CH665414A5

CH665414A5 - Catalizzatore attivante la presa delle calci idrauliche ed aeree in particolare dei cementi e delle malte e suo processo di fabbricazione.

Info

Publication number: CH665414A5
Application number: CH503485A
Authority: CH
Inventors: Inventore Ha Rinunciato Ad E L
Original assignee: Dobroslava Regina
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1988-05-13
Also published as: EP0228346A3; PT83803A; EP0228346A2

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un catalizzatore attivante la presa delle calci idrauliche ed aeree, in particolare dei cementi e delle malte e ad un processo per la sua preparazione.

L'uso di additivi nei calcestruzzi e nelle mescole di cementi è nota da lungo tempo nella pratica edilizia.

L'azione degli additivi nei materiali a base di cemento, in particolare nei calcestruzzi, consiste nell'accelerare la presa del cemento, nell'aumentare la resistenza meccanica durante la prima fase della presa, nell'impermeabilizzare i calcestruzzi stessi, nel plastificarli e nell'aerare la massa del calcestruzzo stesso.

Alcuni additivi però producono idrofobicità e sono aggiunti nella massa del calcestruzzo mescolati con acqua o in forma di composti insolubili; sono usati pure additivi i quali riducono la corrosione del calcestruzzo quando si opera la gettata in un ambiente ostile.

Gli additivi per il calcestruzzo sono generalmente preparati di composizione singola o multipla (plurima), e comprendono: cloruro di calcio, Ugno solfonati, solfonati, nitriti, idrossidi, silicati, ftalati, alluminio, composti a superficie attiva.

Generalmente gli additivi del calcestruzzo agiscono nella massa a guisa di elettroliti e come agenti che reagiscono col cemento, il risultato della reazione essendo la formazione di complessi poco solubili o debolmente dissociati.

All'inizio, l'azione degli additivi del cemento rende possibile il controllo degli aumenti della resistenza durante la prima fase della presa del cemento, ma, di regole, essi non hanno un effetto reale permanente sull'aumento della resistenza dopo 28 giorni dalla presa.

Un grande numero di additivi per il calcestruzzo conosciuti riduce la resistenza finale del calcestruzzo relativamente ad una massa senza additivi dopo 28 giorni dalla presa.

Inoltre il raggio di applicazione di alcuni additivi relativi al calcestruzzo è considerevole, mentre la loro azione a lungo termine da origine ad una serie di fenomeni e reazioni che hanno un effetto negativo a detrimento della qualità del calcestruzzo.

L'uso di bagni (vasche) che saturano i composti del calcestruzzo con zolfo liquido sono pure conosciuti dalla letteratura straniera, in particolare americana.

L'azione dello zolfo liquido in un componente preformato di calcestruzzo consiste nella sua azione di diffusione nei pori del materiale di calcestruzzo a livello del reticolo cristallino in modo da impregnare lo strato esterno. In vista delle proprietà fisico chimiche dello zolfo liquido e della superficie del componente di calcestruzzo, una preparazione di questo genere ha luogo lentamente, mentre la saturazione con zolfo avviene soltanto negli strati adiacenti alla superficie dei componenti di calcestruzzo.

Un ulteriore svantaggio dell'uso di questa tecnologia è quello relativo ad una limitazione risultante dalla dimensione totale dei componenti di calcestruzzo" stessi. D'altra parte, una ricopertura con zolfo liquido mediante spruzzo, della superficie del calcestruzzo, non produce risultati soddisfacenti causa il basso raggio di penetrazione.

La saturazione dei componenti con zolfo liquido nel corso di un'immersione offre un numero di vantaggi nella forma di un aumento della resistenza meccanica del calcestruzzo, la quale è dovuta, tuttavia, alle proprietà di resistenza dello zolfo, il quale agisce, in questo caso, come un legante addizionale.

L'effetto agglomerante dello zolfo è pure noto dall'uso del calcestruzzo a base di zolfo, in cui una miscela di zolfo e riempitivi è riscaldata sino ad una temperatura di circa 100°C e, dopo che la massa è stata formata e raffreddata, si ottiene un calcestruzzo a base di zolfo, con una resistenza che dipende dalla qualità dello zolfo il quale agisce come un legante termoplastico.

Il trattamento superficiale di calcestruzzi con composti del fluoro e materiali ricoperti è pure conosciuto.

L'uso di additivi reagenti per il calcestruzzo provoca effetti principalmente nella fase dei cambiamenti durante la presa del cemento, senza avere un reale effetto nella cinetica di formazione del reticolo del calcestruzzo costituente la struttura portante.

Quando l'attuale potenziale resistenza del calcestruzzo viene analizzata sulle basi della cinetica di idratazione del cemento, la definitiva efficacia della resistenza del materiale viene sfruttata fino a un 35-55%.

