ES2615899T3

ES2615899T3 - Mezcla hidráulica que comprende unos agregados de origen vegetal y procedimiento de preparación de hormigón o mortero a partir de dicha mezcla

Info

Publication number: ES2615899T3
Application number: ES15191432.2T
Authority: ES
Inventors: Stephen HERVE; Mélanie SHINK
Original assignee: Italcementi SpA
Current assignee: Italcementi SpA
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: EP3018109B1; PL3018109T3; MA39278A; DK3018109T3; EP3018109A1; FR3027898B1; FR3027898A1; HUE031844T2

Abstract

Mezcla hidráulica para la obtención de hormigón o mortero, que contiene un aglutinante hidráulico mineral, una mezcla de agregados y agua, caracterizada por que dicho aglutinante hidráulico mineral es una mezcla que comprende cemento Portland y cemento sulfo-aluminoso, conteniendo el cemento sulfo-aluminoso las fases mineralógicas siguientes, expresadas en porcentajes másicos con respecto a la masa total del aglutinante sulfo-aluminoso: - Yeelimita, o C4A3$, superior al 40%, en particular del 50 al 90%, preferiblemente del 60 al 70%, y - Belita, o C2S, inferior al 40%, en particular del 5 al 30%, preferiblemente del 10 al 15%, y por que la totalidad o al menos una parte de la mezcla de agregados es de origen vegetal.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Mezcla hidraulica que comprende unos agregados de origen vegetal y procedimiento de preparacion de hormigon o mortero a partir de dicha mezcla

La presente invencion tiene como ambito los hormigones y elementos de construccion de hormigon, a base de un aglutinante hidraulico, mezcla de cemento Portland y de cemento sulfoaluminoso, y que contiene unos agregados vegetales.

La utilizacion de agregados vegetales en la realizacion de hormigones presenta numerosas ventajas. En efecto, los agregados vegetales son una materia prima renovable y permiten en numerosos casos la valorizacion de desechos procedentes de la biomasa. A diferencia de los agregados minerales, los agregados vegetales no necesitan la explotacion de canteras que impactan el medioambiente. Ademas, los agregados vegetales tienen una baja masa volumica, lo que permite considerar el desarrollo de materiales ligeros y aislantes caracterizados por un comportamiento higrotermico.

Sin embargo, la utilizacion de estos agregados vegetales es diffcil de llevar a cabo. El agua de amasado de una mezcla que contiene un cemento es altamente basica. En estas condiciones, los agregados liberan en el agua unos compuestos organicos que interactuan con la formacion de los silicatos de calcio hidratados, principales hidratos responsables del fraguado y del endurecimiento del cemento Portland. Asf, el fraguado del cemento es muy lento o inexistente. El desmoldeo del hormigon a base de cemento y de agregados vegetales se retrasa, o incluso es imposible. En algunos casos, se observa un endurecimiento de la superficie por carbonatacion mientras que el aglutinante en el nucleo no ha fraguado. Otro inconveniente de los agregados vegetales es su muy alta absorcion de agua.

Este problema es conocido por el experto en la materia y se han propuesto unas soluciones tales como la pre- mineralizacion de los agregados vegetales o la utilizacion de un acelerador de fraguado para intentar resolverlo. Por ejemplo, el documento EP 1 307 411 (Hohn) describe la utilizacion de cemento Porltand, de un polvo de relleno no puzolanico y de agregados vegetales pre-mineralizados. La patente FR 2 772 745 (Lafarge) describe tambien el pre- recubrimiento de partfculas de madera por una composicion de cemento antes de poder utilizarlo en el hormigon. Por otro lado, el documento FR 2 927 623 (Imerys) recomienda la utilizacion de un acelerador de fraguado de tipo cemento aluminoso.

Desafortunadamente, la pre-mineralizacion complica el procedimiento, aumentando al mismo tiempo la cantidad de cemento utilizada, y por lo tanto el coste del producto final. En cuanto a los aceleradores de fraguado, estos son diffciles de dosificar, pueden reducir los rendimientos mecanicos del producto obtenido (en particular la resistencia a la compresion) y aumentan el coste del producto final.

Existe por lo tanto una necesidad de una mezcla hidraulica que permite obtener unos hormigones que contienen unos agregados vegetales de manera simple, es decir sin pretratamiento complejo, y de menor coste.

La patente EP 0 703 880 (Vimpex-TCD) describe una composicion de cemento que contiene un cemento Portland, con un maximo de un 30% de Yeelimita (fase mineralogica C4A3$, en la nomenclatura de cemento) y anhidrita, utilizado con unas partfculas de madera o unas fibras de Miscanthus para la realizacion de elementos moldeados. Globalmente, la mezcla hidraulica ensenada en el documento EP 0 703 880 comprende una gran cantidad de aglutinante con respecto a los agregados, o con respecto al agua. En otras palabras, su coste es elevado.

De manera sorprendente, los inventores de la presente solicitud han descubierto que es posible obtener un material a base de aglutinante hidraulico y de una mezcla de agregados vegetales y eventualmente minerales, que presenta una resistencia a la compresion mas elevada que la descrita en la tecnica anterior, todo a menor coste y sin pretratamiento de los agregados vegetales.

