes compreendendo a carga de escória de aço inoxidável 32 ou a carga de calcário triturada com um cimento Portland convencional (CEM I 52,5 N) ou um cimento compósito contendo GGBFS (CEM lll/A 42,5 N LA). O superplastificante utilizado nestas misturas de concreto autocompactáveis é um superplastificante com base em policarboxilato vendido sob a marca comercial Glenium® da BASF Admixtures®.

Tabela 8: composições de SCC para 1 m³

SCC	A'	B'	C'	D'
Carga de escória de aço inoxidável [kg]	0	0	226	226
Carga de calcário [kg]	180	180	0	0
Cimento Portland [kg]	200	360	200	360
Cimento GGBFS [kg]	160	0	160	0
Areia de rio 0/5 [kg]	789	789	789	789
Agregado de calcário 4/7 [kg]	218	218	218	218
Agregado de calcário 7/10 [kg]	218	218	218	218
Agregado de calcário 10/14 [kg]	201	201	201	201
Agregado de calcário 14/20 [kg]	252	252	252	252
Superplastificante [% em peso de cimento]	0,45	0,45	0,45	0,45
Água [kg]	180	180	180	180
Relação de água/cimento	0,50	0,50	0,50	0,50

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27/36 [0060] A densidade e o teor de ar resultantes das quatro misturas de concreto fresco A', B', C' e D', assim como as suas classes de declínio e fluxo, determinadas de acordo com os padrões NBN NBN EN 12350-2 e 12350-5, são apresentadas na Tabela 8. Também apresentados na Tabela 9 estão os resultados de um teste de declínio-fluxo executado utilizando o cone de Abrams como no teste de declínio sob NBN EN 12350-2. Neste teste de declínio-fluxo, o cone de Abrams é regulado em uma superfície nivelada plana e preenchido com a mistura de concreto fresco. Uma vez que o cone de Abrams está cheio, ele é elevado, e logo que o concreto fresco para de se espalhar sobre a superfície plana nivelada, o diâmetro médio de dispersão resultante é medido.

Tabela 9: Propriedades das misturas de SCC fresco

SCC	A'	B'	C'	D'
Densidade [kg/m³] (NBN EN 12350-6)	2375	2389	2399	2376
Classe de declínio (NBN EN 12350-2]	S5	S5	S5	S5
Classe de fluxo [NBN 12350-5]	F6	F6	F6	F6
Dispersão de declínio-fluxo [mm]	730	650	590	480

Tabela 9 - continuação

SCC	A'	B'	C'	D'
Teor de ar [% em vol.] (NBN EN 12350-7)	1,1	1,0	2,7	3,1

[0061] Como pode ser visto a partir destes resultados, o uso de carga de escória de aço inoxidável 32 em vez de carga de calcário convencional não afeta significativamente a consistência, densidade e viscosidade, e, portanto, a viabilidade dos concretos autocompactáveis frescos C' e D'.

[0062] A Tabela 10 mostra a densidade média de três cubos de concreto de 15x15x15 cm³ e a sua resistência à compressão média, após a solidificação de 2,28 e 90 dias. Os cubos são retirados dos seus moldes após 24 horas e mantidos em 20 °C e mais de 95% de umidade relativa. Como pode ser visto a partir desta tabela, o uso de carga de

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28/36 escória de aço inoxidável não está em detrimento da resistência à compressão do produto acabado.

Tabela 10: Densidade e resistência à compressão

scc	A'	B'	C'	D'
Densidade após 28 dias [kg/m³]	2370	2360	2400	2380
Resistência à compr. R_c após 2 d. [N/mm²]	28	30	27	30
Resistência à compr. R_c após 28 d. [N/mm²]	67	64	67	68
Resistência à compr. R_c após 90 d. [N/mm²]	75	74	74	75

[0063] As misturas de concreto também foram testadas com relação à resistência aos ciclos de congelamento/descongelamento ( de acordo com NBN B15-231). Os cubos de concreto de 15x15x15 cm³são moldados, em seguida conservados durante 14 dias a 20°C e mais de 95% de umidade relativa, depois a 20°C e 60% de umidade relativa. A Tabela 11 compara a densidade e resistência de tais cubos (média de três cubos) antes e após serem submetidos a 14 ciclos de congelamento/descongelamento de 24 horas cada, de acordo com o padrão NBN B 05-203. Como evidente a partir destes resultados, o uso de carga de escória de aço inoxidável 32 não prejudica a resistência do concreto nos ciclos de congelamento/descongelamento.

