ES2686686T3 - Aglutinantes cementosos, activadores y métodos para fabricar hormigón - Google Patents

Abstract

Aglutinante cementoso que consiste en al menos un 90 % en peso de un material hidráulicamente activo que no es OPC que comprende escoria granulada molida de alto horno (GGBS), ceniza de combustible pulverizada (PFA) o una mezcla de GGBS y PFA, más de un 0,1 % y menos de un 9,5 % en peso de un activador, que es CaO o cal, y un superplastificante.

Description

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DESCRIPCION

Aglutinantes cementosos, activadores y métodos para fabricar hormigón

La invención se refiere a composiciones de activador para la combinación con materiales hidráulicamente activos (o, más correctamente, implícita e hidráulicamente activos) que no son OPC tales como escoria granulada molida de alto horno (GGBS) para formar aglutinantes cementosos, a métodos de formación de aglutinantes cementosos, y a métodos de formación de hormigones, morteros, lechadas y materiales para enlucir. La invención también se refiere a aglutinantes cementosos que no contienen OPC y a hormigones, morteros, lechadas y materiales para enlucir que no contienen OPC.

Antecedentes

Los hormigones y otros materiales relacionados tales como morteros, lechadas y materiales para enlucir están formados por lo general por la combinación de un material de agregado, tal como arena o grava, con un aglutinante cementoso (cemento). El cemento más habitual usado en el mundo en la actualidad es el cemento Pórtland normal (OPC). El OPC es un material finamente molido que contiene al menos dos terceras partes en masa de fases de silicato de calcio, estando compuesta la mayoría del resto por fases basadas en aluminio, hierro y magnesio. Cuando una mezcla de OPC y un agregado se combina además con agua, se produce una reacción de hidratación y la mezcla solidifica.

El OPC tiene numerosos beneficios como aglutinante en hormigones y materiales relacionados. Los hormigones producidos usando OPC son rápidos de fraguar y curar hasta una resistencia a la compresión elevada. Las materias primas para la fabricación de OPC están fácilmente disponibles y el propio cemento es relativamente barato. Otros materiales cementosos, tales como puzolanas o escorias de alto horno, pueden producir estructuras con resistencia final o durabilidad medioambiental, pero el fraguado y el curado de tales materiales tiende a ser inferior en comparación con los materiales basados en OPC. De ese modo, las composiciones de cemento convencionales comprenden una proporción de OPC incluso si también se usan otros materiales cementosos.

En los últimos años, el impacto medioambiental de diversos procesos industriales ha llegado a ser una gran preocupación global. La producción de OPC es un proceso que consume altas cantidades de energía que implica que se calienten diversas materias primas en un horno a temperaturas mayores de 1500 °C, se enfríen, y a continuación se muelan hasta un polvo fino. Se estima que se libera aproximadamente 1 tonelada de dióxido de carbono como resultado de las reacciones químicas que se producen durante el calentamiento y debido a la combustión de materiales combustibles (1,6 GJ/tonelada), por cada tonelada de OPC producida.

Un material cementoso que se usa a menudo para reemplazar una parte de OPC en los hormigones es escoria granulada molida de alto horno (GGBS). GGBS se puede describir como un material implícita e hidráulicamente activo que no es OPC. Cuando se extrae el hierro del mineral de hierro en un alto horno, entonces está disponible el producto no metálico que consiste básicamente en silicatos y aluminosilicatos de calcio para formar un material aglutinante cementoso. En la producción de hierro, se carga de forma continua un alto horno desde la parte inferior con óxido de hierro (microgránulos de mineral, polvo de canales de gases aglomerado, etc.) y una piedra fundente que comprende caliza y dolomita junto con combustible para coque. Se obtienen dos productos del horno; hierro fundido que se recoge como una mezcla en el fondo del horno y escoria de alto horno de hierro líquida que flota sobre la mezcla de hierro. Ambos productos se retiran periódicamente del horno a temperaturas de aproximadamente 1500 °C.

Para maximizar el potencial hidráulico de GGBS, la escoria fundida se debe enfriar rápidamente a medida que abandona el alto horno. El enfriamiento repentino o enfriamiento rápido minimiza la cristalización y convierte la escoria fundida en gránulos de tamaño de agregado vítreos finos que tienen dimensiones generalmente menores que 5 mm. Estos gránulos de escoria se muelen a continuación hasta un polvo fino para formar el GGBS. Dado que GGBS es un producto secundario de la industria del hierro, tiene una huella de carbono mucho menor que el OPC (es decir, 0,055 toneladas de CO2 por tonelada de GGBS frente a ~1 tonelada de CO2 por tonelada de OPC). De ese modo, la cantidad de dióxido de carbono liberada por tonelada de hormigón se puede reducir si se usa una proporción de GGBS junto con OPC como aglutinante. Por lo general, GGBS no puede reemplazar más de un 70 % del peso de OPC para formar un aglutinante viable para un hormigón o mortero. Sería deseable eliminar el OPC por completo, pero GGBS requiere un activador con el fin de funcionar como material hidráulico.

El uso de GGBS como material cementoso se conoce desde hace muchos años y ya aparece en la fecha de 1774 cuando Loriot preparó un mortero usando GGBS en combinación con cal apagada. La cal apagada se usó como activador. Aunque los aglutinantes cementosos formados a partir de GGBS activada con cal pueden tener propiedades útiles, los tiempos de fraguado y los tiempos para ganar resistencia son mayores en comparación con un equivalente de OPC.

Por lo tanto, se conoce el uso de GGBS junto con estimulantes químicos tales como álcalis, pero la comprensión del experto en la materia es que tales hormigones tienen limitaciones en lo que respecta a los tiempos de fraguado, la

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resistencia y la respuesta a la temperatura. Esto ha evitado su adopción extendida. Los hormigones se especifican y se usan de acuerdo con estándares nacionales, códigos, etc. establecidos. Aunque tales documentos pueden reconocer los hormigones basados en GGBS, no están en la vanguardia de uso. Los hormigones de OPC tienen un uso ampliamente extendido, son competitivos y funcionalmente adecuados.

La comprensión, o los prejuicios, actuales de los expertos en la materia son que cuanto mayor es el contenido de GGBS más limitadas están las propiedades mecánicas de los hormigones resultantes, incluso usando OPC como el activador para GGBS. Además, los hormigones tienen que satisfacer ciertos estándares, por ejemplo, en el Reino Unido, BS 4246 donde se tienen que conseguir resistencias mínimas frente al tiempo. De ese modo, a pesar de su impacto medioambiental, se continúa usando OPC.

El documento de Patente GB813084 divulgada un aglutinante cementoso que comprende un 94 % de GGBS y un 2 % de cal (hidratada). Este documento enseña que para que el activador sea eficaz con pequeñas cantidades de cal se tiene que usar con sulfato de sodio. Si no se usa sulfato de sodio, entonces la cantidad de cal requerida aumenta mucho más allá de lo que se define en la presente solicitud.

Sumario de la invención

En sus diversos aspectos, la invención proporciona: un aglutinante cementoso; un método de formación de un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir; un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir; y el uso de una composición de activador en combinación con materiales hidráulicamente activos que comprenden escoria granulada molida de alto horno (GGBS) y/o ceniza de combustible pulverizada (PFA) para formar un aglutinante cementoso, como se define en las reivindicaciones independientes anexas a las que se debería hacer referencia en este momento. Las características preferentes o ventajosas de los diversos aspectos de la invención se exponen en las subrreivindicaciones dependientes.