La presente invencion tiene como objetivo proponer una mezcla hidraulica que permita obtener unos hormigones o morteros que contengan unos agregados vegetales, sin que el tiempo de fraguado de dicha mezcla hidraulica sea un problema para el desencofrado, o el desmoldeo de los hormigones asf obtenidos.

La presente invencion tiene tambien como objetivo proponer una mezcla hidraulica que permita obtener unos hormigones o morteros que contengan unos agregados vegetales, con una hidratacion en el nucleo del material final, sin que la absorcion de agua de los agregados vegetales llegue a perturbar las reacciones de hidratacion.

La presente invencion tiene tambien como objetivo proponer una mezcla hidraulica que permita obtener unos hormigones o morteros que tengan una masa volumica seca maxima inferior a 1200 kg/m3, y que contenga unos agregados vegetales, teniendo dichos hormigones una resistencia a la compresion a los 28 dfas superior a 1,5 MPa.

Otro objetivo de la presente invencion es, en el ambito de la realizacion de hormigon o mortero que contenga unos agregados vegetales, proponer una mezcla hidraulica que permita evitar la pre-mineralizacion de dichos agregados

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

vegetales.

Otro objetivo de la presente invencion es proponer una mezcla hidraulica que permita realizar unos hormigones o morteros que contengan unos agregados vegetales y el menor cemento posible.

Estos objetivos se alcanzan gracias a la mezcla hidraulica objeto de la presente invencion.

Para este fin, la presente invencion tiene por objeto una mezcla hidraulica para la obtencion de hormigon o mortero, que contenga un aglutinante hidraulico mineral, una mezcla de agregados y de agua, caracterizada por que dicho aglutinante hidraulico mineral es una mezcla que comprende un cemento Portland y un cemento sulfo-aluminoso, conteniendo el cemento sulfo-aluminoso las fases mineralogicas siguientes, expresadas en porcentajes masicos con respecto a la masa total del aglutinante sulfo-aluminoso:

- Yeelimita, o C4A3$, superior al 40%, en particular del 50 al 90%, preferiblemente del 60 al 70%, y

- Belita, o C2S, inferior al 40%, en particular del 5 al 30%, preferiblemente del 10 al 15%,

y por que la totalidad o al menos una parte de la mezcla de agregados es de origen vegetal.

Por mezcla hidraulica, se designa una composicion que se endurece y fragua en presencia de agua, por hidratacion de un aglutinante hidraulico mineral. En el ambito de la presente invencion, el aglutinante hidraulico mineral es una mezcla que comprende dos cementos distintos: cemento Portland y cemento sulfo-aluminoso.

La combinacion de estos dos tipos de cementos es importante, ya que cada cemento aporta un efecto particular. El cemento sulfo-aluminoso permite obtener un fraguado rapido y asf compensar los problemas de retraso de fraguado, pero tambien evitar que una parte demasiado elevada del agua necesaria para la hidratacion sea atrapada por los agregados vegetales. El cemento Portland permite asegurar las propiedades de resistencia a largo plazo del producto final asegurando el desarrollo de las propiedades mecanicas.

En la nomenclatura del cemento, la fase mineralogica Yeelimita se escribe C4A3$, y la Belita se escribe C2S. Esta porcion de Yeelimita es tfpica de un cemento sulfo-aluminoso, no puede tratarse de un cemento aluminoso.

Preferiblemente, la mezcla hidraulica segun la presente invencion no contiene aglutinantes minerales que pertenecen a las familias de los cementos sulfo-belfticos ni unos cementos aluminosos.

El termino agregados designa unas partfculas solidas no puzolanicas, es decir que no contribuyen al desarrollo de las resistencias mecanicas del material final. Se distinguen los agregados vegetales, procedentes de la biomasa, de los agregados minerales, extrafdos de canteras o de yacimientos. Los agregados minerales que tienen un diametro inferior a 4 mm se designan comunmente bajo el nombre de “arena”. Los agregados que tienen un diametro superior a 4 mm se designan comunmente bajo el nombre de “gravas”.

Por masa de agregados secos, se entiende la masa de los agregados tal como sena si los agregados se secaran en horno hasta una masa constante a fin de retirar cualquier agua absorbida.

El mortero y el hormigon son unos materiales endurecibles que tienen ambos una composicion cementosa segun la presente invencion, pero que se distinguen por el diametro de los agregados que los constituyen. Un hormigon contiene arena y grava, mientras que un mortero contiene solo arena.

El mortero y el hormigon son los productos finales obtenidos durante la realizacion de la presente invencion.

Una gran cantidad de agregados es interesante economicamente, ya que el coste de produccion de los agregados es poco elevado en comparacion con el de los cementos; sin embargo, una proporcion demasiado grande de agregados con respecto a los cementos afecta negativamente a la resistencia del material final. Preferiblemente, la relacion masica de la mezcla de agregados secos con respecto al aglutinante hidraulico mineral es superior o igual a 0,5, preferentemente inferior o igual a 3.

