ES2353071T3

ES2353071T3 - Procedimiento para preparar una carga para asfalto u hormigón partiendo de un material de escoria.

Info

Publication number: ES2353071T3
Application number: ES08760359T
Authority: ES
Inventors: Dirk Van Mechelen; Evelyne NguyÊN
Original assignee: Recmix Belgium
Current assignee: Recmix Belgium
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2011-02-25
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: CA2687985A1; US20100170421A1; ZA200909116B; WO2008145189A1; CA2687985C; EP2160367B1; WO2008145758A1; ATE482175T1; CN101687700B; BRPI0812289A2; PT2160367E; DE602008002763D1; HRP20100689T1; SI2160367T1; EP2160367A1; CN101687700A; US8628612B2; PL2160367T3; BRPI0812289B1

Abstract

Un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria, una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso, caracterizado porque se hace uso de un material de escoria que contiene γ-silicato de dicalcio; y porque el procedimiento comprende las etapas de: - Retirar una fracción más fina (23, 25, 26), formada por partículas de un tamaño entre 0 e y mm, del material de escoria, siendo y mayor o igual a 0,75 mm, preferentemente mayor o igual a 1,0 mm, más preferentemente mayor o igual a 1,5 mm y lo más preferentemente mayor o igual a 2,0 mm; y - moler finamente por lo menos una porción de la fracción más gruesa restante del material de escoria para obtener una carga (32) de la cual por lo menos 50% en peso, preferentemente por lo menos 60% en peso, está formada por partículas no mayores de 63 μm.

Description

Procedimiento para preparar una carga para asfalto u hormigón partiendo de un material de escoria.

La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria, una carga para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso. Los materiales de construcción son en particular composiciones de asfalto o mortero hidráulico u hormigón.

Las cargas se usan en varios materiales de construcción. Los diferentes tipos de asfalto, tales como hormigón de asfalto, asfalto colado, asfalto de drenaje y asfalto mástico de gravilla (piedra) (SMA), contienen por ejemplo, cantidades de carga que varían entre 4 y 23% en peso. Las cargas se pueden añadir también a mortero hidráulico o composiciones de hormigón, en particular a composiciones de hormigón autocompactante, para mejorar la fluidez de la mezcla fresca.

Las composiciones de hormigón autocompactante (SCC) son mezclas de hormigón hidráulico caracterizadas por una alta fluidez, haciendo innecesaria la vibración para la colocación y la compactación. Las composiciones de SCC fluyen en lugar de asentarse, llenando incluso complicado encofrado con refuerzo denso. El hormigón endurecido es particularmente denso y homogéneo, dándole particularmente buena resistencia y durabilidad. Las composiciones de SCC comprenden una relación particularmente alta de carga y tienen una alta resistencia a la segregación. Su alta fluidez se obtiene usando mezclas de superplastificante, en particular policarboxilatos, limitando el contenido de agua a un mínimo para mantener la resistencia del hormigón curado y para evitar la segregación de la mezcla.

Hasta la fecha, la caliza triturada ha sido la fuente principal de carga para las composiciones de mortero hidráulico u hormigón y también para composiciones de asfalto. Sin embargo, la caliza es un material natural y no renovable. Además, otros usuarios, tales como la industria alimentaria, también consumen grandes cantidades de este recurso limitado, incrementando adicionalmente su coste. Por este motivo, se han buscado desde hace mucho tiempo alternativas a la caliza, en la forma de materiales de desecho.

Las Directrices Europeas para el hormigón autocompactante, de mayo de 2005, describen por ejemplo diferentes adiciones (cargas) que se pueden incorporar al hormigón autocompactante para mejorar ciertas propiedades o para conseguir propiedades especiales. Se describe que las cargas minerales basadas en carbonato de calcio son particularmente apropiadas para SCC comparado con otros materiales disponibles pero, como se describe aquí anteriormente, el carbonato de calcio (caliza) es un material natural no renovable. Según las Directivas Europeas también sería apropiado material de cenizas volantes, pero altos niveles de cenizas volantes pueden producir una fracción de pasta que es tan cohesiva que puede ser resistente el flujo. La sílice pirógena daría como resultado una buena cohesión y resistencia mejorada a la segregación pero es también muy efectiva para reducir o eliminar el sangrado que puede dar lugar a problemas de rápida formación de costras en la superficie. La escoria de alto horno granulada (GGBFS), que es usualmente alrededor de 95% en peso amorfa (debido a que se enfría rápidamente por enfriamiento en agua) y que tiene propiedades hidráulicas, se puede añadir también al SCC pero una alta proporción de GGBFS puede afectar a la estabilidad del SCC dando como resultado robustez reducida con problemas de control de consistencia mientras que el más lento fraguado puede incrementar también el riesgo de segregación. Debido a sus propiedades hidráulicas la GGBFS es además una materia prima valiosa para su uso como aditivo de cemento o para la producción de clinker de cemento. La escoria de alto horno triturada, lentamente enfriada para que sea mayoritariamente cristalina, se describe también en la Directivas Europeas como adición posible al SCC: Sin embargo, la escoria de alto horno tiene también aplicaciones valiosas como agregado (grava de escoria de alto horno) y se puede usar, por ejemplo, en la construcción de carreteras, en ingeniería civil, en construcción de márgenes de vías ferroviarias, en preparaciones del terreno, recultivo, etc. Para tales aplicaciones, la escoria de alto horno debería ser preferentemente de una alta calidad, es decir, no debería haber sido pulverizada durante el procedimiento de enfriamiento como resultado de una conversión expansiva de cristales de \beta-silicato de dicalcio en su \gamma-polimorfo ("caída" de la escoria). Tales escorias de alto horno que contienen \gamma-silicato de dicalcio son por lo tanto menos apropiadas para ser usadas como
agregado.

La solicitud de patente japonesa JP 2004-051425 parece sugerir que la porción restante de \beta-silicato de dicalcio en la escoria se puede usar como un aditivo de cemento, pero no describe como esta porción se va a separar del \gamma-polimorfo. En su lugar se concentra en un procedimiento para tratar el \gamma-silicato de dicalcio para usarlo como un aditivo de cemento hidráulico. Además, contrariamente a lo que parece ser sugerido en este documento, los silicatos de dicalcio cristalinos en general, y el \beta-silicato de dicalcio en particular, no poseen sustanciales propiedades hidráulicas. Las propiedades hidráulicas del descrito se refieren principalmente a su porción amorfa y a la adición de escoria puzolánica amorfa adicional.

En el artículo, "The use of stainless steel slag in concrete", A. Kortbaoui, A. Tagnit-Hamou, and P.C. Aïtcin, Cement-Based Materials, p. 77-90, 1993, se propuso usar escoria de acero inoxidable "tratada" (TSSS) como substituto de arena en mezclas de hormigón. La escoria de acero inoxidable "tratada" descrita era relativamente fina y también comprendía una pequeña porción de una fracción de carga (alrededor del 18% de partículas eran más pequeñas de 63 \mum). Sin embargo, los experimentos demostraron que la cantidad de TSSS usada para reemplazar la arena natural estaba limitada por el efecto negativo sobre la trabajabilidad del hormigón fresco. Además, a pesar del hecho de que se añadió una cantidad bastante grande de superplastificante para mejorar la trabajabilidad del hormigón, el flujo de asentamiento era aún reducido. Este impacto negativo en la trabajabilidad de la composición de hormigón fresco hace a la TSSS inadecuada para su uso como carga en hormigón y en particular en hormigón autocompactante, como se define por las Directrices Europeas para hormigón autocompactante de mayo de 2005.