Se conoce de la técnica anterior, tal como en Loriot mencionado anteriormente, y en el documento de solicitud de Patente WO 03/070657, combinar GGBS y cal para formar un aglutinante cementoso. El documento de Patente WO 03/070657 describe principalmente el uso de yeso como material hidráulicamente activo pero da, a modo de comparación, resultados de un experimento que usa un 10% de cal como activador mezclado con un 90% de GGBS para formar un aglutinante cementoso. Los valores medidos para la resistencia de esta mezcla (aglutinante) después de 0, 2, 7, 28 y 33 se exponen en la Tabla II del documento de Patente WO 03/070657, y son mucho menores que para cualquiera de los aglutinantes que se describen en el documento de Patente WO 03/070657 que incorporan yeso. De ese modo, esta técnica anterior refuerza la opinión de que se debe usar más de un 10 % de cal como activador en GGBS para conseguir una resistencia aceptable en un tiempo aceptable.

Por lo tanto, en la técnica anterior se ha usado una alta proporción de cal (mayor de un 10% en peso), y un hormigón preparado usando tal aglutinante tiene una resistencia inicial baja y un tiempo de fraguado bajo. Durante los experimentos para descubrir un activador adecuado para combinar con GGBS para formar un aglutinante cementoso viable, los presentes inventores probaron combinar GGBS con un 10 % en peso de cal hidratada. Las propiedades de los cubos de hormigón producidos con este aglutinante fueron aceptables, pero el tiempo de fraguado fue indeseablemente prolongado. El tiempo de fraguado, o el tiempo para fraguar, es una medida estándar para los hormigones y morteros y se define mediante un punto en el tiempo en el que la resistencia a la penetración alcanza ciertos valores. Las composiciones de hormigón se pueden definir en términos de tiempos de fraguado iniciales y tiempos de fraguado finales. Los tiempos de fraguado pueden variar dependiendo de la temperatura. Los presentes inventores han determinado ahora que se pueden preparar hormigones mejorados usando un aglutinante cementoso de acuerdo con la reivindicación 1. Un tipo particularmente preferente de superplastificante para su uso en el presente aspecto de la invención es un dispersante basado en policarboxilato éter (PCE).

Los dispersantes, también denominados reductores de agua o plastificantes o fluidificantes, son materiales o compuestos añadidos a los aglutinantes para reducir la proporción agua/aglutinante requerida, y un superplastificante (o un reductor de agua de intervalo amplio), tal como un PCE, es un dispersante particularmente eficaz. Un superplastificante tal como un PCE puede ser capaz de reducir la proporción agua/aglutinante, con respecto a una muestra de control de aglutinante que da un rendimiento adecuado usando solo agua, en más de un 15% o un 25% sin reducir la trabajabilidad del aglutinante antes de fraguado. En el presente documento, los superplastificantes, incluyendo los PCE, también se denominan fluidificantes o fluidificantes extremos.

En otras palabras, un dispersante o fluidificante es una mezcla de hormigón que consigue un nivel de trabajabilidad de hormigón dado con un contenido de agua sustancialmente inferior cuando se compara con el caso donde no se usa la mezcla. Preferentemente, el dispersante o fluidificante que se usa en los aspectos de la presente invención puede ser capaz de reducir el contenido de agua en al menos un 30 %. Un ejemplo puede ser un superplastificante basado en policarboxilato éter como se ha descrito anteriormente. Es preferente que el fluidificante sea un superfluidificante o un superplastificante o un reductor de agua de intervalo amplio.

La implementación también proporciona el uso de una composición de activador que comprende, o consiste en, el CaO y el superplastificante o pCe, para mezclar con el material hidráulicamente activo. La composición de activador

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es una composición, preferentemente en polvo o en forma de polvo, que se puede mezclar con un material hidráulicamente activo y otros componentes tales como agua, y opcionalmente un fluidificante (que puede ser un fluidificante adicional, además de cualquier superplastificante en la composición de activador), para formar un aglutinante.

Los PCE están disponibles en forma de polvo o líquido. Cualquiera de los dos puede ser utilizable en las realizaciones de la invención pero se usaría preferentemente una forma en polvo de PCE si se combina con CaO (también habitualmente en forma de polvo) para formar un activador. Si se usa PCE en forma líquida, entonces el activador puede comprender el CaO y el PCE se puede añadir por separado en la mezcla del aglutinante.

La composición de activador puede comprender o no comprender materiales distintos del CaO y/o el superplastificante tal como ceniza de combustible pulverizada (PFA), preferentemente PFA superfina, y/o microsílice, como se describe con mayor detalle posteriormente. La composición de aglutinante resultante también puede comprender por lo tanto estos materiales.

La comprensión de los inventores es que cuando se usa un activador que comprende CaO sin la adición de un superplastificante, o PCE, y en particular cuando el aglutinante comprende menos de un 10%, o menos de un 9,5 %, de CaO, se forman productos de hidratación en el sistema. Pero, en un momento temprano (es decir, en 7-14 días) la extensión en que se forman es limitada y también lo es, por lo tanto, la formación de la red que proporciona resistencia bien ramificada de tales productos de hidratación. Por lo tanto, la resistencia a la compresión conseguida puede ser insuficiente, o se puede formar de forma insuficientemente rápida, para aplicaciones prácticas. Los inventores han descubierto que este problema se puede solucionar mediante el uso de un dispersante o fluidificante (tal como un superplastificante o un PCE) que permite la reducción de la cantidad de agua de mezcla usada.

El conocimiento actual clasifica los fluidificantes como mezclas de dispersión que, después de adsorción sobre las superficies de los granos de cemento, repelen los granos entre sí debido a las propiedades químicas intrínsecas de las mezclas, causando una defloculación y aumentando considerablemente la fluidez de la mezcla en su conjunto. Por lo tanto, permiten el uso de cantidades más pequeñas de agua en un aglutinante para conseguir las mismas propiedades reológicas. Además, los granos individuales están más expuestos al agua y se hidratan con mayor rapidez y, debido a la acción de repulsión, la fluidez de la mezcla se mejora en gran medida. Otro efecto reconocido en la actualidad de los fluidificantes es el hecho de que mediante la reducción del contenido de agua, la cantidad de agua libre (la que no se usa mediante la hidratación y que por lo tanto crea vacíos) en el hormigón endurecido se reduce, lo que da como resultado la reducción de la porosidad. Los inventores consideran (aunque esto no es cierto en la actualidad y no limita la presente invención) que la adición de un PCE reduce las distancias entre las partículas, lo que permite la formación temprana de enlaces químicos entre los productos de hidratación.

El fluidificante (superplastificante) en el sistema se puede introducir en forma de polvo de líquido o en una forma combinada. En caso de la primera, se puede mezclar previamente con los otros componentes sólidos, que se proporcionan opcionalmente en forma de un componente de la composición de activador para formar el aglutinante. En el caso del último, el fluidificante líquido se puede añadir durante la formación de lote del hormigón (o aglutinante). En el caso de que se usen ambas formas, la forma sólida puede ser parte del aglutinante y la forma líquida se puede añadir durante el proceso de formación de lotes.

El aglutinante resultante se puede mezclar a continuación con agregados de una forma convencional para producir hormigón (o se puede usar para producir otros productos tales como morteros, lechadas y materiales para enlucir).

El sistema puede diferir de forma ventajosa de los sistemas que no son OPC de la técnica anterior en la forma en que consigue un desarrollo de resistencia mucho más rápidamente así como la magnitud de la resistencia en un periodo de tiempo dado, incluso cuando se compara con las mezclas convencionales basadas en OPC con un contenido similar de GGBS. Además, los experimentos de los inventores indican que el hormigón resultante puede exhibir de forma ventajosa una resistencia mejorada a ataques de ácido y sulfato, y una resistencia mejorada a la penetración de ion cloruro. El color del sistema, si es de importancia, se puede ajustar a medida para la necesidad requerida desde un color blanquecino a un color gris oscuro.