Alcuni additivi per il calcestruzzo, mediante accelerazione dei parametri di resistenza del cemento, provocano ed incrementano, nelle tensioni interne della massa del calcestruzzo, in particolare a livello del rivestimento strati limiti del riempitivo, un preminente aumento nell'anisotropia, per questo minacciante i parametri definitivi della resistenza e impermeabilità del calcestruzzo.

L'essenza dell'oggetto della presente invenzione è uno sviluppo della composizione del catalizzatore attivante la presa dei cementi delle malte e dei gessi, costituito da zolfo colloidale in una quantità di almeno 83%, sodio tiocianato in una quantità almeno dello 0,2%, sodio tiosolfato in una quantità almeno dello 0,2%, fenolo in una quantità almeno dello 0,1%, benzene non eccedente lo 0,3% e naftalene non superiore allo 0,4%.

Il processo di produzione del catalizzatore attivatore del fenomeno di agglomerazione dei cementi e delle malte consiste nell'ossidare direttamente idrogeno solforato contenente aggiunto naftalene, ammoniaca, idrocianuro ed idrocarburi aromatici in presenza di un catalizzatore nella forma di un idrochinone e carbonato di sodio, il quale disperde lo zolfo elementare ottenutosi a livello colloidale.

Il catalizzatore attivante la presa dei cementi e delle malte agisce alla maniera di un complesso termodinamico in un mezzo costituito da cemento, agglomerati minerali riempitivi, metallo di rinforzo (armatura) ed acqua, verso una idratazione modulare del cemento stesso per cristallizzazione dei centri di energia introdotti nel mezzo insieme con i componenti, ed in particolare col cemento ed i riempitivi inorganici.

Ciò è particolarmente applicabile al cemento, nel quale, nel corso della sua fabbricazione, trasporto pneumatico ed immagazzinamento, si verificano una serie di trasformazioni a livello energetico e fisico chimico sulla superficie delle particelle con parametri di polarità diversa o avvengono occlusioni di gas nei granuli con una preponderanza di una carica con polarità simile.

Il catalizzatore, il quale attiva i processi e le trasformazioni che avvengono nel cemento come un legante del calcestruzzo, è costituito da zolfo colloidale attivato con tiocianato di sodio,

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tiosolfato di sodio, fenolo, benzene e naftalene, ed è ottenuto preferibilmente per ossidazione di una fase gassosa di idrogeno solforato contenente aggiunti naftalene, ammoniaca, idrocianuro ed idrocarburi aromatici monociclici assorbiti in soluzioni alcaline, per ottenere zolfo elementare in presenza di un catalizzatore nella forma di un idrochinone e carbonato di sodio.

L'essenza dell'azione del complesso che catalizza il processo della presa del cemento secondo la presente invenzione consiste in un controllo della cristallizzazione dei nuclei e della idratazione del cemento, e neutralizzazione dei centri energetici, in particolare sulle particelle di cemento e dei riempitivi inorganici, che sono dovute alla natura idrofila delle particelle.

L'azione del catalizzatore secondo l'invenzione, ha come effetto quello di limitare l'eccesso dell'acqua di mescola, e di produrre una fluidificazione e la plastificazione della massa di calcestruzzo, e di impartire delle caratteristiche tissotropiche ad esso.

Inoltre, dopo il periodo di idratazione del cemento si verifica un significativo incremento sia nella resistenza meccanica del calcestruzzo stesso, sia nella sua impermeabilità, ed un miglioramento nella resistenza alla corrosione.

Il meccanismo e la cinetica dell'azione del catalizzatore, secondo l'invenzione, sul cemento nel calcestruzzo durante la cristallizzazione e l'idratazione, consiste essenzialmente nel trattamento della superficie delle particelle del cemento e dei riempitivi minerali inorganici, nella realizzazione di una restrizione degli agglomerati delle particelle del cemento e nella natura idrofila del legante in relazione ai riempitivi.

Il catalizzatore, secondo l'invenzione non prende parte alle reazioni chimiche che avvengono nella massa del calcestruzzo ed è solubile nell'acqua di miscelazione solo ad un grado minore ed inoltre non costituisce un agente legante addizionale.

L'agente agisce anche a guisa di modificatore e promotore della cristallizzazione nel sistema di reticolo o intelaiatura di rinforzo del cemento polverizzato, reticolo che agisce a modo di tampone o assorbente degli sforzi assiali nel calcestruzzo.

In vista di una buona omogeneizzazione del catalizzatore nella massa del calcestruzzo si rende possibile interessare approssimativamente il 75% della superficie di reazione utilizzando una più grande quantità di cemento come legante ed una limitata quantità di legante non reattivo.