La solicitud de patente japonesa JP 2002-211960 sugirió tratar una escoria de acero inoxidable con un estabilizante mineralógico, para prevenir al menos parcialmente la conversión de los cristales de \beta-silicato de dicalcio. Sin embargo, tal procedimiento implica costes sustanciales, tanto en cuanto a materias primas (el estabilizante mineralógico) como a instalaciones y energía.

Para asfalto, una importante propiedad de la carga es su contenido de agua. En la práctica, el contenido de agua de la carga usada para la preparación de asfalto debería ser menor del 1% en peso (véase por ejemplo el estándar europeo EN 13042: 2002) y preferentemente incluso menor de 0,5% en peso. Los contenidos de agua más altos ciertamente darían como resultado la inclusión de agua o vapor de agua en la mezcla bituminosa que se debe evitar para prevenir la formación de un aspecto demasiado grasiento y el riesgo de segregación o separación de la mezcla durante su aplicación. Aunque las cargas que contienen una cantidad sustancial de \gamma-silicato de dicalcio teóricamente se pueden secar hasta tal bajo contenido de agua, en la práctica su retención de agua es tan alta que el coste es prohibitivo. Además, tan pronto como el material está de nuevo a una atmósfera y temperatura normal, comienza a absorber agua de nuevo, haciendo su uso impracticable en cualquier caso. El agua retenida forma una película alrededor de las partículas de escoria que previene una buena adherencia del aglomerante bituminoso fuertemente hidrófobo a las partículas. Incluso cuando se deposita el asfalto, el agua puede penetrar en el asfalto y dentro de sus partículas de carga provocando de este modo de nuevo separación que conduce posiblemente a la formación de rodadas (en aplicaciones en carreteras) y la formación de grietas.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para preparar una carga para materiales de construcción que permite comenzar a partir de materiales de escoria alternativos que, cuando se muelen como tales, darían como resultado una carga que sería poco o incluso nada apropiada en absoluto para su uso como carga en materiales de construcción bituminosos o hidráulicos.

Con este fin el procedimiento según la invención está caracterizado porque se hace uso de un material de escoria que contiene \gamma-silicato de dicalcio y porque el procedimiento comprende la etapa de retirar una fracción más fina, formada por partículas de un tamaño entre 0 e y mm, del material de escoria, siendo y mayor o igual a 0,75 mm, preferentemente mayor o igual a 1,0 mm, más preferentemente mayor o igual a 1,5 mm y lo más preferentemente mayor o igual a 2,0 mm; y la etapa de moler finamente por lo menos una fracción de la porción más gruesa restante del material de escoria para obtener una carga de la que por lo menos el 50% en peso, preferentemente por lo menos el 60% en peso, está formada por partículas no mayores de 63 \mum. Esto proporciona una carga suficientemente fina para su uso en asfalto, hormigón y/o mortero, en particular hormigón autocompactante, que necesita tal carga fina para preservar su fluidez en estado fresco y obtener superficies lisas después de fraguar.

Las escorias que contienen \gamma-silicato de dicalcio son, por ejemplo, escorias de alto horno secadas al aire que están fragmentadas debido al hecho de que contienen \beta-silicato de dicalcio que se ha invertido expansivamente a su forma \gamma, y escorias de acero inoxidable y de acero enfriadas relativamente lentamente, en particular escorias de acero inoxidable especial producidas durante la producción de acero inoxidable austenítico al níquel-cromo.

Los presentes inventores han encontrado que la fracción fina de tales escorias que contienen \gamma-silicato de dicalcio, que a primera vista parecería que sería preferible para preparar un material de carga dado que, en contraste con la fracción de agregado más gruesa, no tiene usos prácticos y, siendo más fina, necesita menos molienda, de hecho no es apropiada en absoluto para ser usada como carga en materiales de construcción bituminosos o hidráulicos pero que, bastante sorprendentemente, la fracción más gruesa de tales escorias es un material muy apropiado para preparar una carga para tales materiales de construcción.

Esta diferencia en propiedades de la carga se puede explicar posiblemente por el hecho de que la fracción fina de la escoria cristalina tiene un contenido mucho mayor de \gamma-silicato de dicalcio que la fracción más gruesa. La presencia de cantidades demasiado altas de \gamma-silicato de dicalcio, que puede absorber grandes cantidades de agua, tendría efectos perjudiciales, por ejemplo, en la trabajabilidad y durabilidad del mortero o del hormigón. Una escoria de acero inoxidable seca que contiene \gamma-silicato de dicalcio absorbe y retiene fuertemente mucha agua. Como resultado de esto, se necesita más agua y aditivos que reducen el agua para mantener la trabajabilidad mínima de la mezcla de hormigón. Cuando se añade demasiado agua para mejorar la fluidez, el agua contenida en la mezcla formará pequeños huecos para detrimento de la resistencia y durabilidad del mortero u hormigón. Con respecto a las aplicaciones como carga en composiciones de asfalto, una carga que contiene una cantidad demasiado alta de \gamma-silicato de dicalcio no es apropiada en vista de las altas cantidades de agua absorbida y fuertemente retenida por este \gamma-silicato de dicalcio. Aunque la pulverización del \gamma-silicato de dicalcio era conocida por el experto, del ejemplo JP 2004-051425, se ha encontrado ahora que se puede obtener una carga cualitativa retirando primero una fracción fina de la escoria de modo que queda una fracción comparativamente pobre en \gamma-silicato de dicalcio y moliendo finamente a continuación esta fracción restante en partículas del tamaño de la carga.

En una realización ventajosa del procedimiento según la invención el material de escoria comprende una escoria de acero, preferentemente una escoria de acero inoxidable y más preferentemente una escoria producida durante la producción de acero austenítico al níquel-cromo.

Para la producción de acero inoxidable no solo se hace uso de hierro sino adicionalmente también por lo menos de cromo. Para los tipos de acero inoxidable martensítico, el contenido de cromo comprende, por ejemplo, alrededor de 13%, para los tipos de acero inoxidable ferrítico alrededor de 17,5% y para los tipos de acero inoxidable austenítico alrededor de 17,5-18%. Los tipos de acero inoxidable austenítico comprenden además adicionalmente de 9 a 12% de níquel. Para la producción de acero inoxidable, usualmente se hace uso adicionalmente de fluoruro de calcio que se añade más particularmente para mantener fluida la escoria fundida. La escoria de acero inoxidable consecuentemente contiene desde un punto de vista higiénico-medioambiental cantidades problemáticas de óxido de cromo (Cr_{2}O_{3}) y posiblemente de óxido y/o fluoruros de níquel. Dado que estas substancias perjudiciales se pueden lixiviar, la eliminación de escoria de acero inoxidable es complicada y cara.

Para tratar estos problemas, la patente europea EP 0 837 043 B1 propuso usar una fracción más gruesa de la escoria de acero inoxidable cristalina triturada como agregado grueso para hormigón hidráulico y composiciones de asfalto después de haber retirado las partículas metálicas de la escoria triturada. Sin embargo, en la práctica, el agregado grueso aún contiene una cantidad significativa de metal valioso (acero al níquel-cromo). Económicamente, es ventajoso ser capaces de recuperar una cantidad tan grande como sea posible de este metal, incluyendo tal metal que pueda estar presente en inclusiones bastante pequeñas. Aunque sería por lo tanto ventajoso, desde ese punto de vista, ser capaces de moler la escoria tan finamente como fuera posible para recuperar una mayor cantidad de metal, hay en la práctica ya una gran cantidad de la fracción de escoria fina (0-0,5 mm) para la que no existen aplicaciones prácticas y que por lo tanto tiene que ser tirada. Para la fracción de escoria de acero inoxidable fina, el documento EP 0 837 043 describe la posibilidad de moler esta fracción fina (0.4 mm) adicionalmente y usar el polvo obtenido para la producción de cemento. Sin embargo, el contenido de cromo de las escorias de acero inoxidable limita la aplicación de estos polvos de escoria de acero inoxidable en cemento.

