ES2530576T5

ES2530576T5 - Aglutinante hidráulico que comprende una escoria molida de alto horno

Info

Publication number: ES2530576T5
Application number: ES10795957T
Authority: ES
Inventors: Stefano Cangiano; Antonio Princigallo
Original assignee: Italcementi SpA
Current assignee: Italcementi SpA
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2019-02-11
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102666426A; EP2507188B2; EP2507188B1; US8328931B2; CY1116114T1; EG27037A; US20120234209A1; ES2530576T3; CA2782232C; EP2507188A1; PT2507188E; CN102666426B; DK2507188T4; CA2782232A1; DK2507188T3; IT1397187B1; ITMI20092105A1; WO2011064378A1; SMT201500046B; MA33852B1

Description

DESCRIPCIÓN

Aglutinante hidráulico que comprende una escoria molida de alto horno

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a aglutinantes hidráulicos, tales como cementos, que usan una escoria de alto horno granulada activa y finamente molida de actividad hidráulica latente.

Estado de la técnica

[0002] La escoria molida de alto horno es un subproducto de la producción de hierro colado a partir de minerales de hierro o chatarra. En este proceso se forma una escoria líquida y flota sobre el metal fundido, la escoria que contiene cal, sílice y otros óxidos tales como MgO, que se separan del metal a temperaturas superiores a 1900 °C. Este subproducto se enfría súbitamente para obtener un granulado vitreo con propiedades hidráulicas latentes. El uso de escoria granulada de alto horno está permitido como componente del cemento por la norma europea EN 197 1, tipo II (cemento de escoria Portland) y III (cemento de alto horno), hasta un contenido de escoria teórico del 95 %. Este alto valor está relacionado con la hidraulicidad potencial de la escoria y su capacidad de activación en mezclas de cementos que permiten la producción de hormigones para aplicaciones particulares, por ejemplo, aquellas en las que es necesaria una gran durabilidad con un desarrollo térmico lento o bajas emisiones de CO²atmosférico.

[0003] Específicamente, la norma EN 197-1 requiere que se satisfagan las siguientes condiciones: (CaO MgO)/SiO²> 1; CaO MgO SiO²> 67 % y una masa vitrea superior al 67 %.

[0004] La activación de la escoria requiere la adición de un activador seleccionado de álcalis, o sulfatos, u óxido de calcio, o sales alcalinas a base de iones cloruro, o también puede realizarse térmicamente. La capacidad para sustituir un clínker de cemento Portland con escoria aumenta con el nivel de activación de la escoria.

[0005] Sin embargo, en general, la reactividad de los cementos con un alto contenido de escoria se considera que es demasiado suave en comparación con cementos con un alto contenido de clínker; el alto contenido de escoria se dirige a aquellas aplicaciones en las que la alta actividad típica del clínker daría lugar a un sobrecalentamiento excesivo del artículo de hormigón final.

[0006] Sería deseable disponer de cementos de alto contenido de escorias con buenas características mecánicas, en particular buena resistencia a la compresión con fraguado rápido. Esta propiedad también se extiende a la aplicación de cementos con alto contenido de escorias en aquellos sectores en los que actualmente se usan cementos con alto contenido de clínker, así como aplicaciones estructurales en entornos agresivos, o en la construcción de carreteras, vías o aeropuertos, o para grandes fundiciones, o para fundiciones en localidades costeras.

[0007] En la técnica conocida, el documento de EE.UU. 6.409.820 describe un aglutinante hidráulico que comprende una escoria, activable con sulfatos, y que tiene un contenido de vidrio o una fracción vítrea superior al 93 %, SiO²= 34-40 %, Al²O³> 9 %, CaO = 34-37 % en masa, y una relación (CaO MgO)/(AbO³+ SiO²) = 0,88 0,98, por tanto inferior a 1, y un alto contenido de sulfatos, con CaSO⁴variable entre el 12 y el 20 % en masa en el aglutinante, como activadores.