El efecto ventajoso de los superplastificantes, y en particular de los PCE, en combinación con un activador alcalino para aglutinantes que no son OPC es particularmente sorprendente dado que la comprensión actual de los expertos en la materia es que los superplastificantes no son eficaces, o están desnaturalizados, en tales condiciones alcalinas. En aglutinantes que no son OPC, por ejemplo basados en GGBS, con el fin de generar rápidamente la resistencia adecuada, se han usado por lo general activadores fuertemente alcalinos tales como NaOH. Se conoce que tales activadores dañan, o desnaturalizan, los superplastificantes tales como los PCE. Los inventores han solucionado este problema mediante el uso de un activador menos fuertemente alcalino, CaO. CaO por sí mismo puede ser menos eficaz que NaOH como activador, por ejemplo, para GGBS. Pero la solución sorprendente de los inventores a este problema se basa en su reconocimiento de que la adición de un superplastificante no solo afecta a la cantidad de agua requerida para un aglutinante, y a sus propiedades reológicas, sino también a la velocidad de formación de resistencia en un material hidráulicamente activo. El uso de un activador de álcali menos alcalino, y menos eficaz (es decir, CaO en lugar de NaOH) es a primera vista un paso atrás, pero la menor alcalinidad permite

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el uso de un superplastificante, y en particular un PCE, que sorprendentemente permite que CaO llegue a ser un activador más eficaz que NaOH u otros activadores más fuertemente alcalinos.

En la descripción anterior, la invención se describe principalmente en el contexto de GGBS como el material hidráulicamente activo, o implícita e hidráulicamente activo. Sin embargo, los inventores han descubierto que los aglutinantes y otros productos que realizan la invención pueden comprender PFA, o pueden comprender una mezcla de GGBS y PFA, o (en realizaciones menos preferentes) mezclas de GGBS, PFA y/o materiales tales como otros puzolanos adecuados o tales como materiales inertes (por ejemplo, cargas). Se puede usar un 100 % de GGBS o un 100 % de PFA, o cualquier mezcla entre las dos, pero los inventores han descubierto que el GGBS mezclado con entre un 20 % y un 60 %, o preferentemente entre un 30 % y un 50 % o entre un 35 % y un 45 %, de PFA da un aglutinante eficaz con niveles de resistencia particularmente buenos. La mezcla preferente de los inventores para maximizar la resistencia es GGBS:PFA en una proporción de aproximadamente 60:40 o 55:40 en peso.

Dondequiera que sea apropiado, la referencia en el presente documento a realizaciones de la invención que describen el uso de GGBS, se debería interpretar por lo tanto que incluye, o incorpora, GGBS, PFA, y/o las mezclas que se han descrito anteriormente.

En realizaciones preferentes, la invención puede proporcionar de ese modo cualquier método o material para implementar la formación o el uso de un aglutinante que comprende; un material implícita e hidráulicamente activo que comprende un material seleccionado entre el grupo que consiste en GGBS, PFA, y las mezclas de GGBS y PFA: menos de un 9,5 % de CaO o cal; y un superplastificante, preferentemente un PCE. El aglutinante puede ser utilizable, por ejemplo, para un hormigón, un mortero, una lechada, o un material para enlucir.

En una realización, una composición de activador que comprende el CaO o la cal y el superplastificante se puede mezclar con el material implícita e hidráulicamente activo. Alternativamente, una composición de activador puede comprender solo CaO o cal, y el superplastificante se puede añadir por separado.

Preferentemente, el método produce un aglutinante que comprende más de un 0,5 %, un 1 % o un 2 % y menos de un 5 % o un 4 % de CaO o cal (en peso), y de forma particularmente preferente aproximadamente un 3 %. Preferentemente, el método produce un aglutinante que comprende más de un 0,25 % o un 0,35 % o un 0,5 %, y/o menos de un 1 % o un 2 % de superplastificante o PCE, en peso.

De forma particularmente preferente, para un superplastificante o un PCE en forma de polvo el método produce un aglutinante que comprende más de un 0,25 % o un 0,35 %, y/o menos de un 0,75 % o un 1 % de superplastificante o PCE, y de forma particularmente preferente un 0,5 %, en peso.

De forma particularmente preferente, para un superplastificante o un PCE en forma líquida el método produce un aglutinante que comprende más de un 0,5 % y/o menos de un 2 % de superplastificante o PCE, en peso.

Preferentemente, el resto del peso del aglutinante, distinto del CaO o la cal y el superplastificante o el PCE, consiste en el material implícita e hidráulicamente activo. El material implícita e hidráulicamente activo comprende preferentemente GGBS, PFA o una mezcla de GGBS y PFA como se ha descrito anteriormente, y comprende preferentemente solo este material, pero puede comprender otros materiales que son inertes o son otros materiales puzolánicos. Sin embargo, el GGBS, el PFA o la mezcla de GGBS y PFA componen preferentemente más de un 50 %, un 70 %, un 80 % o un 90 % del peso del componente hidráulicamente activo del aglutinante (es decir, del resto del peso del aglutinante, distinto del CaO o la cal y los superplastificantes o el PCE).

Las referencias en el presente documento a la cantidad de GGBS, o de GGBS y/o PFA, en un aglutinante u otro producto se deberían interpretar sobre esta base. Por ejemplo, una referencia a un aglutinante que comprende una cierta cantidad de GGBS incluye por lo tanto una referencia a un aglutinante que comprende esa cantidad de un material hidráulicamente activo que consiste en una mezcla de al menos un 50 %, un 70 %, un 80 % de GGBS con materiales inertes o puzolánicos como se ha descrito anteriormente.

Diversos aspectos de la invención

En un primer aspecto, la invención puede proporcionar de ese modo un aglutinante cementoso que comprende GGBS y/o PFA, preferentemente en una cantidad de un 90 % o más, y al menos un 0,1 % en peso de CaO. El CaO puede ser cualquier CaO, o cal, adecuado para desencadenar y acelerar la hidratación del GGBS y/o PFA. El aglutinante cementoso puede contener un 0,2 % en peso de CaO, o un 0,3 % en peso de CaO, o un 0,5 % en peso de CaO, o un 1 % en peso de CaO o un 1,5 % en peso de CaO, o más de un 0,2, un 0,3, un 0,5, un 1 o un 1,5 % en peso de CaO.

El aglutinante cementoso puede comprender al menos un 91 % en peso de GGBS y/o PFA comprendiendo el resto el CaO y el PCE.

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La proporción en peso de CaO con respecto a GGBS y/o PFA, o un material hidráulicamente activo, en el aglutinante cementoso puede ser mayor que 0,1:99,9. Por ejemplo, la proporción puede ser mayor que 0,5:99,5, por ejemplo mayor o igual que 1:99 o 1,5:98,5, por ejemplo mayor o igual que aproximadamente 2:98, o 3:97, o 4:96, o 5:95, o 6:94, o 7:93, o 8:92, hasta 9:91.

El aglutinante puede consistir opcionalmente solo en el GGBS y/o PFA, el CaO y el PCE. En otras palabras, la composición de activador puede consistir en el CaO y el PCE (preferentemente en forma de polvo). Alternativamente, una composición de activador puede comprender otro componente, siempre que el CaO forme al menos un 0,1 % en peso, un 0,5 % en peso o al menos un 1,5 % en peso del aglutinante. La proporción de CaO con respecto a GGBS y/o PFA en el aglutinante cementoso puede ser mayor que 1,5:98,5, por ejemplo mayor o igual que aproximadamente 2:98, o 3:97, o 4:96, o 5:95, o 6:94, o 7:93, o 8:92 hasta 9:91, siempre que el aglutinante cementoso comprenda al menos un 0,1 % en peso de CaO.