Producir carga a partir de escoria de acero inoxidable con el procedimiento de la invención permite el reciclado de escoria de acero inoxidable de una manera económicamente eficiente y ecológicamente responsable. Los materiales de construcción endurecidos que comprenden carga preparada por este método no muestran una lixiviación significativa de metales pesados u otras substancias medioambientalmente perjudiciales. Tratar escoria de acero inoxidable por el procedimiento de la presente invención, de este modo, no solo tiene la ventaja de proporcionar carga económicamente ventajosa para materiales de construcción, sino también proporciona un método económica y ecológicamente ventajoso para la eliminación de escoria de acero inoxidable.

Preferentemente, dicho procedimiento comprende adicionalmente la etapa de partir el material de escoria en fragmentos menores de un tamaño x antes de retirar la fracción más fina del material de escoria. Incluso más preferentemente, dicho tamaño x es como mucho 50 mm, preferentemente como mucho 30 mm, y más preferentemente como mucho 20 mm. Por "partir" el material de escoria se debe entender cualquier procedimiento por el cual se reduce el tamaño de los trozos o partículas de escoria tal como aplastando, triturando, etc. Aparte de facilitar el manejo de la escoria para retirar la fracción fina, y permitir la extracción de grandes cantidades de inclusiones metálicas en la escoria para su reciclado, esta etapa de rotura preliminar ayuda a separar \gamma-silicato de dicalcio blando adicional de los fragmentos de escoria más grandes, dando como resultado una carga con un contenido más bajo de \gamma-silicato de dicalcio. El material de escoria sin embargo no debería ser partido demasiado finamente dado que de este modo esto complicaría la retirada de la fracción fina y dado que se perdería más material de escoria que es útil como carga. Consecuentemente, el material de escoria se parte preferentemente en fragmentos más pequeños que x, siendo x preferentemente mayor de 4 mm, más preferentemente mayor de 8 mm y lo más preferentemente
mayor de 10 mm.

Preferentemente, dicho procedimiento comprende también la etapa de introducir un estabilizante mineralógico, tal como borato que estabiliza el \beta-silicato de dicalcio, en la escoria fundida antes de enfriar dicha escoria fundida para proporcionar la escoria cristalina que contiene \gamma-silicato de dicalcio. El propósito de esta etapa adicional es contrarrestar, por lo menos parcialmente, la transición de \beta-silicato de dicalcio a \gamma-silicato de dicalcio, incrementando de este modo la relación del primero al segundo en la escoria cristalizada, y dando como resultado finalmente una carga con un contenido más bajo de \gamma-silicato de dicalcio, mientras se reduce la cantidad de la fracción de escoria cristalina fina que tiene que ser retirada.

Preferentemente, dicho procedimiento comprende adicionalmente la etapa de retirar metal, en particular metal que contiene hierro, de la porción finamente molida de la fracción de escoria gruesa. Esto permite la extracción de una cantidad significativa del metal que queda en la escoria, que se puede reciclar económicamente a continuación. Incluso más preferentemente, dicho metal se extrae por un procedimiento de separación en seco de la porción finamente molida de la fracción de escoria gruesa, en particular centrifugando esta porción finamente molida.

La invención se refiere también a una carga producida por el procedimiento según la invención.

Preferentemente, la carga comprende una fase cristalina que contiene menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de \gamma-silicato de dicalcio. Esto previene sustancialmente los efectos negativos de la presencia de \gamma-silicato de dicalcio en composiciones de mortero u hormigón hidráulico o bituminoso y permite más particularmente rebajar el contenido de agua mucho más fácilmente. La carga preferentemente tiene un contenido de agua de menos de 1,0% en peso y más preferentemente de menos de 0,5% en peso.

La invención se refiere también a una carga para uso en materiales de construcción que contienen bitumen o un agente aglomerante hidráulico, tales como asfalto, mortero y hormigón, en particular hormigón autocompactante, tal carga se produce preferentemente por el procedimiento según la invención y tal carga comprende fases cristalinas que contienen, en total, por lo menos 1% en peso de \beta-silicato de dicalcio y, por parte en peso de \beta-silicato de dicalcio, menos de 0,8 partes en peso, preferentemente menos de 0,65 partes en peso y más preferentemente menos de 0,5 partes de \gamma-silicato de dicalcio, siendo el contenido de \gamma-silicato de dicalcio menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de dichas fases cristalinas. Esto permite el reciclado de escoria que contiene silicato de dicalcio cristalino en carga de adecuada trabajabilidad.

Preferentemente, la fracción de material de escoria gruesa se muele finamente de modo que por lo menos 60% en peso, preferentemente por lo menos 80% en peso, más preferentemente por lo menos 90% en peso de la carga está formada por partículas no mayores de 125 \mum, preferentemente no mayores de 63 \mum. El tamaño de partícula de la carga cumple en particular los requerimientos de tamaño de la carga de los estándares europeos EN 12620:2002 para hormigón y EN 13043:2002 para mezclas bituminosas. Según estos estándares el 100% en peso de la carga debe pasar a través de un tamiz de 2 mm, de 85 a 100% en peso debe pasar a través de un tamiz de 0,125 mm y de 70 a 100% en peso a través de un tamiz de 0,063 mm.

Preferentemente, dicho material de escoria es menos del 50% en peso amorfo, preferentemente menos del 30% en peso amorfo. Por lo tanto, se proporciona un procedimiento que es apropiado para el tratamiento de escoria principalmente cristalina y por lo tanto sustancialmente no reactiva sin uso significativo como substituto de cemento.

Preferentemente, el material de escoria más gruesa se muele tan finamente que la carga tiene un valor Blaine de por lo menos 2000 cm^{2}/g, preferentemente por lo menos 3000 cm^{2}/g. Esta es una medida alternativa de la finura y densidad de la carga.

Preferentemente, el contenido libre de caliza (óxido de calcio) está por debajo de 1% en peso. La caliza libre tiene también propiedades muy negativas en las mezclas de hormigón, expandiéndose cuando se hidrata para formar caliza hidratada (Ca(OH)_{2}). Es por lo tanto ventajoso reducir su contenido en las cargas.

Preferentemente, el contenido libre de óxido de magnesio está por debajo de 3% en peso, más preferentemente por debajo de 2,5% en peso. El óxido de magnesio tiene, como la caliza libre, propiedades negativas de expansión/hidratación, y debe ser evitado.

La invención se refiere también al uso de la carga obtenida por el procedimiento según la invención para preparar un material de construcción que contiene bitumen o un agente aglomerante hidráulico, tal como asfalto y mortero hidráulico u hormigón. Dado que la carga no absorbe mucho agua, es fácil mantener el contenido de agua que sea suficientemente bajo, por ejemplo, más bajo de 0,5% en peso para aplicaciones de asfalto y más bajo de 1% en peso para aplicaciones de hormigón. Para aplicaciones de hormigón, la demanda de agua también es un parámetro importante de la carga, en particular el vapor de \beta-P. El valor de \beta-P es la cantidad de agua que se puede añadir a la carga sin conseguir una mezcla fluida. Este valor es también bajo para la carga según la invención.

