ES2581502T3 - Ternesita como aditivo para cemento Portland - Google Patents

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Abstract

Agente aglutinante que contiene cemento Portland en una cantidad en el intervalo der un 20 a un 95 % en peso y un cemento de ternesita en una cantidad en el intervalo de un 5 a un 80 % en peso, sumándose todas las fracciones de agente aglutinante para dar un 100 %, ascendiendo un contenido en C4(AxF1-x)3$ como máximo a un 5% en peso, y conteniendo el cemento de ternesita un 20 a un 100 % en peso de fase de clinker C5S2$, y estando contenidas las demas fases de clinker (α; β) C2S, C4(AxF(1-x))3$ con x de 0,1 a 1,0, C2(AyF(1-y)) con y de 0,2 a 0,8, aluminatos reactivos, periclasa (M) y fases secundarias en las siguientes fracciones: (α, β) C2S un 0 a un 80 % en peso C4(AxF(1-x))3$ un 0 a un < 15 % en peso C2(AyF(1-y)) un 0 a un 30 % en peso Aluminatos reactivos un 0 a un 20 % en peso Periclasa (M) un 0 a un 25 % en peso Fases secundarias un 0 a un 30 % en peso sumándose las fracciones de las fases de clinker para dar un 100 %.

Description

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El agente aglutinante según la invención y/o el cemento según la invención comprende como fases principales al menos C5S2$ y las fases típicas para cemento Portland C2S, C3S y C2(AyF(1-y)), con y de 0,2 a 0,8, preferentemente de 0,4 a 0,6, y preferentemente polimorfos reactivos de C2S del clinker de ternesita. El agente aglutinante contiene además típicamente sulfatos alcalinos y alcalinotérreos, y puede contener cal libre. Un contenido en C4S3$ asciende como máximo a un 5 % en peso. Preferentemente, el agente aglutinante contiene además agentes adicionales y/o aditivos, así como, en caso dado, otros componentes con actividad hidráulica, como por ejemplo, pero no exclusivamente, cemento de aluminato de calcio, cemento geopolímero, cemento de sulfoaluminato de calcio. En el caso de los aditivos se puede tratar de componentes hidráulicos de manera latente, puzolánicos y/o sin actividad hidráulica (por ejemplo piedra caliza molturada/dolomita, CaCO3 Mg(OH)2, Ca(OH)2 precipitado, hidróxidos de aluminio [por ejemplo Al(OH)3 amorfo], aluminatos alcalinos solubles [por ejemplo Na2Al2O4], Silica Fume).
Se puede obtener cemento y agentes aglutinantes mediante adición con mezclado de ternesita a clinkers de cemento Portland, cemento Portland o agentes aglutinantes de cemento Portland.
El agente aglutinante según la invención se obtiene mediante la combinación de un clinker de cemento Portland o cemento Portland con un clinker y/o cemento, que contiene un 20 a un 100 % en peso de C5S2$, para dar un cemento/agente aglutinante. Cemento Portland contiene típicamente un 50 a un 70 % de C3S, un 10 a un 40 % de C2S, un 0 a un 15 % de C3A, un 0 a un 20 % de C4AF, un 2 a un 10 % de C$, un 0 a un 3 % de C y un 0 a un 5 % de Cc. La composición química es generalmente un 55-75 % de CaO, un 15-25 % de SiO2, un 2-6 % de Al2O3, un 0-6 % de Fe2O3 y un 1,5-4,5 % de SO3. Los componentes de la mezcla de agentes aglutinantes, al menos dos, se presentan en este caso en las siguientes fracciones:
-clinker de cemento Portland o cemento Portland un 20 a un 95 % en peso, preferentemente un 40 a un 90 % en peso, y de modo aún más preferente un 60 a un 85 % en peso, -clinker o cemento que contiene C5S2$ un 5 a un 80 % en peso, preferentemente un 10 a un 60 % en peso, y de modo aún más preferente un 15 a un 50 % en peso.
Las fracciones se refieren a la cantidad total de agente aglutinante, sumándose las fracciones de todos los componentes para dar un 100 %.
Preferentemente, el cemento, o bien la mezcla de agentes aglutinantes, contiene además como aditivo uno o varios aceleradores de fraguado y/o endurecimiento, preferentemente seleccionados entre componentes con aluminio disponible, o bien aquellos que liberan aluminio en contacto con agua, por ejemplo en la forma de Al(OH)4-o gel de Al(OH)3 amorfo, como por ejemplo, pero no exclusivamente, aluminatos alcalinos solubles [por ejemplo Na2Al2O4, K2Al2O4, etc.], hidróxido de aluminio (por ejemplo Al(OH)3 amorfo). Por lo demás, el cemento, o bien la mezcla de agentes aglutinantes, puede contener como aditivo uno o varios aceleradores de fraguado y/o endurecimiento, igualmente en combinación con los componentes citados anteriormente, con aluminio disponible, preferentemente seleccionados entre sales e hidróxidos de litio, entre sales e hidróxidos alcalinos, silicatos alcalinos.