En algunas realizaciones, un aglutinante cementoso puede comprender entre un 1,5 % en peso y un 4 % en peso de CaO. A menos que se especifique de otro modo, la referencia en el presente documento a una composición de activador (o una composición de activación) puede incluir la referencia a una composición de activador o a un activador que únicamente consiste en CaO o cal (con el PCE u otro superplastificante añadido al aglutinante por separado), a una composición de activador o a un activador que comprende CaO o cal y uno o más de otros componentes (con el PCE u otro superplastificante añadido por separado), a una composición de activador o a un activador que comprende CaO o cal y PCE u otro superplastificante, preferentemente en forma de polvos mezclados conjuntamente, y/o a una composición de activador o a un activador que comprende CaO o cal, PCE u otro superplastificante y uno o más de otros componentes.

GGBS es un material producido en un alto horno durante la producción de hierro y es un ejemplo de un material implícita e hidráulicamente activo que se puede usar como componente de un aglutinante cementoso. La composición química de un GGBS particular dependerá de la composición del mineral alimentado al alto horno y, por lo tanto, la composición de GGBS puede variar. Tras un análisis, un GGBS habitual tiene una composición que tiene aproximadamente un 30-50 % en peso de CaO, un 28-38 % en peso de SiO2, un 8-24 % en peso de A^Os, un 118 % en peso de MgO, un 1-2,5 % en peso de SO3, y un 1-3 % en peso de Fe2O3 y MnO. Se piensa que todas las composiciones de GGBS pueden ser adecuadas para su uso con CaO, o una composición de activador que comprende CaO, como se describe y se define en el presente documento. En realizaciones preferentes de la invención, se puede usar un GGBS que cumple un estándar predeterminado tal como BS (estándar británico) EN 15167. GGBS es un componente ampliamente usado de numerosas mezclas previas de hormigón disponibles en el mercado que contienen OPC, donde reemplaza una parte del cemento Pórtland normal (OPC). Sin embargo, es preferente que los aglutinantes cementosos de la presente invención no contengan ninguna cantidad de OPC y contengan una proporción muy alta de GGBS.

Las cales son una clase de materiales que consisten principalmente en óxido de calcio. Pueden ser cales altamente puras que tienen una alta proporción de componentes basados en calcio, o puede haber una proporción de impurezas tal como óxidos de magnesio. La composición puede variar dependiendo de la fuente de piedra caliza usada para producir la cal. Por ejemplo, la cal viva se puede definir como óxido de calcio, la mayor parte de la cual es, pero no exclusivamente, óxido de calcio u óxido de calcio en asociación con óxido de magnesio, capaz de apagarse con agua. La cal viva existe dentro de un intervalo de reactividades, de calcinada (menos reactiva) a reactiva. Es preferente que cualquier cal viva que se use en la presente invención tenga una alta reactividad.

Las referencias en el presente documento a CaO como componente de una composición de activador incluyen la referencia a una cal disponible en el mercado que contiene principalmente CaO pero que también contiene sustancias tales como MgO, e hidróxidos de calcio y magnesio. La cal para el uso en las realizaciones de la invención contiene preferentemente más de un 80 % o un 90 % o un 95 % de CaO.

Preferentemente, la proporción de la composición de activador que se usa en las realizaciones de la invención es menor de un 8 % en peso del peso total del aglutinante cementoso, preferentemente menos de un 5 % en peso, o menos de un 4 % en peso, o menos de un 3 % en peso, y/o más de un 0,5 % en peso, o un 1 % en peso. Tales composiciones de activador pueden comprender CaO y, opcionalmente superplastificante, o PCE, en combinación con concentraciones bajas adicionales de microsílice y/o ceniza de combustible pulverizada (idealmente en forma superfina). El uso de tal composición de activador proporciona de ese modo un aglutinante cementoso que comprende GGBS y/o PFA, y una baja concentración de CaO. Preferentemente se usa entre un 4-6 % en peso de una composición de activador, pero de forma óptima aproximadamente un 5 % en peso.

El aglutinante cementoso puede comprender más de un 93 % o un 95 % o un 96 % en peso de GGBS y/o PFA, y/o menos de un 99 % o un 98 % o un 97 % o un 96 % de GGBS y/o PFA.

En realizaciones de la invención, el bajo porcentaje en peso de la composición de activador o del activador en la escoria es innovador, dado que los aglutinantes cementosos de GGBS activados con cal de la técnica anterior por lo general comprendían al menos un 15 % en peso de cal, y no en la práctica, tan bajo como un 10 % en peso de cal, debido a que tales niveles se han considerado demasiado bajos para producir aglutinantes eficaces. El experto en la

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materia no entenderá que haya sido posible usar aglutinantes cementosos que comprenden más de un 90 % en peso de GGBS para producir un hormigón aplicable de forma práctica. Además, parece que además del uso de CaO y superplastificante, o PCE, la inclusión de una proporción de microsílice y/o PFA superfina en la composición de activador puede permitir de forma ventajosa que se use una proporción global incluso menor de composición de activador. Mediante el uso de una composición de activador que se realiza en la presente invención, se pueden formar aglutinantes cementosos que contienen una alta proporción de GGBS, mientras que los tiempos de fraguado permanecen dentro de un intervalo que se puede considerar comercialmente aceptable, es decir, menos de 18 horas a una temperatura de aproximadamente 20 °C. Preferentemente, los tiempos de fraguado iniciales a 20 °C son menos de 14 horas, preferentemente menos de 12 horas o menos de 10 horas, de forma particularmente preferente, los tiempos de fraguado iniciales son menos de 8 horas.

Un aglutinante cementoso puede comprender entre un 94-97 % en peso de escoria granulada molida de alto horno (GGBS) y/o PFA, entre un 2-3,5 % en peso del CaO y de un 0,25 % a un 0,75 % de superplastificante o PCE como se ha mencionado, y entre un 1-2,5 % en peso de microsílice o PFA superfina. De forma particularmente preferente, el aglutinante puede comprender entre un 2,5-3,25 % en peso del CaO, de un 0,4 % a un 0,6 % de superplastificante o PCE como se ha mencionado, y entre un 1,25-2 % en peso de microsílice y/o PFA superfina. La composición de activador puede comprender CaO, superplastificante o PCE, y microsílice y/o PFA superfina en estas proporciones.

La microsílice o la sílice ahumada es un producto secundario de la producción de ferrosilicio o silicio elemental y es una partícula vítrea fina que tiene un tamaño de partícula que es mucho menor que el tamaño de partícula promedio del cemento. Preferentemente, la microsílice tiene una composición que comprende más de un 80 % en peso de SiO2, una densidad de 2,20-2,40 g/cm3 y un tamaño medio de partícula entre 0,1 y 0,2 micrómetros. La sílice ahumada estaría preferentemente en una forma fácilmente dispersable.

La ceniza de combustible pulverizada (PFA) es un material formado por partículas obtenido de centrales de energía alimentadas por carbón, que consiste principalmente en aluminosilicatos de calcio. La PFA superfina es una fracción más fina de la PFA. El intervalo de tamaño de partícula habitual de la PFA superfina es ligeramente más grueso que el intervalo de tamaño de partícula habitual de la microsílice. La PFA se puede añadir al CaO o la cal para formar la composición de activador en combinación con microsílice como el segundo componente de la composición de activador o en lugar de la microsílice.