La invención se refiere también adicionalmente a una composición de mortero u hormigón hidráulico que comprende una carga según la invención, preferentemente en una cantidad de por lo menos 2% en peso, más preferentemente por lo menos 3% en peso y lo más preferentemente por lo menos 5% en peso de materia seca de la de materia seca total de la composición hidráulica. Preferentemente la composición hidráulica es una composición de hormigón de alta fluidez, por ejemplo, una composición de hormigón autocompactante, que comprende también un superplastificante, por ejemplo, un policarboxilato. Tal composición de hormigón es particularmente ventajosa para reciclar escoria, y en particular escoria de acero inoxidable, porque la alta densidad y homogeneidad del hormigón fraguado da como resultado una mejor resistencia a substancias y medios agresivos, y por lo tanto una lixiviación incluso más baja de metales pesados, y dado que se puede usar en él una cantidad relativamente grande de escoria de acero. Además, dado que el hormigón también tendrá que ser desechado finalmente después de la demolición, su durabilidad es también ventajosa, dado que pospondrá el momento de dicho desecho. Finalmente, no necesitando vibración, el hormigón autocompactante reduce la exposición de los trabajadores a la composición de hormigón y de este modo también a cualquier substancia perniciosa contenida en ella.

La invención finalmente se refiere también a una composición de asfalto que comprende una fracción de agregado grueso que comprende principalmente partículas mayores de 2 mm, una fracción de agregado fino que comprende principalmente partículas entre 0,063 y 2 mm, una fracción de carga que comprende principalmente partículas entre 0 y 0,063 mm y bitumen. La fracción de carga comprende una carga según la invención, consistiendo preferentemente la fracción de carga en por lo menos 20% en peso, preferentemente por lo menos 40% en peso y más preferentemente por lo menos 60% en peso de la carga según la invención. Dado que esta carga no absorbe mucha agua, es fácil mantener o rebajar su contenido de agua por debajo del 1% en peso, lo que es ventajoso para composiciones hidráulicas, e incluso por debajo de 0,5% en peso lo que es ventajoso para composiciones de asfalto.

Una realización particular de la invención se describirá ahora ilustrativamente, pero no restrictivamente, con referencia a las siguientes figuras:

La Fig. 1 es un diagrama de flujo que representa una realización del procedimiento de la invención;

La Fig. 2 es un diagrama que representa las transiciones de fase durante el enfriamiento del silicato de dicalcio;

La Fig. 3a representa la estructura cristalina de \beta-silicato de dicalcio; y

La Fig. 4a representa la estructura cristalina de \gamma-silicato de dicalcio.

El procedimiento según la presente invención permite preparar una carga valiosa partiendo de diferentes tipos de materiales de escoria que contiene \gamma-silicato de dicalcio. El material de escoria usado como material de partida es cristalino, o por lo menos parcialmente cristalino, y contiene preferentemente por lo menos 50% en peso de fases cristalinas. Tales materiales de escoria sustancialmente cristalina se producen enfriando relativamente lentamente escorias metalúrgicas fundidas. Las escorias son en particular escorias de hierro o acero y comprenden por ejemplo escoria de alto horno (no granulada), escorias de acero común y escorias de acero inoxidable, en particular escorias de acero al níquel-cromo. El material de escoria usado para preparar la carga es preferentemente una escoria de acero inoxidable, más preferentemente una escoria de acero al níquel-cromo, dado que estas escorias son difíciles de reutilizar en vista de su contenido en metales pesados y dado que contienen una valiosa fracción de acero que se puede recuperar efectivamente por el procedimiento según la invención. Las escorias de acero al níquel-cromo tienen un contenido relativamente alto de níquel y especialmente de cromo, en particular un contenido de cromo (Cr^{3+}) que es más alto de 1000 mg/kg y un contenido de níquel (Ni^{2+}) que es más alto de 50 mg/kg. La siguiente descripción se refiere por lo tanto al procedimiento para tratar una escoria de acero al níquel-cromo. Tal escoria de acero al níquel-cromo tiene un contenido relativamente alto de níquel y especialmente de cromo, en particular un contenido de cromo (Cr^{3+}) que es más alto de 1000 mg/kg y un contenido de níquel (Ni^{2+}) que es más alto de 50 mg/kg.

La Fig. 1 ilustra una realización particular del procedimiento de la invención. En esta realización particular, la escoria de silicato-caliza fundida de un horno 1 de acero inoxidable al níquel-cromo se vacía en cubetas 2, y se transporta en estas cubetas 2 hasta fosas 3 de enfriamiento, en las que se deja enfriar lentamente y solidificar. Para acelerar el enfriamiento, se pulveriza sobre las escorias una cantidad controlada de agua. Como el enfriamiento es comparativamente lento, la escoria no se solidificará casi enteramente en una fase amorfa, como GBFS, sino en gran medida en fases cristalinas en su lugar. Un componente significativo de la escoria de acero inoxidable es silicato de dicalcio (Ca_{2}SiO_{4}). Cuando el silicato de dicalcio cristalino se enfría, pasa por varias formas polimórficas como se ilustra en la Fig. 2:

\alpha con estructura cristalina hexagonal,

\alpha_{H}' con estructura cristalina ortorrómbica,

\alpha_{L}' con estructura cristalina ortorrómbica

\beta con estructura cristalina monoclínica, y

\gamma con estructura cristalina ortorrómbica.

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Con silicato de dicalcio puro en condiciones de laboratorio, la transición de \alpha_{L}'-silicato de dicalcio a \beta-silicato de dicalcio ocurrirá a 675ºC, para ser seguido a continuación por la transición del \beta-silicato de dicalcio a \gamma-silicato de dicalcio a 490ºC. Sin embargo, varios factores físicos y químicos externos pueden estabilizar al menos parcialmente el \beta-silicato de dicalcio, evitando la transformación de al menos parte del \beta-silicato de dicalcio en \gamma-silicato de dicalcio. De modo que, en la escoria, dependiendo del procedimiento en el horno 1 y de la adición final de estabilizantes químicos, por ejemplo, un borato tal como tetraborato de sodio Na_{2}B_{4}O_{7}, que son conocidos por la persona experta, una fracción significativa del silicato de dicalcio permanecerá en la forma \beta. Esto es significativo, porque el \beta-silicato de dicalcio y el \gamma-silicato de dicalcio tienen propiedades físicas muy diferentes. Como la transición del \beta-silicato de dicalcio al \gamma-silicato de dicalcio implica un incremento de volumen del 12% debido a su diferente estructura cristalina, como se puede ver en las Figs. 3a y 3b, romperá los cristales de silicato de dicalcio. Esto da como resultado que el \gamma-silicato de dicalcio se convierta en un fino polvo. La transición también provoca microfisuras en los granos finos de \gamma-silicato de dicalcio, lo que parece explicar porqué este fino polvo puede absorber grandes cantidades de agua. Estas propiedades de absorción de agua hacen a este polvo fino de \gamma-silicato de dicalcio altamente inapropiado par la mayor parte de usos en construcción, en particular el de carga. Sin embargo, los inventores han encontrado que este no es el caso para la fracción de \beta-silicato de dicalcio.

Dado que incluso con la adición de estabilizantes químicos y otras medidas conocidas por el experto, parece muy difícil evitar completamente la formación de \gamma-silicato de dicalcio en la escoria de acero principalmente cristalina, y dado que en cualquier caso estas medidas podrían interferir en el funcionamiento económico del horno 1, el siguiente procedimiento espera conseguir extraer el \gamma-silicato de dicalcio de la escoria para producir un producto con una alta relación de \beta- a \gamma-silicato de dicalcio. También se extrae metal de la escoria durante este procedimiento para una explotación metalúrgica adicional.