Tabela 11: Densidade e resistência à compressão antes/após os ciclos de congelamento/descongelamento

SCC	A'	B'	C'	D'
Densidade inicial [kg/m³]	2350	2340	2370	2360
Densidade final [kg/m³]	2360	2350	2390	2380
Resistência à compr. inicial R_c [N/mm²]	65	67	61	69
Resistência à compr. final R_c [N/mm²]	69	68	69	71

Exemplos de concreto comparativos [0064] Nestes exemplos a fração inoxidável fina 23 contendo partículas de 0 a 4 mm foi ainda dividida em uma fração de 0 a 0,5 mm e

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29/36 uma fração de 0,5 a 4 mm. Os testes foram depois executados com a fração de 0 a 0,5 mm.

[0065] Com base nas formulações de concreto autocompactáveis conhecidas produzidas com carga de calcário, as seguintes composições de concreto autocompactáveis foram preparadas:

Tabela 12: composições de SCO para 1 m³

scc	A	B	C
Fração de escória de aço inoxidável de 0 a 0,05 [kg]	203	203	203
Cimento Portland [kg]	360	360	360
Areia de rio 0/5 [kg]	790	790	790
Agregado de calcário 2/8 [kg]	234	234	234
Agregado de calcário 8/16 [kg]	543	543	543
Superplastificante (glenium) (I)	6	8,6	2,6
Água [I]	197	179	197
Relação de água/cimento	0,50	0,45	0,50
Fator de cimento/pó	0,62	0,62	0,62
[0066] Na tabela acima, o teor de água real da	mistura é ind	içado.

A fração fina de aço inoxidável foi armazenada sob condições secas, mas ainda continha ao redor de 8,5% em peso de água. Consequentemente, na prática, 220 kg de fração de escória de aço inoxidável foram utilizados nas composições A, B e C e, respectivamente, apenas 180, 162 e 180 litros de água.

[0067] Na composição A uma quantidade elevada de superplastificante foi necessária para alcançar uma fluidez suficientemente elevada. Devido à relação de água/cimento mais baixa da composição B, ainda uma quantidade mais elevada de superplastificante foi necessária nesta composição. Por razões econômicas, a quantidade de superplastificante foi limitada na composição C para uma quantidade usual para SCCs convencionais, mas isso resultou em um concreto não autocompactável requerendo a compactação mecânica.

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30/36 [0068] Embora as composições A e B fossem bastante fluidas, sua viabilidade rapidamente diminuiu com o tempo.

[0069] Outros testes foram feitos com a fração de carga (< 0,063 mm) que foi peneirada por um processo de peneiramento úmido fora da fração fina de escória de 0 a 0,5 mm. A mesma composição como a composição A foi preparada, isto é, uma composição contendo a mesma quantidade de substância de carga seca. No entanto, visto que a carga continha cerca de 57% de água, a relação de água/cimento foi sempre mais elevada do que 0,5 devido à água contida na carga. Mesmo após a adição de uma grande quantidade de superplastificante, a mistura permaneceu pegajosa, mal viável e nenhuma propriedade autocompactável pode ser alcançada. Além do mais, a resistência à compressão do concreto obtido era muito ruim e compreendia, após 28 dias, apenas cerca da metade da resistência à compressão obtida com as composições de concreto autocompactáveis de A' a D' de acordo com a invenção. A fração fina da escória de aço inoxidável é desta maneira claramente não adequada em tudo que for usado como carga. Composições de asfalto [0070] A carga de escória de aço inoxidável produzido de acordo com o processo da invenção pode ser usada em diferentes composições de asfalto, em particular em composições de asfalto utilizadas para as camadas superiores e de base de construções de estradas.

[0071] Os testes comparativos de acordo com European standard EN 13043 foram realizados em amostras da carga de aço inoxidável 32, e em amostras da fração de carga acima mencionada (< 0,063 mm) peneiradas por um processo de peneiramento úmido sem a fração de escória fina rica em silicato de γ-dicálcio 23 de 0 a 0,5 mm, e subsequentemente secadas até um teor de água de 1% em peso. A Tabela 13 mostra os resultados destes testes.