Los cementos Portland segun la presente invencion corresponden a todos los cementos que contiene un clinker de tipo Portland, es decir un clinker que contiene la fase mineralogica Alita, o C3S en la nomenclatura de cemento, en proporcion elevada. Por proporcion elevada se designa mas del 40%, en particular mas del 50%, preferiblemente mas del 60%, siendo los porcentajes expresados en masa de Alita con respecto a la masa de clinker Portland.

Este clinker Portland puede ser combinado con diferentes adiciones puzolanicas, tales como, en particular, las escorias de alto horno, las cenizas volantes, los humos de sflice, las puzolanas naturales, los esquistos calcinados, las arcillas calcinadas, las calizas trituradas, para dar los cementos compuestos que corresponden a las denominaciones CEM II; CEM III, CEM IV, CEM V bien conocidos por el experto en la materia. El clinker Portland mezclado a una baja proporcion (inferior o igual al 7% masico, generalmente inferior al 5% masico) de sulfato de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

calcio, por ejemplo yeso, da el cemento denominado CEM I.

Es asimismo posible obtener unos aglutinantes equivalentes combinando directamente un CEM I o un CEM II con una o varias adiciones puzolanicas tales como se ha ensenado anteriormente. Este tipo de aglutinantes equivalentes esta descrito en la normativa Europea EN 206-1.

En el ambito de la presente invencion, se pueden utilizar todos los cementos Portland CEM I a V con, eventualmente una o varias adiciones puzolanicas, pero los inventores tienen preferencia por los cementos de tipo CEM I y CEM II y los aglutinantes equivalentes obtenidos por combinacion de un CEM I o CEM II con una o varias adiciones puzolanicas, en particular los cementos cEm I y CEM II, mas particularmente por el cemento de tipo CEM I.

Segun un modo de realizacion ventajoso, la mezcla hidraulica segun la presente invencion se caracteriza por que la relacion masica entre el cemento Portland y el cemento sulfo-aluminoso esta comprendida entre 1 y 0,1, en particular entre 0,5 y 0,1, preferiblemente entre 0,33 y 0,1.

En efecto, conviene mantener un equilibrio entre los dos tipos de cementos a fin de combinar correctamente sus efectos propios. Los inventores han observado de manera inesperada, que una proporcion de cemento sulfo- aluminoso superior o igual al cemento Portland permite obtener los efectos buscados, a saber una hidratacion rapida del aglutinante en todo el material y unas propiedades mecanicas satisfactorias a largo plazo. Se obtienen unos resultados satisfactorios con una alta proporcion de aglutinante sulfo-aluminoso, pero se debe no obstante conservar una baja proporcion de cemento Portland so pena de ver disminuir las propiedades mecanicas a largo plazo.

Segun un modo de realizacion ventajoso, en la mezcla hidraulica, segun la presente invencion, la relacion masica entre agua y aglutinante hidraulico mineral es superior o igual a 0,7, y preferentemente comprendida entre 0,7 y 1,5, en particular entre 0,8 y 1,3, mas preferiblemente aun entre 0,9 y 1,1.

Conviene en efecto aportar suficiente agua para que las reacciones de hidratacion del aglutinante hidraulico mineral sean completas, teniendo en cuenta la absorcion de agua del agregado de origen vegetal. Esto explica la relacion agua/aglutinante que puede ser mas elevada en el ambito de la presente invencion que en un hormigon corriente, en el que es tradicionalmente del orden de 0,5. Sin embargo, una proporcion demasiado alta de agua podna comprometer las resistencias mecanicas del producto final.

Segun un modo de realizacion particularmente ventajoso de la presente invencion, el agregado de origen vegetal se selecciona entre unas fuentes tales como la madera, el canamo, el lino, el miscanto, el sorgo, la paja, la cascarilla del arroz, o una mezcla de estos, preferiblemente el agregado de origen vegetal proviene de la madera, del canamo, del miscanto, o una mezcla de estos.

Es posible considerar un tratamiento de las fibras vegetales utilizadas en el ambito de la presente invencion a fin de modificar sus propiedades mecanicas o qmmicas; por ejemplo, a fin de reducir la absorcion de agua, la liberacion de algunos compuestos qrnmicos, o tambien aumentar la adherencia del aglutinante hidraulico mineral sobre dichas fibras.

Los agregados de origen vegetal utilizados en el ambito de la presente invencion pueden tener cualquier forma, tales como bolitas, virutas, plaquetas o fibras. Generalmente, la forma de las fibras esta dictada por los procedimientos industriales de obtencion de dichas fibras. A tftulo de ejemplo, se pueden citar unas fibras alargadas mas o menos gruesas, con una longitud L y un grosor D (pudiendo L ser inferior o igual a 50 mm aproximadamente, aun mas preferiblemente inferior o igual a 30 mm, en particular inferior o igual a 20 mm, pudiendo la relacion L/D ser superior a 4, preferiblemente superior a 8).

Segun un modo de realizacion particular, la mezcla de agregados de la mezcla hidraulica objeto de la presente invencion comprende unos agregados de origen vegetal y unos agregados de origen mineral, estando la relacion masica en estado seco entre los agregados de origen vegetal y los agregados de origen mineral ventajosamente comprendida entre 0,1 y 0,6, en particular entre 0,2 y 0,5.