En este procedimiento, se extrae escoria fundida del horno 1 de acero inoxidable y se lleva a fosos 3 de enfriamiento. El enfriamiento comparativamente lento dentro de estos fosos 3 de enfriamiento dará como resultado la cristalización extensa de la escoria, que acabará con menos del 40%, usualmente entre 20-30% en peso de contenido amorfo. Para evitar lo más posible la transición \gamma-\beta durante este enfriamiento, se puede añadir tetraborato de sodio Na_{2}B_{4}O_{7}, vendido con el nombre comercial Dehybor®, o un producto equivalente a la escoria fundida en el horno 1 o después. La cantidad preferida de tetraborato de sodio añadido dependerá del índice de basicidad de la escoria fundida y puede estar entre 1 y 2,5%. Después de enfriar, la escoria solidificada se extraerá de estos fosos 3 de enfriamiento y se alimentará a través de una tolva 4. La tolva 4 comprende una malla para detener todos los trozos 6 de escoria sobredimensionados, en este caso particular aquellos mayores de 300 mm. Como los trozos sobredimensionados podrían dañar los trituradores usados en el último proceso, estos trozos 6 sobredimensionados se retiran para tratamiento posterior particular, tal como rotura con martillos y extracción de grandes fragmentos de metal antes de ser alimentados de nuevo a través de la tolva 4.

Las partículas de escoria más pequeñas de 300 mm caen a través de la tolva 4 sobre una primera cinta transportadora. Esta primera cinta transportadora los transporta a través de una primera cabina 8 de recogida a mano de metal hasta un primer triturador 9 y primer tamiz 10. En la cabina 8 de recogida a mano de metal, operadores retiran a mano grandes trozos de metal de las partículas de escoria sobre la cinta transportadora 7. Después de que las partículas de escoria son trituradas en el primer triturador 9, pasan a través del primer tamiz 10 que las separa en tres fracciones: partículas mayores de 35 mm, partículas entre 14 y 35 mm y partículas menores de 14 mm. La fracción de partículas menores de 35 mm es recogida por una segunda cinta transportadora a través de una segunda cabina 13 de recogida a mano de metal y una primera cinta 14 de separación magnética de metal, donde se retiran más trozos 15 y 16 de metal. Las partículas mayores de 35 mm se devuelven de nuevo al primer triturador 9. La fracción de partículas entre 14 y 35 mm va a un segundo triturador 17 y un segundo tamiz 18, donde después de ser trituradas de nuevo se separan en dos fracciones: una fracción de partículas más pequeñas de 14 mm y una fracción de partículas mayores de 14 mm. La fracción de partículas mayores de 14 mm se recoge en una tercera cinta transportadora a través de una segunda cinta 20 magnética de separación de metales, donde se retira más metal 21, y se devuelve al segundo triturador 17.

La fracción de partículas más pequeñas de 14 mm del primer tamiz 10, y la fracción de partículas menores de 14 mm del segundo tamiz 18 se juntan de nuevo y se hacen pasar conjuntamente a través del tercer tamiz 22, que las separa en una fracción 23 de partículas más pequeñas de 4 mm y una fracción de partículas entre 4 y 14 mm.

La fracción 23 de partículas más pequeñas de 4 mm es rica en arena y polvo fino de \gamma-silicato de dicalcio. La fracción de arena se puede usar para reemplazar la arena en ciertas aplicaciones pero la fracción fina (0-0,5 mm) tiene que ser almacenada para eliminación posterior. La fracción de 4-14 mm comprende mucho menos \gamma-silicato de dicalcio, y por lo menos una porción de esta fracción se usa en el procedimiento según la invención para preparar una carga valiosa.

Según la realización del procedimiento de la invención ilustrada en la Fig. 1, la fracción de 4-14 mm se lleva a una criba 24 de lavado, donde las restantes partículas 36 metálicas serán separadas por densidad de la fracción no metálica de la escoria. Esta criba de lavado también separará por lavado la restante arena 25 fina y polvo 26 de las partículas de la fracción de 4-14 mm. La arena fina 25 y el polvo 26, también ricos en \gamma-silicato de dicalcio, se llevan a los fosos de desecho de arena y polvo.

Las restantes partículas de 4-14 mm se llevan a través de una tercera cinta 27 de separación magnética de metal para separar las partículas de escoria en una primera porción que tiene un contenido metálico relativamente alto, es decir, los denominados medianos, y una segunda 24 porción que tiene un contenido metálico más bajo. Esta segunda porción se puede usar como agregado en hormigón o asfalto como se describe, por ejemplo, en el documento EP-B-0 837 043.

En el procedimiento según la invención, la carga se fabrica preferentemente de los medianos dado que esto permite reciclar una cantidad más grande de metal del material de escoria. Sin embargo, también es posible preparar la carga de la segunda porción 34 de las escorias de acero o de una mezcla de medianos y de la segunda porción 34.

Las partículas de la escoria usada para producir la carga se procesan adicionalmente por molienda fina en un molino 29 seco en forma de partículas mucho más finas. En esta realización particular, alrededor de 98% en peso de las partículas son menores de 63 \mum (es decir, pasan a través de un tamiz de 63 \mum). Esta molienda en seco permitirá recuperar incluso inclusiones 30 metálicas muy pequeñas en una centrífuga 31. La molienda en seco tiene también la ventaja de que la carga no tiene que ser secada antes del uso. La tabla 1 muestra los resultados de un análisis difractométrico de las restantes partículas 32 finamente molidas comparados con aquellos de un análisis difractométrico de una fracción de 0-0,5 mm separada de la fracción 23 de 0-4 mm previamente extraída.

TABLA 1 Composición mineralógica de la fracción 23 fina rechazada y de las partículas 32 finamente molidas

1

Como se puede ver de estos resultados, las restantes partículas 32 finamente molidas, cuyo principal componente cristalino es merwinita, tienen casi diez veces menos \gamma-silicato de dicalcio que la fracción 23 fina, mientras mantiene aproximadamente el mismo contenido de \beta-silicato de dicalcio. No se encontró óxido de calcio libre dado que las escorias de acero se dejaron envejecer en condiciones húmedas de modo que se transformó en hidróxido de calcio (portlandita). El contenido de periclasa (MgO libre) de la porción 32 de escoria de acero finamente molida era también significativamente más baja. Como resultado, las partículas 32 finamente molidas mostraron buenas calidades como carga para material de construcción. La tabla 2 enumera algunas de sus propiedades físicas básicas.

TABLA 2 Propiedades físicas de la carga de escoria de acero inoxidable

2

Un contenido de agua de 0,30% permite el uso de la carga en composiciones de asfalto, en las que, según el estándar europeo EN 13043(2002), el contenido de agua de la carga puede que no sea mayor de 1% en peso; y hace la carga también apropiada para composiciones de mortero y hormigón. Tanto según el estándar francés NF P18-508 como según el estándar holandés BRL 1804 el contenido de agua en condiciones inertes para hormigón hidráulico debe ser ciertamente menor de 1%. La demanda de agua (valor de \beta-P) es también un parámetro importante para determinar si la carga es apropiada para ser usada en composiciones hidráulicas.

Como la escoria solidificada de la que se ha obtenido esta carga 32 es principalmente cristalina, no muestra significativas propiedades hidráulicas. Los ensayos de calor de hidratación llevados a cabo según el estándar NBN EN 196-9 (2003) en composiciones de mortero que corresponden a aquellas prescritas por el estándar NBN EN 196-1 (2005), en los que el 25% en volumen de la cantidad prescrita de cemento (CEM I 42.5 R o CEM I 52.5 R) ha sido reemplazada por carga no muestran un incremento significativo de actividad por el uso de esta carga 32 en comparación con caliza normalmente inerte y cargas silíceas. La Tabla 3 muestra la falta de impacto del uso de esta carga 32 en el calor de hidratación del mortero.