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Tabela 13: Testes comparativos de acordo com EN 13043

	Carga de aço inoxidável 32	Fração de escória fina peneirada
Espaço oco [% em vol.]	33	40
Massa volúmica [Mg/m³]	3,418	2,951
Número de betume	26	37
Teor de CaO livre [% em peso]	1,66	5,74

[0072] Estes testes mostram, em particular, um número de betume consideravelmente mais baixo para a carga de aço inoxidável 32 produzida de acordo com o processo acima mencionado, em comparação com a carga rica de silicato de γ-dicálcio. Isto também é consistente com uma percentagem muito mais elevada do espaço oco e densidade mais baixa da carga rica de silicato de γ-dicálcio. Visto que a carga de aço inoxidável 32 também possui um teor consideravelmente mais baixo de cal livre, e, além disso, uma absorção de água muito mais baixa, resulta em que esta carga 32 será muito apropriada para as composições de asfalto.

[0073] Um exemplo de asfalto que incorpora a carga de aço inoxidável 32 é um concreto de asfalto do tipo AB-3B para camadas de base de estradas. A Tabela 14 mostra a composição de amostras de concreto de asfalto preparada com a carga de aço inoxidável 32 de acordo com este relatório descritivo.

Tabela 14: Composição da amostra de asfalto

	Teor [em% em peso do agregado seco]
Calcário 6,3/14	33,03
Calcário 2/6,3	22,13
Areia calcária 0/2	21,62
Areia de poço 0/1	17,34

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32/36

Carga de aço inoxidável 32	5,86
Betume B35/50	4,6

[0074] As amostras de uma tal composição de concreto de asfalto apresentam uma média de 4,1% em vol. de espaço oco. Elas também apresentam uma sensibilidade à água muito baixa: a força de tração indireta média (ITS) das amostras não tratadas é de 3,41 MPa, enquanto que a das amostras que são tratadas de acordo com EN 1269712 por saturação a vácuo primeiro e depois 72 horas de imersão em água é apenas reduzida para 2,88 MPa, resultando em uma excelente relação de ITS (ITS R) de 85%, especialmente em conta da quantidade relativamente pequena de betume na composição. As amostras tratadas se expandem em apenas 0,5% em média.

[0075] Esta composição de concreto de asfalto também apresenta uma boa resistência à formação de sulcos. Os valores de profundidade de sulcos proporcionais em um teste de acordo com EN 12697-22 usando um dispositivo de tamanho grande com uma carga de eixo vertical de 5kN, uma pressão de pneu de 600 kPa a 50°C são apresentados na Tabela 15:

Tabela 15: Teste de resistência de formação de sulcos de acordo com EN 12697-22

Número de ciclos	Profundidade média de sulcos proporcional [em % da espessura de amostra nominal]
1000	3,6
3000	4,3
10000	5,3
20000	5,7
30000	5,8
50000	6,4

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33/36 [0076] Estes resultados mostram uma boa rigidez das camadas de concreto de asfalto produzida com a carga de aço inoxidável 32.

Testes de teor/lixiviação de metais pesados [0077] As composições de argamassa A e B descritas mais acima sob o cabeçalho Exemplos de argamassa foram produzidas com uma carga de escória de aço inoxidável que resultou da produção de aço de níquel-cromo austenítico e que, portanto, continha uma quantidade relativamente elevada de níquel e cromo. Os resultados na tabela 16 indicam, entretanto, que quando se usa esta carga em uma composição de argamassa hidráulica, os padrões de lixiviação, conforme estabelecido em particular pelas autoridades da Flemish and Walloon, não são ultrapassados de modo que a carga de escória de aço inoxidável possa ser utilizada com segurança em materiais de construção hidráulicos ou betuminosos. Alguns resultados de lixiviação foram ainda melhores do que os resultados das argamassas de referência que podem ser explicados por uma variação relativamente grande nas medições (os testes foram feitos sem repetições). Os testes com composições de asfalto também têm demonstrado que os padrões de lixiviação não são ultrapassados quando a carga de acordo com a invenção for utilizada nestas composições.

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34/36 (Ο φ

σ φ

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φ

Ε φ

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ο ιφ

Ο

Ε φ

ο.