En un aspecto adicional de la invención, como se ha indicado anteriormente, un aglutinante cementoso como se describe en el presente documento se puede usar de forma ventajosa en combinación con agentes fluidificantes o agentes superfluidificantes tales como policarboxilato éteres (PCE) (en forma de fluido o de polvo) para formar un hormigón. Un aglutinante cementoso que comprende una alta proporción de GGBS y/o PFA y una baja proporción de CaO, cuando se combina con agentes fluidificantes, puede proporcionar una mezcla trabajable con una proporción de agua con respecto a aglutinante extremadamente baja. La comprensión preliminar de los inventores (que no forma parte de la invención reivindicada) de este fenómeno es que las proporciones agua/aglutinante bajas pueden permitir un empaquetamiento más estrecho y permitir una reacción entre partículas más temprana con una actividad hidráulica baja. Tal combinación mejoró la formación de una matriz menos porosa y más fuerte. La dispersión de las partículas de GGBS y/o PFA dentro de una matriz se puede activar de ese modo con mayor facilidad, acelerando de ese modo la hidratación. Tal acción sinérgica de CaO y el efecto del fluidificante da como resultado la consecución de propiedades mejoradas de ingeniería utilizables de forma práctica del hormigón resultante. Una proporción de agua con respecto a aglutinante baja puede mejorar de forma ventajosa las propiedades de un producto resultante tal como un hormigón.

Cuando se forma un hormigón o un material similar, se mezcla un agregado con un aglutinante cementoso y agua. Un aglutinante cementoso se puede preparar previamente a partir de GGBS y/o PFA y una composición de activador, y a continuación se puede mezclar con otros componentes del hormigón. Alternativamente, un aglutinante cementoso se puede formar in situ sujeto a una mezcla exhaustiva. De ese modo, la composición de CaO o activador que realiza la invención se puede añadir en la proporción requerida a una mezcla que contiene GGBS y/o PFA. La composición de activador y el GGBS y/o PFA se combinaría a continuación in situ para formar una fase de aglutinante cementoso que reacciona con agua para unir conjuntamente los agregados y cualquier otro componente presente en el sistema. Como se ha indicado anteriormente, se puede usar PFA en lugar de GGBS, o se pueden usar mezclas de GGBS y PFA.

Puede ser conveniente que el CaO, o la composición de activador, se envase previamente en paquetes o recipientes fácilmente manipulables. Tales paquetes o recipientes se pueden llenar con un peso conocido de composición de activador, tal como 1 kg o 5 kg o 10 kg o 25 kg para facilitar la preparación de un aglutinante para hormigón u otro material en el punto de uso.

Cuando se envasa previamente, puede ser particularmente ventajoso que la composición de activador esté contenida dentro de un envase soluble en agua. De ese modo, en lugar de pesar la cantidad correcta de la composición de activador cada vez que se prepara un lote de hormigón, se puede añadir de forma conveniente un número deseado de paquetes de composición de activador a la mezcla durante la preparación del hormigón. Los paquetes se disuelven en el agua añadida a la mezcla y los contenidos, es decir la composición de activador, se

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mezclan a continuación con los otros componentes del sistema. Los componentes solubles en agua se pueden formar a partir de un plástico soluble en agua, tal como un alcohol polivinílico (PVA) o un material basado en papel u otro material que se descomponga o se disgregue y disperse en el aglutinante mezclado.

El aglutinante, comprendiendo la composición de activador y el material hidráulicamente activo mezclados, también se puede comercializar en cantidades envasadas previamente, tal como en bolsas o envases de 1 kg o 5 kg o 10 kg o 25 kg, o en envases mayores tales como 1 tonelada. Alternativamente, el aglutinante se puede suministrar a granel, por ejemplo en un camión cisterna.

Cuando la composición de activador comprende dos componentes, el primer componente de la composición de activador (es decir CaO) puede estar en forma de un polvo. Otros componentes de la composición de activador (tales como superplastificante, o PCE, y microsílice y/o PFA superfina si estuvieran presentes) también pueden estar en forma de un polvo. Sin embargo, el tamaño de partícula de la microsílice es extremadamente fino y por lo general es del mismo orden que las partículas del humo del tabaco. De ese modo, la manipulación de este material puede ser problemática y el suministro de la composición de activador en un envase sellado soluble en agua pueda ayudar a prevenir problemas asociados al esparcimiento de polvo de microsílice.

El superplastificante o PCE puede estar en forma de un líquido, en cuyo caso puede no formar parte, si se desea, de la composición de activador, pero se puede añadir por separado.

Este aspecto de la invención puede proporcionar de ese modo una composición de activador en forma envasada, preferentemente en forma de un envase soluble en agua de un peso predeterminado de composición de activador.

Un segundo aspecto de la invención puede proporcionar un método de preparación de hormigones, morteros, lechadas o materiales para enlucir, que comprende las etapas de mezclar conjuntamente los siguientes componentes en una proporción predeterminada de acuerdo con la reivindicación 8. La composición de activador es una composición de activador de acuerdo con los aspectos de la presente invención que se han descrito anteriormente, y puede ser CaO o puede comprender CaO y otros componentes. Una proporción en peso del componente de GGBS y/o PFA y el componente de la composición de activador es al menos (más de) 90:10, preferentemente con una mayor proporción en peso del componente de GGBS. El GGBS y/o PFA y la composición de activador se combinan in situ durante la mezcla para formar un aglutinante cementoso como se ha descrito anteriormente. Este proceso se mejora por parte del superplastificante. El aglutinante cementoso actúa para unir los otros ingredientes para formar los hormigones, morteros, lechadas, o materiales para enlucir.

De ese modo, el método requiere una etapa de evaluar el peso de GGBS y/o PFA añadido a la mezcla y añadir una cantidad apropiada de la composición de activador y, si se añade por separado, una cantidad apropiada de superplastificante o PCE. El peso real de GGBS y/o PFA no necesita pesarse para cada lote de material producido.

Alternativamente, el GGBS y/o PFA y la composición de activador se pueden mezclar en la proporción correcta para formar previamente un aglutinante cementoso antes de la mezcla con los otros componentes del sistema.

De ese modo, un método de preparación de un hormigón, mortero, lechada, o material para enlucir, puede comprender las etapas de mezclar conjuntamente en una proporción predeterminada;

a) un aglutinante cementoso

b) partículas de agregado (u otro material),

c) fluidificante (si estuviera presente, por ejemplo si se añade PCE líquido por separado o además de PCE a la composición de activador), y

d) agua.

El aglutinante cementoso es un aglutinante cementoso como se ha descrito anteriormente.

La proporción del aglutinante cementoso (tanto si se forma in situ como si no) con respecto a la fase de agregado se determina por lo general mediante la medición de los volúmenes libres de los componentes. Esta es una medida conveniente dado que las proporciones de los componentes se pueden determinar con facilidad por referencia a volúmenes tales como cubos. De ese modo, la proporción en volumen del componente de GGBS con respecto al componente de las partículas de agregado está por lo general entre 1:3 y 1:15, preferentemente entre 1:4 y 1:8. Las proporciones de mezcla preferente para diferentes tipos de hormigones y materiales similares se conocen bien.

La proporción de agua con respecto a aglutinante cementoso, suponiendo que se usan agregados no absorbentes (los requisitos de agua cuando se usan agregados absorbentes se tendría que compensar, como estaría dentro de la competencia normal del experto en la materia), está preferentemente entre 0,15:1 y 0,45:1, preferentemente entre 0,2:1 y 0,4:1, preferentemente entre 0,25:1 y 0,35:1 por ejemplo aproximadamente 0,3:1. Esto es lo mismo que decir que la proporción de agua está entre 0,15 y 0,45, por ejemplo entre 0,2 y 0,4, o entre 0,25 y 0,35, o aproximadamente 0,3.