TABLA 3 Calor de emisión después de 41 horas (en J/g de cemento)

3

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Ejemplos de mortero

La carga 32 de escoria de acero inoxidable anteriormente descrita es más que adecuada para su uso en morteros. La Tabla 4 muestra las composiciones de cuatro morteros diferentes que comprenden la carga 32 de escoria de acero inoxidable o carga de caliza triturada con un cemento Portland convencional (CEM I 42.5 R HES) o un cemento compuesto que contiene GGBFS (CEM III/A 42.5 N LA).

TABLA 4 Composiciones de mortero

5

En los morteros A y B, la carga de caliza de los morteros convencionales C y D se ha reemplazado por el volumen equivalente de carga 32 de escoria de acero inoxidable. Dado que la densidad real de la última es 3390 kg/m^{3}, comparada con 2700 kg/m^{3} para la carga de caliza, esto da como resultado una masa mayor de carga en la mezcla de hormigón. La cantidad de agua se ha ajustado para cada mezcla para obtener una consistencia similar del mortero fresco, tal como se mide siguiendo el NBN EN 1015-3: 1999 por extensión de (200\pm5) mm sobre una tabla vibratoria. Parecía que las composiciones de mortero con carga de escoria de acero inoxidable no requerían más agua para conseguir la misma fluidez. La densidad, consistencia y contenido de aire resultantes de los cuatro morteros se listan en la Tabla 5.

TABLA 5 Propiedades de los morteros frescos

6

Los tiempos de fraguado de los cuatro morteros se han medido según el NBN EN 480-2 y están representados en la Tabla 6. Los morteros A y B que comprenden carga 32 de escoria de acero inoxidable en lugar de carga de caliza son de fraguado más lento que las mezclas convencionales C y D que es ventajoso para la mayoría de las aplicaciones.

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TABLA 6 Tiempos de fraguado (promediados en 4 muestras para cada mezcla)

7

Más importantemente, las resistencias a la compresión y a la flexión de los cuatro morteros después del fraguado se han medido también según la NBN EN 196-1 (2005) después de 28 días en prismas de mortero con las dimensiones 40x40x160 mm^{3}, y se representan en la Tabla 7. Las velocidades de incremento de carga se fijaron a 3 kN/min para el ensayo de flexión y a 144 kN/min para el ensayo de compresión. Como es evidente de estas medidas, las mezclas de mortero A y B que usan la carga 32 de escoria de acero inoxidable presentan una resistencia a la compresión ligeramente más alta y resistencia a la flexión ligeramente menor que las mezclas de hormigón convencional C y D que usan carga de caliza.

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TABLA 7 Resistencia a la compresión y a la flexión

8

Finalmente, se han llevado a cabo también ensayos de contracción de prismas de mortero después de fraguado, así como de su expansión baja agua (medida según el NBN EN 480-3:1991). La contracción después de 7 meses de los morteros hechos de composiciones A y C (ambas con cemento portland) era la misma (alrededor de 900 \mum/m) mientras que para los morteros B y D que comprenden cemento GGBFS, la contracción después de 7 meses de la composición B (con carga de escoria de acero inoxidable) era algo más alta que la contracción de la composición D (con carga de caliza), a saber respectivamente 750 \mum/m y 550 \mum/m. Reemplazar la carga de caliza por la carga de escoria de acero inoxidable no cambió la expansión bajo agua: la expansión era igual a 100 \mum/m para las composiciones A y C basadas en cemento portland y comprendía alrededor de 200 \mum/m para las composiciones B y D basadas en el cemento GGBFS.

Aunque los ensayos anteriormente mencionados se llevaron a cabo con composiciones de mortero convencional, la carga 32 de escoria de acero inoxidable es particularmente ventajosa en composiciones de hormigón autocompactante (SCC).

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Ejemplos de hormigón

Las composiciones de SCC son composiciones de hormigón que, en el estado fresco, muestran una alta fluidez, permitiendo de este modo llenar completamente incluso moldes complejos con densos refuerzos sin requerir vibración, mientras muestran suficiente resistencia contra la segregación. Para obtener esto, las composiciones de SCC contienen una alta proporción de pasta (cemento + carga + agua + aire), y una pequeña proporción de agregado grueso, para evitar la fricción fuerte entre los fragmentos de agregado grueso. Además, la relación agua/cemento está típicamente por debajo de 0,60, para prevenir la segregación. Una relación típica agua/cemento para SCC puede ser 0,45. Los superplastificantes, tales como policarboxilatos, mantienen la alta fluidez de la composición de SCC a pesar del bajo contenido de agua. La dosis de agua, superplastificante y, finalmente, mejoradores de viscosidad, tales como derivados de celulosa, polisacáridos o disoluciones coloidales, se pueden variar para ajustar las propiedades del SCC fresco y fraguado. Las composiciones de SCC difieren físicamente de otras composiciones de hormigón principalmente en tres propiedades:

-: La fluidez del SCC fresco en un espacio sin restricciones (flujo de asentamiento), que se puede medir por la extensión de una cantidad predeterminada de SCC fresco en una placa de asentamiento.

-: La fluidez del SCC fresco en un espacio restringido, que se puede medir por el flujo de SCC fresco a través de un embudo en V, en una caja en forma de L y una caja en forma de U.

-: La resistencia a la segregación del SCC fresco, que se puede medir en un ensayo de resistencia a la segregación en un tamiz.

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Son conocidos por el experto varios estándares que detallan como realizar estas medidas para calificar una composición de hormigón como una composición de SCC, tales como las propuestas en las anteriormente mencionadas Directivas Europeas para hormigón autocompactante, o en el propuesto Estándar Europeo prEN 206-100 y en los Estándares Europeos EN 12350-8 a 12.

Después de fraguar, el hormigón autocompactante da como resultado un producto denso con una superficie lisa, usual y generalmente desprovisto de grandes poros, grietas y otras aberturas que permiten la infiltración por agua u otros fluidos. Esto reduce significativamente la lixiviación, incrementando la durabilidad del producto, reduciendo ambos factores el impacto medioambiental de la carga 32 de escoria de acero inoxidable.

La Tabla 8 muestra las composiciones de cuatro diferentes mezclas de SCC que comprenden la carga 32 de escoria de acero inoxidable o carga de caliza triturada con un cemento portland convencional (CEM I 52.5 N) o un cemento compuesto que contiene GGBFS (CEM III/A 42.5 N LA). El superplastificante usado en estas mezclas de hormigón autocompactante es un superplastificante basado en policarboxilato vendido con la marca comercial Glenium® por BASF Admixtures®.

TABLA 8 Composiciones de SCC para 1 m^{3}

9

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La densidad resultante y el contenido de agua de las cuatro mezclas de hormigón fresco A', B', C' y D', así como sus clases de asentamiento y flujo, determinados según los estándares NBN EN 12350-2 y NBN 12350-5, se muestran en la Tabla 8. También se muestran en la Tabla 9 los resultados del ensayo de flujo/asentamiento realizado usando el mismo cono Abrams que en el ensayo de asentamiento bajo la NBN En 12350-2. En este ensayo de asentamiento-flujo, el cono Abrams se coloca sobre una superficie horizontal plana y se llena con la mezcla de hormigón fresco. Una vez que el cono Abrams está lleno, se eleva, y después de que el hormigón fresco para de extenderse sobre la superficie horizontal plana se mide el diámetro de extensión medio resultante.