Aditivos, como por ejemplo aluminatos alcalinos y sales, silicatos e hidróxidos alcalinos, que aumentan adicionalmente el valor de pH de la disolución, y acompañando a éste la reactividad de C5S2$, son especialmente preferentes y se pueden dosificar en una cantidad en el intervalo de un 0,01 a un 10 % en peso, preferentemente de un 0,5 a un 5 % en peso, y de modo aún más preferente de un 1 a un 2 % en peso.
Además es preferente que estén contenidos licuefactores de hormigón y/o agentes de fluidez y/o inhibidores, preferentemente a base de sulfonatos de lignina, condensado de naftalina-, melamina-o fenolformaldehído, o a base de mezclas de ácido acrílico-acrilamida o éteres de policarboxilato, o a base de policondensados fosfatados, ácidos alquilcarboxílicos fosfatados y sales de los mismos, ácidos (hidroxi)carboxílicos y carboxilatos, bórax, ácido bórico y boratos, oxalatos, ácido sulfanílico, ácidos aminocarboxílicos, ácido salicílico y ácido acetilsalicílico, dialdehídos.
Un clinker Portland habitual se puede molturar con un clinker y/o cemento, que contiene principalmente C5S2$ en un 20 a un 100 % en peso, así como otros soportes de sulfato, pero también se puede molturar por separado y combinar a continuación para dar un cemento/agente aglutinante.
Se ha mostrado que al agente aglutinante se pueden añadir puzolanas sintéticas y naturales (temperadas) (como por ejemplo, pero no exclusivamente polvo de ladrillo, cenizas volantes, toba, trass, sedimentos con fracción elevada de ácido silícico soluble, arcilla temperada y pizarra, vidrios sintéticos, etc.), materiales hidráulicos de manera latente (como por ejemplo, pero no exclusivamente, arena siderúrgica, vidrios sintéticos, cenizas volantes, etc.) y sus combinaciones con contenidos relativamente elevados (tales materiales se agrupan a continuación como Cementitious Materials [CM]). En el caso de adición de CM, las fracciones de agentes aglutinantes de ternesita y cemento Portland pueden llegar a la fracción de tales adiciones y/o mezclas de:
-agentes aglutinantes un 20 a un 95 % en peso, preferentemente un 40 a un 80 % en peso, y de modo aún más preferente un 50 a un 70 % en peso,
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Tabla 2: composición de fases mineralógica de cenizas volantes empleadas, de clinker de cemento Portland y cemento Portland (QXRD según Rietveld y TG)
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Ejemplo 3 TKAGS
La mezcla cruda estaba constituida por un 58 % en peso de K1 + un 8 % en peso de MK, un 24 % en peso de MicroA y un 10 % en peso de harina de cuarzo (Merck, p.a.). La harina cruda pasó por el mismo programa que en el ejemplo 2.
Tabla 3: composición química (calculada) y mineralógica de los clinkers de los ejemplos 1 a 3
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Ejemplo 4
La interacción de C5S2$ con clinker de cemento Portland y cemento Portland se identificó por una parte mediante medida del desarrollo de hidratación en pastas (W/B = 0,5) con un calorímetro diferencial isotérmico (TAM air)
5 (véase las figuras 1 a 3). Por lo demás, se elaboraron mezclas de clinkers de cemento Portland y cemento Portland con Tpur, TFA y TAGS (+/-FA2), y como referencia respectivamente mezclas de clinker puro y cemento. A partir de las mezclas se obtuvo pastas con agua destilada (W/B = 0,5) y almacenó las mismas en bolsas de plástico de cierre hermético al aire a 20ºC. Las composiciones de las mezclas y la proporción agua respecto a producto sólido de las pastas se indican en la tabla 5.
10 Tabla 5
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Se mostró que todas las muestras que contienen ternesita presentan una solidificación más temprana y resistencias más elevadas. Las pastas que se obtuvieron con los clinkers de ternesita según la invención muestran parcialmente una solidificación y un subsiguiente endurecimiento ya en el intervalo de 30 minutos a 6 horas. En la tabla 6 se
5 reúnen los resultados de estos ensayos. "+ / -" representa el espesado de pastas, y uno o varios "+" muestran en este caso la solidificación y el grado de dureza creciente de la pasta, representando "+++" una resistencia muy elevada. En ensayos de mortero y resistencia a la presión comparativos, "+++" se correlaciona con una resistencia entre 2 y 10 MPa. Un "-" indica que no se produce una solidificación perceptible. Ensayos con un CEM I 42.5 (Werk Leimen der HeidelbergCement AG, DE) proporcionaron resultados comparables.
10 Tabla 6
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Claims (1)

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