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La mezcla de los componentes se puede llevar a cabo mediante medios convencionales que se usan para los hormigones y morteros normales basados en OPC. Por ejemplo, si un hormigón de acuerdo con un aspecto de la invención se va a preparar en un sitio de construcción se esperaría que se usara una mezcladora de cemento convencional para mezclar el hormigón.

Como se ha descrito anteriormente, pueden existir una diversidad de ventajas si el componente de la composición de activador está contenido dentro de uno o más envases solubles en agua y se libera desde los uno o más envases solubles en agua dado que los envases se disuelven por el agua durante la mezcla.

Como en la preparación de materiales convencionales basados en OPC, la composición de hormigón puede requerir la adición de componentes adicionales. Por ejemplo, se pueden añadir fibras de vidrio o fibras de polímero para mejorar la tenacidad del producto final. Se pueden añadir colorantes para colorear el producto final. De ese modo, el método puede comprender además la etapa de añadir componentes adicionales tanto inorgánicos como orgánicos.

Un tercer aspecto de la invención puede proporcionar hormigones, morteros, lechadas, o materiales para enlucir que comprenden un aglutinante cementoso o se preparan usando una composición de activador como se ha descrito anteriormente. Los hormigones, morteros, lechadas o materiales para enlucir que realizan la invención también se pueden proporcionar producidos mediante cualquier método que realiza la invención que se describe en el presente documento.

Un objetivo de la invención puede ser conseguir resistencias resultantes adecuadas en un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir, mientras que se consigue una contribución medioambiental máxima a modo de una baja huella de carbono. Un aglutinante cementoso que tiene un alto contenido de GGBS y/o PFA asociado a una estimulación adecuada para dar un alto nivel de hidratación, más el papel opcional de la sílice ahumada/PFA superfina con ultrafluidificantes (superplastificantes), produce propiedades mecánicas prácticas. Un bajo nivel de composición de activador aumenta la proporción del aglutinante cementoso que consiste en GGBS, PFA o una mezcla de los dos, otros puzolanos adecuados. Potencialmente la composición de activador comprende el CaO (como primer componente) y un segundo componente que consiste en microsílice o ceniza de combustible pulverizada (PFA) superfina. Cuando están presentes, el primer componente y el segundo componente se pueden mezclar en cualquier proporción en peso, preferentemente entre 1,2:1 y 3:1. Un superfluidificante tal como un PCE, también puede formar un componente de la composición de activador, en particular si está en forma de polvo.

En un cuarto aspecto, la invención puede proporcionar el uso de una composición de activador para combinar con GGBS y/o PFA para formar un aglutinante cementoso que comprende un primer componente que consiste en CaO, un segundo componente que consiste en un superplastificante tal como un PCE, y un tercer componente que consiste en microsílice y/o ceniza de combustible pulverizada (PFA). Preferentemente, cualquier cantidad de PFA, si estuviera presente, está en la forma superfina. El primer componente y el tercer componente se mezclan en una proporción en peso de entre 1,2:1 y 3:1, o entre 1,5:1 y 2,5:1, y de forma particularmente preferente aproximadamente 2,1. Es preferente que el CaO tenga una alta actividad.

Preferentemente, la composición de activador se usa en combinación con GGBS y/o PFA para formar un componente de aglutinante cementoso de un hormigón, mortero, lechada, o material para enlucir.

En un quinto aspecto de la invención, un método de preparación de un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir comprende las etapas de mezcla de acuerdo con la reivindicación 8.

La composición de activador es una composición de activador de acuerdo con cualquiera aspecto de la invención que se ha descrito anteriormente. El peso total del componente de la composición de activador del hormigón, mortero, lechada o material para enlucir está entre un 3-6 % del peso total del componente de GGBS y/o PFA del hormigón, mortero, lechada o material para enlucir.

En un sexto aspecto de la invención, un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir comprende un aglutinante cementoso formado a partir de una combinación de un 94-97 % en peso de escoria granulada molida de alto horno (GGBS) y un 3-6 % en peso de una composición de activador, y partículas de agregado unidas conjuntamente mediante el aglutinante. La composición de activador comprende un primer componente que consiste en CaO y un segundo componente que consiste en microsílice y/o PFA, estando la proporción del primer componente con respecto a segundo componente entre 1,2:1 y 3:1. Un superplastificante, tal como un PCE, puede formar un componente adicional de la composición de activador o se puede añadir por separado.

La composición de activador puede ser cualquier composición de activador que se ha descrito anteriormente con respecto a cualquier aspecto de la invención.

Un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir de acuerdo con el sexto aspecto de la invención puede comprender cualquier aglutinante cementoso que se ha descrito anteriormente con respecto a la invención.

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Preferentemente, un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir de acuerdo con cualquier aspecto de la invención no comprende ninguna cantidad de OPC. Preferentemente, la proporción en peso de agua con respecto a aglutinante está entre 0,2:1 y 0,4:1, preferentemente entre 0,25:1 y 0,35:1, y por ejemplo aproximadamente 0,3:1 cuando se usan agregados no absorbentes. El bajo contenido de agua permite la formación de un material tal como un hormigón con buenas propiedades mecánicas. Puede ser particularmente ventajoso formar un hormigón que comprenda un aglutinante cementoso como se define en cualquier aspecto anterior y un superfluidificante. El superfluidificante se mezcla preferentemente con el CaO para formar la composición de activador, o se proporciona en forma de un componente de la composición de activador. El superfluidificante permite que se forme una mezcla trabajable usando una proporción muy baja de agua, que puede proporcionar excelentes tiempos de fraguado y propiedades mecánicas que no se esperarían en un hormigón que no contiene OPC.

Preferentemente, un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir de acuerdo con cualquier aspecto de la invención tiene una resistencia a la compresión mayor de 15 MPa después de 7 días, o mayor de 25 MPa después de 7 días, por ejemplo mayor de 28 MPa después de 7 días, o mayor de 30 MPa después de 7 días, o mayor de 32 MPa después de 7 días.

Preferentemente, un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir de acuerdo con cualquier aspecto de la invención tiene una resistencia a la compresión de más de 20 MPa, o más de 35 MPa después de 14 días, por ejemplo más de 38 MPa después de 14 días, o más de 40 MPa después de 14 días, o más de 42 MPa después de 14 días. Preferentemente, un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir de acuerdo con cualquier aspecto de la invención tiene una resistencia a la compresión de más de 30 MPa después de 28 días, o más de 40 MPa después de 28 días, por ejemplo más de 42 MPa después de 28 días, o más de 45 MPa después de 28 días, o más de 48 MPa después de 28 días.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar composiciones de activador que permitan la formación de hormigones y materiales similares usando GGBS y/o PFA, y no usando cemento Pórtland. Los aglutinantes cementosos que se describen en el presente documento no comprenden preferentemente cemento Pórtland. Los hormigones, morteros, lechadas y materiales para enlucir que se describen en el presente documento no contienen preferentemente ninguna cantidad de cemento Pórtland.

Un material basado en alto contenido de GGBS tal como uno de los hormigones, morteros, lechadas o materiales para enlucir que se describen en el presente documento pueden proporcionar una diversidad de propiedades ventajosas con respecto a un material similar preparado usando un aglutinante basado en OPC.