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TABLA 9 Propiedades de las mezclas de SCC fresco

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Como se puede ver de estos resultados, el uso de carga 32 de escoria de acero inoxidable en lugar de carga de caliza convencional no afecta significativamente a la consistencia, densidad y viscosidad, y por lo tanto a la trabajabilidad de los hormigones autocompactantes frescos C' y D'.

La Tabla 10 muestra la densidad media de tres cubos de hormigón de 15x15x15 cm^{3} y su resistencia media a la compresión, después de 2, 28 y 90 días de fraguado. Los cubos se sacan de sus moldes después de 24 horas y se mantienen a 20ºC y alrededor de 95% de humedad relativa. Como se puede ver en esta tabla, el uso de carga de escoria de acero inoxidable no va en detrimento de la resistencia a la compresión del producto acabado.

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TABLA 10 Densidad y resistencia a la compresión

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Las mezclas de hormigón se ensayaron también para ver la resistencia a los ciclos de hielo/deshielo (según la NBN B15-231). Se moldean cubos de hormigón de 15x15x15 cm^{3}, a continuación se conservan durante 14 días a 20ºC y alrededor de 95% de humedad relativa, a continuación a 20ºC y 60% de humedad relativa. La Tabla 11 compara la densidad y la resistencia de tales cubos (media de tres cubos) antes y después de ser sometidos a 14 ciclos de hielo/deshielo de 24 horas cada uno según el estándar NBN B 05-203. Como es evidente de los resultados, el uso de carga 32 de escoria de acero inoxidable no afecta a la resistencia del hormigón a los ciclos de hielo y deshielo.

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TABLA 11 Densidad y resistencia a la compresión antes/después de ciclos de hielo/deshielo

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Ejemplos comparativos de hormigón

En estos ejemplos la fracción 23 de inoxidable fina que contiene partículas de 0-4 mm de dividió adicionalmente en una fracción de 0-0,5 mm y una fracción de 0,5-4 mm. A continuación se realizaron los ensayos con la fracción de 0-0,5 mm.

Basadas en formulaciones conocidas de hormigón autocompactante hechas con carga de caliza, se prepararon las siguientes composiciones de hormigón autocompactante:

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TABLA 12 Composiciones de SCC para 1 m^{3}

14

En la tabla anterior, se indica el contenido real de agua de la muestra. La fracción de acero inoxidable fina se había almacenado en condiciones secas pero aún contenía alrededor de 8,5% en peso de agua. Consecuentemente, en la práctica se usaron 220 kg de fracción de escoria de acero inoxidable en las composiciones A'', B'' y C'' y respectivamente solo 180, 162 y 180 litros de agua.

En la composición A'' se necesitó una gran cantidad de superplastificante para conseguir una fluidez suficientemente alta. Debido a la baja relación agua/cemento de la composición B se necesitó incluso una cantidad más grande de superplastificante en esta composición. Por motivos económicos, la cantidad de superplastificante se limitó en la composición C'' a una cantidad usual para SCC's convencionales, pero esto dio como resultado un hormigón no autocompactante que requiere compactación mecánica.

Aunque las composiciones A'' y B'' eran bastante fluidas, su trabajabilidad disminuyó rápidamente con el tiempo.

Se realizaron ensayos adicionales con la fracción de carga (<0,063 mm) que se separó por tamizado por un procedimiento de tamizado húmedo de la fracción de escoria fina de 0-0,5 mm. Se preparó la misma composición que la composición A'', es decir, una composición que contiene la misma cantidad de substancia de carga seca. Sin embargo, dado que la carga contenía alrededor de 57% de agua, la relación agua/cemento era siempre más alta de 0,5 debido al agua contenido en la carga. Incluso después de añadir una gran cantidad de superplastificante, la mezcla permaneció pegajosa, malamente trabajable y no se pudieron conseguir propiedades de autocompactación. Además, la resistencia a la compresión del hormigón obtenido era muy mala y comprendía, después de 28 días, solo alrededor de la mitad de la resistencia a la compresión obtenida con las composiciones de hormigón autocompactante A' a D' según la invención. La fracción fina de la escoria de acero inoxidable de este modo claramente no es apropiada de ningún modo para ser usada como carga.

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Composiciones de asfalto

La carga de escoria de acero inoxidable producida según el procedimiento de la invención se puede usar en diferentes composiciones de asfalto, en particular en composiciones de asfalto usadas para las capas base y superiores de construcciones de carreteras.

Se han llevado a cabo ensayos comparativos según el estándar europeo EN 13043 en muestras de la carga 32 de acero inoxidable, y en muestras de la fracción (<0,063 mm) de carga anteriormente mencionada separada por tamizado por un procedimiento de tamizado húmedo de la fracción 23 de escoria fina rica en \gamma-silicato de dicalcio de 0-0,5 mm, y secada subsecuentemente hasta un contenido de agua de 1% en peso. La Tabla 13 muestra los resultados de estos ensayos.

TABLA 13 Ensayos comparativos según la EN 13043

15

Estos ensayos muestran, en particular, un número de bitumen considerablemente más bajo para la carga 32 de acero inoxidable producida según los procedimientos anteriormente mencionados, comparada con la carga rica en \gamma-silicato de dicalcio. Esto es también consistente con un porcentaje mucho más alto de espacio vacío y más baja densidad de la carga rica en \gamma-silicato de dicalcio. Dado que la carga 32 de acero inoxidable tiene también un contenido considerablemente más bajo de caliza libre, y, además, una absorción de agua mucho más baja, resulta que esta carga 32 será muy apropiada para composiciones de asfalto.

Un ejemplo de asfalto que incorpora la carga 32 de acero inoxidable es un hormigón de asfalto del tipo AB-3B para capas base de carretera. La Tabla 14 muestra la composición de muestras de hormigón de asfalto preparado con la carga 32 de acero inoxidable según esta memoria descriptiva.

TABLA 14 Composición de la muestra de asfalto

16

Las muestras de tal composición de hormigón de asfalto muestran una media de 4,1% en vol. de espacio vacío. También muestran una muy baja sensibilidad al agua: la media de la resistencia a la tracción indirecta (ITS) de las muestras sin tratar es de 3,41 MPa, mientras que la de las muestras que están tratadas según la EN 12697-12 por saturación a vacío primero y luego 72 horas de inmersión en agua solo está reducida a 2,88 MPa, dando como resultado una excelente relación de ITS (ITSR) de 85%, especialmente en vista de la relativamente pequeña cantidad de bitumen en la composición. Las muestras tratadas se expanden solo 0,5% en promedio.

Esta composición de hormigón de asfalto presenta también una buena resistencia a la formación de rodadas. Los valores proporcionales de profundidad de la rodada en un ensayo según la EN 12697-22 usando un dispositivo de gran tamaño con una carga vertical por eje de 5 kN, una presión de neumático de 600 kPa a 50ºC se representan en la Tabla 15.

TABLA 15 Ensayo de resistencia a la formación de rodada según el EN 12697-22

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Estos resultados muestran una buena rigidez de las capas de hormigón de asfalto producido con la carga 32 de acero inoxidable.

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Ensayos de contenido/filtración de metales pesados

Las composiciones de mortero A y B descritas aquí anteriormente bajo el encabezamiento "Ejemplos de mortero" se hicieron con una carga de escoria de acero inoxidable que era el resultado de la producción de acero austenítico al níquel-cromo y que por lo tanto contenía una cantidad relativamente alta de níquel y cromo. Los resultados en la Tabla 16 indican sin embargo que cuando se usa esta carga en una composición de mortero hidráulico, los estándares de filtración, tal como se fijan por las autoridades de Flemish y Walloon, no se exceden de modo que la carga de escoria de acero inoxidable se puede usar con seguridad en materiales de construcción hidráulicos o bituminosos. Algunos resultados de lixiviación eran incluso mejores que los resultados de los morteros de referencia lo que puede ser explicado por una variación relativamente grande en las medidas (se han realizado ensayos sin repeticiones). Los ensayos con composiciones de asfalto han demostrado también que no se exceden los estándares de lixiviación cuando se usa en estas composiciones la carga según la invención.