Preferentemente, la proporcion masica de los agregados de origen vegetal en la fraccion solida de dicha mezcla es ventajosamente superior al 10%, preferentemente superior al 12%, mas preferentemente superior al 14%.

La resistencia a la compresion del producto final depende en gran parte de la resistencia de los agregados que lo componen y del compactado. Si los agregados son fragiles, como por ejemplo unos agregados de origen vegetal, el producto final tiene el riesgo de no presentar una resistencia mecanica suficiente. Los agregados minerales ofrecen generalmente una resistencia satisfactoria, pero no presentan las propiedades de aislamiento, de ligereza, y el caracter renovable de los agregados de origen vegetal. El producto debe tambien ser compacto. Una mala compactacion dana lugar a vacfos de compactacion que debilitaran el producto final. Conviene por lo tanto encontrar un equilibrio justo entre estos dos tipos de agregados a fin de combinar sus propiedades ventajosas.

Sin embargo, en el ambito de un material final que no necesita una resistencia particularmente elevada, o en el caso

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

de un agregado de origen vegetal suficientemente resistente, es posible considerar una realizacion de la presente invencion con una mezcla de agregados compuesta exclusivamente de agregados de origen vegetal.

A fin de obtener un material final suficientemente resistente, se necesita una cantidad minima de aglutinante hidraulico mineral que asegure la cohesion entre los agregados, sin embargo, una cantidad demasiado elevada de aglutinante no presentana ningun interes economico debido al coste de produccion claramente mas elevado que los cementos que comprenden el aglutinante hidraulico. Segun un modo de realizacion ventajoso, la relacion masica entre los agregados de origen vegetal en estado seco y el aglutinante hidraulico mineral esta comprendida entre 0,3 y 0,7, en particular entre 0,4 y 0,6, preferiblemente entre 0,45 y 0,55.

El cemento sulfo-aluminoso permite un fraguado rapido de la mezcla hidraulica gracias a una cinetica de hidratacion rapida. Durante su hidratacion, el cemento sulfo-aluminoso entrara en competicion con los agregados de origen vegetal que absorban tambien el agua. Por lo tanto, es preferible que la mezcla segun la presente invencion contenga un mmimo de cemento sulfo-aluminoso con respecto al agregado de origen vegetal, a fin de asegurarse un fraguado hidraulico. Por el contrario, mas alla de un cierto lfmite, unas consideraciones de coste de los cementos y agregados hacen que no pueda ser mas ventajoso aumentar la proporcion de cemento sulfo-aluminoso. Segun un modo de realizacion ventajoso de la presente invencion, la relacion masica entre los agregados de origen vegetal en estado seco y el cemento sulfo-aluminoso esta comprendida entre 0,4 y 1,5, en particular entre 0,45 y 1,3, preferiblemente entre 0,5 y 1,1.

Segun otro modo de realizacion ventajoso, la mezcla hidraulica segun la presente invencion se caracteriza por que contiene uno o mas adyuvantes seleccionados entre los superplastificantes, los aceleradores de fraguado o de endurecimiento, los agentes viscosificantes, los incorporadores de aire.

La utilizacion de adyuvante permite controlar mas precisamente las caractensticas del producto final, pero tambien las propiedades reologicas de la mezcla hidraulica segun la presente invencion durante la realizacion. No obstante, es posible considerar una realizacion de la presente invencion con una composicion hidraulica que no contenga adyuvantes, por ejemplo por razones economicas.

Asimismo, es posible considerar una realizacion de la presente invencion con una composicion hidraulica que no contiene adyuvantes aceleradores de fraguado o de endurecimiento; en particular, unos aceleradores cuya composicion es a base de los productos siguientes: cloruro de calcio, formiato de calcio, nitrito de calcio, nitrato de calcio, tiocianato de calcio, tiosulfato de calcio, tiocianato de sodio, compuestos organicos de tipo alcanolamina tal como mono-, di- o tri-etanolamna, triisopropanolamina, nanopartfculas de C-S-H, resina de tipo EDTA (acido etilen- diamina-tetra-acetico).

En efecto, gracias a su cinetica de hidratacion rapida, el cemento sulfo-aluminoso puede cumplir esta funcion de acelerador de fraguado.

Segun un modo de realizacion alternativo, la presente invencion tiene tambien por objeto unos bloques de hormigon para la construccion obtenidos a partir de una mezcla hidraulica tal como se ha definido anteriormente. Por bloque de hormigon, se designa cualquier elemento de construccion producido, en particular en serie, a partir de una composicion hidraulica tal como la mezcla hidraulica objeto de la presente invencion. Mas precisamente, un bloque de hormigon segun la presente invencion puede designar un bloque de cemento, un adoqum, un cubo, una bovedilla o cualquier bloque o placa de cualquier dimension.

La presente invencion tiene tambien por objeto un procedimiento de preparacion de un hormigon o de un mortero con la ayuda de una mezcla hidraulica tal como se ha descrito anteriormente y caracterizado por que comprende las etapas sucesivas siguientes:

1) amasado de la mezcla de agregados para homogeneizarla,

2) humidificacion de la mezcla de agregados por adicion de una parte de agua,

3) adicion del aglutinante hidraulico mineral,

4) adicion del resto del agua y de eventuales adyuvantes.