GGBS se hidrata lentamente cuando se combina con agua y tiene un calor de hidratación considerablemente inferior cuando se compara con los aglutinantes basados en oPc. PFA tiene propiedades similares. Un alto calor de hidratación puede causar que un hormigón fraguado se expanda y a continuación se contraiga, causando grietas. El alto calor de hidratación de los cementos basados en OPC es un factor limitante en el volumen del hormigón que se puede moldear en una mezcla. Las grandes áreas de suelo, por ejemplo, se deben moldear en la actualidad en una diversidad de secciones separadas. Los aglutinantes cementosos que comprenden una alta proporción de GGBS y se activan mediante una baja proporción de CaO tienen un bajo calor de hidratación. Los aglutinantes cementosos que realizan la presente invención pueden permitir de forma ventajosa que se forme un hormigón sin aglutinantes basados en OPC, lo que por lo tanto tiene un calor de hidratación modificado. Esta propiedad, en combinación con un tiempo de fraguado razonablemente rápido (como se muestra a modo de ejemplo posteriormente) puede permitir la producción de grandes volúmenes o áreas de hormigón en una sección individual. De ese modo, un hormigón producido usando la enseñanza de cualquier aspecto de la invención que se describe en el presente documento se puede usar de forma ventajosa en la producción de suelos.

Se conoce en términos generales que la permeabilidad de los hormigones disminuye a medida que aumenta la proporción de GGBS. Al permitir que se use una alta proporción de GGBS, la invención puede permitir la producción de hormigones, morteros, lechadas y materiales para enlucir resistentes al agua. Además, la inclusión de una proporción de microsílice o PFA superfina en la composición de activador puede mejorar además la permeabilidad al agua (es decir, reducir la permeabilidad al agua) en comparación con los hormigones basados en oPc.

Un material formado de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención puede tener una resistencia considerablemente mejorada frente a ciertos compuestos químicos en comparación con los materiales basados en OPC. Este efecto se puede deber en parte a una mayor proporción de GGBS en el aglutinante, y también se puede deber en parte a la interacción de los componentes en la composición de activador. De ese modo, los materiales, tales como los hormigones, formados de acuerdo con la invención pueden ser adecuados para su uso en entornos hostiles, tales como entornos marinos.

Por las razones que se han explicado anteriormente en los antecedentes de la invención, un material formado sin el uso de OPC tiene una huella de carbono menor que un material que hace uso de OPC. De ese modo, un material formado usando la enseñanza de la presente invención se puede clasificar como material "verde", o un material ecológico.

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Las realizaciones de la invención pueden estar relacionadas con una amplia diversidad de tipos de hormigón, incluyendo pavimentos, por ejemplo.

GGBS es un ejemplo de un material implícita e hidráulicamente activo. Los aglutinantes cementosos y los hormigones, morteros, materiales para enlucir y lechadas se pueden producir usando otros materiales hidráulicamente activos para reemplazar una proporción o la totalidad del componente de GGBS, con la condición de que no se use cemento Pórtland normal. Por ejemplo, una proporción de un componente de GGBS como se describe con respecto a cualquier aspecto, realización, o declaración de la invención en el presente documento se puede reemplazar con una proporción de uno o más materiales hidráulicamente activos distintos que no son cemento Pórtland.

Descripción de realizaciones específicas de la invención

A continuación se describirán realizaciones específicas de acuerdo con uno o más aspectos de la invención a modo de ejemplo.

Métodos experimentales

A menos que se especifique de otro modo, en los siguientes ejemplos se preparó un aglutinante cementoso por mezcla de GGBS con composiciones de activador o componentes que consisten en o comprenden CaO. A continuación el aglutinante cementoso se mezcló con agregados. Después de un breve periodo de mezcla previa, se añadió un 80 % del agua de mezcla, lo que fue seguido por la adición de un fluidificante (dispersante, o superplastificante) junto con el resto del agua de mezcla. La mezcla completa se mezcló exhaustivamente durante 10 minutos después de lo cual se puso en los moldes apropiados con la ayuda de vibración.

Las muestras para el ensayo de resistencia se dejaron curar en aire durante 24 horas y a continuación bajo agua hasta que se sometieron a ensayo. Las muestras para el ensayo de contracción se dejaron en aire durante 24 horas y a continuación se desmoldaron.

Los ensayos se llevaron a cabo de acuerdo con los siguientes estándares (BS = estándar británico).

Hundimiento - BS EN 12350-2:2009 Tiempo de fraguado - BS EN 13294:2002 Resistencia - BS EN 12390-3:2009

Contracción en secado/expansión en humectación - BS EN 12617-4:2002 Ejemplo 1

Se preparó un aglutinante cementoso que tenía una composición definida por la siguiente proporción en peso: GGBS 95 %, CaO 3 %, microsílice 2 %. Los pesos específicos de estos componentes fueron: GGBS (2,57 kg), CaO (0,08 kg), microsílice (0,05 kg).

La GGBS se suministró por Hanson Ltd. Esta es una escoria de alto horno que comprende principalmente óxidos de calcio, silicio, aluminio, y magnesio. Esta GGBS se había molido hasta un área superficial específica de aproximadamente 500 irr/kg, y el polvo tiene una densidad aparente de 1000-1300 kg/m3. El tamaño medio de partícula es 5-30 micrómetros y la densidad de partícula es 2750-3000 kg/m3.

La microsílice que se usa tiene el nombre comercial SILACEM (RTM), y es una sílice ahumada que tiene un tamaño medio de partícula de entre 0,13 y 0,16 micrómetros.

Para formar un hormigón, se mezclaron los siguientes componentes;

2,69 kg del aglutinante cementoso que se ha descrito anteriormente;

27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE añadido como componente del aglutinante);

1.5 kg de piedra de Ardleigh;

5.6 kg de granito;

5,1 kg de arena;

0,81 I de agua corriente.

Los componentes se mezclaron completamente y se moldearon.

El hormigón resultante tenía una resistencia de 41 MPa a 14 días, y 44 MPa a 28 días.

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Ejemplo 2

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,6 % de GGBS + 2,6 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de PCE

Los pesos usados fueron GGBS (2,57 kg), CaO (0,07 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE añadido como componente del aglutinante); los componentes sólidos del aglutinante se mezclaron y a continuación el PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: piedra de Ardleigh (1,5 kg), granito (5,6 kg), arena (5,1 kg)

Agua: agua corriente (0,81 l, proporción agua/aglutinante = 0,3)

Hundimiento: 40 mm

Tiempo de fraguado: 6 h inicial, 9 s final

Resistencia a la compresión después de 7 días: 37 MPa

Resistencia a la compresión después de 14 días: 40 MPa

Resistencia a la compresión después de 28 días: 46 MPa

Ejemplo 3

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 96,4 % de GGBS + 2,6 % de CaO + 1 % de superplastificante.

Los pesos usados fueron GGBS (2,63 kg), CaO (0,07 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: piedra de Ardleigh (1,5 kg), granito (5,6 kg), arena (5,1 kg)

Agua: agua corriente (0,81 l, proporción agua/aglutinante = 0,3)

Hundimiento: 40 mm

Resistencia a la compresión después de 14 días: 38 MPa

Resistencia a la compresión después de 28 días: 42 MPa

Características de contracción por secado: 400-600 micro tensiones (OPC control 600 micro tensiones)

Ejemplo 4

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,6 % de GGBS + 2,6 % de CaO + 1,8 % de microsílice sin densificar + 1 % de superplastificante. Los pesos usados fueron GGBS (2,57 kg), CaO (0,07 kg), microsílice sin densificar (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). Los componentes sólidos del aglutinante se mezclaron y a continuación el PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: piedra de Ardleigh (1,5 kg), granito (5,6 kg), arena (5,1 kg)

Agua: agua corriente (0,81 l, proporción agua/aglutinante = 0,3)

Hundimiento: 40 mm

Resistencia a la compresión después de 14 días: 41 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 44 MPa

Características de contracción por secado: 400-600 micro tensiones (OPC control 600 micro tensiones)

Ejemplo 5 - no de acuerdo con la invención

98,9 % de GGBS, 0,1 % de CaO, 1 % de PCE Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: GGBS (2,697 kg), CaO (0,003 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: piedra de Ardleigh (1,5 kg), granito (5,6 kg), arena (5,1 kg)

Agua: agua corriente (0,81 l, proporción agua/aglutinante = 0,3)

Hundimiento: 160 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 3,1 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 23,8 MPa

Ejemplo 6

98,5 % de GGBS, 0,5 % de CaO, 1 % de PCE Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: GGBS (2,687 kg), CaO (0,013 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un

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1 % en peso)

Agregados: piedra de Ardleigh (1,5 kg), granito (5,6 kg), arena (5,1 kg)

Agua: agua corriente (0,81 l, proporción agua/aglutinante = 0,3)

Hundimiento: 175 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 19,1 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 29 MPa

Ejemplo 7

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,3 % de GGBS + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante.