[0008] El documento de EE.UU. 6.409.820 muestra en su parte experimental que una composición de escoria similar en la que, no obstante, los componentes únicamente se modifican ligeramente de manera que la relación (CaO MgO)/(Al²O³+ SiO²) = 1,03, por tanto superior a 1, no es adecuada para la formación de un aglutinante hidráulico de bajo contenido de clínker que proporciona propiedades satisfactorias al artículo final, en particular resistencia a la compresión.

Sumario de la invención

[0009] Un objeto de la presente invención es proporcionar un aglutinante hidráulico de medio y alto contenido de escoria en lugar de clínker de acuerdo con la norma EN 197-1, en el que está contenido clínker de cemento Portland en una cantidad igual o superior al 5 % en masa en el aglutinante, que es capaz de formar artículos de hormigón de alto rendimiento mecánico con fraguado rápido y de bajo impacto medioambiental debido a su moderado contenido de CO².

[0010] Un objeto particular de la presente invención es conseguir dicho resultado al tiempo que se satisfacen los requerimientos de la norma EN 197-1, en particular para las clases resistentes de endurecimiento rápido (R).

[0011] Un objeto de la presente invención también es proporcionar este aglutinante al tiempo que se mantiene el contenido de activadores de escoria esencialmente bajo, dentro de los límites permitidos por la norma EN 197-1 debido a que si dicho contenido es alto, pueden aparecer diversos problemas técnicos. A este respecto, se considera que, por ejemplo, el uso de altas cantidades de álcali produce una mayor contracción con el consiguiente aumento de los riesgos de formación de grietas en las aplicaciones de hormigón, una mayor reactividad poco deseable hacia agregados, en particular debido a la reacción de álcali-sílice, y la aparición de eflorescencias en el hormigón. Con respecto al uso de grandes cantidades de sales alcalinas a base de ion cloruro, se considera que esto aumenta los riesgos de corrosión en estructuras de hormigón reforzadas. Con respecto al uso de grandes cantidades de sulfatos, se cree que esto da lugar a un fenómeno de expansión retardado en el artículo de hormigón curado con la posible disgregación del artículo, o al desprendimiento de partes estructurales.

[0012] Un objeto adicional de la invención es proporcionar una escoria de alta actividad que pueda usarse en un clínker de cemento Portland o como adición al hormigón.

Descripción detallada de la invención

[0013] Este objeto se obtiene de acuerdo con la presente invención mediante un aglutinante hidráulico de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 y mediante un uso de acuerdo con las reivindicaciones 5 a 8.

[0014] Para los fines de la presente descripción, composiciones de cemento significa mezclas de cemento que comprenden al menos dicho aglutinante hidráulico, agua y posiblemente uno o más agregados inertes, y/o uno o más aditivos minerales, y/o fibras para cementos, y/o uno o más aditivos convencionales.

[0015] La frase "aglutinante hidráulico" significa un material en forma pulverizada en estado seco que, cuando se mezcla con agua, proporciona mezclas plásticas capaces de solidificar y endurecerse con el tiempo. Cementos significa en particular aquellos incluidos en la norma europea EN 197-1. Las composiciones de cemento se dividen en pastas, es decir, composiciones sin agregados inertes, y conglomerados, es decir, composiciones que contienen al menos un agregado inerte. Los conglomerados se dividen en morteros (que contienen agregados finos tales como arenas), y hormigones (que contienen tanto agregados finos como agregados gruesos tales como grava, guijarros y piedra triturada, elegidos, por ejemplo, de los clasificados de acuerdo con la norma UNI EN 12620).

[0016] La presente invención es particularmente adecuada para morteros y hormigones.

[0017] Un aditivo mineral significa cualquier tipo de material inorgánico finamente dividido que puede añadirse al cemento para conferir características de resistencia mecánica y de durabilidad ideales. Los aditivos pueden ser inertes, puzolánicos o de actividad hidráulica latente, eligiéndose estos aditivos, por ejemplo, de los permitidos por la norma europea EN 206-1.

[0018] Más en particular, el término "aditivos" significa una escoria molida activada y finamente dividida. Los aglutinantes hidráulicos a base de escoria de la presente invención, cuando se usan como cementos, dan lugar a la producción de hormigones de acuerdo con la norma europea EN 206-1.