Todas las etapas se realizan prosiguiendo el amasado. Sin embargo, es posible marcar unas pausas en el amasado entre dos etapas a fin de dejar la mezcla reposar antes de pasar a la etapa siguiente.

La segunda etapa es la humidificacion de la mezcla de agregados antes de la introduccion del aglutinante hidraulico mineral. Permite asegurar que el agregado de origen vegetal este saturado en agua y no llegue despues a perturbar la hidratacion del aglutinante hidraulico mineral. Esta etapa de humidificacion permite tambien una adhesion de las partfculas de dicho aglutinante hidraulico mineral en la superficie de los agregados. Ademas, el aglutinante hidraulico mineral que se adhiere a la superficie de los agregados de origen vegetal comienza a hidratarse recuperando asf

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

una parte del agua absorbida por el agregado de origen vegetal.

La absorcion de agua por los agregados de origen vegetal es nula o muy limitada durante la adicion de la porcion de agua en la cuarta etapa, ya que los agregados de origen vegetal estan ya suficientemente impregnados de agua. As^ el agua anadida en esta cuarta etapa esta disponible para la hidratacion del aglutinante hidraulico mineral.

El volumen de agua anadido durante la etapa 2) es superior o igual al 50% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.

El volumen de agua anadido durante la etapa 4) es inferior o igual al 50% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.

El volumen de agua anadido durante la etapa 4) es superior o igual al 10% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.

La presente invencion tiene tambien por objeto la utilizacion de una mezcla hidraulica tal como se ha descrito anteriormente, para la realizacion de un hormigon, o de un mortero, ligero, aislante, que contiene una parte de agregados de origen vegetal, y que tiene una resistencia a la compresion, a los 28 dfas, superior a 1,5 MPa, en particular superior a 2 MPa, preferiblemente superior a 3 MPa.

Por hormigon, o mortero, ligero, se designa un hormigon o un mortero cuya masa volumica seca a los 28 dfas es inferior a 1200 kg/m3, en particular inferior a 1000 kg/m3, preferiblemente inferior a 800 kg/m3.

Por hormigon, o mortero, aislante, se designa un hormigon o un mortero cuya conductividad termica es inferior a 0,30 W/m.K, en particular inferior a 0,25 W/m.K, preferiblemente inferior a 0,20 W/m.K.

En un modo de realizacion preferido, la presente invencion tiene por objeto la utilizacion de una mezcla hidraulica tal como se ha descrito anteriormente, para la realizacion de un elemento moldeado, en particular un bloque de construccion, caracterizado por un tiempo de desmoldeo comprendido entre 1 y 7 dfas y una resistencia a la compresion superior a 2 MPa a los 14 dfas.

Segun una variante, es posible acortar el tiempo de desmoldeo si, por ejemplo, la mezcla hidraulica se seca en horno. El tiempo de desmoldeo puede entonces estar comprendido en un intervalo seleccionado entre 1 a 24 horas, en particular 2 a 12 horas, preferiblemente 2 a 8 horas.

Segun otro modo de realizacion preferido, la presente invencion tiene por objeto la utilizacion de una mezcla hidraulica tal como se ha descrito anteriormente, para la realizacion de elementos moldeados tal como se han descrito anteriormente y caracterizados por una masa volumica seca, a los 28 dfas, inferior a 1200 kg/m3, en particular inferior a 1000 kg/m3, preferentemente inferior a 800 kg/m3.

Materiales y metodos

Materiales utilizados

Agregados vegetales

Los agregados vegetales son unos agregados Technichanvre® ref. C020 (comparMa Technichanvre - BP 3 - 29340 RIEC sur BELON) constituidos del 100% de argamiza. El agregado tiene una longitud de 20 a 25 mm, una masa volumica en estado seco de 110 kg/m3.

Agregados minerales

El agregado mineral utilizado en los ejemplos esta constituido de cuatro elementos que tienen unas fracciones granulometricas diferentes: un polvo de relleno Millisil C4 comercializado por la comparMa Sifraco (D10 = 177 |jm, D50 = 64 jm, D90 = 8,8 jm) y tres arenas comercializadas por la comparMa Palvadeau de granulometnas: 0 a 0,315 mm; 0,315 mm a 1 mm y 1 a 4 mm.

Las proporciones relativas (en masa) de estos cuatro elementos constitutivos del agregado mineral se indican en la tabla 1.

Tabla 1

Millisil C4: 7,9%

Palvadeau 0/0,315 mm: 14,4%

Palvadeau 0,315/1 mm: 13,6%

Palvadeau 1/4 mm: 64,1%

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Cementos

- el cemento de tipo Portland utilizado es un CEM I 52.5 R, que proviene de la fabrica de Couvrot (Francia).

- el cemento sulfoaluminoso utilizado proviene de la fabrica de Guardiaregia (Italia).

La tabla 2 agrupa las principales fases mineralogicas de estos cementos (% masicos).