Ε ο

CO φ

φ η

φ

Ε φ

co φ

φ η

φ φ

σ

Composição de argamassa

□

30,8

<0,4

7,6

0,02

<0,02

m o o o V

o

<0,02

<0,05

1,82

nenhuma emissão

O

00 CN

o V

13,8

o o

<0,02

m o o o V

0,4

<0,02

<0,05

2,86

14,78 perío-do de 1 a 3

nenhuma emissão

00

1060

o V

òõ

0,02

<0,02

m o o o V

0,4

<0,02

<0,05

0,34

nenhuma emissão

<

1060

o V

190

0,02

<0,02

m o o o V

0,2

<0,02

<0,05

0,53

1,97 perío-do de 3 a 6

nenhuma emissão

Padrão Flemish

1250

250

0,5

0,75

555

136

Padrão Walloon

o

0,02

0,5

0,05

01,8

Unidade

Mg/kg

Mg/I

Mg/kg

Mg/I

Mg/kg

CN E ro

Elemento

o

Cr(VI)

z

o

Cr(VI)

z

o

Cr(VI)

z

o

z

o

z

Parâmetro

Emissão total

Emissão durante 100 anos

Método

Análise total

Teste de vibração DIN 38414S4

Teste de coluna NEN 7343

Teste de tanque de difusão NEN 7345

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Composição de argamassa	□	6,30	5,04
O	13,89	10,19
00	1,26	29,20
<	1,92	15,66
	Padrão Flemish
Padrão Walloon
Unidade	Mg/kg	Mg/kg
Elemento	o	z
Parâmetro	Disponibilidade
Método	Teste de disponibilidade máxima NEN 7341

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36/36 [0078] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às formas de realização exemplares específicas, ficará evidente que várias modificações e alterações podem ser feitas a estas formas de realização, sem se afastar do escopo mais amplo da invenção como apresentada nas reivindicações. Consequentemente, a descrição e os desenhos devem ser considerados em um sentido ilustrativo em vez de um sentido restritivo.

[0079] A carga de acordo com a invenção pode, por exemplo, ser usada em diferentes quantidades para preparar a argamassa ou o concreto. A composição de argamassa ou concreto compreende, no entanto, preferivelmente pelo menos 2% em peso, mais preferivelmente pelo menos 3% em peso e o mais preferível pelo menos 5% em peso de matéria seca de carga sobre a matéria seca total da composição. Em uma composição de asfalto, a fração de carga do asfalto compreende preferivelmente pelo menos 20% em peso, mais preferivelmente pelo menos 40% em peso e o mais preferível pelo menos 60% em peso da carga de acordo com a invenção.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a preparação, partindo de um material de escória, de uma carga (32) para uso em materiais de construção que contêm um agente de ligação hidráulico ou betuminoso, caracterizado pelo fato de que o uso é feito de um material de escórias contendo silicato de γ-dicálcio; e em que o processo compreende as etapas de:

- remover uma fração mais fina (23, 25, 26), formada por partículas de tamanho entre 0 e y mm, a partir do material de escória, y sendo maior ou igual a 0,75 mm, preferivelmente, maior ou igual a 1,0 mm, mais preferivelmente maior ou igual a 1,5 mm e o mais preferível maior ou igual a 2,0 mm;

- finamente triturar pelo menos uma parte da fração grosseira remanescente do material de escória para obter uma carga (32) da qual pelo menos 50% em peso, preferivelmente pelo menos 60% em peso, é formado por partículas não maiores do que 63 pm.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito material de escória compreende uma escória de aço, preferivelmente uma escória de aço inoxidável e mais preferivelmente uma escória produzida durante a produção de aço de níquelcromo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de fragmentar o material de escória em fragmentos menores do que um tamanho x antes de remover a dita fração mais fina do material de escória, em que o dito tamanho x é no máximo 50 mm, preferivelmente no máximo 30 mm, mais preferivelmente no máximo 20 mm, mas maior do que y, preferivelmente maior do que 4 mm, mais preferivelmente maior do que 8 mm e o mais preferível maior do que 10 mm.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de remoção de metal (11,

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15,16,21,22), em particular o metal contendo ferro, dos fragmentos de escória, preferivelmente mediante a colheita com a mão, mediante a separação magnética e/ou por um processo de separação por densidade realizado na água.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que após ter removido o dito metal e dita fração mais fina do material de escória fragmentado, o material de escória fragmentado é dividido em pelo menos uma primeira parte e em uma segunda parte que possui um teor de metal mais baixo do que a primeira parte, a carga sendo preparada pelo menos parcialmente a partir de dita primeira parte do material de escória fragmentado.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita fração mais fina (23, 25, 26) é removida do material de escória mediante o peneiramento da fração mais fina para fora do material de escória e/ou mediante a sua lavagem para fora do material de escória.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de introdução de um estabilizante mineralógico, que estabiliza o silicato de β-dicálcio tal como um borato, na escória fundida antes do esfriamento de dita escória fundida para fornecer o referido material de escória contendo silicato de γ-dicálcio.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de remoção de metal (30), em particular o metal contendo ferro, de dita parte da fração de material de escória grosseira após a dita etapa de moagem fina.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito metal é removido para fora da parte finamente