L'azione del complesso che catalizza il processo della presa del cemento, della malta o del gesso secondo l'invenzione, consiste nella formazione di ponti di coesione alla frontiera, al limite di separazione, tra le particelle di cemento e dei riempitivi minerali inorganici, i quali bloccano dei punti localizzati con crescimento a valanga (a catena) del leganté sul riempitivo. Come risultato l'anisotropia della massa viene ristretta, mentre si ottiene una distribuzione uniforme dell'agglomerante nella massa, producendosi per questo assieme ad un eccesso limitato di acqua di miscelazione, un calcestruzzo impermeabile con una limitata assorbività d'acqua ed una resistenza meccanica aumentata. Questi effetti vengono raggiunti in virtù dello sfruttamento del potere agglomerante del cemento in rapporto al legante e non riguardo al riempitivo, via la catalisi dei processi a mezzo il catalizzatore secondo la presente invenzione. L'oggetto del-

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l'invenzione stessa è descritto più dettagliatamente nella descrizione dell'esempio che segue relativo ad una sua forma particolare di esecuzione non limitativa.

Esempio

Idrosolfuro (idrossido di zolfo) con aggiunti naftalene, ammoniaca, idrocarburo ed idrocarburi aromatici vengono fatti passare attraverso una bottiglia di lavaggio o spruzzetta, riempita con una soluzione alcalina costituita da idrochinone e carbonato di sodio, nella quale l'idrosolfuro si combina con il carbonato di sodio per formare solfato di sodio, il quale poi si combina con l'idrochinone per formare un composto del tipo del triidrachinone, mentre che gli idrocarburi aromatici non prendono parte alla reazione, agendo come catalizzatori per disperdere lo zolfo ottenutosi in forma colloidale.

Il processo chimico che prende luogo secondo l'invenzione è descritto dalle reazioni chimiche seguenti:

2 H2S + 02 = 2S + 2H20;

e

Na2 C03 + HCN = Na CN + NaHC03;

2Na CN + 2H2S + 02 = 2Na CNS + 2H20;

2Na HS + 202 = Na2S203 + H20.

La composizione standard del catalizzatore attivante il processo di idratazione e cristallizzazione dei cementi e delle malte è la seguente:

zolfo colloidale -58,9%, acqua -35%, tiocianato di sodio -2,5%, tiosolfato di sodio -2,5%, fenolo -1,0%, benzene -0,1%, naftalene 0,1%.

L'applicazione, utilizzazione rispettivamente, del catalizzatore attivatore del processo della presa dei cementi secondo l'invenzione, è portata a termine mediante introduzione dello stesso in una miscela di calcestruzzo e acqua di miscelazione nella forma di una sospensione (liquida), o nel cemento in una quantità compresa tra lo 0,1% e Io 0,8% relativamente alla massa del cemento, calcolato come massa del catalizzatore secco.

Nel caso in cui il catalizzatore è impiegato come un additivo del cemento, esso dovrebbe essere introdotto dopo essere stato essiccato ad una temperatura non eccedente i + 70°C.

I più favorevoli effetti sono ottenuti aggiungendo lo 0,4% del catalizzatore in % rispetto al cemento.

La seguente tabella mostra l'effetto del catalizzatore secondo l'invenzione sulla resistenza del calcestruzzo dopo 28 giorni.

Cemento Portland (kg)

388

materiale inerte (kg)

1524

sabbia (kg)

290

acqua (kg)

190

180

170

175

170

catalizzatore (kg)

—

1,2

1,5

1,6

1,7

Rc dopo 28 giorni

19,73

36,64

36,21

30,02

26,93

(Resistenza) (MPa)

3

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35

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50

55

V

Claims

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1. Un catalizzatore attivante la presa delle calci idrauliche ed aeree, caratterizzato da ciò che esso è costituito da zolfo colloidale in una quantità di almeno l'83%, da tiocianato di sodio in quantità almeno 0,2%, da tiosolfato di sodio in una quantità almeno dello 0,2°7o, da fenolo in una quantità dello 0,1% da benzene non eccedente lo 0,3% e da naftalene non superiore allo 0,4%.

2. Un processo per la produzione del catalizzatore attivante la presa dei cementi e delle malte di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che un idrossido di zolfo, contenente aggiunti naftalene, ammoniaca, idro cianuro, ed idrocarburi aromatici è ossidato direttamente in presenza di un catalizzatore nella forma di un idrochinone e carbonato di sodio il quale disperde lo zolfo ottenuto in forma colloidale.

2

RIVENDICAZIONI

3. Utilizzazione del catalizzatore di cui alle rivendicazioni 1 o 2 come attivante ed accelerante della presa delle calci, idrauliche ed aeree.