[0019] Las cantidades de estos aglutinantes, por metro cúbico de hormigón, caen dentro del intervalo de valores adoptado habitualmente para hormigones al tiempo que respetan los valores límite recomendados para las composiciones y propiedades del hormigón (norma EN 206-1). Puede producirse un hormigón que tiene una cantidad de aglutinante superior a 100 kg/m3.

[0020] Incluso cuando se usa como aditivo del hormigón la escoria activada de la presente invención, puede producirse un hormigón conforme a la norma europea EN 206 que tiene una cantidad de aditivos superior a 10 kg/m3.

[0021] Las características y ventajas de la presente invención se describen con mayor detalle en los siguientes ejemplos.

Realizaciones

[0022] En las siguientes realizaciones 1, 2, 3, 4 se identifican escorias para aglutinantes hidráulicos de acuerdo con la presente invención como GGBFS1 y GGBFS5, que tienen la composición indicada en la siguiente Tabla 1. El Ejemplo 2 muestra los resultados para aplicaciones en hormigón.

[0023] La Tabla 1 también muestra composiciones de escorias no adecuadas para la presente invención con fines comparativos, en concreto: GGBFS2, GGBFS3 y GGBFS4, esta última que corresponde a la escoria de comparación anteriormente mencionada de la técnica conocida descrita en el documento de EE.UU. 6.409.820.

[0024] En las realizaciones descritas, se usan como cementos aglutinantes hidráulicos de acuerdo con la presente invención. Los cementos de acuerdo con la invención y los cementos comparativos se prepararon de la forma siguiente:

1. Secado y molienda de una escoria de acuerdo con la siguiente Tabla 1;

2. Molienda de

- clínker de cemento Portland (de acuerdo con la norma EN 197-1)

- sulfato de calcio

- posibles componentes secundarios para la producción del clínker, tales como componentes orgánicos en una cantidad total que no supera el 0,5 % en masa en el aglutinante.

[0025] Este clínker de cemento Portland molido con sulfato de calcio y posibles componentes secundarios también es un cemento CEM I 52.5 R de acuerdo con la norma europea EN 197-1. Dichos componentes secundarios posibles de acuerdo con la norma europea EN 197-1 son diferentes de la escoria y el clínker y están contenidos en una cantidad inferior al 5 % en masa de la suma de las cantidades de clínker y escoria de acuerdo con CEM I 52.5R. Secado de la mezcla de la escoria de 1), el clínker de cemento Portland de 2) y los activadores.

T l I

REALIZACIÓN 1

[0026] Se preparó un cemento que tiene la siguiente composición:

94 % de escoria activada GGBFS1 de la Tabla 1

5.6 % de clínker de cemento Portland

0,4 % de componentes secundarios

con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,2 % en masa en el cemento, en el que la escoria activada consistió en:

3 % de CaO

5 % de CaSO4

92 % de escoria molida hasta una finura Blaine de 5800 cm2/g.

[0027] Se obtuvieron los siguientes resultados de resistencia a la compresión, Rc:

Rc después de 2 días = 14,0 MPa

Rc después de 7 días = 31,6 MPa

Rc después de 28 días = 44,7 MPa

conforme a un CEM III/C 32,5R o CEM III/C 42,5N.

REALIZACIÓN 2

[0028] Se preparó un cemento que tiene la siguiente composición:

94 % de escoria activada GGBFS1 de la Tabla 1

5.6 % de clínker de cemento Portland

0,4 % de componentes secundarios

con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,1 % en masa en el cemento, en el que la escoria activada consistió en:

4.0 % de CaO

3.0 % de CaSO⁴

2.0 % de Na²SO⁴

91.0 % de escoria molida hasta una finura Blaine de 5800 cirF/g.

[0029] Se obtuvieron los siguientes resultados de resistencia a la compresión, Rc:

Rc después de 2 días = 17,0 MPa

Rc después de 7 días = 31,1 MPa

Rc después de 28 días = 38,1 MPa

conforme a un CEM III/C 32,5R.