Tabla 2

Fabrica de produccion: C3A C3S C2S SO3 C4A3$ C12A7 C$

Couvrot: 11 66 13 3,7 - - -

Guardiaregia: - - 10,4 - 64,2 2,4 2,9

El nombre de las diferentes fases mineralogicas se recuerda a continuacion:

C3A: Aluminato tricalcico 3CaO, AI2O3 o Ca3Al2O6 C3S: Silicato tricalcico (Alita) 3CaO, SiO2 o Ca3SiO5 C2S: Silicato bicalcico (Belita) 2CaO, SiO2 o Ca2SiO4 SO3: Azufre

C4A3$: Sulfoaluminato de calcio (Yeelimita) Ca4(AlO2)6SO4 C12A7: Dodecacalcio hepta-aluminato 12CaO,7Al2O3 C$: Anhidrita CaSO4 Metodo

Todos los ensayos se han realizado a 20+2°C, segun el protocolo siguiente:

El conjunto de los constituyentes se pesa previamente al amasado.

Un mezclador de tipo panadero se utiliza para la preparacion del amasado.

Las fases de introduccion y de mezcla son las siguientes:

- introduccion de la arena y de las fibras vegetales.

- introduccion del agua de pre-humidificacion.

- mezcla durante 1 minuto.

- parada del amasado y reposo de los agregados y de las fibras empapadas durante 10 minutos.

- introduccion de los cementos.

- amasado durante 3 minutos que comprende las fases siguientes:

-30 s de amasado “en seco” de los cementos y de los materiales pre-humidificados,

- adicion del agua restante durante aproximadamente 30s,

- amasado despues de la adicion del agua durante 2 minutos.

Los ensayos de caracterizaciones se realizan despues sobre estos morteros.

Caracterizaciones

Ensayos de resistencia a la compresion sobre probetas cubicas de 10 cm de arista segun la normativa NF EN 12390-3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Las probetas son confeccionadas a 20+2°C. Se conservan en sus moldes con aire hasta que su resistencia permita el desmoldeo (entre 24h y 96h generalmente). Las probetas se desmoldean entonces y despues se conservan en agua a temperatura de 20+2°C hasta el momento del ensayo.

Las resistencias a la compresion (Rc) se indican en MPa (o N/mm2), a 14, 28 u 84 dfas, despues del final del amasado de la muestra.

Masas volumicas

La masa volumica de la mezcla hidraulica en estado fresco en kg/m3 se mide segun la normativa NF EN 12350-6 en un recipiente de 8 l de volumen: por “en estado fresco” se entiende al final del amasado con agua, antes del principio del fraguado.

Las masas volumicas del hormigon o del mortero se miden en kg/m3, en estado endurecido, antes del secado y en estado seco:

Por “antes del secado” se entiende la muestra tal cual, escurrida en superficie para retirar el agua.

Por “en estado seco” se entiende el estado obtenido por un secado en horno de 80 + 5°C, hasta la masa constante. La masa se considera constante cuando dos pesadas sucesivas realizadas a 24h de diferencia, con conservacion en el horno, no difieren de mas del 0,05% entre sf (despues del enfriamiento a 20+2°C durante al menos 3h antes de la pesada).

Asentamiento

El asentamiento se mide con el cono de Abrams segun la normativa NF EN 12350-2. Lo valores de asentamiento se indican en milfmetros.

Ejemplos

Ejemplos 1 a 3

Las muestras n° 1, 2 y 3 (presentadas en la tabla 3) son unos ejemplos de composiciones que no contienen agregados minerales, es decir unas composiciones cuya totalidad de los agregados esta constituida de agregados de origen vegetal.

La relacion masica entre la mezcla de agregados (agregado unicamente vegetal en el caso de las muestras 1 a 3) y el aglutinante mineral (cemento Portland mas cemento sulfo-aluminoso) es de 0,55.

Las proporciones de los diferentes constituyentes de estas muestras son indicadas en la tabla 3.

Tabla 3

Muestra: N°1 N°2 N°3

Agregado vegetal: 110 kg 110 kg 110 kg

Agregado mineral: 0 kg 0 kg 0 kg

Cemento Portland: 100 kg 50 kg 20 kg

Cemento Sulfo-aluminoso: 100 kg 150 kg 180 kg

Agua: 200 kg 200 kg 200 kg

En las muestras n° 1, 2 y 3 (presentadas en la tabla 3), la masa total de aglutinante hidraulico sigue siendo identica, pero las proporciones de los cementos Portland y sulfo-aluminosos vanan.

Las caractensticas mecanicas de las muestras 1 a 3 se indican en la tabla 4.

Tabla 4

Muestra: N°1 N°2 N°3

Rc 14 dfas: 1,2 MPa 1,4 MPa 1,6 MPa

Rc 28 dfas: 1,6 MPa 1,9 MPa -

Rc 84 dfas: - - 2,8 MPa

Masa volumica en el estado fresco: 745 kg/m3 718 kg/m3 756 kg/m3

Masa vol. antes del secado (14 dfas): 595 kg/m3 707 kg/m3 697 kg/m3

Masa vol. antes del secado (28 dfas): 594 kg/m3 644 kg/m3 592 kg/m3

Masa vol. seco (14 dfas): 457 kg/m3 475 kg/m3 500 kg/m3

5

10

15

20

25

30

35

40

Muestra: N°1 N°2 N°3

Masa vol. seco (28 dfas): 468 kg/m3 500 kg/m3 499 kg/m3

Asentamiento: 0 mm 0 mm 10 mm

Se observa que las resistencias a la compresion aumentan cuando la proporcion de cemento sulfo-aluminoso aumenta.