19

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones ejemplares específicas, será evidente que se pueden hacer varias modificaciones y cambios en estas realizaciones sin apartarse del más amplio alcance de la invención tal como se expone en las reivindicaciones. Por consiguiente, la descripción y dibujos se deben considerar en un sentido ilustrativo en lugar de en un sentido restrictivo.

La carga según la invención se puede usar, por ejemplo, en diferentes cantidades para preparar el mortero o el hormigón. La composición de mortero u hormigón comprende sin embargo preferentemente por lo menos 2% en peso, más preferentemente por lo menos 3% en peso y lo más preferentemente por lo menos 5% en peso de materia seca de carga de la materia seca total de la composición. En una composición de asfalto, la fracción de carga del asfalto comprende preferentemente por lo menos 20% en peso, más preferentemente por lo menos 40% en peso y lo más preferentemente por lo menos 60% en peso de la carga según la invención.

Claims

1. Un procedimiento para preparar, partiendo de un material de escoria, una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante hidráulico o bituminoso, caracterizado porque

se hace uso de un material de escoria que contiene \gamma-silicato de dicalcio; y porque el procedimiento comprende las etapas de:

-: Retirar una fracción más fina (23, 25, 26), formada por partículas de un tamaño entre 0 e y mm, del material de escoria, siendo y mayor o igual a 0,75 mm, preferentemente mayor o igual a 1,0 mm, más preferentemente mayor o igual a 1,5 mm y lo más preferentemente mayor o igual a 2,0 mm; y

-: moler finamente por lo menos una porción de la fracción más gruesa restante del material de escoria para obtener una carga (32) de la cual por lo menos 50% en peso, preferentemente por lo menos 60% en peso, está formada por partículas no mayores de 63 \mum.

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2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho material de escoria comprende una escoria de acero, preferentemente una escoria de acero inoxidable y más preferentemente una escoria producida durante la producción de acero al níquel-cromo.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de partir el material de escoria en fragmentos menores de un tamaño x antes de retirar dicha fracción más fina del material de escoria, en el que dicho tamaño x es como mucho 50 mm, preferentemente como mucho 30 mm, más preferentemente como mucho 20 mm, pero mayor que y, preferentemente mayor de 4 mm, más preferentemente mayor de 8 mm y lo más preferentemente mayor de 10 mm.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de retirar metal (11, 15, 16, 21, 22), en particular metal que contiene hierro, de los fragmentos de escoria, preferentemente a mano, por separación magnética y/o un procedimiento de separación por densidad llevado a cabo en agua.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque después de haber retirado dicho metal y dicha fracción más fina del material de escoria partida, el material de escoria partida se divide en por lo menos una primera porción y en una segunda porción que tiene un contenido metálico más bajo que la primera porción, siendo preparada la carga al menos parcialmente de dicha primera porción del material de escoria partida.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha fracción más fina (23, 25, 26) se retira del material de escoria separando por tamizado la fracción más fina del material de escoria y/o separándola por lavado del material de escoria.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de introducir un estabilizante mineralógico, que estabiliza \beta-silicato de dicalcio tal como un borato, en la escoria fundida antes de enfriar dicha escoria fundida para proporcionar dicho material de escoria que contiene \gamma-silicato de dicalcio.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende adicionalmente la etapa de retirar metal (30), en particular metal que contiene hierro, de dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa después de dicha etapa de molienda fina.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho metal se retira de la porción finamente molida de la fracción de material de escoria más gruesa por un procedimiento de separación en seco, en particular por un procedimiento de centrifugación.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa de molienda fina se lleva a cabo por molienda en seco.

11. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha carga es menos de 50% en peso amorfa, preferentemente menos de 30% en peso amorfa.

12. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa se muele finamente de modo que dicha carga tenga un valor Blaine de por lo menos 2000 cm^{2}/g, preferentemente por lo menos 3000 cm^{2}/g.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha porción de la fracción de material de escoria más gruesa se muele finamente de modo que por lo menos 60% en peso, preferentemente por lo menos 80% en peso de la carga está formada por partículas no mayores de 125 \mum.

14. Una carga (32) para uso en materiales de construcción que contienen un agente aglomerante bituminoso o hidráulico, tales como asfalto, mortero u hormigón, carga que comprende material de escoria, caracterizada porque la carga (32) se obtiene por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Una carga (32) según la reivindicación 14, caracterizada porque comprende fases cristalinas que contienen menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de \gamma-silicato de dicalcio.

16. Una carga (32) según la reivindicación 14 o 15, caracterizada porque contiene \beta-silicato de dicalcio y por parte en peso de \beta-silicato de dicalcio menos de 0,8 partes en peso, preferentemente menos de 0,65 partes en peso y más preferentemente menos de 0,5 partes en peso de \gamma-silicato de dicalcio.

17. Una carga (32) para su uso en materiales de construcción que contienen bitumen o un agente aglomerante hidráulico, tales como asfalto, mortero u hormigón, en particular una carga obtenida por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, carga que comprende material de escoria, caracterizada porque la carga (32) comprende fases cristalinas que contienen por lo menos 1% en peso de \beta-silicato de dicalcio y, por parte en peso de \beta-silicato de dicalcio, menos de 0,8 partes en peso, preferentemente menos de 0,65 partes en peso y más preferentemente menos de 0,5 partes en peso de \gamma-silicato de dicalcio, siendo el contenido de \gamma-silicato de dicalcio menos de 4% en peso, preferentemente menos de 3% en peso y más preferentemente menos de 2% en peso de dichas fases cristalinas.

18. Una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizada porque el material de escoria de la carga comprende una escoria de acero inoxidable, en particular una escoria de acero inoxidable producida durante la producción de acero austenítico al níquel-cromo y que contiene por lo menos 50 mg/kg de níquel y por lo menos 1000 mg/kg de cromo.

19. Una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizada porque tiene un contenido de agua de menos de 1% en peso, preferentemente de menos de 0,5% en peso.

20. Una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizada porque contiene menos de 1% en peso de óxido de calcio libre

21. Una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizada porque contiene menos de 3% en peso, preferentemente menos de 2,5% en peso de óxido de magnesio libre.

22. El uso de una carga que comprende un material de escoria para preparar un material de construcción que contiene bitumen o un agente aglomerante hidráulico, caracterizado porque la carga se prepara por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

23. Una composición de hormigón o mortero que comprende un agente aglomerante hidráulico, caracterizada porque comprende una carga (32) según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, preferentemente en una cantidad por lo menos de 2% en peso, más preferentemente por lo menos 3% en peso y lo más preferentemente por lo menos 5% en peso de materia seca de la materia seca total de la composición.

24. Una composición según la reivindicación 23, caracterizada porque es una composición de hormigón de alta fluidez, en particular una composición de hormigón autocompactante que comprende un superplastificante, por ejemplo un policarboxilato.

25. Una composición de asfalto que comprende una fracción de agregado grueso, una fracción de agregado fino, una fracción de carga y bitumen, caracterizada porque dicha fracción de carga comprende una carga según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21.

26. Una composición de asfalto según la reivindicación 25, caracterizada porque por lo menos 20% en peso, preferentemente por lo menos 40% en peso y más preferentemente por lo menos 60% en peso de la fracción de carga consiste en dicha carga.