REALIZACIÓN 3

[0030] Se preparó un cemento que tiene la siguiente composición:

90 % de escoria activada GGBFS1 de la Tabla 1

9,3 % de clínker de cemento Portland

0,7 % de componentes secundarios

con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,3 % en masa en el cemento, en el que la escoria activada consistió en:

4.0 % de CaO

3.0 % de CaSO⁴

2.5 % de Na²SO⁴

90.5 % de escoria molida hasta una finura Blaine de 6200 cm²/g.

[0031] Se obtuvieron los siguientes resultados de resistencia a la compresión, Rc:

Rc después de 2 días = 22,2 MPa

Rc después de 7 días = 35,3 MPa

Rc después de 28 días = 45,6 MPa

conforme a un CEM III/C 42,5R o CEM III/C 42,5N o CEM III/C 32,5R.

REALIZACIÓN 4

[0032] Se preparó un cemento que tiene la siguiente composición:

94 % de escoria activada GGBFS5 de la Tabla 1

5,6 % de clínker de cemento Portland

0,4 % de componentes secundarios

con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,4 % en masa en el cemento, en el que la escoria activada consistió en:

5.0 % de CaO

5.0 % de CaSO⁴

90 % de escoria molida hasta una finura Blaine de 5800 cm²/g.

[0033] Se obtuvieron los siguientes resultados de resistencia a la compresión, Rc:

Rc después de 2 días = 13,7 MPa

Rc después de 7 días = 34,2 MPa

Rc después de 28 días = 50,4 MPa

conforme a un CEM III/C 42,5N.

EJEMPLO 1

[0034] La Tabla II muestra las resistencias a la compresión después de 2 días (EN 196-1), es decir Rc²días medidas en MPa para dos cementos de la presente invención (I¹, I²) en comparación con cementos que no pertenecen a la invención (C¹, C², C³, C⁴, C⁵), obteniéndose estos cementos a partir de las escorias GGBFS1, GGBFS2, GGBFS3, GGBFS5 identificadas en la Tabla I anterior. Se dan los valores de finura de molienda (Blaine cm2/g) junto a cada escoria.

[0035] Como puede deducirse a partir de los datos combinados de la Tabla II, los cementos C¹, C², C³, C⁴y C⁵no pertenecen a la presente invención debido a la composición química de la escoria (C²C³) o el contenido de activador (C¹C⁴) o la finura de la escoria (C³) o el contenido de escoria (C⁵).

[0036] El marcado aumento en la resistencia a la compresión de los cementos de la presente invención (Ii e I²) después de 2 días, es decir, Rc²días, en comparación con los cementos C¹, C², C³, C⁴y C⁵, es por tanto evidente.

[0037] Para los activadores de la escoria GGBFS1 en el cemento I¹de la presente invención, también fue evidente el efecto del aumento de la resistencia a la compresión después de 2 días con respecto a la mezcla de cemento C⁵no activado.

[0038] Además, los cementos producidos de acuerdo con la presente invención generalmente no mostraban fenómenos de expansión en ensayos de estabilidad, y se comprobó que sus tiempos de "comienzo del endurecimiento" eran superiores a los de los cementos de referencia como se muestra en la Tabla III a continuación, de la que puede llegarse a la conclusión de que la reología del mortero era normal.

T l III n r n l inv n i n

EJEMPLO 2

[0039] Los cementos de la invención se usaron para producir hormigón.

[0040] Los resultados de los experimentos realizados se proporcionan en la Tabla IV.

[0041] Como referencia se usó un hormigón producido con cemento de piedra caliza CEM II/A-LL 42.5R.

[0042] Puede observarse que el cemento de alto horno de la invención permite que las características reológicas y mecánicas se ajusten a las obtenidas con el cemento de piedra caliza con respecto a las clases relativas de resistencia del cemento.

T l IV

[0043] Como es evidente de la descripción general anterior, la invención por tanto permite que se consigan eficazmente todos los objetos predeterminados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activada y clínker de cemento Portland, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por la siguiente composición en masa en el aglutinante: 94 % de escoria activada, 5,6 % de clínker de cemento Portland, 0,4 % de componentes secundarios, con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,2 % en masa en el aglutinante, en el que la escoria activada consiste en: 3 % de CaO, 5 % de CaSO⁴, 92 % de una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa: molienda a una finura de Blaine de 5800 cm2/g con un contenido de vidrio del 95 %, SiO²35,24 %, A^O³12,01 %, CaO 40,41 %, MgO 8,47 % y una relación (CaO MgO)/(AbO³+ SiO²) 1,03.

2. Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activada y clínker de cemento Portland, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por la siguiente composición en masa en el aglutinante: 94 % de escoria activada, 5,6 % de clínker de cemento Portland, 0,4 % de componentes secundarios, con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,1 % en masa en el aglutinante, en el que la escoria activada consiste en: 4,0 % de CaO, 3,0 % de CaSO⁴, 2,0 % de Na²SO⁴, 91,0 % de una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa: molienda a una finura de Blaine de 5800 cm2/g con un contenido de vidrio del 95 %, SiO²35,24 %, A^O³12,01 %, CaO 40,41 %, MgO 8,47 % y una relación (CaO MgO)/(Al²Oa SiO²) 1,03.

3. Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activada y clínker de cemento Portland, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por la siguiente composición en masa en el aglutinante: 90 % de escoria activada, 9,3 % de clínker de cemento Portland, 0,7 % de componentes secundarios, con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,3 % en masa en el aglutinante, en el que la escoria activada consiste en: 4,0 % de CaO, 3,0 % de CaSO⁴, 2,5 % de Na²SO⁴, 90,5 % de una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa: molienda a una finura de Blaine de 6200 cm2/g con un contenido de vidrio del 95 %, SiO²35,24 %, A^O³12,01 %, CaO 40,41 %, MgO 8,47 % y una relación (CaO MgO)/(Al²O³+ SiO²) 1,03.

4. Aglutinante hidráulico que comprende una escoria de alto horno molida activada y clínker de cemento Portland, activándose la escoria con la adición de al menos un sulfato como activador, caracterizado por la siguiente composición en masa en el aglutinante: 94 % de escoria activada, 5,6 % de clínker de cemento Portland, 0,4 % de componentes secundarios, con un contenido de sulfato expresado como SO³igual al 4,4 % en masa en el aglutinante, en el que la escoria activada consiste en: 5,0 % de CaO, 5,0 % de CaSO⁴, 90 % de una escoria que tiene las siguientes propiedades y composición en masa: molienda a una finura de Blaine de 5800 cm2/g con un contenido de vidrio del 85 %, SiO²35,95 %, A^O³10,5 %, CaO 40,85 %, MgO 8,51 % y una relación (CaO MgO)/(Al2O3 SiO²) 1,06.

5. Uso de una escoria molida de alto horno activada para formar un aglutinante hidráulico con un contenido de clínker de cemento Portland y una resistencia a la compresión Rc después de 2 días conforme a un CEM III/C 32,5R o CEM III/C 42,5N de acuerdo con la norma europea EN 197-1, caracterizado por que la escoria y el aglutinante se definen de acuerdo con la reivindicación ¹.

6. Uso de una escoria molida de alto horno activada para formar un aglutinante hidráulico con un contenido de clínker de cemento Portland y una resistencia a la compresión Rc después de 2 días conforme a un CEM III/C 32,5R de acuerdo con la norma europea EN 197-1, caracterizado por que la escoria y el aglutinante se definen de acuerdo con la reivindicación ².

7. Uso de una escoria molida de alto horno activada para formar un aglutinante hidráulico con un contenido de clínker de cemento Portland y una resistencia a la compresión Rc después de 2 días conforme a un CEM III/C 32,5R o CEM III/C 42,5N o CEM III/C 42,5R de acuerdo con la norma europea EN 197-1, caracterizado por que la escoria y el aglutinante se definen de acuerdo con la reivindicación 3.

8. Uso de una escoria molida de alto horno activada para formar un aglutinante hidráulico con un contenido de clínker de cemento Portland y una resistencia a la compresión Rc después de 2 días conforme a un CEM III/C 32,5R o CEM III/C 42,5N de acuerdo con la norma europea EN 197-1, caracterizado por que la escoria y el aglutinante se definen de acuerdo con la reivindicación 4.