Ejemplos 4 a 6

Las muestras n° 4, 5 y 6 (presentadas en la tabla 5) son unos ejemplos de composiciones que contienen 208,5 kg de agregados minerales, la relacion masica entre los agregados de origen vegetal y los agregados de origen mineral es de 0,48.

La relacion masica entre la mezcla de agregados (vegetal mas mineral) y el aglutinante mineral (cemento de Portland mas cemento sulfo-aluminoso) es de 1,54.

Las proporciones de los diferentes constituyentes de estas muestras se indican en la tabla 5.

Tabla 5

Muestra: N°4 N°5 N°6

Agregado vegetal: 100 kg 100 kg 100 kg

Agregados minerales: 208,5 kg 208,5 kg 208,5 kg

Cemento Portland: 100 kg 50 kg 20 kg

Cemento Sulfo-aluminoso: 100 kg 150 kg 180 kg

Agua: 210 kg 190 kg 190 kg

En las muestras n° 4, 5 y 6 (presentadas en la tabla 5), la masa total de aglutinante hidraulico permanece identica, pero las proporciones de los cementos Portland y sulfo-aluminosos vanan. Las caractensticas mecanicas de las muestras 4 a 6 se indican en la tabla 6.

Tabla 6

Muestra: N°4 N°5 N°6

Rc 14 dfas: 2,4 MPa 2,2 MPa 1,3 MPa

Rc 28 dfas: 3 MPa 3,4 MPa -

Rc 84 dfas: - - 2,7 MPa

Masa volumica en el estado fresco: 1084 kg/m3 1001 kg/m3 907 kg/m3

Masa vol. antes del secado (14 i): 964 kg/m3 977 kg/m3 872 kg/m3

Masa vol. antes del secado (28 j): - 887 kg/m3 779 kg/m3

Masa vol. seco (14 dfas): 818 kg/m3 773 kg/m3 687 kg/m3

Masa vol. seco (28 dfas): 787 kg/m3 766 kg/m3 696 kg/m3

Asentamiento: 5 mm 0 mm 0 mm

Se observa que las resistencias son sustancialmente las mismas para unas relaciones masicas entre cementos Portland y sulfo-aluminosos de 0,5 y 0,75 (muestras 4 y 5 respectivamente); pero disminuyen cuando la relacion masica entre cementos Portland y sulfo-aluminosos aumenta a 0,9 (muestra 6).

Ejemplos 7 a 9

Las muestras n° 7, 8 y 9 (tabla 7) son unos ejemplos de composiciones que contienen 417,4 kg de agregados minerales, la relacion masica entre los agregados de origen vegetal y los agregados de origen mineral es de 0,22.

La relacion masica entre la mezcla de agregados (vegetal mas mineral) y el aglutinante mineral (cemento Portland mas cemento sulfo-aluminoso) es de 2,54.

Las proporciones de los diferentes constituyentes de estas muestras se indican en la tabla 7.

Tabla 7

Muestra: N°7 N°8 N°9

Agregado vegetal: 90 kg 90 kg 90 kg

Agregados minerals: 417,4 kg 417,4 kg 417,4 kg

Cemento Portland: 100 kg 50 kg 20 kg

Muestra: N°7 N°8 N°9

Cemento Sulfo-aluminoso: 100 kg 150 kg 180 kg

Agua: 200 kg 180 kg 180 kg

En las muestras n° 7, 8 y 9 (tabla 7), la masa total de aglutinante hidraulico permanece identica, pero las proporciones de los cementos Portland y sulfo-aluminosos vanan.

5 Las caractensticas mecanicas de las muestras 7 a 9 se indican en la tabla 8.

Tabla 8

Muestra: N°7 N°8 N°9

Rc 14 dfas: 2,4 MPa 3 MPa 1,8 MPa

Rc 28 dfas: 2,5 MPa - -

Rc 84 dfas: - 5,2 MPa 4,6 MPa

Masa volumica en el estado fresco: 1281 kg/m3 1249 kg/m3 1214 kg/m3

Masa vol. antes del secado (14 i): 1241 kg/m3 1184 kg/m3 1140 kg/m3

Masa vol. antes del secado (28 i): 1201 kg/m3 1091 kg/m3 1086 kg/m3

Masa vol. seco (14 dfas): 1010 kg/m3 1033 kg/m3 961 kg/m3

Masa vol. seco (28 dfas): 1000 kg/m3 1019 kg/m3 988 kg/m3

Asentamiento: 0 mm 10 mm 0 mm

10 Se observa que la muestra que presenta las resistencias a la compresion mas ventajosas es la muestra 8, es decir una relacion masica entre cementos Portland y sulfo-aluminosos de 0,75.