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3/5 moída da fração de material de escória grosseira por um processo de separação seca, em particular por um processo de centrifugação.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa de moagem fina é realizada pela moagem seca.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita carga é menos do que 50% amorfa em peso, preferivelmente menos do que 30% amorfa em peso.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita parte da fração de material de escória grosseira é finamente moída de modo que a dita carga possui um valor Blaine de pelo menos 2000 cm²/g, preferivelmente pelo menos 3000 cm²/g.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita parte da fração de material de escória grosseira é finamente moída de modo que pelo menos 60% em peso, preferivelmente pelo menos 80% do peso da carga seja formada por partículas não maiores do que 125 pm.
14. Carga (32) para uso em materiais de construção que contêm um agente de ligação hidráulico ou betuminoso, tal como asfalto, argamassa e concreto, cuja carga compreende material de escória, caracterizada pelo fato de que a carga (32) é obtida por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
15. Carga (32) de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende as fases cristalinas que contêm menos do que 4% em peso, preferivelmente menos do que 3% em peso e mais preferivelmente menos do que 2% em peso de silicato de γ-dicálcio.

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16. Carga (32) de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizada pelo fato de que contém silicato de β-dicálcio e por parte em peso de silicato de β-dicálcio de menos do que 0,8 parte em peso, preferivelmente menos do que 0,65 parte em peso e mais preferivelmente menos do que 0,5 parte em peso de silicato de γ-dicálcio.
17. Carga (32) de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizada pelo fato de que a carga (32) compreende fases cristalinas que contêm pelo menos 1% em peso de silicato de βdicálcio, por parte em peso de silicato de β-dicálcio, menos do que 0,8 parte em peso, preferivelmente menos do que 0,65 parte em peso e mais preferivelmente menos do que 0,5 parte em peso de silicato de γdicálcio, o teor de silicato de γ-dicálcio sendo menor do que 4% em peso, preferivelmente menor do que 3% em peso e mais preferivelmente menor do que 2% em peso de ditas fases cristalinas.
18. Carga de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizada pelo fato de que o material de escória da carga compreende uma escória de aço inoxidável, em particular, uma escória de aço inoxidável produzida durante a produção de aço de níquel-cromo austenítico e contendo pelo menos 50 mg/kg de níquel e pelo menos 1000 mg/kg de cromo.
19. Carga de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizada pelo fato de que possui um teor de água de menos do que 1% em peso, preferivelmente de menos do que 0,5% em peso.
20. Carga (32) de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizada pelo fato de que contém menos do que 1% em peso de óxido de cálcio livre.
21. Carga (32) de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 20, caracterizada pelo fato de que contém menos do que 3%

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5/5 em peso, preferivelmente menos do que 2,5% em peso de óxido de magnésio livre.
22. Uso de uma carga que compreende um material de escória para a preparação de um material de construção que contém betume ou um agente de ligação hidráulico, caracterizado pelo fato de que a carga é preparada por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
23. Composição de concreto ou argamassa compreendendo um agente de ligação hidráulico, caracterizada pelo fato de que compreende uma carga (32) como definida em qualquer uma das reivindicações 14 a 21, preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 2% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 3% em peso e o mais preferível de pelo menos 5% em peso de matéria seca sobre a matéria seca total da composição.
24. Composição de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que é uma composição de concreto de alta fluidez, em particular uma composição de concreto autocompactável que compreende um superplastificante, por exemplo, um policarboxilato.
25. Composição de asfalto compreendendo uma fração de agregado grosseira, uma fração de agregado fina, uma fração de carga e betume, caracterizada pelo fato de que a dita fração de carga compreende uma carga como definida em qualquer uma das reivindicações 14 a 21.
26. Composição de asfalto de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de que pelo menos 20% em peso, preferivelmente pelo menos 40% em peso e mais preferivelmente pelo menos 60% em peso da fração de carga consiste de dita carga.

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1/2 >300 mm

Fié

2/2