Los pesos usados fueron GGBS (2,57 kg), CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

Hundimiento: 60 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 25 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 35,4 MPa

Ejemplo 8

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,3 % de GGBS + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante

GGBS (2,57 kg), CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), superplastificante: BASF RheoMatrix 233 (RTM) - 27 g

mezclados 1:100 con el resto del aglutinante.

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (0,89 l, proporción agua/aglutinante = 0,33)

Hundimiento: 70 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 33,1 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 42,2 MPa

Ejemplo 9

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,8 % de GGBS + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 0,5 % de superplastificante

GGBS (2,57 kg), CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), superplastificante: MELFLUX 2651F (RTM) -13,5 g de

polvo.

El CaO, la PFA superfina y el superplastificante se mezclaron para formar una composición de activador, que a continuación se mezcló con la GGBS.

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (0,89 l, proporción agua/aglutinante = 0,33)

Hundimiento: 100 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 28 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 44,7 MPa

Ejemplo 10

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 94,8 % de GGBS + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 0,5 % de superplastificante GGBS (2,57 kg), CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), superplastificante: Sika Vc225 - 13,5 g de polvo mezclado 1:200 con el resto del aglutinante (es decir, un 0,5 % en peso)

El CaO, la PFA superfina y el superplastificante se mezclaron para formar una composición de activador, que a continuación se mezcló con la GGBS.

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (0,89 l, proporción agua/aglutinante = 0,33)

Hundimiento: 90 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 29,5 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 44,5 MPa

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Ejemplo 11

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 84,4 % de GGBS + 9,9 % de PFA (BS EN 450) + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante

GGBS (2,30 kg), PFA BS EN 450 (0,27) + CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

Hundimiento: 80 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 13,2 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 23 MPa

Ejemplo 12

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 54,7 % de GGBS + 39,6 % de PFA (BS EN 450) + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante

GGBS (1,49 kg), PFA BS EN 450 (1,08 kg) + CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml Sika de ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

Hundimiento: 90 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 36,2 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 50,0 MPa

Ejemplo 13

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 44,8 % de GGBS + 49,5 % de PFA (BS EN 450) + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante

GGBS (1,22 kg), PFA BS EN 450 (1,35) + CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante).

El PCE se mezcla 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

Hundimiento: 80 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 33,6 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 49,6 MPa

Ejemplo 14

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: 24,9 % de GGBS + 69,4 % de PFA (BS EN 450) + 2,9 % de CaO + 1,8 % de PFA superfina + 1 % de superplastificante

GGBS (0,68 kg), PFA BS EN 450 (1,89) + CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

Hundimiento: 110 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 29,9 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 48,1 MPa

Ejemplo 15

Diseño de la mezcla (por lote de 15 kg de sólidos)

Aglutinante: Aglutinante: 94,3% de PFA (BS eN 450) + 2,9 % de CaO + 1,8% de PFA superfina + 1 % de superplastificante

PFA BS EN 450 (2,57) + CaO (0,08 kg), PFA superfina (0,05 kg), 27 ml de Sika ViscoCrete10 (RTM) (un

superplastificante líquido de PCE como componente del aglutinante). El PCE se mezcló 1:100 con el resto del aglutinante (es decir, un 1 % en peso)

Agregados: arena (4,8 kg), grava de 10 mm (2,3 kg), grava de 20 mm (5,3 kg)

Agua: agua corriente (1,13 l, proporción agua/aglutinante = 0,4)

5

Hundimiento: 90 mm

Resistencia a la compresión después de 7 días: 16,9 MPa Resistencia a la compresión después de 28 días: 29,9 MPa

Claims (12)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   REIVINDICACIONES

   1. Aglutinante cementoso que consiste en al menos un 90 % en peso de un material hidráulicamente activo que no es OPC que comprende escoria granulada molida de alto horno (GGBS), ceniza de combustible pulverizada (PFA) o una mezcla de GGBS y PFA, más de un 0,1 % y menos de un 9,5 % en peso de un activador, que es CaO o cal, y un superplastificante.
2. 2. Un aglutinante cementoso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material hidráulicamente activo comprende al menos un 50 % o un 70 % o un 80 % o un 90 % de GGBS, PFA o la mezcla de GGBS y PFA.
3. 3. Un aglutinante cementoso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el superplastificante es un superplastificante basado en policarboxilato éter (PCE).
4. 4. Un aglutinante cementoso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende: más de un 1 % en peso o un 2 % en peso de CaO o cal.
5. 5. Un aglutinante cementoso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende más de un 93 %, 95 %, 96 %, 97 % o un 98 % en peso de material hidráulicamente activo.
6. 6. Un aglutinante cementoso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende entre un 0,2 % y un 2 %, o entre un 0,3 % y un 1,2 %, o entre un 0,4 % y un 0,7 % de superplastificante.
7. 7. Un aglutinante cementoso de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el superplastificante está en forma de polvo y el aglutinante comprende más de un 0,2 %, 0,25 %, 0,3 %, 0,35 % o un 0,4 % y/o menos de un 0,7 %, 0,75 %, 1 % o 1,2 % de superplastificante; o

   en el que el superplastificante está en forma líquida y el aglutinante comprende más de un 0,2 % o un 0,5 % y menos de un 2 % de superplastificante.
8. 8. Método de preparación de un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir, que comprende las etapas de mezclar conjuntamente en una proporción predeterminada;

   a) un material hidráulicamente activo que comprende GGBS, PFA o una mezcla de GGBS y PFA;

   b) una composición de activador que comprende o consiste en CaO o cal;

   c) partículas de agregado;

   d) agua; y

   e) un superplastificante;

   en el que el material hidráulicamente activo, la composición de activador y el superplastificante se combinan para formar un aglutinante cementoso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
9. 9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la composición de activador está contenida en uno o más envases solubles en agua y se libera de los uno o más envases solubles en agua a medida que se disuelven en el agua.
10. 10. Un hormigón, mortero, lechada o material para enlucir que comprende un aglutinante cementoso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
11. 11. Uso de una composición de activador en combinación con un material hidráulicamente activo que comprende escoria granulada molida de alto horno (GGBS), ceniza de combustible pulverizada (PFA), o una mezcla de GGBS y PFA para formar un aglutinante cementoso, comprendiendo la composición de activador un activador, que es CaO o cal, en el que la proporción en peso del material hidráulicamente activo en el aglutinante resultante es mayor de un 90 %, y la proporción en peso de activador en el aglutinante resultante es más de un 0,1 % y menos de un 9,5 %, y en el que el aglutinante comprende un superplastificante tal como un PCE.
12. 12. Uso de una composición de activador como se define en la reivindicación 11, que comprende la etapa de añadir al material hidráulicamente activo una cantidad predeterminada de la composición de activador contenida en un envase, preferentemente un envase soluble en agua.