Los rendimientos mecanicos de resistencia a la compresion de un material constituido de agregados vegetales y minerales parecen conocer un maximo cuando la relacion masica entre cementos Portland y sulfo-aluminoso se 15 situa entre 0,5 y 0,9.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Mezcla hidraulica para la obtencion de hormigon o mortero, que contiene un aglutinante hidraulico mineral, una mezcla de agregados y agua,

caracterizada por que dicho aglutinante hidraulico mineral es una mezcla que comprende cemento Portland y cemento sulfo-aluminoso, conteniendo el cemento sulfo-aluminoso las fases mineralogicas siguientes, expresadas en porcentajes masicos con respecto a la masa total del aglutinante sulfo-aluminoso:

- Yeelimita, o C4A3$, superior al 40%, en particular del 50 al 90%, preferiblemente del 60 al 70%, y

- Belita, o C2S, inferior al 40%, en particular del 5 al 30%, preferiblemente del 10 al 15%,

y por que la totalidad o al menos una parte de la mezcla de agregados es de origen vegetal.
2. Mezcla hidraulica segun la reivindicacion 1,

caracterizada por que la relacion masica entre el cemento Portland y el cemento sulfo-aluminoso esta comprendida entre 1 y 0,1, en particular entre 0,5 y 0,1, preferiblemente entre 0,33 y 0,1.
3. Mezcla hidraulica segun una de las reivindicaciones 1 o 2,

caracterizada por que la relacion masica del agua con respecto al aglutinante hidraulico mineral es superior o igual a 0,7.
4. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relacion masica entre agua y aglutinante hidraulico mineral esta comprendida entre 0,7 y 1,5, en particular entre 0,8 y 1,3, preferiblemente entre 0,9 y 1,1.
5. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la mezcla de agregados comprende unos agregados de origen vegetal y unos agregados de origen mineral, estando la relacion masica en el estado seco entre los agregados de origen vegetal y los agregados de origen mineral comprendida entre 0,1 y 0,6, en particular entre 0,2 y 0,5.
6. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la proporcion masica de los agregados de origen vegetal en la fraccion solida de dicha mezcla es ventajosamente superior al 10%, preferentemente superior al 12%, mas preferentemente superior al 14%.
7. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el agregado de origen vegetal se selecciona entre unas fuentes tales como la madera, el canamo, el lino, el miscanto, el sorgo, la paja, la cascarilla del arroz, o una mezcla de estos, preferiblemente el agregado de origen vegetal proviene de la madera, del canamo, del miscanto, o una mezcla de estos.
8. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relacion masica de la mezcla de agregados secos con respecto al aglutinante hidraulico mineral es superior o igual a 0,5, y preferentemente inferior o igual a 3.
9. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relacion masica entre los agregados de origen vegetal en el estado seco y el aglutinante hidraulico mineral esta comprendida entre 0,3 y 0,7, en particular entre 0,4 y 0,6, preferiblemente entre 0,45 y 0,55.
10. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la relacion masica entre los agregados de origen vegetal en el estado seco y el cemento sulfo-aluminoso esta comprendida entre 0,4 y 1,5, en particular entre 0,45 y 1,3, preferiblemente entre 0,5 y 1,1.
11. Mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que contiene uno o varios adyuvantes seleccionados entre los superplastificantes, los aceleradores de fraguado o de endurecimiento, los agentes viscosificantes, los incorporadores de aire.
12. Bloque de hormigon para la construccion obtenido a partir de una mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
13. Procedimiento de preparacion de un hormigon o de un mortero con la ayuda de una mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,

caracterizado por que comprende las etapas sucesivas siguientes:

5

10

15

20

25

30

1) amasado de la mezcla de agregados para homogeneizarla,

2) humidificacion de la mezcla de agregados por adicion de una parte de agua,

3) adicion de un aglutinante hidraulico mineral,

4) adicion del resto del agua y eventuales adyuvantes.
14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado por que el volumen de agua anadido durante la etapa 2) es superior o igual al 50% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.
15. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado por que el volumen de agua anadido durante la etapa 4) es inferior o igual al 50% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.
16. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 15, caracterizado por que el volumen de agua anadido durante la etapa 4) es superior o igual al 10% del volumen total de agua introducido durante el procedimiento.
17. Utilizacion de una mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para la realizacion de un hormigon, o de un mortero, ligero, aislante, que contiene una parte de agregados de origen vegetal, y que tiene una resistencia a la compresion, a los 28 dfas, superior a 1,5 MPa, en particular superior a 2 MPa, preferiblemente superior a 3 MPa.
18. Utilizacion de una mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para la realizacion de un elemento moldeado, en particular un bloque de construccion, caracterizado por un tiempo de desmoldeo comprendido entre 1 y 7 dfas y una resistencia a la compresion superior a 2 MPa a los 14 dfas.
19. Utilizacion de una mezcla hidraulica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para la realizacion de elementos moldeados, caracterizados por una masa volumica seca, a los 28 dfas, inferior a 1200 kg/m3, en particular inferior a 1000 kg/m3, preferiblemente inferior a 800 kg/m3.